JP2023115149A - キャプシド改変による組織特異的遺伝子送達の増加 - Google Patents
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Abstract
【課題】キャプシド改変による組織特異的遺伝子送達の増加の提供。【解決手段】改変されたキャプシドタンパク質、単離されたポリヌクレオチド、改変されたキャプシドタンパク質の調製のための方法、組換えウイルス粒子、改変されたウイルス粒子の生成のための組換え発現系、ならびに遺伝子編集および調節の方法が、本明細書で提供される。出願人は、ウイルスが循環するにつれて、肝細胞の感染を低減または排除することになる、筋細胞へのベクターの全身送達を増加させるためのアプローチを提唱する。出願人は、改変されたAAVrh74キャプシドが、改変されていないAAVrh74ベクターより効率的に筋肉の筋芽細胞およびサテライト細胞を標的化すると仮定する。【選択図】なし
Description
関連出願への相互参照
本出願は、米国特許法第119条(e)の下で、2018年3月16日出願の米国仮特許出願第62/644,317号(その内容は、本明細書に参考として援用される)の優先権を主張する。
本出願は、米国特許法第119条(e)の下で、2018年3月16日出願の米国仮特許出願第62/644,317号(その内容は、本明細書に参考として援用される)の優先権を主張する。
政府支援に関する陳述
本発明は、国立衛生研究所によって授与された助成金番号TR001068の下で政府支援を受けてなされた。政府は、本発明において一定の権利を有する。
[0002.1]
配列表
本出願は、ASCIIフォーマットで電子提出されており、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2月26日)は、名称106887-7170_SL.txtであり、サイズ18,492バイトである。
本発明は、国立衛生研究所によって授与された助成金番号TR001068の下で政府支援を受けてなされた。政府は、本発明において一定の権利を有する。
[0002.1]
配列表
本出願は、ASCIIフォーマットで電子提出されており、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2月26日)は、名称106887-7170_SL.txtであり、サイズ18,492バイトである。
背景
遺伝子送達の改善のために、AAVキャプシドを改変する努力がなされてきた。例えば、WO 2017/165859A1は、Cas9をウイルスキャプシドタンパク質に融合または結合体化させてカスタマイズ可能な遺伝子編集を促進する、ウイルスキャプシド改変を記載する。さらなる参考文献は、DNAファミリーシャフリングの使用(Grimm and Kay)、AAVrh74に対するリジン置換(US 2015/006556)、AAVrh74の195位、199位、201位、または202位での変異(US 9,840,719)、およびAAVrh48に対する改変(EP 2359866)を記載している。なおさらなる参考文献は、AAV表面にディスプレイされているランダムペプチドライブラリー(例えば、Muller (2003) Nat. Biotechnol., Perabo (2003) Mol. Ther., および7,588,722(Grimm and Kay))を詳述する。
遺伝子送達の改善のために、AAVキャプシドを改変する努力がなされてきた。例えば、WO 2017/165859A1は、Cas9をウイルスキャプシドタンパク質に融合または結合体化させてカスタマイズ可能な遺伝子編集を促進する、ウイルスキャプシド改変を記載する。さらなる参考文献は、DNAファミリーシャフリングの使用(Grimm and Kay)、AAVrh74に対するリジン置換(US 2015/006556)、AAVrh74の195位、199位、201位、または202位での変異(US 9,840,719)、およびAAVrh48に対する改変(EP 2359866)を記載している。なおさらなる参考文献は、AAV表面にディスプレイされているランダムペプチドライブラリー(例えば、Muller (2003) Nat. Biotechnol., Perabo (2003) Mol. Ther., および7,588,722(Grimm and Kay))を詳述する。
筋ジストロフィーの遺伝子治療処置は、身体全体の筋細胞への遺伝子の全身送達を要する。最も効率的な送達選択肢は、その身体の循環系を使用して、そのウイルスを末梢筋細胞へと分布させることである。全身送達の課題は、AAVの大部分の血清型が、肝細胞に感染する自然の傾向があることである[1]。身体には、筋細胞よりおよそ20倍多くの肝細胞が存在し、そのウイルスは、全身送達の間に肝臓を横切らなければならない[2]。AAVベクターのうちの50%超が、全身性の静脈内注射後に、肝臓に捕捉されたままであると予測される。
現在、全身性に注射されるウイルスのうちの50%超が、肝臓において喪失し、肝臓では、治療効果は通常はほとんど実現されない[4]。肝臓へのベクター送達の標的化を解除し、そして筋特異的結合および形質導入を増加させることによって、筋特異的遺伝子発現および患者に対する治療利益を有意に改善し得、それと同時に、潜在的副作用を低減し得る。現在、デュシェンヌ型筋ジストロフィーの処置の臨床試験は、筋において治療レベルの遺伝子発現を達成しようと試みるために、高レベルのベクター(>5E+12 ベクターゲノム/kg)の送達を要する。筋特異的プロモーターは、「オフターゲット」遺伝子発現を低減するために使用されるが、遺伝子発現の全体的レベルを増加させることに対しては何の効果もない。筋特異的形質導入の効率を増加させることによって、治療利益を達成するために必要とされる全体的な用量を、有意に低減し得る。
本開示は、先行技術の制限に対処し、関連する利点も提供する。
現在、全身性に注射されるウイルスのうちの50%超が、肝臓において喪失し、肝臓では、治療効果は通常はほとんど実現されない[4]。肝臓へのベクター送達の標的化を解除し、そして筋特異的結合および形質導入を増加させることによって、筋特異的遺伝子発現および患者に対する治療利益を有意に改善し得、それと同時に、潜在的副作用を低減し得る。現在、デュシェンヌ型筋ジストロフィーの処置の臨床試験は、筋において治療レベルの遺伝子発現を達成しようと試みるために、高レベルのベクター(>5E+12 ベクターゲノム/kg)の送達を要する。筋特異的プロモーターは、「オフターゲット」遺伝子発現を低減するために使用されるが、遺伝子発現の全体的レベルを増加させることに対しては何の効果もない。筋特異的形質導入の効率を増加させることによって、治療利益を達成するために必要とされる全体的な用量を、有意に低減し得る。
本開示は、先行技術の制限に対処し、関連する利点も提供する。
Muller (2003) Nat. Biotechnol.
Perabo (2003) Mol. Ther.
要旨
出願人は、ウイルスが循環するにつれて、肝細胞の感染を低減または排除することになる、筋細胞へのベクターの全身送達を増加させるためのアプローチを提唱する。出願人は、改変されたAAVrh74キャプシドが、改変されていないAAVrh74ベクターより効率的に筋肉の筋芽細胞およびサテライト細胞を標的化すると仮定する。
出願人は、ウイルスが循環するにつれて、肝細胞の感染を低減または排除することになる、筋細胞へのベクターの全身送達を増加させるためのアプローチを提唱する。出願人は、改変されたAAVrh74キャプシドが、改変されていないAAVrh74ベクターより効率的に筋肉の筋芽細胞およびサテライト細胞を標的化すると仮定する。
本開示は、アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変されるウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる、改変されたウイルスキャプシドタンパク質に関する。出願人は、3種の変異体を生成した。その変異体のうちの1つ(AAVmut4、VP1キャプシドのアミノ酸502においてアスパラギンからイソロイシンへ)は、遺伝子送達を、全ての試験した組織へと全体的に、56倍(組織に依存して、3倍~56倍の間で増加させる)高い形質導入効率まで増加させる。別の変異体(AAVmut5, VP1キャプシドのアミノ酸505においてトリプトファンからアルギニンへ)は、心臓への遺伝子送達を、AAVrh74と比較してほぼ50倍増加させる。第3の変異体(AAVYIGまたはAAVYIGSR591)は、筋幹細胞と考えられるサテライト細胞上で主に見出されるレセプターを標的化するが、そのサテライト細胞向性は、未だにIHC染色によって確認されなければならない。顕著なことには、AAVYIGまたはAAVYIGSR 591をデザインするためのAAV結晶構造およびα7β1インテグリンの出願人の知見に基づいて、AAVYIGまたはAAVYIGSR 591は、骨格筋に対してより高い親和性を、および肝臓に対してより低い親和性を有すると考えられる。
理論によって拘束されないが、出願人は、標的組織(例えば、心臓または筋)に達する有効用量を、その患者への全体的な用量を増加させることなく増加させることによって、患者に対する治療利益を達成する方法を提供する。治療利益を達成するために必要とされる全体的用量を低減することによって、より少ないウイルス抗原が、その患者に送達され、理想的には、そのベクターに対する低減した免疫応答および増加した安全性を生じる。後期臨床試験を行うために十分な遺伝子治療薬物製品を製造することは、さらなる開発における大きなハードルである。治療利益を達成する用量要件を低減することで、製造要件の低減、製造コストの低減、より迅速な臨床試験開発およびより多くの患者を処置するより高い能力がもたらされる。
よって、本開示は、改変されたキャプシドタンパク質、単離されたポリヌクレオチド、改変されたキャプシドタンパク質の調製のための方法、組換えウイルス粒子および改変されたウイルス粒子の生成のための組換え発現系に関する。本開示の一局面は、アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変されるウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる、改変されたウイルスキャプシドタンパク質に関する。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じて、AAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位においてアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505においてトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの実施形態において、上記改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(Tyr-Ile-Gly-Ser-Arg)(配列番号2)の挿入またはその等価物である。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。
アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変される、改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる、改変されたウイルスキャプシドタンパク質をコードする単離されたポリヌクレオチドがまた、本明細書で開示される。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの実施形態において、上記改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入またはその等価物である。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。
アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変される、改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる、改変されたキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる組換えウイルス粒子が、本明細書で開示される。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの実施形態において、上記改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入である。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。特定の局面において、上記組換えウイルス粒子は、ウイルス粒子1個あたり(および/または改変されたウイルスキャプシド1個あたり)5またはこれより多くの改変されたキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になる。
他の局面において、上記組換えウイルス粒子は、ウイルス粒子1個あたり(および/または改変されたウイルスキャプシド1個あたり)1~5個の間の改変されたキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になる。さらなる局面は、本明細書で開示されるアミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変される、ウイルスキャプシドタンパク質をコードするポリヌクレオチドを企図する。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの実施形態において、上記改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入である。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。
遺伝子改変のために、導入遺伝子またはCRISPRシステムを必要に応じて含む、本明細書で開示されるとおりの改変されたキャプシドがまた、提供される。上記改変されたキャプシドをコードするポリヌクレオチドおよび上記ポリヌクレオチドをコードするベクター、ならびにこれらの各々の相補物および等価物が、さらに提供される。なおさらなる局面は、上記ウイルス粒子を生成するおよび/または本明細書で開示されるベクターを含む宿主細胞に関する。なおさらなる局面は、本明細書で開示されるウイルス粒子の生成のための発現系に関する。
本開示はまた、キャリア、および改変されたキャプシド、ポリヌクレオチド、ベクター、プラスミド、宿主細胞、または発現系のうちの1またはこれより多くを含む組成物を提供する。改変されたキャプシドタンパク質、ポリヌクレオチド、ベクター、プラスミド、宿主細胞、または発現系のうちの1またはこれより多く、および使用のための指示を含むキットが、さらに提供される。
必要性のある被験体において標的疾患または機能不全組織を処置する方法であって、上記被験体に、アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる、改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる、有効量の組換えウイルス粒子を投与することを包含するか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる方法が、本明細書でさらに開示される。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。さらなる実施形態において、このウイルス粒子は、AAVrh74と比較して、上記疾患または機能不全組織に関して約3~56倍の間で処置送達の有効性を増加させる。いくつかの実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。さらなる実施形態において、上記疾患または機能不全組織は、心臓組織である。**なおさらなる実施形態において、このウイルス粒子は、AAVrh74と比較して、心臓組織に対して約50倍またはこれより高く処置送達の有効性を増加させる。いくつかの実施形態において、上記改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、上記改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入である。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。いくつかの実施形態において、上記ウイルス粒子は、上記疾患または機能不全組織に適した処置の有効量を含む。いくつかの実施形態において、上記処置は、CRISPR/Cas9ベースの遺伝子編集である。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
(項目1)
AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用すること、アミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換、およびAAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入、またはそれら各々の等価物の群から選択される1またはこれより多くの改変を含む、改変されたAAVrh74 VP1キャプシドタンパク質。
(項目2)
項目1に記載の改変されたAAVrh74 VP1を含む組換えウイルス粒子。
(項目3)
前記組換えウイルス粒子は、改変されたAAVrh74である、項目2に記載の組換えウイルス粒子。
(項目4)
導入遺伝子またはCRISPRシステムをさらに含む、項目1~3のいずれかに記載の組換えウイルス粒子。
(項目5)
必要に応じて、ベクター内に含まれる、項目1に記載の改変されたAAVrh74 VP1をコードするポリヌクレオチドおよび/または項目2もしくは3に記載の組換えウイルス粒子。
(項目6)
必要に応じて項目5に記載のベクターを含む、項目3に記載の組換えウイルス粒子を生成するための組換え発現系。
(項目7)
項目5に記載のポリヌクレオチドまたはベクターを含む、宿主細胞。
(項目8)
細胞においてポリヌクレオチドおよび/またはタンパク質を改変するための方法であって、前記方法は、前記細胞に、有効量の、項目1もしくは4に記載の改変されたキャプシドタンパク質を含む組換えウイルス粒子、または項目2に記載のウイルス粒子を送達することを包含する方法。
(項目9)
前記細胞は、哺乳動物細胞である、項目8に記載の方法。
(項目10)
前記哺乳動物細胞はヒト細胞である、項目9に記載の方法。
(項目11)
被験体においてポリヌクレオチドおよび/またはタンパク質を改変するための方法であって、前記方法は、前記被験体に、有効量の、項目1もしくは4に記載の改変されたキャプシドタンパク質を含む組換えウイルス粒子、または項目2に記載のウイルス粒子を投与することを包含する方法。
(項目12)
前記被験体は、哺乳動物である、項目11に記載の方法。
(項目13)
前記哺乳動物はヒトである、項目12に記載の方法。
(項目14)
前記投与は、局所または全身である、項目11~13のいずれか1項に記載の方法。
(項目15)
項目1もしくは4に記載の改変されたキャプシドタンパク質を含む組換えウイルス粒子、または項目2に記載のウイルス粒子を含むキット。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
(項目1)
AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用すること、アミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換、およびAAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入、またはそれら各々の等価物の群から選択される1またはこれより多くの改変を含む、改変されたAAVrh74 VP1キャプシドタンパク質。
(項目2)
項目1に記載の改変されたAAVrh74 VP1を含む組換えウイルス粒子。
(項目3)
前記組換えウイルス粒子は、改変されたAAVrh74である、項目2に記載の組換えウイルス粒子。
(項目4)
導入遺伝子またはCRISPRシステムをさらに含む、項目1~3のいずれかに記載の組換えウイルス粒子。
(項目5)
必要に応じて、ベクター内に含まれる、項目1に記載の改変されたAAVrh74 VP1をコードするポリヌクレオチドおよび/または項目2もしくは3に記載の組換えウイルス粒子。
(項目6)
必要に応じて項目5に記載のベクターを含む、項目3に記載の組換えウイルス粒子を生成するための組換え発現系。
(項目7)
項目5に記載のポリヌクレオチドまたはベクターを含む、宿主細胞。
(項目8)
細胞においてポリヌクレオチドおよび/またはタンパク質を改変するための方法であって、前記方法は、前記細胞に、有効量の、項目1もしくは4に記載の改変されたキャプシドタンパク質を含む組換えウイルス粒子、または項目2に記載のウイルス粒子を送達することを包含する方法。
(項目9)
前記細胞は、哺乳動物細胞である、項目8に記載の方法。
(項目10)
前記哺乳動物細胞はヒト細胞である、項目9に記載の方法。
(項目11)
被験体においてポリヌクレオチドおよび/またはタンパク質を改変するための方法であって、前記方法は、前記被験体に、有効量の、項目1もしくは4に記載の改変されたキャプシドタンパク質を含む組換えウイルス粒子、または項目2に記載のウイルス粒子を投与することを包含する方法。
(項目12)
前記被験体は、哺乳動物である、項目11に記載の方法。
(項目13)
前記哺乳動物はヒトである、項目12に記載の方法。
(項目14)
前記投与は、局所または全身である、項目11~13のいずれか1項に記載の方法。
(項目15)
項目1もしくは4に記載の改変されたキャプシドタンパク質を含む組換えウイルス粒子、または項目2に記載のウイルス粒子を含むキット。
詳細な説明
本開示に従う実施形態は、本明細書中以降、より詳細に記載される。しかし、本開示の局面は、異なる形態で具現化され得、本明細書で示される実施形態に限定されると解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全で完璧であり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。本明細書中の記載において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、限定されることは意図されない。
本開示に従う実施形態は、本明細書中以降、より詳細に記載される。しかし、本開示の局面は、異なる形態で具現化され得、本明細書で示される実施形態に限定されると解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全で完璧であり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。本明細書中の記載において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、限定されることは意図されない。
別段定義されなければ、本明細書で使用される全ての用語(技術用語および科学用語を含む)は、本発明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。用語(例えば、一般に使用される辞書の中で定義されるもの)は、本出願および関連分野の状況においてそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的にそのように定義されなければ、理想的なまたは過度に形式的な意味において解釈されるべきではないことは、さらに理解される。以下では明示的に定義されないが、このような用語は、それらの一般的意味に従って解釈されるべきである。
本明細書中の記載において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、本発明の限定であることは意図されない。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。
本技術の実施は、別段示されなければ、組織培養、免疫学、分子生物学、微生物学、細胞生物学、および組換えDNAの従来の技術を使用し、これらの技術は、当該分野の技術範囲内である。
状況が別段示さなければ、本明細書に記載される発明の種々の特徴は、任意の組み合わせにおいて使用され得ることは、具体的に意図される。さらに、本開示はまた、いくつかの実施形態において、本明細書に示される任意の特徴または特徴の組み合わせが、除外され得るかまたは省略され得ることを企図する。例証するために、複合体が構成要素A、BおよびCを含むことを本明細書が述べる場合、A、BまたはCのうちのいずれか、またはこれらの組み合わせが、単独でもまたは任意の組み合わせにおいても省略および放棄され得ることは、具体的に意図される。
別段明示的に示されなければ、全ての特定される実施形態、特徴、および用語は、記載される実施形態、特徴、または用語およびその生物学的等価物の両方を含むことを意図する。
全ての数値表記、例えば、pH、温度、時間、濃度、および分子量(範囲を含む)は、概算値であり、その概算値は、適切な場合、1.0または0.1の増分で(+)または(-)、または代わりに±15%、もしくは代わりに10%、もしくは代わりに5%、もしくは代わりに2%の変動で、変わる。常に明示的に述べられるわけではないが、全ての数値表記に用語「約(about)」が前に置かれていることは、理解されるべきである。常に明示的に述べられるわけではないが、本明細書で記載される試薬が例示に過ぎず、そのようなものの等価物が当該分野で公知であることもまた、理解されるべきである。
本開示全体を通じて、種々の刊行物、特許および公開された特許明細書は、特定する引用によって、またはアラビア数字によって参照される。アラビア数字によって特定される刊行物の完全な引用は、特許請求の範囲の直前に見出される。これらの刊行物、特許および公開された特許明細書の開示は、本発明が関連する分野の技術水準をより十分に記載するために、それらの全体において本開示に参考として援用される。
定義
本技術の実施は、別段示されなければ、有機化学、薬理学、免疫学、分子生物学、微生物学、細胞生物学、および組換えDNAの従来の技術を使用し、これらの技術は、当該分野の技術範囲内である。例えば、以下を参照のこと:Sambrook, Fritsch and Maniatis, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 第2版(1989); Current Protocols In Molecular Biology (F. M. Ausubel, et al.編,(1987));シリーズ、Methods in Enzymology (Academic Press, Inc.): PCR 2: A Practical Approach (M.J. MacPherson, B.D. Hames and G.R. Taylor編(1995)), Harlow and Lane,編(1988) Antibodies, a Laboratory Manual, and Animal Cell Culture (R.I. Freshney, 編(1987))。
本技術の実施は、別段示されなければ、有機化学、薬理学、免疫学、分子生物学、微生物学、細胞生物学、および組換えDNAの従来の技術を使用し、これらの技術は、当該分野の技術範囲内である。例えば、以下を参照のこと:Sambrook, Fritsch and Maniatis, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 第2版(1989); Current Protocols In Molecular Biology (F. M. Ausubel, et al.編,(1987));シリーズ、Methods in Enzymology (Academic Press, Inc.): PCR 2: A Practical Approach (M.J. MacPherson, B.D. Hames and G.R. Taylor編(1995)), Harlow and Lane,編(1988) Antibodies, a Laboratory Manual, and Animal Cell Culture (R.I. Freshney, 編(1987))。
本発明の説明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「上記、この、その(the)」は、状況が別段明らかに示さなければ、複数形も含むことが意図される。
本明細書で使用される場合、用語「含む、包含する(comprising)」は、組成物および方法がその記載される要素を含むが、他を排除しないことを意味することが意図される。本明細書で使用される場合、移行句、から本質的になる(および文法上の異形)は、その記載される物質またはステップ、およびその記載される実施形態の基本的および新規な特性に本質的に影響を及ぼさないものを包含すると解釈されるべきである。従って、用語「から本質的になる」は、本明細書で使用される場合、「含む、包含する」に等価と解釈されるべきではない。「からなる」は、他の成分の微量要素を超えるものを排除することおよび本明細書で開示される組成物を投与するための実質的方法ステップを意味するものとする。これら移行の用語の各々によって定義される局面は、本開示の範囲内である。
本明細書で使用される場合の用語「約」は、量または濃度などのような測定可能な値に言及する場合、その特定された量の20%、10%、5%、1%、0.5%、またはさらには0.1%の変動を包含することが意味される。
本明細書で開示される任意の構成要素、範囲、用量形態などの選択を記載するために使用される場合の用語または「受容可能な」、「有効な、効果的な(effective)」または「十分な」は、上記構成要素、範囲、用量形態などが、その開示される目的のために適していることを意図する。
また、本明細書で使用される場合、「および/または」とは、その関連して列挙される項目のうちの1またはこれより多くの任意のおよび全ての可能な組み合わせ、ならびに代替手段(「または」)において解釈される場合に、組み合わせの欠如に言及および包含する。
用語「細胞」とは、本明細書で使用される場合、原核生物または真核生物の細胞のいずれか(必要に応じて、被験体または市販の供給源から得られる)に言及し得る。
「真核生物細胞」とは、モネラ界を除く生命界の全てを包含する。それらは、膜結合した核を通じて容易に区別され得る。動物、植物、真菌、および原生生物は、その細胞が内膜および細胞骨格によって複雑な構造へと組織化されている真核生物または生物である。最も特徴的な膜結合した構造は、核である。具体的に記載されなければ、用語「宿主」とは、真核生物宿主(例えば、酵母、高等植物、昆虫および哺乳動物細胞が挙げられる)を含む。真核生物細胞または宿主の非限定的な例としては、サル、ウシ、ブタ、マウス、ラット、鳥類、爬虫類およびヒト(例えば、HEK293細胞および293T細胞)が挙げられる。
「原核生物細胞」とは、核または任意の他の膜結合したオルガネラを通常は欠いており、2つの領域、細菌および古細菌へと分けられる。染色体DNAに加えて、これらの細胞はまた、エピソームといわれる環状ループの中に遺伝情報を含み得る。細菌細胞は、非常に小さく、およそ動物のミトコンドリアのサイズである(直径約1~2μmおよび長さ10μm)。原核生物細胞は、3つの主要な形状を特徴とする:杆状、球状、およびらせん状。真核生物のような精巧な複製プロセスを経る代わりに、細菌細胞は、2分裂によって分裂する。例としては、Bacillus細菌、E.coli細菌、およびSalmonella細菌が挙げられるが、これらに限定されない。
用語「コードする」とは、核酸配列に適用される場合、ポリペプチドを「コードする」といわれるポリヌクレオチドであって、その天然の状態において、または当業者に周知の方法によって操作される場合に、そのポリペプチドおよび/またはそのフラグメントのmRNAを生成するために転写および/または翻訳され得るものに言及する。そのアンチセンス鎖は、このような核酸の相補体であり、そのコードする配列は、そこから推測され得る。
用語「等価な」または「生物学的等価物」は、特定の分子、生物学的物質または細胞物質に言及する場合に交換可能に使用され、望ましい構造または機能性をなお維持しながら、最小の相同性を有するものを意図する。等価なポリペプチドの非限定的な例としては、それに対してまたはポリペプチド配列に対して少なくとも60%、または代わりに少なくとも65%、または代わりに少なくとも70%、または代わりに少なくとも75%、または代わりに80%、または代わりに少なくとも85%、または代わりに少なくとも90%、または代わりに少なくとも95% 同一性を有するポリペプチド、あるいはこのようなポリペプチド配列をコードするポリヌクレオチドに高ストリンジェンシーの条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドまたはその相補体によってコードされるポリペプチドが挙げられる。高ストリンジェンシーの条件は、本明細書で記載され、参考として援用される。あるいは、その等価物は、その参照ポリヌクレオチド、例えば、その野生型ポリヌクレオチドと少なくとも70%、または代わりに少なくとも75%、または代わりに80%、または代わりに少なくとも85%、または代わりに少なくとも90%、または代わりに少なくとも95% 同一性、または少なくとも97%配列同一性を有するポリヌクレオチドまたはその相補体によってコードされるポリペプチドである。
等価なポリペプチドの非限定的な例としては、参照ポリヌクレオチドと少なくとも60%、または代わりに少なくとも65%、または代わりに少なくとも70%、または代わりに少なくとも75%、または代わりに80%、または代わりに少なくとも85%、または代わりに少なくとも90%、または代わりに少なくとも95%、または代わりに少なくとも97% 同一性を有するポリヌクレオチドが挙げられる。等価物はまた、参照ポリヌクレオチドと高ストリンジェンシーの条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドまたはその相補体を意図する。
別の配列との「配列同一性」の特定のパーセンテージ(例えば、80%、85%、90%、または95%)を有するポリヌクレオチドまたはポリヌクレオチド領域(またはポリペプチドまたはポリペプチド領域)は、整列させた場合、塩基(またはアミノ酸)のそのパーセンテージが、その2つの配列を比較することにおいて同じであることが意味される。そのアラインメントおよびパーセント相同性または配列同一性は、当該分野で公知のソフトウェアプログラム、例えば、Current Protocols in Molecular Biology (Ausubel et al.編 1987) Supplement 30, 第7.7.18節、表7.7.1に記載されるものを使用して決定され得る。ある種の実施形態において、デフォルトパラメーターは、アラインメントのために使用される。非限定的な例示的アラインメントプログラムは、デフォルトパラメーターを使用する、BLASTである。特に、例示的プログラムとしては、以下のデフォルトパラメーターを使用する、BLASTNおよびBLASTPが挙げられる: 遺伝コード=標準;フィルター=なし;鎖=両方;カットオフ=60;期待値=10;マトリクス=BLOSUM62;記載=50配列;ソート=ハイスコア;データベース=非重複,
GenBank+EMBL+DDBJ+PDB+GenBank CDS翻訳+SwissProtein+SPupdate+PIR。これらのプログラムの詳細は、以下のインターネットアドレスで見出され得る: ncbi.nlm.nih.gov/cgi-bin/BLAST。配列同一性およびパーセント同一性は、それらをclustalW(以下のウェブアドレスで入手可能:genome.jp/tools/clustalw/, 最終アクセス日:2017年1月13日)に組み込むことによって決定され得る。
GenBank+EMBL+DDBJ+PDB+GenBank CDS翻訳+SwissProtein+SPupdate+PIR。これらのプログラムの詳細は、以下のインターネットアドレスで見出され得る: ncbi.nlm.nih.gov/cgi-bin/BLAST。配列同一性およびパーセント同一性は、それらをclustalW(以下のウェブアドレスで入手可能:genome.jp/tools/clustalw/, 最終アクセス日:2017年1月13日)に組み込むことによって決定され得る。
「相同性」または「同一性」または「類似性」とは、2つのペプチド間での、または2つの核酸分子間での配列類似性に言及する。相同性は、比較目的で整列され得る各配列中の位置を比較することによって決定され得る。その比較される配列における位置が、同じ塩基またはアミノ酸によって占有される場合、その分子は、その位置で相同である。配列間の相同性の程度は、その配列によって共有されるマッチするまたは相同な位置の数の関数である。「関連しない」または「非相同な」配列は、40%未満の同一性、または代わりに25%未満の同一性を、本開示の配列のうちの1つと共有する。
「相同性」または「同一性」または「類似性」はまた、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする2つの核酸分子に言及し得る。
「ハイブリダイゼーション」とは、1またはこれより多くのポリヌクレオチドが反応して、そのヌクレオチド残基の塩基間で水素結合を介して安定化される複合体を形成する反応に言及する。その水素結合は、ワトソン-クリック塩基対合、フーグスティーン結合によって、または任意の他の配列特異的様式で起こり得る。その複合体は、二重鎖構造を形成する2本の鎖、多重鎖複合体を形成する3本またはこれより多くの鎖、単一の自己ハイブリダイズする鎖、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。ハイブリダイゼーション反応は、PCR反応の開始、またはリボザイムによるポリヌクレオチドの酵素的切断のような、より広範なプロセスにおけるステップを構成し得る。
ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件の例としては、以下が挙げられる: 約25℃~約37℃のインキュベーション温度;約6×SSC~約10×SSCのハイブリダイゼーション緩衝液濃度;約0%~約25%のホルムアミド濃度;および約4×SSC~約8×SSCの洗浄溶液。中程度のハイブリダイゼーション条件の例としては、以下が挙げられる:約40℃~約50℃のインキュベーション温度;約9×SSC~約2×SSCの緩衝液濃度;約30%~約50%のホルムアミド濃度;および約5×SSC~約2×SSCの洗浄溶液。高ストリンジェンシー条件の例としては、以下が挙げられる:約55℃~約68℃のインキュベーション温度;約1×SSC~約0.1×SSCの緩衝液濃度;約55%~約75%のホルムアミド濃度;および約1×SSC、0.1×SSC、または脱イオン水の洗浄溶液。概して、ハイブリダイゼーションインキュベーション時間は、5分間~24時間であり、1回、2回、またはこれより多くの洗浄ステップ、および洗浄インキュベーション時間は、約1分間、2分間、または15分間である。SSCは、0.15M NaClおよび15mM クエン酸塩緩衝液である。他の緩衝液システムを使用するSSCの等価物が使用され得ることは、理解される。
本明細書で使用される場合、「発現」とは、ポリヌクレオチドをmRNAへと転写するプロセスおよび/またはその転写したmRNAをその後ペプチド、ポリペプチド、もしくはタンパク質へと翻訳するプロセスに言及する。そのポリヌクレオチドがゲノムDNAに由来する場合、発現は、真核生物細胞においてそのmRNAのスプライシングを含み得る。
用語「単離された」とは、本明細書で使用される場合、他の物質を実質的に含まない分子、または生物製剤または細胞物質に言及する。
本明細書で使用される場合、用語「機能的」は、任意の分子、生物学的物質、または細胞物質を改変して、それが特有の、特定された効果を達成することを意図するために使用され得る。
本明細書で使用される場合、用語「核酸配列」および「ポリヌクレオチド」は、任意の長さのヌクレオチド(リボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチドのいずれか)のポリマー形態をいうために、交換可能に使用される。従って、この用語は、1本鎖、2本鎖、もしくは多重鎖のDNAまたはRNA、ゲノムDNA、cDNA、DNA-RNAハイブリッド、あるいはプリンおよびピリミジン塩基、または他の天然の、化学的にもしくは生化学的に改変された、非天然の、もしくは誘導体化されたヌクレオチド塩基を含むポリマーを含むが、これらに限定されない。
用語「タンパク質」、「ペプチド」および「ポリペプチド」は、アミノ酸、アミノ酸アナログまたはペプチド模倣物の2またはこれより多くのサブユニットの化合物に言及するために、交換可能に、およびそれらの最も広い意味において使用される。そのサブユニットは、ペプチド結合によって連結され得る。別の局面において、そのサブユニットは、他の結合、例えば、エステル、エーテルなどによって連結され得る。タンパク質またはペプチドは、少なくとも2個のアミノ酸を含まなければならず、タンパク質またはペプチドの配列を構成し得るアミノ酸の最大数に制限は置かない。本明細書で使用される場合、用語「アミノ酸」とは、グリシン、ならびにDおよびL両方の光学異性体、アミノ酸アナログおよびペプチド模倣物を含め、天然および/または非天然のまたは合成のアミノ酸のいずれかに言及する。
本明細書で使用される場合、用語「組換え発現系」とは、組換えによって形成されるある種の遺伝物質の発現のための遺伝的構築物に言及する。
「遺伝子送達ビヒクル」は、宿主細胞に挿入されたポリヌクレオチドを運び得る任意の分子として定義される。遺伝子送達ビヒクルの例は、当該分野で代表的に使用される、リポソーム、ミセル、生体適合性ポリマー(天然のポリマーおよび合成のポリマーを含む);リポタンパク質;ポリペプチド;ポリサッカリド;リポポリサッカリド;人工ウイルスエンベロープ;金属粒子;ならびに細菌、またはウイルス(例えば、バキュロウイルス、アデノウイルスおよびレトロウイルス)、バクテリオファージ、コスミド、プラスミド、真菌ベクターおよび他の組換えビヒクルであり、これらは、種々の真核生物および原核生物宿主における発現に関して記載されており、遺伝子治療のために、および単純なタンパク質発現のために使用され得る。
本明細書で開示されるポリヌクレオチドは、遺伝子送達ビヒクルを使用して、細胞または組織へと送達され得る。「遺伝子送達」、「遺伝子移入」、「形質導入すること(transducing)」などは、本明細書で使用される場合、導入に使用される方法に関係なく、外因性ポリヌクレオチド(ときおり「導入遺伝子」といわれる)を宿主細胞に導入することに言及する用語である。このような方法としては、種々の周知の技術(例えば、ベクター媒介性遺伝子移入(例えば、ウイルス感染/トランスフェクション、または種々の他のタンパク質ベースのもしくは脂質ベースの遺伝子送達複合体による)、ならびに「裸の(naked)」ポリヌクレオチドの送達を容易にする技術(例えば、エレクトロポレーション、「遺伝子銃(gene gun)」送達およびポリヌクレオチドの導入に使用される種々の他の技術)が挙げられる。その導入されたポリヌクレオチドは、その宿主細胞の中で安定してまたは一過性に維持され得る。安定な維持は、代表的には、その導入されたポリヌクレオチドが、宿主細胞と適合性の複製起点を含むか、あるいは宿主細胞のレプリコン(例えば、染色体外レプリコン(例えば、プラスミド))または核もしくはミトコンドリア染色体へと組み込むことを要するかのいずれかである。多くのベクターは、当該分野で公知でありかつ本明細書で記載されるように、哺乳動物細胞への遺伝子の移入を媒介し得ることが公知である。
「プラスミド」は、染色体DNAとは独立して複製し得る、染色体DNAとは分離した染色体外DNA分子である。多くの場合、それは、環状および2本鎖である。プラスミドは、微生物の集団内での遺伝子の水平伝播の機構を提供し、代表的には、所定の環境状態下で選択的利点を提供する。プラスミドは、競合する環境的ニッチにおいて天然に存在する抗生物質に耐性を提供する遺伝子を有し得るか、または代わりにその生成されるタンパク質は、類似の環境下で毒素として作用し得る。
遺伝子操作において使用される「プラスミド」は、「プラスミドベクター」といわれる。多くのプラスミドは、このような使用のために市販されている。複製されるべき遺伝子は、細胞を特定の抗生物質に対して耐性にする遺伝子、およびマルチクローニング部位(MCS、またはポリリンカー)(この部位は、この位置においてDNAフラグメントの容易な挿入を可能にするいくつかの一般に使用される制限部位を含む短い領域である)を含むプラスミドのコピーの中に挿入される。プラスミドの別の主要な使用は、多量のタンパク質を作製することである。この場合、研究者らは、目的の遺伝子を有するプラスミドを含む細菌を成長させる。単にその細菌はタンパク質を生成して、その抗生物質耐性を付与するので、それはまた、その挿入された遺伝子から多量のタンパク質を生成するように誘導され得る。
「酵母人工染色体」または「YAC」とは、大きなDNAフラグメント(100kbより大きく、3000kbまで)をクローニングするために使用されるベクターに言及する。それは、人工的に構築された染色体であり、酵母細胞での複製および保存のために必要とされるテロメア、セントロメア、および複製起点配列を含む。最初の環状プラスミドを使用して構築すると、それらは、制限酵素を使用することによって直線状にされ、次いで、DNAリガーゼは、付着末端の使用によってその直線状分子内で目的の配列または遺伝子を付加し得る。酵母発現ベクター(例えば、YAC、YIp(酵母組み込みプラスミド)、およびYEp(酵母エピソームプラスミド))は、酵母がそれ自体真核生物細胞であることから、翻訳後修飾を伴う真核生物タンパク質生成物を得ることができるので極めて有用であるが、YACは、キメラ効果を生じてBACより不安定であることが見出されている。
「ウイルスベクター」は、宿主細胞へと、インビボ、エキソビボまたはインビトロのいずれかで送達されるべきポリヌクレオチドを含む組換え生成ウイルスまたはウイルス粒子として定義される。
ウイルスベクターの例としては、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ベクター、アルファウイルスベクターなどが挙げられる。感染性のタバコモザイクウイルス(TMV)ベースのベクターは、タンパク質を製造するために使用され得、タバコ葉においてグリフィスシン(Griffithsin)を発現することが報告されている(O’Keefe et al. (2009) Proc. Nat.
Acad. Sci. USA 106(15):6099-6104)。アルファウイルスベクター(例えば、セムリキ森林ウイルスベースのベクターおよびシンドビスウイルスベースのベクター)はまた、遺伝子治療および免疫療法における使用のために開発されている。Schlesinger & Dubensky (1999) Curr.
Opin. Biotechnol. 5:434-439およびYing et al. (1999) Nat. Med. 5(7):823-827を参照のこと。遺伝子移入がレトロウイルスベクターによって媒介される局面において、ベクター構築物は、レトロウイルスゲノムまたはその一部、および治療用遺伝子を含むポリヌクレオチドに言及する。遺伝子移入における使用のためのベクターの最新の方法に関するさらなる詳細は、例えば、Kotterman et al. (2015) Viral Vectors for Gene Therapy: Translational and Clinical Outlook Annual Review of Biomedical Engineering 17に見出され得る。
Acad. Sci. USA 106(15):6099-6104)。アルファウイルスベクター(例えば、セムリキ森林ウイルスベースのベクターおよびシンドビスウイルスベースのベクター)はまた、遺伝子治療および免疫療法における使用のために開発されている。Schlesinger & Dubensky (1999) Curr.
Opin. Biotechnol. 5:434-439およびYing et al. (1999) Nat. Med. 5(7):823-827を参照のこと。遺伝子移入がレトロウイルスベクターによって媒介される局面において、ベクター構築物は、レトロウイルスゲノムまたはその一部、および治療用遺伝子を含むポリヌクレオチドに言及する。遺伝子移入における使用のためのベクターの最新の方法に関するさらなる詳細は、例えば、Kotterman et al. (2015) Viral Vectors for Gene Therapy: Translational and Clinical Outlook Annual Review of Biomedical Engineering 17に見出され得る。
本明細書で使用される場合、「レトロウイルス媒介性遺伝子移入」または「レトロウイルス形質導入」は、同じ意味を有し、そのウイルスが細胞に入り、そのゲノムを宿主ゲノムへと組み込むことから、遺伝子または核酸配列が、宿主細胞へと安定して移入されるプロセスに言及する。そのウイルスは、その通常の感染機構を介して宿主細胞へと入り得るか、または異なる宿主細胞表面レセプターもしくはリガンドに結合して、その細胞に入るように改変され得る。本明細書で使用される場合、レトロウイルスベクターは、ウイルスまたはウイルス様侵入機構を通じて、外因性核酸を細胞へと導入し得るウイルス粒子に言及する。
レトロウイルスは、RNAの形態でそれらの遺伝情報を運ぶ;しかし、そのウイルスがいったん細胞に感染すると、そのRNAは、DNA形態へと逆転写され、それは、その感染した細胞のゲノムDNAへと組み込まれる。その組み込まれたDNA形態は、プロウイルスといわれる。
遺伝子移入がDNAウイルスベクター(例えば、アデノウイルス(Ad)またはアデノ随伴ウイルス(AAV))によって媒介される局面において、ベクター構築物は、そのウイルスゲノムまたはその一部、および導入遺伝子を含むポリヌクレオチドに言及する。アデノウイルス(Ad)は、比較的十分に特徴付けられ、50を超える血清型を含む、均質なウイルス群である。Adは、宿主ゲノムへの組み込みを要しない。組換えAd由来のベクター、特に、野生型ウイルスの組換えおよび生成の潜在性を低減するものはまた、構築されている。このようなベクターは、Takara Bio USA(Mountain
View, CA)、Vector Biolabs(Philadelphia, PA)、およびCreative Biogene(Shirley, NY)のような供給元から市販されている。野生型AAVは、高い感染性および宿主細胞のゲノムへの組み込みの特異性を有する。Wold and Toth (2013) Curr. Gene. Ther. 13(6):421-433, Hermonat & Muzyczka (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:6466-6470、およびLebkowski et al. (1988) Mol. Cell. Biol. 8:3988-3996を参照のこと。
View, CA)、Vector Biolabs(Philadelphia, PA)、およびCreative Biogene(Shirley, NY)のような供給元から市販されている。野生型AAVは、高い感染性および宿主細胞のゲノムへの組み込みの特異性を有する。Wold and Toth (2013) Curr. Gene. Ther. 13(6):421-433, Hermonat & Muzyczka (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:6466-6470、およびLebkowski et al. (1988) Mol. Cell. Biol. 8:3988-3996を参照のこと。
プロモーター、およびポリヌクレオチドが作動可能に連結され得るクローニング部位の両方を含むベクターは、当該分で周知である。このようなベクターは、RNAをインビトロまたはインビボで転写し得、Agilent Technologies(Santa Clara, Calif.)およびPromega Biotech(Madison, Wis.)のような供給元から市販されている。発現および/またはインビトロ転写を最適化するために、そのクローンの5’および/または3’非翻訳部分を除去、付加または変化させて、余分な潜在的に不適切な代替の翻訳開始コドンまたは転写もしくは翻訳いずれかのレベルで、発現に干渉し得るかまたは発現を低減し得る他の配列を排除することは、必要であり得る。あるいは、コンセンサスリボソーム結合部位は、発現を増強するために開始コドンのすぐ5’側に挿入され得る。
遺伝子送達ビヒクルはまた、DNA/リポソーム複合体、ミセルおよび標的ウイルスタンパク質-DNA複合体を含む。標的化抗体またはそのフラグメントをも含むリポソームは、本明細書で開示される方法において使用され得る。細胞または細胞集団へのポリヌクレオチドの送達に加えて、その細胞または細胞集団への本明細書で記載されるタンパク質の直接導入は、タンパク質トランスフェクションの非限定的な技術によって行われ得、あるいは、発現を増強し得るおよび/または本明細書で開示されるタンパク質の活性を促進し得る培養条件は、他の非限定的な技術である。
本明細書で使用される場合、用語「ウイルスキャプシド」または「キャプシド」とは、ウイルス粒子のタンパク質の殻またはコートに言及する。キャプシドは、ウイルスゲノムをキャプシドで囲む(encapsidate)、保護する、輸送する、および宿主細胞へと放出するように機能する。キャプシドは概して、タンパク質(「キャプシドタンパク質」)のオリゴマー構造サブユニットから構成される。本明細書で使用される場合、用語「キャプシドで囲まれた(encapsidated)」とは、ウイルスキャプシド内に囲まれることを意味する。
本明細書で使用される場合、ウイルスまたはプラスミドへの言及における用語「ヘルパー」とは、ウイルス粒子または組換えウイルス粒子(例えば、本明細書で開示される改変されたAAV)の複製およびパッケージングに必要なさらなる構成要素を提供するために使用されるウイルスまたはプラスミドに言及する。ヘルパーウイルスによってコードされる構成要素は、ビリオンアセンブリ、キャプシド内の囲い込み(encapsidation)、ゲノム複製、および/またはパッケージングに必要とされる任意の遺伝子を含み得る。例えば、そのヘルパーウイルスは、そのウイルスゲノムの複製のための必要な酵素をコードし得る。AAV構築物とともに使用するために適したヘルパーウイルスおよびプラスミドの非限定的な例としては、pHELP(プラスミド)、アデノウイルス(ウイルス)、またはヘルペスウイルス(ウイルス)が挙げられる。
本明細書で使用される場合、用語「AAV」とは、アデノ随伴ウイルスの標準的略称である。アデノ随伴ウイルスは、ある種の機能が、ヘルパーウイルスと共感染することによって提供される細胞においてのみ成長する1本鎖DNAパルボウイルスである。AAVの一般的情報および総説は、例えば、Carter, 1989, Handbook of Parvoviruses, Vol. 1, pp. 169- 228、およびBerns, 1990, Virology, pp. 1743-1764, Raven Press, (New York)において見出され得る。これらの総説に記載される同じ原理が、その総説の刊行日後に特徴づけられたさらなるAAV血清型に適用可能であることは、十分に予測される。なぜなら種々の血清型が、構造的にも機能的にも、遺伝的レベルですら極めて密接に関連することが、周知であるからである(例えば、Parvoviruses and Human Disease, J. R. Pattison編のBlacklowe, 1988, pp. 165-174;およびRose, Comprehensive Virology 3: 1-61 (1974)を参照のこと)。例えば、全てのAAV血清型は、相同性のrep遺伝子によって媒介される非常に類似の複製特性を明らかに示す;そして全て、3種の関連するキャプシドタンパク質(例えば、AAV2において発現されるもの)を有する。関連性の程度は、ヘテロ二重鎖分析によってさらに示唆される。この分析は、そのゲノムの長さに沿って血清型間での広範な交差ハイブリダイゼーション;および「逆方向末端反復配列」(ITR)に相当する、末端における類似の自己アニーリングセグメントの存在を明らかにする。類似の感染性パターンはまた、各血清タイプにおける複製機能が、類似の調節制御下にあることを示唆する。
「AAVベクター」は、本明細書で使用される場合、AAV末端反復配列(ITR)に挟まれた目的の1またはこれより多くのポリヌクレオチド(または導入遺伝子)を含むベクターに言及する。このようなAAVベクターは、repおよびcap遺伝子生成物をコードし、発現するベクターとともにトランスフェクトされた宿主細胞に存在する場合、複製され得、感染性ウイルス粒子へとパッケージされ得る。
「AAVビリオン」または「AAVウイルス粒子」または「AAVベクター粒子」とは、少なくとも1個のAAVキャプシドタンパク質およびキャプシドで囲まれたポリヌクレオチドAAVベクターから構成されるウイルス粒子に言及する。その粒子が、異種ポリヌクレオチド(すなわち、野生型AAVゲノム以外のポリヌクレオチド(例えば、哺乳動物細胞に送達されるべき導入遺伝子))を含む場合、それは代表的には、「AAVベクター粒子」または単に「AAVベクター」といわれる。従って、AAVベクター粒子の生成は、このようなベクターが、AAVベクター粒子内に含まれることから、AAVベクターの生成を必然的に含む。
アデノ随伴ウイルス(AAV)は、複製欠損パルボウイルスであり、その1本鎖DNAゲノムは、2つの145ヌクレオチド逆方向末端反復(ITR)を含めて、長さが約4.7kbである。AAVには多数の血清型が存在する。そのAAV血清型のゲノムのヌクレオチド配列は、公知である。例えば、AAV-1の完全ゲノムは、GenBankアクセッション番号NC_002077に提供される;AAV-2の完全ゲノムは、GenBankアクセッション番号NC_001401およびSrivastava et al., J. Virol., 45: 555-564 {1983)に提供される;AAV-3の完全ゲノムは、GenBankアクセッション番号NC_1829に提供される;AAV-4の完全ゲノムは、GenBankアクセッション番号NC_001829に提供される;AAV-5ゲノムは、GenBankアクセッション番号AF085716に提供される;AAV-6の完全ゲノムは、GenBankアクセッション番号NC_00 1862に提供される;AAV-7ゲノムおよびAAV-8ゲノムの少なくとも一部は、それぞれ、GenBankアクセッション番号AX753246およびAX753249に提供される;AAV-9ゲノムは、Gao et al., J. Virol., 78: 6381-6388 (2004)に提供される;AAV-10ゲノムは、Mol. Ther., 13(1): 67-76 (2006)に提供される;そしてAAV-11ゲノムは、Virology, 330(2): 375-383 (2004)に提供される。AAV rh.74ゲノムの配列は、米国特許第9,434,928号(本明細書に参考として援用される)に提供される。ウイルスDNA複製(rep)、キャプシド内の囲い込み/パッケージングおよび宿主細胞染色体組み込みを指向するシス作用性配列は、そのAAV ITR内に含まれる。3種のAAVプロモーター(それらの相対的マップ位置から、p5、pl9、およびp40と称される)は、repおよびcap遺伝子をコードする2つのAAV内部オープンリーディングフレームの発現を駆動する。その2つのrepプロモーター(p5およびpi 9)は、その単一のAAVイントロンの(ヌクレオチド2107および2227での)差次的なスプライシングと対になって、そのrep遺伝子から4種のrepタンパク質(rep 78、rep 68、rep 52、およびrep 40)の生成をもたらす。Repタンパク質は、そのウイルスゲノムの複製を最終的に担う多数の酵素特性を有する。そのcap遺伝子は、p40プロモーターから発現され、その3種のキャプシドタンパク質VP1、VP2、およびVP3をコードする。選択的スプライシングおよび非コンセンサス翻訳開始部位が、その3種の関連するキャプシドタンパク質の生成を担う。単一のコンセンサスポリアデニル化部位は、そのAAVゲノムのマップ95位に位置する。AAVの生活環および遺伝は、Muzyczka, Current Topics in Microbiology and Immunology, 158: 97-129 (1992)において総説されている。
AAVは、外来DNAを細胞へと、例えば、遺伝子治療において送達するためのベクターとして魅力的にする特有の特徴を有する。培養物における細胞のAAV感染は、非細胞障害性であり、ヒトおよび他の動物の天然の感染は、無症状および無症候性である。さらに、AAVは、多くの哺乳動物細胞に感染し、インビボで多くの異なる組織を標的化する可能性を許容する。さらに、AAVは、ゆっくりと分裂する細胞および分裂しない細胞に形質導入し、転写的に活性な核エピソーム(染色体外エレメント)としてそれらの細胞の寿命の間、本質的に持続し得る。そのAAVプロウイルスゲノムは、プラスミド中にクローニングされたDNAとして挿入され、これは、組換えゲノムの構築を実現可能にする。さらに、AAV複製およびゲノムキャプシド内の囲い込みを指向するシグナルは、そのAAVゲノムのITR内に含まれることから、そのゲノムの内部のおよそ4.3kb(複製および構造キャプシドタンパク質、rep-capをコードする)のうちのいくらかまたは全てを、外来DNAで置き換えることができる。AAVベクターを生成するために、そのrepおよびcapタンパク質は、トランスで提供され得る。AAVの別の有意な特徴は、それが極めて安定でありかつ元気な(hearty)ウイルスであるということである。それは、アデノウイルスを不活性化するために使用される条件(56~65℃で数時間)に容易に耐え、AAVの低温保存をそれほど重要でなくする。AAVは、さらに凍結乾燥され得る。最後に、AAV感染した細胞は、重複感染に耐性でない。
多数の研究が、筋における長期(>1.5年)の組換えAAV媒介性タンパク質発現を示した。Clark et al., Hum Gene Ther, 8: 659-669 (1997); Kessler et al., Proc Nat. Acad Sc. USA, 93: 14082-14087 (1996);およびXiao et al., J Virol, 70: 8098-8108 (1996)を参照のこと。Chao et al., Mol Ther, 2:619-623 (2000)およびChao et al., Mol Ther, 4:217-222 (2001)もまた参照のこと。さらに、筋は高度に血管化されているので、組換えAAV形質導入は、Herzog et al., Proc Natl Acad Sci USA, 94: 5804-5809 (1997)およびMurphy et
al., Proc Natl Acad Sci USA, 94: 13921-
13926 (1997)に記載されるように、筋肉内注射後に全身循環において導入遺伝子生成物の出現をもたらした。さらに、Lewis et al., J Virol, 76: 8769-8775 (2002)は、骨格筋線維が、正確な抗体グリコシル化、折りたたみ、および分泌に必要な細胞因子を有することを示した。これは、筋が、分泌型タンパク質治療剤の安定な発現の能力があることを示す。本発明の組換えAAV(rAAV)ゲノムは、γ-サルコグリカン(例えば、配列番号1)をコードする核酸分子およびその核酸分子に隣接する1またはこれより多くのAAV ITRを含む。そのrAAVゲノムにおけるAAV DNAは、組換えウイルスが由来し得る任意のAAV血清型(AAV血清型 AAV-1、AAV-2、AAV-3、AAV-4、AAV-5、AAV-6、AAV-7、AAV-8、AAV-9、AAV-10、AAV-11、AAV-12、AAV-13およびAAV rh74が挙げられるが、これらに限定されない)に由来し得る。偽型化rAAVの生成は、例えば、WO 01/83692に開示される。rAAV改変体の他のタイプ、例えば、キャプシド変異を有するrAAVも企図される。例えば、Marsic et al., Molecular Therapy, 22(11): 1900-1909 (2014)を参照のこと。種々のAAV血清型のゲノムのヌクレオチド配列は、当該分野で公知である。
al., Proc Natl Acad Sci USA, 94: 13921-
13926 (1997)に記載されるように、筋肉内注射後に全身循環において導入遺伝子生成物の出現をもたらした。さらに、Lewis et al., J Virol, 76: 8769-8775 (2002)は、骨格筋線維が、正確な抗体グリコシル化、折りたたみ、および分泌に必要な細胞因子を有することを示した。これは、筋が、分泌型タンパク質治療剤の安定な発現の能力があることを示す。本発明の組換えAAV(rAAV)ゲノムは、γ-サルコグリカン(例えば、配列番号1)をコードする核酸分子およびその核酸分子に隣接する1またはこれより多くのAAV ITRを含む。そのrAAVゲノムにおけるAAV DNAは、組換えウイルスが由来し得る任意のAAV血清型(AAV血清型 AAV-1、AAV-2、AAV-3、AAV-4、AAV-5、AAV-6、AAV-7、AAV-8、AAV-9、AAV-10、AAV-11、AAV-12、AAV-13およびAAV rh74が挙げられるが、これらに限定されない)に由来し得る。偽型化rAAVの生成は、例えば、WO 01/83692に開示される。rAAV改変体の他のタイプ、例えば、キャプシド変異を有するrAAVも企図される。例えば、Marsic et al., Molecular Therapy, 22(11): 1900-1909 (2014)を参照のこと。種々のAAV血清型のゲノムのヌクレオチド配列は、当該分野で公知である。
用語「Cas9」とは、この名称によって言及されるCRISPR関連エンドヌクレアーゼに言及する。非限定的で例示的Cas9は、本明細書で提供される(例えば、UniProtKB G3ECR1(CAS9_STRTR)に提供されるCas9またはStaphylococcus aureus Cas9、ならびにヌクレアーゼデッドCas9(nuclease dead Cas9)、これら各々のオルソログおよび生物学的等価物)。オルソログとしては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:Streptococcus pyogenes Cas9(「spCas9」);Streptococcus thermophiles、Legionella pneumophilia、Neisseria lactamica、Neisseria meningitides、Francisella novicidaに由来するCas9;ならびに種々の細菌種(Acidaminococcus spp.およびFrancisella novicida U112が挙げられる)に由来するCpf1(これは、Cas9の類似の切断機能を果たす)。
本明細書で使用される場合、用語「CRISPR」とは、クラスター化して規則的な配置の短い回文配列リピート経路に依拠する配列特異的遺伝子操作の技術をいう。CRISPRは、遺伝子編集および/または遺伝子調節を行うために、ならびにタンパク質を特定のゲノム位置に単に標的化するために、使用され得る。遺伝子編集とは、標的ポリヌクレオチドのヌクレオチド配列が、そのポリヌクレオチド配列に対する欠失、挿入、または塩基置換の導入を通じて変更される遺伝子操作のタイプに言及する。いくつかの局面において、CRISPR媒介性遺伝子編集は、非相同末端結合(NHEJ)または相同組換えの経路を利用して、その編集を行う。遺伝子調節とは、特定の遺伝子生成物(例えば、タンパク質またはRNA)の生成の増加または減少に言及する。
用語「gRNA」または「ガイドRNA、とは、本明細書で使用される場合、CRISPR技術を使用して、修正のために特定の遺伝子を標的化するために使用されるガイドRNA配列に言及する。標的特異性のためにgRNAおよびドナー治療用ポリヌクレオチドをデザインする技術は、当該分野で周知である。例えば、Doench, J., et
al. Nature biotechnology 2014; 32(12):1262-7, Mohr, S. et al. (2016) FEBS Journal 283: 3232-38、およびGraham, D., et al. Genome Biol. 2015; 16: 260。gRNAは、CRISPR RNA(crRNA)およびトランス活性化CRIPSPR RNA(tracrRNA)を含む融合ポリヌクレオチド;またはCRISPR RNA(crRNA)およびトランス活性化CRIPSPR RNA(tracrRNA)を含むポリヌクレオチドを含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる。いくつかの局面において、gRNAは、合成のものである(Kelley, M. et al. (2016) J of Biotechnology 233 (2016) 74-83)。本明細書で使用される場合、gRNAの生物学的等価物としては、Cas9またはその等価物を特定のヌクレオチド配列(例えば、細胞のゲノムの特定の領域)にガイドし得るポリヌクレオチドまたは標的化分子が挙げられるが、これらに限定されない。
al. Nature biotechnology 2014; 32(12):1262-7, Mohr, S. et al. (2016) FEBS Journal 283: 3232-38、およびGraham, D., et al. Genome Biol. 2015; 16: 260。gRNAは、CRISPR RNA(crRNA)およびトランス活性化CRIPSPR RNA(tracrRNA)を含む融合ポリヌクレオチド;またはCRISPR RNA(crRNA)およびトランス活性化CRIPSPR RNA(tracrRNA)を含むポリヌクレオチドを含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる。いくつかの局面において、gRNAは、合成のものである(Kelley, M. et al. (2016) J of Biotechnology 233 (2016) 74-83)。本明細書で使用される場合、gRNAの生物学的等価物としては、Cas9またはその等価物を特定のヌクレオチド配列(例えば、細胞のゲノムの特定の領域)にガイドし得るポリヌクレオチドまたは標的化分子が挙げられるが、これらに限定されない。
「組成物」は、活性なポリペプチド、ポリヌクレオチドまたは抗体および別の化合物または組成物(不活性(例えば、検出可能な標識)または活性(例えば、遺伝子送達ビヒクル))の組み合わせを意味することが意図される。
「医薬組成物」は、活性なポリペプチド、ポリヌクレオチドまたは抗体と、固体支持体のようなキャリア(不活性または活性)との組み合わせであって、その組成物をインビトロ、インビボまたはエキソビボでの診断的使用または治療的使用に適切にするものを含むことが意図される。
本明細書で使用される場合、用語「薬学的に受容可能なキャリア」とは、標準的な薬学的キャリア、例えば、リン酸緩衝食塩溶液、水、およびエマルジョン(例えば、油/水または水/油エマルジョン)、および種々のタイプの湿潤剤のうちのいずれかを包含する。その組成物はまた、安定化剤および保存剤を含み得る。キャリア、安定化剤および補助剤の例に関しては、Martin (1975) Remington’s Pharm.
Sci., 第15版(Mack Publ. Co., Easton)を参照のこと。
Sci., 第15版(Mack Publ. Co., Easton)を参照のこと。
診断または処置の「被験体」とは、細胞または動物(例えば、哺乳動物)、またはヒトである。被験体は、特定の種に限定されず、診断または処置に対する非ヒト動物被験体を含み、感染または動物モデルに対するそれら被験体(例えば、サル、ネズミ科動物(例えば、ラット、マウス、チンチラ)、イヌ科動物(例えば、イヌ)、ウサギ科動物(例えば、ウサギ)、家畜、競技用動物、および愛玩動物)である。ヒト患者は、同様にその用語内に含まれる。
用語「組織」は、生きている生物もしくは死んだ生物の組織、または生きている生物もしくは死んだ生物に由来するか、またはこれら生物を模倣するようにデザインされた任意の組織をいうために、本明細書で使用される。その組織は、健常であっても、病的であってもよい、および/または遺伝的変異を有していてもよい。その生物学的組織は、生物の身体の任意の単一の組織(例えば、相互に連絡し得る細胞の集まり)あるいは器官または一部もしくは領域を構成する組織の一群を含み得る。その組織は、均質な細胞物質を含んでいてもよいし、複合構造物(例えば、胸部を含む身体の領域において見出されるもの(それは、例えば、肺組織、骨格組織、および/または筋組織を含み得る))であってもよい。例示的な組織としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:肝臓、肺、甲状腺、皮膚、膵臓、血管、膀胱、腎臓、脳、胆管、十二指腸、腹部大動脈、腸骨静脈、心臓および腸に由来するもの(これらの任意の組み合わせを含む)。
本明細書で使用される場合、被験体における疾患を「処置すること」または疾患の「処置」とは、(1)その症状もしくは疾患が、疾患の症状に罹りやすいかもしくはそれを未だ示していない被験体において起こることを防止する;(2)その疾患を阻害するかもしくはその進展を停止させる;または(3)その疾患もしくはその疾患の症状を改善するかもしくはその退縮を引き起こすことに言及する。当該分野で理解されるように、「処置」は、臨床結果を含む、有益なまたは所望の結果を得るためのアプローチである。本技術の目的のために、有益なまたは所望の結果は、検出可能であろうと検出不能であろうと、1もしくはこれより多くの症状の緩和もしくは改善、状態(疾患を含む)の程度の減少、状態(疾患を含む)の安定化した(すなわち、悪化しない)状態、状態(疾患を含む)の遅延またはこれを遅らせること、状態(疾患を含む)の進展、改善または軽減、状態および寛解(部分的であろうが全体的であろうが)のうちの1またはこれより多くが挙げられ得るが、これらに限定されない。
開示を実施するための様式
改変されたウイルスキャプシドおよび調製方法
AAVベクター送達は現在、そのウイルスの天然の向性に基づいて、または標的組織への直接注射によって、組織標的化のための血清型選択を使用することに依拠する。最大の治療利益を達成するために全身送達が必要とされる場合、血清型選択は、組織特異的プロモーターと合わせて、組織標的化のための唯一の利用可能な選択肢である。本明細書で記載される場合、出願人は、レセプター結合および進入を担う特定のアミノ酸を同定し、それによって、AAVrh74における重要なアミノ酸を同定するために精巧な変異誘発研究の必要性を低減するアプローチを有する[7-11](図1)。肝臓の標的化解除のための重要な領域を同定したが、出願人は、筋特異的ベクター形質導入を富化する改変されたキャプシドを開発した。肝臓におけるベクター喪失の低減と、目的の遺伝子の筋細胞特異的送達とを組み合わせるという実際的な影響は、神経筋疾患の全身処置において臨床上の有効性の閾値を満たす見込みを大いに改善する。
改変されたウイルスキャプシドおよび調製方法
AAVベクター送達は現在、そのウイルスの天然の向性に基づいて、または標的組織への直接注射によって、組織標的化のための血清型選択を使用することに依拠する。最大の治療利益を達成するために全身送達が必要とされる場合、血清型選択は、組織特異的プロモーターと合わせて、組織標的化のための唯一の利用可能な選択肢である。本明細書で記載される場合、出願人は、レセプター結合および進入を担う特定のアミノ酸を同定し、それによって、AAVrh74における重要なアミノ酸を同定するために精巧な変異誘発研究の必要性を低減するアプローチを有する[7-11](図1)。肝臓の標的化解除のための重要な領域を同定したが、出願人は、筋特異的ベクター形質導入を富化する改変されたキャプシドを開発した。肝臓におけるベクター喪失の低減と、目的の遺伝子の筋細胞特異的送達とを組み合わせるという実際的な影響は、神経筋疾患の全身処置において臨床上の有効性の閾値を満たす見込みを大いに改善する。
本開示は、改変されたキャプシドタンパク質、単離されたポリヌクレオチド、改変されたキャプシドタンパク質の調製のための方法、組換えウイルス粒子および改変されたウイルス粒子の生成のための組換え発現系に関する。本開示の一局面は、アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる、改変されたウイルスキャプシドタンパク質に関する。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの実施形態において、その改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(Tyr-Ile-Gly-Ser-Arg)(配列番号2)の挿入である。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。その改変されたキャプシドは、他のウイルス送達システムへと組み込まれ得る。
さらなる局面において、その改変されたウイルス粒子は、遺伝子改変のための導入遺伝子および/または遺伝子改変のためのCRISPRシステムをさらに含む。
アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変された、改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる、改変されたウイルスキャプシドタンパク質をコードする単離されたポリヌクレオチドがまた、本明細書で開示される。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入である。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。
アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変された、改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる、改変されたキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる、組換えウイルス粒子が、本明細書で開示される。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。さらなる実施形態において、このウイルス粒子は、AAVrh74と比較して、処置送達の有効性を、その病的なまたは機能不全の組織に関して約3~56倍の間で増加させる。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。さらなる実施形態において、その疾患または機能不全組織は、心臓組織である。なおさらなる実施形態において、このウイルス粒子は、AAVrh74と比較して、心臓組織に対して、約50倍またはこれより高く処置送達の有効性を増加させる。いくつかの実施形態において、その改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入である。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。いくつかの実施形態において、そのウイルス粒子は、その疾患または機能不全組織に適した処置の有効量を含む。いくつかの実施形態において、その処置は、CRISPR/Cas9ベースの遺伝子編集である。
その改変されたウイルス、例えば、AAVは、ウイルスパッケージングシステム(例えば、レトロウイルス、アデノウイルス、ヘルペスウイルス、またはバキュロウイルスのパッケージングシステム)を使用してパッケージされ得る。いくつかの実施形態において、パッケージングは、ヘルパーウイルスまたはヘルパープラスミドおよび細胞株を使用することによって達成される。そのヘルパーウイルスまたはヘルパープラスミドは、細胞への遺伝物質の送達を促進するエレメントおよび配列を含む。別の局面において、そのヘルパープラスミドまたはそのヘルパープラスミドを含むポリヌクレオチドは、パッケージング細胞株のゲノムへと安定して組み込まれ、その結果、そのパッケージング細胞株は、ヘルパープラスミドでのさらなるトランスフェクションを必要としない。
ヘルパープラスミドは、例えば、複製能力のないAAVをパッケージングするために、および複製能力のあるAAVの生成なしに、複製能力のないAAVを高力価でパッケージし得るビリオンタンパク質を生成するために、必要とされる全てのビリオンタンパク質をトランスでコードする複製能力のないウイルスゲノムに由来する少なくとも1つのウイルスヘルパーDNA配列を含み得る。そのウイルスDNA配列は、そのウイルスのウイルス5’ LTRの天然のエンハンサーおよび/またはプロモーターをコードする領域を欠き、ヘルパーゲノムのパッケージングを担うプサイ機能配列および3’ LTRの両方を欠くが、外来ポリアデニル化部位、例えば、SV40ポリアデニル化部位、ならびにウイルス生成が望まれる細胞タイプにおいて効率的転写を指向する外来エンハンサーおよび/またはプロモーターをコードする。そのウイルスは、白血病ウイルス、例えば、モロニーマウス白血病ウイルス(MMLV)、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、またはテナガザル白血病ウイルス(GALV)である。その外来エンハンサーおよびプロモーターは、ヒトサイトメガロウイルス(HCMV)最初期(IE)エンハンサーおよびプロモーター、モロニーマウス肉腫ウイルス(MMSV)のエンハンサーおよびプロモーター(U3領域)、ラウス肉腫ウイルス(RSV)のU3領域、脾臓病巣形成ウイルス(SFFV)のU3領域、または天然のモロニーマウス白血病ウイルス(MMLV)プロモーターに連結されたHCMV IEエンハンサーであり得る。そのヘルパープラスミドは、プラスミドベースの発現ベクターによってコードされる2つのレトロウイルスヘルパーDNA配列からなり得、例えば、ここで第1のヘルパー配列は、エコトロピックMMLVまたはGALVのgagおよびpolタンパク質をコードするcDNAを含み、第2のヘルパー配列は、envタンパク質をコードするcDNAを含む。そのEnv遺伝子(これは、宿主範囲を決定する)は、異種指向性、アンフォトロピック、エコトロピック、ポリトロピック(ミンク病巣形成)もしくは10A1マウス白血病ウイルスenvタンパク質、またはテナガザル白血病ウイルス(GALV)envタンパク質、ヒト免疫不全ウイルスenv(gp160)タンパク質、水疱性口内炎ウイルス(VSV)Gタンパク質、ヒトT細胞白血病(HTLV)I型およびII型のenv遺伝子生成物をコードする遺伝子、前述のenv遺伝子のうちの1またはこれより多くの組み合わせに由来するキメラエンベロープ遺伝子または前述のenv遺伝子生成物の細胞質および膜貫通部分ならびに所望の標的細胞上の特異的表面分子に対して向けられたモノクローナル抗体をコードするキメラエンベロープ遺伝子に由来し得る。
そのパッケージングプロセスにおいて、そのヘルパープラスミドおよびそのAAVウイルスタンパク質をコードするプラスミドを、ウイルスを生成し得る哺乳動物細胞(例えば、ヒト胚性腎臓細胞、例えば、293細胞(ATCC No. CRL1573, ATCC, Rockville, Md.))の第1の集団へと一過性に共トランスフェクトして、高力価組換えレトロウイルス含有上清を生成する。本発明の別の方法では、この一過性にトランスフェクトされた第1の細胞集団を、次いで、哺乳動物標的細胞、例えば、ヒトリンパ球と共培養して、その標的細胞をその外来遺伝子で、高効率で形質導入する。
組成物
本明細書で記載されるとおりのウイルスベクター、単離された細胞、パッケージングシステム、ウイルス粒子およびキャリアのうちのいずれか1種またはこれより多くを含む組成物またはキットがまた、本発明によって提供される。一局面において、そのキャリアは、薬学的に受容可能なキャリアである。これらの組成物は、本明細書で記載されるように治療的に使用され得、他の公知の治療と組み合わせて使用され得る。
本明細書で記載されるとおりのウイルスベクター、単離された細胞、パッケージングシステム、ウイルス粒子およびキャリアのうちのいずれか1種またはこれより多くを含む組成物またはキットがまた、本発明によって提供される。一局面において、そのキャリアは、薬学的に受容可能なキャリアである。これらの組成物は、本明細書で記載されるように治療的に使用され得、他の公知の治療と組み合わせて使用され得る。
改変されたウイルス粒子を投与する方法
アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変された、改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含む非ヒトトランスジェニック動物が、本明細書で提供される。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入である。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。
アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変された、改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含む非ヒトトランスジェニック動物が、本明細書で提供される。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入である。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。
遺伝子編集の方法であって、細胞と、改変されたキャプシドを含むか、または代わりにそれから本質的になる組換えウイルス粒子とを接触させることを含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる方法が、本明細書で開示され、ここでその改変されたキャプシドは、アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変された、改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。さらなる実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入である。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。いくつかの実施形態において、その接触は、インビボまたはインビトロである。いくつかの実施形態において、そのウイルス粒子は、1またはこれより多くのポリヌクレオチドを含み、そのポリヌクレオチドのうちの少なくとも1つは、ガイドRNA(gRNA)をコードするポリヌクレオチドを含むか、またはそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる。いくつかの局面において、そのポリヌクレオチドのうちの少なくとも1つは、治療用ポリペプチドを含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる。いくつかの実施形態において、そのウイルス粒子は、Cas9またはその等価物を含む。
必要性のある被験体における遺伝子編集の方法であって、その被験体に、有効量の、改変されたキャプシドを含むか、または代わりにそれから本質的になる組換えウイルス粒子を投与することを包含する方法が本明細書でさらに開示され、ここでその改変されたキャプシドは、アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変された、改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含む。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入である。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。いくつかの実施形態において、そのウイルス粒子は、1またはこれより多くのポリヌクレオチドを含み、そのポリヌクレオチドのうちの少なくとも1つは、ガイドRNA(gRNA)をコードするポリヌクレオチドを含むか、またはそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる。いくつかの局面において、そのポリヌクレオチドのうちの少なくとも1つは、治療用ポリペプチドを含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる。いくつかの実施形態において、そのウイルス粒子は、Cas9またはその等価物を含む。
改変されたキャプシドを含むか、または代わりにそれから本質的になる組換えウイルス粒子を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる組換えウイルスキャプシド粒子を含む非ヒトトランスジェニック動物が、本明細書で提供され、ここでその改変されたキャプシドは、アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変された、改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含む。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。さらなる実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入である。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。
いくつかの局面において、そのgRNAをコードするポリヌクレオチドは、CRISPR RNA(crRNA)およびトランス活性化CRIPSPR RNA(tracrRNA)を含む融合ポリヌクレオチド;またはCRISPR RNA(crRNA)およびトランス活性化CRIPSPR RNA(tracrRNA)を含むポリヌクレオチドを含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる。いくつかの局面において、そのgRNAは、必要性のある被験体または細胞において遺伝子編集の必要性があるDNAの領域に特異的である。
いくつかの局面において、その組換えウイルス粒子は、治療用ポリヌクレオチドをさらに含む。その治療用ポリヌクレオチドは、編集の必要性のあるDNA配列を標的化するために、編集の必要性のあるDNA配列の修復テンプレートを提供するために、または編集の必要性のあるDNA配列の置換を提供するために、使用され得る任意のポリペプチドである。さらなる局面において、その治療用ポリペプチドは、必要性のある被験体または細胞において遺伝子編集の必要性がある遺伝子の野生型配列を含む。
なおさらなる局面は、疾患、障害、または状態を有する被験体を処置する方法であって、本明細書で開示される改変されたAAVをその被験体に投与することを包含する方法に関する。いくつかの局面において、その疾患、障害、または状態は、血友病、筋ジストロフィー、多発性硬化症、α1アンチトリプシン、筋萎縮性側索硬化症、アルツハイマー、脊髄性筋萎縮症、嚢胞性線維症、HIV、サラセミア、全脈絡膜萎縮症、パーキンソン、レーバー先天性黒内障、黄斑変性、芳香族アミノ酸脱炭酸酵素欠損症、色覚異常、クリグラー・ナジャー症候群、ポンペ病、X連鎖性網膜分離症、ホモ接合性家族性高コレステロール血症、バッテン病、網膜変性、オルニチントランスカルバミラーゼ欠損症、ムコ多糖症(I-IX)、B型肝炎、およびC型肝炎の群から選択される。一局面において、その血友病は、第VIII因子または第IX因子欠損症のうちの1またはこれより多くによって特徴づけられる。いくつかの局面において、その筋ジストロフィーは、ベッカー型筋ジストロフィー、先天性筋ジストロフィー、デュシェンヌ型筋ジストロフィー、遠位型筋ジストロフィー、エメリー・ドレイフス型筋ジストロフィー、顔面肩甲上腕型筋ジストロフィー、肢帯型筋ジストロフィー、筋強直性筋ジストロフィー、および眼咽頭型筋ジストロフィーから選択される。
いくつかの局面において、ガイドRNAおよび/またはその治療用ポリヌクレオチドは、血友病、筋ジストロフィー、多発性硬化症、α1アンチトリプシン、筋萎縮性側索硬化症、アルツハイマー、脊髄性筋萎縮症、嚢胞性線維症、HIV、サラセミア、全脈絡膜萎縮症、パーキンソン、レーバー先天性黒内障、黄斑変性、芳香族アミノ酸脱炭酸酵素欠損症、色覚異常、クリグラー・ナジャー症候群、ポンペ病、X連鎖性網膜分離症、ホモ接合性家族性高コレステロール血症、バッテン病、網膜変性、オルニチントランスカルバミラーゼ欠損症、ムコ多糖症(I-IX)、B型肝炎、およびC型肝炎の群から選択される疾患、障害、または状態を処置するために、デザインおよび/または選択される。一局面において、その血友病は、第VIII因子または第IX因子欠損症のうちの1またはこれより多くによって特徴づけられる。いくつかの局面において、その筋ジストロフィーは、ベッカー型筋ジストロフィー、先天性筋ジストロフィー、デュシェンヌ型筋ジストロフィー、遠位型筋ジストロフィー、エメリー・ドレイフス型筋ジストロフィー、顔面肩甲上腕型筋ジストロフィー、肢帯型筋ジストロフィー、筋強直性筋ジストロフィー、および眼咽頭型筋ジストロフィーから選択される。
いくつかの局面において、そのガイドRNAおよび/またはその治療用ポリヌクレオチドは、以下の群から選択される遺伝子を標的化または修復するためにデザインおよび/または選択される:第VIII因子(F8, NM_000132, NM_019863)、第IX因子(F9, NM_000133, NM_001313913)、ジストロフィン(DMD, NM_000109, NM_004006, NM_004007, NM_004009, NM_004010)、ディスフェルリン(dysferlin)(DYSF, NM_001130455, NM_001130976, NM_001130977, NM_001130978, NM_001130979)、エメリン(EMD, NM_000117)、ラミンA/C(LMNA, NM_001257374, NM_001282624, NM_001282625, NM_001282626, NM_005572)、ダブルホメオボックス4(DUX4, NM_001205218, NM_001278056, NM_001293798, NM_001306068)、ミオトニンプロテインキナーゼ(MDPK, NM_001081560, NM_001081562, NM_001081563, NM_001288764, NM_001288765)、細胞核酸結合タンパク質(CNBP, NM_003418, NM_001127192, NM_001127193, NM_001127194, NM_001127195)、ポリアデニレート結合タンパク質-2(PABP-2, NM_004643)、α1アンチトリプシン、スーパーオキシドジスムターゼ(SOD1, NM_000454)、アルシン(alsin)(ALS2, NM_001135745, NM_020919)、ヘリカーゼセナタキシン(SETX, NM_015046)、スパタクシン(SPG11, NM_001160227, NM_025137)、RNA結合タンパク質FUS/TLS(FUS, NM_001010850, NM_001170634, NM_001170937, NM_004960)、小胞結合膜タンパク質関連タンパク質B/C(Vesicle-associated membrane protein-associated protein B/C)(VAPB, NM_001195677, NM_004738)、アンギオゲニン(ANG, NM_001145, NM_001097577)、TAR DNA結合タンパク質43(TARDBP, NM_007375)、ポリホスホイノシチドホスファターゼ(FIG4, NM_014845)、オプチニューリン(OPTN, NM_001008211, NM_001008212, NM_001008213, NM_021980)、アタキシン-2(ATXN2, NP_001297050, NP_001297052, NP_002964)、バロシン含有タンパク質(VCP, NM_007126)、ユビキリン-2(UBQLN2, NM_013444)、シグマ1レセプター(SIGMAR1, NM_001282205, NM_001282206, NM_001282207, NM_001282208, NM_001282209)、荷電多小胞体タンパク質2b(charged multivesicular body protein 2b)(CHMP2B, NM_001244644, NM_014043)、プロフィリン-1(PFN1, NM_005022)、レセプターチロシンプロテインキナーゼerbB-4(ERBB4, NM_001042599, NM_005235)、ヘテロ核リボタンパク質A1(HNRNPA1, NM_002136, NM_031157)、matrin-3(MATR3, NM_199189, NM_001194954, NM_001194955, NM_001194956, NM_001282278)、チューブリンα-4A鎖(TUBA4A, NM_001278552, NM_006000)、第9染色体オープンリーディングフレーム72(C9orf72, NM_145005, NM_001256054, NM_018325)、CHCD10、SQSTM1(NM_001142298)、TBK1、アポリポタンパク質E(NM_001302691, NM_000041, NM_001302688, NM_001302689, NM_001302690)、SMN1(NM_000344)、SMN2(NM_017411, NM_022875, NM_022876,
NM_022877)、CTFR(NM_000492)、βグロビンHBB PDB、CHM、αシヌクレイン(SNCA, NM_000345)、parkin(PRKN, NM_004562)、ロイシンリッチリピートキナーゼ2(LRRK2またはdardarin, NM_198578)、PTEN誘導性推定キナーゼ1(PINK1, NM_032409)、DJ-1(NM_001123377)、酸性マルターゼ(NM_000152)、UDP-グルクロノシルトランスフェラーゼ1(NM_000463)、PPT-1(NM_000310)、またはATP13A2(NM_001141973)。
NM_022877)、CTFR(NM_000492)、βグロビンHBB PDB、CHM、αシヌクレイン(SNCA, NM_000345)、parkin(PRKN, NM_004562)、ロイシンリッチリピートキナーゼ2(LRRK2またはdardarin, NM_198578)、PTEN誘導性推定キナーゼ1(PINK1, NM_032409)、DJ-1(NM_001123377)、酸性マルターゼ(NM_000152)、UDP-グルクロノシルトランスフェラーゼ1(NM_000463)、PPT-1(NM_000310)、またはATP13A2(NM_001141973)。
本発明のさらなる局面は、キャリアおよび本明細書で記載される改変されたウイルスを含む組成物に関する。簡潔には、本発明の医薬組成物は、本明細書で記載される改変されたウイルス粒子を、1またはこれより多くの薬学的にまたは生理学的に受容可能なキャリア、希釈剤または賦形剤と組み合わせて含み得る。このような組成物は、緩衝液(例えば、中性緩衝食塩水、リン酸緩衝食塩水など);炭水化物(例えば、グルコース、マンノース、スクロースまたはデキストラン、マンニトール);タンパク質;ポリペプチドまたはアミノ酸(例えば、グリシン);抗酸化剤;キレート化剤(例えば、EDTAまたはグルタチオン);アジュバント(例えば、水酸化アルミニウム);および保存剤を含み得る。本開示の組成物は、経口、静脈内、局所、経腸、および/または非経口投与のために製剤化され得る。ある種の実施形態において、本開示の組成物は、静脈内投与のために製剤化される。
gRNAが、特定の遺伝子、必要に応じて、疾患、障害、または状態と関連する遺伝子を標的化する標的特異性のために生成され得ることは、当業者によって認識される。従って、Cas9との組み合わせにおいて、そのガイドRNAは、そのCRISPR/Cas9システムの標的特異性を促進する。プロモーター選択(上記で考察されるとおり)のようなさらなる局面は、標的特異性を達成する-例えば、特定の器官または組織において発現を促進するポリヌクレオチドをコードするガイドRNAに関するプロモーターを選択する、さらなる機構を提供し得る。よって、その特定の疾患、障害、または状態に適切なgRNAの選択は、本明細書で企図される。
その改変されたAAVまたは組成物の投与は、1用量で、処置の過程全体を通して連続してまたは間欠的に、もたらされ得る。投与は、任意の適切な投与様式を通じてのものであり、以下が挙げられるが、これらに限定されない:静脈内、動脈内、筋肉内、心臓内、髄腔内、脳室下、硬膜外、脳内、脳室内、網膜下、硝子体内、関節内、眼内、腹腔内、子宮内、皮内、皮下、経皮、経粘膜(transmuccosal)、および吸入。
投与の最も有効な手段および投与量を決定する方法は、当業者に公知であり、治療に使用される組成物、その治療の目的および処置されている被験体に伴って変動する。1回のまたは多数の投与が、その処置する医師によって選択される用量レベルおよびパターンで行われ得る。投与量は、投与経路によって影響され得ることが注記される。薬剤の適切な投与製剤および投与法は、当該分野で公知である。このような適切な投与量の非限定的な例は、投与1回あたり1E+9ベクターゲノム程度の少なさから1E+17ベクターゲノム程度の多さであり得る。
さらなる局面において、本発明の改変されたウイルス粒子および組成物は、他の処置、例えば、その特定の疾患、障害、または状態に適しているそれらの承認された処置と組み合わせて投与され得る。非限定的な例としては、その改変されたウイルス粒子および1またはこれより多くのステロイドの組み合わせでの筋ジストロフィーの処置が挙げられる。その処置が、その処置する医師によって決定される場合、遺伝子改変の臨床的または準臨床的証拠に関してモニターすることによって成功したかどうかが決定され得る。
本発明の改変されたウイルス粒子または組成物のこの投与は、実験およびスクリーニングアッセイのために望ましい疾患、障害、または状態の動物モデルを生成するために行われ得る。
改変されたAAVキャプシドおよび粒子
本開示はまた、特定の実施形態、例えば、改変されたキャプシドを含むか、または代わりにそれから本質的になる組換えウイルス粒子を含む改変されたアデノ随伴ウイルス(AAV)を提供し、ここでその改変されたキャプシドは、アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変された、改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含む。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入である。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。
本開示はまた、特定の実施形態、例えば、改変されたキャプシドを含むか、または代わりにそれから本質的になる組換えウイルス粒子を含む改変されたアデノ随伴ウイルス(AAV)を提供し、ここでその改変されたキャプシドは、アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変された、改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含む。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸591位でのペプチドYIGまたはYIGSR(配列番号2)の挿入である。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、このペプチドは、α7β1インテグリンに対して高い親和性を有する、および/または正常なrh74レセプター結合を変化させる可能性のある領域に配置される。
アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターは、遺伝子カーゴを効率的に細胞に送達するように操作された複製欠損ウイルスである。それらは、それらのベクター形態において、その元のウイルスの逆方向末端反復(ITR)のみを有する非エンベロープウイルスである。その構造的および酵素的なAAVタンパク質は、さらなるプラスミドによって「トランスで」供給され、遺伝子送達のためのその操作された粒子を生成するために、細胞へと一緒にトランスフェクトされる。AAVは、遺伝子治療に-およびより具体的には、CRISPR/Cas9システムとともに-それらの安全性および効率に起因して、広く利用されている。AAVは、種々の細胞に効率的に感染し、その感染プロセスの間に、そのキャプシドは、ベクターゲノムが送達される核に結合して入る。
そのAAV構造粒子は、VP1、VP2およびVP3を構成する60のタンパク質分子から構成される。各粒子は、正二十面体構造へと秩序立てられる、およそ5個のVP1タンパク質、5個のVP2タンパク質および50個のVP3タンパク質を含む。AAV2粒子は、そのキャプシド構造内の種々の部位におけるペプチドおよびタンパク質の挿入を支援し得ることが示されている。特有のペプチドをそのキャプシドへと導入する能力は、向性が変化し、そのウイルスが、通常は感染に不応性であり得る細胞および組織に結合し感染することを可能にするAAV粒子の開発をもたらした。さらに、大きなペプチドおよびさらには機能的であるタンパク質は、種々の成功レベルで、AAV2ベクターのキャプシドへと導入されている。機能的な緑色蛍光タンパク質(GFP、30kD MW)含有AAVキャプシドは、細胞感染を追跡するために使用される感染性ウイルスを作製および生成した。
遺伝子送達のためのAAVベクターに伴う制約のうちの1つは、粒子へと効率的にパッケージングされ得る遺伝子挿入物のサイズ制限である。例えば、野生型AAV2ゲノムのサイズは、4679塩基の1本鎖DNAである。Cas9(staphylococcus aureus Cas9、SaCas9、130kD MW)の新たなより小さな改変体のうちの1つをパッケージングするのですら、そのコード領域に関してだけで、およそ3255bpを要する。遍在性または組織特異的プロモーターをその構築物に付加すると、さらに500~800bpが付加され得る。ポリA付加配列およびITRに関してはさらに500bpが含められ、そのベクターは、AAV粒子のパッケージング能力に近い。機能的CRISPR/Cas9遺伝子修正を達成するために、標的配列に伴うガイドRNA(gRNA)も含められなければならない。このRNAを発現させるには、最小のpolIIIプロモーターおよび終結配列がさらに必要である。まとめると、これらのエレメントは大きすぎて、効率的にパッケージされるAAVベクターへと組み合わせられない。そのCas9構築物およびガイドRNA発現カセットを別個のベクターにパッケージすることが選択され得るが、それらが機能するには、両方のウイルスが同じ標的細胞に感染しなければならない。
本開示のさらなる局面は、このような改変されたAAVの生成のための組換え発現系に関する。いくつかの実施形態において、その組換え発現系は、複数のプラスミドを含み;その複数のものが、AAVウイルスタンパク質-VP1、VP2、およびVP3の全てをコードする。いくつかの実施形態において、各ウイルスタンパク質は、異なるプラスミドの中にコードされる。いくつかの実施形態において、1またはこれより多くのウイルスタンパク質は、同じプラスミドの中にコードされる。いくつかの実施形態において、少なくとも1種のウイルスタンパク質は、Cas9との融合タンパク質としてコードされる。
よって、本明細書で開示される実施形態は、改変されたキャプシドを含む改変されたAAVの生成のための組換え発現系に関し、ここでその改変されたキャプシドは、アミノ酸置換または1~7個の間のアミノ酸の挿入によって改変された、改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含むか、または代わりにそれから本質的になるか、またはさらになおそれからなる改変されたウイルスキャプシドタンパク質を含む。いくつかの実施形態において、ウイルスキャプシドタンパク質は、VP1、必要に応じてAAVrh74のVP1である。さらなる実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸502位でアスパラギンの代わりにイソロイシンを使用することまたは等価な改変を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む。いくつかの局面において、そのペプチドにおける他のアミノ酸は改変されるが、この置換は維持される。いくつかの実施形態において、その改変は、主にサテライト細胞で、必要に応じて、筋幹細胞で見出されるレセプターを標的化する。
いくつかの局面は、本明細書で開示される組換え発現系を使用して、その改変されたAAVを生成する方法に関する。
なおさらなる局面は、疾患、障害、または状態を有する被験体を処置する方法であって、本明細書で開示される改変されたAAVをその被験体に投与することを包含する方法に関する。いくつかの実施形態において、その疾患、障害、または状態は、血友病、筋ジストロフィー、多発性硬化症、α1アンチトリプシン、筋萎縮性側索硬化症、アルツハイマー、脊髄性筋萎縮症、嚢胞性線維症、HIV、サラセミア、全脈絡膜萎縮症、パーキンソン、レーバー先天性黒内障、黄斑変性、芳香族アミノ酸脱炭酸酵素欠損症、色覚異常、クリグラー・ナジャー症候群、ポンペ病、X連鎖性網膜分離症、ホモ接合性家族性高コレステロール血症、バッテン病、網膜変性、オルニチントランスカルバミラーゼ欠損症、ムコ多糖症(I-IX)、B型肝炎、およびC型肝炎の群から選択される。いくつかの実施形態において、その血友病は、第VIII因子または第IX因子欠損症のうちの1またはこれより多くによって特徴づけられる。いくつかの実施形態において、その筋ジストロフィーは、ベッカー型筋ジストロフィー、先天性筋ジストロフィー、デュシェンヌ型筋ジストロフィー、遠位型筋ジストロフィー、エメリー・ドレイフス型筋ジストロフィー、顔面肩甲上腕型筋ジストロフィー、肢帯型筋ジストロフィー、筋強直性筋ジストロフィー、および眼咽頭型筋ジストロフィーから選択される。
以下の実施例は、非限定的であり、本開示を実施するにあたって種々の場合に使用され得る手順を例証する。さらに、本明細書中以下で開示される全ての参考文献は、それらの全体において参考として援用される。
AAVrh74は、神経筋疾患の処置に関する臨床試験において広範に使用されている、NCHの研究者によって同定されたAAVの血清型である。それは、ヒト心筋および骨格筋に効率的に感染し、ヒト集団において既存の中和抗体の保有率が低い。
実施例1-血管送達によって最大の筋芽細胞およびサテライト細胞の生体内分布に最適な、改変された血清型を決定する
筋サテライト細胞は、骨格筋における筋線維細胞より60倍豊富にある[2]。それらは、骨格筋の長期の再生能力を容易にする、自己再生する幹細胞集団である[12]。近年、いくつかのFACSソート可能なマーカーが、筋幹細胞の単離のために同定されている[13](図2)。α7β1インテグリンは、陽性の筋幹細胞選択マーカーとして同定されており、骨格筋芽細胞および成体筋線維上の主なラミニンレセプターでもある。発現試験から、α7β1インテグリンは心臓および骨格筋組織上で豊富に発現され、肝臓組織においてはごく低レベルが見出されることが示されている。出願人は、そのAAVrh74キャプシドを改変して、α7β1インテグリンタンパク質に高親和性で結合することが示されているペプチドを発現させた。出願人は、そのペプチドを、α7β1インテグリンを結合レセプターとして利用するために、正常なAAVrh74レセプター結合モチーフを変化させる可能性がある領域に配置した。肝臓特異的結合および進入に必要であると仮説を立てたAAVrh74の他のアミノ酸における2つのさらなる変異も同定され、ベクターの静脈内注射後に、レポーター遺伝子の増加した全体的および/または筋特異的送達を可能にすることが示された(図3~5)。
筋サテライト細胞は、骨格筋における筋線維細胞より60倍豊富にある[2]。それらは、骨格筋の長期の再生能力を容易にする、自己再生する幹細胞集団である[12]。近年、いくつかのFACSソート可能なマーカーが、筋幹細胞の単離のために同定されている[13](図2)。α7β1インテグリンは、陽性の筋幹細胞選択マーカーとして同定されており、骨格筋芽細胞および成体筋線維上の主なラミニンレセプターでもある。発現試験から、α7β1インテグリンは心臓および骨格筋組織上で豊富に発現され、肝臓組織においてはごく低レベルが見出されることが示されている。出願人は、そのAAVrh74キャプシドを改変して、α7β1インテグリンタンパク質に高親和性で結合することが示されているペプチドを発現させた。出願人は、そのペプチドを、α7β1インテグリンを結合レセプターとして利用するために、正常なAAVrh74レセプター結合モチーフを変化させる可能性がある領域に配置した。肝臓特異的結合および進入に必要であると仮説を立てたAAVrh74の他のアミノ酸における2つのさらなる変異も同定され、ベクターの静脈内注射後に、レポーター遺伝子の増加した全体的および/または筋特異的送達を可能にすることが示された(図3~5)。
C57BL/6Jマウスを、以前に示されるように、同じルシフェラーゼ-EYFP融合タンパク質を発現する、その新たに作製した、改変したキャプシドウイルスまたはコントロールAAVrh74(AAVmut4、AAVmut5およびAAVYIGまたはYIGSR591)を静脈内注射し、3週間後に、そのマウスをPBS/パラホルムアルデヒド灌流で屠殺し、続いて、その切片化した筋および器官の免疫組織化学的染色を行って、形質導入された特定の細胞集団を決定した。最初に、そのマウスを、IVISイメージングシステムを使用してルシフェラーゼ発現について毎週イメージングして、遺伝子発現を確認する。注射の3週間後に、そのマウスを灌流し、組織を採取し、パラホルムアルデヒド中で固定し、続いて、切片化し、免疫蛍光によってGFP発現について染色し、同定のために細胞タイプ特異的抗原の発現について対比染色する。このアプローチは、出願人が、その異なるキャプシド変異ベクターによって形質導入された特定の細胞集団を同定して、どれが標的化される筋疾患に対して最も利益のある可能性があるかを決定することを可能にした。
AAVrh74は、骨格筋および心筋において高レベル遺伝子発現の現在の標準であり、キャプシド改変の骨格として使用した。CD-1マウスの静脈内注射後のベクター生体内分布を、そのコントロールおよび3種のキャプシド改変したウイルスの注射の3週間後に、qPCRによって決定した(図3)。そのmut4ベクターは、四頭筋、横隔膜および心筋において有意な増加を有するベクターの増加した全体的生体内分布を示した。それに対して、mut5およびYIGまたはYIGSR591は、AAVrh74に対して、心臓の有意に増加したベクター形質導入を示した。
図4および図5は、親AAVrh74に対して、ルシフェラーゼ遺伝子を送達したmut4およびYIGまたはYIGSR591の増強されたインビボ発現を示す。図4は、頭部領域または体幹下部のいずれかにおいて増加した光子数を括弧で囲んで示して、形質導入におけるmut4ウイルスの有効性および広く種々の組織における遺伝子発現を示す。
近交系C57BL/6Jマウス(6匹/ウイルス群、雄性3匹および雌性3匹)を使用して、非近交系(outbred)CD-1マウスの以前の生体内分布プロフィールを確認する。その4種のウイルスを調製し、到着時にマウスに注射できる準備をする。
均等物
別段定義されなければ、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、本技術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。
別段定義されなければ、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、本技術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。
本明細書で例証的に記載された本技術は、本明細書で具体的に開示されないいかなる要素、限定がなくても、適切に実施され得る。従って、例えば、用語「含む、包含する(comprising)」、「含む、包含する、が挙げられる(including)」、「含む、含有する(containing)」などは、発展的におよび限定なく、読んで理解されるものとする。さらに、本明細書で使用される用語および表現は、説明の用語として使用されているのであって、限定の用語として使用されているのではなく、このような用語および表現の使用において、示されかつ記載される特徴の任意の等価物またはその一部を排除するという意図は全くないが、種々の改変が、請求項に記載される本技術の範囲内で可能であることは認識される。
従って、ここで提供される材料、方法、および例が、好ましい局面の代表であり、例示であり、本技術の範囲に対する限定として意図されないことは、理解されるべきである。
本技術は、本明細書で広くかつ包括的に記載されてきた。その包括的な開示の範囲内に入る、より狭い種および下位の包括的グループの各々はまた、本技術の一部を形成する。これは、その切り取られた材料が本明細書で具体的に記載されているか否かにかかわらず、その属から任意の主題を除去する但し書きまたは消極的限定とともに、本技術の包括的説明を含む。
さらに、本技術の特徴または局面がマーカッシュグループのことばで記載される場合、当業者は、本技術が、それによって、そのマーカッシュグループの任意の個々のメンバーまたはメンバーの下位群に関しても記載されることを認識する。
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、各々が個々に参考として援用されるのと同程度まで、それらの全体において明示的に援用される。矛盾する場合、定義を含め、本明細書が優先する。
他の局面は、以下の特許請求の範囲内に示される。
参考文献
配列
配列番号1 NM_000231.2 Homo sapiens サルコグリカンγ(SGCG)、mRNA
キャプシド遺伝子の野生型AAV rh74ヌクレオチド配列(配列番号3):
野生型AAV rh74アミノ酸配列(配列番号4):
改変されたキャプシド-AA配列(配列番号5)
参考文献
配列
配列番号1 NM_000231.2 Homo sapiens サルコグリカンγ(SGCG)、mRNA
キャプシド遺伝子の野生型AAV rh74ヌクレオチド配列(配列番号3):
野生型AAV rh74アミノ酸配列(配列番号4):
改変されたキャプシド-AA配列(配列番号5)
Claims (15)
- AAVrh74のVP1のアミノ酸505でのトリプトファンからアルギニンへの置換を含む、改変されたAAVrh74 VP1キャプシドタンパク質。
- 請求項1に記載の改変されたAAVrh74 VP1を含む組換えウイルス粒子。
- 前記組換えウイルス粒子は、改変されたAAVrh74である、請求項2に記載の組換えウイルス粒子。
- 導入遺伝子またはCRISPRシステムをさらに含む、請求項1~3のいずれかに記載の組換えウイルス粒子。
- 必要に応じて、ベクター内に含まれる、請求項1に記載の改変されたAAVrh74 VP1および/または請求項2もしくは3に記載の組換えウイルス粒子をコードする、ポリヌクレオチド。
- 必要に応じて請求項5に記載のベクターを含む、請求項3に記載の組換えウイルス粒子を生成するための組換え発現系。
- 請求項5に記載のポリヌクレオチドまたはベクターを含む、宿主細胞。
- 細胞においてポリヌクレオチドおよび/またはタンパク質を改変するための方法において使用するための組成物であって、請求項1もしくは4に記載の改変されたキャプシドタンパク質を含む組換えウイルス粒子、または請求項2に記載のウイルス粒子を含み、前記方法は、前記細胞に、前記組換えウイルス粒子を送達することを包含するものである、組成物。
- 前記細胞は、哺乳動物細胞である、請求項8に記載の組成物。
- 前記哺乳動物細胞はヒト細胞である、請求項9に記載の組成物。
- 被験体においてポリヌクレオチドおよび/またはタンパク質を改変するための組成物であって、請求項1もしくは4に記載の改変されたキャプシドタンパク質を含む組換えウイルス粒子、または請求項2に記載のウイルス粒子を含む、組成物。
- 前記被験体は、哺乳動物である、請求項11に記載の組成物。
- 前記哺乳動物はヒトである、請求項12に記載の組成物。
- 前記組成物の投与は、局所または全身である、請求項11~13のいずれか1項に記載の組成物。
- 請求項1もしくは4に記載の改変されたキャプシドタンパク質を含む組換えウイルス粒子、または請求項2に記載のウイルス粒子を含むキット。
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