JP2023159120A - 血液脳関門を通過してウイルスベクターを送達するための方法および組成物 - Google Patents

血液脳関門を通過してウイルスベクターを送達するための方法および組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】血液脳関門(BBB)を通過してウイルスベクターを送達し、細胞への形質導入を増強するための組成物および方法を提供する。【解決手段】BBBを通過して細胞への形質導入を増強する表面結合ペプチドを含むアデノ随伴ウイルス(AAV)粒子を本明細書において開示する。また、BBBを通過して細胞への形質導入を増強するポリペプチドの挿入を含む修飾AAVカプシドタンパク質、および修飾AAVカプシドタンパク質を含むAAV粒子を本明細書において開示する。特異性ペプチドを開示する。また、脳および/または中枢神経系の細胞に核酸を投与/送達する、医薬製剤および方法を開示する。【選択図】なし

Description

優先権の記載
本出願は、米国特許法35U.S.C.第119条(e)の下、2017年12月19
日出願の米国仮特許出願第62/607,662号の利点を主張し、この全内容を引用す
ることにより本明細書の一部をなすものとする。
配列表の電子出願に関する記載
米国特許法37C.F.R.第1.821条の下に提出され、5470-830WO_
ST25.txtと題し、38,768バイトのサイズで、2018年12月19日に作
成され、EFS-Webにより出願された、ASCIIテキストフォーマットの配列表は
、紙面による複写の代わりに提供する。この配列表は、この開示を引用することにより本
明細書の一部をなすものとする。
本発明では、血液脳関門(BBB)を通過してAAVベクターを送達するための組成物
および方法を示す。
組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)ベクターは、治療遺伝子送達の最も有望な媒体
のうちの1つであり、数十年の間、利用および開発されている。大規模な前臨床試験のた
め、rAAVベクターによる臨床試験が、ますます進行しており、盲患者および血友病患
者において大きな成功を収めている。rAAVベクターはまた、神経障害に対するプラッ
トフォームとしての見込みをも示している。げっ歯類における実質内注入では、同定され
ている12種のAAV血清型の中でもAAV血清型7、8および9を含む、一部の血清型
は、ニューロンに効率的に形質導入する能力を実証した。臨床試験の大多数により採用さ
れている実質内注入により、AAVベクターを脳の局所領域に良好に送達することが可能
となることは注目に値するが、ほとんどの神経変性障害は、筋萎縮性側索硬化症、前頭側
頭型認知症、レット症候群、およびハンチントン病等、複数領域における細胞傷害が関与
する。AAV9は、静脈内注入後に、脳実質細胞および血液脳関門(BBB)内皮の部分
に形質導入する優れた能力を有する。AAV9を全身投与すると、新生児脳ではニューロ
ンへの広範な遺伝子導入が生じるが、成人ではニューロンへの形質導入はそれほど有効で
はない。したがって、BBBは依然として、全身投与による中枢神経系(CNS)へのA
AV媒介遺伝子送達の大きな障害となっている。
本発明は、血液脳関門(BBB)を通過してウイルスベクターを送達し、細胞への形質
導入を増強するための組成物および方法を提供することにより、当技術分野におけるこれ
までの欠点を克服する。
本発明の態様は、表面結合ペプチドを含むアデノ随伴ウイルス(AAV)粒子であって
、AAV粒子の表面に結合するペプチドが、Angiopep-2、GSH、HIV-1
TAT(48~60)、ApoE(159~167)2、レプチン30(61~90)
、THR、PB5-3、PB5-5、PB5-14、またはこれらの任意の組合せである
、AAV粒子に関する。
種々の実施形態では、AAVは、表1に列挙する血清型、または表1に列挙する血清型
の任意の組合せである。
種々の実施形態では、AAVは、AAV8、AAV9、AAV2、AAV2i8、AA
V9.45または任意のバリアント、ミュータントあるいはこれらの組合せである。
種々の実施形態では、AAV粒子の表面に結合するタンパク質は、1AAV粒子あたり
約2000タンパク質分子~1AAV粒子あたり約4×10タンパク質分子の範囲の量
で、AAV粒子表面上に存在する。
種々の実施形態では、粒子は、異種核酸分子を含む。
種々の実施形態では、表面結合ペプチドは、表面結合タンパク質を欠くAAV粒子と比
較して、血液脳関門(BBB)を通過する形質導入活性が増強されている。
種々の実施形態では、表面結合タンパク質を含むAAV粒子は、脳および/または中枢
神経系の細胞への形質導入活性が増強されている。
本発明の別の態様は、上記のAAV粒子を、薬学的に許容される担体中に含む医薬製剤
に関する。
本発明の別の態様は、脳および/または中枢神経系の細胞に核酸を送達する方法に関す
る。方法は、上記のAAV粒子、または上記の医薬製剤と細胞を接触させるステップを含
む。
本発明の別の態様は、対象の脳および/または中枢神経系の細胞に核酸を投与する方法
に関する。方法は、上記のAAV粒子、または上記の医薬製剤を対象に投与するステップ
を含む。実施形態では、AAV粒子は、全身投与される。実施形態では、対象は、ヒト対
象である。
本発明の別の態様は、AAV9のアミノ酸588~589番目に対応するアミノ酸の位
置にポリペプチドの挿入を含む、修飾アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質
に関する。ポリペプチドは、Angiopep-2、GSH、HIV-1 TAT(48
~60)、ApoE(159~167)2、レプチン30(61~90)、THR、PB
5-3、PB5-5、またはPB5-14である。
一部の実施形態では、挿入されたポリペプチドは、N末端、C末端、またはNおよびC
の両末端にグリシンをさらに含む。
一部の実施形態では、AAVカプシドタンパク質は、表1に列挙するAAV血清型また
は表1に列挙する血清型の任意の組合せである。
一部の実施形態では、修飾AAVカプシドタンパク質は、AAV9カプシドタンパク質
である。
本発明の別の態様は、上記修飾AAVカプシドタンパク質のいずれか1つの修飾AAV
カプシドタンパク質をコードする核酸分子に関する。
一部の実施形態では、核酸分子は、ベクター内に含まれる。
本発明の別の態様は、上記の修飾AAVカプシドタンパク質を含むAAV粒子に関する
一部の実施形態では、AAV粒子は、表1に列挙するAAV血清型または表1に列挙す
る血清型の任意の組合せである。
一部の実施形態では、AAV粒子は、AAV8、AAV9、AAV2、AAV2i8、
AAV9.45または任意のバリアント、ミュータントあるいはこれらの組合せである。
一部の実施形態では、AAV粒子は、異種核酸分子をさらに含む。
一部の実施形態では、異種核酸分子は、治療ポリペプチドをコードする。
一部の実施形態では、AAV粒子は、挿入されたポリペプチドを欠くカプシドを有する
対照AAV粒子と比較して、血液脳関門(BBB)を通過する形質導入活性が増強されて
いる。
一部の実施形態では、AAV粒子は、挿入されたポリペプチドを欠くカプシドを有する
対照AAV粒子と比較して、脳および/または中枢神経系の細胞への形質導入活性が増強
されている。
一部の実施形態では、AAV粒子は、対象の皮質、線条体、視床、小脳および脊髄の1
つまたは複数への形質導入が増強されている。
一部の実施形態では、AAV粒子は、対象のアストロサイト、CC1+オリゴデンドロ
サイト;脳全体のNeuN+細胞、中脳チロシンヒドロキシラーゼ(TH)+ドーパミン
作動性ニューロン、カルビンジン+小脳プルキンエ細胞、介在ニューロン集団およびCD
31+内皮細胞を含む神経細胞サブタイプの1つまたは複数への形質導入が増強されてい
る。
本発明の別の態様は、薬学的に許容される担体中に、上記の修飾カプシドタンパク質を
含むAAV粒子を含む医薬製剤、または上記の修飾カプシドタンパク質を含む医薬製剤に
関する。
本発明の別の態様は、脳および/または中枢神経系の細胞に核酸を投与する方法であっ
て、上記の修飾AAVカプシドタンパク質を含むAAV粒子、または上記の修飾AAVカ
プシドタンパク質を含む医薬製剤と上記細胞を接触させるステップを含む方法に関する。
本発明の別の態様は、対象の脳および/または中枢神経系の細胞に核酸を送達する方法
であって、上記の修飾AAVカプシドタンパク質を含むAAV粒子、または上記の修飾A
AVカプシドタンパク質を含む医薬製剤を上記対象に投与するステップを含む方法に関す
る。
方法の一部の実施形態では、AAV粒子または医薬製剤は、全身投与される。方法の一
部の実施形態では、対象は、ヒト対象である。
本発明の別の態様は、障害または疾患の有益な治療における医薬としての使用のための
本発明の、上記のAAVベクター、AAV粒子、AAVビリオンおよび/または組成物に
関する。
本発明のこれらおよび他の態様は、以下に示す本発明の説明において、さらに詳細に取
り組む。
in vitroで細胞毒性を有さずにアデノ随伴ウイルス8型(AAV8)による形質導入を増強するペプチドのスクリーニングを示す図である。ペプチドの細胞毒性を、MTTアッセイを使用して測定した。その後、種々の濃度のペプチドを細胞に加え48時間置いた。 in vitroで細胞毒性を有さずにアデノ随伴ウイルス8型(AAV8)による形質導入を増強するペプチドのスクリーニングを示す図である。10E+04vg/細胞のAAV8とペプチドとの種々の複合体の形質導入効率を、HEK293およびHuh7細胞株において試験した。AAV8形質導入のみの群と比較して、*p<0.05である。 THRペプチドがin vivoで、特には、脳において、AAV8形質導入を有意に増強することを示す図である。5E+10vgのAAV8-LucのみまたはAAV8と0.1mMのペプチドとの複合体を、静脈内注入により投与した。注入後1週に、in vivoでの発光イメージングについて測定した。 THRペプチドがin vivoで、特には、脳において、AAV8形質導入を有意に増強することを示す図である。5E+10vgのAAV8-LucのみまたはAAV8と0.1mMのペプチドとの複合体を、静脈内注入により投与した。注入後1週に、光子シグナルを算出した。データは、5匹のマウスの平均および標準偏差を表す。AAV8処置のみを受けた対照マウスと比較して、***p<0.001、**p<0.01および*p<0.05である。 THRペプチドがin vivoで、特には、脳において、AAV8形質導入を有意に増強することを示す図である。5E+10vgのAAV8-LucのみまたはAAV8と0.1mMのペプチドとの複合体を、静脈内注入により投与した。注入後3週に、マウスを安楽死させ、組織を回収してDNA抽出を行った。種々の組織ライセートのルシフェラーゼの相対発現レベルを個別に判定した。データは、5匹のマウスの平均および標準偏差を表す。AAV8処置のみを受けた対照マウスと比較して、***p<0.001、**p<0.01および*p<0.05である。 THRペプチドがin vivoで、特には、脳において、AAV8形質導入を有意に増強することを示す図である。5E+10vgのAAV8-LucのみまたはAAV8と0.1mMのペプチドとの複合体を、静脈内注入により投与した。注入後3週に、マウスを安楽死させ、組織を回収してDNA抽出を行った。種々の組織ライセートのベクターコピー数を個別に判定した。データは、5匹のマウスの平均および標準偏差を表す。AAV8処置のみを受けた対照マウスと比較して、***p<0.001、**p<0.01および*p<0.05である。 ペプチド極性がAAV8形質導入に有意には作用しなかったことを示す図である。AAV8または複合体の投与後7日目に、発光発現についてイメージングを取得した。 ペプチド極性がAAV8形質導入に有意には作用しなかったことを示す図である。種々の群における肝臓および肝臓を除く全身についての平均ルシフェラーゼシグナルを算出した。データは、5匹のマウスの平均および標準偏差を表す。AAV8処置のみを受けた対照マウスと比較して、*<0.05である。 ペプチド極性がAAV8形質導入に有意には作用しなかったことを示す図である。注入後3週に、マウスを安楽死させ、組織を回収してDNA抽出を行った。肝臓および脳におけるルシフェラーゼの相対発現レベルを個別に判定した。データは、5匹のマウスの平均および標準偏差を表す。AAV8処置のみを受けた対照マウスと比較して、*<0.05である。 ペプチド極性がAAV8形質導入に有意には作用しなかったことを示す図である。注入後3週に、マウスを安楽死させ、組織を回収してDNA抽出を行った。肝臓および脳におけるベクターコピー数を個別に判定した。データは、5匹のマウスの平均および標準偏差を表す。AAV8処置のみを受けた対照マウスと比較して、*<0.05である。 THRがin vivoで、特には、脳において、用量依存的にAAV8形質導入を増強することを示す図である。AAV8または種々の用量の複合体の投与後3および7日目に、発光発現についてイメージングを取得した。 THRがin vivoで、特には、脳において、用量依存的にAAV8形質導入を増強することを示す図である。種々の用量のTHRで処置したマウスにおける肝臓および肝臓を除く全身についての平均ルシフェラーゼシグナルを算出した。AAV8処置のみを受けた対照マウスと比較して、***p<0.001、**p<0.01および*p<0.05である。 THRがin vivoで、特には、脳において、用量依存的にAAV8形質導入を増強することを示す図である。肝臓、脳および脾臓における遺伝子コピー数を個別に判定した。AAV8処置のみを受けた対照マウスと比較して、***p<0.001、**p<0.01および*p<0.05である。 AAV8とのTHR結合が形質導入の増強に必要であることを示す図である。AAV8またはTHRおよびAAV8の投与後3、7、14および21日目に、発光発現についてイメージングを取得した。 AAV8とのTHR結合が形質導入の増強に必要であることを示す図である。種々の群における肝臓についての平均ルシフェラーゼシグナルを算出した。データは、5匹のマウスの平均および標準偏差を表す。AAV8処置のみを受けた対照マウスと比較して、*<0.05である。 AAV8とのTHR結合が形質導入の増強に必要であることを示す図である。脳におけるルシフェラーゼの相対発現レベルを個別に判定した。データは、5匹のマウスの平均および標準偏差を表す。AAV8処置のみを受けた対照マウスと比較して、*<0.05である。 AAV8とのTHR結合が形質導入の増強に必要であることを示す図である。脳におけるベクターコピー数を個別に判定した。データは、5匹のマウスの平均および標準偏差を表す。AAV8処置のみを受けた対照マウスと比較して、*<0.05である。 THRがAAV8の生物学的性質に干渉しないことを示す図である。HEK293およびHuh7細胞に1E+08のAAV8/lucのみ、またはAAV8とTHRとの複合体を、種々の濃度で形質導入した。48時間後、ルシフェラーゼ発現を分析した。データは、3つの別々の感染の平均を表し、標準偏差をエラーバーにより示す。 THRがAAV8の生物学的性質に干渉しないことを示す図である。THRのNab力価に対する作用。最初に、1E+08のAAV8/lucを50μlで、種々の濃度のTHRとともに4℃で2時間インキュベートした。次いで、等容量の、種々の希釈の血清またはPBSを37℃で加え1時間置き、次いで、AAVとペプチドとの混合物および血清を細胞に加えた。最後に、形質導入後48時間の後に細胞を溶解してルシフェラーゼアッセイを行い、Nab力価を評価した。データは、3つの別々の感染の平均を表し、標準偏差をエラーバーにより示す。 THRが血中のAAV8クリアランスを低下させることによりAAV8形質導入を増強したことを示す図である。マウスは、2E+11vgのAAV8/Lucと0.1mMのTHRペプチドとのインキュベートした複合体で、後眼窩注入により免疫した。2日目および7日目にルシフェラーゼ発現を撮像した。 THRが血中のAAV8クリアランスを低下させることによりAAV8形質導入を増強したことを示す図である。マウスは、2E+11vgのAAV8/Lucと0.1mMのTHRペプチドとのインキュベートした複合体で、後眼窩注入により免疫した。 THRが血中のAAV8クリアランスを低下させることによりAAV8形質導入を増強したことを示す図である。同時に、注入後種々の時点で、後眼窩神経叢から血液を採取し、ウイルス力価をqPCRにより試験した。 THRが、AAV8とTHRとの複合体への曝露後、AAV8の結合能を用量依存的に、およびhCMEC/D3細胞における経細胞輸送を時間依存的に、ベースライン活性化未満で増強することを示す図である。AAV8のみ、またはAAV8とトランスフェリンもしくはTHRとの複合体で処理したHuh7細胞の結合能を試験した。形質導入した細胞を4℃で1時間インキュベートし、次いで、ゲノムコピー数を測定し、GAPDHに対して正規化した。すべての処理を3つ組で実施した。AAV8処理のみを行った細胞と比較して、*p<0.05である。 THRが、AAV8とTHRとの複合体への曝露後、AAV8の結合能を用量依存的に、およびhCMEC/D3細胞における経細胞輸送を時間依存的に、ベースライン活性化未満で増強することを示す図である。hCMEC/D3細胞を単層形態に培養し、次いで、AAV8、AAV8とTHRとを個別に、またはAAV8-THR複合体のいずれかとともにインキュベートし、次いで、種々の時点で基底チャンバー内の培地を採取し、ウイルス力価をqPCRにより分析した。すべての処理を3つ組で実施した。AAV8処理のみを行った細胞と比較して、*p<0.05である。 THRペプチドが、AAV8に結合するヒトトランスフェリンと競合することを示す図である。希釈したHSA(1:100および1:100000の生理学的濃度)、ペプチド対照(1:100および1:100000希釈)、THR(1:100および1:100000希釈)およびPBS対照を使用して、Huh7細胞上のAAV8カプシドをin vitroで遮断した。次いで、ヒトトランスフェリン(1:100の生理学的濃度)を混合物に個別に加え、トランスフェリン抗体を使用してプルダウンし、AAV8の遺伝子コピー数をqPCRにより測定した。 hCMEC/D3細胞が、AAV8とTHRとの複合体に曝露後、ベースライン活性化を維持することを示す図である。種々の処理による膜透過性アッセイを、FITC-デキストランを用いて行った。透過性の有意差は、認められなかった。 hCMEC/D3細胞が、AAV8とTHRとの複合体に曝露後、ベースライン活性化を維持することを示す図である。ウエスタンブロットにより、種々の群において初期から後期の時点で、hCMEC/D3細胞における主要結合タンパク質ZO-1の発現レベルの類似が示された。GAPDHは、同等タンパク質のローディングコントロールとして示す。 脳における神経細胞形質導入を生じる、THRとscAAV8-CBh-eGFPとの複合体の静脈内注入を示す図である。2×1011vgのscAAV8-CBh-eGFPまたはscAAV8-eGFP-0.4mM THRのいずれかを、マウス(n=3)に後眼窩注入した。AAV8のEGFP発現(緑色)の代表的画像では、マウス脳の皮質においてCD31(赤色、内皮細胞マーカー)と共局在させ、DAPI(青色)とマージし、4週間後に撮像して評価した。スケールバーは50μmである(対物レンズ20×光軸)。 脳における神経細胞形質導入を生じる、THRとscAAV8-CBh-eGFPとの複合体の静脈内注入を示す図である。2×1011vgのscAAV8-CBh-eGFPまたはscAAV8-eGFP-0.4mM THRのいずれかを、マウス(n=3)に後眼窩注入した。AAV8のEGFP発現(緑色)の代表的画像では、マウス脳の皮質においてGFAP(赤色、アストロサイトマーカー)と共局在させ、DAPI(青色)とマージし、4週間後に撮像して評価した。スケールバーは50μmである(対物レンズ20×光軸)。 脳における神経細胞形質導入を生じる、THRとscAAV8-CBh-eGFPとの複合体の静脈内注入を示す図である。2×1011vgのscAAV8-CBh-eGFPまたはscAAV8-eGFP-0.4mM THRのいずれかを、マウス(n=3)に後眼窩注入した。AAV8のEGFP発現(緑色)の代表的画像では、マウス脳の海馬CA1領域においてNeuN(赤色、神経細胞マーカー)と共局在させ、DAPI(青色)とマージし、4週間後に撮像して評価した。スケールバーは50μmである(対物レンズ20×光軸)。 in vivoおよびin vitroでのファージディスプレイスクリーニングにより同定したPB5-3ペプチドの模式図である。1×1011のPh.D-12 merライブラリーをC57BLマウスに注入した。2時間後、脳を回収し、ファージを単離して、次のラウンドでマウスにおいて増殖させた。増殖を総計5サイクル繰り返した。最終サイクルの後、脳親和性を有するファージを単離し、1×1010粒子のAAV9でコーティングしたプレートに適用した。洗浄後、AAV9結合ファージを回収し、増幅して、次のラウンドで単離した。 in vivoおよびin vitroでのファージディスプレイスクリーニングにより同定したPB5-3ペプチドの模式図である。1×1011のPh.D-12 merライブラリーをC57BLマウスに注入した。2時間後、脳を回収し、ファージを単離して、次のラウンドでマウスにおいて増殖させた。増殖を総計5サイクル繰り返した。最終サイクルの後、脳親和性を有するファージを単離し、1×1010粒子のAAV9でコーティングしたプレートに適用した。4回の選定ラウンドの後、AAV9結合ファージを配列決定した。 PB5-3ペプチドのAAV9との結合特異性を示す図である。1×1010粒子のAAV9によるコーティング後、1×1011の用量の種々のファージを96ウェルプレートに加え、インキュベートした。洗浄後、結合したファージの数を検出した。 PB5-3ペプチドのAAV9との結合特異性を示す図である。1×1010粒子のAAV9によるコーティング後、1×1011の用量の種々のファージを96ウェルプレートに加え、インキュベートした。96ウェルプレートを、血清型6、8および9由来の1×1010粒子のAAVベクター/ウェルで一晩コーティングした。洗浄後、1×1011のPB5-3ファージを加え、室温で2時間インキュベートした。洗浄後、ファージ粒子を検出した。 PB5-3がin vitroでAAV9形質導入を特異的に増強することを示す図である。1×10細胞を、種々の濃度のPB5-3ペプチドとともに48時間インキュベートした。細胞増殖をMTTアッセイにより分析した。 PB5-3がin vitroでAAV9形質導入を特異的に増強することを示す図である。1×10細胞を、種々の濃度のPB5-3ペプチドとともに48時間インキュベートした。1×10粒子の用量のAAV9/lucベクターをPB5-3ペプチドとともに4℃で2時間インキュベートし、次いで、混合物を種々の細胞に適用し、2日間インキュベートした。細胞ライセートのルシフェラーゼ発現を検出した。 PB5-3がin vitroでAAV9形質導入を特異的に増強することを示す図である。1×10細胞を、種々の濃度のPB5-3ペプチドとともに48時間インキュベートした。1×10粒子の用量のAAV9/lucベクターをPB5-3ペプチドとともに4℃で2時間インキュベートし、次いで、混合物を種々の細胞に適用し、2日間インキュベートした。比較のために、AAV9感染の直前に、PB5-3を細胞に加えた。 他の血清型由来のAAVベクター上のPB5-3が増強されないことを示す図である。血清型2由来の1×10粒子のAAV/lucベクターをPB5-3ペプチドとともに4℃で2時間インキュベートした。AAVベクターとペプチドとの複合体をHuh7またはhCMEC/D3細胞に適用した。2日後、このような細胞のライセートを回収してルシフェラーゼ分析を行った。 他の血清型由来のAAVベクター上のPB5-3が増強されないことを示す図である。血清型6由来の1×10粒子のAAV/lucベクターをPB5-3ペプチドとともに4℃で2時間インキュベートした。AAVベクターとペプチドとの複合体をHuh7またはhCMEC/D3細胞に適用した。2日後、このような細胞のライセートを回収してルシフェラーゼ分析を行った。 他の血清型由来のAAVベクター上のPB5-3が増強されないことを示す図である。血清型8由来の1×10粒子のAAV/lucベクターをPB5-3ペプチドとともに4℃で2時間インキュベートした。AAVベクターとペプチドとの複合体をHuh7またはhCMEC/D3細胞に適用した。2日後、このような細胞のライセートを回収してルシフェラーゼ分析を行った。 AAV9/PB5-3複合体の全身投与後にマウスにおいて脳形質導入が増強されることを示す図である。1×1010粒子のAAV9/lucベクターをPB5-3とともに4℃で2時間インキュベートした。複合体をC57BLマウスに後眼窩静脈を介して注入した。指示時点で、マウスのイメージングを実施した。代表的イメージングを示す。 AAV9/PB5-3複合体の全身投与後にマウスにおいて脳形質導入が増強されることを示す図である。1×1010粒子のAAV9/lucベクターをPB5-3とともに4℃で2時間インキュベートした。複合体をC57BLマウスに後眼窩静脈を介して注入した。指示時点で、マウスのイメージングを実施した。ルシフェラーゼ発現を示す。結果は、5匹のマウスの平均および標準偏差を表した。 AAV9/PB5-3複合体の全身投与後にマウスにおいて脳形質導入が増強されることを示す図である。1×1010粒子のAAV9/lucベクターをPB5-3とともに4℃で2時間インキュベートした。複合体をC57BLマウスに後眼窩静脈を介して注入した。指示時点で、マウスのイメージングを実施した。AAVゲノムコピー数を示す。結果は、5匹のマウスの平均および標準偏差を表した。 全身投与後のマウスにおいて、他のAAV血清型による脳形質導入に対するPB5-3の作用が存在しないことを示す図である。それぞれ5×1010または1×1010粒子の用量の血清型6または8由来のAAV/lucベクターを、PB5-3とともに4℃で2時間インキュベートした。複合体をC57BLマウスに後眼窩静脈を介して注入した。AAV注入後5および10日目に、マウスのイメージングを実行した。5匹のマウスの代表的イメージングを示す。 PB5-3がAAV9透過性を向上させることを示す図である。hCMEC/D3細胞を培養してトランズウェル(transwell)内に単層を形成し、AAV9のみ、またはインキュベートしたAAV9-0.1mM THR複合体とともにインキュベートした。指示時点で、基底チャンバー内の培地を採取し、ウイルスゲノムコピー数をqPCRにより分析した。すべての処理を3つ組で実施した。AAV9のみを有する細胞と比較して、*p<0.05である。
ここで、本発明は、添付の図面を参照して説明し、ここで本発明の代表的実施形態を示
す。ただし、本発明は、種々の形態により例示することができ、本明細書に示す実施形態
に制限されるものとして解釈すべきではない。むしろ、本開示が徹底的および完全であり
、本開示により本発明の範囲が当業者に十分に伝わるように、このような実施形態を提供
する。
他に定義しない限り、本明細書において使用する、すべての技術的および科学的用語は
、本発明が属する技術分野の当業者により一般的に理解されるものと同一の意味を有する
。本明細書において本発明の説明に使用する用語は、特定の実施形態を単に説明するため
のものであり、本発明を制限することは意図しない。本明細書において言及する、すべて
の公開文献、特許出願、特許、受託番号および他の参考文献は、その全体を参照により本
明細書に組み込む。
本発明の明細書および添付の特許請求の範囲におけるAAVカプシドタンパク質のすべ
てのアミノ酸位置の指定は、VP1カプシドサブユニットの採番(天然AAV2 VP1
カプシドタンパク質:GenBank受託番号AAC03780またはYP680426
)に従う。本明細書に記載のように修飾すると、AAVcap遺伝子に挿入した場合、V
P1、VP2および/またはVP3カプシドサブユニットの修飾が生じ得ることが当業者
により理解される。あるいは、カプシドサブユニットは、独立的に発現して、1つまたは
2つのみのカプシドサブユニット(VP1、VP2、VP3、VP1+VP2、VP1+
VP3またはVP2+VP3)の修飾を達成し得る。
定義
以下の用語を本発明の明細書および添付の特許請求の範囲において使用する。
単数形「a」、「an」および「the」は、文脈上明白に他に指示しない限り、複数
形をも含むことを意図する。
その上、測定可能な値、例えば、ポリヌクレオチドまたはポリペプチド配列の長さの程
度、用量、時間、温度等に言及する場合、本明細書において使用する用語「約」は、特定
の量の±20%、±10%、±5%、±1%、±0.5%または、さらには±0.1%の
差異を包含することを意味する。
また、本明細書において使用する場合、「および/または」は、列挙した関連する項目
の1つまたは複数の可能なありとあらゆる組合せを指示および包含し、ならびに選択肢(
「または」)により解釈する場合、組合せの不足を指示および包含する。
本明細書において使用する場合、移行句「から本質的になる」は、特許請求の範囲が、
特許請求の範囲に列挙する特定の物質またはステップ、ならびに主張する発明の「基本的
および新規の特性(複数可)に実質的に影響しない特定の物質またはステップ」を包含す
ると解釈されることを意味する。In re Herz,537 F.2d 549,5
51~52,190 USPQ 461,463(CCPA 1976)(強調は原著に
よる)を参照、またMPEP 2111.03条を参照されたい。したがって、用語「か
ら本質的になる」は、本発明の特許請求の範囲において使用する場合、「含む」と等価で
あると解釈されることを意図しない。
文脈上他に指示しない限り、本明細書に記載する本発明の種々の特徴は、任意の組合せ
で使用可能であることを特に意図する。
その上、本発明ではまた、本発明の一部の実施形態において、本明細書に示す任意の特
徴または特徴の組合せが、除外または省略可能であることを検討する。
さらなる例示としては、例えば、特定のアミノ酸がA、G、I、Lおよび/またはVか
ら選択可能であることを明細書により示す場合、この言葉はまた、そのようなそれぞれの
副組合せを本明細書において明示的に示すように、アミノ酸が、例えば、A、G、Iまた
はL;A、G、IまたはV;AまたはG;Lのみ等のようなアミノ酸(複数可)の任意の
サブセットから選択可能であることを示す。その上、このような言葉はまた、特定のアミ
ノ酸の1つまたは複数を(例えば、否定的条件により)否定可能であることを示す。例え
ば、特定の実施形態では、そのようなそれぞれの可能な否定を本明細書において明示的に
示すように、アミノ酸は、A、GまたはIではなく;Aではなく;GまたはVではない等
とする。
本明細書において使用する場合、用語「低減させる(reduce)」、「低減させる
(reduces)」、「低減(reduction)」および類似の用語は、少なくと
も約25%、35%、50%、75%、80%、85%、90%、95%、97%または
これを超える減少を意味する。
本明細書において使用する場合、用語「増強する(enhance)」、「増強する(
enhances)」、「増強(enhancement)」および類似の用語は、少な
くとも約25%、50%、75%、100%、150%、200%、300%、400%
、500%またはこれを超える増加を示す。
用語「パルボウイルス」は、本明細書において使用する場合、パルボウイルス(Par
voviridae)ファミリーを包含し、自己複製パルボウイルスおよびディペンドウ
イルスを含む。自律パルボウイルスは、パルボウイルス(Parvovirus)、エリ
スロウイルス(Erythrovirus)、デンソウイルス(Densovirus)
、イテラウイルス(Iteravirus)、およびコントラウイルス(Contrav
irus)属のメンバーを含む。例となる自律パルボウイルスとしては、マウス微小ウイ
ルス、ウシパルボウイルス、イヌパルボウイルス、トリパルボウイルス、ネコ汎血球減少
症ウイルス、ネコパルボウイルス、ガチョウパルボウイルス、H1パルボウイルス、バリ
ケンパルボウイルス、B19ウイルス、および現在既知または後に発見される他の任意の
自律パルボウイルスが挙げられるが、これらに限定されない。他の自律パルボウイルスは
、当業者に既知である。例えば、BERNARD N.FIELDS et al.,V
IROLOGY,volume 2,chapter 69(4th ed.,Lipp
incott-Raven Publishers社)を参照されたい。
本明細書において使用する場合、用語「アデノ随伴ウイルス」(AAV)は、AAV1
型、AAV2型、AAV3型(3A型および3B型を含む)、AAV4型、AAV5型、
AAV6型、AAV7型、AAV8型、AAV9型、AAV10型、AAV11型、トリ
AAV、ウシAAV、イヌAAV、ウマAAV、ヒツジAAV、および現在既知または後
に発見される他の任意のAAVを含むが、これらに限定されない。例えば、BERNAR
D N.FIELDS et al.,VIROLOGY,volume 2,chap
ter 69(4th ed.,Lippincott-Raven Publishe
rs社)を参照されたい。多数の比較的新しいAAV血清型およびクレードが、同定され
ている(例えば、Gao et al.,(2004)J.Virology 78:6
381~6388;Moris et al.,(2004)Virology 33-
:375~383;および表1を参照)。
AAVおよび自律パルボウイルスの種々の血清型のゲノム配列、ならびに天然末端反復
(TR)、Repタンパク質およびカプシドサブユニットの配列は、当技術分野において
既知である。このような配列は、文献または公開データベース、例えば、GenBank
に見出され得る。例えば、GenBank受託番号NC_002077、NC_0014
01、NC_001729、NC_001863、NC_001829、NC_0018
62、NC_000883、NC_001701、NC_001510、NC_0061
52、NC_006261、AF063497、U89790、AF043303、AF
028705、AF028704、J02275、J01901、J02275、X01
457、AF288061、AH009962、AY028226、AY028223、
NC_001358、NC_001540、AF513851、AF513852、AY
530579を参照されたく、これらの開示は、パルボウイルスおよびAAVの核酸およ
びアミノ酸配列を教示するために、参照により本明細書に組み込む。また、例えば、Sr
ivistava et al.,(1983)J.Virology 45:555;
Chiorini et al.,(1998)J.Virology 71:6823
;Chiorini et al.,(1999)J.Virology 73:130
9;Bantel-Schaal et al.,(1999)J.Virology
73:939;Xiao et al.,(1999)J.Virology 73:3
994;Muramatsu et al.,(1996)Virology 221:
208;Shade et al.,(1986)J.Virol.58:921;Ga
o et al.,(2002)Proc.Nat.Acad.Sci.USA 99:
11854;Moris et al.,(2004)Virology 33-:37
5~383;国際特許公開WO第00/28061号、WO第99/61601号、WO
第98/11244号;および米国特許第6,156,303号を参照されたく、これら
の開示は、パルボウイルスおよびAAVの核酸およびアミノ酸配列を教示するために、参
照により本明細書に組み込む。また、表1を参照されたい。
自律パルボウイルスおよびAAVのカプシド構造は、BERNARD N.FIELD
S et al.,VIROLOGY,volume 2,chapters 69&7
0(4th ed.,Lippincott-Raven Publishers社)に
さらに詳細に記載されている。また、AAV2(Xie et al.,(2002)P
roc.Nat.Acad.Sci.99:10405~10)、AAV4(Padro
n et al.,(2005)J.Virol.79:5047~58)、AAV5(
Walters et al.,(2004)J.Virol.78:3361~71)
およびCPV(Xie et al.,(1996)J.Mol.Biol.6:497
~520およびTsao et al.,(1991)Science 251:145
6~64)の結晶構造の記載を参照されたい。
用語「親和性」は、本明細書において使用する場合、ある特定の細胞または組織へのウ
イルスの選択的侵入、任意選択でその後の、例えば、組換えウイルスの、ウイルスゲノム
が保有する配列(複数可)の細胞における発現(例えば、転写、および任意選択で翻訳)
、目的の異種核酸(複数可)の発現を指す。
本明細書において使用する場合、「全身的親和性」および「全身的形質導入」(および
等価な用語)は、本発明のウイルスカプシドまたはウイルスベクターが、全身の組織(例
えば、脳、肺、骨格筋、心臓、肝臓、腎臓および/または膵臓)に、親和性を呈し、およ
び/または形質導入することを示す。本発明の実施形態では、中枢神経系(例えば、脳、
神経細胞等)の全身的形質導入を観察する。他の実施形態では、心筋組織の全身的形質導
入を達成する。
本明細書において使用する場合、「選択的親和性」または「特異的親和性」は、ウイル
スベクターのある特定の標的細胞および/もしくはある特定の組織への送達、ならびに/
またはある特定の標的細胞および/もしくはある特定の組織への特異的形質導入を意味す
る。
他に指示しない限り、「効率的形質導入」または「効率的親和性」あるいは類似の条件
は、適する対照を参照することにより(例えば、それぞれが対照の少なくとも約50%、
60%、70%、80%、85%、90%、95%、100%、125%、150%、1
75%、200%、250%、300%、350%、400%、500%またはこれを超
える形質導入または親和性で)判定することができる。特定の実施形態では、ウイルスベ
クターは、神経細胞および心筋細胞について、効率的に形質導入するか、または効率的親
和性を有する。適する対照は、所望の親和性および/または形質導入プロファイルを含む
多様な因子に依存する。
同様に、ウイルスが、標的組織について「効率的に形質導入しない」か、または「効率
的親和性を有しない」か、あるいは類似の条件であるかどうかを、適する対照を参照する
ことにより判定することができる。特定の実施形態では、ウイルスベクターは、肝臓、腎
臓、生殖腺および/または生殖細胞について、効率的に形質導入しない(すなわち、効率
的親和性を有しない)。特定の実施形態では、組織(複数可)(例えば、肝臓)への形質
導入(例えば、望ましくない形質導入)は、所望の標的組織(複数可)(例えば、骨格筋
、横隔膜筋、心筋および/または中枢神経系の細胞)への形質導入の20%以下、10%
以下、5%以下、1%以下、0.1%以下のレベルである。
本発明の一部の実施形態では、本発明のカプシドを含むAAV粒子は、複数の表現型に
より、ある特定の組織/細胞への効率的形質導入が可能であること、および望ましくない
形質導入が、ある特定の組織/細胞に対して非常に低いレベルであること(例えば、形質
導入の低減)を実証することができる。
本明細書において使用する場合、用語「ポリペプチド」は、他に指示しない限り、ペプ
チドとタンパク質の両方を包含する。
「ポリヌクレオチド」は、ヌクレオチド塩基の配列であり、RNA、DNAまたはDN
A-RNAハイブリッド配列(天然に存在するヌクレオチドと天然に存在しないヌクレオ
チドの両方を含む)であり得るが、代表的実施形態では、1本鎖または2本鎖のいずれか
のDNA配列である。
本明細書において使用する場合、「単離した」ポリヌクレオチド(例えば、「単離した
DNA」または「単離したRNA」)は、天然に存在する生物もしくはウイルスの他の成
分の少なくとも一部から少なくとも部分的に分離したポリヌクレオチド、例えば、細胞も
しくはウイルス構造成分、またはポリヌクレオチドと結合することが一般的にわかってい
る他のポリペプチドもしくは核酸を意味する。代表的実施形態では、「単離した」ヌクレ
オチドは、出発物質と比較して少なくとも約10倍、100倍、1000倍、10,00
0倍またはこれを超えて濃縮する。
同様に、「単離した」ポリペプチドは、天然に存在する生物またはウイルスの他の成分
の少なくとも一部から少なくとも部分的に分離したポリペプチド、例えば、細胞もしくは
ウイルス構造成分、またはポリペプチドと結合することが一般的にわかっている他のポリ
ペプチドもしくは核酸を意味する。代表的実施形態では、「単離した」ポリペプチドは、
出発物質と比較して少なくとも約10倍、100倍、1000倍、10,000倍または
これを超えて濃縮する。
「単離した細胞」は、通常、天然の状態で結合する他の成分から分離した細胞を指す。
例えば、単離した細胞は、培養培地中の細胞および/または本発明の薬学的に許容される
担体中の細胞であり得る。したがって、単離した細胞は、対象に送達および/または導入
することができる。一部の実施形態では、単離した細胞は、対象から取り出し、本明細書
に記載のようにex vivoで操作し、次いで、対象に戻す細胞であり得る。
本明細書において使用する場合、ウイルスベクターまたはウイルス粒子もしくはウイル
ス粒子の集団の「単離」または「精製」(または文法的等価物)により、ウイルスベクタ
ーまたはウイルス粒子もしくはウイルス粒子の集団を、出発物質の他の成分の少なくとも
一部から少なくとも部分的に分離することを意味する。代表的実施形態では、「単離した
」または「精製した」ウイルスベクターまたはウイルス粒子もしくはウイルス粒子の集団
は、出発物質と比較して少なくとも約10倍、100倍、1000倍、10,000倍ま
たはこれを超えて濃縮する。
「治療ポリペプチド」は、細胞もしくは対象におけるタンパク質の欠如もしくは異常に
起因する症候を軽減、低減、予防、遅延および/もしくは安定化可能なポリペプチド、な
らびに/または、さもなければ対象に利点、例えば、抗がん作用もしくは移植生存性の向
上もしくは免疫応答の誘導を付与するポリペプチドである。
用語「治療(treat)」、「治療(treating)」または「の治療(tre
atment of)」(およびこの文法的変形形態)により、対象の症状の重症度が、
低減、少なくとも部分的に向上もしくは安定化すること、ならびに/または少なくとも1
つの臨床症候のいくらかの軽減、緩和、減少もしくは安定化が達成されること、ならびに
/または疾患もしくは障害の進行が遅延することを意味する。
用語「予防(prevent)」、「予防(preventing)」および「予防(
prevention)」(およびこの文法的変形形態)は、本発明の方法の非存在下で
発生するものと比較した、対象における疾患、障害および/もしくは臨床症候(複数可)
の発症の予防および/もしくは遅延、ならびに/または疾患、障害および/もしくは臨床
症候(複数可)の発症の重症度の低減を指す。予防は、例えば、疾患、障害および/また
は臨床症候(複数可)が全く存在しない等、完全であることもある。また、予防は部分的
であり、対象における疾患、障害および/もしくは臨床症候(複数可)の発生、ならびに
/または発症の重症度が、本発明の非存在下で発生するものより実質的に低くなり得る。
「治療有効」量は、本明細書において使用する場合、対象にいくらかの向上または利点
をもたらすのに十分な量である。言い換えれば、「治療有効」量は、対象の少なくとも1
つの臨床症候において、いくらかの軽減、緩和、減少または安定化をもたらす量である。
当業者は、いくらかの利点が対象にもたらされる限り、治療作用が完全または治癒的であ
る必要はないことを理解する。
「予防有効」量は、本明細書において使用する場合、本発明の方法の非存在下で発生す
るものと比較した、対象における疾患、障害および/もしくは臨床症候の発症の予防およ
び/もしくは遅延に、ならびに/または対象における疾患、障害および/もしくは臨床症
候の発症の重症度の低減および/もしくは遅延に十分な量である。当業者は、いくらかの
予防的利点が対象にもたらされる限り、予防のレベルが完全である必要はないことを理解
する。
用語「異種ヌクレオチド配列」および「異種核酸分子」は、本明細書において互換的に
使用し、ウイルスには天然に存在しない核酸配列を指す。一般には、異種核酸分子または
異種ヌクレオチド配列は、(例えば、細胞および/または対象への送達のための)目的の
ポリペプチドおよび/または非翻訳RNAをコードするオープンリーディングフレームを
含む。
本明細書において使用する場合、用語「ウイルスベクター」、「ベクター」または「遺
伝子送達ベクター」は、核酸送達媒体として機能するウイルス(例えば、AAV)粒子を
指し、これは、ビリオン内にパッケージングされたベクターゲノム(例えば、ウイルスD
NA[vDNA])を含む。あるいは、一部の文脈では、用語「ベクター」は、ベクター
ゲノム/vDNAのみを指すために使用し得る。
「rAAVベクターゲノム」または「rAAVゲノム」は、1つまたは複数の異種核酸
配列を含むAAVゲノム(すなわち、vDNA)である。rAAVベクターは一般に、ウ
イルス生成のために、シスの末端反復(TR)(複数可)のみを必要とする。他のすべて
のウイルス配列は、不要であり、トランスに供給され得る(Muzyczka,(199
2)Curr.Topics Microbiol.Immunol.158:97)。
典型的には、rAAVベクターゲノムは、1つまたは複数のTR配列のみを保持して、ベ
クターにより効率的にパッケージングすることが可能な導入遺伝子のサイズを最大化する
。構造および非構造タンパク質をコードする配列は、(例えば、ベクター、例えば、プラ
スミドから、または配列をパッケージング細胞内に安定に組み込むことにより)トランス
に提供し得る。本発明の実施形態では、rAAVベクターゲノムは、少なくとも1つのT
R配列(例えば、AAV TR配列)、任意選択で、2つのTR(例えば、2つのAAV
TR)を含み、これは典型的に、ベクターゲノムの5’および3’末端に存在し、異種
核酸に近接するが、これに連続する必要はない。TRは、相互に同一または異なり得る。
用語「末端反復」または「TR」は、ヘアピン構造を形成し、逆位末端反復として機能
する(すなわち、所望の機能、例えば、複製、ウイルスパッケージング、組込みおよび/
またはプロウイルスレスキュー等を媒介する)、任意のウイルス末端反復または合成配列
を含む。TRは、AAV TRまたは非AAV TRであり得る。例えば、非AAV T
R配列、例えば、他のパルボウイルス(例えば、イヌパルボウイルス(CPV)、マウス
パルボウイルス(MVM)、ヒトパルボウイルスB-19)の配列、または他の任意の適
するウイルス配列(例えば、SV40複製の起点として作用するSV40ヘアピン)は、
TRとして使用することができ、これは、切断、置換、欠失、挿入、および/または付加
によりさらに修飾することができる。さらに、TRは、部分的にまたは完全に合成であっ
てもよく、例えば、Samulskiらによる米国特許第5,478,745号に記載の
「ダブルD配列」が挙げられる。
「AAV末端反復」または「AAV TR」は、それらに限定されないが、血清型1、
2、3、4、5、6、7、8、9、10、11もしくは12を含む任意のAAV、または
既知もしくは後に発見される他の任意のAAV由来であり得る(例えば、表1を参照)。
AAV末端反復は、末端反復が、所望の機能、例えば、複製、ウイルスパッケージング、
組込み、および/またはプロウイルスレスキュー等を媒介する限り、天然の末端反復配列
を有する必要はない(例えば、天然AAV TR配列は、挿入、欠失、切断および/また
はミスセンス変異により変異させ得る)。
AAVタンパク質VP1、VP2およびVP3は、ともに相互作用して正20面体対称
のAAVカプシドを形成するカプシドタンパク質である。VP1.5は、米国特許出願公
開第2014/0037585号に記載されているAAVカプシドタンパク質である。
本発明のウイルスベクターはさらに、国際特許公開WO第00/28004号およびC
hao et al.,(2000)Molecular Therapy 2:619
に記載されている、「標的化」ウイルスベクター(例えば、特異的親和性を有する)およ
び/または「ハイブリッド」パルボウイルス(すなわち、ウイルスTRとウイルスカプシ
ドとが、異なるパルボウイルス由来である)であり得る。
本発明のウイルスベクターはさらに、国際特許公開WO第01/92551号(この開
示は、この全体を参照により本明細書に組み込む)に記載されている、2重鎖のパルボウ
イルス粒子であり得る。したがって、一部の実施形態では、2本鎖(2重鎖)ゲノムを本
発明のウイルスカプシド内にパッケージングすることができる。
さらに、ウイルスカプシドまたはゲノムエレメントは、挿入、欠失および/または置換
を含む、他の修飾を含み得る。
「キメラ」カプシドタンパク質は、本明細書において使用する場合、カプシドタンパク
質のアミノ酸配列において野生型と比較して1つまたは複数(例えば、2、3、4、5、
6、7、8、9、10個等)のアミノ酸残基の置換、ならびにアミノ酸配列において野生
型と比較して1つまたは複数(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10個等)の
アミノ酸残基の挿入および/または欠失により修飾されているAAVカプシドタンパク質
を意味する。一部の実施形態では、あるAAV血清型由来の完全または部分的ドメイン、
機能領域、エピトープ等は、異なるAAV血清型の対応する野生型ドメイン、機能領域、
エピトープ等と、任意の組合せで置換して、本発明のキメラカプシドタンパク質を生成す
ることができる。キメラカプシドタンパク質の生成は、当技術分野において周知のプロト
コールに従って実行することができ、多数のキメラカプシドタンパク質が、文献ならびに
本明細書に記載されており、これは、本発明のカプシドに含み得る。
本明細書において使用する場合、用語「アミノ酸」は、天然に存在する任意のアミノ酸
、この修飾形態、および合成アミノ酸を包含する。
天然に存在する左旋性の(L-)アミノ酸は、表2に示す。
あるいは、アミノ酸は、修飾アミノ酸残基であってもよく(非限定的な例を表4に示す
)、および/または翻訳後修飾(例えば、アセチル化、アミド化、ホルミル化、ヒドロキ
シル化、メチル化、リン酸化または硫酸化)により修飾したアミノ酸であってもよい。
さらに、天然に存在しないアミノ酸は、Wang et al.,Annu Rev
Biophys Biomol Struct.35:225~49(2006)により
記載されている「非天然」アミノ酸であり得る。このような非天然アミノ酸は、目的の分
子をAAVカプシドタンパク質に化学的に結合させるために、有利に使用することができ
る。
血液脳関門(BBB)を通過する形質導入の増強ならびに/または脳および/もしくは中
枢神経系の細胞への形質導入の増強のための表面結合ペプチドを有するウイルスベクター
本発明は、ある特定のペプチドが表面に結合するAAVビリオンにより、形質導入特性
が増強され、および/または血液脳関門(BBB)を通過する能力が増強されたという予
想外の発見に基づく。したがって、一実施形態では、本発明では、表面結合ペプチドを含
むアデノ随伴ウイルス(AAV)粒子であって、AAV粒子の表面に結合するペプチドが
、a)Angiopep-2、b)GSH、c)HIV-1 TAT(48~60)、d
)ApoE(159~167)2、e)レプチン30(61~90)、f)THR、g)
PB5-3、h)PB5-5、i)PB5-14、およびj)上記(a)~(i)の任意
の組合せからなる群から選択される、AAV粒子を提供する。このようなペプチドのそれ
ぞれのアミノ酸配列は、本明細書の表5、6および7に示す。一実施形態では、PB5-
3をAAV9粒子の表面に結合させる。一実施形態では、PB5-5をAAV9粒子の表
面に結合させる。一実施形態では、PB5-14をAAV9粒子の表面に結合させる。一
部の実施形態では、ペプチドは、形質導入特性を増強し、および/またはAAV粒子のB
BBを通過する能力を増強することが既知であるか、または後に同定され得る。一部の実
施形態では、ペプチドは、ファージディスプレイペプチドライブラリーから、例えば、本
明細書に記載の方法により選択(例えば、同定)され得る。
本発明の一部の実施形態では、AAV粒子は、1つまたは2つ以上の表面結合ペプチド
を含んでもよく、これは、本明細書の表5、6および7に示す、任意のペプチドまたはペ
プチドの組合せであり得る。ペプチドは、任意の組合せおよび/または存在する他のペプ
チドとの相対比率で存在し得る。
一部の実施形態では、AAV粒子の表面に結合するペプチドは、1AAV粒子あたり約
2000ペプチド分子~1AAV粒子あたり約4×10ペプチド分子の範囲の量でAA
V粒子表面上に存在してもよく、この範囲内の任意の値を含む。
本発明のAAV粒子は、表1に列挙する血清型、または表1に列挙する血清型の任意の
組合せのAAVであり得る。
一部の実施形態では、本発明のAAV粒子は、単独または任意の組合せによる、AAV
8、AAV9、AAV2、AAV2i8、AAV9.45、あるいは本明細書に記載、現
在既知の、または後に同定される任意のAAVのミュータントまたはバリアントであり得
る。本発明のAAV粒子は、例えば、2017年3月15日出願の米国仮特許出願第62
/471,762号に記載されている、任意の「ハプロイド」AAV粒子であってもよく
、この全内容は、参照により本明細書に組み込む。
一部の実施形態では、本発明のAAV粒子は、国際特許公開WO第00/28004号
およびChao et al.(2000)Molecular Therapy 2:
619に記載されている、「標的化」ウイルスベクター(例えば、特異的親和性を有する
)および/または「ハイブリッド」パルボウイルス(すなわち、ウイルスTRとウイルス
カプシドとが異なるパルボウイルス由来である)であり得る。
一部の実施形態では、本発明のAAV粒子は、国際特許公開WO第01/92551号
に記載されている2重鎖パルボウイルス粒子であり得る(この開示は、この全体を参照に
より本明細書に組み込む)。したがって、一部の実施形態では、2本鎖(2重鎖)ゲノム
を本発明のウイルスカプシド内にパッケージングすることができる。
本発明のAAV粒子の一部の実施形態では、AAV粒子の表面に結合するペプチドは、
1AAV粒子あたり約2000タンパク質分子~1AAV粒子あたり約4×10タンパ
ク質分子の範囲の(例えば、2000、3000、4000、5000、6000、70
00、8000、9000、10,000、11,000、12,000、13,000
、14,000、15,000、16,000、17,000、18,000、19,0
00、20,000、21,000、22,000、23,000、24,000、25
,000、26,000、27,000、28,000、29,000、30,000、
20,000、21,000、22,000、23,000、24,000、25,00
0、26,000、27,000、28,000、29,000、30,000、31,
000、32,000、33,000、34,000、35,000、36,000、3
7,000、38,000、39,000、40,000、41,000、42,000
、43,000、44,000、45,000、46,000、47,000、48,0
00、49,000、50,000、60,000、70,000、80,000、90
,000、1×10、2×10、3×10、4×10、5×10、6×10
、7×10、8×10、9×10、1×10、2×10、3×10または4
×10の、2000~4×10の本明細書において明示的には示さない任意の数を含
む)量で、AAV粒子表面上に存在し得る。1AAV粒子あたりのペプチド分子の数は、
当技術分野において既知および本明細書の実施例の項において例証するプロトコールに従
って決定することができる。
一部の実施形態では、表面結合ペプチドを含むAAV粒子は、表面結合ペプチドを欠く
AAV粒子と比較して、血液脳関門を通過する形質導入活性が増強され、ならびに/また
は脳および/もしくは中枢神経系の細胞における形質導入活性が増強されている。したが
って、AAV粒子に結合するペプチド分子の数は、表面結合ペプチドを欠くAAV粒子と
比較して、AAV粒子の血液脳関門を通過する形質導入活性を増強し、ならびに/または
脳および/もしくは中枢神経系の細胞への形質導入を増強する量であり得る。
一部の実施形態では、本発明のAAV粒子は、異種核酸分子を含み得る。
一部の実施形態では、本発明のAAV粒子は、in vitroおよびin vivo
での種々の適用に適する様々な望ましい表現型を示すように設計した合成ウイルスベクタ
ーであり得る。したがって、一実施形態では、本発明では、アデノ随伴ウイルス(AAV
)カプシドを含む、AAV粒子であって、上記カプシドが、カプシドタンパク質VP1を
含み、上記カプシドタンパク質VP1が、1つまたは2つ以上の第1のAAV血清型およ
びカプシドタンパク質VP3由来であり、上記カプシドタンパク質VP3が、1つまたは
2つ以上の第2のAAV血清型由来であり、上記第1のAAV血清型の少なくとも1つが
、上記第2のAAV血清型の少なくとも1つと異なる、AAV粒子を、任意の組合せで提
供する。
一部の実施形態では、AAV粒子は、カプシドタンパク質VP2を含むカプシドであっ
て、上記カプシドタンパク質VP2が、1つまたは2つ以上の第3のAAV血清型由来で
あり、1つまたは2つ以上の上記第3のAAV血清型の少なくとも1つが、上記第1のA
AV血清型および/または上記第2のAAV血清型と異なる、カプシドを、任意の組合せ
で含み得る。一部の実施形態では、本明細書に記載するAAVカプシドは、カプシドタン
パク質VP1.5を含み得る。VP1.5は、米国特許出願公開第2014/00375
85号に記載されており、VP1.5のアミノ酸配列は、本明細書において提供する。
一部の実施形態では、本発明のAAV粒子は、カプシドタンパク質VP1.5を含むカ
プシドであって、上記カプシドタンパク質VP1.5が、1つまたは2つ以上の第4のA
AV血清型由来であり、1つまたは2つ以上の上記第4のAAV血清型の少なくとも1つ
が、上記第1のAAV血清型および/または上記第2のAAV血清型と異なる、カプシド
を、任意の組合せで含み得る。一部の実施形態では、本明細書に記載するAAVカプシド
タンパク質は、カプシドタンパク質VP2を含み得る。
また、本発明では、AAVカプシドを含む、本発明のAAV粒子であって、上記カプシ
ドが、カプシドタンパク質VP1を含み、上記カプシドタンパク質VP1が、1つまたは
2つ以上の第1のAAV血清型およびカプシドタンパク質VP2由来であり、上記カプシ
ドタンパク質VP2が、1つまたは2つ以上の第2のAAV血清型由来であり、上記第1
のAAV血清型の少なくとも1つが、上記第2のAAV血清型の少なくとも1つと異なる
、AAV粒子を、任意の組合せで提供する。
一部の実施形態では、本発明のAAV粒子は、カプシドタンパク質VP3を含むカプシ
ドであって、上記カプシドタンパク質VP3が、1つまたは2つ以上の第3のAAV血清
型由来であり、上記1つまたは2つ以上の第3のAAV血清型の少なくとも1つが、上記
第1のAAV血清型および/または上記第2のAAV血清型と異なる、カプシドを、任意
の組合せで含み得る。一部の実施形態では、本明細書に記載するAAVカプシドは、カプ
シドタンパク質VP1.5を含み得る。
本発明ではさらに、アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドを含む、AAV粒子であっ
て、上記カプシドが、カプシドタンパク質VP1を含み、上記カプシドタンパク質VP1
が、1つまたは2つ以上の第1のAAV血清型およびカプシドタンパク質VP1.5由来
であり、上記カプシドタンパク質VP1.5が、1つまたは2つ以上の第2のAAV血清
型由来であり、上記第1のAAV血清型の少なくとも1つが、上記第2のAAV血清型の
少なくとも1つと異なる、AAV粒子を、任意の組合せで提供する。
一部の実施形態では、本発明のAAV粒子は、カプシドタンパク質VP3を含むカプシ
ドであって、上記カプシドタンパク質VP3が、1つまたは2つ以上の第3のAAV血清
型由来であり、1つまたは2つ以上の上記第3のAAV血清型の少なくとも1つが、上記
第1のAAV血清型および/または上記第2のAAV血清型と異なる、カプシドを、任意
の組合せで含み得る。一部の実施形態では、本明細書に記載するAAVカプシドタンパク
質は、カプシドタンパク質VP2を含み得る。
本明細書に記載するAAV粒子のカプシドの一部の実施形態では、1つまたは2つ以上
の上記第1のAAV血清型、1つまたは2つ以上の上記第2のAAV血清型、1つまたは
2つ以上の上記第3のAAV血清型および1つまたは2つ以上の上記第4のAAV血清型
は、表1に列挙するAAV血清型からなる群から、任意の組合せで選択される。
本発明のAAV粒子の一部の実施形態では、本明細書に記載するAAVカプシドは、カ
プシドタンパク質VP2を欠く。
本発明のAAV粒子の一部の実施形態では、カプシドは、キメラカプシドVP1タンパ
ク質、キメラカプシドVP2タンパク質、キメラカプシドVP3タンパク質および/また
はキメラカプシドVP1.5タンパク質を含み得る。
本発明のAAV粒子の一部の実施形態では、AAVカプシドは、AAV AAV2/8
/9、H-AAV82、H-AAV92、H-AAV82G9、AAV2/8 3:1、
AAV2/8 1:1、AAV2/8 1:3またはAAV8/9であり得る。
本明細書に記載する他のカプシドタンパク質と、および/または現在既知もしくは後に
開発される他のカプシドタンパク質と任意の組合せで本発明のAAV粒子のカプシドに含
まれ得るAAVカプシドタンパク質の非限定的な例としては、LK3、LK01-19、
AAV-DJ、Olig001、rAAV2-retro、AAV-LiC、AAV0K
eral、AAV-Kera2、AAV-Kera3、AAV 7m8、AAV1,9、
AAVr3.45、AAVクローン32、AAVクローン83、AAV-U87R7-C
5、AAV ShH13、AAV ShH19、AAV L1-12、AAV HAE-
1、AAV HAE-2、AAVバリアントShH10、AAV2.5T、AAV LS
1-4、AAV Lsm、AAV1289、AAV HSC1-17、AAV2Rec1
-4、AAV8BP2、AAV-B1、AAV-PHP.B、AAV9.45、AAV9
.61、AAV9.47、AAVM41、AAV2呈示ペプチド、AAV2-GMN、A
AV9呈示ペプチド、AAV8およびAAV9呈示ペプチド、AAVpo2.1、AAV
po4、AAVpo5、AAVpo6、AAVrh、AAV Hu、AAV-Go.1、
AAV-mo.1、BAAV、AAAV、AAV8K137R、AAV Anc80L6
5、AAV2G9、AAV2 265挿入AAV2/265D、AAV2.5、AAV3
SASTG、AAV2i8、AAV8G9、AAV2チロシンミュータントAAV2Y
-F、AAV8Y-F、AAV9Y-F、AAV6Y-F、AAV6.2ならびにこれら
の任意の組合せが挙げられる。
非限定的な例としては、本発明のAAVカプシドタンパク質およびAAV粒子のウイル
スカプシドは、例えば、国際特許公開WO第00/28004号に記載のように、これら
が、別のウイルス、任意選択で別のパルボウイルスまたはAAV由来のカプシドサブユニ
ットのすべてまたは部分を含み得る点で、キメラであり得る。
以下の公開文献では、野生型カプシドタンパク質および/または現在既知もしくは後に
同定される他のキメラもしくはバリアントカプシドタンパク質との任意の組合せで、本発
明のAAV粒子のカプシド内に組み込むことが可能な、キメラまたはバリアントカプシド
タンパク質を記載している。
L Lisowski,AP Dane,K Chu,Y Zhang.SC Cun
ninghamm,EM Wilson,et al.Selection and e
valuation of clinically relevant AAV var
iants in a xenograft liver model Nature,
506(2014),pp.382~386(LK03および他のLK01-19)
Grimm D,Lee JS,Wang L,Desai T,Akache B,
Storm TA,Kay MA.In vitro and in vivo gen
e therapy vector evolution via multispec
ies interbreeding and retargeting of ade
no-associated viruses.J Virol.2008 Jun;8
2(12):5887~911.(AAV-DJ)
Powell SK,Khan N,Parker CL,Samulski RJ,
Matsushima G,Gray SJ,McCown TJ.Character
ization of a novel adeno-associated vira
l vector with preferential oligodendrocy
te tropism.Gene Ther.2016 Nov;23(11):807
~814.(Olig001)
Tervo DG,Hwang BY,Viswanathan S,Gaj T,L
avzin M,Ritola KD,Lindo S,Michael S,Kule
shova E,Ojala D,Huang CC,Gerfen CR,Schil
ler J,Dudman JT,Hantman AW,Looger LL,Sch
affer DV,Karpova AY.A Designer AAV Varia
nt Permits Efficient Retrograde Access t
o Projection Neurons.Neuron.2016 Oct 19;
92(2):372~382.(rAAV2-retro)
Marsic D,Govindasamy L,Currlin S,Markus
ic DM,Tseng YS,Herzog RW,Agbandje-McKenn
a M,Zolotukhin S.Vector design Tour de F
orce:integrating combinatorial and ratio
nal approaches to derive novel adeno-ass
ociated virus variants.Mol Ther.2014 Nov
;22(11):1900~9.(AAV-LiC)
Sallach J,Di Pasquale G,Larcher F,Nieho
ff N,Rubsam M,Huber A,Chiorini J,Almarza
D,Eming SA,Ulus H,Nishimura S,Hacker UT
,Hallek M,Niessen CM,Buning H.Tropism-mo
dified AAV vectors overcome barriers to
successful cutaneous therapy.Mol Ther.20
14 May;22(5):929~39.(AAV-Kera1、AAV-Kera2
およびAAV-Kera3)
Dalkara D,Byrne LC,Klimczak RR,Visel M,
Yin L,Merigan WH,Flannery JG,Schaffer DV
.In vivo-directed evolution of a new ade
no-associated virus for therapeutic oute
r retinal gene delivery from the vitreou
s.Sci Transl Med.2013 Jun 12;5(189):189r
a76.(AAV 7m8)
Asuri P,Bartel MA,Vazin T,Jang JH,Wong
TB,Schaffer DV.Directed evolution of ade
no-associated virus for enhanced gene de
livery and gene targeting in human pluri
potent stem cells.Mol Ther.2012 Feb;20(2
):329~38.(AAV1.9)
Jang JH,Koerber JT,Kim JS,Asuri P,Vazin
T,Bartel M,Keung A,Kwon I,Park KI,Schaf
fer DV.An evolved adeno-associated viral
variant enhances gene delivery and gene
targeting in neural stem cells.Mol Ther
.2011 Apr;19(4):667~75.doi:10.1038/mt.20
10.287.(AAV r3.45)
Gray SJ,Blake BL,Criswell HE,Nicolson S
C,Samulski RJ,McCown TJ,Li W.Directed ev
olution of a novel adeno-associated viru
s(AAV)vector that crosses the seizure-co
mpromised blood-brain barrier(BBB).Mol T
her.2010 Mar;18(3):570~8(AAVクローン32および83)
Maguire CA,Gianni D,Meijer DH,Shaket LA
,Wakimoto H,Rabkin SD,Gao G,Sena-Esteves
M.Directed evolution of adeno-associate
d virus for glioma cell transduction.J N
eurooncol.2010 Feb;96(3):337~47.(AAV-U87
R7~C5)
Koerber JT,Klimczak R,Jang JH,Dalkara D
,Flannery JG,Schaffer DV.Molecular evolu
tion of adeno-associated virus for enhan
ced glial gene delivery.Mol Ther.2009 De
c;17(12):2088~95.(AAV ShH13,AAV ShH19,AA
V L1-12)
Li W,Zhang L,Johnson JS,Zhijian W,Grieg
er JC,Ping-Jie X,Drouin LM,Agbandje-McKe
nna M,Pickles RJ,Samulski RJ.Generation
of novel AAV variants by directed evolut
ion for improved CFTR delivery to human
ciliated airway epithelium.Mol Ther.2009
Dec;17(12):2067~77.(AAV HAE-1、AAV HAE-2
Klimczak RR,Koerber JT,Dalkara D,Flanne
ry JG,Schaffer DV.A novel adeno-associat
ed viral variant for efficient and selec
tive intravitreal transduction of rat Mu
ller cells.PLoS One.2009 Oct 14;4(10):e7
467.(AAVバリアントShH10)
Excoffon KJ,Koerber JT,Dickey DD,Murtha
M,Keshavjee S,Kaspar BK,Zabner J,Schaff
er DV.Directed evolution of adeno-associ
ated virus to an infectious respiratory
virus.Proc Natl Acad Sci USA.2009 Mar 10
;106(10):3865~70.(AAV2.5T)
Sellner L,Stiefelhagen M,Kleinschmidt J
A,Laufs S,Wenz F,Fruehauf S,Zeller WJ,Ve
ldwijk MR.Generation of efficient human
blood progenitor-targeted recombinant ad
eno-associated viral vectors(AAV)by appl
ying an AAV random peptide library on pr
imary human hematopoietic progenitor cel
ls.Exp Hematol.2008 Aug;36(8):957~64.(AA
V LS1-4、AAV Lsm)
Li W,Asokan A,Wu Z,Van Dyke T,DiPrimio
N,Johnson JS,Govindaswamy L,Agbandje-McK
enna M,Leichtle S,Redmond DE Jr,McCown T
J,Petermann KB,Sharpless NE,Samulski RJ.
Engineering and selection of shuffled AA
V genomes:a new strategy for producing t
argeted biological nanoparticles.Mol The
r.2008 Jul;16(7):1252~60.(AAV1289)
Charbel Issa P,De Silva SR,Lipinski DM,
Singh MS,Mouravlev A,You Q.Assessment of
tropism and effectiveness of new primat
e-derived hybrid recombinant AAV serotyp
es in the mouse and primate retina.PLoS
ONE.2013;8:e60361.(AAVHSC1-17)
Huang W,McMurphy T,Liu X,Wang C,Cao L.G
enetic Manipulation of Brown Fat Via Ora
l Administration of an Engineered Recomb
inant Adeno-associated Viral Serotype Ve
ctor.Mol Ther.2016 Jun;24(6):1062~9.(AAV
2 Rec 1-4)
CroninT,Vandenberghe LH,Hantz P,et al.E
fficient transduction and optogenetic st
imulation of retinal bipolar cells by a
synthetic adeno-associated virus capsid
and promoter.EMBO Mol Med 2014;6:1175~11
90(AAV8BP2)
Choudhury SR,Fitzpatrick Z,Harris AF,Ma
itland SA,Ferreira JS,Zhang Y,Ma S,Sharm
a RB,Gray-Edwards HL,Johnson JA,Johnson
AK,Alonso LC,Punzo C,Wagner KR,Maguire C
A,Kotin RM,Martin DR,Sena-Esteves M.In V
ivo Selection Yields AAV-B1 Capsid for C
entral Nervous System and Muscle Gene Th
erapy.Mol Ther.2016 Aug;24(7):1247~57.(A
AV-B1)
Deverman BE,Pravdo PL,Simpson BP,Kumar
SR,Chan KY,Banerjee A,Wu WL,Yang B,Huber
N,Pasca SP,Gradinaru V.Cre-dependent se
lection yields AAV variants for widespre
ad gene transfer to the adult brain.Nat
Biotechnol.2016 Feb;34(2):204~9.doi:10.1
038/nbt.3440.(AAV-PHP.B)
Pulicherla N,Shen S,Yadav S,Debbink K,G
ovindasamy L,Agbandje-McKenna M,Asokan A
.Engineering liver-detargeted AAV9 vecto
rs for cardiac and musculoskeletal gene
transfer.Mol Ther.2011 Jun;19(6):1070~8.
(AAV9由来のミュータントAAV9.45、AAV9.61、AAV9.47)
Yang L,Jiang J,Drouin LM,Agbandje-McKen
na M,Chen C,Qiao C,Pu D,Hu X,Wang DZ,Li
J,Xiao X.A myocardium tropic adeno-assoc
iated virus(AAV)evolved by DNA shuffling
and in vivo selection.Proc Natl Acad Sc
i USA.2009 Mar 10;106(10):3946~51.(AAVM4
1)
Korbelin J,Sieber T,Michelfelder S,Lund
ing L,Spies E,Hunger A,Alawi M,Rapti K,I
ndenbirken D,Muller OJ,Pasqualini R,Arap
W,Kleinschmidt JA,Trepel M.Pulmonary Ta
rgeting of Adeno-associated Viral Vector
s by Next-generation Sequencing-guided S
creening of Random Capsid Displayed Pept
ide Libraries.Mol Ther.2016 Jun;24(6):10
50~61.(AAV2呈示ペプチド)
Geoghegan JC,Keiser NW,Okulist A,Martin
s I,Wilson MS,Davidson BL.Chondroitin Su
lfate is the Primary Receptor for a Pept
ide-Modified AAV That Targets Brain Vasc
ular Endothelium In Vivo.Mol Ther Nuclei
c Acids.2014 Oct 14;3:e202.(AAV2-GMN)
Varadi K,Michelfelder S,Korff T,Hecker
M,Trepel M,Katus HA,Kleinschmidt JA,Mull
er OJ.Novel random peptide libraries dis
played on AAV serotype 9 for selection o
f endothelial cell-directed gene transfe
r vectors.Gene Ther.2012 Aug;19(8):800~9
.(AAV9呈示ペプチド)
Michelfelder S,Varadi K,Raupp C,Hunger
A,Korbelin J,Pahrmann C,Schrepfer S,Mull
er OJ,Kleinschmidt JA,Trepel M.Peptide l
igands incorporated into the threefold s
pike capsid domain to re-direct gene tra
nsduction of AAV8 and AAV9 in vivo.PLoS
One.2011;6(8):e23101.(AAV8およびAAV9呈示ペプチド)
Yu CY,Yuan Z,Cao Z,Wang B,Qiao C,Li J,X
iao X.A muscle-targeting peptide display
ed on AAV2 improves muscle tropism on sy
stemic delivery.Gene Ther.2009 Aug;16(8)
:953~62.
Michelfelder S,Lee MK,deLima-Hahn E,Wil
mes T,Kaul F,Muller O,Kleinschmidt JA,Tr
epel M.Vectors selected from adeno-assoc
iated viral display peptide libraries fo
r leukemia cell-targeted cytotoxic gene
therapy.Exp Hematol.2007 Dec;35(12):1766
~76.
Muller OJ,Kaul F,Weitzman MD,Pasqualini
R,Arap W,Kleinschmidt JA,Trepel M.Rando
m peptide libraries displayed on adeno-a
ssociated virus to select for targeted g
ene therapy vectors.Nat Biotechnol.2003
Sep;21(9):1040~6.
Grifman M,Trepel M,Speece P,Gilbert LB,
Arap W,Pasqualini R,Weitzman MD.Incorpor
ation of tumor-targeting peptides into r
ecombinant adeno-associated virus capsid
s.Mol Ther.2001 Jun;3(6):964~75.
Anne Girod,Martin Ried,Christiane Wobus
,Harald Lahm,Kristin Leike,Jurgen Kleins
chmidt,Gilbert Deleage&Michael Hallek.Ge
netic capsid modifications allow efficie
nt re-targeting of adeno-associated viru
s type 2.Nature Medicine,1052~1056(1999)
Bello A,Chand A,Aviles J,Soule G,Auricc
hio A,Kobinger GP.Novel adeno-associated
viruses derived from pig tissues transd
uce most major organs in mice.Sci Rep.20
14 Oct 22;4:6644.(AAVpo2.1,AAVpo4、AAVpo5
およびAAVpo6)
Gao G,Vandenberghe LH,Alvira MR,Lu Y,Ca
lcedo R,Zhou X,Wilson JM.Clades of Adeno
-associated viruses are widely dissemina
ted in human tissues.J Virol.2004 Jun;78
(12):6381~8.(AAV rhおよびAAV Hu)
Arbetman AE,Lochrie M,Zhou S,Wellman J,
Scallan C,Doroudchi MM,et al.Novel capri
ne adeno-associated virus(AAV)capsid(AAV
-Go.1)is closely related to the primate
AAV-5 and has unique tropism and neutral
ization properties.J Virol.2005;79:15238
~15245.(AAV-Go.1)
Lochrie MA,Tatsuno GP,Arbetman AE,Jones
K,Pater C,Smith PH,et al.Adeno-associat
ed virus(AAV)capsid genes isolated from
rat and mouse liver genomic DNA define t
wo new AAV species distantly related to
AAV-5.Virology 2006;353:68~82.(AAV-mo.1)
Schmidt M,Katano H,Bossis I,Chiorini JA
.Cloning and characterization of a bovin
e adeno-associated virus.J Virol.2004;78
:6509~6516.(BAAV)
Bossis I,Chiorini JA.Cloning of an avia
n adeno-associated virus(AAAV)and genera
tion of recombinant AAAV particles.J Vir
ol.2003;77:6799~6810.(AAAV)
Chen CL,Jensen RL,Schnepp BC,Connell MJ
,Shell R,Sferra TJ,Bartlett JS,Clark KR,
Johnson PR.Molecular characterization of
adeno-associated viruses infecting chil
dren.J Virol.2005 Dec;79(23):14781~92.(A
AVバリアント)
Sen D,Gadkari RA,Sudha G,Gabriel N,Kuma
r YS,Selot R,Samuel R,Rajalingam S,Ramya
V,Nair SC,Srinivasan N,Srivastava A,Jay
andharan GR.Targeted modifications in ad
eno-associated virus serotype 8 capsid i
mproves its hepatic gene transfer effici
ency in vivo.Hum Gene Ther Methods.2013
Apr;24(2):104~16.(AAV8 K137R)
Li B,Ma W,Ling C,Van Vliet K,Huang LY,A
gbandje-McKenna M,Srivastava A,Aslanidi
GV.Site-Directed Mutagenesis of Surface-
Exposed Lysine Residues Leads to Improve
d Transduction by AAV2,But Not AAV8,Vect
ors in Murine Hepatocytes In Vivo.Hum Ge
ne Ther Methods.2015 Dec;26(6):211~20.
Gabriel N,Hareendran S,Sen D,Gadkari RA
,Sudha G,Selot R,Hussain M,Dhaksnamoorth
y R,Samuel R,Srinivasan N,et al.Bioengin
eering of AAV2 capsid at specific serine
,threonine,or lysine residues improves i
ts transduction efficiency in vitro and
in vivo.Hum Gene Ther Methods.2013 Apr;2
4(2):80~93.
Zinn E,Pacouret S,Khaychuk V,Turunen HT
,Carvalho LS,Andres-Mateos E,Shah S,Shel
ke R,Maurer AC,Plovie E,Xiao R,Vandenber
ghe LH.In Silico Reconstruction of the V
iral Evolutionary Lineage Yields a Poten
t Gene Therapy Vector.Cell Rep.2015 Aug
11;12(6):1056~68.(AAV Anc80L65)
Shen S,Horowitz ED,Troupes AN,Brown SM,
Pulicherla N,Samulski RJ,Agbandje-McKenn
a M,Asokan A.Engraftment of a galactose
receptor footprint onto adeno-associated
viral capsids improves transduction eff
iciency.J Biol Chem.2013 Oct 4;288(40):2
8814~23.(AAV2G9)
Li C,Diprimio N,Bowles DE,Hirsch ML,Mon
ahan PE,Asokan A,Rabinowitz J,Agbandje-M
cKenna M,Samulski RJ.Single amino acid m
odification of adeno-associated virus ca
psid changes transduction and humoral im
mune profiles.J Virol.2012 Aug;86(15):77
52~9.(AAV2 265挿入AAV2/265D)
Bowles DE,McPhee SW,Li C,Gray SJ,Samuls
ki JJ,Camp AS,Li J,Wang B,Monahan PE,Rab
inowitz JE,et al.Phase 1 gene therapy fo
r Duchenne muscular dystrophy using a tr
anslational optimized AAV vector.Mol The
r.2012 Feb;20(2):443~55(AAV2.5)
Messina EL,Nienaber J,Daneshmand M,Vill
amizar N,Samulski J,Milano C,Bowles DE.A
deno-associated viral vectors based on s
erotype 3b use components of the fibrobl
ast growth factor receptor signaling com
plex for efficient transduction.Hum Gene
Ther.2012 Oct;23(10):1031~42.(AAV3 SAST
G)
Asokan A,Conway JC,Phillips JL,Li C,Heg
ge J,Sinnott R,Yadav S,DiPrimio N,Nam HJ
,Agbandje-McKenna M,McPhee S,Wolff J,Sam
ulski RJ.Reengineering a receptor footpr
int of adeno-associated virus enables se
lective and systemic gene transfer to mu
scle.Nat Biotechnol.2010 Jan;28(1):79~82
.(AAV2i8)
Vance M,Llanga T,Bennett W,Woodard K,Mu
rlidharan G,Chungfat N,Asokan A,Gilger B
,Kurtzberg J,Samulski RJ,Hirsch ML.AAV G
ene Therapy for MPS1-associated Corneal
Blindness.Sci Rep.2016 Feb 22;6:22131.(A
AV8G9)
Zhong L,Li B,Mah CS,Govindasamy L,Agban
dje-McKenna M,Cooper M,Herzog RW,Zolotuk
hin I,Warrington KH Jr,Weigel-Van Aken K
A,Hobbs JA,Zolotukhin S,Muzyczka N,Sriva
stava A.Next generation of adeno-associa
ted virus 2 vectors:point mutations in t
yrosines lead to high-efficiency transdu
ction at lower doses.Proc Natl Acad Sci
USA.2008 Jun 3;105(22):7827~32.(AAV2チロシン
ミュータントAAV2 Y-F)
Petrs-Silva H,Dinculescu A,Li Q,Min SH,
Chiodo V,Pang JJ,Zhong L,Zolotukhin S,Sr
ivastava A,Lewin AS,Hauswirth WW.High-ef
ficiency transduction of the mouse retin
a by tyrosine-mutant AAV serotype vector
s.Mol Ther.2009 Mar;17(3):463~71.(AAV8 Y
-FおよびAAV9 Y-F)
Qiao C,Zhang W,Yuan Z,Shin JH,Li J,Jaya
ndharan GR,Zhong L,Srivastava A,Xiao X,D
uan D.Adeno-associated virus serotype 6
capsid tyrosine-to-phenylalanine mutatio
ns improve gene transfer to skeletal mus
cle.Hum Gene Ther.2010 Oct;21(10):1343~8
(AAV6 Y-F)
Carlon M,Toelen J,Van der Perren A,Vand
enberghe LH,Reumers V,Sbragia L,Gijsbers
R,Baekelandt V,Himmelreich U,Wilson JM,
Deprest J,Debyser Z.Efficient gene trans
fer into the mouse lung by fetal intratr
acheal injection of rAAV2/6.2 Mol Ther.2
010 Dec;18(12):2130~8.(AAV6.2)
PCT公開WO第2013158879号(リジンミュータント)
VP1およびVP3の任意の組合せ、ならびに存在する場合、AAV血清型の任意の組
合せ由来のVP1.5およびVP2を利用して、本明細書に記載のAAVカプシドを含む
AAV粒子を生成可能であることが理解される。例えば、AAV血清型の任意の組合せ由
来のVP1タンパク質は、AAV血清型の任意の組合せ由来のVP3タンパク質と組み合
わせることが可能であり、それぞれのVP1タンパク質は、種々の血清型との任意の比率
で存在することが可能であり、それぞれのVP3タンパク質は、種々の血清型との任意の
比率で存在することが可能であり、VP1およびVP3タンパク質は、種々の血清型との
任意の比率で存在することが可能である。存在する場合、AAV血清型の任意の組合せ由
来のVP1.5および/またはVP2タンパク質が、AAV血清型の任意の組合せ由来の
VP1およびVP3タンパク質と組合せることが可能であり、それぞれのVP1.5タン
パク質は、種々の血清型との任意の比率で存在することが可能であり、それぞれのVP2
タンパク質が、種々の血清型との任意の比率で存在することが可能であり、それぞれのV
P1タンパク質は、種々の血清型との任意の比率で存在することが可能であり、それぞれ
のVP3タンパク質は、種々の血清型との任意の比率で存在することが可能であり、VP
1.5および/またはVP2タンパク質が、VP1およびVP3タンパク質と組合せて種
々の血清型との任意の比率で存在することが可能であることがさらに理解される。
例えば、それぞれのウイルスタンパク質および/またはそれぞれのAAV血清型は、任
意の比率で組み合わせてもよく、これはA:B、A:B:C、A:B:C:D、A:B:
C:D:E、A:B:C:D:E:F、A:B:C:D:E:F:G、A:B:C:D:
E:F:G:H、A:B:C:D:E:F:G:H:IまたはA:B:C:D:E:F:
G:H:I:Jの比率であってもよく、この場合、Aは、1、2、3、4、5、6、7、
8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、50、
60、70、80、90、100等であってもよく、Bは、1、2、3、4、5、6、7
、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、50
、60、70、80、90、100等であってもよく、Cは、1、2、3、4、5、6、
7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、5
0、60、70、80、90、100等であってもよく、Dは、1、2、3、4、5、6
、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、
50、60、70、80、90、100等であってもよく、Eは、1、2、3、4、5、
6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40
、50、60、70、80、90、100等であってもよく、Fは、1、2、3、4、5
、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、4
0、50、60、70、80、90、100等であってもよく、Gは、1、2、3、4、
5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、
40、50、60、70、80、90、100等であってもよく、Hは、1、2、3、4
、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35
、40、50、60、70、80、90、100等であってもよく、Iは、1、2、3、
4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、3
5、40、50、60、70、80、90、100等であってもよく、Jは、1、2、3
、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、
35、40、50、60、70、80、90、100等であってもよい。
また、VP1、VP1.5、VP2および/またはVP3カプシドタンパク質のいずれ
かが、任意の組合せ、ならびに同一のタンパク質型に対する、および/または異なるカプ
シドタンパク質に対する比率で、キメラカプシドタンパク質として、本発明のAAV粒子
のカプシドに存在し得ることが理解される。
一部の実施形態では、本発明のAAV粒子は、ある特定の実施形態において、脳および
/または中枢神経系の細胞に対する全身的または選択的親和性を有し得る、ウイルスベク
ターであり得る。一部の実施形態では、本発明のAAV粒子は、肝臓に対する親和性が低
減し得る。
本発明ではさらに、本発明のウイルスベクターまたはAAV粒子および薬学的に許容さ
れる担体を含む医薬製剤であり得る組成物を提供する。
一部の非限定的な例では、本発明では、3回軸ループ4のアミノ酸配列において修飾を
含むカプシドタンパク質(VP1、VP1.5、VP2および/またはVP3)を含むA
AV粒子、ならびに修飾AAVカプシドタンパク質を含むウイルスカプシドおよびウイル
スベクターを提供する。本発明者らは、このループを修飾すると、(i)肝臓への形質導
入の低減、(ii)内皮細胞を通過する移動の増強、(iii)全身的形質導入、(iv
)筋肉組織(例えば、骨格筋、心筋および/または横隔膜筋)への形質導入の増強、およ
び/または(v)脳組織(例えば、ニューロン)への形質導入の向上を非限定的に含む1
つまたは複数の望ましい特性を、修飾AAVカプシドタンパク質を含むウイルスベクター
に付与し得ることを発見した。したがって、本発明では、従来のAAVベクターと関連す
る制限の一部に取り組む。例えば、AAV8およびrAAV9ベクターに基づくベクター
は、これらが内皮細胞の関門を容易に通過するため、核酸の全身送達に対して魅力的であ
るが、rAAV8またはrAAV9を全身投与するとベクターのほとんどが肝臓に送達さ
れ、これにより他の重要な標的組織、例えば、骨格筋への形質導入が低減する。
本発明の実施形態では、脳および/または中枢神経系の細胞への本発明のAAV粒子に
よる形質導入は、本明細書に記載の表面結合ペプチドを欠くAAV粒子による形質導入レ
ベルよりも、少なくとも約5倍、10倍、50倍、100倍、1000倍またはこれを超
えて高い。
特定の実施形態では、本発明の修飾AAVカプシドタンパク質は、3回軸ループ4のア
ミノ酸配列(例えば、天然AAV2 VP1カプシドタンパク質のアミノ酸位置575~
600番目[包括的]または別のAAV由来のカプシドタンパク質の対応する領域)にお
いて1つまたは複数の修飾を含む。本明細書において使用する場合、アミノ酸配列におけ
る「修飾」は、置換、挿入および/または欠失を含み、このそれぞれには、1、2、3、
4、5、6、7、8、9、10個またはこれを超えるアミノ酸が関与し得る。特定の実施
形態では、修飾は、置換である。例えば、特定の実施形態では、1、2、3、4、5、6
、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、
21、22、23、24、25個またはこれを超える、あるAAVの3回軸ループ4由来
のアミノ酸は、天然AAV2カプシドタンパク質のアミノ酸位置575~600番目また
は別のAAV由来のカプシドタンパク質の対応する位置に置換により導入し得る。しかし
、本発明の修飾ウイルスカプシドは、あるAAVカプシド由来のアミノ酸が別のAAVカ
プシドに置換により導入されるAAVカプシドに限定されず、置換および/または挿入さ
れたアミノ酸は、任意の供給源由来であってもよく、さらに、天然に存在するか、または
部分的もしくは完全に合成であってもよい。
本明細書に記載のように、多数のAAV由来のカプシドタンパク質の核酸およびアミノ
酸の配列は、当技術分野において既知である。したがって、天然AAV2カプシドタンパ
ク質のアミノ酸位置575~600番目(包括的)またはアミノ酸位置585~590番
目(包括的)に「対応する」アミノ酸は、他の任意のAAVに対して(例えば、配列アラ
インメントを使用することにより)容易に決定することができる。
一部の実施形態では、本発明では、本発明の修飾カプシドタンパク質が、現在既知また
は後に発見される任意のAAVのカプシドタンパク質を修飾することにより生成可能であ
ることを検討する。さらに、修飾するAAVカプシドタンパク質は、天然に存在するAA
Vカプシドタンパク質(例えば、AAV2、AAV3aもしくは3b、AAV4、AAV
5、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11またはAAV12カプシドタンパク質
、あるいは表1に示すAAVのいずれか)であり得るが、これらに限定されない。当業者
は、AAVカプシドタンパク質への多様な操作が、当技術分野において既知であり、本発
明が、天然に存在するAAVカプシドタンパク質の修飾に限定されないことを理解する。
例えば、修飾するカプシドタンパク質は、天然に存在するAAV(例えば、天然に存在す
るAAVカプシドタンパク質、例えば、AAV2、AAV3a、AAV3b、AAV4、
AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11および/
もしくはAAV12、または現在既知もしくは後に発見される他の任意のAAVに由来す
る)と比較して、変異を既に有し得る。また、このようなAAVVカプシドタンパク質は
、本発明の範囲内に存在する。
例えば、一部の実施形態では、修飾するAAVカプシドタンパク質は、天然AAV2カ
プシドタンパク質配列のアミノ酸264の直後にアミノ酸挿入を含んでもよく(例えば、
PCT公開WO第2006/066066号を参照)、および/またはPCT公開WO第
2009/108274号に記載のようにHIループが変異したAAVであってもよく、
および/または精製を容易とするためポリHis配列を含むように修飾したAAVであっ
てもよい。別の説明的な例としては、AAVカプシドタンパク質は、挿入または置換とし
て、そこに組み込むペプチド標的化配列を有し得る。さらに、AAVカプシドタンパク質
は、カプシドタンパク質に置換により導入および/または挿入されている、別のAAV由
来の大型のドメインを含み得る。
したがって、特定の実施形態では、修飾するAAVカプシドタンパク質は、天然に存在
するAAVに由来し得るが、カプシドタンパク質に挿入および/もしくは置換により導入
され、ならびに/または1つもしくは複数のアミノ酸の欠失により変異している、1つま
たは複数の外来配列(例えば、天然のウイルスに対して外因性である配列)をさらに含む
したがって、特定のAAVカプシドタンパク質(例えば、AAV2、AAV3、AAV
4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11もし
くはAAV12カプシドタンパク質、または表1に示すAAVのいずれかに由来のカプシ
ドタンパク質等)について本明細書において言及する場合、天然カプシドタンパク質なら
びに本発明の修飾以外の変異を有するカプシドタンパク質を包含することを意図する。こ
のような変異は、置換、挿入および/または欠失を含む。特定の実施形態では、カプシド
タンパク質は、天然AAVカプシドタンパク質配列と比較して1、2、3、4、5、6、
7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19または20
個、20個未満、30個未満、40個未満、50個未満、60個未満または70個未満の
アミノ酸の挿入(本発明の挿入以外)をそこに含む。本発明の実施形態では、カプシドタ
ンパク質は、天然AAVカプシドタンパク質配列と比較して1、2、3、4、5、6、7
、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19または20個
、20個未満、30個未満、40個未満、50個未満、60個未満または70個未満のア
ミノ酸の置換(本発明によるアミノ酸置換以外)を含む。本発明の実施形態では、カプシ
ドタンパク質は、天然AAVカプシドタンパク質配列と比較して1、2、3、4、5、6
、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19または2
0個、20個以上、30個以上、40個以上、50個以上、60個以上または70個以上
のアミノ酸の欠失(本発明のアミノ酸欠失以外)を含む。
したがって、例えば、用語「AAV2カプシドタンパク質」は、天然AAV2カプシド
タンパク質配列(GenBank受託番号AAC03780を参照)ならびに天然AAV
2カプシドタンパク質配列において置換、挿入および/または欠失を含むもの(前項に記
載するような)を有するAAVカプシドタンパク質を含む。
特定の実施形態では、AAVカプシドタンパク質は、天然AAVカプシドタンパク質配
列を有するか、または天然AAVカプシドタンパク質配列と少なくとも約70%、75%
、80%、85%、90%、95%、97%、98%または99%類似もしくは同一のア
ミノ酸配列を有する。例えば、特定の実施形態では、「AAV2」カプシドタンパク質は
、天然AAV2カプシドタンパク質配列、ならびに天然AAV2カプシドタンパク質配列
と少なくとも約75%、80%<85%、90%、95%、97%、98%または99%
類似または同一の配列を包含する。
2つ以上のアミノ酸配列間の配列類似性または同一性を判定する方法は、当技術分野に
おいて既知である。配列類似性または同一性は、当技術分野において既知の標準的技術を
使用して判定することができ、Smith&Waterman,Adv.Appl.Ma
th.2,482(1981)の局所的配列同一性アルゴリズム、Needleman&
Wunsch,J.Mol.Biol.48,443(1970)の配列同一性アライン
メントアルゴリズム、Pearson&Lipman,Proc.Natl.Acad.
Sci.USA 85,2444(1988)の類似方法の検索、このようなアルゴリズ
ムのコンピュータによる実行(Wisconsin Genetics Softwar
e PackageのGAP、BESTFIT、FASTAおよびTFASTA、Gen
etics Computer Group社、575 Science Drive、
マディソン、WI州)、Devereux et al.,Nucl.Acid Res
.12,387~395(1984)により記載されているBest Fit配列プログ
ラム、または検査による技術を含むが、これらに限定されない。
別の適するアルゴリズムは、Altschul et al.,J.Mol.Biol
.215,403~410(1990)およびKarlin et al.,Proc.
Natl.Acad.Sci.USA 90,5873~5787(1993)に記載さ
れている、BLASTアルゴリズムである。特に有用なBLASTプログラムは、WU-
BLAST-2プログラムであり、これは、Altschul et al.,Meth
ods in Enzymology,266,460~480(1996);http
://blast.wustl/edu/blast/README.htmlから入手
した。WU-BLAST-2は、いくつかの検索パラメータを使用し、これは、任意選択
で、デフォルト値に設定する。パラメータは、動的値であり、特定の配列の組成および検
索する目的の配列に対する特定のデータベースの組成に応じて、プログラムそれ自体によ
り確立するが、値は、補正して感度を高め得る。
さらに、追加の有用なアルゴリズムは、Altschul et al.,(1997
)Nucleic Acids Res.25,3389~3402により報告されてい
るgapped BLASTである。
本発明の一部の実施形態では、修飾は、天然AAV2カプシドタンパク質のアミノ酸位
置585~590番目(包括的)の領域(VP1採番を使用)または他のAAVの対応す
る位置(天然AAV2 VP1カプシドタンパク質:GenBank受託番号AAC03
780またはYP680426)、すなわち、天然AAV2カプシドタンパク質のアミノ
酸位置585~590番目(VP1採番)に対応するアミノ酸において行い得る。他のA
AV血清型または修飾AAVカプシドにおける、天然AAV2カプシドタンパク質の58
5~590番目「に対応する」アミノ酸位置は、当業者に明らかであり、配列アラインメ
ント技術(例えば、WO第2006/066066号の図7を参照)および/または結晶
構造解析(Padron et al.,(2005)J.Virol.79:5047
~58)を使用して容易に決定し得る。
例えば、挿入および/または欠失を既に含むAAVカプシドタンパク質に修飾を導入し
て、すべての下流配列の位置を転位することができる。この場合、AAV2カプシドタン
パク質のアミノ酸位置585~590番目に対応するアミノ酸位置もやはり、当業者に容
易に同定可能である。例えば、カプシドタンパク質は、アミノ酸位置264番目の後に挿
入を含むAAV2カプシドタンパク質であり得る(例えば、WO第2006/06606
6号を参照)。天然AAV2カプシドタンパク質の585~590番目の位置に見出され
るアミノ酸(例えば、RGNRQA(配列番号1))は、ここでは586~591番目の
位置であるが、やはり当業者に同定可能である。
一部の実施形態では、本発明のAAV粒子は、例えば、米国特許第5,863,541
号に記載されている「カプシド媒体」として使用され得る、修飾ウイルスカプシドを含み
得る。修飾ウイルスカプシドによりパッケージングされ、細胞に導入され得る分子は、異
種DNA、RNA、ポリペプチド、有機低分子、金属またはこれらの組合せを含む。
異種分子(例えば、核酸、タンパク質、ペプチド等)は、AAV感染において天然に見
出されない分子、例えば、野生型AAVゲノムによりコードされない分子として定義され
る。さらに、治療的に有用な分子は、ウイルスカプシドの外部に結合して、標的宿主細胞
に分子を導入し得る。このような結合分子は、DNA、RNA、有機低分子、金属、炭水
化物、脂質および/またはポリペプチドを含み得る。本発明の一実施形態では、治療的に
有用な分子は、カプシドタンパク質に共有結合させる(すなわち、共役または化学的に結
合する)。分子に共有結合させる方法は、当業者に既知である。
また、本明細書に記載する修飾ウイルスカプシドは、新規のカプシド構造に対する抗体
の産生において利用される。さらなる代替として、外因性アミノ酸配列を修飾ウイルスカ
プシドに挿入して、細胞に抗原呈示させ、例えば、対象に投与して、外因性アミノ酸配列
に対する免疫応答を引き起こし得る。
他の実施形態では、目的のポリペプチドまたは機能性RNAをコードする核酸を送達す
る本発明のウイルスベクターの投与の前および/または同時に(例えば、相互に数分また
は数時間以内に)、ウイルスカプシドを投与して、ある特定の細胞部位を遮断することが
できる。例えば、カプシドを送達して肝細胞上の細胞受容体を遮断することができ、その
後および/または同時に、肝細胞への形質導入を低減させ得る、送達ウイルスベクターを
投与し、他の標的(例えば、骨格筋、心筋および/または横隔膜筋)への形質導入を増強
することができる。
代表的実施形態によれば、修飾ウイルスカプシドは、本発明によるウイルスベクターの
前および/または同時に対象に投与することができる。さらに、本発明では、本発明の修
飾ウイルスカプシドおよび本発明のウイルスベクターを含む、組成物および医薬製剤を提
供する。
本発明のAAV粒子の一部の実施形態では、AAVカプシドタンパク質への修飾は、「
選択的」修飾であり得る。この方法は、AAV血清型間のサブユニット全体または大型ド
メインの交換による先行の研究とは大いに異なる(例えば、国際特許公開WO第00/2
8004号およびHauck et al.,(2003)J.Virology 77
:2768~2774を参照)。特定の実施形態では、「選択的」修飾により、約20、
18、15、12、10、9、8、7、6、5、4、3または2未満の連続したアミノ酸
の挿入および/または置換および/または欠失が生じる。
修飾カプシドタンパク質およびカプシドは、現在既知または後に同定される、他の任意
の修飾をさらに含み得る。
ウイルスカプシドは、標的化配列を含む(例えば、ウイルスカプシドにおいて置換また
は挿入した)標的化ウイルスカプシドであってもよく、これは、ウイルスカプシドを、所
望の標的組織(複数可)上に存在する細胞表面分子と相互作用するように方向づける(例
えば、国際特許公開WO第00/28004号およびHauck et al.,(20
03)J.Virology 77:2768~2774を参照);Shi et al
.,Human Gene Therapy 17:353~361(2006)[AA
Vカプシドサブユニットの520および/または584番目の位置でのインテグリン受容
体結合モチーフRGDの挿入について記載];および米国特許第7,314,912号[
AAV2カプシドサブユニットのアミノ酸位置447、534、573および587番目
の後にRGDモチーフを含むP1ペプチドの挿入について記載]。挿入に耐えるAAVカ
プシドサブユニット内の他の位置は、当技術分野において既知である(例えば、449お
よび588番目)。
例えば、本発明のAAV粒子のウイルスカプシドの一部は、目的の標的組織のほとんど
(例えば、肝臓、骨格筋、心臓、横隔膜筋、腎臓、脳、胃、腸、皮膚、内皮細胞および/
または肺)に対して相対的に非効率的親和性を有し得る。標的化配列は、このような低形
質導入ベクターに有利に組み込み、これによりウイルスカプシドに、所望の親和性、およ
び任意選択で、特定の組織(複数可)に対する選択的親和性を付与することができる。標
的化配列を含む、AAVカプシドタンパク質、カプシドおよびベクターは、例えば、国際
特許公開WO第00/28004号に記載されている。別の可能性として、Wang e
t al.,(Annu Rev Biophys Biomol Struct.35
:225~49(2006))により記載されているような、1つまたは複数の天然に存
在しないアミノ酸を、低形質導入ベクターを所望の標的組織(複数可)に再度方向づける
手段として、AAVカプシドサブユニットの直行性部位に組み込むことができる。このよ
うな非天然アミノ酸を有利に使用して、グリカン(マンノース - 樹状細胞標的化);
特定のがん細胞型への標的化送達のためのRGD、ボンベシンまたは神経ペプチド;特定
の細胞表面受容体、例えば、増殖因子受容体、インテグリン等を標的化したファージディ
スプレイにより選択されたRNAアプタマーまたはペプチドを非限定的に含む、AAVカ
プシドタンパク質に、目的の分子を化学的に結合させることができる。アミノ酸を化学的
に修飾する方法は、当技術分野において既知である(例えば、Greg T.Herma
nson,Bioconjugate Techniques,1st edition
,Academic Press,1996を参照)。
代表的実施形態では、標的化配列は、感染を特定の細胞型(複数可)に方向づける、ウ
イルスカプシド配列(例えば、自律パルボウイルスカプシド配列、AAVカプシド配列、
または他の任意のウイルスカプシド配列)であり得る。
別の非限定的な例としては、ヘパリン結合ドメイン(例えば、呼吸器合胞体ウイルスヘ
パリン結合ドメイン)を、HS受容体(例えば、AAV4、AAV5)に典型的には結合
しないカプシドサブユニット内に挿入または置換により導入して、得られるミュータント
にヘパリン結合を付与し得る。
B19は、この受容体としてグロボシドを使用して、初代赤血球前駆細胞に感染する。
B19の構造は、8Åの分解能まで決定されている。グロボシドに結合するB19カプシ
ドの領域では、アミノ酸399~406番目の間、βバレル構造E~Fの間のループ外領
域がマッピングされている。したがって、B19カプシドのグロボシド受容体結合ドメイ
ンは、AAVカプシドタンパク質に置換により導入して、これを含むウイルスカプシドま
たはウイルスベクターの標的を赤血球細胞とし得る。
代表的実施形態では、外因性標的化配列は、修飾AAVカプシドタンパク質を含むウイ
ルスカプシドまたはウイルスベクターの親和性を変化させるペプチドをコードするアミノ
酸配列であり得る。特定の実施形態では、標的化ペプチドまたはタンパク質は、天然に存
在し得るか、あるいは、完全または部分的に合成され得る。例となる標的化配列としては
、細胞表面受容体および糖タンパク質に結合するリガンドおよび他のペプチド、例えば、
RGDペプチド配列、ブラジキニン、ホルモン、ペプチド増殖因子(例えば、上皮増殖因
子、神経成長因子、線維芽細胞増殖因子、血小板由来増殖因子、インスリン様増殖因子I
およびII等)、サイトカイン、メラニン細胞刺激ホルモン(例えば、α、βまたはγ)
、神経ペプチドおよびエンドルフィン等、ならびにこれらのコグネート受容体を細胞の標
的とする能力を保持するこれらの断片が挙げられる。他の例示的ペプチドおよびタンパク
質としては、サブスタンスP、ケラチノサイト増殖因子、神経ペプチドY、ガストリン放
出ペプチド、インターロイキン2、ニワトリ卵白リゾチーム、エリスロポエチン、ゴナド
リベリン、コルチコスタチン(corticostatin)、βエンドルフィン、ロイ
シンエンケファリン、リモルフィン(rimorphin)、αネオエンケファリン、ア
ンジオテンシン、ニューマジン(pneumadin)、血管作動性腸ペプチド、ニュー
ロテンシン、モチリン、およびこれら上記の断片が挙げられる。またさらなる代替として
は、毒素(例えば、破傷風毒素または蛇毒、例えば、αブンガロトキシン等)由来の結合
ドメインは、標的化配列としてカプシドタンパク質に置換により導入することができる。
またさらなる代表的実施形態では、AAVカプシドタンパク質は、Clevesにより記
載されているように(Current Biology 7:R318(1997))「
非古典的」輸入/輸出シグナルペプチド(例えば、線維芽細胞増殖因子1および2、イン
ターロイキン1、HIV-1 Tatタンパク質、ヘルペスウイルスVP22タンパク質
等)のAAVカプシドタンパク質への置換により修飾することができる。また、特定の細
胞による取込みを方向づけるペプチドモチーフを包含し、例えば、FVFLP(配列番号
2)ペプチドモチーフによって肝細胞による取込みが引き起こされる。ファージディスプ
レイ技術、ならびに当技術分野において既知の他の技術を使用して、目的の任意の細胞型
を認識するペプチドを同定し得る。
標的化配列は、受容体(例えば、タンパク質、炭水化物、糖タンパク質またはプロテオ
グリカン)を含む、細胞表面結合部位を標的とする任意のペプチドをコードし得る。細胞
表面結合部位の例としては、ヘパラン硫酸、コンドロイチン硫酸、および他のグリコサミ
ノグリカン;ムチン、糖タンパク質、およびガングリオシド上に見出されるシアル酸部分
;MHC I糖タンパク質;マンノース、N-アセチルガラクトサミン、N-アセチルグ
ルコサミン、フコース、ガラクトース等を含む膜糖タンパク質上に見出される炭水化物成
分が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態では、ヘパラン硫酸(HS)またはヘパリン結合ドメインは、(例えば
、さもなければHSまたはヘパリンに結合しないAAVの)ウイルスカプシドに置換によ
り導入する。HS/ヘパリン結合が、アルギニンおよび/またはリジンに富む「塩基性パ
ッチ」により媒介されることは当技術分野において既知である。例となる実施形態では、
配列は、BXXBモチーフ(配列番号3)に従い、この場合、「B」は塩基性残基であり
、Xは中性および/または疎水性である。非限定的な一例としては、BXXBは、RGN
R(配列番号4)である。特定の実施形態では、BXXBは、天然AAV2カプシドタン
パク質のアミノ酸位置262~265番目、または別のAAVのカプシドタンパク質の対
応する位置と置換する。
適する標的化配列の非限定的な他の例としては、Muller et al.,Nat
ure Biotechnology 21:1040~1046(2003)により同
定された、冠動脈内皮細胞を標的とするペプチド(共通配列NSVRDLG/S(配列番
号5)、PRSVTVP(配列番号6)、NSVSSXS/A(配列番号7));Gri
fman et al.,Molecular Therapy 3:964~975(
2001)により記載されている腫瘍標的化ペプチド(例えば、NGR、NGRAHA(
配列番号8));Work et al.,Molecular Therapy 13
:683~693(2006)により記載されている肺または脳標的化配列(QPEHS
ST(配列番号9)、VNTANST(配列番号10)、HGPMQKS(配列番号11
)、PHKPPLA(配列番号12)、IKNNEMW(配列番号13)、RNLDTP
M(配列番号14)、VDSHRQS(配列番号15)、YDSKTKT(配列番号16
)、SQLPHQK(配列番号17)、STMQQNT(配列番号18)、TERYMT
Q(配列番号19)、QPEHSST(配列番号20)、DASLSTS(配列番号21
)、DLPNKKT(配列番号22)、DLTAARL(配列番号23)、EPHQFN
Y(配列番号24)、EPQSNHT(配列番号25)、MSSWPSQ(配列番号26
)、NPKHNAT(配列番号27)、PDGMRTT(配列番号28)、PNNNKT
T(配列番号29)、QSTTHDS(配列番号30)、TGSKQKQ(配列番号31
)、SLKHQAL(配列番号32)およびSPIDGEQ(配列番号33));Haj
itou et al.,TCM 16:80~88(2006)により記載されている
血管標的化配列(WIFPWIQL(配列番号34)、CDCRGDCFC(配列番号3
5)、CNGRC(配列番号36)、CPRECES(配列番号37)、GSL、CTT
HWGFTLC(配列番号38)、CGRRAGGSC(配列番号39)、CKGGRA
KDC(配列番号40)およびCVPELGHEC(配列番号41));Koivune
n et al.,J.Nucl.Med.40:883~888(1999)により記
載されている標的化ペプチド(CRRETAWAK(配列番号42)、KGD、VSWF
SHRYSPFAVS(配列番号43)、GYRDGYAGPILYN(配列番号44)
、XXXYXXX(配列番号45)[この場合、Yはホスホ-Tyrである]、Y
E/MNW(配列番号46)、RPLPPLP(配列番号47)、APPLPPR(配列
番号48)、DVFYPYPYASGS(配列番号49)、MYWYPY(配列番号50
)、DITWDQLWDLMK(配列番号51)、CWDDG/LWLC(配列番号52
)、EWCEYLGGYLRCYA(配列番号53)、YXCXXGPXTWXCXP(
配列番号54)、IEGPTLRQWLAARA(配列番号55)、LWXXY/W/F
/H(配列番号56)、XFXXYLW(配列番号57)、SSIISHFRWGLCD
(配列番号58)、MSRPACPPNDKYE(配列番号59)、CLRSGRGC(
配列番号60)、CHWMFSPWC(配列番号61)、WXXF(配列番号62)、C
SSRLDAC(配列番号63)、CLPVASC(配列番号64)、CGFECVRQ
CPERC(配列番号65)、CVALCREACGEGC(配列番号66)、SWCE
PGWCR(配列番号67)、YSGKWGW(配列番号68)、GLSGGRS(配列
番号69)、LMLPRAD(配列番号70)、CSCFRDVCC(配列番号71)、
CRDVVSVIC(配列番号72)、CNGRC(配列番号73)およびGSL);な
らびにNewton&Deutscher,Phage Peptide Displa
y in Handbook of Experimental Pharmacolo
gy,pages 145~163,Springer-Verlag,Berlin(
2008)により記載されている腫瘍標的化ペプチド(MARSGL(配列番号74)、
MARAKE(配列番号75)、MSRTMS(配列番号76)、KCCYSL(配列番
号77)、WRR、WKR、WVR、WVK、WIK、WTR、WVL、WLL、WRT
、WRG、WVS、WVA、MYWGDSHWLQYWYE(配列番号78)、MQLP
LAT(配列番号79)、EWLS(配列番号80)、SNEW(配列番号81)、TN
YL(配列番号82)、WIFPWIQL(配列番号83)、WDLAWMFRLPVG
(配列番号84)、CTVALPGGYVRVC(配列番号85)、CVPELGHEC
(配列番号41)、CGRRAGGSC(配列番号39)、CVAYCIEHHCWTC
(配列番号86)、CVFAHNYDYLVC(配列番号87)およびCVFTSNYA
FC(配列番号88)、VHSPNKK(配列番号89)、CDCRGDCFC(配列番
号35)、CRGDGWC(配列番号90)、XRGCDX(配列番号91)、PXXS
/T(配列番号92)、CTTHWGFTLC(配列番号38)、SGKGPRQITA
L(配列番号93)、A9A/Q)(N/A)(L/Y)(T/V/M/R)(R/K)
(配列番号94)、VYMSPF(配列番号95)、MQLPLAT(配列番号79)、
ATWLPPR(配列番号96)、HTMYYHHYQHHL(配列番号97)、SEV
GCRAGPLQWLCEKYFG(配列番号98)、CGLLPVGRPDRNVWR
WLC(配列番号99)、CKGQCDRFKGLPWEC(配列番号100)、SGR
SA(配列番号101)、WGFP(配列番号102)、LWXXAr[Ar=Y、W、
F、H](配列番号103)、XFXXYLW(配列番号57)、AEPMPHSLNF
SQYLWYT(配列番号104)、WAY(W/F)SP(配列番号105)、IEL
LQAR(配列番号106)、DITWDQLWDLMK(配列番号51)、AYTKC
SRQWRTCMTTH(配列番号107)、PQNSKIPGPTFLDPH(配列番
号108)、SMEPALPDWWWKMFK(配列番号109)、ANTPCGPYT
HDCPVKR(配列番号110)、TACHQHVRMVRP(配列番号111)、V
PWMEPAYQREL(配列番号112)、DPRATPGS(配列番号113)、F
RPNRAQDYNTN(配列番号114)、CTKNSYLMC(配列番号115)、
C(R/Q)L/RT(G/N)XXG(A/V)GC(配列番号116)、CPIED
RPMC(配列番号117)、HEWSYLAPYPWF(配列番号118)、MCPK
HPLGC(配列番号119)、RMWPSSTVNLSAGRR(配列番号120)、
SAKTAVSQRVWLPSHRGGEP(配列番号121)、KSREHVNNSA
CPSKRITAAL(配列番号122)、EGFR(配列番号123)、RVS、AG
S、AGLGVR(配列番号124)、GGR、GGL、GSV、GVS、GTRQGH
TMRLGVSDG(配列番号125)、IAGLATPGWSHWLAL(配列番号1
26)、SMSIARL(配列番号127)、HTFEPGV(配列番号128)、NT
SLKRISNKRIRRK(配列番号129)、LRIKRKRRKRKKTRK(配
列番号130)、GGG、GFS、LWS、EGG、LLV、LSP、LBS、AGG、
GRR、GGHおよびGTV)が挙げられる。
またさらなる代替としては、標的化配列は、細胞への侵入を標的とする別の分子との化
学的結合に使用可能な(例えば、それらのR基により化学的に結合可能なアルギニンおよ
び/またはリジン残基を含み得る)ペプチドであり得る。
別の選択肢としては、本発明の、AAVカプシドタンパク質またはAAV粒子のウイル
スカプシドは、WO第2006/066066号に記載されている変異を含み得る。例え
ば、カプシドタンパク質は、天然AAV2カプシドタンパク質のアミノ酸位置263、7
05、708および/もしくは716番目にアミノ酸の選択的置換、または別のAAV由
来のカプシドタンパク質における対応する変異(複数可)を含み得る。加えて、またはあ
るいは、代表的実施形態では、カプシドタンパク質、ウイルスカプシドまたはベクターは
、AAV2カプシドタンパク質のアミノ酸位置264番目の直後にアミノ酸の選択的挿入
、または他のAAV由来のカプシドタンパク質における対応する変異を含む。「アミノ酸
位置Xの直後」により、挿入が指示するアミノ酸位置の直後に存在すことを意図する(例
えば、「アミノ酸位置264番目の後」は、265番目における点挿入、または例えば、
265~268番目等のさらに大型の挿入を示す)。本発明の前述の実施形態を使用して
、本明細書に記載のように細胞または対象に異種核酸を送達することができる。例えば、
修飾ベクターを使用して、リソソーム貯蔵障害、例えば、ムコ多糖蓄積障害(例えば、ス
ライ症候群[βグルクロニダーゼ]、ハーラー症候群[α-L-イズロニダーゼ]、シャ
イエ症候群[α-L-イズロニダーゼ]、ハーラー・シャイエ症候群[α-L-イズロニ
ダーゼ]、ハンター症候群[イズロン酸スルファターゼ]、サンフィリポ症候群A[ヘパ
ランスルファミダーゼ(sulfamidase)]、B[N-アセチルグルコサミニダ
ーゼ]、C[アセチルCoA:α-グルコサミニドアセチルトランスフェラーゼ]、D[
N-アセチルグルコサミン6-スルファターゼ]、モルキオ症候群A[ガラクトース-6
-硫酸スルファターゼ]、B[βガラクトシダーゼ]、マロトー・ラミー症候群[N-ア
セチルガラクトサミン-4-スルファターゼ]等)、ファブリー病(αガラクトシダーゼ
)、ゴーシェ病(グルコセレブロシダーゼ)、または糖原貯蔵障害(例えば、ポンペ病;
リソソーム酸αグルコシダーゼ)を本明細書に記載のように治療することができる。
当業者は、一部のAAVカプシドタンパク質において、対応するアミノ酸位置が、ウイ
ルスに部分的もしくは完全に存在するか、あるいは、完全に存在しないかどうかに応じて
、対応する修飾が、挿入および/または置換であることを理解する。同様に、AAV2以
外のAAVを修飾する場合、特定のアミノ酸位置(複数可)は、AAV2における位置と
異なり得る(例えば、表3を参照)。本明細書において他に考察するように、対応するア
ミノ酸位置(複数可)は、周知の技術を使用して、当業者に容易に明らかとなる。
代表的実施形態では、カプシドタンパク質(複数可)における挿入および/または置換
および/または欠失により、(i)その領域において親水性ループ構造を維持するアミノ
酸、(ii)ループ構造の立体配置を変化させるアミノ酸、(iii)荷電アミノ酸、お
よび/または(iv)リン酸化もしくは硫酸化、さもなければ、翻訳後修飾(例えば、糖
鎖付加)により電荷を得ることが可能なアミノ酸の、挿入、置換および/または再配置が
AAV2カプシドタンパク質における264番目の後に、あるいは対応する変異が別のA
AVのカプシドタンパク質において生じる。挿入/置換に適するアミノ酸としては、アス
パラギン酸、グルタミン酸、バリン、ロイシン、リジン、アルギニン、スレオニン、セリ
ン、チロシン、グリシン、アラニン、プロリン、アスパラギン、フェニルアラニン、チロ
シンまたはグルタミンが挙げられる。特定の実施形態では、スレオニンは、カプシドサブ
ユニット内に挿入または置換により導入する。他の多数のAAVにおける対応する位置の
非限定的な例は、表3(位置2)に示す。特定の実施形態では、アミノ酸の挿入または置
換は、スレオニン、アスパラギン酸、グルタミン酸またはフェニルアラニンである(スレ
オニン、グルタミン酸またはフェニルアラニンをそれぞれこの位置に有するAAVを除い
て)。
本発明のこの態様によれば、一部の実施形態では、本発明のAAV粒子は、AAV2、
AAV3aまたはAAV3bカプシドタンパク質(複数可)のアミノ酸位置264番目の
後に、あるいは非AAV2、非AAV3aもしくは非AAV3b配列をそれぞれ含むよう
に修飾されており、および/または1つもしくは複数のアミノ酸の欠失により修飾されて
いる(すなわち、AAV2、AAV3aまたはAAV3bに由来する)、AAV2、AA
V3aまたはAAV3bカプシドタンパク質の対応する位置に、アミノ酸の挿入を含むカ
プシドタンパク質を含み得る。AAV2(またはAAV3aもしくはAAV3b)カプシ
ドサブユニット(複数可)における264番目の位置に対応するアミノ酸は、AAV2(
またはAAV3aもしくはAAV3b)に由来している出発ウイルスにおいて容易に同定
可能であり、次いで、本発明に従ってさらに修飾することができる。挿入に適するアミノ
酸としては、アスパラギン酸、グルタミン酸、バリン、ロイシン、リジン、アルギニン、
スレオニン、セリン、チロシン、グリシン、アラニン、プロリン、アスパラギン、フェニ
ルアラニン、チロシンまたはグルタミン酸が挙げられる。
他の実施形態では、本発明のAAV粒子のAAVカプシドタンパク質は、AAV1カプ
シドタンパク質(複数可)のアミノ酸位置265番目、AAV8カプシドタンパク質のア
ミノ酸位置266番目、またはAAV9カプシドタンパク質のアミノ酸位置265番目に
、あるいは非AAV1、非AAV8もしくは非AAV9配列をそれぞれ含むように修飾さ
れており、および/または1つもしくは複数のアミノ酸の欠失により修飾されている(す
なわち、AAV1、AAV8またはAAV9に由来する)、AAV1、AAV8またはA
AV9カプシドタンパク質の対応する位置に、アミノ酸の置換を含み得る。AAV1およ
びAAV9カプシドサブユニット(複数可)における265番目の位置、ならびにAAV
8カプシドサブユニット(複数可)における266番目の位置に対応するアミノ酸は、A
AV1、AAV8またはAAV9に由来している出発ウイルスにおいて容易に同定可能で
あり、次いで、本発明に従ってさらに修飾することができる。挿入に適するアミノ酸とし
ては、アスパラギン酸、グルタミン酸、バリン、ロイシン、リジン、アルギニン、スレオ
ニン、セリン、チロシン、グリシン、アラニン、プロリン、アスパラギン、フェニルアラ
ニン、チロシンまたはグルタミンが挙げられる。
本発明のAAV粒子の代表的実施形態では、カプシドタンパク質は、AAV2カプシド
タンパク質のアミノ酸位置264番目の後(すなわち、挿入)または別のカプシドタンパ
ク質の対応する位置に、スレオニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、またはフェニルア
ラニンを含み得る。
本発明のAAV粒子の他の代表的実施形態では、修飾カプシドタンパク質またはウイル
スカプシドは、WO第2007/089632号に記載されているように、1つまたは複
数の変異をさらに含み得る(例えば、AAV2カプシドタンパク質のアミノ酸位置531
番目、または別のAAV由来のカプシドタンパク質の対応する位置におけるE→K変異)
さらなる実施形態では、修飾カプシドタンパク質またはカプシドは、WO第2009/
108274号に記載されている変異を含み得る。
別の可能性としては、AAVカプシドタンパク質は、Zhong et al.(Vi
rology 381:194~202(2008);Proc.Nat.Acad.S
ci.105:7827~32(2008))により記載されている変異を含み得る。例
えば、AAVカプシドタンパク質は、アミノ酸位置730番目においてY→F変異を含み
得る。
上記の修飾は、相互に、および/または既知もしくは後に発見される他の任意の修飾と
組み合わせて、本発明のカプシドタンパク質またはカプシドに組み込み得る。
代表的実施形態では、本発明のAAV粒子またはウイルスベクターは、(a)修飾カプ
シドタンパク質を含む修飾ウイルスカプシド(例えば、修飾AAVカプシド)であり得る
カプシド、および(b)末端反復配列(例えば、AAV TR)を含む、核酸であって、
末端反復配列を含む核酸が、ウイルスカプシドによりカプシド形成される、核酸を含み得
るか、これらから本質的になるか、またはこれらからなる。核酸は、任意選択で、2つの
末端反復(例えば、2つのAAV TR)を含み得る。
代表的実施形態では、本発明のウイルスベクターは、目的のポリペプチドおよび/また
は機能性RNAをコードする異種核酸を含む、組換えウイルスベクターである。組換えウ
イルスベクターは、より詳細に以下に説明する。
一部の実施形態では、本発明のウイルスベクターは、(i)本発明の修飾カプシドタン
パク質を有しないウイルスベクターによる形質導入レベルと比較して、肝臓への形質導入
が低減しており、(ii)本発明の修飾カプシドタンパク質を有しないウイルスベクター
により観察されるレベルと比較して、動物対象におけるウイルスベクターによる全身的形
質導入の増強を呈し、(iii)本発明の修飾カプシドタンパク質を有しないウイルスベ
クターによる移動レベルと比較して、内皮細胞を通過する移動の増強を実証し、および/
または(iv)筋組織(例えば、骨格筋、心筋および/または横隔膜筋)への形質導入に
おける選択的増強を呈し、および/または(v)本発明の修飾カプシドタンパク質を有し
ないウイルスベクターによる形質導入レベルと比較して、脳組織(例えば、ニューロン)
への形質導入が向上する。さらに、本発明の一部の実施形態では、ウイルスベクターは、
標的組織への効率的形質導入または形質導入の増強を実証する。
ある特定の実施形態において、本発明の、カプシドタンパク質、ウイルスカプシド、ウ
イルスベクターおよびAAV粒子は、それらの天然状態において存在または見出されるカ
プシドタンパク質、カプシド、ウイルスベクターおよびAAV粒子を除外することが、当
業者により理解される。
本発明の別の態様は、AAVカプシドの3回軸スパイクカプシドドメインに隣接する位
置におけるポリペプチドの挿入である、アミノ酸配列の修飾を含むAAVカプシドタンパ
ク質に関する。詳細には、挿入部位は、AAV9のアミノ酸588および589番目(V
P1位置)に対応する。このようなカプシドタンパク質は、本明細書において、「修飾A
AVカプシドタンパク質」と呼ぶ。挿入されるポリペプチドは、本明細書に記載のように
、PB5-3、PB5-5、PB5-14、Angiopep-2、GSH、HIV-1
TAT(48~60)、ApoE(159~167)2、レプチン30(61~90)
、およびTHRから選択される。実施形態では、1つまたは複数のアミノ酸のペプチドリ
ンカーは、挿入されるポリペプチド配列のN末端、C末端、または両末端に含まれる。こ
れにより、AAVカプシドへのポリペプチド挿入の結合部において可動性がもたらされ、
ベクターの形質導入活性の増強においてこのようなポリペプチドが機能するのに必要な任
意の構造の保存を確実とする。リンカーは、3次構造に影響することなくスペーサーとし
て作用する、任意のアミノ酸(複数可)、例えば、グリシン、セリンまたはグリシンとセ
リンとの組合せ(例えば、GGG、GGS、GSS、GG、GS、SS等)であり得る。
修飾するAAVカプシドは、任意のAAV血清型または血清型の組合せであり得る(例
えば、表1に列挙するもの)。AAVカプシドはさらに、本明細書に記載のキメラカプシ
ドタンパク質であり得る。
上記の挿入に加えて、修飾カプシドはまた、本明細書に記載するような、さらなる修飾
を含み得る(例えば、追加の挿入、欠失またはアミノ酸置換を含む)。実施形態では、修
飾カプシドタンパク質は、挿入されるポリペプチドの適切な形質導入機能に必要とされる
もの以外の追加の挿入を含まない。実施形態では、修飾カプシドタンパク質は、欠失を含
まない。実施形態では、修飾カプシドタンパク質は、アミノ酸の置換を含まない。
本発明の別の態様では、修飾カプシドタンパク質は、例えば、Michelfelde
r et al.,(PLoS Volume 6,Issue 8,e23101(2
011))にそれぞれ記載されているように、AAV9のアミノ酸589~590番目ま
たは別のAAV血清型の対応するアミノ酸位置に、本明細書に記載のリンカー(複数可)
を伴う、または伴わない、挿入されたポリペプチドを含む。本発明の別の態様では、修飾
カプシドタンパク質は、例えば、Michelfelder et al.,(PLoS
Volume 6,Issue 8,e23101(2011))にそれぞれ記載され
ているように、AAV8のアミノ酸590~591番目または別のAAV血清型の対応す
るアミノ酸位置に、本明細書に記載のリンカー(複数可)を伴う、または伴わない、挿入
されたポリペプチドを含む。
本発明の別の態様は、本明細書に記載の修飾AAVカプシドタンパク質をコードする核
酸分子に関する。核酸分子は、ベクター内に含み得る(例えば、操作または生成を容易と
するために)。多様なベクターは、当技術分野において既知であり、本明細書において提
供する。
本発明の別の態様は、本明細書に記載の修飾AAVカプシドタンパク質を含むAAV粒
子、例えば、組換えAAV粒子に関する。AAV粒子は、任意のAAV血清型またはAA
V血清型の組合せであり得る。このような血清型の例は、表1に提供する。実施形態では
、AAV粒子は、AAV8、AAV9、AAV2、AAV2i8、AAV9.45血清型
である。また、バリアントおよびミュータントならびにこれらの組合せを包含する。
本発明の実施形態では、脳および/または中枢神経系の細胞または組織へのAAV粒子
による形質導入は、適切な対照(例えば、カプシドインサートを欠くこと以外は同一のA
AV粒子)による形質導入レベルよりも、少なくとも約5倍、10倍、50倍、100倍
、1000倍またはこれよりも高い。
本発明の実施形態では、修飾AAVカプシドタンパク質を含むAAV粒子は、ポリペプ
チドインサートにより付与される場合、対象(例えば、ヒト)の血液脳関門(BBB)を
通過する形質導入活性が増強されている。この活性は、適切な対照、例えば、ポリペプチ
ドインサートを欠くこと以外は同一のAAV粒子の活性と比較して増強される。一部の実
施形態では、AAV粒子は、対象(例えば、ヒト)の脳および/または他の中枢神経系細
胞の細胞への形質導入活性が、適切な対照と比較して、増強されている。一部の実施形態
では、AAV粒子は、対象(例えば、ヒト対象)の皮質、線条体、視床、小脳および/ま
たは脊髄への形質導入活性が、適切な対照と比較して、増強されている。一部の実施形態
では、AAV粒子は、対象の、アストロサイト、CC1+オリゴデンドロサイト;脳全体
のNeuN+細胞、中脳チロシンヒドロキシラーゼ(TH)+ドーパミン作動性ニューロ
ン、カルビンジン+小脳プルキンエ細胞、介在ニューロン集団および/またはCD31+
内皮細胞を含む神経細胞サブタイプへの形質導入が、適切な対照と比較して、増強されて
いる。
一部の実施形態では、AAV粒子は、異種核酸分子(例えば、本明細書に記載するよう
な)を含む。一部の実施形態では、異種核酸分子は、治療ポリペプチドをコードする。治
療ポリペプチドは、当技術分野において既知であり、多くの例となる治療ポリペプチドを
本明細書において記載する。
本発明の別の態様は、本明細書に記載する修飾AAVカプシドタンパク質を含む、AA
V粒子、例えば、組換えAAV粒子を含む医薬製剤に関する。AAV粒子は、薬学的に許
容される担体中に含む。
本発明の別の態様は、脳および/または中枢神経系の細胞に核酸分子を投与または送達
する方法に関する。方法は、核酸分子(例えば、異種核酸分子)を含む、本明細書に記載
する修飾AAVカプシドを含むAAV粒子と細胞を接触させるステップを含む。あるいは
、またはさらに、方法は、修飾AAVカプシドおよび異種核酸分子を有するAAV粒子を
含む医薬製剤と細胞を接触させるステップを含む。投与は、対象、例えば、哺乳動物、例
えば、ヒトに対して(例えば、全身投与により)であり得る。
ウイルスベクターを生成する方法
本発明では、本発明のAAV粒子を生成する方法をさらに提供する。したがって、本発
明では、AAV粒子を生成する方法であって、a)AAV粒子の会合に必要とされる、す
べての機能および遺伝子を、組み合わせてもたらす1つまたは複数のプラスミドを宿主細
胞にトランスフェクトするステップ、b)パッケージング細胞株またはプロデューサー細
胞株に1つまたは複数の核酸構築物を導入して、AAV粒子の会合に必要とされる、すべ
ての機能および遺伝子を、組み合わせてもたらすステップ、c)AAV粒子の会合に必要
とされる、すべての機能および遺伝子を、組合せてもたらす、1つまたは複数の組換えバ
キュロウイルスベクターを宿主細胞に導入するステップ、ならびに/あるいはd)AAV
粒子の会合に必要とされる、すべての機能および遺伝子を、組合せてもたらす、1つまた
は複数の組換えヘルペスウイルスベクターを宿主細胞に導入するステップを含む方法を提
供する。本発明のウイルスベクターを生成する様々な方法の非限定的な例は、Cleme
nt and Greiger(「Manufacturing of recombi
nant adeno-associated viral vectors for
clinical trials」Mol.Ther.Methods Clin De
v.3:16002(2016))およびGreiger et al.(「Produ
ction of recombinant adeno-associated vi
rus vectors using suspension HEK293 cell
s and continuous harvest of vector from
the culture media for GMP FIX and FLT1 c
linical vector」Mol Ther 24(2):287~297(20
16))に記載されており、この全内容は、参照により本明細書に組み込む。
一代表的実施形態では、本発明において、AAV粒子を生成する方法であって、(a)
少なくとも1つのTR配列(例えば、AAV TR配列)を含む鋳型核酸、ならびに(b
)鋳型核酸の複製およびAAVカプシドへのカプシド形成に十分なAAV配列(例えば、
本発明のAAVカプシドをコードする、AAV rep配列およびAAV cap配列)
を細胞に提供するステップを含む方法を提供する。任意選択で、鋳型核酸は、少なくとも
1つの異種核酸配列をさらに含む。特定の実施形態では、鋳型核酸は、2つのAAV I
TR配列を含み、これらは、異種核酸配列に対して(存在する場合)5’および3’に位
置するが、これらに直接連続する必要はない。
鋳型核酸およびAAV repおよびcap配列は、AAVカプシド内にパッケージン
グされた鋳型核酸を含むウイルスベクターが細胞内で生成されるような条件下で提供する
。方法は、細胞からウイルスベクターを採取するステップをさらに含み得る。ウイルスベ
クターは、培地から、および/または細胞を溶解することにより採取することができる。
細胞は、AAVウイルス複製に対して許容性の細胞であり得る。当技術分野において既
知の適する任意の細胞を利用し得る。特定の実施形態では、細胞は、哺乳動物細胞である
。別の選択肢としては、細胞は、複製欠損ヘルパーウイルスから欠失した機能をもたらす
、トランス相補性パッケージング細胞株、例えば、293細胞または他のE1aトランス
相補性細胞であり得る。
AAV複製およびカプシド配列は、当技術分野において既知の任意の方法により提供し
得る。現在のプロトコールでは、典型的に、AAV rep/cap遺伝子を単一プラス
ミド上に発現させる。AAV複製およびパッケージング配列は、そのようにすることが好
都合であるとしても、ともに提供する必要はない。AAV repおよび/またはcap
配列は、任意のウイルスまたは非ウイルスベクターにより提供し得る。例えば、rep/
cap配列は、ハイブリッドのアデノウイルスまたはヘルペスウイルスのベクターにより
提供し得る(例えば、欠失させたアデノウイルスベクターのE1aまたはE3領域に挿入
する)。また、エプスタイン・バーウイルス(EBV)ベクターを利用して、AAV c
apおよびrep遺伝子を発現させ得る。この方法の1つの利点は、EBVベクターが、
エピソーム性であるが、連続的細胞分裂を通して多くのコピー数を維持することである(
すなわち、「EBVに基づく核エピソーム」と名付けられた、染色体外エレメントとして
細胞に安定に組み込まれる、Margolski,(1992)Curr.Top.Mi
crobiol.Immun.158:67を参照)。
さらなる代替としては、rep/cap配列は、細胞に安定に組み込まれ得る。
典型的には、AAV rep/cap配列は、このような配列のレスキューおよび/ま
たはパッケージングを防ぐためにTRと近接させない。
鋳型核酸は、当技術分野において既知の任意の方法を使用して、細胞に提供し得る。例
えば、鋳型は、非ウイルス(例えば、プラスミド)またはウイルスのベクターにより供給
することができる。特定の実施形態では、鋳型核酸は、ヘルペスウイルスまたはアデノウ
イルスのベクターにより供給する(例えば、欠失させたアデノウイルスのE1aまたはE
3領域に挿入する)。別の例示としては、Palombo et al.,(1998)
J.Virology 72:5025が、AAV TRと近接するレポーター遺伝子を
保有するバキュロウイルスベクターについて記載している。また、EBVベクターを利用
して、rep/cap遺伝子に関して上記のように、鋳型を送達し得る。
別の代表的実施形態では、鋳型核酸を、rAAVウイルスを複製することにより提供す
る。さらに他の実施形態では、鋳型核酸を含むAAVプロウイルスは、細胞の染色体に安
定に組み込む。
ウイルス力価を増強するために、AAVの増殖性感染を促進する、ヘルパーウイルス機
能(例えば、アデノウイルスまたはヘルペスウイルス)を細胞に提供し得る。AAV複製
に必要なヘルパーウイルス配列は、当技術分野において既知である。典型的には、このよ
うな配列は、ヘルパーアデノウイルスまたはヘルペスウイルスベクターにより提供する。
あるいは、アデノウイルスまたはヘルペスウイルス配列は、別の非ウイルスまたはウイル
スベクター、例えば、Ferrari et al.,(1997)Nature Me
d.3:1295、ならびに米国特許第6,040,183号および第6,093,57
0号により記載されているような、効率的AAV生成を促進するヘルパー遺伝子のすべて
を保有する非感染性アデノウイルスミニプラスミドにより提供することができる。
さらに、ヘルパーウイルス機能は、染色体に埋め込むか、または安定な染色体外エレメ
ントとして維持したヘルパー配列で細胞をパッケージングすることにより提供し得る。一
般には、ヘルパーウイルス配列は、AAVビリオンにパッケージングすることができず、
例えば、TRと近接しない。
当業者は、AAV複製ならびにカプシド配列およびヘルパーウイルス配列(例えば、ア
デノウイルス配列)を単一のヘルパー構築物上に提供することが有利であり得ることを理
解する。このヘルパー構築物は、非ウイルスまたはウイルス構築物であり得る。非限定的
な一例示としては、ヘルパー構築物は、AAV rep/cap遺伝子を含む、ハイブリ
ッドアデノウイルスまたはハイブリッドヘルペスウイルスであり得る。
一実施形態では、AAV rep/cap配列およびアデノウイルスヘルパー配列は、
単一のアデノウイルスヘルパーベクターにより供給する。このベクターは、鋳型核酸をさ
らに含み得る。AAV rep/cap配列および/または鋳型rAAVは、アデノウイ
ルスの欠失した領域(例えば、E1aまたはE3領域)に挿入し得る。
さらなる実施形態では、AAV rep/cap配列およびアデノウイルスヘルパー配
列は、単一のアデノウイルスヘルパーベクターにより供給する。この実施形態によれば、
鋳型rAAVは、鋳型プラスミドとして提供し得る。
別の例示的実施形態では、AAV rep/cap配列およびアデノウイルスヘルパー
配列は、単一のアデノウイルスヘルパーベクターにより提供し、鋳型rAAVは、プロウ
イルスとして細胞に組み込む。あるいは、鋳型rAAVは、染色体外エレメントとして(
例えば、EBVに基づく核エピソームとして)細胞内に維持される、EBVベクターによ
り提供する。
さらに例となる実施形態では、AAV rep/cap配列およびアデノウイルスヘル
パー配列は、単一のアデノウイルスヘルパーにより提供する。鋳型rAAVは、別々に複
製するウイルスベクターとして提供することができる。例えば、鋳型rAAVは、rAA
V粒子または第2の組換えアデノウイルス粒子により提供することができる。
前述の方法によれば、ハイブリッドアデノウイルスベクターは、典型的に、アデノウイ
ルス複製およびパッケージングに十分なアデノウイルス5’および3’シス配列(すなわ
ち、アデノウイルス末端反復およびPAC配列)を含む。AAV rep/cap配列、
および存在する場合、鋳型rAAVは、アデノウイルス骨格に埋め込み、5’および3’
シス配列と近接させて、このような配列をアデノウイルスカプシドにパッケージングし得
る。上記のように、アデノウイルスヘルパー配列およびAAV rep/cap配列は、
一般に、TRと近接させず、このような配列をAAVビリオンにパッケージングしない。
Zhang et al.((2001)Gene Ther.18:704~12)
では、アデノウイルスとAAVrepおよびcap遺伝子との両方を含むキメラヘルパー
について記載している。
また、ヘルペスウイルスは、AAVパッケージング方法において、ヘルパーウイルスと
して使用する。AAV Repタンパク質(複数可)をコードするハイブリッドヘルペス
ウイルスは、スケーラブルなAAVベクター生成スキームを有利に容易とし得る。AAV
-2 repおよびcap遺伝子を発現するハイブリッド単純ヘルペスウイルスI型(H
SV-1)ベクターは、記載されている(Conway et al.(1999)Ge
ne Therapy 6:986およびWO第00/17377号)。
さらなる代替としては、本発明のウイルスベクターを、例えば、Urabe et a
l.,(2002)Human Gene Therapy 13:1935~43によ
り記載のように、rep/cap遺伝子および鋳型rAAVを送達するバキュロウイルス
ベクターを使用して、昆虫細胞において生成し得る。
ヘルパーウイルスが混入していないAAVベクター株は、当技術分野において既知の任
意の方法により入手し得る。例えば、AAVおよびヘルパーウイルスは、サイズに基づい
て容易に識別し得る。AAVはまた、ヘパリン基質に対する親和性に基づいて、ヘルパー
ウイルスから分別し得る(Zolotukhin et al.(1999)Gene
Therapy 6:973)。欠失した複製欠損ヘルパーウイルスを使用して、混入し
た任意のヘルパーウイルスを複製不可能とすることができる。AAVウイルスのパッケー
ジングを媒介するために、アデノウイルスの初期遺伝子発現のみが必要とされるため、さ
らなる代替として、後期遺伝子発現を欠くアデノウイルスヘルパーを利用し得る。後期遺
伝子発現を欠くアデノウイルスミュータントは、当技術分野において既知である(例えば
、ts 100Kおよびts 149アデノウイルスミュータント)。
組換えウイルスベクター
本発明では、核酸分子を細胞に投与する方法であって、本発明のウイルスベクター、A
AV粒子、組成物および/または医薬製剤と細胞を接触させるステップを含む方法を提供
する。
本発明は、核酸を対象に送達する方法であって、本発明のウイルスベクター、AAV粒
子、組成物および/または医薬製剤を対象に投与するステップを含む方法をさらに提供す
る。
本発明の対象は、任意の動物であってもよく、一部の実施形態では、対象は、哺乳動物
であり、一部の実施形態では、対象はヒトである。一部の実施形態では、対象は、免疫治
療および/または遺伝子治療のプロトコールにより治療可能な障害を有するか、またはこ
のリスクを有する。このような障害の非限定的な例としては、デュシェンヌ型またはベッ
カー型筋ジストロフィーを含む筋ジストロフィー、血友病A、血友病B、多発性硬化症、
真性糖尿病、ゴーシェ病、ファブリー病、ポンペ病、がん、関節炎、筋消耗;うっ血性心
不全または抹消動脈疾患を含む心疾患;内膜過形成;てんかん、ハンチントン病、パーキ
ンソン病またはアルツハイマー病を含む神経障害、自己免疫疾患、嚢胞性線維症、サラセ
ミア、ハーラー症候群、スライ症候群、シャイエ症候群、ハーラー・シャイエ症候群、ハ
ンター症候群、サンフィリポ症候群A、B、C、D、モルキオ症候群、マロトー・ラミー
症候群、クラッベ病、フェニルケトン尿症、バッテン病、脊髄脳失調症、LDL受容体欠
損、高アンモニア血症、貧血、関節炎;黄斑変性症を含む網膜変性障害、アデノシンデア
ミナーゼ欠損症、代謝障害、および腫瘍形成がんを含むがんが挙げられる。
本明細書に記載する方法では、本発明のウイルスベクター、AAV粒子および/または
組成物あるいは医薬製剤は、全身経路を介して(例えば、静脈内、動脈内、腹腔内等に)
本発明の対象に投与/送達し得る。一部の実施形態では、ウイルスベクターおよび/また
は組成物は、脳室内、嚢内、実質内、頭蓋内および/またはくも膜下腔内の経路を介して
対象に投与し得る。特定の実施形態では、本発明のウイルスベクターおよび/または医薬
製剤は、静脈内に投与する。
本発明のウイルスベクターは、in vitro、ex vivoおよびin viv
oでの細胞への核酸分子の送達に有用である。特には、ウイルスベクターは、哺乳動物細
胞を含む動物細胞への核酸分子の送達または導入に、有利に利用することができる。
目的の任意の異種核酸配列(複数可)は、本発明のウイルスベクターにより送達し得る
。目的の核酸分子は、治療ポリペプチド(例えば、医療用または獣医学用)および/また
は免疫原性ポリペプチド(例えば、ワクチン用)を含む、ポリペプチドをコードする核酸
分子を含む。
治療ポリペプチドは、嚢胞性線維症膜貫通制御タンパク質(CFTR)、ジストロフィ
ン(ミニおよびマイクロジストロフィンを含む、例えば、Vincent et al.
(1993)Nature Genetics 5:130;米国特許出願公開第200
3/017131号;国際公開WO第2008/088895号、Wang et al
.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 97:13714~13719(2
000);およびGregorevic et al.Mol.Ther.16:657
~64(2008)を参照)、ミオスタチンプロペプチド、フォリスタチン、アクチビン
II型可溶性受容体、IGF-1、抗炎症ポリペプチド、例えば、IカッパBドミナント
ミュータント、サルコスパン(sarcospan)、ユートロフィン(Tinsley
et al.(1996)Nature 384:349)、ミニユートロフィン、凝
固因子(例えば、第VIII因子、第IX因子、第X因子等)、エリスロポエチン、アン
ジオスタチン、エンドスタチン、カタラーゼ、チロシンヒドロキシラーゼ、スーパーオキ
シドジスムターゼ、レプチン、LDL受容体、リポタンパク質リパーゼ、オルニチントラ
ンスカルバミラーゼ、βグロブリン、αグロブリン、スペクトリン、α-アンチトリプ
シン、アデノシンデアミナーゼ、ヒポキサンチン・グアニンホスホリボシルトランスフェ
ラーゼ、βグルコセレブロシダーゼ、スフィンゴミエリナーゼ、リソソームヘキソサミニ
ダーゼA、分岐鎖ケト酸デヒドロゲナーゼ、RP65タンパク質、サイトカイン(例えば
、αインターフェロン、βインターフェロン、インターフェロンγ、インターロイキン2
、インターロイキン4、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、リンホトキシン等)、
ペプチド増殖因子、神経栄養因子およびホルモン(例えば、ソマトトロピン、インスリン
、インスリン様増殖因子1および2、血小板由来増殖因子、上皮増殖因子、線維芽細胞増
殖因子、神経成長因子、神経栄養因子3および4、脳由来神経栄養因子、骨形態形成タン
パク質[RANKLおよびVEGFを含む]、グリア細胞由来増殖因子、形質転換増殖因
子αおよびβ等)、リソソーム酸αグルコシダーゼ、αガラクトシダーゼA、受容体(例
えば、腫瘍壊死増殖因子α可溶性受容体)、S100A1、パルブアルブミン、アデニリ
ルシクラーゼ6型、カルシウム処理を調節する分子(例えば、SERCA2A、PP1阻
害物質1およびこれらの断片[例えば、WO第2006/029319号およびWO第2
007/100465号])、Gタンパク質共役受容体キナーゼ2型のノックダウンを引
き起こす分子、例えば、切断型構成的活性bARKct、抗炎症因子、例えば、IRAP
、抗ミオスタチンタンパク質、アスパルトアシラーゼ、モノクローナル抗体(単鎖モノク
ローナル抗体を含む;例となるMabはHerceptin(登録商標)Mab)、神経
ペプチドおよびこの断片(例えば、ガラニン、神経ペプチドY(米国特許第号7,071
,172を参照)、血管新生阻害物質、例えば、バソヒビンおよび他のVEGF阻害物質
(例えば、バソヒビン2[WO JP2006-073052号公報を参照]))を含む
が、これらに限定されない。他の例示的な異種核酸配列は、自殺遺伝子産物(例えば、チ
ミジンキナーゼ、シトシンデアミナーゼ、ジフテリア毒素、および腫瘍壊死因子)、がん
治療において使用される薬剤耐性を付与するタンパク質、腫瘍抑制遺伝子産物(例えば、
p53、Rb、Wt-1)、TRAIL、FASリガンド、およびそれを必要とする対象
において治療作用を有する他の任意のポリペプチドをコードする。また、AAVベクター
を使用して、モノクローナル抗体および抗体断片、例えば、ミオスタチンに対する抗体ま
たは抗体断片を送達し得る(例えば、Fang et al.Nature Biote
chnology 23:584~590(2005)を参照)。
ポリペプチドをコードする異種核酸配列は、レポーターポリペプチド(例えば、酵素)
をコードする配列を含む。レポーターポリペプチドは、当技術分野において既知であり、
緑色蛍光タンパク質(GFP)、ルシフェラーゼ、βガラクトシダーゼ、アルカリホスフ
ァターゼ、ルシフェラーゼ、およびクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼの
遺伝子を含むが、これらに限定されない。
任意選択で、異種核酸分子は、分泌されるポリペプチド(例えば、その天然状態で分泌
されるポリペプチドであるか、または例えば、当技術分野において既知の分泌シグナル配
列との動作可能な結合により、分泌されるように改変されているポリペプチド)をコード
する。
あるいは、本発明の特定の実施形態では、異種核酸分子は、アンチセンス核酸分子、リ
ボザイム(例えば、米国特許第5,877,022号に記載されているもの)、スプライ
セオソームにより媒介されるトランススプライシングを引き起こすRNA(Puttar
aju et al.(1999)Nature Biotech.17:246;米国
特許第6,013,487号;米国特許第6,083,702号を参照)、siRNA、
shRNAまたはmiRNAを含む、遺伝子サイレンシングを媒介する干渉RNA(RN
Ai)(Sharp et al.(2000)Science 287:2431参照
)、および他の非翻訳RNA、例えば、「ガイド」RNA(Gorman et al.
(1998)Proc.Nat.Acad.Sci.USA 95:4929;Yuan
et al.による米国特許第5,869,248号)等をコードし得る。例となる非
翻訳RNAとしては、多剤耐性(MDR)遺伝子産物に対するRNAi(例えば、腫瘍の
治療および/もしくは予防用、ならびに/または化学療法による障害の予防のための心臓
への投与用)、ミオスタチンに対するRNAi(例えば、デュシェンヌ型筋ジストロフィ
ー用)、VEGFに対するRNAi(例えば、腫瘍の治療および/または予防用)、ホス
ホランバンに対するRNAi(例えば、心血管疾患の治療用、例えば、Andino e
t al.J.Gene Med.10:132~142(2008)およびLi et
al.Acta Pharmacol Sin.26:51~55(2005)を参照
);ホスホランバン阻害またはドミナントネガティブ分子、例えば、ホスホランバンS1
6E(例えば、心血管疾患の治療用、例えば、Hoshijima et al.Nat
.Med.8:864~871(2002)を参照)、アデノシンキナーゼに対するRN
Ai(例えば、てんかん用)、ならびに病原体およびウイルスに対するRNAi(例えば
、Bおよび/またはC型肝炎ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス、CMV、単純ヘルペスウ
イルス、ヒトパピローマウイルス等)が挙げられる。
さらに、選択的スプライシングを方向づける核酸配列を送達することができる。例えば
、ジストロフィンエクソン51の5’および/または3’スプライス部位に対して相補性
のアンチセンス配列(または他の阻害配列)は、U1またはU7核内低分子(sn)RN
Aプロモーターと組み合わせて送達して、このエクソンのスキッピングを誘導することが
できる。例えば、アンチセンス/阻害配列(複数可)に対して5’に位置するU1または
U7 snRNAプロモーターを含むDNA配列は、本発明の修飾カプシドによりパッケ
ージングおよび送達することができる。
また、ウイルスベクターは、宿主細胞染色体上の座位との相同性を共有し、再結合する
、異種核酸分子を含み得る。この方法を利用して、例えば、宿主細胞における遺伝子の欠
損を修正することができる。
また、本発明では、例えば、ワクチン接種のための、免疫原性ポリペプチド、ペプチド
および/またはエピトープを発現する、ウイルスベクターを提供する。核酸分子は、当技
術分野において既知の目的の任意の免疫原をコードしてもよく、ヒト免疫不全ウイルス(
HIV)、サル免疫不全ウイルス(SIV)、インフルエンザウイルス、HIVまたはS
IV gagタンパク質、腫瘍抗原、がん抗原、細菌抗原、ウイルス抗原等由来の免疫原
を含むが、これらに限定されない。
パルボウイルスのワクチンベクターとしての使用は、当技術分野において既知である(
例えば、Miyamura et al.(1994)Proc.Nat.Acad.S
ci USA 91:8507;Young et al.による米国特許第5,916
,563号、Mazzara et al.による米国特許第5,905,040号、米
国特許第5,882,652号、Samulski et al.による米国特許第5,
863,541号を参照)。抗原は、パルボウイルスカプシドに存在し得る。あるいは、
免疫原または抗原は、組換えベクターゲノム内に導入した異種核酸分子から発現し得る。
本明細書に記載し、および/または当技術分野において既知である、目的の任意の免疫原
または抗原は、本発明のウイルスベクターにより提供することができる。
免疫原性ポリペプチドは、それらに限定されないが、免疫応答の誘発、ならびに/また
は微生物、細菌、原生動物、寄生虫、真菌および/またはウイルスの感染症および疾患を
含む、感染症および/もしくは疾患からの対象の防御に適する、任意のポリペプチド、ペ
プチド、および/またはエピトープであり得る。例えば、免疫原性ポリペプチドは、オル
ソミクソウイルス免疫原(例えば、インフルエンザウイルス免疫原、例えば、インフルエ
ンザウイルスヘマグルチニン(HA)表面タンパク質もしくはインフルエンザウイルス核
タンパク質、またはウマインフルエンザウイルス免疫原)またはレンチウイルス免疫原(
例えば、ウマ感染性貧血ウイルス免疫原、サル免疫不全ウイルス(SIV)免疫原、また
はヒト免疫不全ウイルス(HIV)免疫原、例えば、HIVまたはSIVエンベロープG
P160タンパク質、HIVまたはSIV基質/カプシドタンパク質、ならびにHIVま
たはSIV gag、polおよびenv遺伝子産物)であり得る。また、免疫原性ポリ
ペプチドは、アレナウイルス免疫原(例えば、ラッサ熱ウイルス免疫原、例えば、ラッサ
熱ウイルスヌクレオカプシドタンパク質およびラッサ熱エンベロープ糖タンパク質)、ポ
ックスウイルス免疫原(例えば、ワクシニアウイルス免疫原、例えば、ワクシニアL1ま
たはL8遺伝子産物)、フラビウイルス免疫原(例えば、黄熱病ウイルス免疫原または日
本脳炎ウイルス免疫原)、フィロウイルス免疫原(例えば、エボラウイルス免疫原、また
はマールブルグウイルス免疫原、例えば、NPおよびGP遺伝子産物)、ブニヤウイルス
免疫原(例えば、RVFV、CCHFおよび/またはSFSウイルス免疫原)、またはコ
ロナウイルス免疫原(例えば、感染性ヒトコロナウイルス免疫原、例えば、ヒトコロナウ
イルスエンベロープ糖タンパク質、またはブタ感染性胃腸炎ウイルス免疫原、あるいはト
リ感染性気管支炎ウイルス免疫原)であり得る。免疫原性ポリペプチドは、さらに、ポリ
オ免疫原、ヘルペス免疫原(例えば、CMV、EBV、HSV免疫原)、ムンプス免疫原
、麻疹免疫原、風疹免疫原、ジフテリア毒素もしくは他のジフテリア免疫原、百日咳抗原
、肝炎(例えば、A型肝炎、B型肝炎、C型肝炎等)免疫原、および/または免疫原とし
て当技術分野において現在既知もしくは後に同定される他の任意のワクチン免疫原であり
得る。
あるいは、免疫原性ポリペプチドは、任意の腫瘍またはがん細胞抗原であり得る。任意
選択で、腫瘍またはがん抗原は、がん細胞の表面上に発現する。例となるがんおよび腫瘍
細胞抗原は、S.A.Rosenberg(Immunity 10:281(1991
))に記載されている。他の例示的ながんおよび腫瘍抗原としては、BRCA1遺伝子産
物、BRCA2遺伝子産物、gp100、チロシナーゼ、GAGE-1/2、BAGE、
RAGE、LAGE、NY-ESO-1、CDK-4、βカテニン、MUM-1、カスパ
ーゼ8、KIAA0205、HPVE、SART-1、PRAME、p15、メラノーマ
腫瘍抗原(Kawakami et at.(1994)Proc.Natl.Acad
.Sci.USA 91:3515;Kawakami et al.(1994)J.
Exp.Med.,180:347;Kawakami et al.(1994)Ca
ncer Res.54:3124)、MART-1、gp100 MAGE-1、MA
GE-2、MAGE-3、CEA、TRP-1、TRP-2、P-15、チロシナーゼ(
Brichard et al.(1993)J.Exp.Med.178:489);
HER-2/neu遺伝子産物(米国特許第4,968,603号)、CA 125、L
K26、FB5(エンドシアリン(endosialin))、TAG 72、AFP、
CA19-9、NSE、DU-PAN-2、CA50、SPan-1、CA72-4、H
CG、STN(シアリルTn抗原)、c-erbB-2タンパク質、PSA、L-Can
Ag、エストロゲン受容体、乳脂グロブリン、p53腫瘍抑制タンパク質(Levine
.(1993)Ann.Rev.Biochem.62:623);ムチン抗原(国際特
許公開WO第90/05142号);テロメラーゼ;核基質タンパク質;前立腺酸性ホス
ファターゼ;パピローマウイルス抗原;および/あるいは次のがん:メラノーマ、腺癌、
胸腺腫、リンパ腫(例えば、非ホジキンリンパ腫、ホジキンリンパ腫)、肉腫、肺がん、
肝臓がん、結腸がん、白血病、子宮がん、乳がん、前立腺がん、卵巣がん、子宮頸がん、
膀胱がん、腎臓がん、膵臓がん、脳がんおよび他の任意のがんまたは現在既知もしくは後
に同定される悪性疾患(例えば、Rosenberg.(1996)Ann.Rev.M
ed.47:481~91を参照)と関連することが現在既知または後に発見される抗原
が挙げられるが、これらに限定されない。
さらなる代替としては、異種核酸分子は、in vitro、ex vivoまたはi
n vivoで細胞において望ましく生成される、任意のポリペプチド、ペプチドおよび
/またはエピトープをコードし得る。例えば、ウイルスベクターを培養した細胞に導入し
、発現した遺伝子産物をこれから単離し得る。
目的の異種核酸分子(複数可)が、適切な制御配列と動作可能に結合し得ることが、当
業者により理解される。例えば、異種核酸分子は、発現制御エレメント、例えば、転写/
翻訳制御シグナル、複製起点、ポリアデニル化シグナル、配列内リボソーム進入部位(I
RES)、プロモーター、および/またはエンハンサー等と動作可能に結合し得る。
さらに、目的の異種核酸分子(複数可)の発現の制御は、例えば、スプライシング活性
を特異的部位で選択的に遮断する、オリゴヌクレオチド、低分子および/または他の化合
物の存在または非存在によって種々のイントロンの選択的スプライシングを制御すること
により、転写後レベルで達成することができる(例えば、WO第2006/119137
号に記載されているように)。
当業者は、所望のレベルおよび組織特異的発現に応じて、多様なプロモーター/エンハ
ンサーエレメントを使用可能であることを理解する。プロモーター/エンハンサーは、所
望の発現パターンに応じて、構成性または誘導性であり得る。プロモーター/エンハンサ
ーは、天然または外来であってもよく、天然または合成の配列であり得る。外来により、
転写開始領域を導入する野生型宿主に転写開始領域が見出されないことを意図する。
特定の実施形態では、プロモーター/エンハンサーエレメントは、標的細胞または治療
する対象に由来し得る。代表的実施形態では、プロモーター/エンハンサーエレメントは
、異種核酸配列に由来し得る。プロモーター/エンハンサーエレメントは、一般に、目的
の標的細胞(複数可)において機能するように選択される。さらに、特定の実施形態では
、プロモーター/エンハンサーエレメントは、哺乳動物プロモーター/エンハンサーエレ
メントである。プロモーター/エンハンサーエレメントは、構成性または誘導性であり得
る。
誘導性発現制御エレメントは、異種核酸配列(複数可)の発現に対する制御をもたらす
ことが望ましい適用において、典型的に有利である。遺伝子送達のための誘導性プロモー
ター/エンハンサーエレメントは、組織特異的または組織に好適なプロモーター/エンハ
ンサーエレメントであってもよく、筋特異的または好適(心筋、骨格筋および/または平
滑筋特異的または好適を含む)、神経組織特異的または好適(脳特異的または好適を含む
)、眼特異的または好適(網膜特異的および角膜特異的を含む)、肝臓特異的または好適
、骨髄特異的または好適、膵臓特異的または好適、脾臓特異的または好適、および肺特異
的または好適プロモーター/エンハンサーエレメントを含む。他の誘導性プロモーター/
エンハンサーエレメントは、ホルモン誘導性および金属誘導性エレメントを含む。例とな
る誘導性プロモーター/エンハンサーエレメントとしては、Tet on/offエレメ
ント、RU486誘導プロモーター、エクジソン誘導プロモーター、ラパマイシン誘導プ
ロモーター、およびメタロチオネインプロモーターが挙げられるが、これらに限定されな
い。
異種核酸配列(複数可)が標的細胞において、転写され、次いで翻訳される実施形態で
は、一般に、挿入したタンパク質コード配列の効率的翻訳のために、特定の開始シグナル
を含む。このような外因性翻訳制御配列は、ATG開始コドンおよび隣接配列を含んでも
よく、天然および合成の両方の多様な起源であり得る。
本発明によるウイルスベクターにより、分裂および非分裂細胞を含む広範な細胞に異種
核酸分子を送達するための手段を提供する。ウイルスベクターを利用して、例えばポリペ
プチドをin vitroで生成するためにin vitroで、またはex vivo
もしくはin vivoでの遺伝子治療のために、目的の核酸分子を細胞に送達すること
ができる。ウイルスベクターは、それを必要とする対象に核酸を送達して、例えば、免疫
原性または治療ポリペプチドあるいは機能性RNAを発現させる方法において、さらに有
用である。この方法では、ポリペプチドまたは機能性RNAは、対象においてin vi
voで生成することができる。対象がポリペプチドの欠損を有するため、対象は、ポリペ
プチドを必要とし得る。さらに、対象におけるポリペプチドまたは機能性RNAの生成に
より、いくらかの有益な作用を付与し得るため、方法を実行し得る。
また、ウイルスベクターを使用して、目的のポリペプチドまたは機能性RNAを、(例
えば、バイオリアクターとして対象を用いて、ポリペプチドを生成するか、または機能性
RNAの対象に対する作用を、例えば、スクリーニング方法に関連して観察することによ
り)培養した細胞または対象において生成し得る。
一般には、本発明のウイルスベクターを利用して、ポリペプチドまたは機能性RNAを
コードする異種核酸分子を送達し、治療ポリペプチドまたは機能性RNAの送達に有益な
、任意の障害または疾患状態を治療および/または予防し得る。例示的な疾患状態として
は、嚢胞性線維症(嚢胞性線維症膜貫通制御タンパク質)および他の肺疾患、血友病A(
第VIII因子)、血友病B(第IX因子)、サラセミア(βグロブリン)、貧血(エリ
スロポエチン)および他の血液障害、アルツハイマー病(GDF;ネプリライシン)、多
発性硬化症(βインターフェロン)、パーキンソン病(グリア細胞株由来神経栄養因子[
GDNF])、ハンチントン病(反復を除去するRNAi)、筋萎縮性側索硬化症、てん
かん(ガラニン、神経栄養因子)、および他の神経障害、がん(エンドスタチン、アンジ
オスタチン、TRAIL、FASリガンド、インターフェロンを含むサイトカイン;VE
GFまたは多剤耐性遺伝子産物であるmir-26aに対するRNAi[例えば、肝細胞
癌用]を含むRNAi)、真性糖尿病(インスリン)、デュシェンヌ型(ジストロフィン
、ミニジストロフィン、インスリン様増殖因子I、サルコグリカン[例えば、α、β、γ
];ミオスタチン、ミオスタチンプロペプチド、フォリスタチン、アクチビンII型可溶
性受容体、抗炎症ポリペプチド、例えば、IカッパBドミナントミュータント、サルコス
パン、ユートロフィン、ミニユートロフィンに対するRNAi;エクソンスキッピングを
誘導するジストロフィン遺伝子におけるスプライス部位に対するアンチセンスまたはRN
Ai[例えば、WO第2003/095647号を参照]、エクソンスキッピングを誘導
するU7 snRNAに対するアンチセンス[例えば、WO第2006/021724号
を参照]、およびミオスタチンまたはミオスタチンペプチドに対する抗体または抗体断片
)およびベッカー型を含む筋ジストロフィー、ゴーシェ病(グルコセレブロシダーゼ)、
ハーラー症候群(α-L-イズロニダーゼ)、アデノシンデアミナーゼ欠損症(アデノシ
ンデアミナーゼ)、糖原貯蔵障害(例えば、ファブリー病[αガラクトシダーゼ]および
ポンペ病[リソソーム酸αグルコシダーゼ])および他の代謝障害、先天性肺気腫(α1
アンチトリプシン)、レッシュ・ナイハン症候群(ヒポキサンチン・グアニンホスホリボ
シルトランスフェラーゼ)、ニーマン・ピック病(スフィンゴミエリナーゼ)、テイサッ
クス病(リソソームヘキソサミニダーゼA)、メープルシロップ尿症(分岐鎖ケト酸デヒ
ドロゲナーゼ)、網膜変性疾患(ならびに他の眼および網膜疾患;例えば、黄斑変性症の
ためのPDGF、および/またはバソヒビンもしくは他のVEGF阻害物質、または例え
ば、I型糖尿病における網膜障害を治療/予防する他の血管新生阻害物質)、固形臓器の
疾患、例えば、脳疾患(パーキンソン病[GDNF]、アストロサイトーマ[エンドスタ
チン、アンジオスタチンおよび/またはVEGFに対するRNAi]、神経膠芽腫[エン
ドスタチン、アンジオスタチンおよび/またはVEGFに対するRNAi]を含む)、肺
疾患、腎臓疾患、うっ血性心不全または抹消動脈疾患(PAD)を含む心臓疾患(例えば
、プロテインホスファターゼ阻害物質I(I-1)およびこの断片(例えば、I1C)、
serca2a、ホスホランバン遺伝子を制御するジンクフィンガータンパク質、Bar
kct、β2アドレナリン受容体、β2アドレナリン受容体キナーゼ(BARK)、ホス
ホイノシチド3キナーゼ(PI3キナーゼ)、S100A1、パルブアルブミン、アデニ
リルシクラーゼ6型、Gタンパク質共役受容体キナーゼ2型のノックダウンを引き起こす
分子、例えば、切断型構成的活性bARKct;カルサルシン(calsarcin)、
ホスホランバンに対するRNAi;ホスホランバン阻害またはドミナントネガティブ分子
、例えば、ホスホランバンS16E等の送達による)、関節炎(インスリン様増殖因子)
、関節疾患(インスリン様増殖因子1および/または2)、内膜過形成(例えば、eno
s、inosの送達による)、心臓移植の生存の向上(スーパーオキシドジスムターゼ)
、AIDS(可溶性CD4)、筋消耗(インスリン様増殖因子I)、腎性貧血(エリスロ
ポエチン)、貧血(エリスロポエチン)、関節炎(抗炎症因子、例えば、IRAPおよび
TNFアルファ可溶性受容体)、肝炎(αインターフェロン)、LDL受容体欠損(LD
L受容体)、高アンモニア血症(オルニチントランスカルバミラーゼ)、クラッベ病(ガ
ラクトセレブロシダーゼ)、バッテン病、SCA1、SCA2およびSCA3を含む脊髄
脳失調症、フェニルケトン尿症(フェニルアラニンヒドロキシラーゼ)、自己免疫疾患等
が挙げられるが、これらに限定されない。本発明はさらに、臓器移植後に使用して、移植
の成功率を向上させ、および/または臓器移植もしくは補助治療の負の副作用を低減させ
ることができる(例えば、サイトカイン産生を遮断する、免疫抑制剤または阻害性核酸の
投与により)。別の例としては、骨形態形成タンパク質(BNP2、7等、RANKLお
よび/またはVEGFを含む)を骨移植とともに、例えば、破壊または外科的切除後に、
がん患者において投与することができる。
また、本発明を使用して、誘導多能性幹細胞(iPS)を生成することができる。例え
ば、本発明のウイルスベクターを使用して、非多能性細胞、例えば、成体線維芽細胞、皮
膚細胞、肝細胞、腎細胞、脂肪細胞、心臓細胞、神経細胞、上皮細胞、内皮細胞等に幹細
胞関連核酸(複数可)を送達することができる。幹細胞と関連する因子をコードする核酸
は、当技術分野において既知である。幹細胞および多能性と関連するこのような因子の非
限定的例としては、Oct-3/4、SOXファミリー(例えば、SOX1、SOX2、
SOX3および/またはSOX15)、Klfファミリー(例えば、Klf1、Klf2
、Klf4および/またはKlf5)、Mycファミリー(例えば、C-myc、L-m
ycおよび/またはN-myc)、NANOGおよび/またはLIN28が挙げられる。
また、本発明を実行して、代謝障害、例えば、糖尿病(例えば、インスリン)、血友病
(例えば、第IX因子または第VIII因子)、リソソーム貯蔵障害、例えば、ムコ多糖
蓄積障害(例えば、スライ症候群[βグルクロニダーゼ]、ハーラー症候群[α-L-イ
ズロニダーゼ]、シャイエ症候群[α-L-イズロニダーゼ]、ハーラー・シャイエ症候
群[α-L-イズロニダーゼ]、ハンター症候群[イズロン酸スルファターゼ]、サンフ
ィリポ症候群A[ヘパランスルファミダーゼ]、B[N-アセチルグルコサミニダーゼ]
、C[アセチルCoA:α-グルコサミニドアセチルトランスフェラーゼ]、D[N-ア
セチルグルコサミン6-スルファターゼ]、モルキオ症候群A[ガラクトース-6-硫酸
スルファターゼ]、B[βガラクトシダーゼ]、マロトー・ラミー症候群[N-アセチル
ガラクトサミン-4-スルファターゼ]等)、ファブリー病(αガラクトシダーゼ)、ゴ
ーシェ病(グルコセレブロシダーゼ)、または糖原貯蔵障害(例えば、ポンペ病;リソソ
ーム酸αグルコシダーゼ)を治療および/または予防することができる。
遺伝子導入は、疾患状態の治療を理解および提供するのに、実質的な使用可能性を有す
る。欠陥遺伝子が既知でありクローン化されている、多数の遺伝性疾患が存在する。一般
に、上記の疾患状態は、通常、一般的に潜性遺伝する酵素の欠損状態、および制御性また
は構造性タンパク質が関与することがあり、典型的に顕性遺伝する、酵素の不均衡状態の
2つのクラスに分類される。欠損状態の疾患では、遺伝子導入を使用して、正常遺伝子を
罹患組織に導入して補充療法を行うと同時に、アンチセンス変異を使用して疾患の動物モ
デルを作製することができる。疾患の不均衡状態では、遺伝子導入を使用して、モデル系
において疾患状態を作製し、次いで、これを使用して疾患状態に拮抗させることができる
。したがって、本発明によるウイルスベクターにより、遺伝性疾患の治療および/または
予防が可能となる。
また、本発明によるウイルスベクターを利用して、in vitroまたはin vi
voで機能性RNAを細胞に提供し得る。機能性RNAが細胞において発現すると、例え
ば、特定の標的タンパク質の細胞による発現が減少し得る。したがって、機能性RNAを
投与して、これを必要とする対象において特定のタンパク質の発現を低減させることがで
きる。また、機能性RNAをin vitroで細胞に投与して、遺伝子発現および/ま
たは細胞生理機能を制御し、例えば、細胞もしくは組織培養系を、またはスクリーニング
方法において最適化することができる。
加えて、本発明によるウイルスベクターは、診断およびスクリーニング方法に利用され
、これにより、目的の核酸が、細胞培養系、あるいは遺伝子導入動物モデルにおいて、一
過性または安定に発現する。
また、本発明のウイルスベクターは、当業者に明らかであるように、それらに限定され
ないが、遺伝子標的化、クリアランス、転写、翻訳等を評価するプロトコールにおける使
用を含む、様々な非治療目的に使用することができる。また、ウイルスベクターは、安全
性(拡散、毒性、免疫原性等)を評価する目的に使用することができる。例えば、このよ
うなデータは、米国食品医薬品局により、臨床的有効性の評価前の規制承認プロセスの一
部と考えられている。
さらなる態様としては、本発明のウイルスベクターを使用して、対象における免疫応答
をもたらし得る。この実施形態によれば、免疫原性ポリペプチドをコードする異種核酸配
列を含むウイルスベクターを対象に投与することができ、免疫原性ポリペプチドに対する
活性免疫応答を対象に開始させる。免疫原性ポリペプチドは、本明細書において上記のと
おりである。一部の実施形態では、防御免疫応答が誘発される。
「活性免疫応答」または「活性免疫」は、Herbert B.Herscowitz
,Immunophysiology:Cell Function and Cell
ular Interactions in Antibody Formation,
in IMMUNOLOGY:BASIC PROCESSES 117(Joseph
A.Bellanti ed.,1985)において「免疫原との遭遇後の宿主組織お
よび細胞の関与。これは、リンパ細網組織における免疫担当細胞の分化および増殖を伴い
、抗体の合成または細胞により媒介される反応性の発現あるいは両方をもたらす。」によ
り特徴づけられる。言い換えれば、活性免疫応答を、感染またはワクチン接種による免疫
原への曝露後に宿主により開始させる。活性免疫は、同文献に記載されているように「予
め形成された物質(抗体、伝達因子、胸腺移植、インターロイキン2)を能動的に免疫し
た宿主から非免疫宿主へ伝達すること」により獲得される、受動免疫と対比させることが
できる。
「防御」免疫応答または「防御」免疫は、本明細書において使用する場合、免疫応答に
よって、疾患の発症が予防または低減される点において、いくらかの利点が対象に付与さ
れることを示す。あるいは、防御免疫応答または防御免疫は、疾患、特には、がんまたは
腫瘍の治療および/または予防において(例えば、がんもしくは腫瘍の形成を防ぐことに
より、がんもしくは腫瘍の退縮を引き起こすことにより、および/または転移を防ぐこと
により、および/または転移性結節の増殖を防ぐことにより)有用であり得る。防御作用
は、治療の利点がこの任意の不利益を凌ぐ限り、完全または部分的であり得る。
特定の実施形態では、異種核酸分子を含むウイルスベクターまたは細胞は、以下に記載
するように、免疫原性有効量で投与することができる。
また、本発明のウイルスベクターは、1つまたは複数のがん細胞抗原(もしくは免疫原
性に関して類似する分子)またはがん細胞に対する免疫応答をもたらす他の任意の免疫原
を発現するウイルスベクターを投与することにより、がん免疫治療のために投与すること
ができる。例えば、がん細胞抗原をコードする異種核酸を含むウイルスベクターを投与し
て、例えば、がんを有する患者を治療し、および/または対象におけるがんの発症を防ぐ
ことにより、対象におけるがん細胞抗原に対して、免疫応答をもたらすことができる。ウ
イルスベクターは、本明細書に記載するように、in vivoで、またはex viv
oでの方法を使用して、対象に投与し得る。あるいは、がん抗原を、ウイルスカプシドの
一部として発現させるか、さもなければ、ウイルスカプシドと結合させることができる(
例えば、上記のように)。
別の代替としては、当技術分野において既知の他の任意の治療核酸(例えば、RNAi
)またはポリペプチド(例えば、サイトカイン)を投与して、がんを治療および/または
予防することができる。
本明細書において使用する場合、用語「がん」は、腫瘍を形成するがんを包含する。同
様に、用語「癌組織」は、腫瘍を包含する。「がん細胞抗原」は、腫瘍抗原を包含する。
用語「がん」は、当技術分野において理解される意味、例えば、身体の遠位部位に拡散
(すなわち、転移)する可能性を有する組織の制御されない増殖を有する。例となるがん
としては、メラノーマ、腺癌、胸腺腫、リンパ腫(例えば、非ホジキンリンパ腫、ホジキ
ンリンパ腫)、肉腫、肺がん、肝臓がん、結腸がん、白血病、子宮がん、乳がん、前立腺
がん、卵巣がん、子宮頸がん、膀胱がん、腎臓がん、膵臓がん、脳がんおよび他の任意の
がんまたは現在既知もしくは後に同定される悪性疾患が挙げられるが、これらに限定され
ない。代表的実施形態では、本発明において、腫瘍形成がんを治療および/または予防す
る方法を提供する。
また、用語「腫瘍」は、例えば、多細胞生物における未分化細胞の異常な腫瘤として、
当技術分野において理解される。腫瘍は、悪性または良性であり得る。代表的実施形態で
は、本明細書に開示する方法を使用して、悪性腫瘍を予防および治療する。
用語「がん治療」、「がんの治療」および等価な用語により、がんの重症度を低減する
か、もしくは少なくとも部分的に除去し、ならびに/または疾患の進行を遅延させ、およ
び/もしくは制御し、ならびに/または疾患を安定させることを意図する。特定の実施形
態では、このような用語は、がんの転移を、予防もしくは低減もしくは少なくとも部分的
に除去し、および/または転移性結節の増殖を予防もしくは低減もしくは少なくとも部分
的に除去することを示す。
用語「がんの予防」または「がん予防」および等価な用語により、方法によって、がん
の発症の発生率および/または重症度を少なくとも部分的に除去もしくは低減および/ま
たは遅延させることを意図する。言い換えれば、対象におけるがんの発症において尤度も
しくは確率を低減し、および/または対象におけるがんの発症を遅延させ得る。
免疫応答が、免疫調節サイトカイン(例えば、αインターフェロン、βインターフェロ
ン、γインターフェロン、ωインターフェロン、τインターフェロン、インターロイキン
1α、インターロイキン1β、インターロイキン2、インターロイキン3、インターロイ
キン4、インターロイキン5、インターロイキン6、インターロイキン7、インターロイ
キン8、インターロイキン9、インターロイキン10、インターロイキン11、インター
ロイキン12、インターロイキン13、インターロイキン14、インターロイキン18、
B細胞増殖因子、CD40リガンド、腫瘍壊死因子α、腫瘍壊死因子β、単球走化性タン
パク質1、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、およびリンホトキシン)により増強
され得ることは、当技術分野において既知である。したがって、免疫調節サイトカイン(
好ましくは、CTL誘導サイトカイン)を、ウイルスベクターと組み合わせて対象に投与
し得る。
サイトカインは、当技術分野において既知の任意の方法により投与し得る。外因性サイ
トカインを対象に投与し得るか、あるいは、サイトカインをコードする核酸を、適するベ
クターを使用して対象に送達して、サイトカインをin vivoで産生させ得る。
対象、医薬製剤、および投与方法
本発明によるウイルスベクターおよびAAV粒子は、獣医学および医療の両方の適用に
利用される。適する対象は、トリおよび哺乳動物の両方を含む。用語「トリ」は、本明細
書において使用する場合、ニワトリ、アヒル、ガチョウ、ウズラ、シチメンチョウ、キジ
、オウム、インコ等を含むが、これらに限定されない。用語「哺乳動物」は、本明細書に
おいて使用する場合、ヒト、非ヒト霊長類、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、ネコ、イヌ、ウ
サギ等を含むが、これらに限定されない。ヒト対象は、新生児、乳幼児、若年、成人およ
び老年の対象を含む。
代表的実施形態では、対象は、本発明の方法を「必要としている」。
特定の実施形態では、本発明では、薬学的に許容される担体、および任意選択で、他の
薬剤、医薬品、安定化剤、バッファー、担体、アジュバント、希釈剤等の中に、本発明の
ウイルスベクターおよび/またはカプシドおよび/またはAAV粒子を含む医薬組成物を
提供する。注入では、担体は、典型的に液体である。他の投与方法では、担体は、固体ま
たは液体のいずれかであり得る。吸入投与では、担体は、呼吸用であり、任意選択で、固
体または液体の粒状形態であり得る。対象への投与または他の薬学的使用では、担体は、
無菌および/または生理学的に適合性である。
「薬学的に許容される」により、毒性がなく、さもなければ望ましくない物質、すなわ
ち、いかなる望ましくない生物学的作用をも引き起こすことなく対象に投与し得る物質を
意味する。
本発明の一態様は、in vitroで核酸分子を細胞に導入する方法である。ウイル
スベクターは、特定の標的細胞に適する標準的形質導入方法に従って、適切な感染多重度
で細胞に導入し得る。投与するウイルスベクターの力価は、標的細胞型および数、ならび
に特定のウイルスベクターに応じて変化することがあり、過度の実験を必要とせずに当業
者により判定することができる。代表的実施形態では、少なくとも約10感染単位、任
意選択で、少なくとも約10感染単位を細胞に導入する。
ウイルスベクターを導入する細胞(複数可)は、それらに限定されないが、神経細胞(
末梢性および中枢神経系の細胞、特には、脳細胞、例えば、ニューロンおよびオリゴデン
ドロサイトを含む)、肺細胞、眼の細胞(網膜細胞、網膜色素上皮、および角膜細胞を含
む)、上皮細胞(例えば、腸および呼吸器の上皮細胞)、筋細胞(例えば、骨格筋細胞、
心筋細胞(cardiac muscle cell)、平滑筋細胞および/または横隔
膜筋細胞)、樹状細胞、膵臓細胞(膵島細胞を含む)、肝細胞、心筋細胞(myocar
dial cell)、骨細胞(例えば、骨髄幹細胞)、造血幹細胞、脾臓細胞、ケラチ
ノサイト、線維芽細胞、内皮細胞、前立腺細胞、生殖細胞等を含む、任意の型であり得る
。代表的実施形態では、細胞は、任意の前駆細胞であり得る。さらなる可能性としては、
細胞は、幹細胞(例えば、神経幹細胞、肝臓幹細胞)であり得る。またさらなる代替とし
ては、細胞は、がんまたは腫瘍細胞であり得る。その上、細胞は、上に示すような、任意
の原種由来であり得る。
ウイルスベクターは、修飾した細胞を対象に投与する目的でin vitroで細胞に
導入することができる。特定の実施形態では、対象から細胞を採り出しておき、ウイルス
ベクターをそこに導入し、次いで、細胞を投与して対象に戻す。対象から細胞を採り出し
てex vivoで操作した後、対象に導入して戻す方法は、当技術分野において既知で
ある(例えば、米国特許第5,399,346号を参照)。あるいは、組換えウイルスベ
クターを、ドナー対象由来の細胞に、培養した細胞に、または他の任意の適する供給源由
来の細胞に導入し、これを必要とする対象(すなわち、「レシピエント」対象)に細胞を
投与することができる。
ex vivoでの核酸送達に適する細胞は、上記のとおりである。対象に投与する細
胞の用量は、対象の年齢、症状および種、細胞型、細胞により発現させる核酸、投与方法
等に応じて変化する。典型的には、1用量あたり、少なくとも約10~約10細胞、
または少なくとも約10~約10細胞を、薬学的に許容される担体を用いて投与する
。特定の実施形態では、ウイルスベクターにより形質導入した細胞を、治療有効量または
予防有効量で、医薬担体と組み合わせて対象に投与する。
一部の実施形態では、ウイルスベクターを細胞に導入し、細胞を対象に投与して、送達
されたポリペプチド(例えば、導入遺伝子として、またはカプシドにより発現した)に対
する免疫原性応答を誘発することができる。典型的には、免疫原性有効量のポリペプチド
を発現する一定量の細胞を、薬学的に許容される担体と組み合わせて投与する。「免疫原
性有効量」は、医薬製剤を投与した対象におけるポリペプチドに対する活性免疫応答の誘
発に十分な、発現するポリペプチドの量である。特定の実施形態では、用量は、(上に定
義する)防御免疫応答をもたらすのに十分な量である。付与される防御の程度は、免疫原
性ポリペプチドを投与する利点がこの任意の不利益を凌ぐ限り、完全または永久である必
要はない。
本発明のさらなる態様は、ウイルスベクターおよび/またはウイルスカプシドを対象に
投与する方法である。本発明によるウイルスベクターおよび/またはカプシドの、これを
必要とするヒト対象または動物への投与は、当技術分野において既知の任意の手段によっ
てであり得る。任意選択で、ウイルスベクターおよび/またはカプシドは、治療有効量ま
たは予防有効量で、薬学的に許容される担体を用いて送達する。
本発明のウイルスベクターおよび/またはカプシドは、さらに投与して、(例えば、ワ
クチンとして)免疫原性応答を誘発することができる。典型的には、本発明の免疫原性組
成物は、免疫原性有効量のウイルスベクターおよび/またはカプシドを、薬学的に許容さ
れる担体と組み合わせて含む。任意選択で、用量は、(上に定義する)防御免疫応答をも
たらすのに十分な量である。付与される防御の程度は、免疫原性ポリペプチドを投与する
利点がこの任意の不利益を凌ぐ限り、完全または永久である必要はない。対象および免疫
原は、上記のとおりである。
対象に投与するウイルスベクターおよび/またはカプシドの用量は、投与方法、治療お
よび/または予防する疾患または症状、それぞれの対象の状態、特定のウイルスベクター
もしくはカプシド、または送達される核酸等に依存し、通例の方法で決定することができ
る。治療作用を達成するための例となる用量は、少なくとも約10、10、10
10、10、1010、1011、1012、1013、1014、1015形質導
入単位、任意選択で、約10~約1013形質導入単位の力価である。
特定の実施形態では、2回以上の投与(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、1
0回等またはこれを超える投与)を行って、様々な間隔、例えば、1時間ごと、1日ごと
、1週間ごと、1月ごと、1年ごと等の期間にわたって、所望のレベルの遺伝子発現を達
成し得る。
例となる投与方法としては、経口、直腸内、経粘膜、鼻腔内、吸入(例えば、エアロゾ
ルによる)、頬側(例えば、舌下)、膣内、くも膜下腔内、眼内、経皮、in uter
o(子宮内)(またはin ovo(胚内))、非経口(例えば、静脈内、皮下、皮内、
筋肉内[骨格筋、横隔膜筋および/または心筋への投与を含む]、皮内、胸膜内、脳内、
および関節内)、局所(例えば、気道表面を含む、皮膚および粘膜の両表面へ、ならびに
経皮投与)、リンパ内等、ならびに組織または器官への直接注入(例えば、肝臓、骨格筋
、心筋、横隔膜筋または脳へ)が挙げられる。また、投与は、腫瘍へ(例えば、腫瘍また
はリンパ節内または付近に)行い得る。最も適する経路は、いかなる場合においても、治
療および/または予防する症状の性質および重症度、ならびに使用する特定のベクターの
性質に依存する。
ウイルスベクターおよび/またはカプシドは、静脈内投与、動脈内投与、腹腔内投与、
四肢灌流(任意選択で、脚および/または腕の分離式肢灌流;例えば、Arruda e
t at.(2005)Blood 105:3458~3464を参照)、および/ま
たは筋肉内への直接注入により送達することができる。特定の実施形態では、ウイルスベ
クターおよび/またはカプシドは、対象(例えば、筋ジストロフィー、例えば、DMDを
有する対象)の四肢(腕および/または脚)に、四肢灌流、任意選択で、分離式肢灌流(
例えば、静脈内または関節内への投与による)により投与する。本発明の実施形態では、
本発明のウイルスベクターおよび/またはカプシドは、「流体力学的」技術を利用せずに
、有利に投与することができる。先行技術のベクターの組織送達(例えば、筋肉へ)は、
流体力学的技術(例えば、大量の静脈内/静脈内投与)により増強されることが多く、こ
れは、脈管構造における圧力を高め、内皮細胞障壁を通過するベクターの能力を促進する
。特定の実施形態では、本発明のウイルスベクターおよび/またはカプシドは、流体力学
的技術、例えば、大容量注入および/または血管内圧の上昇(例えば、正常収縮期圧より
も高く、例えば、5%、10%、15%、20%、25%以下の、正常収縮期圧を超える
血管内圧の上昇)を用いずに、投与することができる。このような方法により、流体力学
的技術と関連する副作用、例えば、浮腫、神経損傷および/または区画症候群が低減また
は回避され得る。
また、本発明を実行して、アンチセンスRNA、RNAiまたは他の機能性RNA(例
えば、リボザイム)を生成し、全身送達することができる。
注射剤は、液体溶液もしくは懸濁液のいずれか、注入前の液体における溶解もしくは懸
濁に適する固形として、または乳濁液として、従来の形態で調製することができる。ある
いは、一般には、本発明のウイルスベクターおよび/またはウイルスカプシドを、全身的
ではなく局所的方法により、例えば、持続性または徐放性製剤により、投与し得る。さら
に、ウイルスベクターおよび/またはウイルスカプシドは、外科的に移植可能な基質に結
合させて送達することができる(例えば、米国特許出願公開第2004/0013645
号明細書に記載されている)。
ウイルスベクターおよびウイルスカプシドは、脳および/またはCNSの組織の細胞に
投与することができ、本発明の非存在下で観察されるものよりも広範に分布するウイルス
ベクターまたはカプシドが有利にもたらされ得る。
特定の実施形態では、本発明の送達ベクターを投与して、遺伝性障害、神経変性障害、
精神障害および腫瘍を含む、CNSの疾患を治療し得る。CNSの例示的疾患としては、
アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、カナバン病、リー病、レフサム病
、トゥレット症候群、原発性側索硬化症、筋萎縮性側索硬化症、進行性筋萎縮症、ピック
病、筋ジストロフィー、多発性硬化症、重症筋無力症、ビンスワンガー病、脊髄または頭
部損傷による外傷、テイサックス病、レッシュ・ナイハン病、てんかん、脳梗塞;気分障
害(例えば、うつ、双極性感情障害、持続性感情障害、続発性気分障害)を含む精神障害
、統合失調症、薬物依存症(例えば、アルコール依存症および他の物質依存症)、神経症
(例えば、不安、強迫性障害、身体表現性障害、解離性障害、悲嘆、産後うつ)、精神病
(例えば、幻覚および妄想)、認知症、妄想症、注意欠陥障害、精神性的障害、睡眠障害
、疼痛障害、摂食または体重障害(例えば、肥満症、悪液質、神経性食欲不振症、および
過食症)ならびにCNSのがんおよび腫瘍(例えば、下垂体腫瘍)が挙げられるが、これ
らに限定されない。
CNSの障害は、網膜、後索、および視神経が関与する眼科疾患(例えば、網膜色素変
性症、糖尿病性網膜症および他の網膜変性疾患、ブドウ膜炎、加齢黄斑変性症、緑内障)
を含む。
すべてではないが、ほとんどの眼科疾患および障害は、3種の徴候:(1)血管新生、
(2)炎症、および(3)変性のうちの1つまたは複数と関連する。本発明の送達ベクタ
ーを利用して、抗血管新生因子;抗炎症因子;細胞変性を遅延させ、細胞の節約を促進さ
せ、または細胞増殖を促進させる因子、および前述の組合せを送達することができる。
例えば、糖尿病性網膜症は、血管新生により特徴づけられる。糖尿病性網膜症は、1つ
または複数の抗血管新生因子を、眼内(例えば、硝子体内)または眼周囲(例えば、テノ
ン領域下)のいずれかに送達することにより治療することができる。また、1つまたは複
数の神経栄養因子を、眼内(例えば、硝子体内)または眼周囲のいずれかに同時送達し得
る。
ブドウ膜炎は、炎症が関与する。1つまたは複数の抗炎症因子は、本発明の送達ベクタ
ーの眼内(例えば、硝子体または前房)投与により投与することができる。
対照的に、網膜色素変性症は、網膜変性により特徴づけられる。代表的実施形態では、
網膜色素変性症は、1つまたは複数の神経栄養因子をコードする送達ベクターの眼内(例
えば、硝子体投与)により治療することができる。
加齢黄斑変性症は、血管新生および網膜変性症の両方が関与する。この障害は、1つも
しくは複数の神経栄養因子をコードする本発明の送達ベクターを眼内(例えば、硝子体)
に、および/または1つもしくは複数の抗血管新生因子を眼内もしくは眼周囲(例えば、
テノン領域下)に投与することにより治療することができる。
緑内障は、眼圧の上昇および網膜神経節細胞の減少により特徴づけられる。緑内障の治
療は、興奮毒性傷害から細胞を防御する1つまたは複数の神経保護薬を、本発明の送達ベ
クターを使用して投与することを含む。このような薬剤は、N-メチル-D-アスパラギ
ン酸(NMDA)アンタゴニスト、サイトカイン、および神経栄養因子を、眼内に、任意
選択で、硝子体内に送達することを含む。
他の実施形態では、本発明を使用して、てんかん発作を治療し、例えば、てんかん発作
の発症、発生率または重症度を低減し得る。てんかん発作のための治療的処置の有効性は
、行動学的(例えば、揺れ、眼または口のチック)および/または電子記録による手段(
ほとんどのてんかん発作は、電子記録特性の異常を有する)により評価することができる
。したがって、本発明をまた使用して、複数の経時的なてんかん発作を特徴とする、てん
かんを治療することができる。
代表的な一実施形態では、ソマトスタチン(またはこの活性断片)を本発明の送達ベク
ターを使用し、脳に投与して、下垂体腫瘍を治療する。この実施形態によれば、ソマトス
タチン(またはこの活性断片)をコードする送達ベクターは、微量注入により下垂体に投
与する。同様に、このような治療を使用して、先端巨大症(下垂体からの増殖ホルモンの
異常分泌)を治療することができる。ソマトスタチンの、核酸(例えば、GenBank
受託番号J00306)およびアミノ酸(例えば、GenBank受託番号P01166
;加工活性ペプチドであるソマトスタチン28およびソマトスタチン14を含む)の配列
は、当技術分野において既知である。
特定の実施形態では、ベクターは、米国特許第7,071,172号に記載の分泌シグ
ナルを含み得る。
本発明の代表的実施形態では、ウイルスベクターおよび/またはウイルスカプシドは、
全身投与後、CNSに(例えば、脳または眼に)送達される。ウイルスベクターおよび/
またはカプシドは、脊髄、脳幹(延髄、橋)、中脳(視床下部、視床、視床上部、下垂体
、黒質、松果体)、小脳、終脳(線条体;後頭葉皮質、側頭葉皮質、頭頂葉皮質および前
頭葉皮質を含む大脳、基底核、海馬ならびに偏桃体(portaamygdala))、
辺縁系、新皮質、線条体、大脳、および下丘に導入され得る。また、ウイルスベクターお
よび/またはカプシドは、末梢投与後、眼の種々の領域、例えば、網膜、角膜および/ま
たは視神経に送達され得る。
ウイルスベクターおよび/またはカプシドは、脳脊髄液中に(例えば、腰椎穿刺により
)送達して、送達ベクターをさらに分散投与し得る。ウイルスベクターおよび/またはカ
プシドは、さらに、血液脳関門が撹乱されている状況(例えば、脳腫瘍または脳梗塞)に
おいて、CNSへ血管内投与し得る。
ウイルスベクターおよび/またはカプシドは、それらに限定されないが、くも膜下腔内
、眼内、脳内、脳室内、静脈内(例えば、糖、例えば、マンニトールの存在下で)、鼻腔
内、耳内、眼内(例えば、硝子体内、網膜下、前房内)および眼周囲(例えば、テノン領
域下)送達、ならびに運動ニューロンへの逆行送達による筋肉内送達を含む、当技術分野
において既知の任意の経路により、CNSの所望の領域(複数可)に投与することができ
る。
特定の実施形態では、ウイルスベクターおよび/またはカプシドは、液体製剤で、CN
Sにおける所望の領域または区画への直接注入(例えば、定位的注入)により投与する。
他の実施形態では、ウイルスベクターおよび/またはカプシドは、所望の領域への局所適
用により、またはエアロゾル製剤の鼻腔内投与により提供し得る。眼への投与は、液滴の
局所適用によってであり得る。さらなる代替としては、ウイルスベクターおよび/または
カプシドは、固体の徐放製剤として投与し得る(例えば、米国特許第7,201,898
号を参照)。
またさらなる実施形態では、ウイルスベクターを逆行輸送に使用して、運動ニューロン
が関与する疾患および障害(例えば、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、脊髄性筋萎縮症(
SMA)等)を治療および/または予防し得る。例えば、ウイルスベクターは、筋組織に
送達することができ、そこからニューロンに移動し得る。
一部の実施形態では、本発明において、AAV粒子に結合するBBBを通過可能なペプ
チドを同定する方法であって、a)ペプチドのファージペプチドライブラリーを対象に注
入するステップ、b)BBBを通過したファージペプチドライブラリーのファージを含む
中枢神経系(CNS)組織を採取するステップ、c)in vitroでファージを増幅
するステップ、d)ファージをAAV粒子とともにインキュベートするステップ、e)A
AV粒子に結合したファージを回収するステップ、f)ステップd)~e)を少なくとも
約3サイクル繰り返すステップ、およびg)最終サイクルにおいて回収したファージを配
列決定し、これによりAAV粒子に結合する、BBBを通過可能なペプチドを同定するス
テップを含む方法を提供する。ファージライブラリーは、任意の既知および/または後に
作製されるファージライブラリーであってもよく、Ph.D.-12 Phage Di
splay Peptide Library(New England Biolab
s社)を含むが、これに限定されない。CNS組織は、これらに限定されないが、脊髄、
脳幹(延髄、橋)、中脳(視床下部、視床、視床上部、下垂体、黒質、松果体)、小脳、
終脳(線条体;後頭葉皮質、側頭葉皮質、頭頂葉皮質および前頭葉皮質を含む大脳、基底
核、海馬ならびに偏桃体)、辺縁系、新皮質、線条体、大脳、および下丘を含む、CNS
の任意の組織であり得る。一部の実施形態では、方法は、脳組織を採取するステップを含
む。ファージの増幅は、当技術分野において既知の任意の技術により実施し得る。in
vitroでファージをインキュベートするステップ、ファージをAAV粒子とともにイ
ンキュベートするステップ、およびAAV粒子に結合したファージを回収するステップの
反復(例えば、サイクル)(例えば、ステップd)~e)の繰返し)は、少なくとも約2
~約5サイクル、例えば、約2、3、4または5サイクル実施し得る。一部の実施形態で
は、ステップd)~e)の繰返しは、少なくとも約3サイクル実施し得る。一部の実施形
態では、ステップd)~e)の繰返しは、少なくとも約4サイクル実施し得る。AAV粒
子は、それらに限定されないが、AAV8および/またはAAV9を含む、本発明の任意
のAAVビリオンであり得る。一部の実施形態では、方法において、ファージをAAV9
粒子とともに(例えば、複数のAAV9粒子とともに)インキュベートするステップを提
供する。
本発明は、次の採番した項のいずれかにより、さらに説明する。
1.表面結合ペプチドを含む、アデノ随伴ウイルス(AAV)粒子であって、上記AA
V粒子の表面に結合する上記ペプチドが、
a)Angiopep-2、
b)GSH、
c)HIV-1 TAT(48~60)、
d)ApoE(159~167)2、
e)レプチン30(61~90)、
f)THR、
g)PB5-3、
h)PB5-5、
i)PB5-14、および
j)上記(a)~(i)の任意の組合せ
からなる群から選択される、AAV粒子。
2.上記AAVが、表1に列挙する血清型、または表1に列挙する血清型の任意の組合
せである、項1に記載のAAV粒子。
3.上記AAVが、AAV8、AAV9、AAV2、AAV2i8、AAV9.45ま
たは任意のバリアント、ミュータントあるいはこれらの組合せである、項1に記載のAA
V粒子。
4.上記AAV粒子の表面に結合する上記タンパク質が、1AAV粒子あたり約200
0タンパク質分子~1AAV粒子あたり約4×10タンパク質分子の範囲の量で、上記
AAV粒子表面上に存在する、前項のいずれか1項に記載のAAV粒子。
5.異種核酸分子を含む、前項のいずれか1項に記載のAAV粒子。
6.上記表面結合ペプチドを含む上記AAV粒子が、上記表面結合タンパク質を欠くA
AV粒子と比較して、血液脳関門(BBB)を通過する形質導入活性が増強されている、
前項のいずれか1項に記載のAAV粒子。
7.上記表面結合ペプチドを含む上記AAV粒子が、脳および/または中枢神経系の細
胞への形質導入活性が増強されている、前項のいずれか1項に記載のAAV粒子。
8.前項のいずれか1項に記載のAAV粒子を、薬学的に許容される担体中に含む医薬
製剤。
9.脳および/または中枢神経系の細胞に核酸を投与する方法であって、項1~7のい
ずれか1項に記載のAAV粒子、または項8に記載の医薬製剤と上記細胞を接触させるス
テップを含む方法。
10.対象の脳および/または中枢神経系の細胞に核酸を送達する方法であって、項1
~7のいずれか1項に記載のAAV粒子、または項8に記載の医薬製剤を上記対象に投与
するステップを含む。
11.上記AAV粒子が、全身投与される、項9に記載の方法。
12.上記対象が、ヒト対象である、項9~11に記載の方法。
13.AAV9のアミノ酸588~589番目に対応するアミノ酸の位置にポリペプチ
ドの挿入を含む、修飾アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質であって、上記
ポリペプチドが、
a)PB5-3、
b)PB5-5、
c)PB5-14、
d)Angiopep-2、
e)GSH、
f)HIV-1 TAT(48~60)、
g)ApoE(159~167)2、
h)レプチン30(61~90)、および
i)THR
からなる群から選択される、AAVカプシドタンパク質。
14.挿入された上記ポリペプチドが、N末端、C末端、またはNおよびCの両末端に
グリシンをさらに含む、項13に記載の修飾AAVカプシドタンパク質。
15.表1に列挙するAAV血清型または表1に列挙する血清型の任意の組合せである
、項13または14に記載の修飾AAVカプシドタンパク質。
16.AAV9カプシドタンパク質である、項13~15のいずれか1項に記載の修飾
AAVカプシドタンパク質。
17.項13~16のいずれか1項に記載の修飾AAVカプシドタンパク質をコードす
る核酸分子。
18.ベクター内に含まれる、項17に記載の核酸分子。
19.項13~16のいずれか1項に記載の修飾AAVカプシドタンパク質を含むAA
V粒子。
20.表1に列挙するAAV血清型または表1に列挙する血清型の任意の組合せである
、項19に記載のAAV粒子。
21.上記AAVが、AAV8、AAV9、AAV2、AAV2i8、AAV9.45
または任意のバリアント、ミュータントあるいはこれらの組合せである、項19~20の
いずれか1項に記載のAAV粒子。
22.異種核酸分子を含む、項19~21のいずれか1項に記載のAAV粒子。
23.上記異種核酸分子が、治療ポリペプチドをコードする、項22に記載のAAV粒
子。
24.挿入された上記ポリペプチドを欠くカプシドを有する対照AAV粒子と比較して
、血液脳関門(BBB)を通過する形質導入活性が増強されている、項19~23のいず
れか1項に記載のAAV粒子。
25.挿入された上記ポリペプチドを欠くカプシドを有する対照AAV粒子と比較して
、脳および/または中枢神経系の細胞への形質導入活性が増強されている、項19~24
のいずれか1項に記載のAAV粒子。
26.対象の皮質、線条体、視床、小脳および脊髄の1つまたは複数への形質導入が増
強されている、項19~25のいずれか1項に記載のAAV粒子。
27.対象のアストロサイト、CC1+オリゴデンドロサイト;脳全体のNeuN+細
胞、中脳チロシンヒドロキシラーゼ(TH)+ドーパミン作動性ニューロン、カルビンジ
ン+小脳プルキンエ細胞、介在ニューロン集団およびCD31+内皮細胞を含む神経細胞
サブタイプの1つまたは複数への形質導入が増強されている、項19~26のいずれか1
項に記載のAAV粒子。
28.項19~27のいずれか1項に記載のAAV粒子、または項13~17のいずれ
か1項に記載の修飾カプシドタンパク質を、薬学的に許容される担体中に含む医薬製剤。
29.脳および/または中枢神経系の細胞に核酸を投与する方法であって、項19~2
7のいずれか1項に記載のAAV粒子、または項28に記載の医薬製剤と上記細胞を接触
させるステップを含む方法。
30.対象の脳および/または中枢神経系の細胞に核酸を送達する方法であって、項1
9~27のいずれか1項に記載のAAV粒子、または項28に記載の医薬製剤を上記対象
に投与するステップを含む方法。
31.上記AAV粒子または医薬製剤が、全身投与される、項30に記載の方法。
32.上記対象が、ヒト対象である、項29~31のいずれか1項に記載の方法。
本発明を説明したが、以下の実施例において、さらに詳細にこれを説明する。この実施
例は、単に例示目的のために本明細書に含まれ、本発明を制限することを意図していない
[実施例1]
非侵襲的方法の中でも、BBBシャトルペプチドは、入手の容易さ、低い免疫原性、お
よび高い化学的万能性のため、前臨床研究および臨床試験におけるこれらの可能性を立証
している。BBBシャトルペプチドは、BBB完全性を破壊することなく、多様なカーゴ
を脳実質内に輸送することが可能な分子である。いくつかの標的化ペプチドが、BBBを
通過して脳に送達する能力を有することが明らかとなっている。例えば、万能性BBBシ
ャトルペプチドであるAngiopep-2は、低密度リポタンパク質受容体関連タンパ
ク質1の媒介によりBBBを通過して、多種多様な粒子を効率的に輸送することができる
細胞株およびペプチド。
HEK293細胞およびヒトHuh7細胞を、熱失活した10%(v/v)のウシ胎仔
血清(FBS)、ペニシリン(100U/mL)およびストレプトマイシン(100ug
/mL)を添加したダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)中に維持した。内在性Tf
R1を欠く、異型チャイニーズハムスター卵巣(CHO)-TRVB細胞は、Dr.T.
E.McGraw(Weill Cornell Medical College、N
Y)により好意的に提供いただき、5%のFBSを添加したF12混合培地(Lonza
社、米国)中に増殖させた。ヒト脳毛細血管内皮hCMEC/D3細胞(Millipo
re社、米国)を、コラーゲンI(Thermo Fisher Scientific
社、米国)でコーティングした皿に播種し、0.025%のVEGF、0.025%のL
ONG(登録商標)R3 IGF-I、0.025%のhEGF、0.0025%のhB
FGF、0.01%のヒドロコルチゾン、ペニシリン(100U/mL)、ストレプトマ
イシン(100μg/mL)および2.5%のFBSを添加したEBM-2培地(Lon
za社、米国)中で増殖させた。すべての細胞は、37℃および5%のCOで維持した
。純度>95%のペプチドはすべて、Neo Scientific社(MA州、米国)
およびKareBay Biochem社(NJ州、米国)により合成された。ペプチド
(原液、10mM)を、10%のDMSOを添加したダルベッコリン酸緩衝生理食塩水(
DPBS)中に溶解した。5’-FAM標識THRペプチドは、ノースカロライナ大学(
UNC)チャペルヒルのHigh-Throughput Peptide Synth
esis and Array(HTPSA)Core Facilityにより合成さ
れた。
プラスミド構築物。
ヒトTfR1を発現するプラスミドmCherry-TFR-20(Addgene
55144)をAddgene社から購入した。mCherry-mTfR-20と名付
けられたプラスミドは、PCRにより次のように構築された。マウスTfR1遺伝子を、
フォワードプライマー5-TATTCTCGAGCGCCACCATGATGGATCA
AGCCAGATCAG-3(配列番号131)およびリバースプライマー5-AATA
GAATTCTGAAAACTCATTGTCAATATTCCAAAT-3(配列番号
132)を有するプラスミドpAcGP67AマウスTfR(Addgene 1239
2)により増幅し、プラスミドのヒトTfR1遺伝子をmCherry-TFR-20と
交換した。
ウイルス生成。
CBAプロモーターにより駆動する、ルシフェラーゼを発現する組換えAAV8完全粒
子(AAV8/luc)を、これまでに記載されているように、HEK293細胞におけ
る3重トランスフェクションを使用して生成した。簡潔には、AAV導入遺伝子プラスミ
ドpTR/CBA-luc、AAV8 RepおよびCap遺伝子を含むAAVヘルパー
プラスミド、およびAdヘルパープラスミドpXX680を、HEK293細胞内に同時
トランスフェクトした。トランスフェクション後48時間に、HEK293細胞を採取し
、溶解した。上清をCsCl勾配超遠心分離に供した。AAVを含む画分を採取し、ウイ
ルス力価は、リアルタイム定量的PCR(qPCR)により、Light Cycler
480装置およびSYBR green(Roche社、米国)、ならびに逆位末端反
復(ITR)領域上の相同配列に結合するように設計された1対のプライマーを使用して
判定した。
MTTアッセイ。
3-(4,5-ジメチル-2-チアゾリル)-2,5-ジフェニル-2H-テトラゾリ
ウムブロミド(MTT)アッセイを実施して、vybrant(登録商標)MTT細胞増
殖アッセイキット(Thermo Fisher Scientific社、米国)によ
り製造者の指示に従って、細胞に対するペプチドの細胞毒性を測定した。48ウェルプレ
ート内で増殖させた細胞に、AAV8/lucとペプチドとの複合体を形質導入した。4
8時間後、培地を除去し、新たな培養培地と交換した。MTT 10μlを細胞に加え、
37℃で4時間インキュベートし、次いで、SDS-HCl溶液100μlをウェル内に
加え、37℃で4時間さらにインキュベートし、その後、Victor装置(Perki
n-Elmer社、MA州)により570nmで吸収を測定した。
in vitro形質導入アッセイ。
AAV形質導入前の少なくとも4~5時間に、48ウェルプレート内に各ウェルあたり
1E+05細胞の密度で細胞を播種した。1細胞あたり1E+04ベクターゲノム(vg
)のAAV8/lucウイルスを細胞に感染させ、48時間後に回収した。製造者の指示
(Promega社、マディソン、WI州)に従って、ルシフェラーゼ活性を測定した。
中和アッセイ。
Huh7またはHEK293細胞を、各ウェルあたり5E+04細胞の密度で48ウェ
ルプレート内に播種した。AAV8/lucと種々の濃度のTHRとの複合体を4℃で2
時間インキュベートし、次いで、2倍希釈のマウスAAV8血清を、1細胞あたり1E+
04vgの、AAV8/lucウイルス、またはAAV8/lucとTHRとの複合体と
ともに、37℃で1時間インキュベートした。最終混合物を細胞に加え、37℃で48時
間インキュベートした。細胞を受動的溶解バッファー(passive lysis b
uffer)(Promega社、マディソン、WI州)で溶解し、ルシフェラーゼ活性
を測定した。Nab力価は、ルシフェラーゼ活性が無血清対照よりも50%低かったとき
の最大希釈として定義した。
AAV8結合アッセイ。
AAV8/lucとTHRまたはヒトアポトランスフェリンタンパク質(Sigma社
、616395、米国)との複合体を4℃で2時間インキュベートし、10000vgの
AAV8/lucウイルスのみまたは複合体を、1ウェルあたり4E+05の細胞密度の
Huh7細胞に4℃で加え1時間置き、次いで、DPBSで3回洗浄した。最後に、ゲノ
ムDNA(gDNA)を、DNeasy blood&tissue kit(Qiag
en社、米国)を用いて細胞から抽出し、qPCRにより、ルシフェラーゼプライマーお
よび参照GAPDHプライマーを用いて定量した。
hCMEC/D3細胞株についての経細胞輸送アッセイ。
Transwell(登録商標)-COLコラーゲンコーティング膜インサート(0.
4μm孔ポリカーボネート膜および6.5mmのインサートを有する24 Well P
ermeable Support、Sigma社、米国)内のEBM-2培養培地中に
hCMEC/D3細胞を1ウェルあたり5E+04細胞の密度で播種した。培地は、2~
3日ごとに交換した。約2週間後、細胞をDPBSで洗浄し、無血清EBM-2培地中に
培養し、AAV8、またはウイルスとペプチドとの複合体で処理した。種々の指示時点で
、基底チャンバー内の培地を採取した。ウイルス力価は、qPCRにより、確立された手
順に従って算出し、プライマーをITR領域に対して設計した。
in vitroでの透過性アッセイ。
FITCと共役したデキストラン(FITC-デキストラン)を使用して、製造者の指
示に従って、透過性アッセイを実施した。簡潔には、指示時点において、FITC-デキ
ストランを、コラーゲンでコーティングした細胞インサート上に播種した細胞に加え、室
温(RT)で30分間インキュベートした。インキュベーション後、インサートを除去し
、基底チャンバーに残存する培地を採取し、マイクロプレートリーダー(Biotek
Instruments社)を使用して、それぞれ485および530nmの励起および
発光波長で、FITC-デキストランの蛍光強度について分析した。すべての処理は、3
つ組で実施した。
ウエスタンブロットアッセイ。
hCMEC/D3細胞におけるZO-1タンパク質の発現を判定した。プロテアーゼ阻
害物質カクテル(Sigma社、米国)を添加したRIPA溶解バッファー(Sigma
社、米国)中に細胞を回収した。サンプルは、4~15%(vol/vol)のTGX(
商標)プレキャストタンパク質ゲル(Bio-Rad社、米国)上で泳動させ、ニトロセ
ルロース膜に転写した。5%(wt/vol)の脱脂乳で膜をブロッキングした後、特異
性ZO-1モノクローナル抗体(Thermo Fisher Scientific社
、33-9100、米国)とともにインキュベートし、0.05%のTween-20を
含むDPBS(PBST)により大規模な洗浄を行い、次いで、西洋わさびペルオキシダ
ーゼ共役ヤギ抗マウスIgG(Thermo Fisher Scientific社、
米国)とともにRTで1時間インキュベートした。膜をPBSTで大規模に洗浄し、増強
化学発光検出(ECL、Thermo社、米国)により免疫ブロットを可視化した。
免疫蛍光法。
カバーガラス上に増殖させた50~70%コンフルエントなCHO-TRVB細胞内に
、リポフェクタミン3000試薬(Invitrogen社、米国)を使用して、プラス
ミドmCherry-TFR-20およびmCherry-mTfR-20を個別にトラ
ンスフェクトした。トランスフェクション後48時間の後、カバーガラスを洗浄し、1n
Mの5-FAM-THRとともに37℃で1時間インキュベートし、次いで、細胞を0.
2Mのグリシン/HCl、pH2.2で酸洗浄し、4%のパラホルムアルデヒド中に4℃
で30分間固定した。最後に、DAPIを1:5,000希釈により、RTで5分間使用
した。カバーガラスを載せ、Olympus IX-83蛍光マイクロスコープ上で撮像
した。
AAV8競合結合アッセイ。
THR競合結合分析では、Protein Gレジン(Thermo社、米国)1系あ
たり10μlを、ヒトトランスフェリン抗体またはヤギIgG抗体対照1μgとともに4
℃で一晩インキュベートした。翌日、はじめに、1E+10vgのAAV8/lucを、
生理学的濃度のヒト血清アルブミン(HSA)、種々の希釈のTHRもしくはPEPXT
-1対照ペプチドまたはPBSとともに氷上で2時間インキュベートし、次いで、1:1
00希釈の生理学的濃度のヒトトランスフェリンを複合体に加え、氷上でさらに2時間イ
ンキュベートした。その後、混合物をprotein Gレジンとトランスフェリン抗体
との複合体に加え、4℃で一晩インキュベートした。最後に、複合体を低温のDPBSで
3回、厳密に洗浄した。複合体からDNAを抽出し、qPCRに適用して、1細胞あたり
のAAVゲノムコピー数をluc特異性プライマーを使用して判定した。
動物試験。
5~6週齢のC57BL/6雌マウスを、Jackson Laboratory(バ
ーハーバー、ME州)から最初に購入した。すべてのマウスは、UNCはチェペルヒルの
特定の無菌施設で維持し、すべての手順は、UNCの動物実験委員会により承認された。
ペプチドとともにインキュベートしたAAV8/Lucを、後眼窩注入によりマウスに投
与した。D-ルシフェリン基質(Nanolight社、パイントップ、AZ州)の腹腔
内注入後に、指示時点で、Xenogen IVIS Lumina(Caliper
Lifesciences社、ウォルサム、MA州)を使用して、ルシフェラーゼ発現を
撮像した。生物発光画像は、Living Image(PerkinElmer社、ウ
ォルサム、MA州)を使用して分析した。注入後種々の時点で、血液を後眼窩神経叢から
採取し、ウイルス力価をqPCRにより試験した。
組織におけるルシフェラーゼ発現の定量。
イメージング研究後1週間の後、イメージング試験に利用した動物を犠死させ、心臓、
肝臓、脾臓、骨格筋および脳の組織を採取し、刻んで受動的溶解バッファー中に均質化し
た。次いで、ライセートを10,000rpmで5分間遠心分離して、細胞残屑を除去し
た。上清を96ウェルプレートに移して、上記のようにルシフェラーゼ活性分析を行った
。組織ライセートにおける総タンパク質濃度を、Bradfordアッセイ(Bio-R
ad Laboratories社、フィラデルフィア、PA州)を使用して測定した。
組織におけるAAVゲノムコピー数の測定。
刻んだ種々の組織の総gDNAを、DNeasy blood&tissue kit
(Qiagen社、米国)を用いて単離した。ルシフェラーゼ遺伝子をqPCRアッセイ
により測定した。マウスラミン遺伝子は、内部対照として作用した。
組織学的処理および免疫組織化学的検査。
注入後4週間にマウスを麻酔し、DPBS 25mlの後、DPBS中4%の氷冷パラ
ホルムアルデヒド(PFA)15mlで経心的に灌流した。脳を抽出し、4%のPFA中
に4℃で一晩後固定した。次いで、脳をDPBS中30%のスクロースにより4℃で一晩
脱水した。脳全体の連続浮遊切片40μmをクリオスタット(Cryostat)(Le
ica Biosystems社、米国)で切断した。浮遊切片について、1次および2
次抗体を用いて、免疫組織化学的検査(IHC)を実施した。簡潔には、0.5%のTr
iton X-100(Sigma社、セントルイス、MO州)を含むトリス緩衝生理食
塩水(TBS)(TBST)に、浮遊脳切片をRTで30分間浸透させ、次いで、3%の
ロバ血清(Sigma社、D9663、セントルイス、MO州)を含む0.05%のTB
STにより、RTで1時間ブロッキングした。切片は、ブロッキングバッファー中に希釈
した1次抗体とともに4℃で一晩インキュベートした。翌日、組織切片を0.05%のT
BSTにより洗浄し、適切な2次抗体とともにブロッキングバッファー中RTで2時間イ
ンキュベートした。最後に、切片を洗浄し、DAPI(Sigma社、セントルイス、M
O州)を用いてスライド上に載せた。Olympus落射蛍光顕微鏡下で、一般的GFP
発現について、全脳を調べた。最も大量のGFP発現を有する領域について、Zスタック
共焦点イメージングを取得した。すべての画像は、Zeiss LSM 710 Spe
ctral Confocal Laser Scanning Microscope
上で、20-対物レンズを使用して取得した。この試験において使用した1次および2次
抗体は、次のとおり:ウサギ抗GFP(Abcam社、ケンブリッジ、MA州、ab65
56)、ヤギ抗CD31(Abcam社)、マウス抗NeuN(Millipore社、
MAB377、ビレリカ、MA州)、ラット抗GFAP(Thermo Fisher
Scientific社、13-0300、米国)、Alexa Fluor 488共
役ロバ抗ウサギ(Invitrogen社、A21206)、Alexa Fluor
594共役ロバ抗ヤギ(Invitrogen社、A11058)、Alexa Flu
or 594共役ロバ抗マウス(Invitrogen社、A21203)およびAle
xa Fluor 594共役ロバ抗ラット(Invitrogen社、A21209)
であった。
統計学的分析。
すべての定量的データは、平均±標準偏差(SD)として表す。p≦0.05のみを統
計学的有意差であると考えた。グラフは、少なくとも3回の独立したアッセイから取得し
たデータセットを表す。
AAV8とペプチドとの複合体はin vitroおよびin vivoでのAAV8形
質導入に影響する。
AAV8形質導入を増強した、潜在的かつ機能性のペプチドを同定するために、発明者
らは、表5および表6に示す、いくつかの報告されたペプチドをスクリーニングした。は
じめに、発明者らは、種々の濃度のペプチドの細胞に対する細胞毒性を試験した。0.0
01mMまたは0.01mMのペプチドをHEK293細胞またはHuh7細胞に加え4
8時間置いた場合に、細胞毒性をMTTアッセイにより測定したところ、細胞毒性は、ペ
プチドで処理した細胞において観察されなかった(図1A)。その後、発明者らは、in
vitroでの形質導入アッセイを実施した。発明者らは、10000vgのAAV8
/lucおよびペプチドを4℃で2時間インキュベートし、次いで、混合物をHEK29
3細胞またはHuh7細胞に適用した。48時間後、細胞ライセートを採取してルシフェ
ラーゼ分析を行った。結果は、いくつかのペプチド、例えば、LAH4、HIV-1 T
AT(48~60)、レプチン30(61~90)およびTHRが、AAV8形質導入を
、両細胞株において異なる程度まで有意に増強したことを示した(図1B、p<0.05
)。THRペプチドは、両細胞株において、AAV8のみの群と比較して、AAV8形質
導入の最も有意な向上を付与した。
発明者らは、CHO-TRVB細胞について免疫蛍光アッセイを実施し、THRが、マ
ウスTfR1と相互作用し得ることを示した。in vivoでのAAV形質導入に対す
るペプチドの作用をさらに試験するために、0.1mMのペプチドと5E+10vgのA
AV8/lucベクターとの複合体をインキュベートし、C57BL/6マウスに後眼窩
静脈を介して注入し、7日目にイメージングを行った。図2Aおよび2Bに示すように、
肝臓における導入遺伝子発現は、ペプチドLAH4、Angiopep-2、TAT、A
poE(159~167)、レプチン30(61~90)およびTHRで処理したAA
V8ベクターにおいて高くなった。より重要なことには、in vitroでのアッセイ
と一致して、THRペプチドでは、他の群と比較して全身において、特には脳において、
AAV8形質導入が全体的に有意に向上した(図2B)。
結果は、THRが、BBBを通過するAAV8の能力を増強するための潜在的機能を有
することを示唆する。一方、発明者らは、luc遺伝子発現およびウイルスゲノム数を、
採取した心臓、肝臓、筋肉および脳組織を用いてqPCRにより評価した。体内分布分析
では、はるかに高いAAVゲノムコピー数が、ペプチドAngiopep-2、ApoE
(159~167)、レプチン30(61~90)およびTHRで処理したAAV8ベ
クターの投与を受けているマウスの脳において検出されたことを示した。LAH4および
HIV-1 TAT(48~60)ではAAV8肝臓形質導入が向上したが、脳形質導入
に対する作用は存在しなかった(図2Cおよび2D)。このような結果は、BBBシャト
ルペプチドにより、BBBを通過して脳形質導入を増強することが可能なAAV8ベクタ
ーの量を増加させることが可能であることを示す。イメージング結果と一致して、ペプチ
ドAngiopep-2、ApoE(159~167)、レプチン30(61~90)
およびTHRをインキュベートすると、脳におけるAAV8形質導入が向上した(図2C
および2D)。しかし、発明者らが、種々の群において、筋肉におけるAAV8形質導入
の増強を測定できなかったことは興味深い。
ペプチドの極性はAAV8形質導入に有意に影響しない。
極性が、ペプチドの機能において重要な役割を担うことは周知である。BBBを通過し
て脳形質導入を増強するAAVの能力を向上させるためのペプチドのAAV8ビリオンと
の相互作用が非特異性である可能性を除外するために、発明者らは、種々の極性を有する
4つの対照ペプチドを設計した(表5)。ペプチドとAAV8/lucとの複合体をイン
キュベートし、C57BL/6マウスに注入した。AAV8投与後7日目に、イメージン
グを取得した。肝臓および脳における導入遺伝子発現の増強は、達成されなかった(図3
)。ウイルス発現もウイルスコピーゲノムも、有意には変化しなかった(図3Cおよび3
D)。ペプチドLAH4およびHIV-1 TAT(48~60)の結果をまとめると、
BBBシャトルペプチドは、実際、AAV8ビリオンと特異的には相互作用して、BBB
を通過して脳形質導入を増強するAAV8の能力を向上させる。
THRはin vivoで種々の組織においてAAV8形質導入を用量依存的に増強した

上記の結果に基づくと、THRペプチドが最良の機能を果たしたため、THRペプチド
を次の実験のために選択した。in vitroおよびin vivoで観察されたTH
Rペプチドの作用をさらに検証するために、5または6週齢の雌C57BL/6マウスに
、種々の濃度のTHRペプチドを、5E+10粒子のAAV8/lucと組み合わせて、
後眼窩注入により投与した。指示時点で、ルシフェラーゼ発現を撮像した。図4Aおよび
4Bに示すように、上昇濃度のTHRにより、さらに強力なイメージングシグナルが付与
された。同時に、AAV8/lucとペプチドとの複合体の形質導入効率を定量するため
に、発明者らが、肝臓、脳および脾臓におけるウイルスゲノム数を測定したところ、結果
は、THRを用いた3つの群における遺伝子コピー数が、対照群よりも有意に高く増強さ
れたことを示した(図4C)。THRの量が高くなれば、脳におけるベクターゲノムのコ
ピー数も増加した。
THRのAAV8との直接相互作用は形質導入の増強に必要である。
上記の結果はまさに、THRがAAV8形質導入を増強することが可能であることを示
した。しかし、BBBを通過して脳形質導入を増強するAAV8の能力に対するTHRの
作用が、THRのAAV8ビリオンとの直接相互作用を必要とするかどうかは不明である
。この目的のために、発明者らは、AAV8注入直前に、THRペプチドをAAV8/l
ucベクター(AAV8/0.1mM THR)と混合した。AAV8とTHRペプチド
との混合物の全身投与後、種々の時点でイメージングを実施した。肝臓領域における導入
遺伝子発現量を算出した。THRを適用することにより、AAV8肝臓形質導入を遮断し
た(図5Aおよび5B)。また、発明者らは、脳におけるルシフェラーゼ発現およびウイ
ルス分布に基づく有意差を2つの群間には認めなかった(図5C)。この結果は、BBB
を通過するAAV8の能力の向上が、ウイルスとTHRペプチドとの直接相互作用を必要
とすることを示す。
THRはAAV8の生物学的性質に影響しなかった。
THRがAAV8の生物学的性質に干渉するかどうかを判定するために、発明者らは、
in vitroでの中和アッセイを実施した。図6Bに示すように、種々の濃度のTH
Rは、AAV8/luc形質導入が向上する条件下で、AAV8/luc中和価に干渉し
なかった(図6A)。
THRは血中のAAV8クリアランスを低下させることによりAAV8形質導入を有意に
増強した。
全身投与後、THRにより媒介される、in vivoでのAAV8形質導入の増強に
おける細胞外因子を理解するために、発明者らは、高用量(各マウスあたり1E+11v
g)のAAV8/luc、またはウイルスとTHRとのインキュベートした複合体(AA
V8-0.1mM THR)をC57BL/6マウスへ個別に静脈内投与した後の、血中
クリアランス率に対するTHRの役割を利用した。これまでの知見と一致して、THRに
より、全身と脳の両方においてAAV8形質導入が増強された(図7Aおよび7B)。よ
り重要なことには、図7Cに示すように、AAV8-0.1mM THRを注入した群で
は、初期(5分)と後期(48時間)の両方の時点で、他方の群よりも血中クリアランス
の実質的な遅延が一貫して示され、このことにより、AAV8形質導入の増強についての
説明が可能であり得ることが示唆された。
THRはAAV8の細胞への結合および内皮細胞透過性を増強した。
次いで、発明者らは、THRにより増強される形質導入の基本的機構を検討することを
選択した。発明者らは、Huh7細胞において結合アッセイを実施した。THRをAAV
8とともにインキュベートすると、陽性対照としてのヒトトランスフェリン(hTf)の
結果と同様に、Huh7細胞表面に結合するAAV8ビリオンが劇的に増加した(図8A
)。その一方、THRが、BBBを通過するAAV8をどのように媒介するかを解明する
ために、発明者らは、明確に定義された系においてBBB hCMEC/D3内皮細胞を
使用して、in vitroでの内皮細胞透過性分析を行った。発明者らは、3つの群:
DPBSでインキュベートしたAAV8ベクター(AAV8/lucコホート)、PBS
でインキュベートしたAAV8ベクターの適用直前の培養培地へのTHRの追加(AAV
8/0.1mM THRコホート)、およびTHRでインキュベートしたAAV8ベクタ
ー(AAV8-0.1mM THRコホート)を設計した。内皮細胞透過性アッセイでは
、頂端細胞単層の完全性を判定することは必須である。したがって、発明者らは、はじめ
に、FITC-デキストランおよび主要結合タンパク質ZO-1発現の蛍光強度をウエス
タンブロット解析によって測定することにより、BBB膜の完全性を分析した。結果はま
さに、種々の群においてFITC透過性とZO-1タンパク質発現の差異が存在しないこ
とを示した(図10Aおよび10B)。AAV8ベクターをTHRペプチドとプレインキ
ュベートした場合(AAV8-0.1mM THRコホート)、AAV8ベクターの適用
後15分を除くあらゆる時点で、AAV8透過性の有意な向上が観察されたが(図8B)
、AAV8/0.1mM THRとAAV8とのコホート間に顕著な差は示されず、TH
RのAAV8との結合が、形質導入の増強に必要であることを、さらに示唆する。このよ
うな知見は、AAV8のTHRペプチドとの直接相互作用により、AAVビリオンの細胞
表面への結合が増加し、次いで、BBBを通過する能力が増強されることを実証した。
THRはAAV8ビリオンに結合するヒトトランスフェリンと競合した。
発明者らのこれまでの試験では、いくつかの血清タンパク質(トランスフェリン、アル
ブミンおよびApoB)が、AAV8と直接相互作用してin vitroおよびin
vivoでAAV8肝臓形質導入を増強することが可能であることを実証した。さらなる
試験では、このようなタンパク質が、AAV8ビリオンの同一の位置に競合的に結合する
ことを示す。THRがまた、ヒト血清タンパク質と同一のAAV8ビリオンの位置に結合
するかどうかを検討するために、発明者らは、競合アッセイを実施した。はじめに、AA
V8は、種々の希釈の、ヒト血清アルブミン(HSA)、対照ペプチドPEPXT-1ま
たはTHRとともに4℃で2時間インキュベートし、次いで、ヒトトランスフェリンを混
合物にさらに加え1時間置いた。トランスフェリン抗体を使用してトランスフェリン結合
AAV8ビリオンをプルダウンし、AAV8遺伝子コピー数をqPCRにより測定した。
図9に示すように、発明者らのこれまでの報告と一致して、HSAは、トランスフェリン
のAAV8への結合を遮断し、トランスフェリンのAAV8への結合の阻害に対する対照
ペプチドPEPXT-1の作用は、存在しなかった。高濃度のTHRペプチドを使用した
場合、トランスフェリンのAAV8ビリオンへの結合を遮断する、HSAと類似の作用が
存在した。したがって、BBBシャトルペプチドは、ヒト血清タンパク質と同一のAAV
ビリオンの位置に結合することによりBBBを通過する、AAV8の能力を向上させる機
能を果たす。
THRは脳におけるAAV8のBBB通過および神経細胞の標的化を促進する。
THRとプレインキュベートしたBas V8/lucベクターにより、脳において高
い形質導入が誘導された。ルシフェラーゼ分析結果により、高い形質導入レベルが、内皮
細胞または脳実質細胞のいずれに由来するかどうかを識別することは、不可能であった。
したがって、発明者らは、0.4mMのTHRと4℃で2時間プレインキュベートした2
×1011vgのscAAV8-CBh-eGFP(scAAV8-eGFP-THR)
を静脈内注入した後4週間に、種々の脳細胞における導入遺伝子発現を評価した。scA
AV8-CBh-eGFPウイルスまたはscAAV8-CBh-eGFP-THRのい
ずれかで処置したマウスにおいて、脳内皮細胞への効率的な形質導入を観察した(図11
A)。scAAV8-eGFP-THRの投与を受けたマウスにおいて、scAAV8-
CBh-eGFPで処置したマウスにおいて観察されたものよりも高いニューロン形質導
入を観察した(図11C)。scAAV8-CBh-eGFPまたはscAAV8-eG
FP-THRのいずれかで処置したマウスにおいて、アストロサイト形質導入は、観察さ
れなかった(図11B)。このような結果により、THRが、BBBを通過して脳、特に
は、神経細胞における形質導入を増強するAAV8の能力を向上させる可能性を有すると
いう見解が確認される。
発明者らの本試験の目的は、BBBを通過して脳に形質導入するAAVベクターの能力
を増強する、BBBシャトルペプチドを適用する可能性を探索することである。ここで、
発明者らは、種々の機構を有するいくつかのペプチドが、全身投与後、AAV8の脳形質
導入を向上させ、THRペプチドが、最良であることを見出した。発明者らはさらに、T
HRが、AAV8ビリオンに直接結合し、AAV8によるBBBの透過性を、TfR1受
容体媒介機構を介して向上させることが可能であることを実証した。
まとめると、ここで示されるデータは、明らかに、BBBシャトルペプチドが、AAV
8に直接結合し、さらに、脳へのAAV8形質導入を増強させることが可能であることを
初めて実証した。このような結果は、BBBシャトルペプチドがAAV形質導入を促進す
る実現可能性を強力に支持する。この知見は、CNS障害を有する患者およびAAVベク
ターの全身投与を必要とするものにおける臨床試験に最重要である。導入遺伝子発現に対
して、およびAAVゲノムコピー数、AAの全身投与
[実施例2]
実施例1では、発明者らは、いくつかのBBBペプチド(特には、THRペプチド)が
、AAV8ビリオンと直接相互作用して、BBBを通過するAAV8の能力を向上させる
ことが可能であることを実証した。AAV8と比較して、AAV9ベクターは、全身投与
後にはるかに高い脳形質導入を誘導し、AAV9は、臨床試験において、神経障害に広範
に提唱されている。しかし、THRペプチドは、全身投与後に、BBBを通過するAAV
9の能力を向上させず、AAV9の脳形質導入を増強させることができなかった。以下の
試験では、発明者らは、Ph.D-12merライブラリーからペプチド、PB5-3の
単離に成功し、ペプチドPB5-3が、マウスにおいて全身投与後にBBBを通過して脳
形質導入を向上させるAAV9の能力を特異的に増強することを実証した。
BBBを通過しAAV9に結合する能力を有するペプチド。
BBBを通過しAAV9に結合する能力を有するペプチドを単離するために、発明者ら
は、はじめに、Ph.D-12merファージライブラリーをC57BLマウスに後眼窩
静脈を介して注入した。2時間後、マウスをPBSで灌流し、脳を回収してファージを単
離し、増幅した。脳における第1選定ラウンドによるファージライブラリーをマウスに注
入して、さらなる選定ラウンドを行った。5ラウンド後、ファージライブラリーを、48
ウェルプレートに結合させることにより負に選択し、次いで、AAV9ビリオンでコーテ
ィングしたプレートでインキュベートした。洗浄後、AAV9結合ファージを回収し、増
幅して次の選定サイクルを行った。このような選定は、4サイクル繰り返した(図12A
)。ファージ選定の最終サイクルの後、40種の個々のファージを配列決定した。38種
のクローンの結果が、利用可能であった(図12B)。ペプチドPB5-3を6つのファ
ージにおいて、PB5-5を3つのファージにおいて、およびPB5-14を別の3つの
ファージにおいて検出した。このようなペプチドは、種々の配列を有する(図12Bおよ
び表7)。
PB5-3はAAV9に対する高い特異的結合親和性を実証した。
ファージから単離したペプチドのAAV9ビリオン結合親和性を試験するために、はじ
めに、発明者らは、種々のペプチドのAAV9ビリオンに対する親和性を比較した。種々
のファージを有するAAV9でコーティングしたプレートのインキュベーションおよび数
回の洗浄の後、さらに多くのPB5-3ファージが、PB5-5およびPB5-14ファ
ージよりもAAV9に結合したことを検出した(図13A)。次いで、発明者らは、in
vitroおよびin vivoでの選定により単離したファージが、AAV9に対す
る特異的結合親和性を示すかどうかを試験した。発明者らは、種々の血清型由来のAAV
ビリオンでプレートをコーティングした。PB5-3ファージによるインキュベーション
後、AAV9コーティングプレート上のファージ数は、AAV6およびAAV8によるプ
レートよりも、はるかに高かった(図13B)。この結果は、血清型特異性ペプチドをi
n vitroおよびin vivoでの選定により単離することが可能であることを示
す。
PB5-3ペプチドは細胞株におけるAAV9形質導入を特異的に増強する。
次いで、発明者らは、in vitroでのAAV9形質導入に対するPB5-3の作
用を調べた。発明者らは、MTTアッセイに基づいて、PB5-3ペプチドが、種々の細
胞型に対する毒性を有しないことを見出した(図14A)。PB5-3をAAV9ビリオ
ンとインキュベートした場合、Huh7、Hela、C2C12およびhCMEC/D3
細胞を含む種々の細胞株において、形質導入の増強が認められた(図14B)。インキュ
ベーションなしでは、PB5-3は、AAV9形質導入を向上させることができなかった
(図14C)。これまでの試験と一致して、ペプチドとAAVビリオンの直接相互作用が
、AAV9形質導入の増強に必要とされる。
PB5-3ペプチドを有する他の血清型由来のAAVのin vitroでの形質導入の
増強の分析。
PB5-3のAAV9に対する特異的作用をさらに検討するために、発明者らは、他の
血清型由来のAAVの形質導入に対するPB5-3の作用を試験した。血清型2、6およ
び8由来のAAVベクターをPB5-3とともにインキュベートし、次いで、混合物をH
uh7またはhCMEC/D3細胞に適用した。AAV感染後2日の後に形質導入を検出
した。AAV2、6または8を有する細胞株のいずれにおいても、形質導入の増強は観察
されなかった(図15A~C)。
PB5-3ペプチドは全身投与後の脳におけるAAV9形質導入を増強する。
マウスにおけるAAV9形質導入に対するPB5-3ペプチドの作用を試験するために
、発明者らは、PB5-3ペプチドとプレインキュベートしたAAV9ベクターを、C5
7BLマウスに後眼窩静脈を介して注入した。AAV投与後1、3、7および14日目に
、マウスのイメージングを取得した。図16に示すように、PB5-3ペプチドでプレイ
ンキュベートしたAAV9でマウスを処置した場合、脳組織における高い形質導入が観察
された。図16ABでは、代表的イメージングを示す。肝臓における形質導入は、AAV
9をPB5-3ペプチドとプレインキュベートしたかにかかわらず、類似した(図16B
)。組織導入遺伝子発現と一致して、他の組織ではなく脳におけるAAVゲノムコピー数
は、AAV9とPB5-3との複合体の投与を受けたマウスにおいて高くなった(図16
C)。この結果は、PB5-3のAAV9との相互作用が、BBBを通過して脳形質導入
を増強するAAV9の可能性を向上させることが可能であることを示唆する。
PB5-3ペプチドは全身投与後に他の血清型由来のAAVの脳形質導入に対して作用し
ない。
PB5-3ペプチドが、AAV9を除く他のAAV血清型に効率的には結合することが
できないというin vitroでの結果を確認するために、発明者らは、PB5-3と
プレインキュベートしたAAV6およびAAV8ベクターを、C57BLマウスに後眼窩
注入を介して投与した。AAV適用後5および10日目に、マウスのイメージングを行っ
た。PB5-3とプレインキュベートしたAAV6およびAAV8による脳形質導入の増
強は、全身投与後に、認められなかった(図17)。この結果は、PB5-3のAAV9
に対する特異性をさらに示唆する。
PB5-3ペプチドはin vitroでAAV9透過性を増強する。
PB5-3が内皮細胞層を通過するAAV9の能力に影響するかどうかを試験するため
に、発明者らは、明確に定義された系においてBBB hCMEC/D3内皮細胞を使用
して、in vitroでの内皮細胞透過性分析を実施した。2つの群:DPBSでイン
キュベートしたAAV9ベクター(AAV9コホート)、およびPB5-3とインキュベ
ートしたAAV9ベクター(AAV9-PB5-3コホート)を設計した。AAV9ベク
ターをPB5-3ペプチドとプレインキュベートした場合、指示時点で、内皮細胞透過性
の有意な向上が認められた(図18)。このような知見は、AAV9のPB5-3ペプチ
ドとの相互作用により、BBBを通過するAAV9の能力が向上したことを示す。
この試験の結果によれば、発明者らはまた、AAVベクターと相互作用し、BBBを通
過するAAVの能力を向上させ、AAVの脳形質導入を増強する可能性を有する、臨床適
用のためのAAV血清型特性ペプチドを単離することが可能である。
[実施例3]
中枢神経系(CNS)への送達のためのAAV9ベクター構築物AAV9-PB5-3、
AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14の生成。
本明細書に記載するペプチドをAAV粒子に表面結合させることに対する代替は、AA
V粒子のカプシドタンパク質の文脈において、これらを発現させることである。詳細には
、ペプチドは、カプシドにおいて3回軸スパイクカプシドドメイン(例えば、AAVカプ
シドのアミノ酸588~589番目(VP1位置))に隣接して発現させることができる
本明細書に記載するように、PB5-3、PB5-5およびPB5-14のペプチド配
列をそれらのカプシドタンパク質に挿入した、ベクターrAAV-Cap-in-cis
-loxを使用して中枢神経系(CNS)へ送達するための、組換えアデノ随伴ウイルス
9ベクター(rAAV9)を生成する。ペプチドPB5-3、PB5-5およびPB5-
14により血液脳関門(BBB)を通過するAAV9ベクターの能力が増強され、これら
を効率的かつ特異的な長期のCNSへの導入遺伝子発現に使用可能であることが期待され
る。
AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14ベクター構
築物の生成。
本明細書に記載するように、PB5-3、PB5-5およびPB5-14を保有する、
中枢神経系(CNS)への送達のための、AAVベクター構築物を生成する。rAAVベ
クターAAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14は、
PB5-3、PB5-5およびPB5-14のペプチド配列のアミノ酸(AA)を、rA
AV-Cap-in-cis-loxのAAV9カプシドのAA588~589(VP1
位置)に挿入することにより生成する(Deverman et al.Nature
Biotech 34,p.204~209(2016))。次のペプチド配列:PB5
-3:QFAALPVRAHYG-NH2(配列番号133)、PB5-5:ARSLE
PAPSRHS-NH2(配列番号134)およびPB5-14:AIGDKAYTLR
PT-NH2(配列番号135)を挿入する。必要に応じて、アミノ酸、例えば、グリシ
ンをペプチド配列のN末端、C末端または両方に加えて、AAVカプシドへのペプチド挿
入の結合部に可動性をもたらす。これにより、このようなペプチドがベクターの形質導入
活性の増強において機能するのに、いかなる構造も必要とされることを確実とする。
ペプチドPB5-3、PB5-5およびPB5-14のrAAV-Cap-in-cis
-loxベクターへのクローニング。
rAAV-Cap-in-cis-loxプラスミドは、AAV Rep遺伝子由来の
制御エレメントにより制御され、Cre可逆スイッチを有する、完全長AAV Cap遺
伝子を含む。rAAV-Cap-in-cis-loxプラスミドは、AAV2 ITR
と近接する3つの主要エレメント:(i)mCherry cDNAの上流で合成ポリア
デニル化配列の後の、ヒトUBC遺伝子の398bpの断片からなるmCherry発現
カセット、(ii)AAV5 p41プロモーター配列(GenBank AF0857
16.1の1680~1974)およびAAV2 rep遺伝子由来のスプライシング配
列を含む、AAV9カプシド遺伝子および制御配列、ならびに(iii)lox71およ
びlox66の逆位部位と近接するSV40ポリアデニル化配列(pA)を含む、Cre
依存スイッチを含む。また、rAAV-Cap-in-cis-loxプラスミドは、2
つのユニークな制限部位、XbaIおよびAgeIをカプシド配列に含む。rAAV-C
ap-in-cis-loxベクターが機能性Rep遺伝子を欠くため、Repをトラン
スに提供してウイルスを生成しなければならない。rAAV-Cap-in-cis-l
oxは、Rep-AAP AAVプラスミドとともに、rAAVを効率的に生成すること
ができる。
rAAVベクターAAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB
5-14は、PB5-3、PB5-5およびPB5-14のペプチド配列の12個のアミ
ノ酸(AA)を、rAAV-Cap-in-cis-loxのAAV9カプシドのAA5
88~589(VP1位置)に挿入することにより生成する。AAVプラスミド上の挿入
部位と相同な配列の両端上に15bpの重複を含む、ペプチドQFAALPVRAHYG
-NH2(PB5-3(配列番号133))、ARSLEPAPSRHS-NH2(PB
5-5(配列番号134))およびAIGDKAYTLRPT-NH2(PB5-14(
配列番号135))をコードする、Ultramerオリゴヌクレオチド(IDT In
tegrated DNA Technologies社)は、in vitroでの遺
伝子合成により合成し、単一の等温反応によりDNA断片の結合を可能とするin-fu
sionクローニング手順(Takarabio社、Cat.#638911、In-F
usion HD Cloning Plus)を使用して、rAAV-Cap-in-
cis-loxカプシドにクローニングする。Michelfelder et al.
((2011)Peptide Ligands Incorporated into
the Threefold Spike Capsid Domain to Re
-Direct Gene Transduction of AAV8 and AA
V9 in vivo.PLoS ONE 6(8))に基づいて、ペプチドPB5-3
、PB5-5およびPB5-14をカプシド表面上の3回軸スパイク領域に配置して、効
率的な形質導入を可能とする。また、ペプチドは、他のAAV血清型(例えば、AAV2
、AAV8)またはハイブリッド血清型のカプシドタンパク質における類似部位に、例え
ば、Michelfelder et al.((2011)Peptide Liga
nds Incorporated into the Threefold Spik
e Capsid Domain to Re-Direct Gene Transd
uction of AAV8 and AAV9 in vivo.PLoS ONE
6(8))に開示の方法により挿入し得る。
In-fusion HDクローニング。
In-Fusion HDクローニングは、1つまたは複数のDNA断片の任意のベク
ターへの迅速で特異的なクローニングのために設計されている。In-Fusion酵素
は、DNA断片(例えば、PCRにより生成したインサートおよび直線化したベクター)
を、15bpの重複をこれらの末端で認識することにより効率的かつ的確に融合させる。
rAAV-Cap-in-cis-loxプラスミド上の挿入部位と相同な配列の両端上
に15bpの重複を含む、ペプチドQFAALPVRAHYG-NH2(PB5-3(配
列番号133))、ARSLEPAPSRHS-NH2(PB5-5(配列番号134)
)およびAIGDKAYTLRPT-NH2(PB5-14(配列番号135))をコー
ドする、Ultramerオリゴヌクレオチド(IDT Integrated DNA
Technologies社)を合成し、rAAV-Cap-in-cis-loxベ
クターを、ユニーク制限部位XbaIを使用して直線化し、in-fusionクローニ
ング反応を実施する。次いで、反応産物をPlasmid Safe(PS)DNase
(Epicentre社、E3105K)で処理して、いかなる非集合断片をも分解し、
QIAquick PCR Purification Kit(Qiagen社)を使
用して精製する。この反応により、100ngを越える集合プラスミドが得られる(PS
DNase分解ステップ後に残存するDNAの量により決定されるように)。コンピテ
ント細胞は、集合したAAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-P
B5-14ベクターにより形質転換される。
PB5-3、PB5-5およびPB-14ベクターの中枢神経系(CNS)への送達。
AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14ベクター
構築物の形質導入効率に対する作用をin vivoで調べ、非修飾AAV9ベクターと
比較する。AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14
ならびに非修飾AAV9ベクターを使用して、ユビキタスCAGプロモーターにより駆動
する1本鎖(ss)GFPレポーターベクターをパッケージングする(ssAAV-CA
G-GFP)。AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-
14ならびにAAV9ベクターが、類似の効率でウイルスを生成することが期待される。
1×1012ベクターゲノム(vg)のいずれかのベクターを6週齢のマウスに静脈内注
入により投与し、3週間後にGFP発現による形質導入を評価する。
ベクターのCNSへの形質導入効率を評価するために、いくつかの脳領域、脊髄および
網膜の、GFP免疫組織化学的検査(IHC)および/または天然eGFP蛍光分析を実
施する。AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14ベ
クターが、成体CNS全体に高い効率で形質導入することが期待される。さらに、全身組
織透明化のための、PARSに基づくCLARITYを実施し、脊髄、皮質および線条体
由来の組織の透明化切片による天然eGFP蛍光分析を行う。ほとんどの器官(肝臓、心
臓、骨格筋および腎臓)におけるAAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびA
AV9-PB5-14ならびにAAV9の細胞レベルでの親和性が、非修飾AAV9ベク
ターと比較して類似することが期待される。
AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14ベクター
によるCNSへの遺伝子導入の効率を、非修飾であるが、それ以外は同一のAAV9ベク
ターと比較して定量するために、注入後25日に、いくつかの脳領域に存在するウイルス
ゲノム数を測定する。AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-P
B5-14ベクターが、AAV9と比較して、次のCNS領域:皮質、線条体、視床、小
脳および脊髄の1つまたは複数への遺伝子導入効率の増強をもたらすことが期待される。
AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14ベクター
により形質導入された細胞型を調べるために、いくつかの細胞型マーカーとのGFPの共
局在を分析する。AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5
-14ベクターが、アストロサイト、CC1+オリゴデンドロサイト;脳全体のNeuN
+細胞、中脳チロシンヒドロキシラーゼ(TH)+ドーパミン作動性ニューロン、カルビ
ンジン+小脳プルキンエ細胞、介在ニューロン集団およびCD31+内皮細胞を含む神経
細胞サブタイプの1つまたは複数に形質導入することが期待される。天然GFP発現は、
AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14の投与後1
年にわたって脳全体に続いて生じる。AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およ
びAAV9-PB5-14が、効率的、特異的かつ長期のCNSへの導入遺伝子発現をも
たらすことが期待される。
AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14ベクター
により形質導入された、いくつかの細胞型の画分を非修飾AAV9ベクターと比較して定
量し、信頼できる個々の細胞計数を容易とするために、核局在化GFP(NLS-GFP
)をCAGプロモーターの制御下で発現するベクター、ssAAV-CAG-NLS-G
FPを構築する。AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5
-14の成体静脈内投与により、成体マウスにおける神経およびグリア細胞型、例えば、
Aldh1L1+アストロサイトの大多数、NeuN+ニューロン、全脳領域にわたるO
lig2+オリゴデンドロサイト系細胞、脊髄全体のChat+運動ニューロン、TH+
中脳ドーパミン作動性ニューロンおよびカルビンジン+プルキンエ細胞の1つまたは複数
が効率的に標的とされることが期待される。
AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14ベクターの
ヒト神経細胞への形質導入効率。
AAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14のヒト神
経細胞への形質導入効率を判定するために、ヒト誘導多能性幹細胞(hiPSC)に由来
する皮質ニューロンおよびアストロサイトについて、3D分化方法を使用して、ベクター
を試験する。個人由来のHiPSC株を3D大脳皮質様構造(皮質球状体)に分化させ、
in vitroで最大200日間維持する。成熟した皮質球状体は、表在性および深層
の皮質興奮性ニューロンならびに最大20%のアストロサイトを含む。AAV9-PB5
-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14が、GFAP発現アストロサ
イト、MAP2発現ニューロンおよびインタクトな3D皮質球状体の1つまたは複数に、
非修飾AAV9ベクターと比較して、より効率的に形質導入することが期待される。
生成したAAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14
ベクターにより、CNSへの効率的で広範な遺伝子導入が可能となる。この系の別の重要
な利点は、これにより、効率的細胞内輸送、および長期の形質導入に必要な持続性2本鎖
DNA(dsDNA)形態への1本鎖ウイルスゲノムの変換(dsDNAゲノムのみがC
reの基質として作用するはずである)を媒介するカプシドが有利となるような選択圧が
導入されることである。
プラスミド。
rAAV-Cap-in-cis-loxゲノムプラスミドは、AAV2 ITRと近
接する3つの主要エレメント:(i)mCherry cDNAの上流で合成ポリアデニ
ル化配列40の後の、ヒトUBC遺伝子の398bpの断片からなるmCherry発現
カセット、(ii)AAV5 p41プロモーター配列(GenBank AF0857
16.1の1680~1974)およびAAV2 rep遺伝子由来のスプライシング配
列からなる、AAV9カプシド遺伝子および制御配列、ならびに(iii)lox71お
よびlox66の逆位部位43と近接するSV40ポリアデニル化配列(pA)からなる
、Cre依存スイッチを含む。また、rAAV-Cap-in-cis-loxゲノムプ
ラスミドは、2つのユニークな制限部位、XbaIおよびAgeIをカプシド配列に含む
ウイルスの生成および精製。
組換えAAVは、293T細胞(ATTC社)の3重トランスフェクションにより、ポ
リエチレンイミン(PEI)を使用して生成する。ウイルス粒子は、トランスフェクショ
ン後72時間に培地から、120時間に細胞および培地から回収する。細胞ペレットを2
mMのMgCl2、pH8を添加した10mMのトリス中に再懸濁し、3回凍結融解し、
100U/mLのベンゾナーゼ(Benzonase)(Epicentre社)により
37℃で少なくとも1時間処理する。ウイルス培地は、500mMの塩化ナトリウムを添
加した8%のポリエチレングリコール8000(Sigma-Aldrich社)を用い
た沈降により濃縮し、トリス-MgCl2中に再懸濁し、次いで、ライセートに加える。
次いで、混合したストックを500mMのNaClに適合させ、37℃で30分間インキ
ュベートし、2000×gで遠心分離することにより清澄化する。次いで、清澄化したス
トックをイオジキサノール(Optiprep、Sigma社;D1556)段階勾配(
15%、25%、40%および60%)により精製する。ウイルスを濃縮し、リン酸緩衝
生理食塩水(PBS)中に処方する。AAV安定性、収率および感染力を、Griege
r et al.(Clinical Vector.Mol Ther.24(201
6);P.287~297)およびFrancois A.et al.(Mol Th
er Methods Clin Dev.10(2018);P.223~236)に
おいて行ったように試験する。
ウイルス力価。
ウイルス力価は、qPCRを使用して直線化ゲノムプラスミドを基準物質として用いて
、DNaseI耐性ウイルスゲノムの数を測定することにより判定する。AAV粒子の感
染力は、Francois A.et al.(2018)に記載のように、感染性AA
V粒子を滴定することによりqPCRによって評価する。
動物。
マウスGFAPプロモーター(012886)23の制御下でCreを発現するGFA
P-CreマウスおよびC57Bl/6Jマウス(000664)をJackson L
aboratory(JAX)から購入する。rAAVベクターの静脈内投与は、ウイル
スを後眼窩洞(retro-orbital sinus)に注入することにより実施す
る。マウスは、予め決定した標本サイズの群にランダムに割り当てる。このような分析か
ら除外するマウスは存在しない。実験では、サンプル群についての盲検を行う。
ベクター体内分布。
6週齢マウスの雌C57Bl/6マウスに、指示するAAVカプシドにパッケージング
した1×1011vgのssAAV-CAG-GFPベクター(AAV9-PB5-3、
AAV9-PB5-5およびAAV9-PB5-14)を静脈内に注入する。動物は、群
にランダムに割り当てる。注入後25日に、マウスを安楽死させ、組織および指示する脳
領域を採取し、-80℃で凍結する。DNAは、Qiagen DNeasy Bloo
d and Tissue kitを使用して、組織サンプルから単離する。WPREエ
レメントに結合するPCRプライマーを使用してベクターゲノムを検出し、マウスグルカ
ゴン遺伝子に対して特異性のプライマーを使用して、マウスゲノムに対して正規化する。
既知濃度の直線化プラスミド基準物質の段階希釈を使用して、絶対定量を実施する。
組織調製、免疫組織化学的検査およびイメージング。
マウスをネンブタールにより麻酔し、0.1Mのリン酸バッファー(PB)によりpH
7.4の室温(RT)で、次いで、新たに調製した氷冷のPB中4%パラホルムアルデヒ
ド(PFA)で経心的に灌流する。脳を4%のPFA中に一晩後固定し、次いで、ビブラ
トームにより分割するか、または凍結保護してクリオスタットにより分割する。10%の
ヤギまたはロバ血清および0.5%のTriton X-100を含むPBS中の1次お
よび2次抗体を用いて、浮遊切片についてIHCを実施する(GAD67染色に界面活性
剤は使用しない)。使用する1次抗体は、マウス抗AAVカプシド(1:20;Amer
ican Research Products社、03-65158、クローンB1)
、ウサギ抗GFP(1:1000;Invitrogen社、A11122)、ニワトリ
抗GFP(1:1000;Abcam社、ab13970)、マウス抗CC1(1:20
0;Calbiochem社、OP80)、ウサギ抗GFAP(1:1000;Dako
社、Z0334)、マウス抗NeuN(1:500;Millipore社、MAB37
7)、ウサギ抗IbaI(1:500;Biocare Medical社、CP290
)、マウス抗カルビンジンD28K(1:200;Sigma社、CB-955)、ウサ
ギ抗カルレチニン(1:1000;Chemicon社、AB5054)、マウス抗GA
D67(1:1000;Millipore社、MAB5406)、モルモット抗MAP
2(1:1000、Synaptic Systems社、188004)、マウス抗パ
ルブアルブミン(1:1000;Sigma社)、チロシンヒドロキシラーゼ(1:10
00、Aves社)およびウサギ抗CD31(1:50;Abcam社、ab28364
)である。
細胞型特異性形質導入の定量。
6週齢の雌マウスを群にランダムに割り当て、AAV9-PB5-3、AAV9-PB
5-5およびAAV9-PB5-14ならびに非修飾AAV9カプシドにパッケージング
した2×1012vgのssAAV-CAG-NLS-GFPを静脈内に注入する。3週
後、マウスを灌流し、上記のように、脳を処理して指示する抗原に対して免疫染色する。
細胞型特異的免疫染色および天然NLS-GFP蛍光の共焦点単一面画像を取得する。最
初に計数し、細胞特異性抗原により染色した各細胞を標識し、IHCチャネルを観察する
ことにより、細胞計数を実施する。次いで、天然GFP蛍光が陽性となる、標識したIH
C+細胞を計数する。カプシド間で形質導入効率に明確な差異が存在するため、計数では
、群について盲検しない。
組織透明化。
マウスは、PBS中の氷冷した4%のPFA 60~80mLにより、毎分14mLの
流量で灌流する。次いで、流量を2~3mL/分に低減し、RTで2時間継続する。次い
で、マウスを個別に構築したカスタムチャンバーに置き、再循環するRTのPB中4%ア
クリルアミド200mLにより、2~3mL/分で一晩灌流した後、PBにより2時間の
灌流フラッシュを行って、残留しているポリマー/モノマーを脈管構造から除去する。重
合プロセスは、チャンバーを42℃のウォーターバス内に置き、0.25%のVA-04
4阻害物質を含む、再循環する脱気PB 200mLによる灌流(2~3mL/分)を2
~4時間行うことによって送達することにより開始する。次いで、マウスは、PBS中8
%のSDS、pH7.5により7日間灌流する。SDSを含む溶液は、7日の間に2回新
たに交換し、次いで、再循環しないPB 2Lによる一晩の灌流により洗い流す。透明化
した組織サンプルを、RIMS溶液(屈折率1.46)を用いてマウントして、イメージ
ングを行う。
ヒトiPSC株由来の皮質球状体の生成。
ヒト皮質球状体をiPSC株から生成する。簡潔には、2人の対照健常者に由来するi
PSC株を、次の培地:DMEM/F12、20%のKnockout Serum、1
mMの非必須アミノ酸(1:100)、GlutaMax(1:200)、βメルカプト
エタノール(0.1mM)、ペニシリンおよびストレプトマイシン(1:100)(Li
fe Technologies社)中の不活化したマウス胚線維芽フィーダー細胞上で
増殖させる。培養物を定期的に試験し、無マイコプラズマ状態に維持する。iPSCのコ
ロニーは、ディスパーゼ(0.35mg/ml、Invitrogen社)によりインタ
クトに分離させ、低接着プレート内の、ドルソモルフィン(dorsomorphin)
(5μM、Sigma社)およびSB-431542(10μM、Tocris社)を添
加したiPSC培地中に移し、培地を毎日交換する。in vitroでの分化の6日目
に、神経球状体をNPC培地(Neurobasal A、ビタミンA不含B27、Gl
utaMax(1:100)、ペニシリンおよびストレプトマイシン;Life Tec
hnologies社)に移し、この培地には、24日目までEGF(20ng/ml)
およびFGF2(20ng/ml)を添加し、次いで、25~42日目にBDNF(20
ng/ml)およびNT3(20ng/ml)を添加する。43日目以降、皮質球状体を
NPC培地中に維持し、この培地は、4日毎に交換する。
皮質球状体の解離およびウイルス感染。
酵素的解離および単層培養では、in vitroでの分化(1個人由来の1つのiP
SC株の2つの独立した神経分化、および別の個人由来のiPSC株の1つの分化)の1
70~200日目の皮質球状体を、Accutase(Innovative Cell
Technologies社)とともに37℃で25分間インキュベートし、NPC培
地で3回洗浄してP-200ピペットで穏やかに粉砕する。ポリオルニチンおよびラミニ
ンでコーティングしたカバーガラス(15mm)上に細胞を約300,000細胞/ウェ
ルで播種し、BDNF(20ng/ml)およびNT3(20ng/ml)を添加したN
PC培地中で最初の24時間維持し、次いで、増殖因子を含まないNPC培地中で維持す
る。
カバーガラス上の増殖した培養物をそれぞれのウイルスに1×109vg/ウェルの力
価で感染させ、5日後に4%のパラホルムアルデヒド(PFA)で10分間固定する。免
疫細胞化学検査では、細胞を0.2%のTriton X-100で10分間透過処理し
、PBS中10%のヤギ血清で1時間プロッキングする。次いで、カバーガラスを、ブロ
ッキング溶液中に希釈した抗体とともに2時間インキュベートする。核は、ヘキスト33
258(Life Technologies社、1:10,000)で可視化する。細
胞をZeiss M1 Axioscopeで、40×対物レンズを使用して撮像する。
GFAPまたはMAP2のいずれかで同時標識するGFP+細胞の比率は、各実験条件に
ついて、1カバーガラスあたり10の確率場の画像において定量する。提示する結果は、
2つの別々の解離および感染実験の平均である。
インタクトな3D培養物をAAV9-PB5-3、AAV9-PB5-5およびAAV
9-PB5-14ならびに非修飾AAV9ベクターに感染させるために、in vitr
oでの分化の197日目の単一のヒト皮質球状体を、NPC培地中に6×109vg/4
00μlを含む1.5mlのエッペンドルフチューブ内に一晩移して、7日後に4%のP
FA中で一晩固定する。次いで、固定した球状体を30%のスクロース中に24時間移し
、O.C.T.(Fisher Scientific社)で包埋して14μmの切片に
切断する。免疫組織化学的検査では、切片を、0.3%のTriton-X100を含む
PBS中の10%のヤギ血清で1時間ブロッキングする。Leica TCS SP8共
焦点顕微鏡で画像を収集する。
このような方法のさらなる記載は、Michelfelder et al.,((2
011)PLoS ONE6(8))、Deverman et al.((2016)
Nat Biotechnol.2016 Feb;34(2):204~209)、G
rieger et al.(2016)「Production of Recomb
inant Adeno-associated Virus Vectors Usi
ng Suspension HEK293 Cells and Continuou
s Harvest of Vector from the Culture Med
ia for GMP FIX and FLT1 Clinical Vector」
Mol Ther.2016 Feb;24(2):287~297およびFranco
is A.,(2018)「Molecular Therapy:Methods&C
linical Development」Mol Ther Methods Cli
n Dev.2018 Jul 27;10:223~236に見出すことができる。
本発明は、これらのある特定の実施形態の特定の詳細を参照して記載されているが、こ
のような詳細を添付の特許請求の範囲に含む場合を除いて、およびこのような詳細を添付
の特許請求の範囲に含む範囲で、このような詳細が本発明の範囲に対する制限であるとみ
なすべきであるとは、意図していない。
本出願を通して、種々の特許、特許公開および非特許公開文献を参照する。このような
特許および公開文献の開示は、これらの全体において、本発明が属する分野の先行技術を
さらに十分に説明するために、参照により本出願に組み込む。

Claims (32)

  1. 表面結合ペプチドを含むアデノ随伴ウイルス(AAV)粒子であって、前記AAV粒子
    の表面に結合する前記ペプチドが、
    a)Angiopep-2、
    b)GSH、
    c)HIV-1 TAT(48~60)、
    d)ApoE(159~167)2、
    e)レプチン30(61~90)、
    f)THR、
    g)PB5-3、
    h)PB5-5、
    i)PB5-14、および
    j)上記(a)~(i)の任意の組合せ
    からなる群から選択される、AAV粒子。
  2. 前記AAVが、表1に列挙する血清型、または表1に列挙する血清型の任意の組合せで
    ある、請求項1に記載のAAV粒子。
  3. 前記AAVが、AAV8、AAV9、AAV2、AAV2i8、AAV9.45または
    任意のバリアント、ミュータントあるいはこれらの組合せである、請求項1に記載のAA
    V粒子。
  4. 前記AAV粒子の表面に結合する前記タンパク質が、1AAV粒子あたり約2000タ
    ンパク質分子~1AAV粒子あたり約4×10タンパク質分子の範囲の量で、前記AA
    V粒子表面上に存在する、請求項1~3のいずれか1項に記載のAAV粒子。
  5. 異種核酸分子を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のAAV粒子。
  6. 前記表面結合ペプチドを含む前記AAV粒子が、前記表面結合タンパク質を欠くAAV
    粒子と比較して、血液脳関門(BBB)を通過する形質導入活性が増強されている、請求
    項1~5のいずれか1項に記載のAAV粒子。
  7. 前記表面結合ペプチドを含む前記AAV粒子が、脳および/または中枢神経系の細胞へ
    の形質導入活性が増強されている、請求項1~6のいずれか1項に記載のAAV粒子。
  8. 請求項1~7のいずれか1項に記載のAAV粒子を、薬学的に許容される担体中に含む
    医薬製剤。
  9. 脳および/または中枢神経系の細胞に核酸を投与する方法であって、請求項1~7のい
    ずれか1項に記載のAAV粒子、または請求項8に記載の医薬製剤と前記細胞を接触させ
    るステップを含む方法。
  10. 対象の脳および/または中枢神経系の細胞に核酸を送達する方法であって、請求項1~
    7のいずれか1項に記載のAAV粒子、または請求項8に記載の医薬製剤を前記対象に投
    与するステップを含む方法。
  11. 前記AAV粒子が、全身投与される、請求項9に記載の方法。
  12. 前記対象が、ヒト対象である、請求項9~11に記載の方法。
  13. AAV9のアミノ酸588~589番目に対応するアミノ酸の位置にポリペプチドの挿
    入を含む、修飾アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質であって、前記ポリペ
    プチドが、
    a)PB5-3、
    b)PB5-5、
    c)PB5-14、
    d)Angiopep-2、
    e)GSH、
    f)HIV-1 TAT(48~60)、
    g)ApoE(159~167)2、
    h)レプチン30(61~90)、および
    i)THR
    からなる群から選択される、AAVカプシドタンパク質。
  14. 挿入された前記ポリペプチドが、N末端、C末端、またはN末端およびC末端の両方に
    グリシンをさらに含む、請求項13に記載の修飾AAVカプシドタンパク質。
  15. 表1に列挙するAAV血清型、または表1に列挙する血清型の任意の組合せである、請
    求項13または14に記載の修飾AAVカプシドタンパク質。
  16. AAV9カプシドタンパク質である、請求項13~15のいずれか1項に記載の修飾A
    AVカプシドタンパク質。
  17. 請求項13~16のいずれか1項に記載の修飾AAVカプシドタンパク質をコードする
    核酸分子。
  18. ベクター内に含まれる、請求項17に記載の核酸分子。
  19. 請求項13~16のいずれか1項に記載の修飾AAVカプシドタンパク質を含むAAV
    粒子。
  20. 表1に列挙するAAV血清型または表1に列挙する血清型の任意の組合せである、請求
    項19に記載のAAV粒子。
  21. 前記AAVが、AAV8、AAV9、AAV2、AAV2i8、AAV9.45または
    任意のバリアント、ミュータントあるいはこれらの組合せである、請求項19~20のい
    ずれか1項に記載のAAV粒子。
  22. 異種核酸分子を含む、請求項19~21のいずれか1項に記載のAAV粒子。
  23. 前記異種核酸分子が、治療ポリペプチドをコードする、請求項22に記載のAAV粒子
  24. 挿入された前記ポリペプチドを欠くカプシドを有する対照AAV粒子と比較して、血液
    脳関門(BBB)を通過する形質導入活性が増強されている、請求項19~23のいずれ
    か1項に記載のAAV粒子。
  25. 挿入された前記ポリペプチドを欠くカプシドを有する対照AAV粒子と比較して、脳お
    よび/または中枢神経系の細胞への形質導入活性が増強されている、請求項19~24の
    いずれか1項に記載のAAV粒子。
  26. 対象の皮質、線条体、視床、小脳および脊髄の1つまたは複数への形質導入が増強され
    ている、請求項19~25のいずれか1項に記載のAAV粒子。
  27. 対象のアストロサイト、CC1+オリゴデンドロサイト;脳全体のNeuN+細胞、中
    脳チロシンヒドロキシラーゼ(TH)+ドーパミン作動性ニューロン、カルビンジン+小
    脳プルキンエ細胞、介在ニューロン集団およびCD31+内皮細胞を含む神経細胞サブタ
    イプの1つまたは複数への形質導入が増強されている、請求項19~26のいずれか1項
    に記載のAAV粒子。
  28. 請求項19~27のいずれか1項に記載のAAV粒子、または請求項13~17のいず
    れか1項に記載の修飾カプシドタンパク質を、薬学的に許容される担体中に含む医薬製剤
  29. 脳および/または中枢神経系の細胞に核酸を投与する方法であって、請求項19~27
    のいずれか1項に記載のAAV粒子、または請求項28に記載の医薬製剤と前記細胞を接
    触させるステップを含む方法。
  30. 対象の脳および/または中枢神経系の細胞に核酸を送達する方法であって、請求項19
    ~27のいずれか1項に記載のAAV粒子、または請求項28に記載の医薬製剤を前記対
    象に投与するステップを含む方法。
  31. 前記AAV粒子または医薬製剤が、全身投与される、請求項30に記載の方法。
  32. 前記対象が、ヒト対象である、請求項29~31のいずれか1項に記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112703198A (zh) 2018-07-11 2021-04-23 布里格姆妇女医院 用于跨血脑屏障递送试剂的方法和组合物
CN110437317B (zh) * 2019-01-30 2023-05-02 上海科技大学 具有变异衣壳蛋白的腺相关病毒及其用途
CN115087738A (zh) * 2019-08-29 2022-09-20 小利兰·斯坦福大学托管委员会 用于穿越人血脑屏障的腺相关病毒载体
CN114929869A (zh) 2019-11-08 2022-08-19 科亚韦治疗公司 修饰的腺相关病毒载体及将其递送至中枢神经系统
US11981705B2 (en) 2020-01-10 2024-05-14 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Methods and compositions for delivery of immunotherapy agents across the blood-brain barrier to treat brain cancer
CN113456810A (zh) * 2020-03-30 2021-10-01 杭州星鳌生物科技有限公司 一种新型抗新冠病毒治疗性疫苗及其制备方法和应用
CN112851789B (zh) * 2021-02-04 2022-10-18 大理大学 一种脑靶向hiv进入抑制剂多肽及其应用
CN112852881B (zh) * 2021-02-09 2023-08-15 南京贝思奥生物科技有限公司 利用细胞穿膜肽增强腺相关病毒在中枢神经系统转导效率的方法
CN113648432B (zh) * 2021-03-31 2024-01-19 中山大学中山眼科中心 rAAV2/Retro作为针对视网膜感光细胞的递送系统及其在制备治疗视网膜疾病药物中的应用
CA3216491A1 (en) 2021-04-16 2022-10-20 Asklepios Biopharmaceutical, Inc. Rational polyploid aav virions that cross the blood brain barrier and elicit reduced humoral response
WO2023039395A1 (en) * 2021-09-07 2023-03-16 Yale University Methods of treating neurodegenerative conditions and compositions therefor
GB202202628D0 (en) * 2022-02-25 2022-04-13 Babraham Inst Novel use and method comprising IL-2 and a tissue- or organic-specific targeting moiety
WO2023178311A1 (en) * 2022-03-18 2023-09-21 The University Of North Carolina At Chapel Hill Methods for treating disorders under hypothermia and compositions relating to the same
WO2023220386A1 (en) * 2022-05-13 2023-11-16 The Children's Hospital Of Philadelphia Adeno-associated viral vectors for targeting brain microvasculature
CN116041531B (zh) * 2022-05-31 2024-06-18 山东大学 一种脑靶向抗血管生成多肽及其纳米胶束材料
CN114958746B (zh) * 2022-06-08 2024-05-31 中国科学院动物研究所 一种多能干细胞诱导产生3d类脑体的方法及试剂盒
WO2023242633A2 (en) * 2022-06-14 2023-12-21 Vectory B.V. Recombinant aav capsid proteins
WO2024016003A2 (en) * 2022-07-14 2024-01-18 The Broad Institute, Inc. Aav capsids that enable cns-wide gene delivery through interactions with the transferrin receptor
CN116693633B (zh) * 2023-02-21 2023-12-22 广州派真生物技术有限公司 腺相关病毒突变体及其应用
CN116179607A (zh) * 2023-03-27 2023-05-30 迦进生物医药(上海)有限公司 一种human TfR2高表达的稳转细胞株及其构建方法和应用
WO2024205404A1 (en) * 2023-03-27 2024-10-03 Sanquin IP B.V. Novel capsid engineered aav vectors for liver-directed gene therapy
CN116121306A (zh) * 2023-03-27 2023-05-16 迦进生物医药(上海)有限公司 一种human TfR1高表达的稳转细胞株及其构建方法和应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2004226961B2 (en) * 2002-05-01 2009-06-11 University Of Florida Research Foundation, Inc. VP2-modified rAAV vector compositions and uses therefor
AU2003231230A1 (en) * 2002-05-01 2003-11-17 University Of Florida Research Foundation, Inc. Improved raav expression systems and methods for enhancing transduction of mammalian neural cells
EP2709670A4 (en) 2011-05-18 2015-01-21 Childrens Hosp Medical Center TARGETED ADMINISTRATION OF PROTEINS ACROSS THE HEMATO-ENCEPHALIC BARRIER
ES2752191T3 (es) * 2012-02-17 2020-04-03 Childrens Hospital Philadelphia Composiciones y métodos con vectores de AAV para la transferencia de genes a células, órganos y tejidos
MY172457A (en) 2012-04-18 2019-11-26 Childrens Hospital Philadelphia Composition and methods for highly efficient gene transfer using aav capsid variants
EP3561062A1 (en) 2013-09-13 2019-10-30 California Institute of Technology Selective recovery
US20170253643A1 (en) 2014-09-02 2017-09-07 Tokyo University Of Science Foundation Centrally-Acting Peptide Derivative, and Pharmaceutical Composition
US10370432B2 (en) 2014-10-03 2019-08-06 University Of Massachusetts Heterologous targeting peptide grafted AAVS
CA3011939A1 (en) 2016-02-02 2017-08-10 University Of Massachusetts Method to enhance the efficiency of systemic aav gene delivery to the central nervous system
PE20190209A1 (es) 2016-04-04 2019-02-07 Bioverativ Usa Inc Anticuerpos anti-factor bb del complemento y uso de estos

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