JP2023509177A - Usher症候群を治療する方法及びその組成物 - Google Patents

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Abstract

本願は、LEAPER技術に基づいてUSH2A遺伝子転写物におけるGからAへの突然変異を含む標的RNAを標的化編集する方法に関し、該方法は、標的RNAを編集するためのアデノシンデアミナーゼ動員RNA(arRNA)又は前記arRNAをコードする構築体を前記細胞に導入するステップを含み、前記arRNAが前記標的RNAとハイブリダイズされる相補的RNA配列を含み、前記arRNAがRNAに作用するアデノシンデアミナーゼ(ADAR)を動員して標的RNAにおける標的アデノシンを脱アミノ化することができ、RNAにおけるAからI塩基へのインビボ編集を安全でかつ効果的に行い、病原性の突然変異部位を修復し、疾患、例えば、Usher症候群を治療するという目的を達成する。【選択図】なし

Description

本願は、遺伝子編集の治療分野に属し、具体的には、LEAPER(Leveraging Endogenous ADAR for Programmable Editing on RNA)技術に基づいてUsher症候群II型(Usher Syndrome Type II)に関連する遺伝子変異を標的として編集する方法に関する。
Usher症候群は、遺伝性難聴-網膜色素変性症候群とも呼ばれ、1914年に、Charles Howard Usherによって記載され、名称が付けられ12、遺伝子突然変異によって引き起こされ、患者の先天性又は進行性の視覚能力及び聴覚能力の喪失をもたらす常染色体劣性遺伝性希少疾患である。Usher症候群の発生率は、ドイツでは約1/12500であり、ノルウェーでは1/28000であり、アメリカでは1/23000であり、アメリカでは16000人の視覚及び聴覚障害者のうち、半分以上の患者がUsher症候群を罹患すると推定される。世界中で数万乃至数十万人の患者の治療は、急務となっている。
1977年に、Davenportらは、Usher症候群を検討して、その重症度によってそれをI、II、III、IV型に分類する。そのうち、I型は、重度の先天性難聴であり、10歳前後に重度の視覚障害を有し、II型は、中程度から重度の先天性難聴であり、約10歳~50歳に徐々に視力を失う。III、IV型は、比較的少なく、軽症であり、聴覚について進行性の感音性難聴であり、視力の欠失時間が不確定である。I型は、発症が早く、治療介入期間が短いが、III、IV型は、病状が比較的軽い。II型患者の視力喪失は、10~20歳から徐々に現れ始め、発症の初期段階において夜盲症として現れ、最終的には視力を失い(図1)、これは、より長い治療介入期間を可能にし、患者の視力の進行性喪失を終了させる見込みがある。
Neuhausらは、2017年に、ハイスループット塩基配列決定により、138人のUsher症候群患者を研究し、その結果として、138人のうち82人にUSH2A遺伝子突然変異が現れるが、82人のうち80人がUsher症候群II型であることを示す(図2)。したがって、Usher症候群II型患者のみを考慮すると、USH2A遺伝子突然変異の割合は90%を超え(図2)、USH2A遺伝子に対する治療スキームは、これらの患者に利益をもたらす可能性が高い。
USH2A遺伝子は、Usherinと呼ばれるタンパク質をコードし、該タンパク質は、視覚において重要な機能を果たし、主に、感光性の錐体視細胞と桿体視細胞において、インナーセグメント(Inner Segment)とアウターセグメント(Outer Segment)を接続する重要な役割を果たす。USH2Aが変異すると、錐体視細胞及び桿体視細胞の変性死が引き起こされる。Neuhausらが2017年に検討した結果から、その配列決定されたUSH2A遺伝子突然変異の例のうち、13%がNM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)であるが、この変異型が全ての変異型に占める割合が最も高い単一の変異型であることを示す(図3)
USH2A遺伝子の突然変異によるUsherinの正常な機能の喪失は、USHER症候群II型を引き起こす重要な原因であり、USH2A遺伝子に対する治療は、現在のUsherII型の治療の主な研究開発方向となっている。
現在、遺伝子療法でUSHER症候群II型を治療する研究開発方向は、主に2つあり、1つは、ウイルス等の方式により、完全なUSH2A遺伝子が眼部に再発現されることを媒介する。しかしながら、USH2A遺伝子のタンパク質配列が、6000アミノ酸を超え、非常に長いため、その対応するコード領域配列は、18000塩基対を超える。一般的なウイルスベクターによる送達長は、限られている。一般的には、レンチウイルスの送達量は、10000塩基対を超えないが、アデノ随伴ウイルスの送達量は、4500塩基対を超えない。これは、ウイルスベクターによる全長のUSH2A遺伝子の送達を困難にする。したがって、医療及び科学研究者らは、切断型USH2A遺伝子の送達のみを選択する。このようにすると、病状の進行をある程度緩和することができるが、患者は依然として正常な全長のUsherinを欠いているため、Usherinの本来の正常な生理機能を完全に果たすことができない。
USH2A遺伝子に対する別の一般的な治療開発方向は、エクソンスキッピング(Exon Skipping)によるものである。一部のUSH2A遺伝子の突然変異方式は、あるエクソンのフレームシフト(Frame Shift)又はナンセンス突然変異(ナンセンス変異)によって引き起こされるため、RNAスプライシングの過程において、該エクソンを特異的にスキップすることができれば、該エクソン以降の配列を正常に翻訳することができる。スプライス過程で翻訳ヌクレオチドの標的とするエクソンを特異的にスキップするように、短いアンチセンスヌクレオチド(Anti-Sense Oligo、ASO)を導入することが慣行である。この方法は、上記方法と同様に、突然変異が生じたエクソンをスキップするため、最終的に全長のUsherinを得ることができない。
近年、CRISPR(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)を始めとする遺伝子編集技術は、速く発展しており、かつ生物及び医学の多くの分野に深刻な影響を与える。多くの科学研究者及びバイオテクノロジー企業も、該技術を臨床に普及する努力をしている。2019年9月に北京大学のデン宏魁教授とその協力者が発表した論文は、CRISPR技術を利用して幹細胞を編集しそれを患者に戻し、それによりそのエイズと白血病を治療する臨床試験結果を11回報告し、CRISPR技術の遺伝子治療方向への転換に巨大な貢献をする。
CRISPR技術が非常に広い応用の将来性を有するが、一連の欠点が存在するため、科学研究段階から臨床治療応用への転換に進まない。問題の1つは、CRISPR技術に用いたコア作用酵素であるCas9にある。CRISPRのDNA編集技術に基づいて、Cas9又は類似の機能を有する他のヌクレアーゼを外因的に発現しなければならないため、いくつかの問題を引き起こす。まず、外因的発現を必要とするヌクレアーゼは、一般的により大きな分子量があり、これは、ウイルスベクターによるヌクレアーゼのインビボへの送達効率を劇的に低下させる。次に、ヌクレアーゼの外因的発現のため、このような方法に潜在的なヌクレアーゼオフターゲットの可能性が存在し、これはその応用における潜在的な発癌リスクをもたらす。最後に、外因的に発現されたCas9などの類似ヌクレアーゼは、細菌から発見されるが、ヒト又は哺乳動物に天然に存在するものではなく、それは、患者体内の免疫反応を引き起こす可能性があり、これは、一方では、患者自身に損傷を与える可能性があり、他方では、外因的に発現されたヌクレアーゼを中和させ、それによりあるべき活性を失い、治療効果に影響を与える可能性がある。
2017年には、マサチューセッツ工科大学の張鋒教授及びその研究グループは、REPAIR(RNA Editing for Programmable A to I Replacement)というRNA編集技術を報告した。Cas13-ADAR融合タンパク質及びシングルガイドRNA(single guide RNA、sgRNA)を外因的に発現することにより、目的RNAを標的とするAからIへの編集を実現することができるが、該方法は、CRISPR技術と同様であり、依然として外因的タンパク質の発現を必要とする。外因的タンパク質の発現による問題を解決することができない。
2019年1月に、Thorsten Stafforst研究グループは、RESTORE(recruiting endogenous ADAR to specific trans for oligonucleotide-mediated RNA editing、Merkle et al.、2019)というRNA単一塩基編集技術を報告した。RESTOREは、外来タンパク質への依存を回避することができるが、RESTORE技術は、IFN-γが存在する前提で高い編集効率を有する必要があり、IFN-γは、自己免疫の発展と重症度を決定する重要な因子であり、これは、該技術の医学分野における応用を大幅に低下させる。一方、RESTORE技術にガイドRNAセグメントも同様に使用されるが、それに使用されるガイドRNAは、化学合成されたオリゴヌクレオチドであり、それが合成したオリゴヌクレオチドは、その安定性を確保するために大量の化学修飾を人為的に導入する必要がある。これらの化学修飾は、一部が非天然の修飾であるため、該オリゴヌクレオチドに毒性又は免疫原性が存在し得る。また、一部の修飾は、同じ塩基鎖の異なるコンフォメーションをもたらし、それにより、同じRNA配列の場合、コンフォメーションの数十の異なる組み合わせが可能であり、これは、細胞内へのその送達の困難性を増加させる。
上記3種類の技術はいずれも一定の欠陥が存在し、USH2A遺伝子自体の特殊性に鑑み、上記3種類の技術は、いずれもUSHER症候群II型を治療することが困難である。
2019年7月に、北京大学の生命科学学院の魏文勝教授の研究グループは、Nature Biotechnologyに「Programmable RNA editing by recruiting endogenous ADAR using engineered RNAs」という論文を発表し、初めて新たな核酸編集技術であるLEAPER(Leveraging Endogenous ADAR for Programmable Editing of RNA、Qu et al.、2019)を報告した。一方では、CRISPR技術と比較し、該技術は、原理的に外因性ヌクレアーゼの過剰発現への依存を回避し、ガイドとしてRNAセグメントのみを必要とし、内因性ヌクレアーゼを編集が必要な部位に動員する。それにより、該技術は、医学分野への変換過程において、より大きな利点を有する。他方では、該技術は、転写レベルのみでアデノシンAからクレアチニンIへの編集を実現し(クレアチニンIは、タンパク質翻訳過程ではグアノシンGと識別される)、ゲノムにおける配列を変えず、したがってより安全で便利である。LEAPER技術は、化学合成されたRNAにより達成されることではなく、アデノ随伴ウイルス(AAV)、レンチウイルスなどのベクターによっても患者に送達して機能することができる。これは、その送達手段の選択をより柔軟にする。
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本願は、LEAPER技術に基づいてUSH2A遺伝子転写物(トランスクリプト)におけるGからAへの突然変異を含む標的RNAを標的化編集する方法に関し、標的RNAを編集するために使用されるアデノシンデアミナーゼ動員RNA(arRNA)又は前記arRNAをコードする構築体を、標的RNAを含有する細胞に導入することによって、前記arRNAがRNAに作用するアデノシンデアミナーゼ(ADAR)を動員して標的RNAにおける標的アデノシンを脱アミノ化する。本願は、LEAPER技術を最適化及び改善することにより、それをUSH2A遺伝子転写物におけるGからAへの突然変異を含む標的RNA、例えばNM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)突然変異が起こったUSHER症候群IIに関連する標的RANに創造的に応用し、前記突然変異部位を逆転して修復することにより、USHER症候群IIを治療するという目的を達成する。
本願の目的は、Usher症候群II型病原性遺伝子、例えばヒトUSH2Aに占める割合が最も高い突然変異NM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)病原性遺伝子に対し、全く新しい技術的解決手段を提供し、過大な核酸又は外因性タンパク質分子を導入する必要がなく、標的RNAにおいて突然変異部位を正確に編集し、Usherinタンパク質の完全な機能を回復することができる。
具体的には、本願は、以下に関する。
1.LEAPER技術に基づいて細胞における標的RNAを標的化編集する方法であって、前記標的RNAは、USH2A遺伝子(例えばヒトUSH2A遺伝子)転写物におけるGからAへの突然変異を含むRNAであり、該方法は、
標的RNAを編集するためのアデノシンデアミナーゼ動員RNA(arRNA)を含む構築体、又は前記arRNAをコードする構築体を、前記細胞に導入するステップを含み、前記arRNAが前記標的RNAとハイブリダイズする相補的RNA配列を含み、前記arRNAがRNAに作用するアデノシンデアミナーゼ(ADAR)を動員して標的RNAにおける標的アデノシンを脱アミノ化することができる、方法。
2.前記標的RNAは、成熟mRNA又はmRNA前駆体(Pre-mRNA)である、項1に記載の方法。いくつかの実施形態によれば、前記標的RNAは、mRNA前駆体(Pre-mRNA)である。
3.前記arRNAの長さは、約151~61nt、131~66nt、121~66nt、111~66nt、91~66nt又は81~66ntである、項1又は2に記載の方法。本願は、該データ範囲内の任意の自然数を包含する。
4.前記arRNAの長さは、66nt~131ntから選択されるいずれかの自然数である、項3に記載の方法。
5.前記arRNAにおけるターゲット塩基の3’末端からの長さが≧7nt、≧10nt、≧15ntであり、好ましくは、16~55nt、20~50nt、25~45nt、25~35nt又は25~30ntである、項1~4のいずれか1項に記載の方法。本願は、該データ範囲内の任意の自然数を包含する。
6.前記arRNAにおけるターゲット塩基の5’末端からの長さが≧25nt、≧30nt、≧35nt、≧45nt、好ましくは、46~90nt、50~85nt、55~80nt、60~75nt又は65~70ntである、項1~5のいずれか1項に記載の方法。本願は、該データ範囲内の任意の自然数を包含する。
7.前記arRNAに、標的配列中の標的Aと対合するターゲット塩基を導入し、該ターゲット塩基の優先度が高い順にC、A、U又はGである、項1~6のいずれか1項に記載の方法。
いくつかの実施形態では、前記arRNAに導入される標的配列における標的Aと対合するターゲット塩基はCである。いくつかの実施形態では、前記arRNAに導入される標的配列における標的Aと対合するターゲット塩基はAである。いくつかの実施形態では、前記arRNAに導入される標的配列における標的Aと対合するターゲット塩基はUである。
8.前記標的RNAは、NM_206933.2(USH2A)_c.11864 G>A(p.Trp3955Ter)が転写されている突然変異部位を含むヒトUSH2A遺伝子RNAである、項1~7のいずれか1項に記載の方法。
9.前記arRNAは、SEQ ID NO:23、SEQ ID NO:25、SEQ ID NO:26、SEQ ID NO:27、SEQ ID NO:28、SEQ ID NO:29、SEQ ID NO:30、SEQ ID NO:17、SEQ ID NO:18、SEQ ID NO:19、SEQ ID NO:11、SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:2、SEQ ID NO:3又はSEQ ID NO:4から選択される、項1~8のいずれか1項に記載の方法。
10.前記arRNAは、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8又はSEQ ID NO:9から選択される、項1~9のいずれか1項に記載の方法。
11.前記構築体は、直鎖状核酸、ウイルスベクター、又はプラスミドである、項1~10のいずれか1項に記載の方法。
12.前記ウイルスは、アデノ随伴ウイルス(AAV)又はレンチウイルスベクターである、項11に記載の方法。
13.前記AAVベクターは、AAV2、AAV5又はAAV8キャプシドにパッケージングされた後、感染によって前記細胞に導入される、項12に記載の方法。
14.前記AAVベクターは、AAV8キャプシドにパッケージングされた後、感染によって前記細胞に導入される、項13に記載の方法。
15.前記細胞は、哺乳動物の視神経細胞又は聴神経細胞である、項1~14のいずれか1項に記載の方法。
16.USH2A遺伝子転写物におけるGからAへの突然変異を含む標的RNAを標的化編集するためのarRNA又はそのコード配列であって、前記arRNAは、SEQ ID NO:23、SEQ ID NO:25、SEQ ID NO:26、SEQ ID NO:27、SEQ ID NO:28、SEQ ID NO:29、SEQ ID NO:30、SEQ ID NO:17、SEQ ID NO:18、SEQ ID NO:19、SEQ ID NO:11、SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:2、SEQ ID NO:3、又はSEQ ID NO:4から選択される配列を含み、又はそれらから選択される配列で構成される、arRNA又はそのコード配列。
17.項16に記載のarRNAを含む構築体又は送達体。
18.プラスミド、ウイルス、リポソーム、又は脂質ナノ粒子である、項17に記載の構築体又は送達体。
19.アデノ随伴ウイルス(AAV)又はレンチウイルスである、項18に記載の構築体又は送達体。
20.前記ウイルスは、AAV2、AAV5又はAAV8である、項19に記載の構築体又は送達体。
いくつかの実施形態では、本願は、上記arRNA、あるいは上記構築体又は送達体を含む組成物、製剤、キット、又は生物製品を提供する。
21.項1~15のいずれか1項に記載の方法で編集された細胞。
22.個体におけるUsherII型症候群を治療する方法であって、項1~15のいずれか1項に記載の方法で前記個体の細胞におけるUsherII型症候群と関連するGからAへの突然変異を修正することを含む、方法。
23.項16に記載のarRNA又は項17~20のいずれか1項に記載の構築体又は送達体を被験者に導入することを含む、項22に記載の方法。
24.項16に記載のarRNA又は項17~20のいずれか1項に記載の構築体又は送達体を被験者の網膜下腔に導入する、項23に記載の方法。
本願に係るLEAPER技術に基づいて細胞にNM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)を含む突然変異部位が転写されている標的RNAを標的化編集する方法は、USHER症候群II型を治療する面に明らかな利点を有する。
第1に、LEAPER技術には、短いRNAの導入のみを必要とし、151、131、121、111ヌクレオチド以内に制限することができ、それにより、導入される断片の長さに対する要求は、アデノ随伴ウイルスの送達長の上限よりも遥かに小さくなる。したがって、該技術は、USH2A遺伝子を直接的に導入することに比べて、アデノ随伴ウイルスベクターに非常に適切に適用される。眼が免疫特権領域であるため、アデノ随伴ウイルスに対する除去能力が低く、これはアデノ随伴ウイルスが眼に長時間留まることを可能にする。さらに、機能する細胞は、いずれも神経細胞であり、これらの細胞は、通常、分裂せず、それにより、アデノ随伴ウイルスは、これらの細胞内に長期間留まり、すなわち免疫によって排除されず、細胞分裂のためウイルスが希釈されることもない。さらに重要なことには、本願の技術的解決手段で、従来の一般的な手段に比べて、Usherinの人為的な切断も、突然変異されたエキソンのスキップも必要とせず、それにより、全長の正常なUsherinを得ることができる。したがって、理論的には、患者は、この技術によって治療された後、ヒトと同じ正常なUsherinを得ることができる。Usher症候群II型が、劣性遺伝病であるため、これは、通常、正常なタンパク質の一部のみが機能することができるかぎり、正常な機能を得ることができることを示す。本願は、実験データにより、本願の技術的解決手段が、USHER症候群II型関連遺伝子転写物(例えば、NM_206933.2(USH2A)_c.11864 G>A(p.Trp3955Ter)を含む突然変異部位のヒトUSH2A遺伝子転写物)におけるG>A突然変異を修正することができ、USHER症候群II型に対する治療目的を達成すると証明した。
図1は、Usher症候群II型患者の夜盲症病状の進行の概略図を示す13 図2は、138人のUsher患者の病原性遺伝子の突然変異プロファイルを示す 図3は、USH2A遺伝子の突然変異型の分析を示す。 図4は、USH2A遺伝子突然変異部位の編集効率を反映するレポーター系設計概略図を示す。 図5は、USH2A遺伝子突然変異部位の編集効率を示す評価指標概略図を示す。 図6は、異なる長さのarRNA編集効率の試験結果を示す。 図7は、レポーター系における偽陽性細胞のFITCチャネル強度を示す。 図8は、LEAPER技術におけるarRNA長と編集効率との関係を示す10 図9は、arRNAの5’及び3’から中間に向かって切断した編集効率試験の結果を示す。 図10は、arRNAの3’の長さを25ntに固定し、5’から段階的に切断した編集効率試験の結果を示す。 図11は、編集効率に対するターゲット塩基位置の影響を示す。 図12は、同じバッチのarRNA編集効率の反復試験結果の比較を示す。図中、293Tは、レポーター系に感染されていない293Tを示す。サブレポーター系のみは、レポーター系に感染された293Tであり、Opti-DMEMは、トランスフェクションにRNAi MAXを添加していない培地ブランクコントロールであり、送達ベクターのみコントロールがRNAi MAXのみがあるコントロールであり、これまでの試験におけるコントロール(NC)ウェルに対応する。ランダム配列RNAは、ヒトゲノムに一致しない91ntのランダムRNA配列(uaauccugaauaucgcgcaauuccccagcagagaacaucgcggugugaacgucccuuuauaccgggcagguauagcugaaaucagcguggc(SEQ ID NO:35))である。 図13は、次世代シークエンシングによって得られた同じバッチのarRNAの編集効率反復試験結果の比較を示す。 図14は、硝子体内注射を用いた場合の、AAV2及びAAV5により送達されたarRNAのインビボでの編集効率を示す。 図15は、網膜下腔注射を用いた場合の、AAV5及びAAV8により送達されたarRNAのインビボでの経時的な編集効率を示す。
本願は、Usher症候群II型病原性遺伝子USH2Aにおける割合が最も高い突然変異NM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)に対し、全く新しい技術的解決手段を提供し、過大な核酸又は外因性タンパク質分子を導入しない条件で、AAVを介して標的RNAに突然変異部位を正確に編集し、Usherinタンパク質の完全な機能を回復し、且つ相当な時間内にUsherinタンパク質の機能を保持し続ける。
上記目的を達成するために、本願は、LEAPER技術に基づいて細胞においてNM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)を含む突然変異部位が転写される標的RNAを標的化編集する方法(以下、突然変異編集方法と略称する)、NM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)突然変異部位を標的とするarRNA、前記arRNAを含む構築体、前記突然変異編集方法で調製された細胞、細胞における標的RNAを編集するためのキット、NM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)突然変異による個体の疾患を治療する方法(以下、治療方法と略称する)、及び、前記突然変異編集方法又は前記治療方法に用いるための製剤を提供する。
定義
RNA編集は、真核細胞に存在する天然のプロセスを指し、DNA転写後、かつタンパク質翻訳前にRNAレベルで起こる塩基A(アデニン)からI(ヒポキサンチン)への編集であり、ヒポキサンチンは、翻訳中にGとして認識され、RNA中のAからIへの編集がトランスクリプトームを多様化させる。RNA分子を部位特異的かつ正確に変えることにより、RNAの総数は数倍に増加する。この編集は、ADAR(Adenosine Deaminase Acting on RNA)プロテアーゼによって触媒され、部位特異的RNA編集と呼ばれる。編集が起こり得るコード領域は、イントロン及びエクソン配列を含み、非コード領域配列においても起こり得、コード領域の編集は、タンパク質コード配列を再定義することができる。
本明細書で用いる「LEAPER技術」、すなわち、工学的に操作されたRNAを用いて内因性ADARを動員することによりRNA編集を行う技術は、WO2020074001A1に報告されているRNA編集技術を指す。前記工学的に操作されたRNAは、すなわち、アデノシンデアミナーゼ動員RNA(arRNA)は、本明細書で使用するように、ADAR、又はADARドメインを含むある特定の複合体を動員することによって、RNAに標的アデノシンを脱アミノ化することができるRNAを指す。arRNAは、ガイドRNAの1つであり、本願において「ガイドRNA」とは、標的RNAと相補的にハイブリダイズし、標的塩基を修飾することができる酵素を動員することによって、標的塩基を修飾することができることを意味する。前記ガイドRNAは、arRNA及びCRISPRなどの他の編集システム用のgRNAを含む。
本明細書で用いられる用語「アデノシンデアミナーゼ(ADAR)」は、RNA分子中のアデノシンAからイノシンIへの変換を触媒することができる、真核生物(ヒトなどの哺乳動物を含む)の各組織において広く発現されるアデノシンデアミナーゼを意味する。Iは、真核生物タンパク質の合成過程において、通常、Gとして翻訳される。
本明細書で用いられる核酸の「相補的」は、1本の核酸が伝統的なWatson-Crick塩基対合により他の核酸と共に水素結合を形成する能力を指す。パーセント相補性は、核酸分子中の、別の核酸分子と共に水素結合を形成(Watson-Crick塩基対合)することができる残基のパーセントを指す(例えば、10個のうち、約5、6、7、8、9、10個をそれぞれ約50%、60%、70%、80%、90%及び100%相補することを意味する)。「完全に相補的」とは、核酸配列の全ての連続残基が第2核酸配列中の同じ数の連続残基と水素結合を形成することを指す。本明細書で用いられる「実質的に相補的」とは、約40、50、60、70、80、100、150、200、250、又はそれ以上のヌクレオチドの領域内において、少なくとも約70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%又は100%のうちのいずれかの相補程度を指し、又はストリンジェントな条件下でハイブリダイズされた2つの核酸を指す。単一塩基又は単一ヌクレオチドに対し、Watson-Crick塩基対合原則に従って、AとT又はU、CとG又はIが対合する場合、相補又はマッチングと呼ばれ、逆もまた同様である。それ以外の塩基対合は、いずれも非相補又は非マッチと呼ばれる。
「ハイブリダイゼーション」は、その1つ又は複数のポリヌクレオチドが反応して、ヌクレオチド残基の塩基間の水素結合によって安定化された複合体を形成するという反応を意味する。前記水素結合は、Watson Crick塩基対合、Hoogstein結合、又は任意の他の配列特異的方法によって生じ得る。所定の配列とハイブリダイズ可能な配列は、所定の配列の「相補的な配列」と呼ばれる。
本明細書で用いられる用語「導入」は、核酸、タンパク質などの生体高分子を細胞膜の外側から細胞膜の内側に何らかの経路で導入することを指す。前記「導入」は、エレクトロトランスフェクション、リポソームトランスフェクション、脂質-ナノ粒子送達などの方式を含む。
本明細書で用いられる用語「エレクトロトランスフェクション」は、電気穿孔トランスフェクション技術であり、これは、細胞に電場を数マイクロ秒から数ミリ秒作用させた後、細胞膜に小さな孔又は開口を一時的に形成し、DNAなどの高分子を細胞に送達し、最終的に細胞核に入れる技術である。
本明細書で用いられる用語「リポソームトランスフェクション(Lipo)」は、リポソームをインビボ及びインビトロでの送達ベクターとするトランスフェクション技術を指す。リポソームは、中性リポソーム及びカチオン性リポソームを含み、中性リポソームは、脂質膜を利用して高分子、例えば核酸をパッケージし、脂質膜を介して前記高分子を細胞膜内に送達し、カチオン性リポソームは、正に荷電しており、そのトランスフェクトした高分子は、それに予め埋め込まれていないが、前記高分子自体が負に荷電しているため、正に荷電したリポソームに自動的に結合し、高分子-カチオン性リポソーム複合体を形成し、それにより負に荷電した細胞膜表面に吸着し、エンドサイトーシスにより細胞内に送達される。
本明細書で用いられる用語「脂質-ナノ粒子(LNP)送達」は、高分子、例えば核酸、タンパク質などの物質を、脂質ナノ粒子により細胞内へ膜貫通送達を行うことを意味する。ここで、脂質ナノ粒子とは、二相混合により合成された粒子を指し、粒子は、イオン化可能脂質、ヘルパーリン脂質、コレステロール及びPEG脂質を含むエタノール相と、核酸、タンパク質などの高分子を含む酸性水相とを含む。例えば、RNAがパッケージされたLNPは、エンドサイトーシスによって細胞質に取り込まれ得る。
本明細書では、NM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)突然変異とは、ヒトUSH2A遺伝子のうちNM_206933.2(USH2A)遺伝子転写物の11864位に対応するGからAの突然変異を指し、前記突然変異は、前記転写物が翻訳したペプチド鎖の3955位のトリプトファン(Trp)コード配列を終止コドンに変換することをもたらし、それにより最終的に翻訳されたアミノ酸が、3955位の後の全てのアミノ酸を欠失して、それにより、Usherinのタンパク質活性を失う。この突然変異を生じた患者には、錐体視細胞及び桿体視細胞の変性死が発生し、最終的に失明をもたらす。しかしながら、本願の解決手段は、転写レベルでこの突然変異を逆転させることにより、Usherinタンパク質の活性を回復させることができる。本願のいくつかの実施形態では、NM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)突然変異部位は、USH2A病原性部位とも呼ばれる。
本明細書で用いる用語「標的RNA」は、USH2A遺伝子から転写され、GからAへの突然変異を含む、編集される目的RNAを指す。標的RNAは、成熟mRNA又はmRNA前駆体であってもよく、本願では、mRNA前駆体がより好ましい。いくつかの実施形態では、前記「標的RNA」は、NM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)を含む突然変異部位が転写されるRNAである。前記「標的RNA」におけるGからAへの突然変異部位の転写によって形成されるA塩基は、「標的アデノシン」又は「標的A」と呼ばれる。arRNAの「標的A」に対する塩基を「ターゲット塩基」という。
本明細書で用いる用語「AAV」は、「アデノ随伴ウイルス」又は「アデノ随伴ウイルスベクター」を指し、本明細書では、特に明記しない限り、「AAV」、「アデノ随伴ウイルス」又は「アデノ随伴ウイルスベクター」は、互換可能に使用される。AAVは、パルボウイルス科に属し、エンベロープを有しない一本鎖線状ウイルスであり、アデノ随伴ウイルスを利用して外来遺伝子を動物組織と細胞に移入することができる。前記移入した外来遺伝子は、宿主のゲノム遺伝子の外に、遊離核酸の状態で比較的安定に存在し、発現することができる。アデノ随伴ウイルスは、血清型が多く(12種類)、例えば:AAV1、AAV2、AAV5、AAV8及びAAV9などを含む。本明細書で用いられる「患者」又は「被験者」は、互換可能に使用され、本明細書で特に明記しない限り、ここに記載の「患者」又は「被験者」は、いずれも、ゲノムにNM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)突然変異が起こったヒト患者を指す。
本明細書で用いられる用語「送達」は、核酸、タンパク質などの生体高分子を細胞膜の外側から細胞膜の内側に何らかの経路で導入することを指す。前記「送達」は、例えば、エレクトロトランスフェクション、リポソームトランスフェクション、脂質-ナノ粒子送達、ウイルス送達、エキソソーム送達などの手段である。本明細書では、前記生体高分子及び前記生体高分子をパッケージするか又は前記生体高分子に連結されて、前記生体高分子が細胞膜を通過して細胞内に入ることを促進する物質の結合体を「送達体」という。例えば、核酸分子をパッケージしたリポソーム、LNP、エキソソーム、ウイルス粒子などである。
本明細書で用いられる用語「構築体」は、直鎖核酸分子、プラスミド又はウイルスベクターなどであってもよいある核酸配列を含む核酸ベクターを指す。前記核酸分子は、一本鎖又は二本鎖分子であってもよい。前記特定の核酸配列は、DNA配列であってもよいし、RNA配列であってもよい。いくつかの実施形態では、前記核酸配列は、転写、翻訳又は発現を経ずにその機能を直接発揮する。いくつかの実施形態では、前記核酸配列は、RNAを形成するように転写された後にRNA分子形態で機能するDNA配列である。いくつかの実施形態では、前記核酸配列は、翻訳された後に、ポリペプチド又はタンパク質の形態で機能するRNAである。いくつかの実施形態では、前記核酸配列は、転写及び翻訳プロセスを経てタンパク質を形成した後にタンパク質の形態で機能するDNAである。前記構築体は、ウイルス、脂質ナノ粒子又はエキソソームなどの形態にパッケージングすることにより標的細胞に入ることができ、また、電気穿孔、マイクロインジェクション、化学変換などの方式により標的細胞に入ることもできる。
本明細書で用いられる用語「修飾」は、化学的又は生物学的方法、例えば遺伝子工学的方法で核酸又はタンパク質の組成又は構造を変え、それによって前記核酸又はタンパク質の1つ又は複数の特性又は機能を変えることを指す。本願のいくつかの実施形態では、arRNAを修飾することにより、それは、細胞へ導入された後に安定化される。本明細書では、ターゲット塩基の3’末端からの長さとは、ターゲット塩基の3’最近接塩基から3’最末端塩基までの全ての塩基数を指し、前記ターゲット塩基の5’末端からの長さは、ターゲット塩基の5’最近接塩基から5’最末端塩基までの全ての塩基数を指す。
本明細書で別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。
突然変異編集方法
本願は、LEAPER技術に基づいて細胞における標的RNAを標的化編集する方法を提供し、前記標的RNAは、USH2A遺伝子転写物におけるGからAへの突然変異を含むRNAであり、該方法は、
標的RNAを編集するためのアデノシンデアミナーゼ動員RNA(arRNA)を含む構築体、又は前記arRNAをコードする構築体を、前記細胞に導入するステップを含み、前記arRNAが前記標的RNAとハイブリダイズされた相補的RNA配列を含み、前記arRNAがRNAに作用するアデノシンデアミナーゼ(ADAR)を動員して標的RNAにおける標的アデノシンを脱アミノ化することができる。
いくつかの実施形態では、前記標的RNAは、mRNA又はmRNA前駆体(Pre-mRNA)であり、好ましくは、Pre-mRNAである。
いくつかの実施形態では、前記arRNAの長さは、>51ntであり、好ましくは、>61ntであり、より好ましくは、≧65ntである。いくつかの実施形態では、前記arRNAの長さは、約151~61nt、131~66nt、121~66nt、111~66nt、91~66nt又は81~66ntである。いくつかの実施形態では、前記arRNAの長さは、66nt~131ntから選択されるいずれかの自然数であり、例えば、66nt、67nt、68nt、69nt、70nt、71nt、72nt、73nt、74nt、75nt、76nt、78nt、79nt、80nt、83nt、85nt、88nt、91nt、96nt、98nt、100nt、105nt、108nt、100nt、105nt、110nt、115nt、120nt、125nt、130ntなどである。トランスフェクション効率を同じに保つことができる場合、好ましくは、前記arRNAの長さは、約71ntであり、例えば、 66nt~76ntのうちいずれかの自然数のntである。
いくつかの実施形態では、前記arRNAにおけるターゲット塩基の3’末端からの長さは、>5nt、例えば、≧7nt、≧10nt、≧15nt、例えば、16~55nt、20~50nt、25~45nt、25~35nt、又は25~30ntのいずれかの自然数のntである。いくつかの実施形態では、前記arRNAにおけるターゲット塩基の5’末端からの長さは、≧25nt、例えば、≧30nt、≧35nt、≧45nt、例えば、46~90nt、50~85nt、55~80nt、60~75nt又は65~70ntのいずれかの自然数のntである。
いくつかの実施形態では、前記arRNAが標的RNAと相補的にハイブリダイズされる場合、標的RNA上の標的塩基に対向する前記arRNAのターゲット塩基の優先度は、高い順にC、A、U、又はGである。即ち、通常、長さ及びターゲット塩基以外の配列は、いずれも、同じであるが、ターゲット塩基がそれぞれC、A、U、GのarRNAについて、その編集効率が順次低下するため、最も好ましくは、前記arRNAのターゲット塩基がCであり、次がAであり、その後がUであり、最後がGである。
いくつかの実施形態では、前記標的RNAは、NM_206933.2(USH2A)_c.11864 G>A(p.Trp3955Ter)が転写される突然変異部位を含むRNAである。いくつかの実施形態では、前記arRNAは、SEQ ID NO:23、SEQ ID NO:25、SEQ ID NO:26、SEQ ID NO:27、SEQ ID NO:28、SEQ ID NO:29、SEQ ID NO:30、SEQ ID NO:17、SEQ ID NO:18、SEQ ID NO:19、SEQ ID NO:11、SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:2、SEQ ID NO:3又はSEQ ID NO:4から選択される。好ましくは、いくつかの実施形態では、前記arRNAは、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8又はSEQ ID NO:9から選択され、より好ましくは、SEQ ID NO:8又はSEQ ID NO:9である。
いくつかの実施形態では、前記構築体は、直鎖核酸、ウイルスベクター、又はプラスミドから選択される。前記直鎖核酸は、一本鎖RNA、一本鎖DNAなどの一本鎖核酸と、二本鎖DNA、二本鎖RNAなどの二本鎖核酸を含む。いくつかの実施形態では、前記直鎖核酸は、化学修飾されてもよく、例えば、2’-O-Me修飾及び/又はホスホロチオエート結合修飾されてもよい。いくつかの特定の実施形態では、前記直鎖核酸は、インビトロで化学合成される。いくつかの特定の実施形態では、前記直鎖核酸は、細胞又は生体で合成された後に単離し抽出して得られる。いくつかの実施形態では、前記構築体は、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター又はレンチウイルスベクターである。いくつかの実施形態では、前記AAVベクターは、AAV2、AAV5又はAAV8キャプシドにパッケージングされた後、感染によって前記細胞に導入される。いくつかの実施形態では、前記AAVベクターは、AAV8キャプシドにパッケージングされた後、感染によって前記細胞に導入される。いくつかの実施形態では、前記構築体は、前記arRNAコード配列を細胞ゲノムに組み込んで長期発現させる。いくつかの実施形態では、前記構築体は、前記arRNAコード配列を遊離核酸として細胞ゲノムの外に存在させ、発現する。
いくつかの実施形態では、前記細胞は、真核細胞である。いくつかの実施形態では、前記細胞は、哺乳動物細胞である。いくつかの実施形態では、前記細胞は、神経細胞である。いくつかの実施形態では、前記神経細胞は、感覚神経細胞である。いくつかの実施形態では、前記感覚神経細胞は、視神経細胞及び聴神経細胞から選択される。いくつかの実施形態では、前記視神経細胞は、錐体視細胞及び/又は桿体視細胞である。
いくつかの実施形態では、前記導入は、エレクトロトランスフェクション、リポソームトランスフェクション、脂質-ナノ粒子送達、又はウイルス感染である。本願の実施形態では、ウイルス感染が好ましい。例えば、arRNAをコードするウイルス構築体をウイルスキャプシドにパッケージすることによって感染性を有するウイルス粒子、例えば、AAV又はレンチウイルス粒子を形成し、前記ウイルス粒子の細胞への感染により、前記arRNAのコード配列を細胞に導入する。
機能arRNA
本願は、さらに、arRNA(以下では、単に機能arRNAと呼ぶ)を提供し、前記arRNAは、前記のように、LEAPER技術に基づいて細胞における標的RNAを標的化編集する方法に用いることができる。いくつかの実施形態では、前記方法は、LEAPER技術に基づいて、細胞におけるNM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)を含む突然変異部位が転写される標的RNAを標的化編集する方法である。前記arRNAが前記標的RNAとハイブリダイズされた相補的RNA配列を含み、前記arRNAがRNAに作用するアデノシンデアミナーゼ(ADAR)を動員して標的RNAにおける標的アデノシンを脱アミノ化することができる。いくつかの実施形態では、前記arRNAの標的とする標的RNAは、mRNA又はPre-mRNAから選択され、好ましくは、Pre-mRNAである。
いくつかの実施形態では、前記arRNAの長さは、>51ntであり、好ましくは、>61ntであり、より好ましくは、>65ntである。いくつかの実施形態では、前記arRNAの長さは、約151~61nt、131~66nt、121~66nt、111~66nt、91~66nt又は81~66ntである。いくつかの実施形態では、前記arRNAの長さは、66nt~131ntから選択されるいずれかの自然数であり、例えば、66nt、67nt、68nt、69nt、70nt、71nt、72nt、73nt、74nt、75nt、76nt、78nt、79nt、80nt、83nt、85nt、88nt、91nt、96nt、98nt、100nt、105nt、108nt、100nt、105nt、110nt、115nt、120nt、125nt、130ntなどである。トランスフェクション効率を同じに保つことができる場合、好ましくは、前記arRNAの長さは、約71ntであり、例えば、 66nt~76ntのうちいずれかの自然数のntである。
いくつかの実施形態では、前記arRNAにおけるターゲット塩基の3’末端からの長さは、>5nt、例えば、≧7nt、≧10nt、≧15nt、例えば、16~55nt、20~50nt、25~45nt、25~35nt、又は25~30ntのいずれかの自然数のntである。いくつかの実施形態では、前記arRNAにおけるターゲット塩基の5’末端からの長さは、≧25nt、例えば、≧30nt、≧35nt、≧45nt、例えば、46~90nt、50~85nt、55~80nt、60~75nt又は65~70ntのいずれかの自然数のntである。
いくつかの実施形態では、前記arRNAが標的RNAと相補的にハイブリダイズされる場合、標的RNA上の標的塩基に対向する前記arRNAのターゲット塩基の優先度は、高い順にC、A、U、又はGである。即ち、通常、長さ及びターゲット塩基以外の配列は、いずれも同じであるが、ターゲット塩基がそれぞれC、A、U、GのarRNAについて、その編集効率が順次低下するため、最も好ましくは、前記arRNAのターゲット塩基がCであり、次がAであり、その後がUであり、最後がGである。
いくつかの実施形態では、前記arRNAは、SEQ ID NO:23、SEQ ID NO:25、SEQ ID NO:26、SEQ ID NO:27、SEQ ID NO:28、SEQ ID NO:29、SEQ ID NO:30、SEQ ID NO:17、SEQ ID NO:18、SEQ ID NO:19、SEQ ID NO:11、SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:2、SEQ ID NO:3又はSEQ ID NO:4から選択される。好ましくは、いくつかの実施形態では、前記arRNAは、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8又はSEQ ID NO:9から選択され、より好ましくは、SEQ ID NO:8又はSEQ ID NO:9である。いくつかの実施形態では、前記arRNAに導入する標的配列のうち標的Aと対合するターゲット塩基の編集効率は、大きい順にC、A、U、Gであり、即ち、長さ及びターゲット塩基以外の配列はいずれも同じであるが、ターゲット塩基がそれぞれC、A、U、GのarRNAについて、その編集効率が順次低下するため、最も好ましくは、前記arRNAのターゲット塩基がCであり、次がAであり、その後がUであり、最後がGである。
機能的構築体
本願は、さらに、arRNAをコードする構築体(以下、単に機能的構築体と呼ぶ)を提供し、前記機能的構築体は、前記のように、LEAPER技術に基づいて細胞における標的RNAを標的化編集する方法に用いることができる。いくつかの実施形態では、前記方法は、LEAPER技術に基づいて、細胞におけるNM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)を含む突然変異部位が転写される標的RNAを標的化編集する方法である。そのうち、前記arRNAは、前記のような機能性arRNAを含む。
いくつかの実施形態では、前記構築体は、直鎖核酸、ウイルスベクター、又はプラスミドから選択される。前記直鎖核酸は、一本鎖RNA、一本鎖DNAなどの一本鎖核酸と、二本鎖DNA、二本鎖RNAなどの二本鎖核酸を含む。いくつかの実施形態では、前記直鎖核酸は、化学修飾されてもよく、例えば、2’-O-Meにより修飾及び/又はホスホロチオエート結合により修飾されてもよい。いくつかの特定の実施形態では、前記直鎖核酸は、インビトロで化学合成される。いくつかの特定の実施形態では、前記直鎖核酸は、細胞又は生体で合成された後に単離し抽出して得られる。いくつかの実施形態では、前記構築体は、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター又はレンチウイルスベクターである。いくつかの実施形態では、前記AAVベクターにAAV2、AAV5又はAAV8をパッケージングして、細胞に感染可能なウイルス粒子を形成し、前記ウイルス粒子は、細胞に感染することにより前記AAVベクターを細胞に導入する。好ましくは、いくつかの実施形態では、前記構築体は、AAV8にパッケージングされる。いくつかの実施形態では、前記構築体は、前記arRNAコード配列を細胞ゲノムに組み込んで長期発現させる。いくつかの実施形態では、前記構築体は、前記arRNAコード配列を遊離核酸として細胞ゲノムの外に存在させ、発現する。
本願は、直鎖核酸、プラスミド、ウイルスベクターから選択される、前述のような機能的arRNAを含む構築体を提供する。本願は、さらに、ウイルス粒子、リポソーム、脂質ナノ粒子、及びエキソソームからなる群より選択される、前記構築体を含む送達体を提供する。
細胞
本願は、さらに、前記のようにLEAPER技術に基づいて細胞における標的RNAを標的化編集する方法により編集及び調製され得る細胞を提供する。いくつかの実施形態では、前記細胞は、NM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)突然変異部位を有する患者に由来する細胞であり、前記突然変異編集方法で前記突然変異部位が転写された標的RNAのうち標的Aを脱アミノ化してIを形成し、その後の翻訳過程でGとして認識してUsherinタンパク質の完全な機能を回復することができる。いくつかの実施形態では、前記患者の細胞は、幹細胞又は誘導多能性幹細胞であり、前記幹細胞又はその誘導分化した細胞は、患者の特定の部位に移植され得る。いくつかの実施形態では、前記幹細胞は、健康な錐体視細胞及び/又は桿体視細胞にインビトロで誘導分化された後に、患者の眼の特定の位置に再移植されて機能する。
キット
本願は、さらに、細胞内の標的RNAを編集するためのキットを提供し、前記キットは、前記機能性arRNA、又は前記のようにarRNAをコードする機能性構築体を含む。いくつかの実施形態では、前記キットは、NM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)突然変異を編集するために用いられる核酸、プラスミド、ゲノム、細胞などを含む。いくつかの実施形態では、前記キットは、前記機能性arRNA又は前記機能性構築体を溶解するのに適した溶媒をさらに含む。いくつかの実施形態では、前記キットは、前記キットに含まれる様々な成分及びその含有量、及び/又は前記キットの使用方法を使用者に知らせるためのプロトコールをさらに含む。
治療方法
本願は、個体におけるNM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)突然変異に起因する疾患を治療する方法(以下、治療方法と略称する)をさらに提供し、該方法は、前記のようにLEAPER技術に基づいて細胞におけるNM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)を含む突然変異部位が転写される標的RNAを標的化編集する方法で個体細胞におけるNM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)突然変異部位に関連する標的RNA突然変異を修正することを含む。いくつかの実施形態では、前記疾患は、Usher II型症候群を含む。
いくつかの実施形態では、前記治療方法は、標的RNAを編集するためのarRNA又は前記arRNAをコードするための構築体を被験者の網膜下腔又は硝子体に注射することを含む。いくつかの好ましい実施形態では、前記治療方法は、標的RNAを編集するためのarRNA又は前記arRNAをコードするための構築体を被験者の網膜下腔に注射することを含む。いくつかの実施形態では、前記治療は、被験者への1回だけの注射を必要とする。いくつかの実施形態では、前記治療は、一定時間ごとに被験者へ注射する必要がある。いくつかの特定の実施形態では、前記治療は、2ヶ月以上、例えば、1年、10年、20年、30年ごとに被験者へ1回注射する必要がある。
製剤
本願は、さらに、前記機能性arRNA又は前記のように前記arRNAをコードする機能性構築体又はその送達体を含む製剤を提供する。いくつかの実施形態では、前記製剤は、前記機能性arRNA又は機能性構築体又はその送達体及びトランスフェクション試薬を含む。いくつかの特定の実施形態では、前記機能性arRNA又は機能性構築体は、リポソームに封入される。いくつかの特定の実施形態では、前記機能性arRNA又は機能性構築体は、脂質ナノ粒子を形成するように調製される。いくつかの実施形態では、前記製剤に含まれる機能性構築体は、AAV又はレンチウイルスベクターなどのウイルスベクターであり、前記製剤は、生ウイルス又はウイルス凍結乾燥粉末を含み、したがって、前記製剤は、ヒトアルブミン、ゼラチン、スクロースなどの適切な安定剤をさらに含む。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明は、これらに限定されない。本発明の技術的思想の範囲内で、本発明の技術的解決手段に対して様々な簡単な変形を行うことができ、変形は、各技術的特徴を任意の他の適切な方式で組み合わせることを含み、これらの簡単な変形と組み合わせは、同様に本発明に開示された内容と見なされるべきであり、いずれも本発明の保護範囲に属する。以下、具体的な実施例を参照し、本発明の技術的解決手段をさらに詳しく説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されない。特に明記しない限り、以下に言及される試薬は、すべて商業的に入手可能である。簡単にするために、操作の一部について、操作のパラメータ、ステップ、及び使用される機器を詳述せず、これらは当業者に周知であり、再現可能であることが理解すべきである。
実施例1:レポーター系の構築
本願は、NM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)突然変異部位に対するLEAPER技術による修復を主に研究する。したがって、該部位の編集効率の高さを示すことができる簡単に利用可能なレポーター系が必要である。USH2A遺伝子の病原性突然変異部位NM_206933.2(USH2A)_c.11864G>A(p.Trp3955Ter)による、元のTGGコドンからTAGコドンへの突然変異は、ナンセンス突然変異であるため、突然変異後のmRNA配列は、翻訳時に、新たに形成されたTAG終止コドンで停止し、その後の配列がタンパク質に翻訳され続けることができなくなった。以上の特徴を利用し、本願は、図4に示すようなレポーター系を設計した。前記レポーター系は、レンチウイルスベクターを使用し、CMVプロモーターによって図4に示すようなmRNAを駆動した。該mRNAセグメントは、主に以下の部分を含む:1)mCherry赤色蛍光タンパク質配列であって、該タンパク質は、安定的に発現され、編集されるか否かに関わらず正常に翻訳され、そのため、赤色蛍光強度は、内部参照とすることができ、2)USH2A遺伝子突然変異部位及びその両側に隣接する各100塩基対であって、該領域は、疾患関連配列であり、(2)における配列は、NM_206933.2配列の12203位~12403位に由来し、合計201塩基対であり、USH2A c.11864部位に対してGからAへの点変異を行うことにより、該配列にリーディングフレーム(In-frame)内のTAG終始コドンが存在し、それにより翻訳過程でここで翻訳を停止する、3)GFP緑色蛍光タンパク質配列であって、該タンパク質は、緑色蛍光を発することができ、且つフローサイトメータにおいてFITCチャネルを介して蛍光強度を検出することができる(GFP配列とUSH2A関連配列は、同一のリーディングフレームに位置し、且つその下流に位置するため、USH2A関連配列におけるTAG終止コドンは、LEAPER技術により編集されないと、そのうちのTAG終止コドンは後続のGFPが正常に翻訳されないことを引き起こし、緑色蛍光が発生せず;USH2A関連配列におけるTAGがLEAPER技術により成功裏に編集されて、TIGコドンを形成すると、該終止コドンが消失し、後続のGFP翻訳が継続し、それにより緑色蛍光が現れ、4)mCherry下流及びGFP上流にP2A、T2A配列を挿入し、翻訳時に、この2つの配列は、立体障害性によりそのうちの1つのペプチド結合が正常に形成できないことを引き起こし、したがって、翻訳過程においてmCherry、中間のUSH2A関連配列の201塩基対及びGFPという3つの部分を分離することにより、中間に挿入されたUSH2A関連配列は、mCherry及びGFP機能に影響を与えないようにした。
以上の配列の全配列は当分野の従来技術によってインビトロで合成され、具体的な配列はSEQ ID NO:1に示すとおりであった。該配列は、CMVプロモーターの後のマルチクローニング部位を介してpCDH-CMVベクターにクローニングされた。pCDH-CMVベクタープラスミドは、Kazuhiro Okaから贈与されたものである(Addgene plasmid#72265、http://n2t.net/addgene:72265、RRID:Addgene_72265)。構築されたプラスミドは、第二世代レンチウイルスパッケージングシステム(pCAG-VSVGは、Arthur Nienhuis &Patrick Salmonから贈与され、Addgene plasmid#35616、http://n2t.net/addgene:35616、RRID:Addgene_35616であり、pCMVR8.74は、Didier Tronoによって贈与され、Addgene plasmid#22036 ; http://n2t.net/addgene:22036 ; RRID:Addgene_22036である)をレンチウイルスにパッケージングし、293T細胞に感染させた。細胞感染の48時間後、フローサイトメトリーを使用して、最終レポーター系細胞であるmCherry陽性の細胞集団を選別した。そのうち、蛍光閾値を、未感染の293T細胞又は未処理のコントロールレポーター系における蛍光強度が閾値より高い細胞数がちょうど1%より小さい(できるだけ1%に近い)時まで調整し、この時、蛍光強度が蛍光閾値より高い細胞は、陽性細胞と考えられた。レポーター系のテストについて、図5に示すように、一般的に、GFP陽性細胞の割合(%GFPと略記)と、GFP+細胞の平均蛍光強度(MFI、Mean Fluorescent Intensity)という2つの評価指標があった。そのうち、GFP陽性細胞の割合は、即ち、GFP強度が本明細書で定義されるGFP陽性閾値を超える細胞の割合%である。GFPの高さは、編集された細胞数を示した。GFP陽性の細胞において、異なる細胞の蛍光強度が異なるため、レポーター系編集効率に対する試験は、さらに、MFIを含んだ。各ウェルの細胞は、内部標準とする近似した赤色蛍光強度を有するので、GFP%が高いほど、MFIが高いほど、該ウェルの細胞のUSH2A病原性変異部位が試験条件において編集される程度が高くなることを示すと考えられた。
SEQ ID NO:1について、小文字配列は、疾患関連配列を示し、同一塩基の大文字及び小文字は、塩基タイプの違いを示さなかった。
ATGGTGAGCAAGGGCGAGGAGGATAACATGGCCATCATCAAGGAGTTCATGCGCTTCAAGGTGCACATGGAGGGCTCCGTGAACGGCCACGAGTTCGAGATCGAGGGCGAGGGCGAGGGCCGCCCCTACGAGGGCACCCAGACCGCCAAGCTGAAGGTGACCAAGGGTGGCCCCCTGCCCTTCGCCTGGGACATCCTGTCCCCTCAGTTCATGTACGGCTCCAAGGCCTACGTGAAGCACCCCGCCGACATCCCCGACTACTTGAAGCTGTCCTTCCCCGAGGGCTTCAAGTGGGAGCGCGTGATGAACTTCGAGGACGGCGGCGTGGTGACCGTGACCCAGGACTCCTCCCTGCAGGACGGCGAGTTCATCTACAAGGTGAAGCTGCGCGGCACCAACTTCCCCTCCGACGGCCCCGTAATGCAGAAGAAGACCATGGGCTGGGAGGCCTCCTCCGAGCGGATGTACCCCGAGGACGGCGCCCTGAAGGGCGAGATCAAGCAGAGGCTGAAGCTGAAGGACGGCGGCCACTACGACGCTGAGGTCAAGACCACCTACAAGGCCAAGAAGCCCGTGCAGCTGCCCGGCGCCTACAACGTCAACATCAAGTTGGACATCACCTCCCACAACGAGGACTACACCATCGTGGAACAGTACGAACGCGCCGAGGGCCGCCACTCCACCGGCGGCATGGACGAGCTGTACAAGGCCACGAACTTCTCTCTGTTAAAGCAAGCAGGAGACGTGGAAGAAAACCCCGGTCCTGCTAGCgcccttgaatttatggatgaaggagacaccctgaggcctttcacactctacgaatatcgggtcagagcctgtaactccaagggttcagtggagagtctgtggtcattaacacaaactctggaagctccacctcaagattttccagctccttgggctcaagccacgagtgctcattcagttctgttgaattggacaaagccaGCGGCCGCTGAGGGCAGAGGAAGTCTTCTAACATGCGGTGACGTGGAGGAGAATCCCGGCCCTTCCGGAATGGAGAGCGACGAGAGCGGCCTGCCCGCCATGGAGATCGAGTGCCGCATCACCGGCACCCTGAACGGCGTGGAGTTCGAGCTGGTGGGCGGCGGAGAGGGCACCCCCAAGCAGGGCCGCATGACCAACAAGATGAAGAGCACCAAAGGCGCCCTGACCTTCAGCCCCTACCTGCTGAGCCACGTGATGGGCTACGGCTTCTACCACTTCGGCACCTACCCCAGCGGCTACGAGAACCCCTTCCTGCACGCCATCAACAACGGCGGCTACACCAACACCCGCATCGAGAAGTACGAGGACGGCGGCGTGCTGCACGTGAGCTTCAGCTACCGCTACGAGGCCGGCCGCGTGATCGGCGACTTCAAGGTGGTGGGCACCGGCTTCCCCGAGGACAGCGTGATCTTCACCGACAAGATCATCCGCAGCAACGCCACCGTGGAGCACCTGCACCCCATGGGCGATAACGTGCTGGTGGGCAGCTTCGCCCGCACCTTCAGCCTGCGCGACGGCGGCTACTACAGCTTCGTGGTGGACAGCCACATGCACTTCAAGAGCGCCATCCACCCCAGCATCCTGCAGAACGGGGGCCCCATGTTCGCCTTCCGCCGCGTGGAGGAGCTGCACAGCAACACCGAGCTGGGCATCGTGGAGTACCAGCACGCCTTCAAGACCCCCATCGCCTTCGCC
実施例2:病原性突然変異部位に対するarRNAの最適化
LEAPER技術は、細胞内にいかなる外来タンパク質を導入する必要がないため、本実施例は、病原性部位へのLEAPERの編集を試験する時に、レポーター系細胞にarRNAを導入するだけで行われた。本実施例におけるarRNAは、インビトロで合成され、その配列は、下記表1に示すとおりであった。配列は、2つの方法で命名され、ここで、「名称」は、配列の長短又は切断長さによって命名され、「統一化名称」は、X-C-Yによって命名され、ここで、Xは、5’末端の長さを表し、Yは、3’末端の長さを表し、Cは、ターゲット塩基Cである。例えば、111ntが55-C-55と命名されると、その5’及び3’末端の長さがいずれも55ntであることを示す。
Figure 2023509177000001
Figure 2023509177000002
Figure 2023509177000003
本実施例における全ての試験は、いずれもRNAi MAX試薬(Invitrogen 13778150)を用いてarRNAを細胞にトランスフェクトし、具体的なステップは、以下のとおりである。
1、細胞培養には、10%FBS(Vistech SE100-011)を含有するDMEM(Hyclone SH30243.01)を用いた。12ウェルプレートを使用して細胞を培養し、レポーター系の細胞を15000細胞/ウェルであった。細胞をプレーティングした時間を0時間とした。
2、細胞継代の24時間後、RNAi MAX試薬で12.5pmolのarRNAを各ウェルに移した。トランスフェクションステップは、供給業者の説明書を参照した。
3.細胞継代の72時間後、全ウェルの細胞をトリプシン(Invitrogen 25300054)で消化し、フローサイトメータで細胞蛍光強度をFITCチャネルで分析した。
まず、LEAPER参考文献におけるarRNAの設計原則(Leveraging Endogenous ADAR for Programmable Editing of RNA、Qu et al.,2019、該文献においてインビトロで合成されたarRNAは、長さ111ntのarRNAだけを用いて試験した)を参照してarRNAを設計し、即ち、病原性突然変異部位のA(標的A)の対合ターゲット塩基をCと決定し、前記ターゲット塩基の5’端末及び3’端末の配列長を一致させた。全長が111nt(55-C-55)のarRNA(参考文献と一致する)に基づいて、5’及び3’末端を同時に切断して、本明細書で使用される各試験arRNAを形成した。インビトロでRNAを合成する制限のため、現段階のより長いRNAの長さは、インビトロで合成されにくいため、本実施例は、111nt、91nt、71nt及び51ntという4種類の長さのarRNAのみを試験し、編集効率の結果は、図6に示すとおりであった。
ここで、「コントロール」とは、いかなるarRNAを導入しないコントロールウェルを意味する。図6から分かるように、コントロールウェルの底部のGFP陽性細胞が非常に少なく(約0、6%)、それに比べると、111nt、91nt、及び71ntという3つのarRNAによる%GFPがいずれも90%を超えるが、51ntのarRNAについて、GFP陽性の割合が非常に低かった。平均蛍光強度の図から分かるように、コントロールウェルの底部に少量の偽陽性細胞があり、且つ、これらの細胞の割合が非常に少ないが、その蛍光強度が高く、図7に示すとおりであった。
驚くべきことに、上記LEAPER参考文献の報告とは異なり、本願は、51nt~111ntのarRNAがより良好な編集効果を得ることができることを見出したが、arRNAが長いほど編集効率が高くなるわけではなかった。図8に示すように、上記LEAPER参考文献(同Qu et al.,2019 図2d)の報告に基づいて、そのレポーター系において、51nt~111ntのarRNAを比較した。ここで、71ntのGFP+細胞の割合は、111ntよりも低く、その長さと編集効率との関係は、51nt~111ntの範囲内でほぼ徐々に高くなる傾向があった。しかしながら、実施例1のレポーター系の試験では、111ntに比べて、71ntによるGFP陽性細胞の割合差は小さいが、平均蛍光強度はより高かった。
次に、arRNAが長いほど合成コストはより高くなり、より長いarRNAは、より大きいオフターゲット可能性をもたらし、したがって、本願は、様々な手段によって短く切断されたarRNAの編集効率を試験した。図9に示すように、ターゲット塩基Cを中心とし、111ntのarRNA配列(SEQ ID NO:2)を基に、5’末端の上流又は3’末端の下流から10ntをステップサイズとして、中央に向かって段階的に切断して、試験用のarRNAを得た。
図9から容易に分かるように、5’末端から短く切断する時、LEAPER参考文献における報告に一致し、すなわち、比較的長いRNA編集効率がより高いが、対照的に、3’末端から短く切断する時、編集効率が徐々に低下せず、かえって3’末端から30nt切断する時、最も高い編集効率を示した。3’末端から30nt切断する時に編集効率が最も高いが、この時のarRNA長さは、55-C-25であり、したがって、その後の試験では、本発明者らは、3’末端の長さを25ntにし、5’末端から切断し続けて試験arRNAを得て、結果は、図10に示すとおりであった。
図10における「3’-30切断」及び「55-C-25」は、図9における「3’切断」の「-30」と同じarRNA配列(SEQ ID NO:8)であり、そのうち、図10における「3’-30切断」は、図9における「3’切断」の「-30」と同じバッチで合成され、「55-C-25」と異なるバッチで合成された。図10から容易に分かるように、3’末端を25ntに固定し、5’末端から切断した場合、編集効率は、実質的に5’の長さが減少するにつれて減少する傾向を示し、ここで、40-C-25は、上記傾向に従わないが、そのMFI も%GFPも55-C-25を超えなかった。
最後に、長さに加えて、ターゲット塩基の位置も編集効率に影響を及ぼした。したがって、その後に、本発明者らは、arRNAの長さを91ntに固定し、ターゲット塩基位置を移すことにより試験arRNAを得て、結果は、図11に示すとおりであった。
図11から分かるように、ターゲット塩基がarRNAの中央位置にある時に効率が最も高いわけではなく、3’末端の長さが0に減少する前に(85-C-5及びその左側のカラムに示すように)、arRNAは、いずれもより高い編集効率があった。
最後に、本発明者らは、上記のすべてのarRNAを同じバッチで合成し、異なるバッチによる試験誤差を排除するためにそれを再試験した。結果を図12に示した。図12から容易に分かるように、最も効率的な3つのarRNAは55-C-35(SEQ ID NO:7)、55-C-25(SEQ ID NO:8)、55-C-15(SEQ ID NO:9)であった。反復試験では、使用したarRNAが凍結融解したため、最初の試験と比較して全体的な編集効率が僅かに低下した。両端が対称的なarRNAについて、71nt(35-C-35)は、111nt(55-C-55)と同等であった。さらに、このバッチでは最も長い111ntのarRNAの編集効率は、最高ではなく、それに比べて、長さがそれぞれ71nt、81nt、91ntである3本の55-C-15、55-C-25、55-C-35arRNAは、比較的高い編集効率があった。
且つ、従来技術における好ましい111ntのarRNAに比べ、本実施例における55-C-15などの長さが71ntのみのarRNAは、編集効率がより高いだけでなく、また合成コストがより低かった(価格は、表2を参照)。さらに、より短いarRNAは、より低いオフターゲットリスクを有し得ることが予想された。
Figure 2023509177000004
GFP信号を読み取ることにより、本発明者らは、異なるarRNAの編集効率を迅速に大まかに判断することができるが、編集効率をより正確に確認するために、次世代配列決定(Next Generation Sequencing、NGS)により、mRNAにおけるI(G)に編集されるAの割合を最終的に確認する必要があった。
本実施例における上記同じステップ1及び2に従って、細胞をプレーティングしトランスフェクトし、細胞継代の72時間後に、800μLのTRIzol(Invitrogen、15596018)で試料を回収し、Direct-zol RNA Miniprepキット(Zymo Resaerch、R2052)でRNAを抽出した。各試料として抽出されたRNAを1000ng取り、TransScript(登録商標) One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMixキット(TransGen Biotech、AT311)を用いて逆転写して、cDNAを合成した。その後、1μLの逆転写産物を取り、配列がggagtgagtacggtgtgcGGAAGAAAACCCCGGTCCTGCTA(SEQ ID NO:33)及びgagttggatgctggatggAACAGAACTGAATGAGCACTCGTGG(SEQ ID NO:34)である2つのプライマー及びQ5ホットスタート酵素(NEB、M0494L)を用いてPCRを行った。PCR産物をHi-TOMキット(Novogene、REF PT045)を用いてライブラリーを構築し、以下の手順に従って二世代配列決定及びデータ解析を行った。
i、Illumina配列決定
構築された配列決定ライブラリーに対して、NovaSeq6000プラットフォームを用いてハイスループット塩基配列決定を行った。
ii、配列決定データ処理
ハイスループット塩基配列決定で得られた生データに対してfastp(v0.19.6)で品質管理を行い、低品質、リンカー付きの配列、及びpolyG等を含む配列を濾過して除去した。得られた高品質の配列決定データを、対応するbarcode配列に従って各試料に分割し、BWA(v0.7.17-r1188)ソフトウェアを使用して、増幅された目的領域の配列と比較し、SAMtools(v1.9)によりフォーマット変換を行ってBAMファイルを生成した。比較情報を統計し、改めて順序付けし、インデックスを作成した。
iii、編集効率解析
JACUSA(v1.3.0)ソフトウェアを用いて全ての潜在的なRNA突然変異部位を検出し、用いられるパラメータは、call-1-a B、R、D、I、Y、M:4-C ACGT-c 2-p 1-P UNSTRANDED-R-u DirMult-CEであった。コントロールサンプルと処理サンプルに同時に現れる高頻度点変異を濾過して除去した後、A~G突然変異部位以外の平均変異頻度の三倍を閾値とし、標的塩基A~G変異頻度が閾値以上の部分を標的AがGに変異する真の頻度とした。
以上のステップを採用し、本発明者らは、最終的に図12における全てのサンプルに対して次世代配列決定を行い、標的塩基がGであるReads数を、それがATCGである全てのReads数を占める百分率を編集効率とし、且つこれに基づいて図を作成し、結果は、図13に示すとおりであった。
図12と図13を比較すると、容易に分かるように、異なる方法で測定された編集効率は、基本的に同じ傾向を示した。すなわちLEAPER文献(Qu et al.,2019)に設計された111ntのarRNAは、編集効率が最も高いarRNAではなく、本発明者らは、ターゲット塩基3’末端から切断し、5’末端から切断し、配列におけるターゲット塩基の位置を調整することにより、55-C-15(SEQ ID NO:9)の配列がGFPの読み値で比較的高い編集効率を示すと最終的に発見するだけでなく、次世代配列決定によりさらに確認することもでき、そのAからGへの編集効率が50%程度に達することができ、これは、55-C-15のarRNAによる編集後の細胞のうち50%のmRNAの標的塩基部位にAからGへの編集が発生したことを意味した。
以上の試験により、本発明者らは、本願に記載の技術的解決手段に従って設計されたarRNAが、従来技術に比べてより高い編集効率を達成でき、且つコストがより低いことを証明した。同時に、本願のarRNAの必要な長さがより短いため、トランスフェクションコピー数が同じである場合、本願におけるarRNAの細胞にトランスフェクトした質量がより低く、これは、過剰なRNAのトランスフェクションの細胞に対する毒性を低減することに役立ち、また、arRNAと非標的RNA配列との結合を低減し、それにより、インビボ編集の安全性を向上させると予測することができる。
実施例3:マウスの眼部のUsh2A遺伝子部位のインビボ編集
実施例2では、インビトロ試験によってUSH2A病原性部位を編集した。インビトロ試験では、良好な編集効率を取得することができるが、インビトロ細胞培養の環境は、人体内循環、免疫システム及び眼球内注射等の複数の要因をシミュレートすることができず、これらは、依然としてより多くの体内試験検証を必要とした。実際の治療への後続の適用を考慮し、現在、眼部への低分子RNAの送達に対して、アデノ随伴ウイルス(Adeno-Associated Virus、AAV)を選択することが多く、本発明者らは、最終的に、マウスの眼部のUSH2A遺伝子部位のインビボ編集のためにAAVベクターをarRNAの送達手段として使用することを選択した。本発明者らは、151nt arRNA(SEQ ID NO:32)を用いて本試験を行った。すなわち、本実施例に用いられる試験用arRNAに標的Aと対向するターゲット塩基Cが含まれ、該arRNAが標的RNAとハイブリダイズされる場合、標的AにA-C不整合(ミスマッチ)を形成することができた。また、該arRNA標的塩基Cの5’末端と3’末端は、それぞれ標的配列と完全に相補的な75ntの塩基配列であった。マウスUSH2A遺伝子がヒトUSH2A遺伝子配列とは異なるので、試験用マウスには、Usher症候群関連変異を持たないため、本実施例で使用した151ntのarRNAは、マウスUsh2A関連部位を標的とするarRNAであるが、ヒトUSH2A遺伝子配列を標的とするarRNAではなかった。本発明者らは、該arRNAコード配列を、AAVベクターU6プロモーター開始部位に挿入した後に、arRNA配列が挿入されたAAVベクターを1×1013GC/mLのAAV2及びAAV5にパッケージングした。そのうち、AAVベクターの構築(構築されたベクターはSEQ ID NO:16を参照し、そのうちarRNAコード配列は大文字で表示され、同一の文字の大きさは塩基差を示さない)及びAAVウイルスのパッケージングは、いずれも広州派真生物技術有限公司によって完成された。
本実施例は、6~8週齢のSPFレベルC57雄性マウスを採用し、試験群(AAV2及びAAV5群)とコントロール群(PBS)は、それぞれ8匹のマウスであり、合計24匹であった。試験群及びコントロール群のマウスの右眼の硝子体に、AAV又はPBSをそれぞれ2μL注入した。注射後の7日目(後に第1週とマーク付けされる)、14日目(後に2週目とマーク付けされる)に、各群のマウスをそれぞれ4匹屠殺し、その右眼を取り出し、ハサミで50~100mg の小さいブロックに細断した。液体窒素を加えて研磨した後、800μLのTRIzol(Invitrogen、15596018)で試料を回収した。Direct-zol RNA Miniprepキット(Zymo Resaerch、R2052)を用いてRNA抽出を行った。各試料として抽出されたRNAを1000ng取り、TransScript(登録商標) One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMixキット(TransGen Biotech、AT311)を用いて逆転写して、cDNAを合成した。各マウスからそれぞれ1μLの逆転写産物を取り、配列がggagtgagtacggtgtgcCCCATCTCTTTGGCTTGGAACCAT(SEQ ID NO:22)及びgagttggatgctggatggCTTTTCTCTCTGCTCCACTGTGAAGTT(SEQ ID NO:24)である2つのプライマー及びQ5ホットスタート酵素(NEB、M0494L)を用いてPCRを行った。PCR産物をHi-TOMキット(Novogene、REF PT045)を用いてライブラリーを構築し、且つ二世代配列決定及びデータ解析を完了した(配列決定及びデータ解析方法は実施例2と同じである)。
結果を図14に示した。図から分かるように、マウスのインビボ試験では、マウスの硝子体に注射する時、マウス眼球細胞におけるAA5編集効率は、AAV2よりも高かった。しかしながら、図から明らかなように、AAV2もAAV5も編集効率が低かった。例えば、7日目に、AAV2の平均編集効率は、0.5%であり、PBS群と有意差はなかった。しかしながら、AAV5の平均効率が約1%であるが、4つの並行試験は明らかに一致しない編集効率を示し、そのうち1つの編集効率は2%以上であり、他の3つは、約0、5%であった。14日目までに、AAV2群もほぼ1%の編集効率を有したが、AAV5群は、平均値が2%の編集効率を有し、そのうち1つの試料は、ほぼ5%の編集効率があった。該試験により、本発明者らは、以下の問題を発見した。まず、マウス眼球においてAAV5の編集効率がAAV2より高いと思われ、次に、異なるマウス間のデータの差異が大きく、これは、本発明者らの硝子体注射の条件が安定しないため、毎回の注射の差異が大きいことを示す可能性があり、最後に、7日目から14日目まで編集効率が上昇する傾向があり、これは、検出時間を遅らせれば、より高い編集効率が検出される可能性があることを意味した。
そのため、本発明者らはマウス眼球注射の試験を改めて行い、且つ試験システムに対して以下の最適化を行った。1)、AAV5の編集効率がAAV2よりも高いため、今回の試験ではAAV5を残し、別の血清型のAAVウイルスであるAAV8を試験した。2)、硝子体注射の編集効果が安定しないという問題に対し、本発明者らは注射条件を網膜下腔注射に変更し、且つ注射した後に光コヒーレンストモグラフィ(Optical Coherence Tomography、OCT)によってマウス網膜下腔注射が成功することを確認し、3)、検出時間を第14日(第2週)、第28日(第4週)、第42日(第6週)、第56日(第8週)に変更し、4)、Usher症候群が網膜における錐体視細胞及び桿体視細胞の変性病変に起因するものであるため、今回の試験は、網膜におけるUsh2Aの編集効率のみを検出し、眼球全体の編集効率を検出することに比べ、網膜におけるUsh2Aの編集効率のみを検出することは、将来の治療に対してより指導価値があった。
本試験では、用いたマウスは、6~8週齢のSPFレベルC 57雄性マウスであり、試験群(AAV5、AAV8群)は、それぞれ20匹であり、コントロール群(NaCl)は、12匹であった。
網膜下腔注射方法は、動物の両眼にそれぞれ化合物トピラミンの点眼剤を1~2滴滴下して散瞳を行い、Zoletil 50を用いて(50mg/kg、50mg/mL)筋肉内注射して動物に全身麻酔を施すことであった。麻酔後のマウスを作業台に横臥させた。マウスの眼窩周囲皮膚をポビドンヨード綿球で消毒した。眼球側の結膜を歯のある顕微鏡用鉗子で挟み、眼球結膜下筋膜を顕微解剖用ハサミで切り、強膜の一部を露出させた。顕微鏡用鉗子を動かないように保持し、カバーガラスで角膜を覆い、その間の空気をカルボマー点眼剤で排除し、続いて使い捨てインスリン針を用いて、強膜と小さい角度で、網膜上皮と網膜との境界まで強膜、脈絡膜を刺し、チャネルを形成した。顕微鏡用鉗子を動かないように保持し続け、インスリン針を取り出し、それを33Gマイクロシリンジに交換した。33Gマイクロシリンジを、チャネル開口部から網膜下に刺し、1μLゆっくりと投与した後、針を少なくとも3~5s止めた。動物の麻酔状態が良好な状態で、(針抜き時の液漏れ体積をできるだけ減らすために)マイクロシリンジをチャネル内に約30s保持し続けた。交差汚染がないことを確保するために、各マウスへの投与後に針を洗浄する必要があった。両眼の注射を終了した後、OCTスキャンを用いて注射位置が網膜下腔であることを確認した。両眼がいずれも網膜下腔に成功裏に注射されると、該動物注射が成功すると判定した。注射後の14日目、28日目、42日目、56日目にそれぞれ5匹(試験群)又は3匹(コントロール群)のマウスを安楽死させた。マウスの左眼を摘出し、角強膜縁に沿ってメスで角膜を360°切開した。虹彩及び水晶体を除去し、網膜-脈絡膜-強膜複合体を取り出し、最も外側の強膜を除去した後、細かく切り刻み、事前に冷却された400μLのTRIzol(Thermo、15596018)を充填した滅菌EPチューブに入れた。次に、組織ホモジナイザーで均一に混合した。Direct-zol RNA Microprepキット(Zymo Resaerch、R2062)を用いてRNAを抽出した。各サンプルとして抽出された全RNAを1000ng取り、TransGen Biotech逆転写キット(TransGen Biotech、AH341-01)で逆転写し、5μL の逆転写されたcDNAを取り、配列がggagtgagtacggtgtgcCCCATCTCTTTGGCTTGGAACCAT(SEQ ID NO:22)及びgagttggatgctggatggCTTTTCTCTCTGCTCCACTGTGAAGTT(SEQ ID NO:2)である2つのプライマー及びQ5ホットスタート酵素(NEB、M0494L)を用いてPCRを行った。PCR産物をHi-TOMキット(Novogene、REF PT045)を用いてライブラリーを構築し、且つ二世代配列決定及びデータ解析を完了した(配列決定及びデータ解析方法は実施例2と同じである)。
結果を図15に示した。図から明らかなように、今回の試験は、最初の試験における最大平均値が2%の編集効率(図14)に比べて、最大5%を超える編集効率に達することができた。また、今回の試験では、マウス網膜を剥離して試料を回収して配列を決定するが、マウスの眼球全体をせん断粉砕しないため、実際の治療時に発生する実際の治療効果をより反応することができた。本試験により、LEAPER技術がマウスインビボ試験において網膜細胞におけるUsh2A内因性遺伝子部位を編集することができ、かつそのような編集がマウスにおいて少なくとも2ヶ月間持続することができることを実証することができた。
以上の実施例の結果をまとめると、本願は、本願に開示される技術的解決手段を使用してUsher症候群を治療する実行可能性を十分に実証した。
SEQ ID NO:32:
CCACUGCAGCAGCAAAGCCCGGCCCUUUUCUCUCUGCUCCACUGUGAAGUUCAUCAGUCCGCUUGGGGCAGAUUCCAAAGUCUUAAUCAGGGUCCAGGGGCUCGACACCUUUCCUGCACUGUUUACAGCCACCACACCAAUGUGGUAUGUU
SEQ ID NO:16:
cctgcaggcagctgcgcgctcgctcgctcactgaggccgcccgggcgtcgggcgacctttggtcgcccggcctcagtgagcgagcgagcgcgcagagagggagtggccaactccatcactaggggttcctgcggccattcggtacaattcacgcgtgagggcctatttcccatgattccttcatatttgcatatacgatacaaggctgttagagagataattggaattaatttgactgtaaacacaaagatattagtacaaaatacgtgacgtagaaagtaataatttcttgggtagtttgcagttttaaaattatgttttaaaatggactatcatatgcttaccgtaacttgaaagtatttcgatttcttggctttatatatcttgtggaaaggacgaaacaccgCCACTGCAGCAGCAAAGCCCGGCCCTTTTCTCTCTGCTCCACTGTGAAGTTCATCAGTCCGCTTGGGGCAGATTCCAAAGTCTTAATCAGGGTCCAGGGGCTCGACACCTTTCCTGCACTGTTTACAGCCACCACACCAATGTGGTATGTTtttttttttggtaccaggtcttgaaaggagtgggcgcgtgtcgacattgattattgactagctctggtcgttacataacttacggtaaatggcccgcctggctgaccgcccaacgacccccgcccattgacgtcaataatgacgtatgttcccatagtaacgccaatagggactttccattgacgtcaatgggtggagtatttacggtaaactgcccacttggcagtacatcaagtgtatcatatgccaagtacgccccctattgacgtcaatgacggtaaatggcccgcctggcattatgcccagtacatgaccttatgggactttcctacttggcagtacatctactcgaggccacgttctgcttcactctccccatctcccccccctccccacccccaattttgtatttatttattttttaattattttgtgcagcgatgggggcggggggggggggggggggggcgcgcgccaggcggggcggggcggggcgaggggcggggcggggcgaggcggagaggtgcggcggcagccaatcagagcggcgcgctccgaaagtttccttttatggcgaggcggcggcggcggcggccctataaaaagcgaagcgcgcggcgggcgggagcgggatcagccaccgcggtggcggccctagagtcgatcgaggaactgaaaaaccagaaagttaactggtaagtttagtctttttgtcttttatttcaggtcccggatccggtggtggtgcaaatcaaagaactgctcctcagtggatgttgcctttacttctaggcctgtacggaagtgttacttctgctctaaaagctgcggaattgtacccgcggccgatccaccggtcgccaccatggtgagcaagggcgaggagctgttcaccggggtggtgcccatcctggtcgagctggacggcgacgtaaacggccacaagttcagcgtgtccggcgagggcgagggcgatgccacctacggcaagctgaccctgaagttcatctgcaccaccggcaagctgcccgtgccctggcccaccctcgtgaccaccctgacctacggcgtgcagtgcttcagccgctaccccgaccacatgaagcagcacgacttcttcaagtccgccatgcccgaaggctacgtccaggagcgcaccatcttcttcaaggacgacggcaactacaagacccgcgccgaggtgaagttcgagggcgacaccctggtgaaccgcatcgagctgaagggcatcgacttcaaggaggacggcaacatcctggggcacaagctggagtacaactacaacagccacaacgtctatatcatggccgacaagcagaagaacggcatcaaggtgaacttcaagatccgccacaacatcgaggacggcagcgtgcagctcgccgaccactaccagcagaacacccccatcggcgacggccccgtgctgctgcccgacaaccactacctgagcacccagtccgccctgagcaaagaccccaacgagaagcgcgatcacatggtcctgctggagttcgtgaccgccgccgggatcactctcggcatggacgagctgtacaagtaaatcgaattccgctcgagataatcaacctctggattacaaaatttgtgaaagattgactggtattcttaactatgttgctccttttacgctatgtggatacgctgctttaatgcctttgtatcatgctattgcttcccgtatggctttcattttctcctccttgtataaatcctggttagttcttgccacggcggaactcatcgccgcctgccttgcccgctgctggacaggggctcggctgttgggcactgacaattccgtggtgtttatttgtgaaatttgtgatgctattgctttatttgtaaccatctagctttatttgtgaaatttgtgatgctattgctttatttgtaaccattataagctgcaataaacaagttaacaacaacaattgcattcattttatgtttcaggttcagggggagatgtgggaggttttttaaagcggccgcaggaacccctagtgatggagttggccactccctctctgcgcgctcgctcgctcactgaggccgggcgaccaaaggtcgcccgacgcccgggctttgcccgggcggcctcagtgagcgagcgagcgcgcagctgcctgcaggggcgcctgatgcggtattttctccttacgcatctgtgcggtatttcacaccgcatacgtcaaagcaaccatagtacgcgccctgtagcggcgcattaagcgcggcgggtgtggtggttacgcgcagcgtgaccgctacacttgccagcgccctagcgcccgctcctttcgctttcttcccttcctttctcgccacgttcgccggctttccccgtcaagctctaaatcgggggctccctttagggttccgatttagtgctttacggcacctcgaccccaaaaaacttgatttgggtgatggttcacgtagtgggccatcgccctgatagacggtttttcgccctttgacgttggagtccacgttctttaatagtggactcttgttccaaactggaacaacactcaaccctatctcgggctattcttttgatttataagggattttgccgatttcggcctattggttaaaaaatgagctgatttaacaaaaatttaacgcgaattttaacaaaatattaacgtttacaattttatggtgcactctcagtacaatctgctctgatgccgcatagttaagccagccccgacacccgccaacacccgctgacgcgccctgacgggcttgtctgctcccggcatccgcttacagacaagctgtgaccgtctccgggagctgcatgtgtcagaggttttcaccgtcatcaccgaaacgcgcgagacgaaagggcctcgtgatacgcctatttttataggttaatgtcatgataataatggtttcttagacgtcaggtggcacttttcggggaaatgtgcgcggaacccctatttgtttatttttctaaatacattcaaatatgtatccgctcatgagacaataaccctgataaatgcttcaataatattgaaaaaggaagagtatgagtattcaacatttccgtgtcgcccttattcccttttttgcggcattttgccttcctgtttttgctcacccagaaacgctggtgaaagtaaaagatgctgaagatcagttgggtgcacgagtgggttacatcgaactggatctcaacagcggtaagatccttgagagttttcgccccgaagaacgttttccaatgatgagcacttttaaagttctgctatgtggcgcggtattatcccgtattgacgccgggcaagagcaactcggtcgccgcatacactattctcagaatgacttggttgagtactcaccagtcacagaaaagcatcttacggatggcatgacagtaagagaattatgcagtgctgccataaccatgagtgataacactgcggccaacttacttctgacaacgatcggaggaccgaaggagctaaccgcttttttgcacaacatgggggatcatgtaactcgccttgatcgttgggaaccggagctgaatgaagccataccaaacgacgagcgtgacaccacgatgcctgtagcaatggcaacaacgttgcgcaaactattaactggcgaactacttactctagcttcccggcaacaattaatagactggatggaggcggataaagttgcaggaccacttctgcgctcggcccttccggctggctggtttattgctgataaatctggagccggtgagcgtgggtctcgcggtatcattgcagcactggggccagatggtaagccctcccgtatcgtagttatctacacgacggggagtcaggcaactatggatgaacgaaatagacagatcgctgagataggtgcctcactgattaagcattggtaactgtcagaccaagtttactcatatatactttagattgatttaaaacttcatttttaatttaaaaggatctaggtgaagatcctttttgataatctcatgaccaaaatcccttaacgtgagttttcgttccactgagcgtcagaccccgtagaaaagatcaaaggatcttcttgagatcctttttttctgcgcgtaatctgctgcttgcaaacaaaaaaaccaccgctaccagcggtggtttgtttgccggatcaagagctaccaactctttttccgaaggtaactggcttcagcagagcgcagataccaaatactgtccttctagtgtagccgtagttaggccaccacttcaagaactctgtagcaccgcctacatacctcgctctgctaatcctgttaccagtggctgctgccagtggcgataagtcgtgtcttaccgggttggactcaagacgatagttaccggataaggcgcagcggtcgggctgaacggggggttcgtgcacacagcccagcttggagcgaacgacctacaccgaactgagatacctacagcgtgagctatgagaaagcgccacgcttcccgaagggagaaaggcggacaggta


tccggtaagcggcagggtcggaacaggagagcgcacgagggagcttccagggggaaacgcctggtatctttatagtcctgtcgggtttcgccacctctgacttgagcgtcgatttttgtgatgctcgtcaggggggcggagcctatggaaaaacgccagcaacgcggcctttttacggttcctggccttttgctggccttttgctcacatgt

Claims (25)

  1. LEAPER技術に基づいて細胞における標的RNAを標的化編集する方法であって、前記標的RNAは、USH2A遺伝子転写物におけるGからAへの突然変異を含むRNAであり、該方法は、
    標的RNAを編集するためのアデノシンデアミナーゼ動員RNA(arRNA)を含む構築体、又は前記arRNAをコードする構築体を、前記細胞に導入するステップを含み、前記arRNAが前記標的RNAとハイブリダイズされる相補的RNA配列を含み、前記arRNAがRNAに作用するアデノシンデアミナーゼ(ADAR)を動員して標的RNAにおける標的アデノシンを脱アミノ化することができる、ことを特徴とする方法。
  2. 前記標的RNAは、mRNA前駆体(Pre-mRNA)である、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記arRNAの長さは、約151~61nt、131~66nt、121~66nt、111~66nt、91~66nt又は81~66ntである、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記arRNAの長さは、66nt~131ntから選択されるいずれかの自然数である、ことを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 前記arRNAにおけるターゲット塩基の3’末端からの長さが≧7nt、≧10nt、≧15ntであり、好ましくは、16~55nt、20~50nt、25~45nt、25~35nt又は25~30ntである、ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記arRNAにおけるターゲット塩基の5’末端からの長さが≧25nt、≧30nt、≧35nt、≧45nt、好ましくは、46~90nt、50~85nt、55~80nt、60~75nt、又は65~70ntである、ことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記arRNAに、標的配列中の標的Aと対合するターゲット塩基を導入し、該ターゲット塩基の優先度が高い順にC、A、U又はGである、ことを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記標的RNAは、ヒトUSH2A遺伝子NM_206933.2(USH2A)_c.11864 G>A(p.Trp3955Ter)が転写されている突然変異部位を含むRNAである、ことを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記arRNAは、SEQ ID NO:23、SEQ ID NO:25、SEQ ID NO:26、SEQ ID NO:27、SEQ ID NO:28、SEQ ID NO:29、SEQ ID NO:30、SEQ ID NO:17、SEQ ID NO:18、SEQ ID NO:19、SEQ ID NO:11、SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:2、SEQ ID NO:3又はSEQ ID NO:4から選択される、ことを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記arRNAは、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8又はSEQ ID NO:9から選択される、ことを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記構築体は、直鎖状核酸、ウイルスベクター、又はプラスミドである、ことを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 前記ウイルスベクターは、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター又はレンチウイルスベクターである、ことを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 前記AAVベクターは、AAV2、AAV5又はAAV8キャプシドにパッケージングされた後、感染によって前記細胞に導入される、ことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 前記AAVベクターは、AAV8キャプシドにパッケージングされた後、感染によって前記細胞に導入される、ことを特徴とする請求項13に記載の方法。
  15. 前記細胞は、哺乳動物の視神経細胞又は聴神経細胞である、ことを特徴とする請求項1~14のいずれか1項に記載の方法。
  16. USH2A遺伝子転写物におけるGからAへの突然変異を含む標的RNAを標的化編集するためのarRNAであって、SEQ ID NO:23、SEQ ID NO:25、SEQ ID NO:26、SEQ ID NO:27、SEQ ID NO:28、SEQ ID NO:29、SEQ ID NO:30、SEQ ID NO:17、SEQ ID NO:18、SEQ ID NO:19、SEQ ID NO:11、SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:2、SEQ ID NO:3、又はSEQ ID NO:4から選択される配列を含み、又はそれらから選択される配列で構成される、ことを特徴とするarRNA。
  17. 請求項16に記載のarRNAを含む構築体又は送達体。
  18. プラスミド、ウイルス、リポソーム、又は脂質ナノ粒子である、ことを特徴とする請求項17に記載の構築体又は送達体。
  19. アデノ随伴ウイルス(AAV)又はレンチウイルスである、ことを特徴とする請求項18に記載の構築体又は送達体。
  20. 前記ウイルスは、AAV2、AAV5又はAAV8である、ことを特徴とする請求項19に記載の構築体又は送達体。
  21. 請求項1~15のいずれか1項に記載の方法により編集された細胞。
  22. 個体におけるUsherII型症候群を治療する方法であって、請求項1~15のいずれか1項に記載の方法で前記個体の細胞におけるUsherII型症候群と関連するGからAへの突然変異を修正することを含む、ことを特徴とする方法。
  23. 請求項16に記載のarRNA又は請求項17~20のいずれか1項に記載の構築体又は送達体を被験者に導入することを含む、ことを特徴とする請求項22に記載の方法。
  24. 請求項16に記載のarRNA又は請求項17~20のいずれか1項に記載の構築体又は送達体を被験者の網膜下腔に導入する、ことを特徴とする請求項23に記載の方法。
  25. Usher II症候群を治療する医薬の調製における、請求項16に記載のarRNA又は請求項17~20のいずれか1項に記載の構築体又は送達体の使用。
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