JP2023512079A - ポリヌクレオチドサイレンシング及び置換を使用する神経変性障害のための遺伝子療法 - Google Patents
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- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
Abstract
本開示は、神経変性障害の処置のための核酸発現カセット及びベクターに関する。神経変性障害、例えば、アルツハイマー病、前頭側頭型認知症、前頭側頭葉変性症、ピック病、レビー小体型認知症、記憶喪失、認知障害、及び軽度認知障害を処置する方法も提供される。【選択図】図1
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2020年1月31日に出願された米国仮出願番号62/968,707の35U.S.C.§119(e)下の優先権の利益を主張し、その内容の全体は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、2020年1月31日に出願された米国仮出願番号62/968,707の35U.S.C.§119(e)下の優先権の利益を主張し、その内容の全体は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
配列表の組み込み
添付の配列表に含まれる資料は、本出願に参照により本明細書に組み込まれる。APRES1120_1WO_Sequence_Listing.txtと名付けられた添付の配列表テキストファイルは、2021年1月29日に作成され、サイズは194,755バイトである。そのファイルは、Windows OSを使用するコンピュータでMicrosoft Wordを使用してアクセスされ得る。
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技術分野
本開示は概して、神経変性障害のための遺伝子療法に関し、より具体的には治療剤の送達のための発現カセット及びポリヌクレオチドに関する。
本開示は概して、神経変性障害のための遺伝子療法に関し、より具体的には治療剤の送達のための発現カセット及びポリヌクレオチドに関する。
背景
アルツハイマーとも称されるアルツハイマー病(AD)は、神経変性認知症の大部分の原因である慢性神経変性疾患である。症状には、記憶困難、言語に関する問題、失見当識、気分変動、意欲の喪失、及び他の行動性問題、例えば、家族及び社会からの離脱が含まれる。身体機能は徐々に失われ、最終的に死に至る。疾患は10年を超える間続く場合があるが、平均余命は、診断後3~9年である。家族性AD(FAD)は、ADを有する複数のメンバーを有する家族を特徴とし、通常は、複数の世代における複数の罹患者を意味する。早期発症型FAD(EOFAD)は、発症が一貫して60~65歳より前、しばしば55歳より前である家族を指す。
アルツハイマーとも称されるアルツハイマー病(AD)は、神経変性認知症の大部分の原因である慢性神経変性疾患である。症状には、記憶困難、言語に関する問題、失見当識、気分変動、意欲の喪失、及び他の行動性問題、例えば、家族及び社会からの離脱が含まれる。身体機能は徐々に失われ、最終的に死に至る。疾患は10年を超える間続く場合があるが、平均余命は、診断後3~9年である。家族性AD(FAD)は、ADを有する複数のメンバーを有する家族を特徴とし、通常は、複数の世代における複数の罹患者を意味する。早期発症型FAD(EOFAD)は、発症が一貫して60~65歳より前、しばしば55歳より前である家族を指す。
ADは病理学的に、脳における細胞外アミロイド斑及び細胞内神経原線維変化として現れる。ADのほとんどの症例の原因は不明であるが、遺伝的要因が疾患の発症に寄与する。早期発症家族性ADは、常染色体顕性遺伝及び65歳前の疾患開始を特徴とする。
有効な遺伝子及び併用療法を含む、ADなどの神経変性疾患の処置のための組成物及び方法が必要とされている。
概要
本開示は、神経変性障害の処置のためのポリヌクレオチド、発現カセットならびにそのようなポリヌクレオチド及び/または発現カセットを含むベクターに関する。より具体的には、本開示において利用されるポリヌクレオチド、発現カセット及びベクターは、a)内因性プレセニリン1(PSEN1)またはプレセニリン2(PSEN2)遺伝子から発現したmRNAと十分な配列相補性を有することで、そのmRNAにハイブリダイズし、コードされるプレセニリン1(PSEN1)もしくはプレセニリン2(PSEN2)タンパク質、またはその組み合わせの発現を阻害する1つ以上のショートヘアピンRNA(shRNA)またはマイクロ干渉RNA(miRNA)をコードする第1のポリヌクレオチド配列、及びb)野生型PSEN1もしくはPSEN2タンパク質、またはそれらの組み合わせをコードする第2のポリヌクレオチド配列を含む。第2のポリヌクレオチドによってコードされる野生型PSEN1またはPSEN2は、内因性コントロール配列とは対照的に、発現カセット及び/またはそれを保有するベクターに存在するコントロール配列を利用して発現する。第2のポリヌクレオチド配列から発現するmRNAは、第1のポリヌクレオチド配列によってコードされるショートヘアピンRNA(shRNA)またはマイクロ干渉RNA(miRNA)による抑制に対して耐性でなければならない。そのため、野生型PSEN1またはPSEN2タンパク質の同時発現は、内因的に発現するPSEN1またはPSEN2タンパク質の置換をもたらす。
本開示は、神経変性障害の処置のためのポリヌクレオチド、発現カセットならびにそのようなポリヌクレオチド及び/または発現カセットを含むベクターに関する。より具体的には、本開示において利用されるポリヌクレオチド、発現カセット及びベクターは、a)内因性プレセニリン1(PSEN1)またはプレセニリン2(PSEN2)遺伝子から発現したmRNAと十分な配列相補性を有することで、そのmRNAにハイブリダイズし、コードされるプレセニリン1(PSEN1)もしくはプレセニリン2(PSEN2)タンパク質、またはその組み合わせの発現を阻害する1つ以上のショートヘアピンRNA(shRNA)またはマイクロ干渉RNA(miRNA)をコードする第1のポリヌクレオチド配列、及びb)野生型PSEN1もしくはPSEN2タンパク質、またはそれらの組み合わせをコードする第2のポリヌクレオチド配列を含む。第2のポリヌクレオチドによってコードされる野生型PSEN1またはPSEN2は、内因性コントロール配列とは対照的に、発現カセット及び/またはそれを保有するベクターに存在するコントロール配列を利用して発現する。第2のポリヌクレオチド配列から発現するmRNAは、第1のポリヌクレオチド配列によってコードされるショートヘアピンRNA(shRNA)またはマイクロ干渉RNA(miRNA)による抑制に対して耐性でなければならない。そのため、野生型PSEN1またはPSEN2タンパク質の同時発現は、内因的に発現するPSEN1またはPSEN2タンパク質の置換をもたらす。
プレセニリンは、毒性機能の常染色体顕性獲得を引き起こす変異を保有し得る。そのような変異は、PSEN1及びそのホモログPSEN2の両方のコード配列全体を通して分布している。同時に常染色体顕性変異プレセニリンを抑制し、野生型遺伝子を発現させる能力は、変異体アレルを特異的に標的とする必要性を排除する。そのため、本開示のポリヌクレオチド、発現カセット、及びベクター、ならびにそれを用いる本開示の組成物及び方法は、変異体PSEN1もしくはPSEN2またはその組み合わせに関連する損傷を停止及び/または改善するのに有用である。
置換野生型PSEN1またはPSEN2が標的とされ、1つ以上のshRNAまたはmiRNAによって抑制されることを回避する能力は、どの位置でPSEN1またはPSEN2 mRNA配列がshRNAまたはmiRNAによって標的とされるか及びどのコドンが置換野生型PSEN1またはPSEN2コード配列において使用されるかに依存する。設計されたshRNAまたはmiRNAのすべてが内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAの非コード領域を標的とする場合、置換PSEN1またはPSEN2ポリヌクレオチド配列は、内因性ヒトPSEN1またはPSEN2コード配列、または例えば、十分にまたは部分的にコドン最適化された野生型PSEN1またはPSEN2ポリヌクレオチド配列の発現を増加させるために遺伝子コードの余剰性に基づいてコドンの一部またはすべてが変更された配列を含むがこれらに限定されない、野生型PSEN1またはPSEN2をコードする任意の配列であり得る。shRNAまたはmiRNAの一部またはすべてが内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAのコード領域を標的とする場合、置換PSEN1またはPSEN2ポリヌクレオチド配列における対応するコード領域は、発現したmRNAがshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされないように改変されなければならない。これは、発現したmRNAのshRNAまたはmiRNA配列との相同性/相補性を低減するために遺伝子コードの余剰性を使用して内因性コドンを改変することによって達成される。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるポリヌクレオチド、発現カセット、ベクター、組成物及び方法は、野生型PSEN1タンパク質のレベルを増加させると同時に、内因性PSEN1タンパク質を抑制するのに有用である。内因性PSEN1タンパク質の抑制は典型的には、内因性PSEN1遺伝子から発現したmRNAに結合する1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドを使用し、それによりそのようなmRNAのレベルを低下させ、及び/またはそのタンパク質への翻訳を阻害することにより達成される。これらの実施形態のいくつかの態様では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、発現カセットまたはベクターの一部として対象に投与されるDNA配列によってコードされるアンチセンスRNAである。そのようなアンチセンスRNAには、shRNA、miRNA、または一本鎖アンチセンスRNAが含まれる。これらの実施形態の代替的な態様では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、対象に直接的に送達される。そのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドには、siRNA、アンチセンスDNAオリゴヌクレオチド、外部ガイド配列オリゴヌクレオチド及び選択的スプライサーオリゴヌクレオチドが含まれる。これらの実施形態のいくつかの態様では、アンチセンスRNA及び発現がそのアンチセンスRNAによって抑制されない野生型PSEN1の両方を発現することが可能な非毒性二重機能ベクターが提供される。いくつかの実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、野生型PSEN1をコードするベクターと同時に投与され、その発現は、提供されるアンチセンスオリゴヌクレオチドによって抑制されない。これらの実施形態のさらなる他の態様では、アンチセンスRNAをコードするDNA配列を含む第1のベクターは、野生型PSEN1をコードするDNA配列を含む第2のベクターと同時に投与され、その発現は、アンチセンスRNAによって抑制されない。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるポリヌクレオチド、発現カセット、ベクター、組成物及び方法は、野生型PSEN2のレベルを増加させると同時に、内因性PSEN2タンパク質を抑制するのに有用である。内因性PSEN2タンパク質の抑制は典型的には、内因性PSEN2遺伝子から発現したmRNAに結合する1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドを使用し、それによりそのようなmRNAのレベルを低下させ、及び/またはそのタンパク質への翻訳を阻害することにより達成される。これらの実施形態のいくつかの態様では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、発現カセットまたはベクターの一部として対象に投与されるDNA配列によってコードされるアンチセンスRNAである。そのようなアンチセンスRNAには、shRNA、miRNA、または一本鎖アンチセンスRNAが含まれる。これらの実施形態の代替的な態様では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、対象に直接的に送達される。そのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドには、siRNA、アンチセンスDNAオリゴヌクレオチド、外部ガイド配列オリゴヌクレオチド及び選択的スプライサーオリゴヌクレオチドが含まれる。これらの実施形態のいくつかの態様では、アンチセンスRNA及び発現がそのアンチセンスRNAによって抑制されない野生型PSEN2の両方を発現することが可能な非毒性二重機能ベクターが提供される。いくつかの実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、野生型PSEN2をコードするベクターと同時に投与され、その発現は、提供されるアンチセンスオリゴヌクレオチドによって抑制されない。これらの実施形態のさらなる他の態様では、アンチセンスRNAをコードするDNA配列を含む第1のベクターは、野生型PSEN2をコードするDNA配列を含む第2のベクターと同時に投与され、その発現は、アンチセンスRNAによって抑制されない。
いくつかの実施形態では、発現カセットは、
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々またはヒト野生型及び変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から発現した内因性mRNAのコード領域または非コード領域を標的とし、1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードするポリヌクレオチド配列の各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型PSEN1またはPSEN2アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第2のポリヌクレオチドから発現したmRNAは、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず;第2のポリヌクレオチドは、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。第1のポリヌクレオチドは、PSEN1またはPSEN2をコードする配列に対して発現カセットにおいてどのような位置にでも配置され得るが、その位置が、PSEN1またはPSEN2をコードする配列の発現を防止しない場合に限る(すなわち、コード配列に対して5’、コード配列に対して3’、または第2のプロモーターに存在し得るイントロン内)。
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々またはヒト野生型及び変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から発現した内因性mRNAのコード領域または非コード領域を標的とし、1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードするポリヌクレオチド配列の各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型PSEN1またはPSEN2アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第2のポリヌクレオチドから発現したmRNAは、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず;第2のポリヌクレオチドは、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。第1のポリヌクレオチドは、PSEN1またはPSEN2をコードする配列に対して発現カセットにおいてどのような位置にでも配置され得るが、その位置が、PSEN1またはPSEN2をコードする配列の発現を防止しない場合に限る(すなわち、コード配列に対して5’、コード配列に対して3’、または第2のプロモーターに存在し得るイントロン内)。
いくつかの実施形態では、発現カセットは、
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々に由来する内因性mRNAのコード領域または非コード領域を標的とし、1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードするポリヌクレオチド配列の各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型PSEN1アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第2のポリヌクレオチドから発現したmRNAは、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAのいずれの標的にもされず;第2のポリヌクレオチドは、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々に由来する内因性mRNAのコード領域または非コード領域を標的とし、1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードするポリヌクレオチド配列の各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型PSEN1アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第2のポリヌクレオチドから発現したmRNAは、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAのいずれの標的にもされず;第2のポリヌクレオチドは、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。
いくつかの実施形態では、発現カセットは、
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々に由来する内因性mRNAのコード領域または非コード領域を標的とし、1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードするポリヌクレオチド配列の各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型PSEN2アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第2のポリヌクレオチドから発現したmRNAは、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAのいずれの標的にもされず;第2のポリヌクレオチドは、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々に由来する内因性mRNAのコード領域または非コード領域を標的とし、1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードするポリヌクレオチド配列の各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型PSEN2アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第2のポリヌクレオチドから発現したmRNAは、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAのいずれの標的にもされず;第2のポリヌクレオチドは、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。
所定の実施形態では、発現カセットは、
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、a)配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35、配列番号42、配列番号43,配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号68の448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、または配列番号71のヌクレオチド448~529;b)前述の配列番号のいずれかの改変バージョンであって、改変は、1、2、3、または4ヌクレオチドの変化である、改変バージョン;またはc)前述の配列番号またはその改変バージョンのいずれかの5’または3’末端から取得された7以上の連続塩基を含む19~21塩基ヌクレオチド配列であって、内因性PSEN1 mRNAの対応部分と4以下のミスマッチを含む、19~21塩基ヌクレオチド配列のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型プレセニリン1(PSEN1)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、a)配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35、配列番号42、配列番号43,配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号68の448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、または配列番号71のヌクレオチド448~529;b)前述の配列番号のいずれかの改変バージョンであって、改変は、1、2、3、または4ヌクレオチドの変化である、改変バージョン;またはc)前述の配列番号またはその改変バージョンのいずれかの5’または3’末端から取得された7以上の連続塩基を含む19~21塩基ヌクレオチド配列であって、内因性PSEN1 mRNAの対応部分と4以下のミスマッチを含む、19~21塩基ヌクレオチド配列のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型プレセニリン1(PSEN1)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。
配列番号1、配列番号2、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、及び配列番号71のヌクレオチド448~529はそれぞれ、PSEN1 mRNAの非コード部分における配列を標的とするRNAをコードする。配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号42、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、及び配列番号47はそれぞれ、PSEN1 mRNAのコード部分における配列を標的とするRNAをコードする。配列番号33、配列番号35、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、及び配列番号71のヌクレオチド448~529はそれぞれ、miRNAをコードする。配列番号44、配列番号45、配列番号46、及び配列番号47はそれぞれ、shRNAをコードする。
上記配列番号のいずれかの改変バージョンにおける1、2、3、または4ヌクレオチドの変化の各々は、独立して、ヌクレオチド置換、欠失、または付加であり、内因性野生型PSEN1 mRNAとのミスマッチをもたらす。前述の配列番号またはその改変バージョンのいずれかの5’または3’末端から取得された7以上の連続塩基を含む19~21塩基ヌクレオチド配列に必要とされる追加的ヌクレオチドは、19~21塩基ヌクレオチド配列全体において最大で4つのミスマッチを依然として許容しつつ、7以上の連続塩基が結合するPSEN1 mRNAの領域に対してそれぞれすぐ5’または3’のPSEN1 mRNAの領域にハイブリダイズすることが可能なものである。例えば、配列番号1は、PSEN1 mRNAのヌクレオチド94~115(NM_000021.4における付番を使用する)にハイブリダイズする(本明細書における表2を参照されたい)。よって、配列番号1の5’末端から取得された19~21塩基ヌクレオチド配列の例は、PSEN1 mRNAに対して完全な相補性を有するヌクレオチド2~8を含有し、他の塩基は、1、2、3、または4ヌクレオチドの変化を含有するであろう。
いくつかの実施形態では、発現カセットは、
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35、配列番号42、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、または配列番号71のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型プレセニリン1(PSEN1)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35、配列番号42、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、または配列番号71のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型プレセニリン1(PSEN1)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。
いくつかの実施形態では、発現カセットは、
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、配列番号1、配列番号2、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、または配列番号19、配列番号33、配列番号35、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、または配列番号71のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(ii)野生型プレセニリン1(PSEN1)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、ヒト野生型PSEN1をコードする任意のmRNAを発現し、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。これらの実施形態のいくつかの態様では、第2のポリヌクレオチドは、mRNAを発現し、mRNAのコード部分は、内因性ヒト野生型PSEN1 mRNAと同じポリヌクレオチド配列を有する。これらの実施形態の他の態様では、第2のポリヌクレオチドは、野生型PSEN1をコードするmRNAを発現し、mRNAのコード部分は、ポリヌクレオチド配列を有し、1つ以上のコドンは、内因性ヒト野生型PSEN1 mRNAのコード部分と比較して改変または最適化されている。これらの実施形態のより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチド配列は、配列番号39、配列番号48、または配列番号68のヌクレオチド1906~3303である。
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、配列番号1、配列番号2、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、または配列番号19、配列番号33、配列番号35、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、または配列番号71のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(ii)野生型プレセニリン1(PSEN1)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、ヒト野生型PSEN1をコードする任意のmRNAを発現し、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。これらの実施形態のいくつかの態様では、第2のポリヌクレオチドは、mRNAを発現し、mRNAのコード部分は、内因性ヒト野生型PSEN1 mRNAと同じポリヌクレオチド配列を有する。これらの実施形態の他の態様では、第2のポリヌクレオチドは、野生型PSEN1をコードするmRNAを発現し、mRNAのコード部分は、ポリヌクレオチド配列を有し、1つ以上のコドンは、内因性ヒト野生型PSEN1 mRNAのコード部分と比較して改変または最適化されている。これらの実施形態のより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチド配列は、配列番号39、配列番号48、または配列番号68のヌクレオチド1906~3303である。
いくつかの実施形態では、発現カセットは、
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35,配列番号42、配列番号43 配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、または配列番号71のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、少なくとも1つのshRNAまたはmiRNAは、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号42、または配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号68のヌクレオチド497~517、配列番号69のヌクレオチド497~517、配列番号70のヌクレオチド497~517、配列番号71のヌクレオチド497~517のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(ii)野生型プレセニリン1(PSEN1)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、ヒト野生型PSEN1をコードするmRNAを発現しかつshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。これらの実施形態のいくつかの態様では、第2のポリヌクレオチドは、内因性ヒト野生型PSEN1 mRNAのコード部分と比較してコドン改変された野生型PSEN1をコードするmRNAを発現する。これらの実施形態のより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチドは、shRNAまたはmiRNAが第2のポリヌクレオチドから発現したmRNAを標的とすることを防止するために、そのようなshRNAまたはmiRNAによって標的とされるそれらのコード領域において十分な数の改変されたコドンを含むmRNAを発現する。典型的には、第2のポリヌクレオチドのmRNAコード配列における4つを超えるヌクレオチドを改変してshRNAまたはmiRNAとの相同性/相補性を低減することは、ターゲティングを防止することになる。これらの実施形態のさらにより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチド配列は、配列番号41である。
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35,配列番号42、配列番号43 配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、または配列番号71のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、少なくとも1つのshRNAまたはmiRNAは、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号42、または配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号68のヌクレオチド497~517、配列番号69のヌクレオチド497~517、配列番号70のヌクレオチド497~517、配列番号71のヌクレオチド497~517のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(ii)野生型プレセニリン1(PSEN1)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、ヒト野生型PSEN1をコードするmRNAを発現しかつshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。これらの実施形態のいくつかの態様では、第2のポリヌクレオチドは、内因性ヒト野生型PSEN1 mRNAのコード部分と比較してコドン改変された野生型PSEN1をコードするmRNAを発現する。これらの実施形態のより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチドは、shRNAまたはmiRNAが第2のポリヌクレオチドから発現したmRNAを標的とすることを防止するために、そのようなshRNAまたはmiRNAによって標的とされるそれらのコード領域において十分な数の改変されたコドンを含むmRNAを発現する。典型的には、第2のポリヌクレオチドのmRNAコード配列における4つを超えるヌクレオチドを改変してshRNAまたはmiRNAとの相同性/相補性を低減することは、ターゲティングを防止することになる。これらの実施形態のさらにより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチド配列は、配列番号41である。
所定の実施形態では、発現カセットは、
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、a)配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529;b)前述の配列番号のいずれかの改変バージョンであって、改変は、1、2、3、または4ヌクレオチドの変化である、改変バージョン;またはc)前述の配列番号またはその改変バージョンのいずれかの5’または3’末端から取得された7以上の連続塩基を含む19~21塩基ヌクレオチド配列であって、内因性PSEN1 mRNAの対応部分と4以下のミスマッチを含む、19~21塩基ヌクレオチド配列のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型プレセニリン2(PSEN2)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、a)配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529;b)前述の配列番号のいずれかの改変バージョンであって、改変は、1、2、3、または4ヌクレオチドの変化である、改変バージョン;またはc)前述の配列番号またはその改変バージョンのいずれかの5’または3’末端から取得された7以上の連続塩基を含む19~21塩基ヌクレオチド配列であって、内因性PSEN1 mRNAの対応部分と4以下のミスマッチを含む、19~21塩基ヌクレオチド配列のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型プレセニリン2(PSEN2)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。
配列番号20、配列番号21、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529はそれぞれ、PSEN2 mRNAの非コード部分における配列を標的とするRNAをコードする。配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、及び配列番号27はそれぞれ、PSEN2 mRNAのコード部分における配列を標的とするRNAをコードする。配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529は、miRNAコード配列を表す。上記配列番号のいずれかの改変バージョンにおける1、2、3、または4ヌクレオチドの変化の各々は、独立して、ヌクレオチド置換、欠失、または付加であり、内因性野生型PSEN2 mRNAとのミスマッチをもたらす。前述の配列番号またはその改変バージョンのいずれかの5’または3’末端から取得された7以上の連続塩基を含む19~21塩基ヌクレオチド配列に必要とされる追加的ヌクレオチドは、19~21塩基ヌクレオチド配列全体において最大で4つのミスマッチを依然として許容しつつ、7以上の連続塩基が結合するPSEN2 mRNAの領域に対してそれぞれすぐ5’または3’のPSEN2 mRNAの領域にハイブリダイズすることが可能なものである。例えば、配列番号20は、PSEN2 mRNAのヌクレオチド110~135(NM_000447.3における付番を使用する)にハイブリダイズする(本明細書における表3を参照されたい)。よって、配列番号20の5’末端から取得された19~21塩基ヌクレオチド配列の例は、PSEN2 mRNAに対して完全な相補性を有するヌクレオチド2~8を含有し、他の塩基は、1、2、3、または4ヌクレオチドの変化を含有するであろう。同様に、配列番号21の3’末端から取得された19~21塩基ヌクレオチド配列の例は、PSEN2 mRNAに対して完全な相補性を有するヌクレオチド2~8を含有し、他の塩基は、1、2、3、または4ヌクレオチドの変化を含有するであろう。
所定の実施形態では、発現カセットは、
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型プレセニリン2(PSEN2)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。配列番号20、配列番号21、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529はそれぞれ、PSEN2 mRNAの非コード部分における配列を標的とするRNAをコードする。配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、及び配列番号27はそれぞれ、PSEN2 mRNAのコード部分における配列を標的とするRNAをコードする。配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529は、miRNAコード配列を表す。
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(II)野生型プレセニリン2(PSEN2)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。配列番号20、配列番号21、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529はそれぞれ、PSEN2 mRNAの非コード部分における配列を標的とするRNAをコードする。配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、及び配列番号27はそれぞれ、PSEN2 mRNAのコード部分における配列を標的とするRNAをコードする。配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529は、miRNAコード配列を表す。
いくつかの実施形態では、発現カセットは、
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、配列番号20、配列番号21、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(ii)野生型プレセニリン2(PSEN2)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、ヒト野生型PSEN2をコードする任意のmRNAを発現し、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。これらの実施形態のいくつかの態様では、第2のポリヌクレオチドは、mRNAを発現し、mRNAのコード部分は、内因性ヒト野生型PSEN2 mRNAと同じポリヌクレオチド配列を有する。これらの実施形態の他の態様では、第2のポリヌクレオチドは、野生型PSEN2をコードするmRNAを発現し、mRNAのコード部分は、ポリヌクレオチド配列を有し、1つ以上のコドンは、内因性ヒト野生型PSEN2 mRNAのコード部分と比較して改変または最適化されている。これらの実施形態のより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチド配列は、配列番号40である。
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、配列番号20、配列番号21、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(ii)野生型プレセニリン2(PSEN2)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、ヒト野生型PSEN2をコードする任意のmRNAを発現し、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。これらの実施形態のいくつかの態様では、第2のポリヌクレオチドは、mRNAを発現し、mRNAのコード部分は、内因性ヒト野生型PSEN2 mRNAと同じポリヌクレオチド配列を有する。これらの実施形態の他の態様では、第2のポリヌクレオチドは、野生型PSEN2をコードするmRNAを発現し、mRNAのコード部分は、ポリヌクレオチド配列を有し、1つ以上のコドンは、内因性ヒト野生型PSEN2 mRNAのコード部分と比較して改変または最適化されている。これらの実施形態のより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチド配列は、配列番号40である。
いくつかの実施形態では、発現カセットは、
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、または配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、少なくとも1つのshRNAまたはmiRNAは、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号76のヌクレオチド497~517、配列番号77のヌクレオチド497~517、または配列番号78のヌクレオチド497~517のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(ii)野生型プレセニリン2(PSEN2)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、ヒト野生型PSEN2をコードするmRNAを発現しかつshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。これらの実施形態のいくつかの態様では、第2のポリヌクレオチドは、内因性ヒト野生型PSEN2 mRNAのコード部分と比較してコドン改変された野生型PSEN2をコードするmRNAを発現する。これらの実施形態のより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチドは、shRNAまたはmiRNAが第2のポリヌクレオチドから発現したmRNAを標的とすることを防止するために、そのようなshRNAまたはmiRNAによって標的とされるそれらのコード領域において十分な数の改変されたコドンを含むmRNAを発現する。
(I)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々は、独立して、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、または配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、及び配列番号78のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、少なくとも1つのshRNAまたはmiRNAは、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号76のヌクレオチド497~517、配列番号77のヌクレオチド497~517、または配列番号78のヌクレオチド497~517のうちの1つを含み、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(ii)野生型プレセニリン2(PSEN2)タンパク質をコードする第2のポリヌクレオチドであって、ヒト野生型PSEN2をコードするmRNAを発現しかつshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず、かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド
を含む。これらの実施形態のいくつかの態様では、第2のポリヌクレオチドは、内因性ヒト野生型PSEN2 mRNAのコード部分と比較してコドン改変された野生型PSEN2をコードするmRNAを発現する。これらの実施形態のより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチドは、shRNAまたはmiRNAが第2のポリヌクレオチドから発現したmRNAを標的とすることを防止するために、そのようなshRNAまたはmiRNAによって標的とされるそれらのコード領域において十分な数の改変されたコドンを含むmRNAを発現する。
1つ以上の第1のプロモーターは、各々のshRNAまたはmiRNAコード配列の発現を誘導する。各々のshRNAまたはmiRNAコード配列は、同じまたは異なる第1のプロモーターによって誘導され得る。同じ第1のプロモーターによって誘導される場合、2つ以上のshRNAまたはmiRNAコード配列の発現は、同じ第1のプロモーターの別個のコピーによってまたはその第1のプロモーターの単一のコピーによって誘導され得る。第1のプロモーターの単一コピーによって誘導される場合、2つ以上のshRNAまたはmiRNAコード配列は、単一の第1のプロモーターがそれらのshRNAまたはmiRNAコード配列の各1つの発現を誘導し得るように発現カセットにおいて互いにタンデムに位置する。同様に、置換野生型PSEN1またはPSEN2の発現を誘導する第2のプロモーターもまた、shRNAまたはmiRNAコード配列の発現を誘導し得る(すなわち、第1のプロモーター及び第2のプロモーターは同じである)。単一のプロモーターによって誘導される場合、shRNAまたはmiRNAコード配列は、そのような単一の第1のプロモーターがshRNAまたはmiRNAコード配列及びPSEN1またはPSEN2コード配列の両方の発現を誘導し得るように発現カセットにおいてPSEN1またはPSEN2コード配列とタンデムで位置する。所定の態様では、単一のプロモーターは、2つ以上のshRNAまたはmiRNA及びPSEN1またはPSEN2の発現を誘導し得る。いくつかの実施形態では、1つ以上の第1のプロモーターまたは第2のプロモーターの少なくとも1つは、RNAポリメラーゼIIIプロモーターまたはRNAポリメラーゼIIプロモーターである。これらの実施形態のいくつかのより具体的な態様では、RNAポリメラーゼIIIプロモーターは、U6プロモーター、U61プロモーター、U69プロモーター、H1プロモーター、またはそれらの任意の組み合わせから選択される。これらの実施形態のいくつかの態様では、1つ以上の第1のプロモーターまたは第2のプロモーターの少なくとも1つは、ニューロン特異的プロモーターであるRNAポリメラーゼIIプロモーターである。これらの実施形態のいくつかのより具体的な態様では、第2のプロモーターは、ニューロン特異的プロモーターであるRNAポリメラーゼIIプロモーターである。これらの実施形態の他のより具体的な態様では、第2のプロモーターは、ユビキタスプロモーターであるRNAポリメラーゼIIプロモーターである。
いくつかの実施形態では、本開示は、本明細書に開示される発現カセットのいずれかを含むベクターを提供する。
いくつかの実施形態では、本開示は、
(a)ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々から、またはヒト野生型及び変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドを含む発現カセットを含む第1のベクターであって、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のベクター;及び
(b)野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列または野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドを含む第2のベクターであって、第2のポリヌクレオチドは、第1のベクターによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず;第2のポリヌクレオチドは、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のベクター
を含むベクターのセットを提供する。
(a)ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々から、またはヒト野生型及び変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドを含む発現カセットを含む第1のベクターであって、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のベクター;及び
(b)野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列または野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドを含む第2のベクターであって、第2のポリヌクレオチドは、第1のベクターによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず;第2のポリヌクレオチドは、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のベクター
を含むベクターのセットを提供する。
いくつかの実施形態では、本開示は、以下を含む、ベクターのセットを提供する:
(a)以下を含む発現カセットを含む第1のベクター:
(a)ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(b)野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず;かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド。
(a)以下を含む発現カセットを含む第1のベクター:
(a)ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(b)野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず;かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド。
いくつかの実施形態では、本開示は、以下を含む、ベクターのセットを提供する:
(a)以下を含む発現カセットを含む第1のベクター:
(a)ヒト野生型及び変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(b)野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず;かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド。
(a)以下を含む発現カセットを含む第1のベクター:
(a)ヒト野生型及び変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドであって、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、第1のポリヌクレオチド;及び
(b)野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドであって、第1のポリヌクレオチドによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず;かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、第2のポリヌクレオチド。
ベクターのセットのいくつかの実施形態では、第1のベクターにおけるコードされるshRNAまたはmiRNAの各々は、独立して、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35、配列番号42、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、または配列番号71のヌクレオチド448~529;b)前述の配列番号のいずれかの改変バージョンであって、改変は、1、2、3、または4ヌクレオチドの変化である、改変バージョン;またはc)前述の配列番号またはその改変バージョンのいずれかの5’または3’末端から取得された7以上の連続塩基を含む19~21塩基ヌクレオチド配列であって、内因性PSEN1 mRNAの対応部分と4以下のミスマッチを含む、19~21塩基ヌクレオチド配列のうちの1つを含む。
ベクターのセットのいくつかの実施形態では、第1のベクターにおけるコードされるshRNAまたはmiRNAの各々は、独立して、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35、配列番号42、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、または配列番号71のヌクレオチド448~529のうちの1つを含む。これらの実施形態のいくつかの態様では、コードされるshRNAまたはmiRNAの各々は、その各々が、独立して、配列番号1、配列番号2、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、または配列番号19、配列番号33、配列番号35、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、または配列番号71のヌクレオチド448~529のうちの1つを含む。これらの実施形態の他の態様では、コードされるshRNAまたはmiRNAの各々は、その各々が、独立して、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35,配列番号42、配列番号43 配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、または配列番号71のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、少なくとも1つのshRNAまたはmiRNAは、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号42、または配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号68のヌクレオチド497~517、配列番号69のヌクレオチド497~517、配列番号70のヌクレオチド497~517、または配列番号71のヌクレオチド497~517のうちの1つを含む。
ベクターのセットのいくつかの実施形態では、第1のベクターにおけるshRNAまたはmiRNAの各々は、内因性PSEN1 mRNAに存在する非コード領域を標的とし、第2のベクターにおける第2のポリヌクレオチドは、mRNAを発現し、mRNAのコード部分は、内因性ヒト野生型PSEN1 mRNAと同じポリヌクレオチド配列を有する。これらの実施形態の他の態様では、第2のポリヌクレオチドは、mRNAを発現し、mRNAのコード部分は、ポリヌクレオチド配列を有し、1つ以上のコドンは、内因性ヒト野生型PSEN1 mRNAのコード部分と比較して改変または最適化されている。これらの実施形態のより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチド配列は、配列番号39である。これらの実施形態の他のより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチド配列は、配列番号48である。
ベクターのセットのいくつかの実施形態では、第1のベクターにおけるshRNAまたはmiRNAの少なくとも1つが、内因性PSEN1 mRNAに存在するコード領域を標的とする場合、第2のベクターにおける第2のポリヌクレオチドは、内因性ヒト野生型PSEN1 mRNAのコード部分と比較してコドン改変されたmRNAを発現する。これらの実施形態のより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチドは、shRNAまたはmiRNAが第2のポリヌクレオチドから発現したmRNAを標的とすることを防止するために、そのようなshRNAまたはmiRNAによって標的とされるそれらのコード領域において十分な数の改変されたコドンを含むmRNAを発現する。典型的には、十分な数のコドンを改変してshRNAまたはmiRNAと4つを超えるミスマッチヌクレオチドを生成することは、ターゲティングを防止する。これらの実施形態のさらにより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチド配列は、配列番号41である。
ベクターのセットのいくつかの実施形態では、第1のベクターにおけるコードされるshRNAまたはmiRNAの各々は、独立して、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号34 配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、または配列番号78のヌクレオチド448~529;b)前述の配列番号のいずれかの改変バージョンであって、改変は、1、2、3、または4ヌクレオチドの変化である、改変バージョン;またはc)前述の配列番号またはその改変バージョンのいずれかの5’または3’末端から取得された7以上の連続塩基を含む19~21塩基ヌクレオチド配列であって、内因性PSEN2 mRNAの対応部分と4以下のミスマッチを含む、19~21塩基ヌクレオチド配列のうちの1つを含む。
ベクターのセットのいくつかの実施形態では、第1のベクターにおけるコードされるshRNAまたはmiRNAの各々は、独立して、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、または配列番号78のヌクレオチド448~529のうちの1つを含む。これらの実施形態のいくつかの態様では、コードされるshRNAまたはmiRNAの各々は、その各々は、独立して、配列番号20、配列番号21、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、または配列番号78のヌクレオチド448~529のうちの1つを含む。これらの実施形態の他の態様では、コードされるshRNAまたはmiRNAの各々は、その各々は、独立して、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、または配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、または配列番号78のヌクレオチド448~529のうちの1つを含み、少なくとも1つのshRNAまたはmiRNAは、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号76のヌクレオチド497~517、配列番号77のヌクレオチド497~517、または配列番号78のヌクレオチド497~517のうちの1つを含む。
ベクターのセットのいくつかの実施形態では、第1のベクターにおけるshRNAまたはmiRNAの各々は、内因性PSEN2 mRNAに存在する非コード領域を標的とし、第2のベクターにおける第2のポリヌクレオチドは、mRNAを発現し、mRNAのコード部分は、内因性ヒト野生型PSEN2 mRNAと同じポリヌクレオチド配列を有する。これらの実施形態の他の態様では、第2のポリヌクレオチドは、mRNAを発現し、mRNAのコード部分は、ポリヌクレオチド配列を有し、1つ以上のコドンは、内因性ヒト野生型PSEN2 mRNAのコード部分と比較して改変または最適化されている。これらの実施形態のより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチド配列は、配列番号40である。
ベクターのセットのいくつかの実施形態では、第1のベクターにおけるshRNAまたはmiRNAの少なくとも1つが、内因性PSEN2 mRNAに存在するコード領域を標的とする場合、第2のベクターにおける第2のポリヌクレオチドは、内因性ヒト野生型PSEN2 mRNAのコード部分と比較してコドン改変されたmRNAを発現する。これらの実施形態のより具体的な態様では、第2のポリヌクレオチドは、shRNAまたはmiRNAが第2のポリヌクレオチドから発現したmRNAを標的とすることを防止するために、そのようなshRNAまたはmiRNAによって標的とされるそれらのコード領域において十分な数の改変されたコドンを含むmRNAを発現する。典型的には、十分な数のコドンを改変してshRNAまたはmiRNAと4つを超えるミスマッチヌクレオチドを生成することは、ターゲティングを防止する。
前述の実施形態のいずれかにおける各ベクターは、ウイルスベクター、例えば、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター、またはアデノウイルスベクターであり得る。AAVベクターは、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAVDJ、AAVrh10、AAV11、AAV12、AAV2/1、AAV2/5、AAV2/6、AAV2/7、AAV2/8、AAV2/9、AAV2/rh10、AAV2/11、またはAAV2/12、ならびにトロピズムを改変し、または免疫検出を回避するために2つ以上の天然AAVの部分及び/または天然AAVの点変異を統合したハイブリッドカプシドを有するカプシド操作されたアデノ随伴ウイルス、例えば、PHP.B、及びPHP.B誘導体[PHP.eR、PHP.S]、AAV8[K137R]、AAV-TT、rAAV-retro、AAV9.HR、AAV1 CAM変異体、AAV9[586-590]スワップ変異体であり得る。ベクターまたはベクターのセットは、ポリアミンなどの担体を有するまたは有さないプラスミドベクターであり得る。
他の実施形態では、本明細書では、本明細書で提供されるベクターまたはベクターのセットを含むキットが提供される。
他の実施形態では、配列番号41の単離されたポリヌクレオチドが提供される。
さらに他の実施形態では、
(a)1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドであって、各アンチセンスオリゴヌクレオチドは、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々、ヒト野生型または変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチド;及び
(b)野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列または野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含むベクターであって、第2のポリヌクレオチドは、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドのいずれの標的にもされず;ポリヌクレオチドは、ベクターにおいてプロモーターに機能可能に連結されている、ベクター
を含むキットが提供される。これらの実施形態のいくつかの態様では、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドの各々は、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とし、ベクターは、野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含む。
(a)1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドであって、各アンチセンスオリゴヌクレオチドは、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々、ヒト野生型または変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチド;及び
(b)野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列または野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含むベクターであって、第2のポリヌクレオチドは、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドのいずれの標的にもされず;ポリヌクレオチドは、ベクターにおいてプロモーターに機能可能に連結されている、ベクター
を含むキットが提供される。これらの実施形態のいくつかの態様では、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドの各々は、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とし、ベクターは、野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含む。
先の段落に記載のキットのいくつかの実施形態では、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドの各々は、独立して、ショートヘアピンRNA(shRNA)、短鎖干渉RNA(siRNA)、マイクロ干渉RNA(miRNA)、小分子一時的RNA(stRNA)またはエンドリボヌクレアーゼ調製siRNA(esiRNA)から選択される。これらの実施形態のいくつかの態様では、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドの少なくとも1つは、1つ以上の改変された核酸塩基を含む。これらの実施形態のいくつかのより具体的な態様では、1つ以上の改変された核酸塩基の各々は、独立して、天然に存在しない核酸塩基、ロックド核酸(LNA)、またはペプチド核酸(PNA)から選択される。
さらに別の実施形態は、神経変性疾患、障害、または病態を処置する方法であって、その必要のある対象に、
(a)
(i)1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドであって、各アンチセンスオリゴヌクレオチドは、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々、ヒト野生型または変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチド、または
(ii)ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々、またはヒト野生型及び変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドを含むベクターであって、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、ベクター
のいずれか;及び
(b)野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列または野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドを含むベクターであって、第2のポリヌクレオチドは、第1のベクターによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず;第2のポリヌクレオチドは、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、ベクター
を投与する工程を含む、方法を提供する。
(a)
(i)1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドであって、各アンチセンスオリゴヌクレオチドは、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々、ヒト野生型または変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチド、または
(ii)ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々、またはヒト野生型及び変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドを含むベクターであって、1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々は、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、ベクター
のいずれか;及び
(b)野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列または野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドを含むベクターであって、第2のポリヌクレオチドは、第1のベクターによってコードされるshRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず;第2のポリヌクレオチドは、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、ベクター
を投与する工程を含む、方法を提供する。
これらの実施形態のいくつかの態様では、1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチド及び野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列または野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドは、同じベクターに存在する。そのようなベクターは、本明細書に開示される発現ベクターのいずれかを含有するものとして上述されている。これらの実施形態の代替的な態様では、1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチド及び野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列または野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドは、異なるベクター(すなわち、ベクターのセット)に存在する。そのようなベクターのセットもまた、本明細書に開示される。これらの実施形態のさらに他の代替的な態様では、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々、ヒト野生型または変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAを標的とすることは、アンチセンスRNA分子を投与することによって達成される。そのようなアンチセンスRNA分子もまた、本明細書に開示される。これらの実施形態の所定の態様では、神経変性疾患、障害、または病態は、アルツハイマー病、孤発性アルツハイマー病、家族性アルツハイマー病、前頭側頭型認知症、前頭側頭葉変性症、ピック病、レビー小体型認知症、記憶喪失、認知障害、または軽度認知障害である。
定義
別段定義されない限り、本明細書において使用されるすべての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと同様もしくは同等の任意の方法及び物質は、本発明の試験のための実践において使用され得るが、好ましい物質及び方法が本明細書に記載される。本発明を説明及び請求する上で、以下の用語が使用される。本明細書で使用される専門用語が特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定するようには意図されていないことも理解されたい。
別段定義されない限り、本明細書において使用されるすべての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと同様もしくは同等の任意の方法及び物質は、本発明の試験のための実践において使用され得るが、好ましい物質及び方法が本明細書に記載される。本発明を説明及び請求する上で、以下の用語が使用される。本明細書で使用される専門用語が特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定するようには意図されていないことも理解されたい。
冠詞「a」及び「an」は、本明細書では、冠詞の文法的対象の1つまたは複数(すなわち、少なくとも1つ)を指すために使用される。例として、「要素」は、1つの要素または複数の要素を意味する。よって、「細胞(a cell)」の記述には、例えば、同じタイプの複数の細胞が含まれる。さらに、「含む(including)」、「含む(includes)」「有する(having)」、「有する(has)」、「伴う」、またはそれらの変化形が詳細な説明及び/または特許請求の範囲のいずれかで使用される程度に、そのような用語は、用語「を含む(comprising)」と同様の様式で包括的であることが意図される。
「約」は、本明細書で使用される場合、測定可能な値、例えば、量、時間的継続時間などに言及する場合、規定値の+/-20%、+/-10%、+/-5%、+/-1%、または+/-0.1%の変動を包含することが意図されるが、これは、そのような変動が、開示される方法を実施するのに適切であるからである。代替的には、特に生物学的システムまたはプロセスに関して、その用語は、値の5倍以内、また2倍以内の桁内を意味し得る。別段記述されない限り、本出願及び特許請求の範囲に特定の値が記載される場合、特定の値について許容可能な誤差範囲内にあることを意味する用語「約」が想定されるべきである。
本明細書で使用される場合、用語「アンチセンスオリゴヌクレオチド」は、RNAまたは一本鎖もしくは二本鎖DNA分子であって、その少なくとも一部が、ハイブリダイゼーションを介して別のRNAまたはDNA(標的RNA、DNA)に結合するものを意味する。その標的にハイブリダイズするアンチセンスオリゴヌクレオチドの部分は、「アンチセンス部分」と称される。例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチドがRNAオリゴヌクレオチドである場合、そのアンチセンス部分は、RNA-RNA相互作用によって別のRNA標的に結合し、標的RNAの活性を変化させる。本明細書で使用されるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、PSEN1またはPSEN2の発現を下方制御する。用語「アンチセンスオリゴヌクレオチド」は、例えば、アンチセンスRNAまたはDNA分子、干渉RNA(RNAi)、マイクロ干渉RNA(miRNA)、siRNA、ショートヘアピンRNA(shRNA)、外部ガイド配列(EGS)オリゴヌクレオチド、選択的スプライサー、及び1つ以上の改変核酸塩基を含む前述のもののいずれかを含むことを意味する。このように、これらの化合物は、一本鎖、二本鎖、部分的一本鎖、または環状オリゴマー化合物の形態で導入され得る。
アンチセンスオリゴヌクレオチドは、標的核酸に対する化合物の結合が、標的核酸の正常な機能を妨害して機能及び/または活性の調節を引き起こす場合に「特異的にハイブリダイズ可能」であり、特異的結合が所望である条件下、すなわち、in vivoアッセイまたは治療的処置の場合は生理的条件下、及びアッセイがin vitroアッセイの場合に実施される条件下で、非標的核酸配列に対するアンチセンス化合物の非特異的結合を回避するのに十分な程度の相補性が存在する。
「相補的」は、本明細書で使用される場合、1つまたは2つのオリゴマー鎖上の2つのヌクレオチド間の正確な対合についての能力を指す。例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチドの所定の位置における核酸塩基が、標的核酸の所定の位置における核酸塩基と水素結合することが可能であり、前記標的核酸がDNA、RNA、またはオリゴヌクレオチド分子である場合、オリゴヌクレオチドと標的核酸との間の水素結合の位置は、相補的位置とみなされる。オリゴマーオリゴヌクレオチド及びさらにDNA、RNA、またはオリゴヌクレオチド分子は、各分子における十分な数の相補的位置が、互いに水素結合し得るヌクレオチドによって占有される場合、互いに相補的である。よって、「特異的にハイブリダイズ可能」及び「相補的」は、オリゴマー化合物と標的核酸との間で安定かつ特異的な結合が生じるように十分な数のヌクレオチドにわたる十分な程度の正確な対合または相補性を示すために使用される用語である。
アンチセンスオリゴヌクレオチドの配列は、特異的にハイブリダイズするためにその標的核酸のものと100%相補的である必要はないことが当該技術分野で理解される。その上、オリゴヌクレオチドは、介在または隣接セグメントがハイブリダイゼーション事象に関与しないように、1つ以上のセグメントにわたってハイブリダイズし得る(例えば、ループ構造、ミスマッチまたはヘアピン構造)。本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、典型的には、それらが標的とされるPSEN1またはPSEN2核酸配列の部分と4以下、3以下、2以下、1以下のミスマッチを含有するか、またはミスマッチを含有しない。
用語「ミスマッチ」は、本明細書で使用される場合、1)アンチセンスオリゴヌクレオチドのアンチセンス部分におけるヌクレオチドが、その標的mRNAと塩基対合できないこともしくはその逆;または2)アンチセンスオリゴヌクレオチドのアンチセンス部分におけるヌクレオチドが、そのアンチセンスオリゴヌクレオチドにおけるそのセンス部分と塩基対合できないことを指す。アンチセンスオリゴヌクレオチドのアンチセンス部分は、ヌクレオチドの置換、欠失または付加により、その標的mRNAまたはセンス部分とミスマッチを有し得る。置換、欠失、または付加される各ヌクレオチドは、別のミスマッチとみなされる。
本明細書で使用される場合、項目、組成物、装置、方法、プロセス、システムなどの定義または記載された要素に言及する用語「含む(comprising)」、「含む(comprise)」または「含まれる(comprised)」、及びその変化形は、追加的な要素を許容する包括的またはオープンエンドを意味し、それにより、定義または記載された項目、組成物、装置、方法、プロセス、システムなどがそれらの特定の要素-または、適切な場合は、それらの均等物-を含むこと、及び他の要素が、定義された項目、組成物、装置、方法、プロセス、システムなどの範囲/定義内に含まれ、依然として入り得ることを示す。
用語「発現」は、本明細書で使用される場合、プロモーターによって誘導されるDNA配列からのmRNAの転写及び/またはmRNA配列からの特定のアミノ酸配列の翻訳として定義される。
本明細書で使用される場合、用語「発現カセット」は、1つ以上の所望の発現産物(RNAまたはタンパク質)をコードし、それを生成することが可能なDNA配列を指す。そのような所望の発現産物の生成は、その産物をコードするDNA配列に機能可能に連結された様々な発現コントロール配列の存在を必要とする。そのようなコントロール配列には、プロモーター、及び他の非コードヌクレオチド配列が含まれる。発現カセットは、これらの発現コントロール配列をいずれも含まないか、またはこれらの発現コントロール配列の一部またはすべてを含み得る。これらの発現コントロール配列の一部またはすべてが、発現カセットから非存在である場合、それらは、発現カセットが挿入されるベクターによって供給される。
本明細書で使用される場合、「対象」は、ヒトを意味する。用語「患者」、「個体」及び「対象」は、本明細書で互換的に使用される。対象は、処置を必要とする病態(例えば、脳腫瘍)もしくはその病態に関連する1つ以上の合併症に罹患しているまたはそれを有すると過去に診断されたまたは同定されており、任意に、病態またはその病態に関連する1つ以上の合併症の処置を既に受けている者であり得る。代替的には、対象はまた、病態またはその病態に関連する1つ以上の合併症を有するものとして過去に診断されていない者であり得る。例えば、対象は、病態もしくはその病態に関連する1つ以上の合併症の1つ以上のリスク因子を示す者またはリスク因子を示さない者であり得る。特定の病態、例えば、神経変性病態のための処置を「必要とする対象」は、その病態を有することが疑われる対象、その病態を有すると診断された対象、その病態について既に処置されたもしくは処置されている対象、その病態について処置されていない対象、またはその病態を発症するリスクがある対象であり得る。
用語「ポリヌクレオチド」は、本明細書で使用される場合、20以上のヌクレオチドの配列を意味する。ポリヌクレオチドは、RNA、DNAまたはハイブリッドRNAまたはDNA分子であり得;一本鎖または二本鎖であり得る。所定の実施形態では、ポリヌクレオチドは、一本鎖または二本鎖DNA分子である。
核酸配列、例えば、PSEN1またはPSEN2によってコードされるmRNAに関する用語「標的」及びその様々な形態(例えば、「標的とされる」、「標的とする」)は、アンチセンスオリゴヌクレオチドが、それに特異的にハイブリダイズしてその核酸配列の発現の低減または排除をもたらすように設計される、その核酸配列の一部を意味する。
PSEN1に関する用語「野生型」は、対象内で内因的に存在するか、または対象に投与されるポリヌクレオチドによってコードされるかにかかわらず、配列番号39によってコードされるアミノ酸配列を意味する。PSEN2に関する用語「野生型」は、対象内で内因的に存在するか、または対象に投与されるポリヌクレオチドによってコードされるかにかかわらず、配列番号40によってコードされるアミノ酸配列を意味する。
用語「内因性」は、本明細書で使用される場合、ヒト対象において天然に見られる遺伝子の形態、またはmRNAを意味する。PSEN1またはPSEN2をコードする内因性遺伝子またはmRNAは、野生型PSEN1またはPSEN2をコードする配列、ならびにヒト対象において天然に見られるPSEN1またはPSEN2の変異体形態をコードするものを含む。
用語「調節エレメント」は、ポリヌクレオチドのコード部分の発現に必要な及び/またはそれを向上させるそのポリヌクレオチドまたはベクターの非コード部分を指す。調節エレメントの例には、限定されないが、プロモーター、エンハンサー、ポリアデニル化シグナル、クロマチンインスレーター、翻訳開始配列、例えば、強い及び弱いコザックシグナル配列及び内部リボソーム進入部位、mRNA安定性配列、スプライシング及び切断などのmRNAプロセシングに影響を及ぼす配列、核からのmRNA排出及び/またはmRNA保持に影響を及ぼす配列、翻訳後反応要素、非コード配列、例えば、イントロン及び非翻訳領域(UTR)、ポリA配列、リプレッサー、サイレンサー、ターミネーターなどが含まれる。
本明細書で使用される場合、「機能可能に連結された(operably linked)」、「機能可能な連結」、「機能可能に連結された(operatively linked)」、またはその文法的同等物は、遺伝子要素、例えば、典型的には発現産物、すなわち、タンパク質またはRNAをコードするポリヌクレオチド、及び非コード調節エレメントの並置であって、これらの要素が、予測される様式で機能することを可能にする関係性にある、並置を指す。例えば、プロモーターは、所望の発現産物をコードするポリヌクレオチドに、プロモーターがポリヌクレオチドの発現を誘導し得るように互いに関してそれらが並置されている場合、「機能可能に連結され」ている。
用語「コドン改変された」は、本明細書で使用される場合、天然に存在するタンパク質(すなわち、野生型PSEN1または野生型PSEN2)と同じアミノ酸配列をコードするDNAまたはRNA配列であって、遺伝子コードの余剰性のため、少なくとも1つのコドンが、そのタンパク質をコードする内因性DNAまたはRNAと比較して変化したものを意味する。
用語「コドン最適化された」は、本明細書で使用される場合、コドン改変されたDNAまたはRNA配列であって、改変されたコドンが、表1に示される好ましいコドンまたは最も好ましいコドンから選択されるものを意味する。
任意のアミノ酸配列がSwiss Prot.またはGENBANKアクセッション番号によって具体的に参照される場合、配列は、参照により本明細書に組み込まれる。シグナルペプチド、細胞外ドメイン、膜貫通ドメイン、プロモーター配列及び翻訳開始の識別などのアクセッション番号に関連する情報また、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
遺伝子:本明細書に開示されるすべての遺伝子、遺伝子名、及び遺伝子産物は、本明細書に開示される組成物及び方法が適用可能であるヒトホモログまたは変異形態に対応することが意図される。
範囲:本開示を通して、本発明の様々な態様は、範囲形式で提示され得る。範囲形式での記載は、便宜及び簡潔性のためにすぎず、本発明の範囲に対する不動の限定として解釈されるべきではないことが理解されるべきである。したがって、範囲の記載は、具体的に開示されるすべての可能性のある副次的範囲及びその範囲内の個々の数値を有するとみなされるべきである。例えば、1~6などの範囲の記載は、具体的に開示される副次的範囲、例えば、1~3、1~4、1~5、2~4、2~6、3~6など、ならびにその範囲内の個々の数値、例えば、1、2、2.7、3、4、5、5.3、及び6を有するとみなされるべきである。これは、範囲の広さにかかわらず適用される。
詳細な説明
本開示は、(1)PSEN1及び/またはPSEN2 mRNAの内因性形態をサイレンシングするためのアンチセンスオリゴヌクレオチド(またはそれらをコードするポリヌクレオチド);及び(2)それらのタンパク質の対応するサイレンシングされた形態を置換するための野生型PSEN1及び/またはPSEN2をコードするポリヌクレオチドを含む組成物、ならびにアルツハイマー病などの神経変性障害の処置のためにそのような組成物を利用する方法を提供する。
本開示は、(1)PSEN1及び/またはPSEN2 mRNAの内因性形態をサイレンシングするためのアンチセンスオリゴヌクレオチド(またはそれらをコードするポリヌクレオチド);及び(2)それらのタンパク質の対応するサイレンシングされた形態を置換するための野生型PSEN1及び/またはPSEN2をコードするポリヌクレオチドを含む組成物、ならびにアルツハイマー病などの神経変性障害の処置のためにそのような組成物を利用する方法を提供する。
ポリヌクレオチド
所定の実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチド及び野生型PSEN1及び/またはPSEN2の各々は、ポリヌクレオチドによってコードされる。アンチセンスオリゴヌクレオチドをコードするポリヌクレオチドは、典型的には、長さが野生型PSEN1及び/またはPSEN2をコードするポリペプチドよりも短く、例えば、自動シンセサイザーを使用して、研究室で合成され、標準的な分子生物学及びクローニング技術を使用して他の既存のポリヌクレオチドから生成され、または合成及びクローニングの両方の組み合わせであり得る。野生型PSEN1及び/またはPSEN2をコードするポリヌクレオチドはまた、例えば、自動シンセサイザーを使用して、研究室で合成され、標準的な分子生物学及びクローニング技術を使用して他の既存のポリヌクレオチドから生成され、例えば、ヒトなどの哺乳動物に存在する核酸配列から得られ(例えば、ゲノム断片としてまたは天然に存在するもしくは合成mRNAから逆転写されたcDNAとして)、または前述のものの任意の組み合わせであり得る。その上、天然の供給源から元々得られるまたはそれから生成されるポリヌクレオチドにおける任意の所望の変化(すなわち、コドン改変)は、元のポリヌクレオチドの一部の部位指向性変異誘発または除去及び置換などの標準的な分子生物学的技術によって得られ得る。分子生物学における当業者は、標準的なツール及びプロトコルを使用して過度な実験をせずに本発明において利用されるポリヌクレオチドを生成し得る。
所定の実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチド及び野生型PSEN1及び/またはPSEN2の各々は、ポリヌクレオチドによってコードされる。アンチセンスオリゴヌクレオチドをコードするポリヌクレオチドは、典型的には、長さが野生型PSEN1及び/またはPSEN2をコードするポリペプチドよりも短く、例えば、自動シンセサイザーを使用して、研究室で合成され、標準的な分子生物学及びクローニング技術を使用して他の既存のポリヌクレオチドから生成され、または合成及びクローニングの両方の組み合わせであり得る。野生型PSEN1及び/またはPSEN2をコードするポリヌクレオチドはまた、例えば、自動シンセサイザーを使用して、研究室で合成され、標準的な分子生物学及びクローニング技術を使用して他の既存のポリヌクレオチドから生成され、例えば、ヒトなどの哺乳動物に存在する核酸配列から得られ(例えば、ゲノム断片としてまたは天然に存在するもしくは合成mRNAから逆転写されたcDNAとして)、または前述のものの任意の組み合わせであり得る。その上、天然の供給源から元々得られるまたはそれから生成されるポリヌクレオチドにおける任意の所望の変化(すなわち、コドン改変)は、元のポリヌクレオチドの一部の部位指向性変異誘発または除去及び置換などの標準的な分子生物学的技術によって得られ得る。分子生物学における当業者は、標準的なツール及びプロトコルを使用して過度な実験をせずに本発明において利用されるポリヌクレオチドを生成し得る。
本開示のポリヌクレオチドは、使用前または発現カセット及び/またはベクターへの挿入前に単離され得る。単離されたポリヌクレオチドには、天然に存在するポリヌクレオチドであって、それが天然で関連付けられる5’及び3’隣接ゲノム配列の一方または両方と直ちに連続しないものが含まれる。単離されたポリヌクレオチドは、例えば、任意の長さの組換えDNA分子であり得、但し、天然に存在するゲノムにおいて組換えDNA分子と直接隣接して天然に見られる核酸配列が除去されており、または非存在である場合に限る。単離されたポリヌクレオチドはまた、天然に存在しない核酸分子を含む。
別段示されない限り、ポリヌクレオチドまたは遺伝子という用語には、特定の配列及びその相補的配列に対する言及が含まれる。
アンチセンスオリゴヌクレオチド
本明細書に開示される本発現カセット、ベクター、及び方法において利用されるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAにハイブリダイズし、その発現を防止するように設計される。上記のとおり、内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAには、野生型形態及び天然に存在する変異体形態の両方が含まれる。野生型PSEN1 mRNAの標的領域に完全に相補的なアンチセンスオリゴヌクレオチドのアンチセンス部分は、標的領域に存在する変異(複数可)を有する変異体PSEN1 mRNAに対して1つ以上のミスマッチを必然的に有することが当業者に容易に明らかとなる。最大で4つのミスマッチが許容され、依然として標的mRNAの発現の低減を引き起こし得るが、完全な相補性は、mRNA発現の十分な阻害の機会を増加させる。この理由のため、いくつかの実施形態では、少なくとも1つのアンチセンスオリゴヌクレオチドは、部分的野生型PSEN1 mRNAと完全な相補性を有するアンチセンス領域を有し;少なくとも1つのアンチセンスオリゴヌクレオチドは、アンチセンスオリゴヌクレオチドが送達される対象に存在する変異体PSEN1 mRNAの一部と完全な相補性を有するアンチセンス領域を有する。アンチセンスオリゴヌクレオチドが、内因的に変異していないPSEN1 mRNAの領域を標的とする場合、そのアンチセンスオリゴヌクレオチドのアンチセンス部分は、対象に見られる野生型及び変異体形態の両方の対応領域と完全な相補性を有することが理解されるべきである。アンチセンスオリゴヌクレオチドのアンチセンス部分が、変異を含むPSEN1 mRNAの領域を標的とする場合、2つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドであって、各々がPSEN1 mRNAの異なる領域を標的とする、アンチセンスオリゴヌクレオチドが、野生型及び変異体PSEN1 mRNAの両方と完全な相補性を得るために用いられ得る。いくつかの実施形態では、2つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、一方が野生型及び変異体PSEN1 mRNAの両方と完全な相補性が可能であっても用いられる。
本明細書に開示される本発現カセット、ベクター、及び方法において利用されるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAにハイブリダイズし、その発現を防止するように設計される。上記のとおり、内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAには、野生型形態及び天然に存在する変異体形態の両方が含まれる。野生型PSEN1 mRNAの標的領域に完全に相補的なアンチセンスオリゴヌクレオチドのアンチセンス部分は、標的領域に存在する変異(複数可)を有する変異体PSEN1 mRNAに対して1つ以上のミスマッチを必然的に有することが当業者に容易に明らかとなる。最大で4つのミスマッチが許容され、依然として標的mRNAの発現の低減を引き起こし得るが、完全な相補性は、mRNA発現の十分な阻害の機会を増加させる。この理由のため、いくつかの実施形態では、少なくとも1つのアンチセンスオリゴヌクレオチドは、部分的野生型PSEN1 mRNAと完全な相補性を有するアンチセンス領域を有し;少なくとも1つのアンチセンスオリゴヌクレオチドは、アンチセンスオリゴヌクレオチドが送達される対象に存在する変異体PSEN1 mRNAの一部と完全な相補性を有するアンチセンス領域を有する。アンチセンスオリゴヌクレオチドが、内因的に変異していないPSEN1 mRNAの領域を標的とする場合、そのアンチセンスオリゴヌクレオチドのアンチセンス部分は、対象に見られる野生型及び変異体形態の両方の対応領域と完全な相補性を有することが理解されるべきである。アンチセンスオリゴヌクレオチドのアンチセンス部分が、変異を含むPSEN1 mRNAの領域を標的とする場合、2つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドであって、各々がPSEN1 mRNAの異なる領域を標的とする、アンチセンスオリゴヌクレオチドが、野生型及び変異体PSEN1 mRNAの両方と完全な相補性を得るために用いられ得る。いくつかの実施形態では、2つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、一方が野生型及び変異体PSEN1 mRNAの両方と完全な相補性が可能であっても用いられる。
いくつかの実施形態では、本開示のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、対象において発現するポリヌクレオチドによってコードされる(すなわち、遺伝子療法を使用して)。そのような実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、対象に投与されるベクターに存在する、アンチセンスオリゴヌクレオチドをコードするDNAポリヌクレオチドの発現によって生成される。そのようなコードされたアンチセンスオリゴヌクレオチドには、shRNA、及びmiRNAが含まれる。
いくつかの実施形態では、本開示のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、ex vivoで生成され、対象に直接的に投与される。そのようなオリゴヌクレオチドの直接的送達のための方法は、当該技術分野で知られており、脂質ベースのナノ粒子(すなわち、リポソーム、固体脂質ナノ粒子、ナノ構造脂質担体)、ポリマーベースの送達システム(すなわち、カチオン性ポリマー、例えば、天然DNA結合タンパク質、合成ポリペプチド、ポリ-エチレンイミン、及び炭水化物ベースのポリマー、例えば、キトサン)、脂質-ポリマーハイブリッドナノ粒子、エクソソーム、及び高比重リポタンパク質の使用を含む。そのような直接的に投与されるアンチセンスオリゴヌクレオチドには、dsRNA、miRNA、dsRNA、外部ガイド配列(EGS)、選択的スプライサー、及び1つ以上の非天然核酸塩基を含む任意のアンチセンスオリゴヌクレオチドが含まれる。PSEN1 mRNAを標的とするそのような直接的に送達されるアンチセンスオリゴヌクレオチドの例は、a)配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35、配列番号42、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、または配列番号71のヌクレオチド448~529;b)前述の配列番号のいずれかの改変バージョンであって、改変は、1、2、3、または4ヌクレオチドの変化である、改変バージョン;またはc)前述の配列番号またはその改変バージョンのいずれかの5’または3’末端から取得された7以上の連続塩基を含む19~21塩基ヌクレオチド配列であって、内因性PSEN1 mRNAの対応部分と4以下のミスマッチを含む、19~21塩基ヌクレオチド配列のいずれか1つによってコードされるRNA配列を含むものである。PSEN2 mRNAを標的とするそのような直接的に送達されるアンチセンスオリゴヌクレオチドの例は、a)配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、または配列番号78のヌクレオチド448~529;b)前述の配列番号のいずれかの改変バージョンであって、改変は、1、2、3、または4ヌクレオチドの変化である、改変バージョン;またはc)前述の配列番号またはその改変バージョンのいずれかの5’または3’末端から取得された7以上の連続塩基を含む19~21塩基ヌクレオチド配列であって、内因性PSEN1 mRNAの対応部分と4以下のミスマッチを含む、19~21塩基ヌクレオチド配列のいずれか1つによってコードされるRNA配列を含むものである。
RNA干渉(RNAi)は、分解について相補的mRNAを標的とすることによって遺伝子サイレンシングを誘導する。RNAiの第1の工程は、より長い二本鎖RNAの、各鎖の3’末端に2ヌクレオチドのオーバーハングを通常有するsiRNAへのプロセシング及び切断を含む。このプロセシングに関与する酵素は、Dicerと称されるRNase III様酵素である。siRNAは、形成された場合、RISCと称される多タンパク質成分複合体(RNA誘導サイレンシング複合体)によって結合される。RISC複合体内で、siRNA鎖は分離され、ガイド鎖と称されるより安定な5’末端を有する鎖が、典型的には、活性RISC複合体に組み込まれる。RISCへの搭載は非対称であり、熱力学的安定性に劣る鎖、すなわち、「パッセンジャー鎖」は廃棄される。ガイド鎖は望ましくは、アンチセンス鎖であり、本出願で論述される及び当該技術分野で知られている様々なストラテジーが、アンチセンス鎖がガイド鎖として選択されることを有利にするために用いられ得る。一本鎖siRNAガイド鎖は次いで、RISC複合体を標的mRNA上にガイドし、整列させ、アルゴノートファミリー(Ago2)のメンバーである触媒的RISCタンパク質の作用を介して、mRNAは切断される(Dana H,Chalbatani GM,Mahmoodzadeh H,et al.Molecular Mechanisms and Biological Functions of siRNA.Int J Biomed Sci.2017;13(2):48-57)。
内因性PSEN1、PSEN2またはPSEN1もしくはPSEN2の変異体の発現、機能及び/または安定性の調節因子は、RNA干渉において使用するための二本鎖RNA分子、例えば、shRNAまたはmiRNAであり得る。RNA干渉(RNAi)は、転写後RNA分解またはサイレンシング(翻訳の防止)による配列特異的遺伝子サイレンシングのプロセスである。RNAiは、サイレンシングされる標的遺伝子と配列が相同性である二本鎖RNA(dsRNA)の使用によって開始される。RNAiのための好適な二本鎖RNA(dsRNA)は、19個のRNA塩基対を形成し、各3’末端に2ヌクレオチドのオーバーハングをもたらす、標的とされる遺伝子に対応する約21個の連続ヌクレオチドのセンス及びアンチセンス鎖を含有する(Elbashir et al.,Nature 411:494-498(2001);Bass,Nature 411:428-429(2001);Zamore,Nat.Struct.Biol.8:746-750(2001))。約25~30ヌクレオチドのdsRNAもまた、RNAiのために成功裏に使用されている(Karabinos et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 98:7863-7868(2001)。dsRNAはまた、in vitroで合成され、当該技術分野で知られている方法によって細胞に導入され得る。
いくつかの実施形態では、本開示のsiRNA分子は、センス鎖及び相補的アンチセンス鎖であって、両方の鎖が互いにハイブリダイズして二本鎖構造を形成し、PSEN1 mRNAに対するハイブリダイゼーションの開始部位が、mRNA配列(GenBank NM_000021.4 cDNA配列に対応する)上のヌクレオチド1~5999にある、センス鎖及び相補的アンチセンス鎖を含む。
所定の実施形態では、本開示のsiRNA分子は、センス鎖及び相補的アンチセンス鎖であって、両方の鎖が互いにハイブリダイズして二本鎖構造を形成し、ハイブリダイゼーションの開始部位が、PSEN2 mRNA配列(GenBank NM_000447)上のヌクレオチド1~2230にある、センス鎖及び相補的アンチセンス鎖を含む。
いくつかの実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、リボ核酸(RNA)、デオキシリボ核酸(DNA)、合成RNAまたはDNA配列、改変RNAまたはDNA配列、相補的DNA(cDNA)、短ガイドRNA(sgRNA)、短鎖干渉RNA(dsRNA)、二本鎖DNA(dsDNA)、マイクロ干渉RNA(miRNA)、小分子一時的RNA(stRNA)、ショートヘアピンRNA(shRNA)、mRNA、1つ以上の改変された核酸塩基または骨格を含む核酸配列、またはそれらの組み合わせを含む。アンチセンス分子の別の例は、二本鎖低分子干渉RNA(siRNA)またはエンドリボヌクレアーゼ調製siRNA(esiRNA)である。esiRNAは、長い二本鎖RNA(dsRNA)の切断に起因するsiRNAオリゴヌクレオチドとエンドリボヌクレアーゼ、例えば、大腸菌(Escherichia coli)RNase IIIまたはダイサーとの混合物である。esiRNAは、RNA干渉(RNAi)のための化学的に合成されたsiRNAの使用法の代替的概念である。esiRNAは、in vitroでの長い二本鎖RNAの酵素的消化である。
例えば、siRNA及びアンチセンスオリゴヌクレオチドなどの技術によるノックダウンを含む任意の方法または方法の組み合わせは、遺伝子またはタンパク質の発現を低減するために使用され得る。本開示のdsRNA、dsDNAまたはオリゴヌクレオチドなどのサイレンシングポリヌクレオチド分子は、適切に保護されたリボヌクレオシドホスホロアミダイト及び従来のRNAシンセサイザーを使用して化学的に合成され得る。RNA合成試薬の供給業者には、Proligo(Hamburg,Germany)、Dharmacon Research(Lafayette,Colo.,USA)、Pierce Chemical(Perbio Scienceの一部,Rockford,Ill.,USA)、Glen Research(Sterling,Va.,USA)、ChemGenes(Ashland,Mass.,USA)、及びCruachem(Glasgow,UK)が含まれる。
いくつかの実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、siRNAまたはsiRNAに対する前駆体(例えば、shRNAまたはmiRNA)である。siRNAは、ポリヌクレオチドセンス鎖及びポリヌクレオチドアンチセンス鎖を有する二本鎖RNA分子である。siRNA分子の各鎖は、長さが15~30ヌクレオチドである。アンチセンス鎖の少なくとも15ヌクレオチド(そのすべてが連続している必要はない)は、内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAの一部と塩基対合すべきである。センス鎖の少なくとも一部は、アンチセンス鎖の少なくとも一部と相補的であり、siRNA分子は、長さが15~30ヌクレオチド(そのすべてが連続している必要はない)の二本鎖領域を有する。これらの実施形態のいくつかの態様では、siRNAの二本鎖領域は、長さが19~27塩基対(例えば、19~21塩基対、例えば、19塩基対)であり、各鎖上に追加的な2ヌクレオチドの3’オーバーハングを有する。これらの実施形態のいくつかの態様では、アンチセンス鎖における第1のヌクレオチドは、ウラシル(U)である。これらの実施形態のいくつかの態様では、アンチセンス鎖のヌクレオチド2~8は、PSEN1またはPSEN2 mRNAの一部と完全な相補性を有する。これらの実施形態のいくつかの態様では、アンチセンス鎖は、それが標的とするPSEN1またはPSEN2 mRNAと1、2、3または4つのミスマッチを有することになる。これらの実施形態のいくつかの態様では、それらのミスマッチは、アンチセンス鎖のヌクレオチド1、10、11、及び17~21のうちの最大で4つに位置する。アンチセンス鎖はまた、センス鎖と最大で4つのミスマッチを有し得る。これは、センス鎖とアンチセンス鎖との間で形成される二本鎖のin vivo非対合を容易化し、アンチセンス鎖を放出し、それがPSEN1またはPSEN2 mRNAとハイブリダイズすることを可能とする。siRNA分子の設計及び標的mRNAとの潜在的ミスマッチの位置は、P Angart et al.,Pharmaceuticals 2013,6,pp.440~68(その開示は、参照により本明細書に組み込まれる)に開示されている。
いくつかの実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、単離され得る。別の実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、組換えであり、合成であり及び/または改変され、または任意の他の様式で非天然であり、または天然の産物ではない場合がある。上述したように、本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、非天然ヌクレオチドの使用によって改変され得、または別の化学的部位にコンジュゲートされ得る。例えば、そのような化学的部位は、増加した安定性または細胞/核侵入もしくはターゲティングを付与する異種核酸であり得るか、またはそのような特性を付与する非核酸化学的部位であり得るか、または標識であり得る。
アンチセンスオリゴヌクレオチド内の任意のヌクレオチドは、2’改変におけるものなど、それに結合した置換基を含めることによって改変され得る。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、小分子及び/またはコンジュゲートの多様な群で改変され得る。本開示のアンチセンスオリゴヌクレオチド、例えば、dsRNA及びdsDNAは、ロックド核酸(LNA)などの改変ヌクレオチドを含み得る。LNAヌクレオチドのリボース部位は、2’酸素及び4’炭素を接続する追加的架橋で改変される。架橋は、A型二本鎖にしばしば見られる3’-endo(North)コンフォメーションにおけるリボースを「ロック」する。LNAヌクレオチドは、所望の場合にオリゴヌクレオチドにおけるDNAまたはRNA残基と混合され得る。そのようなオリゴマーは、化学的に合成され、市販されている。ロックされたリボースコンフォメーションは、塩基積層及び骨格事前組織化を向上させる。これは、オリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーション特性(融解温度)を有意に増加させる。
所定の実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、shRNAまたはmiRNAである。所定の実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、ヒト野生型または変異体プレセニリン1から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とするshRNAまたはmiRNAである。所定の実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、ヒト野生型または変異体プレセニリン2から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とするshRNAまたはmiRNAである。
例として、shRNAまたはmiRNAに由来するsiRNAによるノックダウンは、遺伝子またはタンパク質発現を所望の量低減するために任意の他の方法と組み合わされ得る。いくつかの実施形態では、内因性PSEN1の発現は、未処置の細胞における内因性PSEN1の発現と比較して少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、99.1%、99.2%、99.3%、99.4%、99.5%、99.6%、99.7%、99.8%、99.9%または100%低減される。これらの実施形態のいくつかの態様では、内因性PSEN1の発現は、少なくとも50%低減される。これらの実施形態のいくつかの態様では、内因性PSEN1の発現は、少なくとも90%低減される。これらの実施形態のいくつかの態様では、内因性PSEN1発現(野生型及び任意の変異体形態)は、送達されたsiRNAによって完全に排除される。
いくつかの実施形態では、内因性PSEN2の発現は、未処置の細胞における内因性PSEN2の発現と比較して少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、99.1%、99.2%、99.3%、99.4%、99.5%、99.6%、99.7%、99.8%、99.9%または100%低減される。これらの実施形態のいくつかの態様では、内因性PSEN1発現(野生型及び任意の変異体形態)は、送達されたsiRNAによって完全に排除される。
ショートヘアピンRNA(shRNA)。所定の実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、ショートヘアピンRNA(shRNA)である。ショートヘアピンRNAは、アンチセンス部分と、実質的に相補的なセンス部分と、その間の短いスペーサーであって、実質的に相補的なアンチセンス鎖とセンス鎖との間で形成する二本鎖の間で形成するループを形成する、短いスペーサーとを含む。ループ(またはヘアピン)は、in vivoでDicerによって認識及び切断されて、二本鎖siRNA分子が生成される。
マイクロRNA。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の治療組成物及び方法は、内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAを標的とするために天然pri-miRNAまたはpre-miRNAのクラスターのシード配列を変更することによってmiRNA経路を活用する。ヘアピンを含有するpri-miRNAは、2つのRNaseIII酵素、すなわち、核内のDrosha及び細胞質内のDicerによって成功裏に切断されて、約70ヌクレオチドのpre-miRNA及び21~23ヌクレオチドのmiRNAがそれぞれ生成される。pre-miRNAは、エクスポーチン-5を介して細胞質に輸送され、Dicerによってさらに処理されて、短い部分的に二本鎖のsiRNAが生成され、その一方の鎖はアンチセンス部分を含み、好ましくはmiRNAガイド鎖として使用される。
所定の実施形態では、サイレンシングポリヌクレオチドは、マイクロRNA(miRNA)またはプレマイクロRNA(pre-miRNA)であり、いずれも本出願全体を通してmiRNAと称される。いくつかの実施形態では、第1のポリヌクレオチドは、PSEN1、PSEN2またはそれらの組み合わせの発現を抑制するための1、2または3つのmiRNAまたはpre-miRNAをコードする。pre-miRNA及びmiRNAは、PSEN1またはPSEN2 mRNAにおける相補的配列に結合し、核酸分子安定性を低減することによってまたは翻訳を阻害することによってのいずれかで遺伝子発現を下方制御する19~25ヌクレオチド長のRNA配列を含有する。miRNAまたはpre-miRNA配列は、「シード」領域、すなわち、成熟マイクロRNAの5’末端における位置2~7の領域における配列を含み、この配列は、PSEN1またはPSEN2 mRNA標的配列に対する完全なワトソン・クリック相補性を有する。miRNAまたはpre-miRNAはまた、PSEN1またはPSEN2 mRNA標的配列と塩基対合する追加的なヌクレオチドを有する。遺伝子発現のmiRNA媒介下方制御は、標的mRNAの切断、標的mRNAの翻訳阻害、またはmRNA衰弱によって引き起こされ得る。miRNAターゲティング配列は通常、標的mRNAの3’-UTRに位置する。内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAは、複数のmiRNAによって標的とされ得る。これらの実施形態のいくつかの態様では、1つ以上のmiRNAまたはpre-miRNAをコードするポリヌクレオチドは、ポリヌクレオチド配列または発現カセットのイントロン内に位置する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の治療組成物及び方法は、内因性PSEN1またはPSEN2遺伝子を標的とするために天然miRNAのシード配列を変更することによってmiRNA経路を活用する。一実施形態では、PSEN1またはPSNE2 mRNAを標的とするshRNAまたはmiRNAは、ガイド鎖のためのmiRNAシードマッチを含む。別の実施形態では、PSEN1またはPSNE2 mRNAを標的とするsiRNA二本鎖またはコードされるdsRNAは、パッセンジャー鎖のためのmiRNAシードマッチを含む。
一実施形態では、PSEN1またはPSEN2 mRNAを標的とするshRNAまたはmiRNAの3’ステムアームの一部は、5’ステムアームにおけるパッセンジャー鎖の一部と部分的相補性を有し得る。
一実施形態では、Dicerに結合し、PSEN1またはPSEN2 mRNAを標的とするshRNAまたはmiRNAのアンチセンス鎖は、センス鎖(パッセンジャー鎖であることが好まれる)と比較してガイド鎖としてより強く好まれる。一実施形態では、shRNAまたはmiRNAのセンス鎖部分は、アンチセンス鎖をガイド鎖としてRISCに搭載することを有利にするために、アンチセンス部分に対して1、2、3または4つのミスマッチで操作される。
shRNAまたはmiRNAは、第1の領域、ループまたはヘアピン領域、及び第2の領域を有するRNA分子である。第1及び第2の領域は、互いに実質的に相補的であり得る。いくつかの実施形態では、第1及び第2の領域は、互いに完全に相補的である。よって、shRNA及びmiRNAは、ステムループ構造を有し得る。本明細書で使用される場合、用語「相補的」及び「相補性」は、ポリヌクレオチドが互いと塩基対を形成する能力を指すことを意味する。塩基対は、典型的には、逆平行ポリヌクレオチド鎖におけるヌクレオチド間の水素結合によって形成される。相補的ポリヌクレオチド鎖は、ワトソン・クリック様式(例えば、A対T、A対U、C対G)、または二本鎖の形成を可能とする任意の他の様式で塩基対合し得る。当業者が理解するように、DNAとは対照的にRNAを使用する場合、塩基としてチミンではなくウラシルが、アデノシンと相補的であるとみなされる。
完全な相補性または100%相補性は、あるポリヌクレオチド鎖の各ヌクレオチドが逆平行ポリヌクレオチド鎖のヌクレオチドと水素結合し得る状況を指す。完全に満たない相補性は、2つの鎖のヌクレオチドのすべてではなく一部が互いに水素結合し得る状況を指す。例えば、2つの20-merの場合、各鎖における2つの塩基対のみが互いに水素結合し得る場合、ポリヌクレオチド鎖は、10%の相補性を示す。別の例として、各鎖における20ヌクレオチドのうち18ヌクレオチドが互いに水素結合し得る場合、ポリヌクレオチド鎖は、90%の相補性を示す。「実質的相補性」は、非相補的であることが選択されるオーバーハングなどのポリヌクレオチド鎖の領域を除く、79%以上の相補性を示すポリヌクレオチド鎖を指す。したがって、相補性は、文脈が別段明らかに示さない限り、逆平行鎖におけるヌクレオチドに類似しないようにまたは相補的とならないように選択されるオーバーハングを考慮しない。
shRNA及びmiRNAのループは、長さが約4~30ヌクレオチドであり得る。いくつかの実施形態では、ループは、長さが約4~約15ヌクレオチドであり得る。第1及び第2の領域は、長さが約19~約35ヌクレオチドであり得る。いくつかの実施形態では、第1及び第2の領域は、長さが19ヌクレオチド、20ヌクレオチド、21ヌクレオチド、22ヌクレオチド、23ヌクレオチド、24ヌクレオチド、25ヌクレオチド、26ヌクレオチド、27ヌクレオチド、28ヌクレオチド、29ヌクレオチド、または30ヌクレオチドである。第1及び第2の領域は、同じ長さのものであり得、または異なる長さのものであり得る。第1及び第2の領域の長さは、1ヌクレオチド、2ヌクレオチド、3ヌクレオチド、4ヌクレオチド、5ヌクレオチド、6ヌクレオチド、7ヌクレオチド、8ヌクレオチド、9ヌクレオチド、10ヌクレオチド、11ヌクレオチド、12ヌクレオチド、13ヌクレオチド、14ヌクレオチド、15ヌクレオチド、16ヌクレオチド、またはそれ以上異なり得る。長さの相違は、バルジとしてまたはオーバーハングとして現れ得る。
shRNA及びmiRNAは、5’-アンチセンス-ループ-センス-3’様式または5’-センス-ループ-アンチセンス-3’様式で組織化され得る。本明細書で使用される場合、用語「アンチセンス鎖」は、対象となる標的核酸と少なくとも実質的に(例えば、約80%以上)相補的なポリヌクレオチドまたはポリヌクレオチドの領域を指す。アンチセンス鎖は、対象となる標的核酸と約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、約100%、及びその間の任意の数または範囲、相補的であり得る。同様に、dsRNAのアンチセンス鎖は、そのセンス鎖と少なくとも実質的に相補的であり得る。
shRNA及びmiRNAアンチセンスオリゴヌクレオチドは、アンチセンス領域、センス領域及びループまたはリンカー領域に加えてヌクレオチドを含み得る。例えば、これらのアンチセンスオリゴヌクレオチドはまた、オーバーハングヌクレオチド及び他のステムヌクレオチドと相補的であるが、標的と相補的ではない追加的なステムヌクレオチドを含有し得る。shRNAまたはmiRNAのアンチセンス及びセンス領域は、ミスマッチを含み得る(すなわち、完全に相補的ではない)。例えば、センス及びアンチセンス領域は、1つのミスマッチ、2つのミスマッチ、3つのミスマッチ、4つのミスマッチ、5つのミスマッチ、またはそれ以上のミスマッチを有し得る。ミスマッチは、連続的であり得、またはセンス及びアンチセンス領域に沿ってどの場所でも位置し得る。センスとアンチセンス領域との間のミスマッチは、バルジをもたらし得る。いくつかの実施形態では、アンチセンス領域は、センス領域と完全な相補性を有し得る。いくつかの実施形態では、shRNAまたはmiRNAのアンチセンス及びセンス領域は、を有する。
shRNAまたはmiRNAのアンチセンス部分とPSEN1またはPSEN2 mRNAの標的領域との間の相補性の程度は、mRNAがサイレンシングされる程度を決定する際に重要である。所定の実施形態では、shRNAまたはmiRNAのアンチセンス部分は、PSEN1またはPSEN2 mRNAの一部と完全に相補的である。これは典型的には、内因性タンパク質生成を伴わずにPSEN1またはPSEN2の分解をもたらす。所定の実施形態では、shRNAまたはmiRNAのmRNA結合部分は、PSEN1またはPSEN2 mRNAの標的領域と1、2、3または4つのミスマッチを含む。アンチセンス領域と標的mRNAとの間の1つ以上のミスマッチは、標的mRNAの分解ではなく翻訳抑制をもたらし得る。mRNA結合標的は、PSEN1またはPSEN2 mRNAの任意の領域にあり得る。所定の実施形態では、shRNAによって標的とされる配列は、約30%~約50%のGCのGC含有量を含む。所定の実施形態では、標的とされる配列は、4以下の連続したT残基を含む。shRNAまたはmiRNAにおいて、アンチセンス領域は、センス領域と完全な相補性を有し得るが、標的mRNAに関して1、2、3、または4つのミスマッチを有し得ることが理解されるべきである。同様に、アンチセンス領域は、shRNAまたはmiRNAのセンス領域とミスマッチを有し得るのに対し、アンチセンス領域は、標的mRNAと完全な相補性を有する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の治療組成物及び方法は、様々な部位で内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAを標的とするために同じプロモーター下で1、2、3、4、5または6つのpri-miRNAまたはpre-miRNAを組み合わせることの利点を活用する。標的部位配列は、合計で5~100、またはそれ以上のヌクレオチドを含み得、これは連続している必要はない。
shRNAの発現は、RNA pol IIまたはIIIプロモーターによって誘導され得る。例示的なRNA pol IIIプロモーターには、U6プロモーター、U61プロモーター、U69プロモーター、H1プロモーターなどが含まれる。RNA pol IIIプロモーターからの転写は、例えば、5Tまたは6TなどのポリT伸長部で終結し得る。shRNAはまた、RNA pol IIプロモーターを使用して発現され得る。RNA pol IIプロモーターの使用は、例えば、特異的及び誘導性発現を可能と得る。
所定の実施形態では、shRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドは、配列番号1~36または44~47のいずれか1つに示される配列を含む。いくつかの実施形態では、shRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドは、配列番号1~36または44~47のいずれか1つと比較してアンチセンス領域において1、2、3または4個の異なるヌクレオチドを有する配列を含む。
所定の実施形態では、shRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドは、配列番号68のヌクレオチド497~517、配列番号69のヌクレオチド497~517、配列番号70のヌクレオチド497~517、配列番号71のヌクレオチド497~517、配列番号76のヌクレオチド497~517、配列番号77のヌクレオチド497~517、または配列番号78のヌクレオチド497~517を含む。いくつかの実施形態では、shRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドは、配列番号68のヌクレオチド497~517、配列番号69のヌクレオチド497~517、配列番号70のヌクレオチド497~517、配列番号71のヌクレオチド497~517、配列番号76のヌクレオチド497~517、配列番号77のヌクレオチド497~517、または配列番号78のヌクレオチド497~517のいずれか1つと比較してアンチセンス領域において1、2、3または4個の異なるヌクレオチドを有する配列を含む。
所定の実施形態では、shRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドは、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、配列番号71のヌクレオチド448~529、配列番号76のヌクレオチド448~529、配列番号77のヌクレオチド448~529、または配列番号78のヌクレオチド448~529を含む。いくつかの実施形態では、shRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドは、配列番号68のヌクレオチド448~529、配列番号69のヌクレオチド448~529、配列番号70のヌクレオチド448~529、配列番号71のヌクレオチド448~529、配列番号76のヌクレオチド497~517、配列番号77のヌクレオチド497~517、または配列番号78のヌクレオチド497~517のいずれか1つと比較してアンチセンス領域において1、2、3または4個の異なるヌクレオチドを有する配列を含む。
いくつかの実施形態では、shRNAまたはmiRNAは、置換PSEN1またはPSEN2をコードする同じベクター上でコードされることが当業者によって理解されるはずである。そのベクターにおけるshRNAまたはmiRNA標的コード配列の位置は、置換PSEN1またはPSEN2の発現を妨害しない限り変わり得る(例えば、それらは、置換PSEN1またはPSEN2をコードする配列に対して5’または3’に位置し得る)。shRNAまたはmiRNA標的配列をコードする配列の複数のコピーが利用され得る(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、または10コピー)。複数のコピーが存在する場合、それらは、タンデムで位置し、またはコードされるPSEN1もしくはPSEN2置換配列に関して異なる位置に配置され得る。miRNA標的コード配列が利用される場合、それらは、単一のmiRNAまたは複数のmiRNA(例えば、2、3、4または5種の異なるmiRNA)のためのターゲティング配列をコードし得る。よって、いくつかの実施形態では、複数のmiRNAのためのターゲティング配列をコードするmiRNA標的コード配列が利用される場合、1、2、3、4、または5コピーの各特異的miRNA標的コード配列が使用され得る。
コドン改変
置換PSEN1またはPSEN2をコードするポリヌクレオチドは、それから転写されたmRNAの、内因性PSEN1またはPSEN2を標的とするアンチセンスオリゴヌクレオチドによるターゲティングを防止するために、改変され得る。これは、そうでなければ生じるであろう置換PSEN1またはPSEN2コード配列のmRNA分解及びRNAサイレンシングまたはノックダウンを防止し得る。遺伝子コードの余剰性は、置換コード配列から発現するタンパク質のアミノ酸配列を保存しつつ、アンチセンスオリゴヌクレオチドのための標的配列におけるコドンを変化させるために使用され得る。
置換PSEN1またはPSEN2をコードするポリヌクレオチドは、それから転写されたmRNAの、内因性PSEN1またはPSEN2を標的とするアンチセンスオリゴヌクレオチドによるターゲティングを防止するために、改変され得る。これは、そうでなければ生じるであろう置換PSEN1またはPSEN2コード配列のmRNA分解及びRNAサイレンシングまたはノックダウンを防止し得る。遺伝子コードの余剰性は、置換コード配列から発現するタンパク質のアミノ酸配列を保存しつつ、アンチセンスオリゴヌクレオチドのための標的配列におけるコドンを変化させるために使用され得る。
標的とされている内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAは、変異タンパク質の生成をもたらす変異を有し得る。内因性PSEN1またはPSEN2遺伝子の一方または両方のアレルは、対象において変異し得る。実施形態では、内因性PSEN1またはPSEN2遺伝子の一方のアレルは野生型であり、一方のアレルは変異している。別の実施形態では、両方のアレルが変異している。点変異、置換、挿入、欠失、逆位、ミスセンス変異、ナンセンス変異、フレームシフト変異、転座などを含む任意の変異が内因性アレルに存在し得る。変異は、単一のヌクレオチド変化(例えば、1つ以上の点変異)であり得、または1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、またはそれ以上のヌクレオチド変化であり得る。
内因性アレルの変異は、ドミナントネガティブ変異であり得る。ドミナントネガティブ変異は、疾患、障害、もしくは病態の発症に寄与し得、または疾患、障害、もしくは病態の感受性に寄与し得る。実施形態では、内因性PSEN1遺伝子は、対象において変異している。PSEN1遺伝子のドミナントネガティブ変異は、例えば、ガンマセクレターゼの構築及び機能を阻害することによってアルツハイマー病に対する感受性を増加させ得る。PSEN1をコードするコドン改変されたまたはコドン改変されていないポリヌクレオチドcDNAは、野生型PSEN1発現を回復するために使用され得る。同時に内因性変異PSEN1発現は、1つ以上の小分子RNA、例えば、1つ以上のshRNAを使用して内因性PSEN1 mRNAのコード領域または非コード領域を標的とすることによって低減され得る。実施形態では、小分子RNAは、shRNAに由来するsiRNAである。所定の実施形態では、PSEN1遺伝子、PSEN2遺伝子またはその組み合わせは、1つ以上の変異を含む。PSEN1、PSEN2をコードするコドン改変されたまたはコドン改変されていないポリヌクレオチドcDNAは、野生型PSEN1、PSEN2、またはそれらの組み合わせの発現を回復するために使用され得る。
疾患の遺伝性形態を有するアルツハイマー病(AD)患者は、プレセニリンタンパク質(PSEN1-UniProtKB-P49768;PSEN2-UniProtKB-P49810)におけるまたはアミロイド前駆体タンパク質(APP)における変異を有する。これらの疾患関連変異は、より長い形態のアミロイド-ベータ(AD脳に見られるアミロイド蓄積物の主成分)の生成の増加をもたらす。ADは、典型的には、わずかな記憶障害から始まり、これはより重度になり、最終的に能力を奪う。他の一般的な知見には、混乱、低下した判断力、言語障害、動揺、離脱、幻覚、発作、パーキンソン病の特徴、増加した筋緊張、ミオクローヌス、失禁、及び無言症が含まれる。家族性AD(FAD)は、ADを有する複数のメンバーを有する家族を特徴とし、通常は、複数の世代における複数の罹患者を意味する。早期発症型FAD(EOFAD)は、発症が一貫して60~65歳より前、しばしば55歳より前である家族を指す。根底にある遺伝子メカニズムに基づくEOFADの3つの臨床的に区別ができないサブタイプは、APPの変異によって引き起こされるアルツハイマー病1型(AD1)(EOFADの10%~15%);PSEN1の変異によって引き起こされるアルツハイマー病3型(AD3)(EOFADの30%~70%);及びPSEN2の変異によって引き起こされるアルツハイマー病4型(AD4)(EOFADの<5%)である。プレセニリンは、APPを切断する酵素である、それらのガンマ-セクレターゼの機能を介してAPPプロセシングを制御すると仮定されている。また、プレセニリンはNotch受容体の切断に関与し、これによりそれらは、ガンマ-セクレターゼ活性を直接的に制御し、またはそれ自体がプロテアーゼ酵素であると考えられる。
アルツハイマー病の早期発症を有する対象における変異PSEN1は、変異、例えば、置換、挿入(ins)、欠失(del)、逆位、ミスセンス、フレームシフト(fs)、エクソン欠失(Δ)などを含むことが見出されている。PSEN1タンパク質全体にわたるそのようなアミノ酸変化の例には、Q15H、N32N、R35Q、N39Y、D40del(delGAC)、D40del(delACG)、R42L、E69D、A79V、V82L、I83_M84del(DelIM、ΔI83/M84、ΔI83/ΔM84)、I83T、M84T、M84V、L85P、P88H、P88L、V89L(G>C)、V89L(G>T)、C92S、V94M、V96F、V97L、T99A、F105C、F105I、F105L、F105V、R108Q、G111V、G111W、L113_I114insT、L113P、L113Q、Y115C、Y115D、Y115H、T116I、T116S、P117T、T116N、T116R、P117A、P117L、P117Q、P117R、P117S、T119I、E120D(A>C)、E120D(A>T)、E120G、E120K、T122A、E123K、H131R、S132A、L134R、N135D、N135S、N135Y、A136G、A137T、M139I(G>C)、M139I(G>A)、M139K、M139L、M139T、M139V、V142F、V142I、I143F、I143M、I143N、I143T、I143V、M146I(G>T)、M146I(G>C)、M146I(G>A)、M146L(A>C)、M146L(A>T)、M146V、T147I、T147P、L150P、L153V、Y154C、Y154N、Y156F、Y156_R157insIY、R157S、Y159F、H163P、H163R、H163Y、A164V、W165C(G>T)、W165C(G>C)、W165G、L166H、L166P、L166R、L166V、L166del、I167del(TTAdel)、I167del(TATdel)、I168T、S169del(ΔS169、Ser169del、ΔS170)、S169L、S169P、S170F、S170P、L171P、L173F(G>T)、L173F(G>C)、L173S、L173W、L174del、L174M、L174R、F175del、F175S、F176L、F177L、F177S、S178P、I180N、G183V、E184D、E184G、V191A、I202F、W203C、F205_G206del;insC、G206A、G206D、G206S、G206V、G209A、G209E、G209R、G209V、M210R、S212Y、I213F、I213L、I213T、H214D、H214N、H214R、H214Y、G217D、G217R、L219F、L219P、L219R、R220P、Q222H、Q222P、Q222R、Q223R、L226F、L226R、I227V、I229F、S230I、S230N、S230R、A231P、A231T、A231V、L232P、M233I(G>A)、M233I(G>C)、M233L(A>C)、M233L(A>T)、M233T、M233V、L235P、L235R、L235V、F237C、F237I、F237L、I238M、K239N、L241R、T245P、A246E、A246P、L248P、L248R、I249L、L250F、L250S、L250V、Y256N、Y256S、A260V、V261F、V261I、V261L、L262F、L262S、L262V、C263F、C263R、P264L、G266S、P267A、P267L、R269G、R269H、L271V、V272A、V272D、E273A、E273G、T274R、A275V、R278I、R278K、R278S、R278T、E280A、E280G、E280K、L282F、L282R、L282V、F283L、P284L、P284S、A285V、L286P、L286V、T291A、T291P、P303L、K311R、E318G、D333G、R352C、R352_S353insR、T354I、R358Q、A360T、S365A、S365Y、R377M、R377W、G378E、G378V、G378fs、L381F、L381V、G384A、F386I、F386L、F386S、F388L、S390I、S390N、V391F、V391G、L392P、L392V、V393F、G394V、A396T、N405S、I408T、A409T、C410Y、V412I、I416T、G417A、G417S、L418F、L420R、L424F、L424H、L424P、L424R、L424V、A426P、A431E、A431V、P433S、A434C、A434T、L435F、P436Q、P436S、I437V、I439S、I439V、T440del、869-2A>G、869-22_869-23ins18(ΔE9、Δ9、デルタE9)、I238_K239insI、L171_L172insY、S290C;T291_S319del(ΔE9、Δ9)、S290C;T291_S319delA>G(ΔE9、Δ9)、S290C;T291_S319delG>A(ΔE9、Δ9)、S290C;T291_S319delG>T(ΔE9、Δ9)、S290W;S291_R377del(Δ9-10、デルタ9-10、p.Ser290_Arg377delinsTrp、g.73671948_73682054del)が含まれる。
家族性及び散発性早期発症型アルツハイマー病(EOAD)の遺伝子スクリーニング研究において、c.772T>C,p.(Leu241Arg)、c.539T>A,p.(Ile180Asn)、及びc.710T>G,p.(Phe237Cys)置換を保有する患者の家族で打ち切り効果が観察されたのに対し、c.331G>T,p.(Gly111Trp)、c.350C>A,p.(Pro117Gln)、及びc.614_616del,p.(Phe205_Gly206delinsCys)変異が新たに生じた。ある患者は、c.1078G>A p.(Ala360Thr)バリアントを有していた(Lanoiselee HM,Nicolas G,Wallon D,et al.APP,PSEN1,and PSEN2 mutations in early-onset Alzheimer disease:A genetic screening study of familial and sporadic cases.PLoS Med.2017;14(3):e1002270.Published 2017 Mar 28.doi:10.1371/journal.pmed.1002270)。非家族性AD症例のスクリーニングならびに有効な遺伝子及び併用療法を含む、ADなどの神経変性疾患の処置のための組成物及び方法が必要とされている。
PSEN2変異は、可変浸透率及び45~88歳の疾患発症年齢の広い範囲に関連する(Bird TD,Levy-Lahad E,Poorkaj P,et al.Ann Neurol.1996;40(6):932-936.Sherrington R,Froelich S,Sorbi S,et al.Hum Mol Gen.1996;5(7):985-988)。PSEN2変異は、EOAD及び晩期発症型アルツハイマー病(LOAD)の両方に関連する。38種のうち17種は、疾患を引き起こす変異であると予測される。変異のうち10種は病原性ではなく、他のものは依然として不明である。16種の変異は、膜貫通ドメイン内に位置する。細胞ベースの研究は、これらの変異のうち4つであるT122P、N141I、M239I、及びM239Vが、Aβペプチドの量の増加を引き起こすことを示唆している。変異T122R、S130L、及びM239Iは、カルシウムシグナル伝達を変化させることが見出された。これらの変異のほとんどは、ヨーロッパ人及びアフリカ人の集団において発見された。現在まで、4つのミスセンス変異のみがアジア人の集団で説明された:Asn141Tyrは、中国人の漢家系においてEOADと関連し;Gly34Serは、日本人の患者で見られ;Arg62Cys及びVal214Leuは、韓国人の患者で説明されている(Yan Cai et al.,2015,vol.10,pages 1163-1172)。2つのPSEN2変異であるGlu126fs及びLys306fsはフレームシフト変異であり、他のものは非同義置換である(Larner AJ.Epilepsy & Behavior.2011;21(1):20-22)。
所定の実施形態では、置換PSEN1及び/またはPSEN2をコードするポリヌクレオチドは、コドン最適化される。コドン最適化は、異種遺伝子発現のためのタンパク質発現を増強するために利用され得るコドン改変の形態である。コドン最適化は、合成コード配列が特定の生物についての「コドン使用頻度パターン」に一致するように改変される遺伝子最適化の方法である。例えば、特定の生物における特定のアミノ酸配列の発現を最適化するために、その生物によって「最も頻繁に使用されるコドン」(アミノ酸についての縮重コドンのリストからのもの)を選択するであろう。コドン最適化をすると、コードされるアミノ酸配列は同じままであるが、アミノ酸配列をコードするDNA配列は異なり、その生物について最適化されている。PSEN1及びPSEN2コード配列についての最適化コドンが以下の表に示されている。
いくつかの実施形態では、置換PSEN1をコードするポリヌクレオチドは、配列番号68のヌクレオチド1906~3303である。
発現カセット
アンチセンスオリゴヌクレオチドによるサイレンシングに耐性である置換野生型PSEN1及び/またはPSEN2をコードするポリヌクレオチド配列(及び所定の実施形態では、そのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドをコードするポリヌクレオチド配列)に加えて、本明細書で提供される発現カセットは、細胞の機能、特に遺伝子活性のコントロールに不可欠な所定の非コード領域を含有し得る。これらは、調節エレメントと称される。これらの非コード領域の一部またはさらにすべては、発現カセットが挿入されるベクターにおいて代替的に提供され得ることが当業者に明らかであるはずである。これらの非コード配列(発現カセットまたはベクター)の位置にかかわらず、それらは、アンチセンスオリゴヌクレオチドをコードするポリヌクレオチド配列及び置換PSEN1またはPSEN2コード配列をコードするポリヌクレオチド配列に機能可能に連結されなければならない。
アンチセンスオリゴヌクレオチドによるサイレンシングに耐性である置換野生型PSEN1及び/またはPSEN2をコードするポリヌクレオチド配列(及び所定の実施形態では、そのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドをコードするポリヌクレオチド配列)に加えて、本明細書で提供される発現カセットは、細胞の機能、特に遺伝子活性のコントロールに不可欠な所定の非コード領域を含有し得る。これらは、調節エレメントと称される。これらの非コード領域の一部またはさらにすべては、発現カセットが挿入されるベクターにおいて代替的に提供され得ることが当業者に明らかであるはずである。これらの非コード配列(発現カセットまたはベクター)の位置にかかわらず、それらは、アンチセンスオリゴヌクレオチドをコードするポリヌクレオチド配列及び置換PSEN1またはPSEN2コード配列をコードするポリヌクレオチド配列に機能可能に連結されなければならない。
これらの非コード配列の役割は様々である。例えば、非コードDNAは、タンパク質コード配列の転写及び翻訳制御、DNA複製の起点、セントロメア、テロメア、足場付着領域(SAR)、機能性RNAのための遺伝子を含む、調節エレメントとして作用する配列を含有する。非コードDNAは、例えば、プロモーター、エンハンサーまたは転写を抑制するタンパク質のための結合部位を提供するサイレンサーなどの多くのタイプの調節エレメントを含有する。エンハンサーのように、サイレンサーは、それらがコントロールし、またはシス作用する遺伝子の前または後に見られ得る。インスレーターは、多数の様式で転写をコントロールするタンパク質のための結合部位を提供する。一部は、エンハンサーが転写を補助することを防止する(エンハンサー-ブロッカーインスレーター)。他のものは、遺伝子活性を抑制するDNAにおける構造変化を防止する(障壁インスレーター)。いくつかのインスレーターは、エンハンサーブロッカー及び障壁の両方として機能し得る。非コード領域には、例えば、5’非翻訳領域(「UTR」)、3’UTR、またはその両方が含まれ得る。
発現カセットは、PSEN1またはPSEN2コード配列、及び任意に、選択された遺伝子産物の発現に必要とされる、コード配列の前(5’非コード配列)及び後(3’非コード配列)の調節エレメントを含むポリヌクレオチドを含み得る。よって、発現カセットは、1)プロモーター配列;2)イントロン3)PSEN1またはPSEN2コード配列;及び、4)真核生物では通常はポリアデニル化部位を含有する3’非翻訳領域(すなわち、ターミネーター)を含み得る。
同様に、発現カセットは、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチド、例えば、shRNA、またはmiRNAをコードするポリヌクレオチドを含み得、発現に必要とされるshRNAまたはmiRNAをコードする配列の前(すなわち、5’)及び後(すなわち、3’)の調節エレメントを含み得る。よって、発現カセットは、例えば、1)プロモーター配列;2)イントロン3)1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする配列;及び、4)RNAの転写の末端を規定する3’領域(すなわち、ターミネーター)を含み得る。各shRNAまたはmiRNAは、それ自体のプロモーター及びイントロンを有し得る。代替的には、1つのプロモーターは、一連の2、3、4、5、またはそれ以上のshRNAまたはmiRNAに機能可能に連結され得る。
1つ以上のshRNAまたはpre-miRNAは、プロモーターに機能可能に連結された一連物で存在し得る。一連物で存在するpre-miRNAまたはshRNAは、pre-miRNAまたはshRNAが一緒にまたは近接して配置されており、すべてが1つ以上の5’プロモーターに機能可能に連結されていることを意味する。したがって、第1のポリヌクレオチドは、miRNAまたはshRNA発現を誘導する1つ以上の5’プロモーターを含み得る。実施形態では、第1のポリヌクレオチドは、単一の5’プロモーターに連結された1つ以上のmiRNAまたはshRNAを含む(例えば、配列番号37及び配列番号38を参照されたい)。別の実施形態では、第1のポリヌクレオチドは、1つ以上のmiRNAまたはshRNAを含み、各miRNAまたはshRNAは、異なる5’プロモーターに連結されている(例えば、配列番号49を参照されたい)。様々なプロモーターが、第1のポリヌクレオチドの様々なmiRNAまたはshRNAの発現を誘導し得る。例えば、5’プロモーターは、1つ以上のmiRNAまたはshRNAを誘導し得、別の5’プロモーターは、1つ以上の異なるmiRNAまたはshRNAを誘導し得る。異なるmiRNAもしくはshRNAまたは異なる数のmiRNAもしくはshRNAの発現を誘導するプロモーターは、同じまたは異なるプロモーターであり得る。
調節エレメントに機能可能に連結されたポリヌクレオチドを調製し、宿主細胞においてポリペプチドを発現させるための方法は、当該技術分野でよく知られている。例えば、米国特許番号4,366,246を参照されたい。ポリヌクレオチドは、ポリヌクレオチドの転写及び/または翻訳を指示する1つ以上の調節エレメントに隣接してまたはその近くに位置する場合、機能可能に連結されている場合がある。
発現カセットは、環状または線状核酸分子であり得る。いくつかの場合では、発現カセットは、ベクター(例えば、発現ベクター)において細胞(例えば、標的細胞もしくは細胞タイプ及び/または非標的細胞タイプを含む、複数の異なる細胞または細胞タイプ)に送達される。
調節エレメント
上記のとおり、本明細書に開示される発現カセットは、PSEN1(またはPSEN2)をコードするポリヌクレオチドにまたはshRNAなどのアンチセンスオリゴヌクレオチドをコードするポリヌクレオチドに機能可能に連結された1つ以上の調節エレメントを含み得る。調節エレメントは、単独でまたは1つ以上の追加的な調節エレメントと一緒にポリヌクレオチドまたは遺伝子の発現に影響を及ぼすまたはそれを調節する遺伝子要素またはポリヌクレオチドである。調節エレメントは、ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を容易化し、ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を増加させ、ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を減少させ、及び/または特定の細胞タイプまたは組織における選択的ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を付与し得る。調節エレメントは、時間的及び/または空間的にポリヌクレオチドまたは遺伝子発現に影響を及ぼし、またはそれを調節し得る。本明細書で使用される場合、用語「ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を制御する」「ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現に影響を及ぼす」または「ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を調節する」は、ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を増加させること、ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を減少させること、及び/または選択的ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を付与することを指す。「ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を制御すること」、「ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現に影響を及ぼすこと」、または「ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を調節すること」は、時間的及び/または空間的制御を指し得る。
上記のとおり、本明細書に開示される発現カセットは、PSEN1(またはPSEN2)をコードするポリヌクレオチドにまたはshRNAなどのアンチセンスオリゴヌクレオチドをコードするポリヌクレオチドに機能可能に連結された1つ以上の調節エレメントを含み得る。調節エレメントは、単独でまたは1つ以上の追加的な調節エレメントと一緒にポリヌクレオチドまたは遺伝子の発現に影響を及ぼすまたはそれを調節する遺伝子要素またはポリヌクレオチドである。調節エレメントは、ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を容易化し、ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を増加させ、ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を減少させ、及び/または特定の細胞タイプまたは組織における選択的ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を付与し得る。調節エレメントは、時間的及び/または空間的にポリヌクレオチドまたは遺伝子発現に影響を及ぼし、またはそれを調節し得る。本明細書で使用される場合、用語「ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を制御する」「ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現に影響を及ぼす」または「ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を調節する」は、ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を増加させること、ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を減少させること、及び/または選択的ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を付与することを指す。「ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を制御すること」、「ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現に影響を及ぼすこと」、または「ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を調節すること」は、時間的及び/または空間的制御を指し得る。
ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を調節するまたはそれに影響を及ぼす任意の遺伝子要素は、例えば、プロモーター、エンハンサー、クロマチンインスレーター、翻訳開始配列、例えば、強い及び弱いコザックシグナル配列、内部リボソーム進入部位、mRNA安定性配列、スプライシング及び切断などのmRNAプロセシングに影響を及ぼす配列、核からのmRNA排出及び/またはmRNA保持に影響を及ぼす配列、翻訳後反応要素、非コード配列、例えば、イントロン及び非翻訳領域(UTR)、ポリA配列、リプレッサー、サイレンサー、ターミネーターなどを含む調節エレメントであり得る。調節エレメントは、転写レベル、転写後レベル、翻訳レベル、またはそれらの任意の組み合わせでポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を調節するように機能し得る。調節エレメントは、RNA転写産物が生成される速度を増加させ、生成されるRNAの安定性を増加させ、RNA転写産物からのタンパク質合成の速度を増加させ、RNA分解を防止し、及び/またはRNA安定性を増加させて、例えば、タンパク質合成を容易化し得る。調節エレメントは、末端逆位反復(ITR)配列または長い末端反復(LTR)に位置し得る。
本明細書に記載の核酸発現カセットは、例えば、転写、転写後、及び翻訳レベルを含む任意の工程でポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を制御するまたは調節する調節エレメントを含み得る。調節エレメントは、ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を制御または調節するための複数の様式で複数のレベルまたは機能でポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を制御または調節し得る。よって、調節エレメントは、上述した機能のうちの任意の機能または任意の組み合わせを有し得る。例えば、調節エレメントは、mRNA安定化要素として機能し、翻訳を調節、すなわち、増加または減少させ得る。さらに別の例として、調節エレメントは、転写開始を調節し、mRNA安定性を調節し得る。調節エレメントはまた、それがポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を調節する重要な機能を有し、ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を増加または減少させる1つ以上の追加的な機能を有し得る。調節エレメントは、ポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を調節する際に同じもしくは異なる機能を有するまたは同じもしくは異なる工程でポリヌクレオチドまたは遺伝子発現を調節する他の調節エレメント内に位置し、またはそれと重複する配列を含み得る。
調節エレメントは、コードまたは非コードDNA配列に由来し得る。非コードDNAに由来する調節エレメントは、遺伝子に関連し得、例えば、上流配列、イントロン、3’及び5’非翻訳領域(UTR)、及び/または下流領域などの遺伝子内に見られ得る。本明細書で使用される場合、用語「上流」は、核酸に言及する場合、別の配列に対して5’を意味し、用語「下流」は、別の配列に対して3’を意味する。用語「上流」は、文脈が別段明らかに示さない限り、互いに対する配列の位置に言及する場合、用語「5’」と互換的に使用され得る。用語「下流」は、文脈が別段明らかに示さない限り、互いに対する配列の位置に言及する場合、用語「3’」と互換的に使用され得る。
いくつかの実施形態では、非コードDNA配列に由来する調節エレメントは、遺伝子に関連せず、例えば、遺伝子内に見られない場合がある。調節エレメントの由来となっているゲノム領域は、機能可能に連結されたポリヌクレオチドが由来するゲノム領域とは異なり得る。いくつかの実施形態では、調節エレメントは、機能可能に連結されたポリヌクレオチド(例えば、内因性遺伝子または異種遺伝子の内因性バージョンに由来するcDNAなど)の由来となっているゲノム領域または位置に関して遠位のゲノム領域または位置に由来する。いくつかの実施形態では、調節エレメントは、イントロン配列を含む。イントロン配列は、任意の遺伝子に由来する配列を含み得る。いくつかの実施形態では、イントロン配列は、機能可能に連結されたポリヌクレオチドの由来となっているゲノム領域に由来する。例えば、本明細書に記載の核酸発現カセットは、ポリヌクレオチドに対応するまたはcDNAの形態のポリヌクレオチドを生じさせた内因性遺伝子からのイントロンを含み得る。別の例として、本明細書に記載の核酸発現カセットは、ポリヌクレオチドに対応せず、それを生じさせてもいない内因性遺伝子からのイントロンを含み得る。
プロモーター
プロモーターは、コード配列または遺伝子の発現をコントロールすることが可能なヌクレオチド配列である。プロモーターは通常、それらが制御する配列の5’に位置する。プロモーターは、それらの全体がネイティブ遺伝子に由来し、または天然に見られるプロモーターに由来する異なる要素から構成され、及び/または、合成ヌクレオチドセグメントを含み得る。当業者は、異なるプロモーターが、特定の刺激物に反応して、例えば、細胞または組織特異的様式で、異なる環境または生理的条件に反応して、または特定の化合物に反応して、コード配列または遺伝子の発現を制御し得ることを容易に解明する。プロモーターは典型的に、2つのクラス:誘導及び構成的に分類される。構成的プロモーターは、そのコントロール下でコード配列または遺伝子の継続的転写を可能にするプロモーターを指す。
プロモーターは、コード配列または遺伝子の発現をコントロールすることが可能なヌクレオチド配列である。プロモーターは通常、それらが制御する配列の5’に位置する。プロモーターは、それらの全体がネイティブ遺伝子に由来し、または天然に見られるプロモーターに由来する異なる要素から構成され、及び/または、合成ヌクレオチドセグメントを含み得る。当業者は、異なるプロモーターが、特定の刺激物に反応して、例えば、細胞または組織特異的様式で、異なる環境または生理的条件に反応して、または特定の化合物に反応して、コード配列または遺伝子の発現を制御し得ることを容易に解明する。プロモーターは典型的に、2つのクラス:誘導及び構成的に分類される。構成的プロモーターは、そのコントロール下でコード配列または遺伝子の継続的転写を可能にするプロモーターを指す。
誘導性プロモーターは、刺激物または外因性環境条件に反応してそのコントロール下でコード配列または遺伝子の転写のレベルの増加を開始させるプロモーターを指す。誘導性である場合、誘導因子分子が存在する場合にのみ関連するポリヌクレオチドが転写されるように、発現の制御を媒介する、それに存在する誘導因子ポリヌクレオチドが存在する。直接的誘導性プロモーターは、制御領域であって、制御領域は、タンパク質またはポリペプチドをコードする遺伝子に機能可能に連結されており、前記制御領域の誘導因子の存在下で、タンパク質またはポリペプチドが発現する、制御領域を指す。間接的誘導性プロモーターは、2つ以上の制御領域を含む制御システムであって、例えば、第1の制御領域は、第1のタンパク質、ポリペプチド、または因子、例えば、第2の遺伝子に機能可能に連結された第2の制御領域を制御することが可能な転写制御因子をコードする第1の遺伝子に機能可能に連結されており、第2の制御領域は、活性化または抑制され、それにより第2の遺伝子の発現を活性化または抑制し得るものを指す。直接的誘導性プロモーター及び間接的誘導性プロモーターの両方が、誘導性プロモーターに包含される。
プロモーターは、選択された宿主生物(例えば、ヒトなどの哺乳動物)における転写活性を示す任意のポリヌクレオチドであり得る。プロモーターは、天然に存在し得、様々な天然に存在するプロモーターの部分から構成され得、または部分的もしくは全体的に合成であってもよい。プロモーターの設計のためのガイダンスは、Harley and Reynolds,Nucleic Acids Res.,15,2343-61(1987)のものなどの、プロモーター構造の研究に由来する。また、転写開始に対するプロモーターの位置は、最適化され得る。哺乳動物及び哺乳動物細胞において使用するための多くの好適なプロモーターは、関連する発現可能なポリヌクレオチドの発現を向上させるポリヌクレオチドと同様に、当該技術分野でよく知られている。
真核生物プロモーターには、RNA pol I、RNA pol II、及びRNA pol IIIプロモーターが含まれる。RNA pol Iは、例えば、リボソームRNAをコードする遺伝子を転写し得る。RNA pol IIは、例えば、mRNA、小核RNA、及びマイクロ干渉RNAをコードする遺伝子を転写し得る。RNA pol IIIは、例えば、tRNA、リボソームRNA、及び他の小分子RNAをコードする遺伝子を転写し得る。RNA pol IIプロモーターは、例えば、誘導性遺伝子発現及び選択的または組織特異的遺伝子発現を提供し得る。
プロモーターは、ニューロン特異的プロモーターであり得る。ニューロン特異的プロモーターは、ニューロン細胞におけるポリヌクレオチドまたは治療遺伝子の選択的発現を提供し得る。特定の細胞タイプに限定または制限される選択的発現は、しばしば望ましくなく、例えば、副作用をもたらし得るオフターゲット作用を防止または低減し得る。本明細書で使用される場合、「選択的発現」は、ニューロンでは、非ニューロン細胞と比較して有意に高い(すなわち、少なくとも2倍、少なくとも5倍、少なくとも10倍、少なくとも50倍、少なくとも100倍またはそれ以上高い発現を指す。いくつかの実施形態では、非ニューロン細胞における発現はない。その上、ニューロン特異的プロモーターが利用される場合、それに機能可能に連結したポリヌクレオチドは、ニューロンの少なくとも1%、少なくとも2%、少なくとも3%、少なくとも4%、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、または100%、及びその間の任意の数または範囲において発現し得る。
特定の細胞タイプまたは標的細胞に選択的なRNA pol IIプロモーターは、任意の細胞タイプにおいて発現を誘導し得る一般的なプロモーターと比較して、または標的細胞以外の1つ以上の細胞タイプにおいて発現を誘導するプロモーターと比較して、標的細胞において強い発現を提供し得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の核酸発現カセットのニューロン特異的プロモーターは、任意の細胞タイプにおいて発現を誘導し得るプロモーターによって提供される発現と比較して少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、及びその間の任意の数または範囲だけ高い発現を提供する。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の核酸発現カセットのニューロン特異的プロモーターは、1つ以上の非ニューロン細胞において発現を誘導し得るプロモーターによって提供される発現と比較して少なくとも5%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、及びその間の任意の数または範囲だけ高い発現を提供する。
任意のニューロン特異的プロモーターが、本明細書で提供される核酸発現カセットにおいて使用され得る。例示的なプロモーターには、ソマトスタチン(SST)遺伝子プロモーター配列番号63、神経ペプチドY(NPY)プロモーター配列番号62、アルファ-カルシウム/カルモジュリンキナーゼ2Aプロモーター、シナプシンIプロモーター配列番号64または配列番号65、ニューロン特異的エノラーゼ(NSE)配列番号56、ドパミン作動性受容体1(Drd1a)プロモーター、チューブリンアルファIプロモーターなどが含まれる。ハイブリッドプロモーターも使用され得る。本明細書で使用される場合、用語「ハイブリッドプロモーター」は、複数の遺伝子に由来するプロモーター配列を含むプロモーターを指す。プロモーターは、例えば、ヒト、アカゲザルマカク、マウス、ラット、及びニワトリを含む任意の種からのものであり得る。
これらの実施形態の代替的な態様では、プロモーターは、CAG(配列番号50)、CBA(配列番号51または配列番号68のヌクレオチド941~1213)、UBC(配列番号52)、PGK(配列番号53)、PKC、EF1a(配列番号54)、GUSB(配列番号59)、CMV(配列番号55)、PDGF、デスミン、MCK、MeCP2(配列番号57)、GFAP(配列番号58)、MBP、RSV(配列番号60)、SV40(配列番号61)、またはベータ-グロビン(配列番号66)から選択される。
クロマチンインスレーター配列
核酸発現カセットは、クロマチンインスレーター配列をさらに含み得る。クロマチンへの遺伝子のパッケージングは、細胞の転写機構への遺伝子のアクセスを不能とし、ほとんどまたは全く遺伝子発現しないようになり得る。クロマチンインスレーターは、配列が転写的に不活性なクロマチンにパッケージングされることから保護し得る。核酸発現カセットにクロマチンインスレーター配列を含めることは、ポリヌクレオチドをアクセス可能な状態で維持し、転写を生じさせ得る。任意のクロマチンインスレーターが、本明細書で提供される核酸発現カセットにおいて使用され得る。例示的なクロマチンインスレーター配列には、CTCFインスレーター、gypsyインスレーター、及びβ-グロビン遺伝子座が含まれる。哺乳動物及び非哺乳動物ならびに脊椎動物及び非脊椎動物を含む任意の種からのクロマチンインスレーター配列が使用され得る。例として、ヒトベータグロビン遺伝子座HS4からのクロマチンインスレーター配列が使用され得る。クロマチンインスレーター配列の他の例には、ニワトリ及びショウジョウバエからの配列が含まれる。
核酸発現カセットは、クロマチンインスレーター配列をさらに含み得る。クロマチンへの遺伝子のパッケージングは、細胞の転写機構への遺伝子のアクセスを不能とし、ほとんどまたは全く遺伝子発現しないようになり得る。クロマチンインスレーターは、配列が転写的に不活性なクロマチンにパッケージングされることから保護し得る。核酸発現カセットにクロマチンインスレーター配列を含めることは、ポリヌクレオチドをアクセス可能な状態で維持し、転写を生じさせ得る。任意のクロマチンインスレーターが、本明細書で提供される核酸発現カセットにおいて使用され得る。例示的なクロマチンインスレーター配列には、CTCFインスレーター、gypsyインスレーター、及びβ-グロビン遺伝子座が含まれる。哺乳動物及び非哺乳動物ならびに脊椎動物及び非脊椎動物を含む任意の種からのクロマチンインスレーター配列が使用され得る。例として、ヒトベータグロビン遺伝子座HS4からのクロマチンインスレーター配列が使用され得る。クロマチンインスレーター配列の他の例には、ニワトリ及びショウジョウバエからの配列が含まれる。
本明細書に記載の核酸発現カセットは、転写が生じた後に機能する調節エレメントを含み得る。転写後調節エレメントは、例えば、RNA安定性及び分解、プロセシング、例えば、スプライシング及び切断、ならびに核からの排出を調節し得る。転写後調節エレメントはまた、例えば、翻訳に利用可能なmRNAの量を調節することによって及び調節翻訳開始によって翻訳を調節し得る。
mRNA安定性要素
核酸発現カセットは、少なくとも1つのmRNA安定性要素を含み得る。任意のmRNA安定性要素が核酸発現カセットに含まれ得る。mRNA安定性要素は、発現及び核保持要素、5’UTR、3’UTR、UTR内の要素などであり得る。例示的なmRNA安定性要素には、MALAT1 mRNA安定性要素、NEAT1安定性要素、カポジ肉腫関連ヘルペスウイルス(KSHV)、アカゲザルラジノウイルス(RRV);及びウマヘルペスウイルス2(EHV2)からのウイルス発現及び核保持要素、ならびにウッドチャック転写後調節エレメント(WPRE)、HBA1、HBA2、リポキシゲナーゼ、アルファ(I)-コラーゲンのCリッチ安定性要素、ならびにチロシンヒドロキシラーゼ3’UTR、例えば、3’UTRのAUリッチ要素(ARE)などが含まれる。mRNA安定性要素は、例えば、発現及び核保持要素であり得る。mRNA安定性要素は、mRNAの分解を防止または減少させ得る。例えば、mRNAの分解は、mRNA安定性要素を含まない核酸発現カセットと比較して、mRNA安定性要素が含まれる場合には、約5%、約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約95%、約99%、及びその間の任意の数または範囲だけ減少し得る。実施形態では、mRNAの分解は存在しない。mRNAの分解を防止または減少させる任意の配列は、mRNA安定性要素であり得る。いくつかの実施形態では、非翻訳領域(UTR)は、本明細書で提供される核酸発現カセットにおけるmRNA安定性要素である。3’UTR、5’UTR、または3’UTR及び5’UTRが、本明細書に記載の核酸発現カセットに含まれ得る。いくつかの実施形態では、mRNA安定性要素は、非コード配列に由来する配列またはUTRである。
核酸発現カセットは、少なくとも1つのmRNA安定性要素を含み得る。任意のmRNA安定性要素が核酸発現カセットに含まれ得る。mRNA安定性要素は、発現及び核保持要素、5’UTR、3’UTR、UTR内の要素などであり得る。例示的なmRNA安定性要素には、MALAT1 mRNA安定性要素、NEAT1安定性要素、カポジ肉腫関連ヘルペスウイルス(KSHV)、アカゲザルラジノウイルス(RRV);及びウマヘルペスウイルス2(EHV2)からのウイルス発現及び核保持要素、ならびにウッドチャック転写後調節エレメント(WPRE)、HBA1、HBA2、リポキシゲナーゼ、アルファ(I)-コラーゲンのCリッチ安定性要素、ならびにチロシンヒドロキシラーゼ3’UTR、例えば、3’UTRのAUリッチ要素(ARE)などが含まれる。mRNA安定性要素は、例えば、発現及び核保持要素であり得る。mRNA安定性要素は、mRNAの分解を防止または減少させ得る。例えば、mRNAの分解は、mRNA安定性要素を含まない核酸発現カセットと比較して、mRNA安定性要素が含まれる場合には、約5%、約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約95%、約99%、及びその間の任意の数または範囲だけ減少し得る。実施形態では、mRNAの分解は存在しない。mRNAの分解を防止または減少させる任意の配列は、mRNA安定性要素であり得る。いくつかの実施形態では、非翻訳領域(UTR)は、本明細書で提供される核酸発現カセットにおけるmRNA安定性要素である。3’UTR、5’UTR、または3’UTR及び5’UTRが、本明細書に記載の核酸発現カセットに含まれ得る。いくつかの実施形態では、mRNA安定性要素は、非コード配列に由来する配列またはUTRである。
mRNA安定性要素は、核酸発現カセットにおける任意の位置に配置され得る。例えば、mRNA安定性要素は、ポリヌクレオチドのオープンリーディングフレームに対して3’及びポリアデニル化部位の前または5’に配置され得る。別の例として、mRNA安定性要素は、ポリヌクレオチドのオープンリーディングフレームに対して5’及びポリアデニル化部位に対して5’に配置され得る。
核酸発現カセットは、非翻訳領域(UTR)を含み得る。通常、UTRは、mRNA上のコード配列の各側に見られ、すなわち、mRNAは通常、コード配列の上流の5’UTR及び終止コドンの直後の3’UTRまたはトレーラー配列を有する。
5’UTRは通常、リボソームが結合し、翻訳を開始することを可能にする、リボソームによって認識される配列を含む。翻訳開始のための例示的な配列には、コザック開始シグナル配列及び内部リボソーム進入部位が含まれる。本明細書で使用される場合、用語「コザック開始シグナル配列」、「コザックコンセンサス配列」、及び「コザック配列」は、文脈が別段明らかに示さない限り、互換的に使用され得る。当業者は、コザック開始シグナル配列が、5’UTRにおいて部分的に位置し、以下に記載されるように、AUG翻訳開始コドン自体及びAUG開始コドンの直後または下流のヌクレオチドを含み得ることを理解する。
mRNAの翻訳開始は典型的には、リボソームによって認識されるATGコドンで生じる。翻訳が開始するATGコドンは、mRNA配列に存在する第1のATG開始コドンではない場合がある。コザック配列と呼ばれるモチーフが、ATGコドンに翻訳開始を指示し得る。コザックコンセンサス配列は、5’-(gcc)gccRccAUGG-3として定義され、下線のあるAUGは、翻訳開始コドンを示し;大文字は、保存塩基を示し;「R」は、より頻繁なアデニンを伴うプリンの存在を示し;小文字は、変わり得る位置における最も一般的な塩基を示し;配列(gcc)は、意義不明のものである。これらの特徴に加えて、他の位置及び特徴が翻訳開始に寄与し得る。強い及び弱いコザックコンセンサス配列が記載されており、強いコザックコンセンサス配列は、翻訳開始に最適と考えられる上記特徴を含み、弱いコザックコンセンサス配列は、強いコザックコンセンサス配列から外れたまたは異なる特徴を含む。mRNAから合成されるタンパク質の量は、コザック配列の強さに依存し得る。例えば、AUG翻訳開始コドンの直ぐ上流のCCACC配列は、CCACCとは異なる配列と比較して翻訳開始の速度を増加させ得る。
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される核酸発現カセットは、コザック翻訳開始シグナルを含む。コザック翻訳開始シグナルは、翻訳開始AUGコドンのすぐ上流または5’に位置し得る。強いコザック配列である任意のコザックコンセンサス配列が使用され得る。いくつかの実施形態では、コザック翻訳開始シグナルは、配列CCACCを含む。使用され得る追加的なコザック翻訳開始配列には、GCCACC、CCGCC、CCACG、CCGCG、CCACA、CCGCAなどが含まれる。別の例として、XYRYY(「X」はCまたはGであり、「R」はプリンであり、「Y」はC、G、またはAである)の任意の配列が使用され得る。
転写終結領域
組換えコンストラクトまたは発現カセットの転写終結領域は、終止コドン及び転写ターミネーター配列を含む下流制御領域である。使用され得る転写終結領域は、転写開始領域と相同であり得、対象となるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと相同であり得、または異種であり得る(すなわち、別の源に由来する)。転写終結領域は、天然に存在し、または全体的もしくは部分的に合成であり得る。転写終結領域をコードする3’非コード配列は、組換えコンストラクトまたは発現コンストラクトで提供され得、開始領域が得られた遺伝子の3’領域からのものまたは異なる遺伝子からのものであり得る。多数の終結領域が知られており、それらの由来となっている同じ及び異なる属及び種の両方において利用される場合、多様な宿主において十分に機能する。終結領域はまた、好ましい宿主に対してネイティブの様々な遺伝子に由来し得る。終結領域は通常、任意の特定の特性のためよりも利便性のために選択される。
組換えコンストラクトまたは発現カセットの転写終結領域は、終止コドン及び転写ターミネーター配列を含む下流制御領域である。使用され得る転写終結領域は、転写開始領域と相同であり得、対象となるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと相同であり得、または異種であり得る(すなわち、別の源に由来する)。転写終結領域は、天然に存在し、または全体的もしくは部分的に合成であり得る。転写終結領域をコードする3’非コード配列は、組換えコンストラクトまたは発現コンストラクトで提供され得、開始領域が得られた遺伝子の3’領域からのものまたは異なる遺伝子からのものであり得る。多数の終結領域が知られており、それらの由来となっている同じ及び異なる属及び種の両方において利用される場合、多様な宿主において十分に機能する。終結領域はまた、好ましい宿主に対してネイティブの様々な遺伝子に由来し得る。終結領域は通常、任意の特定の特性のためよりも利便性のために選択される。
3’UTR通常は、翻訳終結において及び転写後遺伝子発現において重要な役割を果たす。例えば、3’UTRにおける制御領域は、mRNAのポリアデニル化、翻訳効率、局在化、及び安定性に影響を及ぼし得る。3’UTRは、例えば、制御タンパク質のための及びマイクロ干渉RNA(miRNA)のための結合部位を含有し得る。miRNA結合は、翻訳を阻害することによってまたは転写産物の分解を引き起こすことによってmRNAの発現を減少させ得る。3’UTRはまた、リプレッサータンパク質に結合するサイレンサー領域を有し、それによりmRNAの発現または翻訳を阻害し得る。3’UTRは、AUリッチ要素(ARE)を含有し得る。AREに結合するタンパク質は、局在化様式で転写産物の安定性または減衰速度に影響を及ぼし、または翻訳開始に影響を及ぼし得る。通常、3’UTRは、ポリ(A)テールと呼ばれる数百のアデニン残基のmRNA転写産物の末端への付加を指示する配列AAUAAAを含有する。ポリ(A)結合タンパク質(PABP)は、このテールに結合し、mRNA翻訳、安定性、及び排出の制御に寄与し得る。例えば、ポリ(A)テール結合PABPは、転写産物の5’末端と関連付けられたタンパク質と相互作用し、翻訳を促進するmRNAの環状化をもたらす。3’UTRはまた、タンパク質を引き寄せてmRNAを細胞骨格と関連付け、それを細胞核にまたは細胞核から輸送し、または他のタイプの局在化を実施する配列を含有し得る。3’UTR内の配列及び3’UTRの物理的特徴(その長さ及び二次構造を含む)は、翻訳制御に寄与し得る。3’UTRはまた、mRNA転写を調節する要素を含み、よって、転写調節エレメントとして機能し得る。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の核酸発現カセットには、5’UTR配列、3’UTR配列、または5’UTR配列及び3’UTR配列が含まれる。任意の遺伝子に由来する任意の5’UTR配列及び任意の3’UTR配列が使用され得る。好ましくは、本明細書で提供される核酸発現カセットに含まれる5’UTR及び3’UTR配列は、ヒト遺伝子に由来するが、5’UTR及び3’UTR配列は、任意の遺伝子からのもの及び任意の生物からのものであり得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の核酸発現カセットは、プレセニリン1遺伝子の5’UTR配列、3’UTR配列、または5’UTR配列及び3’UTR配列を含む。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の核酸発現カセットは、ヒトプレセニリン1遺伝子の5’UTR配列、3’UTR配列、または5’UTR配列及び3’UTR配列を含む。いくつかの実施形態では、核酸発現カセットに含まれる5’UTR及び3’UTR配列は、mRNA安定性要素として機能するが、任意の5’UTR及び/または3’UTR配列は、上述した機能のいずれかを含む任意の他の機能に寄与して、本明細書で提供される核酸発現カセットのPSEN1または他の治療遺伝子をコードするポリヌクレオチドの発現を調節し得る。いくつかの実施形態では、5’UTR配列、3’UTR配列、または5’UTR配列及び3’UTR配列は、mRNAを安定化するように機能する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の核酸発現カセットは、イントロンを含む。イントロンは、スプライシングを促進し、例えば、核外搬出を増強し得る。任意の遺伝子からの任意のイントロン配列が使用され得る。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される核酸発現カセットには、PSEN1以外の遺伝子に由来するイントロン配列が含まれる。いくつかの実施形態では、イントロンは、バリアント長さ及び追加的であるが重複する機能を有するタンパク質アイソフォームを生成するために選択的スプライシングを可能とする。タンパク質アイソフォームはまた、異なる細胞機能及び特性を有し得る。選択的スプライシングは、mRNAコード配列を変化させるために組み合わされるイントロン及びエクソン配列を再編成し得る。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される核酸発現カセットには、PSEN1遺伝子に由来するイントロン配列が含まれる。例えば、PSEN1をコードするポリヌクレオチドのcDNAは、1つ以上のイントロン配列を含み得る。1つ以上のイントロン配列は、PSEN1イントロン配列または任意の他のイントロン配列であり得る。いくつかの実施形態では、全体的イントロン配列が、本明細書に記載の核酸発現カセットに含まれる。いくつかの実施形態では、部分的イントロン配列が、本明細書に記載の核酸発現カセットに含まれる。いくつかの実施形態では、全体的及び部分的イントロン配列の組み合わせが、本明細書に記載の核酸発現カセットに含まれる。
本明細書で提供される核酸発現カセットの調節エレメント及びポリヌクレオチドは、任意の様式で組み合わされ得る。
改変または変異核酸配列
いくつかの実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、例えば、核酸塩基、骨格などの変異、欠失、置換、改変の導入によって、ネイティブ核酸配列から改変され、またはそれに由来し得る。核酸配列には、dsRNA、dsDNA及びオリゴヌクレオチドなどが含まれる。本発明のために想定されるいくつかの改変核酸配列の例には、改変骨格、例えばホスホロチオエート、ホスホトリエステル、メチルホスホネート、短鎖アルキルまたはシクロアルキル糖間結合または短鎖ヘテロ原子もしくは複素環式糖間結合を含むものが含まれる。いくつかの実施形態では、改変オリゴヌクレオチドは、ホスホロチオエート骨格を有するもの及びヘテロ原子骨格を有するもの、CH2--NH--O--CH2、CH,--N(CH3)--O--CH2[メチレン(メチルイミノ)またはMMI骨格として知られている]、CH2--O--N(CH3)--CH2、CH2--N(CH3)--N(CH3)--CH2及びO--N(CH3)--CH2--CH2骨格(ネイティブホスホジエステル骨格は、O--P--O--CHとして表される)を含む。De Mesmaeker et al.Acc.Chem.Res.1995,28:366-374)によって開示されるアミド骨格も、本明細書で具現化される。いくつかの実施形態では、核酸配列は、モルホリノ骨格構造(Summerton and Weller、米国特許番号5,034,506)、オリゴヌクレオチドのホスホジエステル骨格がポリアミド骨格で置き換えられ、核酸塩基がポリアミド骨格のアザ窒素原子に直接的または間接的に結合したペプチド核酸(PNA)骨格(Nielsen et al.Science 1991,254,1497)を有する。核酸配列はまた、1つ以上の置換糖部位を含み得る。核酸配列はまた、ペントフラノシル基の代わりにシクロブチルなどの糖ミメティックを有し得る。
いくつかの実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、例えば、核酸塩基、骨格などの変異、欠失、置換、改変の導入によって、ネイティブ核酸配列から改変され、またはそれに由来し得る。核酸配列には、dsRNA、dsDNA及びオリゴヌクレオチドなどが含まれる。本発明のために想定されるいくつかの改変核酸配列の例には、改変骨格、例えばホスホロチオエート、ホスホトリエステル、メチルホスホネート、短鎖アルキルまたはシクロアルキル糖間結合または短鎖ヘテロ原子もしくは複素環式糖間結合を含むものが含まれる。いくつかの実施形態では、改変オリゴヌクレオチドは、ホスホロチオエート骨格を有するもの及びヘテロ原子骨格を有するもの、CH2--NH--O--CH2、CH,--N(CH3)--O--CH2[メチレン(メチルイミノ)またはMMI骨格として知られている]、CH2--O--N(CH3)--CH2、CH2--N(CH3)--N(CH3)--CH2及びO--N(CH3)--CH2--CH2骨格(ネイティブホスホジエステル骨格は、O--P--O--CHとして表される)を含む。De Mesmaeker et al.Acc.Chem.Res.1995,28:366-374)によって開示されるアミド骨格も、本明細書で具現化される。いくつかの実施形態では、核酸配列は、モルホリノ骨格構造(Summerton and Weller、米国特許番号5,034,506)、オリゴヌクレオチドのホスホジエステル骨格がポリアミド骨格で置き換えられ、核酸塩基がポリアミド骨格のアザ窒素原子に直接的または間接的に結合したペプチド核酸(PNA)骨格(Nielsen et al.Science 1991,254,1497)を有する。核酸配列はまた、1つ以上の置換糖部位を含み得る。核酸配列はまた、ペントフラノシル基の代わりにシクロブチルなどの糖ミメティックを有し得る。
アンチセンスオリゴヌクレオチドにはまた、追加的にまたは代替的に、核酸塩基(当該技術分野ではしばしば単に「塩基」と称される)改変または置換が含まれ得る。本明細書で使用される場合、「未改変」または「天然」核酸塩基には、アデニン(A)、グアニン(G)、チミン(T)、シトシン(C)及びウラシル(U)が含まれる。改変核酸塩基には、天然核酸では低頻度または過渡的にしか見られない核酸塩基が含まれ、例えば、ヒポキサンチン、6-メチルアデニン、5-Meピリミジン、特に5-メチルシトシン(5-メチル-2’デオキシシトシンとも称され、当該技術分野ではしばしば5-Me-Cと称される)、5-ヒドロキシメチルシトシン(HMC)、グリコシルHMC及びゲントビオシルHMC、ならびに合成核酸塩基、例えば、2-アミノアデニン、2-(メチルアミノ)アデニン、2-(イミダゾリルアルキル)アデニン、2-(アミノアルキルアミノ)アデニン、または他のヘテロ置換されたアルキルアデニン、2-チオウラシル、2-チオチミン、5-ブロモウラシル、5-ヒドロキシメチルウラシル、8-アザグアニン、7-デアザグアニン、N6(6-アミノヘキシル)アデニン及び2,6-ジアミノプリンが含まれる。Kornberg,A.,DNA Replication,W.H.Freeman & Co.,San Francisco,1980,pp75-77;Gebeyehu,G.,et al.Nucl.Acids Res.1987,15:4513)。当該技術分野で知られている「普遍的」塩基、例えば、イノシンが含まれ得る。5-Me-C置換は、核酸二本鎖安定性を0.6~1.2℃上昇させることが示されている。(Sanghvi,Y.S.,in Crooke,S.T.and Lebleu,B.,eds.,Antisense Research and Applications,CRC Press,Boca Raton,1993,pp.276-278)。
他の改変された核酸塩基の例は、例えば、Genes VI,Chapter 9(“Interpreting the Genetic Code”),Lewis,ed.(1997,Oxford University Press,New York)、及びModification and Editing of RNA,Grosjean and Benne,eds.(1998,ASM Press,Washington DC)で見ることができる。改変RNA成分には、以下のものが含まれる:2’-O-メチルシチジン;N4-メチルシチジン;N4-2’-O-ジメチルシチジン;N4-アセチルシチジン;5-メチルシチジン;5,2’-O-ジメチルシチジン;5-ヒドロキシメチルシチジン;5-ホルミルシチジン;2’-O-メチル-5-ホルマイルシチジン;3-メチルシチジン;2-チオシチジン;リシジン;2’-O-メチルウリジン;2-チオウリジン;2-チオ-2’-O-メチルウリジン;3,2’-O-ジメチルウリジン;3-(3-アミノ-3-カルボキシプロピル)ウリジン;4-チオウリジン;リボシルチミン;5,2’-O-ジメチルウリジン;5-メチル-2-チオウリジン;5-ヒドロキシウリジン;5-メトキシウリジン;ウリジン5-オキシ酢酸;ウリジン5-オキシ酢酸メチルエステル;5-カルボキシメチルウリジン;5-メトキシカルボニルメチルウリジン;5-メトキシカルボニルメチル-2’-O-メチルウリジン;5-メトキシカルボニルメチル-2’-チオウリジン;5-カルバモイルメチルウリジン;5-カルバモイルメチル-2’-O-メチルウリジン;5-(カルボキシヒドロキシメチル)ウリジン;5-(カルボキシヒドロキシメチル)ウリジンメチルエステル;5-アミノメチル-2-チオウリジン;5-メチルアミノメチルウリジン;5-メチルアミノメチル-2-チオウリジン;5-メチルアミノメチル-2-セレノウリジン;5-カルボキシメチルアミノメチルウリジン;5-カルボキシメチルアミノメチル-2’-O-メチル-ウリジン;5-カルボキシメチルアミノメチル-2-チオウリジン;ジヒドロウリジン;ジヒドロリボシルチミン;2’-メチルアデノシン;2-メチルアデノシン;N6Nメチルアデノシン;N6,N6-ジメチルアデノシン;N6,2’-O-トリメチルアデノシン;2メチルチオ-N6Nイソペンテニルアデノシン;N6-(cis-ヒドロキシイソペンテニル)-アデノシン;2-メチルチオ-N6-(cis--ヒドロキシイソペンテニル)-アデノシン;N6-グリシニルカルバモイル)アデノシン;N6トレオニルカルバモイルアデノシン;N6-メチル-N6-トレオニルカルバモイルアデノシン;2-メチルチオ-N6-メチル-N6-トレオニルカルバモイルアデノシン;N6-ヒドロキシノルバリルカルバモイルアデノシン;2-メチルチオ-N6-ヒドロクスノルバリルカルバモイルアデノシン;2’-O-リボシルアデノシン(ホスフェート);イノシン;2’O-メチルイノシン;1-メチルイノシン;1,2’-O-ジメチルイノシン;2’-O-メチルグアノシン;1-メチルグアノシン;N2-メチルグアノシン;N2,N2-ジメチルグアノシン;N2,2’-O-ジメチルグアノシン;N2,N2,2’-O-トリメチルグアノシン;2’-O-リボシルグアノシン(ホスフェート);7-メチルグアノシン;N2,7-ジメチルグアノシン;N2,N2;7-トリメチルグアノシン;ワイオシン;メチルワイオシン;小改変ヒドロキシワイブトシン;ワイブトシン;ヒドロキシワイブトシン;ペルオキシワイブトシン;キューオシン;エポキシキューオシン;ガラクトシル-キューオシン;マンノシル-キューオシン;7-シアノ-7-デアザグアノシン;アラカエオシン[7-ホルムアミド-7-デアザグアノシンとも呼ばれる];及び7-アミノメチル-7-デアザグアノシン。
本開示のアンチセンスオリゴヌクレオチドの別の改変は、オリゴヌクレオチドの活性または細胞取り込みを向上させる1つ以上の部位またはコンジュゲートを核酸配列に化学的に連結することを含む。そのような部位には、脂質部位、例えば、コレステロール部位、コレステリル部位(Letsinger et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 1989、86、6553)、コール酸(Manoharan et al.Bioorg.Med.Chem.Let.1994,4,1053)、チオエーテル、例えば、ヘキシル-S-トリチルチオール(Manoharan et al.Ann.N.Y.Acad.Sci.1992,660,306;Manoharan et al.Bioorg.Med.Chem.Let.1993,3,2765)、チオコレステロール(Oberhauser et al.,Nucl.Acids Res.1992,20,533)、脂肪族鎖、例えば、ドデカンジオールまたはウンデシル残基(Saison-Behmoaras et al.EMBO J.1991,10,111;Kabanov et al.FEBS Lett.1990,259,327;Svinarchuk et al.Biochimie 1993,75,49)、リン脂質、例えば、ジ-ヘキサデシル-rac-グリセロールまたはトリエチルアンモニウム1,2-ジ-O-ヘキサデシル-rac-グリセロ-3-H-ホスホネート(Manoharan et al.Tetrahedron Lett.1995,36,3651;Shea et al.Nucl.Acids Res.1990,18,3777)、ポリアミンまたはポリエチレングリコール鎖(Manoharan et al.Nucleosides & Nucleotides 1995,14,969)、またはアダマンタン酢酸(Manoharan et al.Tetrahedron Lett.1995,36,3651)が含まれるがこれらに限定されない。所与の核酸配列におけるすべての位置が均一に改変されている必要はなく、実際には前述した改変のうち複数が、単一の核酸配列に、または核酸配列内の単一のヌクレオシド内に組み込まれ得る。
ベクター
ベクターは、1つ以上のポリヌクレオチド(またはそのようなポリヌクレオチド(複数可)を含む発現ベクター)を含み、またはそれと関連付けられ、ポリヌクレオチド(複数可)の細胞への送達を媒介するために使用され得るマクロ分子またはマクロ分子の会合である。ベクターの例には、プラスミド、ウイルスベクター、リポソーム、及び他の遺伝子送達ビヒクルが含まれる。ベクターは、脂質、ポリマー担体、または任意の他の好適な担体と組み合わされ得る。ベクターは、発現ベクターによって提供されない調節エレメントを含み得、これは、それらまたはそれらを含む発現ベクターがベクターに挿入された場合に、ポリヌクレオチド(複数可)に機能可能に連結するようになる。ベクターは、ベクター複製のための1つ以上の要素を欠くように操作され得る。
ベクターは、1つ以上のポリヌクレオチド(またはそのようなポリヌクレオチド(複数可)を含む発現ベクター)を含み、またはそれと関連付けられ、ポリヌクレオチド(複数可)の細胞への送達を媒介するために使用され得るマクロ分子またはマクロ分子の会合である。ベクターの例には、プラスミド、ウイルスベクター、リポソーム、及び他の遺伝子送達ビヒクルが含まれる。ベクターは、脂質、ポリマー担体、または任意の他の好適な担体と組み合わされ得る。ベクターは、発現ベクターによって提供されない調節エレメントを含み得、これは、それらまたはそれらを含む発現ベクターがベクターに挿入された場合に、ポリヌクレオチド(複数可)に機能可能に連結するようになる。ベクターは、ベクター複製のための1つ以上の要素を欠くように操作され得る。
いくつかの実施形態では、ベクターは、本明細書に記載の核酸発現カセットを含み得る。いくつかの実施形態では、ベクターは、ウイルスベクターまたはプラスミドベクターであり得る。いくつかの実施形態では、ベクターは、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター、または脂質もしくはポリマー担体と複合体化されたアデノウイルスベクターもしくはプラスミドベクターである。
ウイルス遺伝子療法ベクターまたは遺伝子送達ベクターは、再現的に及び/または安定的に増殖し、高力価まで精製される;標的とされる送達を媒介する(例えば、他の場所での広いベクター分布またはオフターゲット送達を伴わずにポリヌクレオチドを対象となる組織または器官に特異的に送達する);及び有害な副作用またはオフターゲット作用を誘導することなく遺伝子送達及び/またはポリヌクレオチド発現を媒介する能力を有し得る。
用語「AAV」は、アデノ随伴ウイルスの略語であり、ウイルス自体またはその誘導体を指すために使用され得る。その用語は、別段要求される場合を除き、すべての血清型、サブタイプ、ならびに天然に存在する形態及び組換え形態の両方を包含する。略語「rAAV」は、組換えAAVベクター(または「rAAVベクター」)とも称される組換えアデノ随伴ウイルスを指す。用語「AAV」には、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11、AAV12、rh10、及びそれらのハイブリッド、トリAAV、ウシAAV、イヌAAV、ウマAAV、霊長類AAV、非霊長類AAV、及びヒツジAAVが含まれる。AAVの様々な血清型のゲノム配列、ならびにネイティブ末端逆位反復(ITR)、Repタンパク質、及びカプシドサブユニットの配列は、当該技術分野で知られている。そのような配列は、文献または公共データベース、例えば、GenBankで見ることができる。「rAAVベクター」は、本明細書で使用される場合、AAV起源ではないポリヌクレオチド配列(すなわち、AAVとは異種のポリヌクレオチド)、典型的には細胞の遺伝子形質転換のための対象となる配列を含むAAVベクターを指す。通常、異種ポリヌクレオチドは、少なくとも1つ、通常は2つのAAV末端逆位反復配列(ITR)に隣接している。用語「rAAVベクター」は、rAAVベクター粒子及びrAAVベクタープラスミドの両方を包含する。rAAVベクターは、一本鎖(ssAAV)または自己相補性(scAAV)のいずれかであり得る。「AAVウイルス」または「AAVウイルス粒子」または「rAAVベクター粒子」は、少なくとも1つのAAVカプシドタンパク質及びカプシドに包まれたポリヌクレオチドrAAVベクターから構成されるウイルス粒子を指す。粒子が異種ポリヌクレオチド(すなわち、野生型AAVゲノム以外のポリヌクレオチド、例えば、哺乳動物細胞に送達されるポリヌクレオチドまたは核酸発現カセット)を含む場合、それは典型的には、「rAAVベクター粒子」または単に「rAAVベクター」と称される。よって、rAAV粒子の生成は、rAAVベクターの生成を必然的に含むが、それは、そのようなベクターはrAAV粒子内に含まれるからである。
ベクターまたはウイルス発現ベクターのクローニング容量は、大きなポリヌクレオチドの発現についての特定の課題であり得る。例えば、AAVベクターは典型的には、約4.8kbのパッケージング容量を有し、レンチウイルスは典型的には、約8kbの容量を有し、アデノウイルスは典型的には、約7.5kbの容量を有し、アルファウイルスは典型的には、-7.5kbの容量を有する。いくつかのウイルスは、より大きなパッケージング容量を有し得、例えば、ヘルペスウイルスは>30kbの容量を有し、ワクシニアは約25kbの容量を有し得る。遺伝子療法のためにAAVを使用する利点には、低い病原性、宿主ゲノムへの組み込みの極めて低い頻度、ならびに分裂及び非分裂細胞に感染する能力が含まれる。
AAVいくつかの血清型、非病原性パルボウイルスは、遺伝子送達の目的のために操作されており、その一部は、所定の組織または細胞タイプに対するトロピズムを有することが知られている。様々な遺伝子療法用途のために使用されるウイルスは、対象または宿主において複製欠損性となるようにまたは低い毒性及び低い病原性を有するように操作され得る。そのようなウイルスベースのベクターは、ウイルスゲノムからコード領域のすべてまたは一部を欠失させ、ウイルスカプシドへのベクターゲノムのパッケージングまたは宿主クロマチンへのベクター核酸(例えば、DNA)の組み込みなどの機能に必要なインタクトなそれらの配列(例えば、末端逆位反復配列)を残すことによって得られ得る。ポリヌクレオチドを含む核酸発現カセットは、例えば、ウイルス遺伝子を欠く改変または操作されたウイルス骨格などのウイルス骨格にクローニングされ、例えば、共トランスフェクションされた場合に組換えウイルスベクター粒子を生成し得る追加的なベクター(例えば、パッケージングベクター)と併せて使用され得る。
いくつかの場合では、in vivoまたはin vitroで細胞、細胞タイプ、または組織に核酸発現カセットを送達するため使用されるAAVベクターまたはAAVウイルス粒子、またはビリオンは、複製欠損性である。いくつかの場合では、AAVウイルスは、ヘルパー因子の存在下でのみビリオンを複製及び生成し得るように、操作または遺伝子改変される。
いくつかの実施形態では、核酸発現カセットは、AAVまたは組換えAAV(rAAV)による送達のために設計される。いくつかの実施形態では、核酸発現カセットは、レンチウイルスまたはレンチウイルスベクターを使用して送達される。いくつかの実施形態では、より大きなポリヌクレオチド、すなわち、AAVのクローニング容量を超える遺伝子は、好ましくはレンチウイルスまたはレンチウイルスベクターを使用して送達される。
いくつかの実施形態では、AAVベクターは、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAVDJ、AAVrh10、AAV11、AAV12、AAV2/1、AAV2/5、AAV2/6、AAV2/7、AAV2/8、AAV2/9、AAV2/rh10、AAV2/11、またはAAV2/12、AAVPHP.A(PHP.A)、AAVG2B-26、AAVG2B-13、AAVTH1.1-32、AAVTH1.1-35、AAVPHP.B2(PHP.B2)、AAVPHP.B3(PHP.B3)、AAVPHP.N/PHP.B-DGT、AAVPHP.B-EST、AAVPHP.B-GGT、AAVPHP.B-ATP、AAVPHP.B-ATT-T、AAVPHP.B-DGT-T、AAVPHP.B-GGT-T、AAVPHP.B-SGS、AAVPHP.B-AQP、AAVPHP.B-QQP、AAVPHP.B-SNP(3)、AAVPHP.B-SNP、AAVPHP.B-QGT、AAVPHP.B-NQT、AAVPHP.B-EGS、AAVPHP.B-SGN、AAVPHP.B-EGT、AAVPHP.B-DST、AAVPHP.B-DST、AAVPHP.B-STP、AAVPHP.B-PQP、AAVPHP.B-SQP、AAVPHP.B-QLP、AAVPHP.B-TMP、AAVPHP.B-TTP、AAVPHP.S/G2A12、AAVG2A15/G2A3(G2A3)、AAVG2B4(G2B4)、AAVG2B5(G2B5)、PHP.S、AAV1、AAV2、AAV2G9、AAV3、AAV3a、AAV3b、AAV3-3、AAV4、AAV4-4、AAV5、AAV6、AAV6.1、AAV6.2、AAV6.1.2、AAV7、AAV7.2、AAV8、AAV9、AAV9.11、AAV9.13、AAV9.16、AAV9.24、AAV9.45、AAV9.47、AAV9.61、AAV9.68、AAV9.84、AAV9.9、AAV10、AAV11、AAV12、AAV16.3、AAV24.1、AAV27.3、AAV42.12、AAV42-1b、AAV42-2、AAV42-3a、AAV42-3b、AAV42-4、AAV42-5a、AAV42-5b、AAV42-6b、AAV42-8、AAV42-10、AAV42-11、AAV42-12、AAV42-13、AAV42-15、AAV42-aa、AAV43-1、AAV43-12、AAV43-20、AAV43-21、AAV43-23、AAV43-25、AAV43-5、AAV44.1、AAV44.2、AAV44.5、AAV223.1、AAV223.2、AAV223.4、AAV223.5、AAV223.6、AAV223.7、AAV1-7/rh.48、AAV1-8/rh.49、AAV2-15/rh.62、AAV2-3/rh.61、AAV2-4/rh.50、AAV2-5/rh.51、AAV3.1/hu.6、AAV3.1/hu.9、AAV3-9/rh.52、AAV3-11/rh.53、AAV4-8/r11.64、AAV4-9/rh.54、AAV4-19/rh.55、AAV5-3/rh.57、AAV5-22/rh.58、AAV7.3/hu.7、AAV16.8/hu.10、AAV16.12/hu.11、AAV29.3/bb.1、AAV29.5/bb.2、AAV106.1/hu.37、AAV114.3/hu.40、AAV127.2/hu.41、AAV127.5/hu.42、AAV128.3/hu.44、AAV130.4/hu.48、AAV145.1/hu.53、AAV145.5/hu.54、AAV145.6/hu.55、AAV161.10/hu.60、AAV161.6/hu.61、AAV33.12/hu.17、AAV33.4/hu.15、AAV33.8/hu.16、AAV52/hu.19、AAV52.1/hu.20、AAV58.2/hu.25、AAVA3.3、AAVA3.4、AAVA3.5、AAVA3.7、AAVC1、AAVC2、AAVC5、AAV-DJ、AAV-DJ8、AAVF3、AAVF5、AAVH2、AAVrh.72、AAVhu.8、AAVrh.68、AAVrh.70、AAVpi.1、AAVpi.3、AAVpi.2、AAVrh.60、AAVrh.44、AAVrh.65、AAVrh.55、AAVrh.47、AAVrh.69、AAVrh.45、AAVrh.59、AAVhu.12、AAVH6、AAVLK03、AAVH-1/hu.1、AAVH-5/hu.3、AAVLG-10/rh.40、AAVLG-4/rh.38、AAVLG-9/hu.39、AAVN721-8/rh.43、AAVCh.5、AAVCh.5R1、AAVcy.2、AAVcy.3、AAVcy.4、AAVcy.5、AAVCy.5R1、AAVCy.5R2、AAVCy.5R3、AAVCy.5R4、AAVcy.6、AAVhu.1、AAVhu.2、AAVhu.3、AAVhu.4、AAVhu.5、AAVhu.6、AAVhu.7、AAVhu.9、AAVhu.10、AAVhu.11、AAVhu.13、AAVhu.15、AAVhu.16、AAVhu.17、AAVhu.18、AAVhu.20、AAVhu.21、AAVhu.22、AAVhu.23.2、AAVhu.24、AAVhu.25、AAVhu.27、AAVhu.28、AAVhu.29、AAVhu.29R、AAVhu.31、AAVhu.32、AAVhu.34、AAVhu.35、AAVhu.37、AAVhu.39、AAVhu.40、AAVhu.41、AAVhu.42、AAVhu.43、AAVhu.44、AAVhu.44R1、AAVhu.44R2、AAVhu.44R3、AAVhu.45、AAVhu.46、AAVhu.47、AAVhu.48、AAVhu.48R1、AAVhu.48R2、AAVhu.48R3、AAVhu.49、AAVhu.51、AAVhu.52、AAVhu.54、AAVhu.55、AAVhu.56、AAVhu.57、AAVhu.58、AAVhu.60、AAVhu.61、AAVhu.63、AAVhu.64、AAVhu.66、AAVhu.67、AAVhu.14/9、AAVhu.t19、AAVrh.2、AAVrh.2R、AAVrh.8、AAVrh.8R、AAVrh.10、AAVrh.12、AAVrh.13、AAVrh.13R、AAVrh.14、AAVrh.17、AAVrh.18、AAVrh.19、AAVrh.20、AAVrh.21、AAVrh.22、AAVrh.23、AAVrh.24、AAVrh.25、AAVrh.31、AAVrh.32、AAVrh.33、AAVrh.34、AAVrh.35、AAVrh.36、AAVrh.37、AAVrh.37R2、AAVrh.38、AAVrh.39、AAVrh.40、AAVrh.46、AAVrh.48、AAVrh.48.1、AAVrh.48.1.2、AAVrh.48.2、AAVrh.49、AAVrh.51、AAVrh.52、AAVrh.53、AAVrh.54、AAVrh.56、AAVrh.57、AAVrh.58、AAVrh.61、AAVrh.64、AAVrh.64R1、AAVrh.64R2、AAVrh.67、AAVrh.73、AAVrh.74、AAVrh8R、AAVrh8R A586R変異体、AAVrh8R R533A変異体、AAAV、BAAV、ヤギAAV、ウシAAV、AAVhE1.1、AAVhEr1.5、AAVhER1.14、AAVhEr1.8、AAVhEr1.16、AAVhEr1.18、AAVhEr1.35、AAVhEr1.7、AAVhEr1.36、AAVhEr2.29、AAVhEr2.4、AAVhEr2.16、AAVhEr2.30、AAVhEr2.31、AAVhEr2.36、AAVhER1.23、AAVhEr3.1、AAV2.5T、AAV-PAEC、AAV-LK01、AAV-LK02、AAV-LK03、AAV-LK04、AAV-LK05、AAV-LK06、AAV-LK07、AAV-LK08、AAV-LK09、AAV-LK10、AAV-LK11、AAV-LK12、AAV-LK13、AAV-LK14、AAV-LK15、AAV-LK16、AAV-LK17、AAV-LK18、AAV-LK19、AAV-PAEC2、AAV-PAEC4、AAV-PAEC6、AAV-PAEC7、AAV-PAEC8、AAV-PAEC11、AAV-PAEC12、AAV-2-pre-miRNA-101、AAV-8h、AAV-8b、AAV-h、AAV-b、AAV SM 10-2、AAVシャッフル100-1、AAVシャッフル100-3、AAVシャッフル100-7、AAVシャッフル10-2、AAVシャッフル10-6、AAVシャッフル10-8、AAVシャッフル100-2、AAV SM 10-1、AAV SM 10-8、AAV SM 100-3、AAV SM 100-10、BNP61 AAV、BNP62 AAV、BNP63 AAV、AAVrh.50、AAVrh.43、AAVrh.62、AAVrh.48、AAVhu.19、AAVhu.11、AAVhu.53、AAV4-8/rh.64、AAVLG-9/hu.39、AAV54.5/hu.23、AAV54.2/hu.22、AAV54.7/hu.24、AAV54.1/hu.21、AAV54.4R/hu.27、AAV46.2/hu.28、AAV46.6/hu.29、AAV128.1/hu.43、真型AAV(ttAAV)、UPENN AAV 10、日本AAV 10血清型、AAV CBr-7.1、AAV CBr-7.10、AAV CBr-7.2、AAV CBr-7.3、AAV CBr-7.4、AAV CBr-7.5、AAV CBr-7.7、AAV CBr-7.8、AAV CBr-B7.3、AAV CBr-B7.4、AAV CBr-E1、AAV CBr-E2、AAV CBr-E3、AAV CBr-E4、AAV CBr-E5、AAV CBr-e5、AAV CBr-E6、AAV CBr-E7、AAV CBr-E8、AAV CHt-1、AAV CHt-2、AAV CHt-3、AAV CHt-6.1、AAV CHt-6.10、AAV CHt-6.5、AAV CHt-6.6、AAV CHt-6.7、AAV CHt-6.8、AAV CHt-P1、AAV CHt-P2、AAV CHt-P5、AAV CHt-P6、AAV CHt-P8、AAV CHt-P9、AAV CKd-1、AAV CKd-10、AAV CKd-2、AAV CKd-3、AAV CKd-4、AAV CKd-6、AAV CKd-7、AAV CKd-8、AAV CKd-B1、AAV CKd-B2、AAV CKd-B3、AAV CKd-B4、AAV CKd-B5、AAV CKd-B6、AAV CKd-B7、AAV CKd-B8、AAV CKd-H1、AAV CKd-H2、AAV CKd-H3、AAV CKd-H4、AAV CKd-H5、AAV CKd-H6、AAV CKd-N3、AAV CKd-N4、AAV CKd-N9、AAV CLg-F1、AAV CLg-F2、AAV CLg-F3、AAV CLg-F4、AAV CLg-F5、AAV CLg-F6、AAV CLg-F7、AAV CLg-F8、AAV CLv-1、AAV CLv1-1、AAV Clv1-10、AAV CLv1-2、AAV CLv-12、AAV CLv1-3、AAV CLv-13、AAV CLv1-4、AAV Clv1-7、AAV Clv1-8、AAV Clv1-9、AAV CLv-2、AAV CLv-3、AAV CLv-4、AAV CLv-6、AAV CLv-8、AAV CLv-D1、AAV CLv-D2、AAV CLv-D3、AAV CLv-D4、AAV CLv-D5、AAV CLv-D6、AAV CLv-D7、AAV CLv-D8、AAV
CLv-E1、AAV CLv-K1、AAV CLv-K3、AAV CLv-K6、AAV CLv-L4、AAV CLv-L5、AAV CLv-L6、AAV CLv-M1、AAV CLv-M11、AAV CLv-M2、AAV CLv-M5、AAV CLv-M6、AAV CLv-M7、AAV CLv-M8、AAV CLv-M9、AAV CLv-R1、AAV CLv-R2、AAV CLv-R3、AAV CLv-R4、AAV CLv-R5、AAV CLv-R6、AAV CLv-R7、AAV CLv-R8、AAV CLv-R9、AAV CSp-1、AAV CSp-10、AAV CSp-11、AAV CSp-2、AAV CSp-3、AAV CSp-4、AAV CSp-6、AAV CSp-7、AAV CSp-8、AAV CSp-8.10、AAV CSp-8.2、AAV CSp-8.4、AAV CSp-8.5、AAV CSp-8.6、AAV CSp-8.7、AAV CSp-8.8、AAV CSp-8.9、AAV CSp-9、AAV.hu.48R3、AAV.VR-355、AAV3B、AAV4、AAV5、AAVF1/HSC1、AAVF11/HSC11、AAVF12/HSC12、AAVF13/HSC13、AAVF14/HSC14、AAVF15/HSC15、AAVF16/HSC16、AAVF17/HSC17、AAVF2/HSC2、AAVF3/HSC3、AAVF4/HSC4、AAVF5/HSC5、AAVF6/HSC6、AAVF7/HSC7、AAVF8/HSC8、及び/またはAAVF9/HSC9ならびにそれらのバリアント、PHP.B、及びPHP.B誘導体[PHP.eR、PHP.S]、AAV8[K137R]AAV-TT、rAAV-retro、AAV9.HR、AAV1 CAM変異体、AAV9[586-590]スワップ変異体である。いくつかの実施形態では、AAVベクターは、ハイブリッドまたはキメラAAV血清型である。いくつかの実施形態では、AAVは、トロピズムを改変するようにまたは免疫検出を回避するように設計された操作されたAAVである。
CLv-E1、AAV CLv-K1、AAV CLv-K3、AAV CLv-K6、AAV CLv-L4、AAV CLv-L5、AAV CLv-L6、AAV CLv-M1、AAV CLv-M11、AAV CLv-M2、AAV CLv-M5、AAV CLv-M6、AAV CLv-M7、AAV CLv-M8、AAV CLv-M9、AAV CLv-R1、AAV CLv-R2、AAV CLv-R3、AAV CLv-R4、AAV CLv-R5、AAV CLv-R6、AAV CLv-R7、AAV CLv-R8、AAV CLv-R9、AAV CSp-1、AAV CSp-10、AAV CSp-11、AAV CSp-2、AAV CSp-3、AAV CSp-4、AAV CSp-6、AAV CSp-7、AAV CSp-8、AAV CSp-8.10、AAV CSp-8.2、AAV CSp-8.4、AAV CSp-8.5、AAV CSp-8.6、AAV CSp-8.7、AAV CSp-8.8、AAV CSp-8.9、AAV CSp-9、AAV.hu.48R3、AAV.VR-355、AAV3B、AAV4、AAV5、AAVF1/HSC1、AAVF11/HSC11、AAVF12/HSC12、AAVF13/HSC13、AAVF14/HSC14、AAVF15/HSC15、AAVF16/HSC16、AAVF17/HSC17、AAVF2/HSC2、AAVF3/HSC3、AAVF4/HSC4、AAVF5/HSC5、AAVF6/HSC6、AAVF7/HSC7、AAVF8/HSC8、及び/またはAAVF9/HSC9ならびにそれらのバリアント、PHP.B、及びPHP.B誘導体[PHP.eR、PHP.S]、AAV8[K137R]AAV-TT、rAAV-retro、AAV9.HR、AAV1 CAM変異体、AAV9[586-590]スワップ変異体である。いくつかの実施形態では、AAVベクターは、ハイブリッドまたはキメラAAV血清型である。いくつかの実施形態では、AAVは、トロピズムを改変するようにまたは免疫検出を回避するように設計された操作されたAAVである。
いくつかの実施形態では、核酸発現カセットは、最適化された治療用レトロウイルスベクター、例えば、レンチウイルスベクターによる送達のために設計され得る。レトロウイルスベクターは、左(5’)LTR;ウイルスのパッケージング及び/または核取り込みを補助する配列、少なくとも1つの調節エレメント、任意にレンチウイルスRev反応要素(RRE);任意にプロモーターまたはその活性部分;1つ以上の調節エレメントに機能可能に連結されたポリヌクレオチド;任意にインスレーター;及び右(3’)レトロウイルスLTRを含むレンチウイルスベクターであり得る。レンチウイルスベクターにはまた、転写後調節エレメント、例えば、ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(WPRE)及び/または本明細書に記載の転写及び転写後調節エレメントのいずれかが含まれ得る。レンチウイルスベクターは、自己不活性化(SIN)レンチウイルスベクターであり得る。例えば、第二、第三、及び第四世代のパッケージングシステムを含む任意の好適なパッケージングシステムがレンチウイルスベクターで使用され得る。レンチウイルスベクターは、偽型化され得る。例えば、水胞性口炎ウイルス(VSV)、狂犬病ウイルス、リッサウイルス、モコラウイルス、リンパ球性脈絡髄膜炎ウイルス(LCMV)、ラッサ熱ウイルス(LFV)、レトロウイルス、モロニーマウス白血病ウイルス(MuLV)、フィロウイルス、パラミクソウイルス、麻疹ウイルス、ニパウイルス、オルトミクソウイルスなどからの糖タンパク質を含む任意のエンベロープ糖タンパク質が偽型化に使用され得る。レンチウイルスベクターは、トロピズムを変化させるために偽型化され得る。例えば、ニューロン細胞を含む任意の細胞タイプが、偽型化によって標的とされ得る。
また、本明細書では、ベクターまたはベクターのセットであって、(i)本明細書で提供される発現カセットを含むベクター;または(ii)(a)本明細書で提供される第1のポリヌクレオチド(例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチドコード配列)を含む第1のベクター、及び(b)本明細書で提供される第2のポリヌクレオチド(例えば、コードされるアンチセンスオリゴヌクレオチドによるサイレンシングに耐性である野生型PSEN1またはPSEN2コード配列)を含む第2のベクターを含むベクターのセットを含む、ベクターまたはベクターのセットが提供される。
体細胞の遺伝子療法のために本明細書で企図される技術には、ウイルスベクター(例えば、レトロウイルス、アデノウイルス、AAV、ヘルパー依存性アデノウイルスシステム、ハイブリッドアデノウイルスシステム、単純ヘルペス、ポックスウイルス、レンチウイルス、及びエプスタイン・バーウイルス)、及び非ウイルスシステム、例えば、物理的システム(むき出しDNA、DNAボンバードメント、エレクトロポレーション、流体力学的、超音波、及びマグネトフェクション)、及び化学的システム(カチオン性脂質、異なるカチオン性ポリマー、及び脂質ポリマー)を介する送達が含まれる。
送達経路
所定の実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、特定の投与経路に好適な任意の好適な処方で製剤化され得る。様々な薬学的に許容可能な製剤は、市販されており、医学的実施者によって得ることができる。
所定の実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、特定の投与経路に好適な任意の好適な処方で製剤化され得る。様々な薬学的に許容可能な製剤は、市販されており、医学的実施者によって得ることができる。
所定の実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、必要とする対象の中枢神経系(CNS)に投与される。所定の実施形態では、中枢神経系は、脳、脊髄及び脳脊髄液(CSF)を含む。所定の実施形態では、組成物は、哺乳動物の脳または脊髄またはCSFに投与される。所定の実施形態では、組成物は、脳または脊髄の一部に投与される。
所定の実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、脳実質、くも膜下腔及び/または髄腔内腔に投与される。所定の実施形態では、組成物は、前記対象の大槽、脳室内腔、脳室、くも膜下腔、及び/または上衣のうちの1つ以上に投与される。
さらなる実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、脳室系に投与される。またさらなる実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、吻側側脳室(rostral lateral ventricle);及び/または尾側側脳室(caudal lateral ventricle);及び/または右側脳室;及び/または左側脳室;及び/または右吻側側脳室;及び/または左吻側側脳室;及び/または右尾側側脳室;及び/または左尾側側脳室のうちの1つ以上に投与される。
所定の実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、例えば、細胞を組成物と接触させることによって、哺乳動物におけるCSFと接触する1つ以上の細胞に投与される。CSFと接触する細胞の非限定的な例には、上衣細胞、軟膜細胞、内皮細胞及び/または髄膜細胞が含まれる。所定の実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、上衣細胞に投与される。所定の実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、例えば、上衣細胞を組成物と接触させることによって上衣細胞に送達される。
所定の実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、局所に投与/送達される。「局所送達」は、哺乳動物内の標的部位への直接的な(例えば、組織または体液へ直接的な)送達を指す。例えば、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、器官、組織または特定の解剖学的位置への直接的注射によって局所的に送達され得る。所定の実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、直接的注射によって脳、脊髄、またはそれらの組織もしくは体液(例えば、CSF、例えば、上衣細胞、軟膜細胞、内皮細胞及び/または髄膜細胞)に送達または投与される。例えば、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、直接的注射によって、CSF、大槽、脳室内腔、脳室、くも膜下腔及び/または髄腔内腔;及び/または上衣;及び/または吻側側脳室;及び/または尾側側脳室;及び/または右側脳室;及び/または左側脳室;及び/または右吻側側脳室;及び/または左吻側側脳室;及び/または右尾側側脳室;及び/または左尾側側脳室に直接的に送達され得る。
所定の実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、脳または脊髄の組織または体液への直接的注射によって脳または脊髄の組織、体液または細胞に送達される。所定の実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、例えば、静脈内、皮下、もしくは筋肉内注射によって、または静脈内注入によって全身的に送達されない。所定の実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、定位注射によって脳または脊髄の組織または体液に送達される。
所定の実施形態では、本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、脳、脊髄、もしくはその一部、またはその組織もしくは体液(例えば、上衣などのCSF)への直接的注射によって送達または投与される。
所定の実施形態では、方法または使用は、本明細書に開示される発現カセット及びベクターをヒトの脳もしくは脊髄、またはその一部に投与することを含む。所定の実施形態では、野生型PSEN1またはPSEN2ポリペプチド(及び発現ベクターによってコードされる場合はアンチセンスオリゴヌクレオチド)は、投与部位の遠位の中枢神経組織(例えば、脳、例えば、線条体、視床、髄質、小脳、後頭皮質、前頭前皮質)において発現及び/または検出される。所定の実施形態では、ポリペプチドは、中枢神経組織(例えば、脳、例えば、線条体、視床、髄質、小脳、後頭皮質、及び/または前頭前皮質)において広く存在し、または検出され、これは、投与部位から離れ、任意に中枢神経組織(例えば、脳、例えば、線条体、視床、髄質、小脳、後頭皮質、及び/または前頭前皮質)にわたる分布を反映する。
本明細書に開示される発現カセット及びベクター、例えば、PSEN1またはPSEN2を発現するrAAVベクター、アンチセンスオリゴヌクレオチドまたはその両方の有効量は、経験的に決定され得る。投与は、処置の過程を通して継続的または間欠的に、1つ以上の用量で行われ得る。投与の有効用量は、当業者によって決定され得、AAV血清型、ウイルス力価ならびに処置されている哺乳動物の体重、状態及び種に応じて変わり得る。単回及び複数回の投与(例えば、1~5回以上)は、処置をしている医師によって選択される用量レベル、標的及びタイミングで行われ得る。複数の用量は、例えば、適切な酵素活性を維持するために必要とされる場合、投与され得る。
本明細書に開示される発現カセット及びベクターは、1つ以上の追加的な治療剤と共に、例えば、認知症またはアルツハイマー病を有する対象のための組み合わせ療法の一部として投与され得る。例えば、米国食品医薬品局(FDA)は、アルツハイマー病の認知症状(記憶喪失、混乱、ならびに思考及び論理的思考の問題)を処置するための2種類の薬剤-コリンエステラーゼ阻害剤(ARICEPT(登録商標)、EXELON(登録商標)、RAZADYNE(登録商標))及びメマンチン(NAMENDA(登録商標))を承認した。複数の活性剤を伴う組み合わせ処置のため、活性剤が別の投薬製剤にある場合、活性剤は、別々にまたは併せて投与され得る。また、ある成分の投与は、他の薬剤の投与の前、同時、または後で行われ得る。
他の薬剤と「共投与される」場合、例えば、別の薬剤と共投与される場合、第2の薬剤の「有効量」は、使用される薬物のタイプに依存する。好適な投薬量は、承認された薬剤について知られており、対象の病態、処置されている病態(複数可)のタイプ及び使用されている本明細書に記載の化合物の量に応じて当業者によって調整され得る。
キット
本明細書では、本明細書に記載の1つ以上のベクターまたはベクターのセットを含むキットが提供される。いくつかの実施形態では、キットは、
a)1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドであって、各アンチセンスオリゴヌクレオチドは、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々、ヒト野生型または変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチド;及び
b)野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列または野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含むベクターであって、第2のポリヌクレオチドは、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドのいずれの標的にもされず;ポリヌクレオチドは、ベクターにおいてプロモーターに機能可能に連結されている、ベクター
を含む。これらの実施形態のいくつかの態様では、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドの各々は、独立して、ショートヘアピンRNA(shRNA)、短鎖干渉RNA(siRNA)、マイクロ干渉RNA(miRNA)、小分子一時的RNA(stRNA)またはエンドリボヌクレアーゼ調製siRNA(esiRNA)から選択される。これらの実施形態のいくつかの態様では、キットにおける1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドの少なくとも1つは、1つ以上の改変された核酸塩基を含む。これらの実施形態のいくつかのより具体的な態様では、1つ以上の改変された核酸塩基の各々は、独立して、天然に存在しない核酸塩基、ロックド核酸(LNA)、またはペプチド核酸(PNA)から選択される。
本明細書では、本明細書に記載の1つ以上のベクターまたはベクターのセットを含むキットが提供される。いくつかの実施形態では、キットは、
a)1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドであって、各アンチセンスオリゴヌクレオチドは、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々、ヒト野生型または変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチド;及び
b)野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列または野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含むベクターであって、第2のポリヌクレオチドは、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドのいずれの標的にもされず;ポリヌクレオチドは、ベクターにおいてプロモーターに機能可能に連結されている、ベクター
を含む。これらの実施形態のいくつかの態様では、1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドの各々は、独立して、ショートヘアピンRNA(shRNA)、短鎖干渉RNA(siRNA)、マイクロ干渉RNA(miRNA)、小分子一時的RNA(stRNA)またはエンドリボヌクレアーゼ調製siRNA(esiRNA)から選択される。これらの実施形態のいくつかの態様では、キットにおける1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドの少なくとも1つは、1つ以上の改変された核酸塩基を含む。これらの実施形態のいくつかのより具体的な態様では、1つ以上の改変された核酸塩基の各々は、独立して、天然に存在しない核酸塩基、ロックド核酸(LNA)、またはペプチド核酸(PNA)から選択される。
活性成分(例えば、ベクター及び/またはアンチセンスオリゴヌクレオチド)に加えて、本開示のキットは、以下のいずれかの1つ以上を含み得る:対象への投与のための活性成分を調製するための指示書、活性成分を対象に投与するための指示書、対象への投与のための活性成分のいずれかを溶解及び/または希釈及び/または調製するための緩衝液、希釈剤、溶媒、または他の賦形剤、活性成分を希釈または分割するための余分な容器、活性成分を投与するためのツール、及び療法において活性成分を使用する際に有用な任意の他の物品。
処置の方法
本ポリヌクレオチド配列、アンチセンスオリゴヌクレオチド、発現カセット、ベクター、ベクターのセット、及びキットは、PSEN1またはPSEN2の変異体形態によって特性化される任意の障害を処置する方法において有用である。そのような方法は、PSEN1またはPSEN2を標的とするアンチセンスオリゴヌクレオチド(またはそのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドをコードするポリヌクレオチド);及び野生型PSEN1またはPSEN2をコードし、アンチセンスオリゴヌクレオチドによるサイレンシングに対して耐性であるポリヌクレオチドを投与する工程(複数可)を含む。いくつかの実施形態では、これらの2つの成分は、対象に投与される単一の発現カセットまたはベクターにおいてコードされ得る。いくつかの実施形態では、これらの2つの成分は、任意の順序で順次に、または同時に対象に投与される別個の発現カセットまたはベクターにおいてコードされ得る。いくつかの実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、野生型PSEN1またはPSEN2タンパク質をコードするベクターまたは発現カセットと共に任意の順序で順次に、または同時に対象に直接的に投与され得る。
本ポリヌクレオチド配列、アンチセンスオリゴヌクレオチド、発現カセット、ベクター、ベクターのセット、及びキットは、PSEN1またはPSEN2の変異体形態によって特性化される任意の障害を処置する方法において有用である。そのような方法は、PSEN1またはPSEN2を標的とするアンチセンスオリゴヌクレオチド(またはそのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドをコードするポリヌクレオチド);及び野生型PSEN1またはPSEN2をコードし、アンチセンスオリゴヌクレオチドによるサイレンシングに対して耐性であるポリヌクレオチドを投与する工程(複数可)を含む。いくつかの実施形態では、これらの2つの成分は、対象に投与される単一の発現カセットまたはベクターにおいてコードされ得る。いくつかの実施形態では、これらの2つの成分は、任意の順序で順次に、または同時に対象に投与される別個の発現カセットまたはベクターにおいてコードされ得る。いくつかの実施形態では、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、野生型PSEN1またはPSEN2タンパク質をコードするベクターまたは発現カセットと共に任意の順序で順次に、または同時に対象に直接的に投与され得る。
これらの方法において有用な疾患及び障害には、PSEN1またはPSEN2の変異体形態によって特性化される任意の神経変性疾患、障害、または病態が含まれる。いくつかの実施形態では、神経変性疾患、障害、または病態は、アルツハイマー病、家族性アルツハイマー病、孤発性アルツハイマー病、晩期発症型アルツハイマー病、前頭側頭型認知症、前頭側頭葉変性症、ピック病、レビー小体型認知症、記憶喪失、認知障害、または軽度認知障害である。他の例示的な神経変性疾患、障害、または病態には、タウオパチー、原発性年齢関連タウオパチー(PART)、慢性外傷性脳症(CTE)、進行性核上まひ(PSP)、大脳皮質基底核変性症(CBD)、染色体17に関連した前頭側頭型認知症及びパーキンソン病(FTDP-17)、筋萎縮性側索硬化症-パーキンソン病-認知症(ALS-PDC、リティコ・ボディグ病)、神経節膠腫、神経節細胞腫、髄膜血管腫症、脳炎後パーキンソン病、亜急性硬化性全脳炎(SSPE)、鉛脳症、結節性硬化症、パントテン酸キナーゼ関連神経変性、シヌクレイノパチー、パーキンソン病、多系統萎縮症(MSA)、神経軸索ジストロフィー、パーキンソン病様疾患、パーキンソン病、プリオン病、運動ニューロン疾患、認知症、伝達性海綿状脳症、主に中枢神経系に影響を及ぼす全身性萎縮症、トリヌクレオチド反復障害、プロテオパチー、アミロイドーシス、神経セロイドリポフスチン症、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、リソソーム蓄積症、発作障害、対まひ、脱髄疾患、ハンチントン病、外傷性脳損傷、脳卒中、自閉スペクトラム障害(ASD)、鬱病、不安、外傷後ストレス障害(PTSD)、統合失調症、注意欠陥/多動性障害(ADHD)、双極性障害、強迫性障害(OCD)、パーソナリティ障害、疼痛などが含まれる。
本明細書で使用される場合、用語「処置する」「処置」、「療法」、「治療的」などは、疾患または障害の進行を軽減すること、遅らせることもしくは遅延させること、作用または症状を低減すること、発症を予防すること、阻害すること、発症を改善すること、治療的利益及び/または予防的利益などの、疾患、障害、または医学的病態に関する有益なまたは所望の結果を得ることを含むがこれらに限定されない、所望の薬理学的及び/または生理学的効果を得ることを指す。「処置」は、本明細書で使用される場合、哺乳動物における、特にヒトにおける疾患の任意の処置を包含し、(a)疾患を阻害すること、すなわち、その発症を停止させること;及び(b)疾患を緩和すること、すなわち、疾患の退縮を引き起こすことを含む。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される方法は、疾患にかかりやすいまたは疾患に罹患するリスクがある場合があるが、まだそれを有すると診断されていない対象において、または疾患に関連するバイオマーカーを有するが、疾患のいかなる身体的症状もまだ示していない対象において疾患が発生することを防止するために有用である。
治療的利益は、処置されている根底にある障害の根絶または改善を含む。また、治療的利益は、対象が根底にある障害に依然として苦しめられ得るにもかかわらず、対象において改善が観察されるような、根底にある障害に関連する生理的症状のうちの1つ以上の根絶または改善で達成される。いくつかの場合では、予防的利益のため、組成物は、特定の疾患を発症するリスクがある対象、または疾患の生理的症状の1つ以上を報告する対象に、この疾患の診断がなされていない場合であっても投与される。本開示の方法は、任意の哺乳動物または他の動物で使用され得る。いくつかの場合では、処置は、症状の減少または停止をもたらし得る。予防的効果は、疾患もしくは病態の出現を遅らせるもしくは排除すること、疾患もしくは病態の症状の発症を遅らせるもしくは排除すること、疾患もしくは病態の進行を遅延させる、停止させる、もしくは逆行させること、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
対象は、本明細書に開示される方法が実施される任意の個体または患者である。用語「対象」は、用語「個体」または「患者」と互換的に使用され得る。対象は、ヒトであり得るが、対象は、当業者によって理解されるように、動物であり得る。よって、哺乳動物、例えば、齧歯類(マウス、ラット、ハムスター及びモルモットを含む)、ネコ、イヌ、ウサギ、ウシ、ウマ、ヤギ、ヒツジ、ブタなどを含む家畜、及び霊長類(サル、チンパンジー、オランウータン及びゴリラを含む)を含む他の動物は、対象の定義に含まれる。いくつかの実施形態では、対象は、ヒトである。
本明細書で提供される発現カセット及びベクターは、神経変性疾患、障害、または病態を処置するのに有効な量で投与され得る。用語「有効量」または「治療的有効量」は、本明細書で定義される疾患処置を含むがこれらに限定されない意図される用途に影響を及ぼすのに十分な本明細書に記載の組成物のその量を指す。治療的有効量は、意図される処置の適用先(in vivo)、または処置されている対象及び疾患状態、例えば、対象の体重及び年齢、疾患状態の重症度、投与様式などに応じて変わり得、これは当業者によって容易に決定され得る。その用語はまた、標的細胞における特定の反応を誘導する用量に適用される。具体的な用量は、選択される特定の組成物、従うべき投薬レジメン(他の化合物と組み合わせて投与されるかどうかにかかわらない)、投与のタイミング、それが投与される組織、及びそれが行われる物理的送達システムに応じて変わる。
発現カセット及びベクターは、任意の好適な方法によって送達され得る。例示的な方法には、頭蓋内注射、脳灰または白質への定位注射、脳脊髄液(髄腔内、脳室内、大槽内)への注射、及び静脈内注射が含まれる。
本明細書に記載の手順は、別段示されない限り、当該技術分野の技術の範囲内である、化学、分子生物学、微生物学、組換えDNA、遺伝学、免疫学、細胞生物学、細胞培養及びトランスジェニック生物学の従来の技術を採用する。(例えば、Maniatis,et al.,Molecular Cloning,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.(1982);Sambrook,et al.,(1989);Sambrook and Russell,Molecular Cloning,3rd Ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.(2001);Ausubel,et al.,Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley & Sons(定期さら新版を含む)(1992);Glover,DNA Cloning,IRL Press,Oxford(1985);Russell,Molecular biology of plants:a laboratory course manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.(1984);Anand,Techniques for the Analysis of Complex Genomes,Academic Press,NY(1992);Guthrie and Fink,Guide to Yeast Genetics and Molecular Biology,Academic Press,NY(1991);Harlow and Lane,Antibodies,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.(1988);Nucleic Acid Hybridization,B.D.Hames & S.J.Higgins eds.(1984);Transcription And Translation,B.D.Hames & S.J.Higgins eds.(1984);Culture Of Animal Cells,R.I.Freshney,A.R.Liss,Inc.(1987);Immobilized Cells And Enzymes,IRL Press(1986);B.Perbal,A Practical Guide To Molecular Cloning(1984);the treatise,Methods In Enzymology,Academic Press,Inc.,NY);Methods In Enzymology,Vols.154 and 155,Wu,et al.,eds.;Immunochemical Methods In Cell And Molecular Biology,Mayer and Walker,eds.,Academic Press,London(1987);Handbook Of Experimental Immunology,Volumes I-IV,D.M.Weir and C.C.Blackwell,eds.(1986);Riott,Essential Immunology,6th Edition,Blackwell Scientific Publications,Oxford(1988);Fire,et al.,RNA Interference Technology From Basic Science to Drug Development,Cambridge University Press,Cambridge(2005);Schepers,RNA Interference in Practice,Wiley-VCH(2005);Engelke,RNA Interference(RNAi):The Nuts & Bolts of siRNA Technology,DNA Press(2003);Gott,RNA Interference,Editing,and Modification:Methods and Protocols(Methods in Molecular Biology),Human Press,Totowa,N.J.(2004);及びSohail,Gene Silencing by RNA Interference:Technology and Application,CRC(2004)を参照されたい)。
組成物及び方法は、以下により具体的に記載されており、本明細書に示される実施例は、多数の改変及び変形が当業者に明らかであるため、例示としてのみ意図される。本出願の明細書において及びそれに続く特許請求の範囲を通して使用される場合、「1つの(a)」、「1つの(an)」、及び「その(the)」の意味は、文脈が別段明らかに示さない限り、複数の言及を含む。数値に関連する用語「約」は、値が上下に5%変化することを意味する。例えば、約100の値の場合、95~105(または95と105との間の任意の値)を意味する。
本明細書で使用される用語は通常、当該技術分野における、本明細書に記載の組成物及び方法の文脈内の、及び各用語が使用される特定の文脈におけるそれらの通常の意味を有する。いくつかの用語は、組成物及び方法の説明に関して実践者に追加的なガイダンスを提供するために以下でより具体的に定義されている。
本明細書のどこかで言及されるすべての特許、特許出願、及び他の科学的または技術的記述は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に例示的に記載された実施形態は、好適には、本明細書に具体的に開示されているまたは具体的に開示されていない任意の1つの要素または複数の要素、1つの制限または複数の制限の非存在下で実施され得る。よって、例えば、本明細書における各例において、用語「を含む」、「から本質的になる」、及び「からなる」のいずれかは、それらの通常の意味を保持しつつ、他の2つの用語のいずれかで置き換えられ得る。採用された用語及び表現は、限定するためではなく説明するための用語として使用されており、そのような用語及び表現の使用には、示され説明される特徴またはその一部のどのような均等物も排除する意図は存在しないが、特許請求された発明の範囲内で様々な改変が可能であると認識される。よって、本発明は、実施形態によって具体的に開示されているが、本明細書に開示された概念の任意の特徴、改変及び変形は、当業者によって復元され得ること、ならびにそのような改変及び変形は、明細書及び添付の特許請求の範囲によって定義されるように本発明の範囲内にあるとみなされることが理解されるべきである。
本明細書において範囲、例えば、温度範囲、時間範囲、または組成もしくは濃度範囲が与えられる場合、すべての中間範囲及び副次的範囲、ならびに与えられた範囲に含まれるすべての個々の値は、本開示に含まれることが意図される。本出願の明細書に含まれる範囲または副次的範囲における任意の副次的範囲または個々の値は、本明細書の態様から除外され得ることが理解される。本出願の明細書に含まれる任意の要素または工程は、特許請求された組成物または方法から除外され得ることが理解される。
また、本発明の特徴または態様がマーカッシュ群または他の代替の群に関して記載されている場合、当業者は、本発明がまた、それによりマーカッシュ群または他の群の任意の個々のメンバーまたはメンバーの亜群に関して記載されていることを認識する。
以下は、例示のためにのみ提供されており、上記の広義に記載された本発明の範囲を限定することは意図されていない。
実施例1.ヒトにおける内因性PSEN1遺伝子発現のサイレンシングのためのsiRNA配列の設計
本発明者らは、内因性ヒトPSEN1 mRNAを標的とし得るsiRNA配列を設計した。これらのsiRNA配列は、対象への直接的投与のために使用され、または対象に投与されるベクターから生成されたshRNAまたはmiRNAの一部としてポリヌクレオチドによってコードされ得る。
本発明者らは、内因性ヒトPSEN1 mRNAを標的とし得るsiRNA配列を設計した。これらのsiRNA配列は、対象への直接的投与のために使用され、または対象に投与されるベクターから生成されたshRNAまたはmiRNAの一部としてポリヌクレオチドによってコードされ得る。
これらのsiRNAが内因性PSEN1遺伝子を阻害するために使用されると、野生型プレセニリン1タンパク質をコードし、コドン改変によってそのようなsiRNAによる抑制に耐性であるmRNAの発現のためのPSEN1 cDNAを提供することによって、またはそうでなければmRNAからshRNA標的配列を除外することによって、PSEN1発現が回復され得る。
siRNA配列は、Integrated DNA Technologies(IDT;biotools.idtdna.com/site/order/designtool/index/DSIRNA_CUSTOM),siDirect(sidirect2.rnai.jp/)、及びThermo Fisher(https://rnaidesigner.thermofisher.com/rnaiexpress/)におけるsiRNAデザイナーを含む、オンラインツールの使用を含む分子生物学における既知の技術及び原理を使用して設計した。
ヒトPSEN1 mRNAのタンパク質コード領域または非コード領域のいずれかにおいてsiRNAのための潜在的標的のセットを同定した。PSEN1 mRNAを標的とする対応するsiRNA配列をコードするDNA配列が配列番号1~32、42及び43に示されている。以下の表2は、コードされるsiRNAがハイブリダイズするであろうGenBank NM_000021.4 PSEN 1 cDNA配列におけるPSEN1標的位置(及びそれ故、転写されたPSEN1 mRNAにおける対応する位置)を示している。NM_000021.4の213~1616における相補的位置内の配列は、PSEN1タンパク質をコードする領域内にある。
PSEN2特異的siRNAをコードするDNA配列について同様のリストを作製した(配列番号20~32)。以下の表3は、コードされるsiRNAがハイブリダイズするであろうGenBank NM__000447.3 PSEN 2 cDNA配列におけるPSEN2標的位置(及びそれ故、転写されたPSEN2 mRNAにおける対応する位置)を示している。NM__000447.3の384~1730に相補的位置を有する配列は、PSEN2 mRNAをコードする領域内にある。
これらのPSEN1及びPSEN2特異的siRNAコード配列、または内因性PSEN2 mRNAにハイブリダイズし、かつそのような配列の5’または3’末端のいずれかからの少なくとも7以上の連続ヌクレオチドを含むsiRNAをコードする他のDNA配列は、内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAを標的とするshRNAまたはmiRNAをコードするポリヌクレオチドにおいて使用され得る。
本発明者らは次に、標的細胞に導入されRNAに転写された場合に、野生型アレル及び変異体アレル(存在する場合)から転写されたmRNAの両方を含む内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAの翻訳をサイレンシングする、外因性DNA分子を設計した。これらのDNA分子は、shRNAをコードする分子(配列番号44~47)及びmiRNAをコードする分子(配列番号33~36)を含んでいた。コードされるアンチセンスオリゴヌクレオチドのタイプ、標的とされるPSEN、及びsiRNAがハイブリダイズするであろう対応するGenBank cDNA配列における標的位置(及びそれ故、転写されたPSEN1 mRNAにおける対応する位置)を示す以下の表4を参照されたい。
これらに加えて、GenBank NM_000021.4及びNM_000447.3 cDNA配列において標的とされる他の相補的位置は、miRNAターゲティング配列に埋め込まれ、配列番号68~81に示されるプラスミドによってコードされるsiRNA配列によって表される。これらは以下の表4Aに示される。
shRNAまたはmiRNAをコードするポリヌクレオチド配列のいずれかは、共送達されるshRNAまたはmiRNAによるサイレンシングに耐性である野生型PSEN1またはPSEN2をコードするmRNAも発現するポリヌクレオチドと同時にまたは連続的に送達され得る。PSEN1またはPSEN2 mRNAをコードするDNA及びサイレンサーポリヌクレオチドは、単一のDNAベクターにおけるポリヌクレオチドとしてまたは複製欠損性アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターとして送達され得る。代替的には、shRNAまたはmiRNAをコードするポリヌクレオチドは、PSEN1またはPSEN2 mRNAをコードするポリヌクレオチドとは別のDNAベクターまたはAAVベクターで送達され得る。
コードされるshRNAは、標的mRNA配列の一部と同一である約20~25ヌクレオチドと、それに続くリンカー及び標的mRNAのその同一部分と相補的な配列を含む。shRNAは、典型的にはRNAポリメラーゼIII誘導プロモーター、例えば、U6、U61、U69、またはH1に機能可能に連結された、それらをコードするDNAから発現する。各々が内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAの異なる部分を標的とする1~4種のshRNAが同じDNAまたはAAVベクターから発現して、内因性PSEN1またはPSEN2 mRNAの分解を媒介し、PSEN1またはPSEN2タンパク質レベルを低減する。
PSEN1標的(配列番号6、11、及び42によって標的とされるPSEN1 mRNAの部分)の一部はまた、マウスPSEN1 mRNAに存在する(対応するマウスPSEN1 cDNA配列GenBank NM_001362271.1を参照されたい)。そのため、それらの配列を標的とするアンチセンスオリゴヌクレオチドはまた、内因性マウスPSEN1遺伝子の発現を抑制する。これらのアンチセンスオリゴヌクレオチドは、抑制に耐性であるPSEN1遺伝子による同時置換と共に内因性PSEN1遺伝子を抑制するアンチセンス分子及びベクターの有効性のアルツハイマー病のマウスモデルにおけるin vivo評価のためのツールとして使用され得る。
PSEN1欠損症の顕性型において、変異体PSEN1サブユニットの発現は、ガンマセクレターゼの構築及び機能を阻害する。理論によって制限されることなく、本発明者らは、単純な遺伝子置換方法が、より多くのガンマセクレターゼの野生型PSEN1サブユニットを提供するであろうが、構築及び/または機能に対する変異体サブユニットの阻害性効果を抑制しないであろうと考える。しかしながら、すべての内因性PSEN1発現を抑制し、それを染色体外で発現した野生型PSEN1に置き換えることにより、十分なガンマセクレターゼ活性が回復され得る。アルツハイマー病を処置すること及びPSEN1遺伝子の顕性変異に起因するアルツハイマー病に対する感受性の増加を改善することに加えて、内因性PSEN1(またはPSEN2)遺伝子発現のサイレンシング及びそのタンパク質の野生型形態をコードし、サイレンシングに耐性である遺伝子での置換のコンセプトは、PSEN1(またはPSEN2)における欠損を含む任意の疾患に適用され得る。
実施例2.ネイティブPSEN1 mRNAを標的とするshRNAによるサイレンシングを回避するためのコドン変化
本発明者らは、ネイティブPSEN1タンパク質配列をコードするが、そのコードされるmRNAは内因性PSEN1を標的とするshRNAによって認識されない置換PSEN1遺伝子を以下の2つの方法のうちの1つによって設計した:
1)shRNA(複数可)が、タンパク質コード部分の外側のPSEN1 mRNAを専ら標的とするように設計されている場合、置換PSEN1コード配列は、野生型タンパク質をコードする内因性mRNAの部分と同一であり得る。置換PSEN1コード配列を発現させるために使用される発現ベクターは、shRNA(複数可)とハイブリダイズしない全体的に関連しない供給源からのmRNAの上流及び下流非コード部分の両方をコードする。
2)shRNA(複数可)のいずれかが、タンパク質コード領域内の内因性PSEN1 mRNAを標的とする場合、置換PSEN1コード配列は、コドン改変され、同じアミノ酸配列を提供する同義コドンを使用する。そのような改変されたコドンを利用することにより、shRNA(複数可)が置換PSEN1コード配列から発現したmRNAを標的とする能力が排除され、または大幅に低減される。同義コドンを変化させる能力は、mRNA内の標的配列によってコードされるアミノ酸配列に依存する。理想的には、shRNA標的配列において十分な数のコドンを変化させて、shRNAのアンチセンス部分とは少なくとも50%、少なくとも40%、少なくとも30%または少なくとも20%のヌクレオチドの差、または少なくとも4つまたは少なくとも5つのミスマッチを提供する。
本発明者らは、ネイティブPSEN1タンパク質配列をコードするが、そのコードされるmRNAは内因性PSEN1を標的とするshRNAによって認識されない置換PSEN1遺伝子を以下の2つの方法のうちの1つによって設計した:
1)shRNA(複数可)が、タンパク質コード部分の外側のPSEN1 mRNAを専ら標的とするように設計されている場合、置換PSEN1コード配列は、野生型タンパク質をコードする内因性mRNAの部分と同一であり得る。置換PSEN1コード配列を発現させるために使用される発現ベクターは、shRNA(複数可)とハイブリダイズしない全体的に関連しない供給源からのmRNAの上流及び下流非コード部分の両方をコードする。
2)shRNA(複数可)のいずれかが、タンパク質コード領域内の内因性PSEN1 mRNAを標的とする場合、置換PSEN1コード配列は、コドン改変され、同じアミノ酸配列を提供する同義コドンを使用する。そのような改変されたコドンを利用することにより、shRNA(複数可)が置換PSEN1コード配列から発現したmRNAを標的とする能力が排除され、または大幅に低減される。同義コドンを変化させる能力は、mRNA内の標的配列によってコードされるアミノ酸配列に依存する。理想的には、shRNA標的配列において十分な数のコドンを変化させて、shRNAのアンチセンス部分とは少なくとも50%、少なくとも40%、少なくとも30%または少なくとも20%のヌクレオチドの差、または少なくとも4つまたは少なくとも5つのミスマッチを提供する。
コドン改変は、shRNAによって標的とされるコード配列のそれらの部分においてのみ生じる必要がある。そのため、置換PSEN1コード配列は、いくつかのコドン改変領域のみを有し、コード領域のほとんどにわたって内因性ヌクレオチド配列と同一であり得る。
同じ手順は、コドン改変されたPSEN2核酸配列を生成するために使用される。
実施例3.PSEN1のin vitro siRNA抑制
特異性が高いsiRNA配列をin silicoで選択し、交差反応性を最小化するために生物情報評価を使用する。PSEN1に対する特異的結合及びRNA干渉経路によるPSEN1 mRNAの分解のためにPSEN1に対して相補的なオリゴヌクレオチドを設計し、合成する。
特異性が高いsiRNA配列をin silicoで選択し、交差反応性を最小化するために生物情報評価を使用する。PSEN1に対する特異的結合及びRNA干渉経路によるPSEN1 mRNAの分解のためにPSEN1に対して相補的なオリゴヌクレオチドを設計し、合成する。
オリゴヌクレオチドのトランスフェクションまたは直接的インキュベーションによってHEK293またはHela細胞のような市販の細胞株においてPSEN1抑制を評価する。細胞が65~75%の密集度に達成したとき、トランスフェクション試薬、例えば、LIPOFECTINを使用してオリゴヌクレオチドを細胞に導入する。他のトランスフェクション方法は、当業者によく知られている。スクリーニングの方法は、本発明の限定ではない。オリゴヌクレオチドを、OPTI-MEM-1(Invitrogen Life Technologies)のような培地中でLIPOFECTIN(Invitrogen Life Technologies)と混合して、オリゴヌクレオチドの所望の濃度及びLIPOFECTIN濃度を達成する。細胞を処置し、データを二重または三重で得る。処置後、トランスフェクション混合物を含有する培地を新たな培地と交換する。細胞を、オリゴヌクレオチド処置から16~24時間後に採取する。
PSEN1 mRNAレベルの定量は、リアルタイム定量PCRによって達成される。細胞から単離後、RNAを逐次逆転写酵素(RT)反応及びリアルタイムPCRに供する。RT及びPCR試薬は、Invitrogen Life Technologiesから得られ得る。RTリアルタイムPCRをPSEN1に特異的なプライマー及びプローブセットを使用して製造業者の指示書に従って行い、リアルタイムPCRデータを、発現が一定であるハウスキーピング遺伝子に対して正規化する。対照スクランブル化または未処置細胞に対するPSEN1 mRNAレベルの阻害率を計算する。アンチセンスオリゴヌクレオチドが阻害性である標的領域を使用してshRNA及びmiRNAを設計する。
実施例4.変異体PSEN1の発現を抑制し、野生型PSEN1を発現させるためのPSEN1サイレンス及び置換システムを有するAAVベクター
PSEN1 mRNAを標的とし、切断するmiRNA及び野生型PSEN1のためのコード配列を含有するようにアデノウイルス随伴ウイルス(AAV)ベクターを構築する。そのmiRNA及びコード配列の両方をコードするゲノムコンストラクトを含有するAAVウイルスベクターは、市販のプラスミドベースの発現ベクターに由来する。市販のプラスミドを、AAV2の末端逆位反復(ITR)、U6ポリメラーゼIIIプロモーター、3’UTR内の結合部位を有するPSEN1遺伝子を標的とする3つのmiRNA配列、CBAポリメラーゼIIプロモーター、野生型PSEN1のためのコード配列、それに続くウサギベータ-グロビンポリアデニル化配列及び別のAAV2 ITR(配列番号37、38)を含むように改変する。
PSEN1 mRNAを標的とし、切断するmiRNA及び野生型PSEN1のためのコード配列を含有するようにアデノウイルス随伴ウイルス(AAV)ベクターを構築する。そのmiRNA及びコード配列の両方をコードするゲノムコンストラクトを含有するAAVウイルスベクターは、市販のプラスミドベースの発現ベクターに由来する。市販のプラスミドを、AAV2の末端逆位反復(ITR)、U6ポリメラーゼIIIプロモーター、3’UTR内の結合部位を有するPSEN1遺伝子を標的とする3つのmiRNA配列、CBAポリメラーゼIIプロモーター、野生型PSEN1のためのコード配列、それに続くウサギベータ-グロビンポリアデニル化配列及び別のAAV2 ITR(配列番号37、38)を含むように改変する。
PSEN1サイレンス及び置換ゲノムを有するAAVウイルス粒子の生成は、AAVウイルスベクターゲノムプラスミド及びAAVに必須のタンパク質を供給するためのヘルパープラスミド及びウイルスカプシドタンパク質を発現させるためのプラスミドでのヒト胎児腎臓(HEK293)または昆虫(Sf9)細胞の共トランスフェクションによって達成される。AAV粒子を生成するための方法及び細胞株は、当業者によく知られている。培養後、ウイルス粒子を採取し、濃縮して1011~1013VG/mLの範囲内のウイルスゲノムコピー数を達成する(例えば、Chen et al,Human Gene Therapy Methods 24:270-278,2013を参照されたい)。
実施例5.PSEN2サイレンス及び置換を伴うAAVベクターのin vitro及びin vivo試験
PSEN2 mRNAを標的とし、切断する含有miRNA及び野生型PSEN2のためのコード配列の要素を含有するようにアデノウイルス随伴ウイルス(AAV)ベクターを構築する。PSEN2サイレンス及び置換システムの要素は、哺乳動物組織を効率的に形質導入し、エピクロモソームとして細胞核内に長期間存在するAAVベクターによって送達される。
PSEN2 mRNAを標的とし、切断する含有miRNA及び野生型PSEN2のためのコード配列の要素を含有するようにアデノウイルス随伴ウイルス(AAV)ベクターを構築する。PSEN2サイレンス及び置換システムの要素は、哺乳動物組織を効率的に形質導入し、エピクロモソームとして細胞核内に長期間存在するAAVベクターによって送達される。
PSEN2サイレンス及び置換システムを含有するAAV粒子は、哺乳動物細胞株、例えば、HEK293細胞(American Type Culture Collection,Manassas,VAから入手可能)を使用してin vitroで試験され得る。in vitroでのAAVベクターでの哺乳動物細胞の形質導入が記載されている(例えば、Le Cong et al,Ibid.,and Sen et al,Scientific Reports 3:1832,2013;DOI:10.1038/srep01832(参照により本明細書に組み込まれる)を参照されたい)。形質導入後、内因性及び外因性PSEN2転写産物は、確立された方法を使用して定量RT-PCR(qRT-PCR)によってモニタリングされ得る(例えば、Perez-Pinera et al,Nature Methods Advance Online Publication,July 25,2013;doi:10.1038/nmeth.2600(参照により本明細書に組み込まれる)を参照されたい)。
中枢神経系においてPSEN2サイレンス及び置換システムを含有することの効果を評価するために、例えば、脳室内(ICV)または大槽内(ICM)投与によって、AAVベクターを中枢神経系に直接的に送達することが有益である。動物の中枢神経系におけるPSEN2サイレンス及び置換システムの効果を評価するために、AAVは、ICV送達を介してマウスに投与され得る。
強力なshRNAまたはmiRNAを含有し、PSEN2をコードする選択されたAAVベクターをin vivo試験のために使用し得る。製剤で処置されたマウスが対照動物として使用され得る。各処置または対照群は、4~12匹の動物を含み得る。AAVは、1010~1011ウイルスゲノムの用量でICV投与される。処置期間は、4週であり得る。処置期間中に、体重変化または異常な挙動などの臨床的変化についてマウスをモニタリングする。処置期間の最後に、マウスを安楽死させ、脳を切除する。RNAを定量リアルタイムPCR分析のために調製し、脳ホモジネートをELISAによるPSEN2タンパク質定量及びウェスタンブロットによる特性化のために使用する。
実施例6.アルツハイマー病のモデルにおけるin vivo PSEN1サイレンス及び置換
ADの動物モデルの中枢神経系におけるPSEN1サイレンス及び置換の効果を評価するために、PSEN1サイレンス及び置換をコードするAAVを、FAD変異L435Fを有するPSEN1ノックイン(KI)マウスに投与する。PSEN2を欠くバックグラウンドにおけるいずかの変異について異種のKIマウス、Psen1L435F/+;Psen2-/-(Xia et al.,Neuron.2015 doi:10.1016/j.neuron.2015.02.010)。L435F変異は、PSEN1 mRNAレベルのいかなる変化も伴わずに成熟PSEN1(N末端及びC末端断片)の生成を無効にした。Psen1L435F/+;Psen2-/-トランスジェニックマウスモデルは、加速したアミロイド蓄積、海馬シナプス可塑性及び記憶の障害、ならびにADと同様の大脳皮質神経変性を示す。
ADの動物モデルの中枢神経系におけるPSEN1サイレンス及び置換の効果を評価するために、PSEN1サイレンス及び置換をコードするAAVを、FAD変異L435Fを有するPSEN1ノックイン(KI)マウスに投与する。PSEN2を欠くバックグラウンドにおけるいずかの変異について異種のKIマウス、Psen1L435F/+;Psen2-/-(Xia et al.,Neuron.2015 doi:10.1016/j.neuron.2015.02.010)。L435F変異は、PSEN1 mRNAレベルのいかなる変化も伴わずに成熟PSEN1(N末端及びC末端断片)の生成を無効にした。Psen1L435F/+;Psen2-/-トランスジェニックマウスモデルは、加速したアミロイド蓄積、海馬シナプス可塑性及び記憶の障害、ならびにADと同様の大脳皮質神経変性を示す。
ADの動物モデルにおけるPSEN1サイレンス及び置換の効果を評価するために、PSEN1サイレンス及び置換システムをコードするAAVを、ICV送達を介してPsen1L435F/+;Psen2-/-トランスジェニックマウスモデルに投与する。強力なshRNAまたはmiRNAを含有し、PSEN1をコードする選択されたAAVベクターをin vivo試験のために使用し得る。製剤で処置されたマウスが対照動物として使用され得る。各処置または対照群は、4~12匹の動物を含み得る。AAVは、1010~1011ウイルスゲノムの用量でICV投与される。処置期間は、6~18ヶ月であり得る。処置期間中に、体重変化または異常な挙動などの臨床的変化についてマウスをモニタリングする。処置期間の最後に、マウスを安楽死させ、脳を切除する。RNAを定量リアルタイムPCR分析のために調製し、脳ホモジネートをELISAによるPSEN1タンパク質定量及びウェスタンブロットによる特性化のために使用する。
実施例7.PSEN1及びPSEN2サイレンス及び置換プラスミド
AAV2 ITR(配列番号68のヌクレオチド1~141及び4298~4438)、U6プロモーター(配列番号68のヌクレオチド198~241)、CMVエンハンサー(配列番号68のヌクレオチド561~940)、CBAプロモーター(配列番号68のヌクレオチド941~1213)、HAエピトープタグ(配列番号68のヌクレオチド1873~1905)、そのCBAプロモーターに機能的に連結されたコドン最適化されたヒトPSEN1コード配列(「hPSEN1v1.5」;配列番号68のヌクレオチド1906~3303)またはヒトPSEN2コード配列(配列番号76のヌクレオチド1902~3245)、及びヒト成長ホルモン(hGH)ポリAシグナル(配列番号68のヌクレオチド3337~3813)を含むプラスミドを骨格として使用してヒトサイレンス及び置換コンストラクトを生成した。ネイティブPSEN1またはネイティブPSEN2のいずれかの異なる領域と相補的なsiRNA配列に隣接するmiR128ターゲティング配列からなる1、2または3コピーのヌクレオチド配列をそれらのプラスミドに様々な部位で挿入した。得られたプラスミド(配列番号68~81;図1~14)を、標準的な技術を使用してHEK293(ATCC(登録商標)CRL-1573(商標))細胞に別々にトランスフェクションした。トランスフェクションから48時間後にHEK293細胞を採取し、500μLのQIAzol Lysis Reagent(Qiagen,#79306)を使用して直接的に溶解し、上清を収集した。溶解の後、サンプルをQiashredder(Qiagen,#79656)を使用してホモジナイズし、RNAをRNeasy Plus Universal Miniキット(Qiagen,#74034)を使用して製造業者のプロトコルに従って単離した。各サンプルの総RNA濃度を、DeNovix DS-11 FX+分光光度計/蛍光光度計を使用して製造業者の指示書に従って測定した。細胞から単離後、RNAを逐次逆転写酵素(RT)反応及びリアルタイムPCRに供した。RT及びPCR試薬は、ThermoFisher Scientificから得た。(a)コドン最適化されたPSEN1をコードするプラスミドに存在するコドン最適化されたヒトPSEN1を認識しなかったネイティブPSEN1に特異的なプライマー及びプローブセット(フォワードプライマー=配列番号82;プローブ=配列番号83;リバースプライマー=配列番号84);(b)プラスミドにコードされる転写産物に特異的なプライマー及びプローブセット(プラスミドに存在するhGHpolyAスタッファーに特異的;フォワードプライマー=配列番号85;プローブ=配列番号86;リバースプライマー=配列番号87)、または(c)PSEN2をコードするプラスミドに存在しないネイティブPSEN2の非コード領域に特異的なプライマー及びプローブセット(フォワードプライマー=配列番号88;プローブ=配列番号89;リバースプライマー=配列番号90)を使用して製造業者の指示書に従ってRT及びリアルタイムPCRを行った。リアルタイムPCRデータを、発現が一定であったハウスキーピング遺伝子に対して正規化した。(a)miRNAターゲティング配列及びsiRNA配列を欠くプラスミド(例えば、hPSEN1v1.5、図15)、または(b)miRNA認識配列、siRNA配列及び任意のPSENコード配列を欠くプラスミド(空のベクター(「EV」)、図15)を対照として使用した。
AAV2 ITR(配列番号68のヌクレオチド1~141及び4298~4438)、U6プロモーター(配列番号68のヌクレオチド198~241)、CMVエンハンサー(配列番号68のヌクレオチド561~940)、CBAプロモーター(配列番号68のヌクレオチド941~1213)、HAエピトープタグ(配列番号68のヌクレオチド1873~1905)、そのCBAプロモーターに機能的に連結されたコドン最適化されたヒトPSEN1コード配列(「hPSEN1v1.5」;配列番号68のヌクレオチド1906~3303)またはヒトPSEN2コード配列(配列番号76のヌクレオチド1902~3245)、及びヒト成長ホルモン(hGH)ポリAシグナル(配列番号68のヌクレオチド3337~3813)を含むプラスミドを骨格として使用してヒトサイレンス及び置換コンストラクトを生成した。ネイティブPSEN1またはネイティブPSEN2のいずれかの異なる領域と相補的なsiRNA配列に隣接するmiR128ターゲティング配列からなる1、2または3コピーのヌクレオチド配列をそれらのプラスミドに様々な部位で挿入した。得られたプラスミド(配列番号68~81;図1~14)を、標準的な技術を使用してHEK293(ATCC(登録商標)CRL-1573(商標))細胞に別々にトランスフェクションした。トランスフェクションから48時間後にHEK293細胞を採取し、500μLのQIAzol Lysis Reagent(Qiagen,#79306)を使用して直接的に溶解し、上清を収集した。溶解の後、サンプルをQiashredder(Qiagen,#79656)を使用してホモジナイズし、RNAをRNeasy Plus Universal Miniキット(Qiagen,#74034)を使用して製造業者のプロトコルに従って単離した。各サンプルの総RNA濃度を、DeNovix DS-11 FX+分光光度計/蛍光光度計を使用して製造業者の指示書に従って測定した。細胞から単離後、RNAを逐次逆転写酵素(RT)反応及びリアルタイムPCRに供した。RT及びPCR試薬は、ThermoFisher Scientificから得た。(a)コドン最適化されたPSEN1をコードするプラスミドに存在するコドン最適化されたヒトPSEN1を認識しなかったネイティブPSEN1に特異的なプライマー及びプローブセット(フォワードプライマー=配列番号82;プローブ=配列番号83;リバースプライマー=配列番号84);(b)プラスミドにコードされる転写産物に特異的なプライマー及びプローブセット(プラスミドに存在するhGHpolyAスタッファーに特異的;フォワードプライマー=配列番号85;プローブ=配列番号86;リバースプライマー=配列番号87)、または(c)PSEN2をコードするプラスミドに存在しないネイティブPSEN2の非コード領域に特異的なプライマー及びプローブセット(フォワードプライマー=配列番号88;プローブ=配列番号89;リバースプライマー=配列番号90)を使用して製造業者の指示書に従ってRT及びリアルタイムPCRを行った。リアルタイムPCRデータを、発現が一定であったハウスキーピング遺伝子に対して正規化した。(a)miRNAターゲティング配列及びsiRNA配列を欠くプラスミド(例えば、hPSEN1v1.5、図15)、または(b)miRNA認識配列、siRNA配列及び任意のPSENコード配列を欠くプラスミド(空のベクター(「EV」)、図15)を対照として使用した。
図15は、コドン最適化されたヒトPSEN1コード配列を有していたプラスミドを使用したこの実験の結果を示している。フォワードプライマー配列番号82;プローブ配列番号83;及びリバースプライマー配列番号84を用いて内因性PSEN1 mRNAを検出し、増幅した。フォワードプライマー配列番号85;プローブ配列番号86;及びリバースプライマー配列番号87を用いて外因性PSEN1 mRNAを検出し、増幅した。図15において、結果を、いかなるmiRNAターゲティング配列及びsiRNA配列も欠くが、コドン最適化されたヒトPSEN1(hPSEN1v1.5)をコードするプラスミドで細胞を形質転換した場合に検出された内因性及び外因性レベルに対して正規化した。
図16A及び16Bは、ヒトPSEN2コード配列を有していたプラスミドを使用したこの実験の結果を示している。フォワードプライマー配列番号88;プローブ配列番号89;及びリバースプライマー配列番号90を用いて内因性PSEN2 mRNAを検出し、増幅した。フォワードプライマー配列番号85;プローブ配列番号86;及びリバースプライマー配列番号87を用いて外因性mRNA転写産物を検出し、増幅した。図16Aにおいて、結果を、検出された内因性及び外因性レベルに対して正規化した。
実施例8:配列
配列番号37
AAV2末端逆位反復、U6プロモーター、3コピーのhsa-pre-mir-124a-1-hPSEN1-1631-1652、CBAプロモーター、PSEN1コード配列、ウサギポリアデニル化配列、及びAAV2末端逆位反復を含有する例示的AAV-導入遺伝子。
配列番号38-AAV2末端逆位反復、U6プロモーター、3コピーのhsa-pre-mir-128a-hPSEN2-1766-1788、CBAプロモーター、PSEN2コード配列、ウサギポリアデニル化配列、及びAAV2末端逆位反復を含有する例示的AAV-導入遺伝子。
配列番号39-NM_000021.4ホモサピエンスプレセニリン1(PSEN1)、コード配列
配列番号40-NM_000447.3ホモサピエンスプレセニリン2(PSEN2)、コード配列
配列番号41
>shRNAを回避するようにコドン改変されたPSEN1
配列番号48
>すべての耐性のある好ましくないコドンが非常に好ましい同義コドンに変化したヒトPSEN1。変化したコドンは小文字:
配列番号49
AAV2末端逆位反復、U6プロモーター、1コピーの抗hPSEN1-401-421(下線)、H1プロモーター、1コピーの抗hPSEN1-953-973(下線)、CAGプロモーター、コドン改変されたPSEN1コード配列、ウサギポリアデニル化配列、及びAAV2末端逆位反復を含有する例示的なAAV-導入遺伝子。
配列番号50
>CAGプロモーター
配列番号51
>CBAプロモーター
配列番号52
>UBCプロモーター
配列番号53
>PGKプロモーター
配列番号54
>Ef1αプロモーター
配列番号55
>CMVプロモーター
配列番号56
>NSEプロモーター
配列番号57
>MeCP2 プロモーター
配列番号58
>GFAPプロモーター
配列番号59
>GUSBプロモーター
配列番号60
>RSVプロモーター
配列番号61
SV40プロモーター
配列番号62
NPYプロモーター
配列番号63
SSTプロモーター
配列番号64
シナプシンプロモーター1
配列番号65
シナプシンプロモーター2
配列番号66
>β-グロビンプロモーター
配列番号67(コンセンサスコザック配列)
配列番号68(pAT049)
配列番号82(内因性PSEN1特異的フォワードプライマー)
CCTGACCACCTTGCACTATT
配列番号83(内因性PSEN1特異的プローブ)
TGTGTCCCTCGGTGCAGAAACTAC
配列番号84(内因性PSEN1特異的リバースプライマー)
CAACTTCCGGGCCTATCATATC
配列番号85(プラスミドにコードされた転写産物特異的フォワードプライマー)
TGGACCAATTAGCATTCCATCA
配列番号86(プラスミドにコードされた転写産物特異的プローブ)
TGAACTACGCCTGAGGATCCGATCT
配列番号87(プラスミドにコードされた転写産物特異的リバースプライマー)
GCCAGAAGTCAGATGCTCAA
配列番号88(内因性PSEN2特異的フォワードプライマー)
GAGAAGGTCAGATTAGGGCG
配列番号89(内因性PSEN2特異的プローブ)
AAAGAGTGTGCTCGGGAGTGC
配列番号90(内因性PSEN2特異的リバースプライマー)
TCGTAGGGAACTGGCTTTTC
配列番号37
AAV2末端逆位反復、U6プロモーター、3コピーのhsa-pre-mir-124a-1-hPSEN1-1631-1652、CBAプロモーター、PSEN1コード配列、ウサギポリアデニル化配列、及びAAV2末端逆位反復を含有する例示的AAV-導入遺伝子。
配列番号38-AAV2末端逆位反復、U6プロモーター、3コピーのhsa-pre-mir-128a-hPSEN2-1766-1788、CBAプロモーター、PSEN2コード配列、ウサギポリアデニル化配列、及びAAV2末端逆位反復を含有する例示的AAV-導入遺伝子。
配列番号39-NM_000021.4ホモサピエンスプレセニリン1(PSEN1)、コード配列
配列番号40-NM_000447.3ホモサピエンスプレセニリン2(PSEN2)、コード配列
配列番号41
>shRNAを回避するようにコドン改変されたPSEN1
配列番号48
>すべての耐性のある好ましくないコドンが非常に好ましい同義コドンに変化したヒトPSEN1。変化したコドンは小文字:
配列番号49
AAV2末端逆位反復、U6プロモーター、1コピーの抗hPSEN1-401-421(下線)、H1プロモーター、1コピーの抗hPSEN1-953-973(下線)、CAGプロモーター、コドン改変されたPSEN1コード配列、ウサギポリアデニル化配列、及びAAV2末端逆位反復を含有する例示的なAAV-導入遺伝子。
配列番号50
>CAGプロモーター
配列番号51
>CBAプロモーター
配列番号52
>UBCプロモーター
配列番号53
>PGKプロモーター
配列番号54
>Ef1αプロモーター
配列番号55
>CMVプロモーター
配列番号56
>NSEプロモーター
配列番号57
>MeCP2 プロモーター
配列番号58
>GFAPプロモーター
配列番号59
>GUSBプロモーター
配列番号60
>RSVプロモーター
配列番号61
SV40プロモーター
配列番号62
NPYプロモーター
配列番号63
SSTプロモーター
配列番号64
シナプシンプロモーター1
配列番号65
シナプシンプロモーター2
配列番号66
>β-グロビンプロモーター
配列番号67(コンセンサスコザック配列)
配列番号68(pAT049)
配列番号82(内因性PSEN1特異的フォワードプライマー)
CCTGACCACCTTGCACTATT
配列番号83(内因性PSEN1特異的プローブ)
TGTGTCCCTCGGTGCAGAAACTAC
配列番号84(内因性PSEN1特異的リバースプライマー)
CAACTTCCGGGCCTATCATATC
配列番号85(プラスミドにコードされた転写産物特異的フォワードプライマー)
TGGACCAATTAGCATTCCATCA
配列番号86(プラスミドにコードされた転写産物特異的プローブ)
TGAACTACGCCTGAGGATCCGATCT
配列番号87(プラスミドにコードされた転写産物特異的リバースプライマー)
GCCAGAAGTCAGATGCTCAA
配列番号88(内因性PSEN2特異的フォワードプライマー)
GAGAAGGTCAGATTAGGGCG
配列番号89(内因性PSEN2特異的プローブ)
AAAGAGTGTGCTCGGGAGTGC
配列番号90(内因性PSEN2特異的リバースプライマー)
TCGTAGGGAACTGGCTTTTC
本開示を通してなされた特許、特許出願、特許公報、雑誌、書籍、論文、ウェブコンテンツなどの他の文書へのあらゆる参照及び引用は、すべての目的のためにそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、上記の例において所定の実施形態の具体的な詳細を参照して説明されているが、改変及び変形が本発明の趣旨及び範囲内に包含されることが理解される。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。
Claims (28)
- a.1つ以上のショートヘアピンRNAもしくは(shRNA)またはマイクロRNA(miRNA)をコードする第1のポリヌクレオチドであって、その各々が、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々またはヒト野生型及び変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々に由来する内因性メッセンジャーRNA(mRNA)のコード領域または非コード領域を標的とし、前記1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々が、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、前記第1のポリヌクレオチド;及び
b.野生型プレセニリン1(PSEN1)またはプレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドであって、前記第1のポリヌクレオチドによってコードされる前記shRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず;かつ、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、前記第2のポリヌクレオチド
を含む、発現カセット。 - a.前記第1のポリヌクレオチドが、1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードし、その各々が、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々に由来する内因性mRNAのコード領域または非コード領域を標的とし;
b.前記第2のポリヌクレオチドが、野生型プレセニリン1(PSEN1)をコードし、前記第2のポリヌクレオチドが、前記第1のポリヌクレオチドによってコードされる前記shRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされない、
請求項1に記載の発現カセット。 - 前記第1のポリヌクレオチドが、1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードし、その各々が、独立して、
a)配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35、配列番号42、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、
配列番号76のヌクレオチド448~529、
配列番号77のヌクレオチド448~529、または
配列番号78のヌクレオチド448~529;
b)前述の配列番号のいずれかの改変バージョンであって、前記改変が、1、2、3、または4ヌクレオチドの変化である、前記改変バージョン;または
c)前述の配列番号またはその改変バージョンのいずれかの5’または3’末端から取得された7以上の連続塩基を含む19~21塩基ヌクレオチド配列であって、内因性PSEN1 mRNAの対応部分と4以下のミスマッチを含む、前記19~21塩基ヌクレオチド配列
のうちの1つを含む、請求項2に記載の発現カセット。 - 前記第1のポリヌクレオチドが、1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードし、その各々が、独立して、
配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35、配列番号42、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、
配列番号76のヌクレオチド448~529、
配列番号77のヌクレオチド448~529、または
配列番号78のヌクレオチド448~529
のうちの1つを含む、請求項3に記載の発現カセット。 - 前記第1のポリヌクレオチドが、1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードし、その各々が、独立して、
配列番号1、配列番号2、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号33、配列番号35、
配列番号76のヌクレオチド448~529、
配列番号77のヌクレオチド448~529、または
配列番号78のヌクレオチド448~529
のうちの1つを含む、請求項4に記載の発現カセット。 - 前記第2のポリヌクレオチドが、配列番号39、または配列番号39と比較してコドン最適化もしくは改変されたポリヌクレオチドを含む、請求項5に記載の発現カセット。
- 前記第2のポリヌクレオチド配列が、
配列番号39、配列番号48、または
配列番号68のヌクレオチド1906~3303
を含む、請求項6に記載の発現カセット。 - 少なくとも1つのshRNAまたはmiRNAが、
配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号42、または配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、
配列番号68のヌクレオチド497~517、
配列番号69のヌクレオチド497~517、
配列番号70のヌクレオチド497~517、
配列番号71のヌクレオチド497~517
のうちの1つを含む、請求項4に記載の発現カセット。 - 前記第2のポリヌクレオチドが、配列番号39と比較してコドン改変されたポリヌクレオチドを含む、請求項8に記載の発現カセット。
- 前記第2のポリヌクレオチド配列が、
配列番号41、または
配列番号68のヌクレオチド1906~3303
を含む、請求項9に記載の発現カセット。 - 前記1つ以上の第1のプロモーターの少なくとも1つが、RNAポリメラーゼIIまたはIIIプロモーターである、請求項1~10のいずれか1項に記載の発現カセット。
- 前記1つ以上の第1のプロモーターの各々が、RNAポリメラーゼIIまたはIIIプロモーターである、請求項11に記載の発現カセット。
- 前記RNAポリメラーゼIIIプロモーターが、U6プロモーター、U61プロモーター、U69プロモーター、H1プロモーター、またはそれらの任意の組み合わせであり;前記RNAポリメラーゼIIプロモーターが、ユビキタスまたはニューロン特異的プロモーターである、請求項11または12に記載の発現カセット。
- 前記第2のプロモーターが、RNAポリメラーゼIIプロモーターである、請求項1~13のいずれか1項に記載の発現カセット。
- 前記RNAポリメラーゼIIプロモーターが、ユビキタスまたはニューロン特異的プロモーターである、請求項14に記載の発現カセット。
- 請求項1~15に記載の発現カセットのいずれか1つを含む、ベクター。
- a.ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々、またはヒト野生型及び変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする1つ以上のshRNAまたはmiRNAをコードする第1のポリヌクレオチドを含む発現カセットを含む第1のベクターであって、前記1つ以上のshRNAまたはmiRNAの各々が、1つ以上の第1のプロモーターに機能可能に連結されている、前記第1のベクター;及び
b.野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列または野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードする第2のポリヌクレオチドを含む第2のベクターであって、前記第2のポリヌクレオチドが、前記第1のベクターによってコードされる前記shRNAまたはmiRNAのいずれの標的にもされず;前記第2のポリヌクレオチドが、第2のプロモーターに機能可能に連結されている、前記第2のベクター
を含む、ベクターのセット。 - 前記ベクターがウイルスベクターである、請求項16に記載のベクターまたは請求項17に記載のベクターのセット。
- 前記ウイルスベクターが、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター、またはアデノウイルスベクターである、請求項18に記載のベクターまたはベクターのセット。
- 前記AAVベクターが、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAVDJ、AAVrh10、AAV11、AAV12、AAV2/1、AAV2/5、AAV2/6、AAV2/7、AAV2/8、AAV2/9、AAV2/rh10、AAV2/11、AAV2/12、PHP.B、及びPHP.B誘導体[PHP.eR、PHP.S]、AAV8[K137R]、AAV-TT、rAAV-retro、AAV9.HR、AAV1 CAM変異体、またはAAV9[586-590]スワップ変異体である、請求項19に記載のベクターまたはベクターのセット。
- 請求項16~20のいずれか1項に記載のベクターまたはベクターのセットを含む、キット。
- a.1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドであって、各アンチセンスオリゴヌクレオチドが、独立して、ヒト野生型及び変異体プレセニリン1(PSEN1)の各々、ヒト野生型または変異体プレセニリン2(PSEN2)の各々から翻訳されたmRNAのコード領域または非コード領域のいずれかを標的とする、前記1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチド;及び
b.野生型プレセニリン1(PSEN1)アミノ酸配列または野生型プレセニリン2(PSEN2)アミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含むベクターであって、第2のポリヌクレオチドが、前記1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドのいずれの標的にもされず;前記ポリヌクレオチドが、前記ベクターにおけるプロモーターに機能可能に連結されている、前記ベクター
を含む、キット。 - 前記1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドの各々が、独立して、ショートヘアピンRNA(shRNA)、短鎖干渉RNA(siRNA)、マイクロ干渉RNA(miRNA)、小分子一時的RNA(stRNA)またはエンドリボヌクレアーゼ調製siRNA(esiRNA)から選択される、請求項22に記載のキット。
- 前記1つ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドの少なくとも1つが、1つ以上の改変された核酸塩基を含む、請求項23に記載のキット。
- 前記1つ以上の改変された核酸塩基の各々が、独立して、天然に存在しない核酸塩基、ロックド核酸(LNA)、またはペプチド核酸(PNA)から選択される、請求項24に記載のキット。
- 神経変性疾患、障害、または病態を処置する方法であって、請求項16~20のいずれか1項に記載のベクターまたはベクターのセット、または請求項21~25のいずれか1項に記載のキットの成分の各々を、その必要のある対象に投与することを含む、前記方法。
- 前記神経変性疾患、障害、または病態が、アルツハイマー病、孤発性アルツハイマー病、家族性アルツハイマー病、前頭側頭型認知症、前頭側頭葉変性症、ピック病、レビー小体型認知症、記憶喪失、認知障害、または軽度認知障害である、請求項26に記載の方法。
- 配列番号41を含む、単離された核酸配列。
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