JP2024504225A - Sars-cov-2抗ウイルス薬としてのリポペプチド融合阻害物質 - Google Patents
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Abstract
脂質ペプチド融合抗ウイルス療法によってCOVID-19を予防する組成物及び方法が、ここに記載される。【選択図】 図21A
Description
本出願は、2020年10月14日に出願された米国仮特許出願第63/091915号、2020年10月29日に出願された米国仮特許出願第63/107429号、2021年1月19日に出願された米国仮特許出願第63/139302号及び第63/139306号、2021年2月2日に出願された米国仮特許出願第63/144606号並びに2021年2月3日に出願された米国仮特許出願第63/145453号に対する優先権を主張し、それらの全てはそれらの全体において参照によってここに取り込まれる。
ここに引用されるすべての特許、特許出願及び刊行物は、それらの全体において参照によってここに取り込まれる。これらの刊行物のそれらの全体における開示は、参照によって本出願に取り込まれる。
本特許開示は、著作権保護の対象となる材料を含む。著作権所有者は、米国特許商標庁の特許出願又は記録に記載されている特許文書又は特許開示のいずれの者による複製にも異議はないが、それ以外の場合はあらゆる著作権を保有する。
政府支援
本発明は、国立衛生研究所によって授与された助成金AI114736及びAI121349下の政府支援により行われた。政府は、本発明において特定の権利を有する。
本発明は、国立衛生研究所によって授与された助成金AI114736及びAI121349下の政府支援により行われた。政府は、本発明において特定の権利を有する。
重症急性呼吸器症候群ウイルスSARS-CoV-2(COVID)ウイルスを含むコロナウイルスによる感染は、ウイルスエンベロープと肺細胞膜の間の膜融合を必要とする。融合プロセスは、スパイクタンパク質又はSとも呼ばれるウイルスのエンベロープ糖タンパク質によって媒介される。現在のところ、感染した個体の予防又は処置に利用可能な治療オプションはない。新たに出現した病原性ウイルスSARS-CoV-2(COVID-19呼吸器疾患の原因)は、人間の健康状態及び社会秩序に対する世界的な脅威を表す。したがって、COVID-19の現在のパンデミックを考えると、これらのコロナウイルス、特にSARS-CoV-2に対する有効な抗ウイルス療法の開発は、国内だけでなく世界的にも最優先事項である。
ある態様では、本発明は、ペプチドを提供し、ペプチドのC末端部分は「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」であり、ペプチドのN末端部分は配列番号1及び配列番号2から選択される。ある態様では、本発明はペプチドを提供し、ペプチドのC末端部分は「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」であり、ペプチドのN末端部分は配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有する。
ある態様では、SARS脂質-ペプチド融合体は、脂質タグと、ペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択されるペプチド、又はペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%以上、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有するペプチドと、を含む。
いくつかの実施形態では、脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである。いくつかの実施形態では、脂質タグは、コレステロールである。
ある態様では、SARS脂質-ペプチド融合阻害物質は、脂質タグと、スペーサーと、ペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択されるペプチド、又はペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%以上、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有するペプチドと、を含む。
いくつかの実施形態では、スペーサーは、ポリエチレングリコール(PEG)である。いくつかの実施形態では、スペーサーは、PEG4、PEG11又はPEG24である。いくつかの実施形態では、脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである。いくつかの実施形態では、脂質タグはコレステロールである。
いくつかの実施形態では、SARS脂質-ペプチド融合阻害物質は、1つのペプチド部位、1つのスペーサー部位及び1つの脂質タグを有する。いくつかの実施形態では、阻害物質は、2つのペプチド部位、2つのスペーサー部位及び1つの脂質タグを有する。用語「リンカー」及び「スペーサー」は、本出願において互換可能に用いられる。
ある態様では、薬学的組成物は、ペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択されるペプチド、又はペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有するペプチドと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含む。
ある態様では、薬学的組成物は、ペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択されるペプチド、又はペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有するペプチドと、脂質タグと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含む。
いくつかの実施形態では、脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである。
ある態様では、薬学的組成物は、ペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択されるペプチド、又はペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有するペプチドと、脂質タグと、スペーサーと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含む。
いくつかの実施形態では、スペーサーは、ポリエチレングリコール(PEG)である。いくつかの実施形態では、スペーサーは、PEG4、PEG11又はPEG24である。いくつかの実施形態では、脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである。
いくつかの実施形態では、薬学的組成物中のSARS脂質-ペプチド融合阻害物質は、1つのペプチド部位、1つのスペーサー部位及び1つの脂質タグを有する。いくつかの実施形態では、阻害物質は、2つのペプチド部位、2つのスペーサー部位及び1つの脂質タグを有する。
ある態様では、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、SARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。阻害物質は、配列番号1の2つの部位、2つのPEG4部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤をさらに含む。いくつかの実施形態では、各PEG4は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールタグによって隣接される。
ある態様では、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、SARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。阻害物質は、配列番号1の1つの部位、1つのPEG4部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤をさらに含む。いくつかの実施形態では、PEG4は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールタグによって隣接される。
ある態様では、本発明は、抗ウイルス薬学的組成物を、必要とする被検体に投与するステップを含むCOVID-19を予防する方法を提供する。薬学的組成物は、ペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択されるペプチド、又はペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有するペプチドと、脂質タグと、スペーサーと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含む。
いくつかの実施形態では、脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである。
ある態様では、本発明は、抗ウイルス薬学的組成物を、必要とする被検体に投与するステップを含むCOVID-19を予防する方法を提供する。薬学的組成物は、配列番号1の2つの部位、2つのPEG4部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤をさらに含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含み、各PEG4は一端を配列番号1及び他端をコレステロールによって隣接される。
ある態様では、本発明は、抗ウイルス薬学的組成物を、必要とする被検体に投与するステップを含むCOVID-19を予防する方法を提供する。薬学的組成物は、配列番号1の1つの部位、1つのPEG24部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤をさらに含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含み、PEG24は一端を配列番号1及び他端をコレステロールによって隣接される。
いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、経気道又は皮下投与される。いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は鼻腔内投与される。いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、点鼻液又はスプレーとして投与される。いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、点鼻粉末として投与される。
いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、被検体に少なくとも2回投与される。いくつかの実施形態では、少なくとも1回の投与は、被検体がSARS-CoV-2に曝露される前に行われる。いくつかの実施形態では、すべての投与は、被検体がSARS-CoV-2に曝露される前に行われる。いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、毎日投与される。
いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、被検体に1回投与される。いくつかの実施形態では、投与は、被検体がSARS-CoV-2に曝露される前に行われる。
いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、その必要のある被検体に1以上の追加の抗ウイルス物質とともに投与される。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの追加の抗ウイルス物質は、SARSHRCペプチドとは異なる態様のSARS-CoV-2ライフサイクルを標的とする。
いくつかの実施形態では、ペプチドは、被検体の上気道及び下気道の双方において生物学的に有効な濃度に到達する。いくつかの実施形態では、ペプチドは、被検体の肺において生物学的に有効な濃度に到達する。いくつかの実施形態では、ペプチドは、被検体の血液において生物学的に有効な濃度に到達する。
いくつかの実施形態では、方法は、スパイクタンパク質を含むSARS-CoV-2ビリオンによって引き起こされていたであろうCOVID-19を予防し、スパイクタンパク質の配列は配列番号3とは異なる。いくつかの実施形態では、SARS-CoV-2は、SARS-CoV-2のS247R、SARS-CoV-2のD614G、SARS-CoV-2のS943P、及びSARS-CoV-2のD839Yからなる群から選択される。いくつかの他の実施形態では、SARS-CoV-2は、SARS-CoV-2アルファ、ベータ、ガンマ、デルタ及びラムダ変異体からなる群から選択される。
ある態様では、本発明は、被検体における細胞に感染するSARS-CoV-2のリスクを低減する方法を提供する。本方法は、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物の有効量を投与して細胞のSARS-CoV-2感染を阻害するステップを含む。SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、配列番号1の2つの部位と、2つのPEG4部位と、1つのコレステロールタグと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。各PEG4は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールタグによって隣接され得る。あるいは、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、配列番号1の1つの部位と、1つのPEG24部位と、1つのコレステロールタグと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。PEG24は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールによって隣接され得る。
SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物が配列番号1の2つの部位と、2つのPEG4部位と、1つのコレステロールタグと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含むある態様では、その鼻腔内投与は、投与後1時間までに、被検体の鼻甲介及び肺において同等レベルのSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質をもたらす。例えば、脂質-ペプチド融合阻害物質の濃度の、双方のレベルが同程度の大きさであり、又は一方のレベルが他方のレベルの25%以内であり、若しくは一方のレベルが他方のレベルの50%以内である場合、2つのレベルは同等である。いくつかの実施形態では、同等レベルのSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質は、鼻腔内投与後8時間まで被検体の肺及び鼻甲介の双方で維持される。いくつかの実施形態では、同等レベルのSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質は、鼻腔内投与後24時間まで被検体の肺及び鼻甲介の双方で維持される。いくつかの実施形態では、同等レベルのSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質は、鼻腔内投与後48時間まで被検体の肺及び鼻甲介の双方で維持される。
ある態様では、本発明は、被検体におけるCOVID-19のリスクを低減する方法を提供する。本方法は、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物の有効量を投与して細胞のSARS-CoV-2感染を阻害するステップを含む。SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、配列番号1の2つの部位と、2つのPEG4部位と、1つのコレステロールタグと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。各PEG4は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールタグによって隣接され得る。あるいは、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、配列番号1の1つの部位と、1つのPEG24部位と、1つのコレステロールタグと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。PEG24は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールによって隣接され得る。
ある態様では、本発明は、被検体におけるCOVID-19による死亡のリスクを低減する方法を提供する。本方法は、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物の有効量を投与して細胞のSARS-CoV-2感染を阻害するステップを含む。SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、配列番号1の2つの部位と、2つのPEG4部位と、1つのコレステロールタグと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。各PEG4は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールタグによって隣接され得る。あるいは、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、配列番号1の1つの部位と、1つのPEG24部位と、1つのコレステロールタグと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。PEG24は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールによって隣接され得る。
いくつかの実施形態では、本方法は、スパイクタンパク質を含むSARS-CoV-2ビリオンによって引き起こされていたであろうCOVID-19を予防し、スパイクタンパク質の配列は配列番号3とは異なる。いくつかの実施形態では、SARS-CoV-2は、SARS-CoV-2のS247R、SARS-CoV-2のD614G、SARS-CoV-2のS943P及びSARS-CoV-2のD839Yからなる群から選択される。いくつかの他の実施形態では、SARS-CoV-2は、SARS-CoV-2のBアルファ、ベータ、ガンマ、デルタ及びラムダ変異体からなる群から選択される。
本出願は、色付きで作成された少なくとも1つの図面を含む。
図面の詳細な説明
図1:SARS-CoV-2スパイク(S)糖タンパク質ドメインの構成及び構造
SARS-CoV-2のSの簡略化された概略図を示す。N末端ドメイン(NTD)、受容体結合ドメイン(RBD)、融合ペプチド(FP)ドメイン、N末端ヘプタッドリピート(HRN)ドメイン、C末端ヘプタッドリピート(HRC)ドメイン、膜貫通(TM)ドメイン及び細胞質テール(CP)ドメインを示す。両端のリピートセクションHRN及びHRCは互いを認識し、ともにスナップして折り畳み構造を形成する。融合阻害ペプチドはリピートセクションに結合し、折り畳み構造の形成を予防し、したがってウイルスの融合及び侵入をブロックする。
図1:SARS-CoV-2スパイク(S)糖タンパク質ドメインの構成及び構造
SARS-CoV-2のSの簡略化された概略図を示す。N末端ドメイン(NTD)、受容体結合ドメイン(RBD)、融合ペプチド(FP)ドメイン、N末端ヘプタッドリピート(HRN)ドメイン、C末端ヘプタッドリピート(HRC)ドメイン、膜貫通(TM)ドメイン及び細胞質テール(CP)ドメインを示す。両端のリピートセクションHRN及びHRCは互いを認識し、ともにスナップして折り畳み構造を形成する。融合阻害ペプチドはリピートセクションに結合し、折り畳み構造の形成を予防し、したがってウイルスの融合及び侵入をブロックする。
図2:コロナウイルスによる感染及び細胞侵入
図3:脂質修飾されたHRCペプチドの、初期及び後期コロナウイルスの双方のウイルス侵入をブロックする
これは、我々の脂質複合MERS由来ペプチドを用いて得られた結果の概略図である。図は、Park及びGallagher,Lipidation increases antiviral activities of coronavirus fusion-inhibiting peptides,Virology 2017年;511,Graphic Abstractでの9~18による。
これは、我々の脂質複合MERS由来ペプチドを用いて得られた結果の概略図である。図は、Park及びGallagher,Lipidation increases antiviral activities of coronavirus fusion-inhibiting peptides,Virology 2017年;511,Graphic Abstractでの9~18による。
図4:SARS-CoV-2のSタンパク質(PDB6LXT)のHRC(赤色)ドメイン及びHRN(青色)ドメインによって形成される6HBアセンブリの結晶構造
HRCでは、中央のヘリックス及び両側の伸長セグメントに留意。
HRCでは、中央のヘリックス及び両側の伸長セグメントに留意。
図5:ペプチドSARSにおいて表されるように各端に番号を示すSARS-CoV-2のSタンパク質のHRCドメインの配列(上)
2つの「h」記号は、ヘリカルセグメントの境界を示す。ペプチドSARSと比較して、ペプチドSARSModは、7個のα-アミノ酸残基の変化を含む。
2つの「h」記号は、ヘリカルセグメントの境界を示す。ペプチドSARSと比較して、ペプチドSARSModは、7個のα-アミノ酸残基の変化を含む。
図6A~B:SARS-CoV-2スパイク(S)媒介性融合を阻害するペプチド-脂質複合体
(A)SARS-CoV-2のSタンパク質の機能ドメイン:受容体結合ドメイン(RBD)及びヘプタッドリピート(HRN及びHRC)を示す。(B)SARS-CoV-2のSのHRCドメインに由来するペプチドの配列である。(C)細胞間融合アッセイにおいて評価された脂質タグ付きSARS-CoV-2阻害ペプチドの単量体及び2量体形態である。
(A)SARS-CoV-2のSタンパク質の機能ドメイン:受容体結合ドメイン(RBD)及びヘプタッドリピート(HRN及びHRC)を示す。(B)SARS-CoV-2のSのHRCドメインに由来するペプチドの配列である。(C)細胞間融合アッセイにおいて評価された脂質タグ付きSARS-CoV-2阻害ペプチドの単量体及び2量体形態である。
図7A~E:複合体の同一性をMALDI-TOF MSによって検証した
(A)SARSHRC-PEG4-cholのMALDI。理論値:5170.8Da、観測値:5170.1Da。(B)[SARSHRC-PEG4]2-cholのMALDI。理論上のm/z:10,335.4Da、観測値10,339.10Da。(C)[SARSHRC]2-PEG11のMALDI。理論上のm/z:9841.0Da、観測上のm/z:9,839.40Da。(D)SARSHRC-cholのMALDI。理論上のm/z:4923.64Da、観測値:4923.74Da。(E)SARSHRC-PEG24-cholのMALDI。理論上のm/z:6051.31Da、観測値:6053.48Da。
(A)SARSHRC-PEG4-cholのMALDI。理論値:5170.8Da、観測値:5170.1Da。(B)[SARSHRC-PEG4]2-cholのMALDI。理論上のm/z:10,335.4Da、観測値10,339.10Da。(C)[SARSHRC]2-PEG11のMALDI。理論上のm/z:9841.0Da、観測上のm/z:9,839.40Da。(D)SARSHRC-cholのMALDI。理論上のm/z:4923.64Da、観測値:4923.74Da。(E)SARSHRC-PEG24-cholのMALDI。理論上のm/z:6051.31Da、観測値:6053.48Da。
図8A~C:様々なSARS脂質-ペプチド融合体のin vitro効力
(A)様々な阻害ペプチドによる細胞間融合アッセイ。阻害割合を、6個の異なるSARS-CoV-2特異的ペプチド及びコントロールHPIV3特異的ペプチドについて濃度を増加させて示す。パーセント阻害を、特定濃度の阻害物質の存在下での相対発光単位及び阻害物質の非存在下での相対発光単位の比として計算し、バックグラウンド発光について補正した。%阻害=100×[1-(Xでの発光-バックグラウンド)/(阻害物質の非存在下での発光-バックグラウンド)]。[SARSHRC-PEG4]2-cholリポペプチドとSARSHRC-PEG4-cholリポペプチドとの結果の差は、統計的に有意であった(二元配置分散分析、p<0.0001)。(B)SARS-CoV-2変異体(SARS-CoV-2のS247R、SARS-CoV-2のD614G、SARS-CoV-2のS943P及びSARS-CoV-2のD839Y)、MERS-CoV-2及びSARS-CoVに対する[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチドの融合阻害活性。(C)追加の、近年新たに出現したSARS-CoV-2変異体(SARS-CoV-2のD614G、SARS-CoV-2アルファ(B1.1.7)及びSARS-CoV-2ベータ(B1.351))、MERS-CoV-2及びSARS-CoVに対する[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチドの融合阻害活性。(A、B及びC)のデータは、4パラメータ用量反応モデルを表す曲線での、3つの別個の実験による平均値±標準誤差(SEM)である。
(A)様々な阻害ペプチドによる細胞間融合アッセイ。阻害割合を、6個の異なるSARS-CoV-2特異的ペプチド及びコントロールHPIV3特異的ペプチドについて濃度を増加させて示す。パーセント阻害を、特定濃度の阻害物質の存在下での相対発光単位及び阻害物質の非存在下での相対発光単位の比として計算し、バックグラウンド発光について補正した。%阻害=100×[1-(Xでの発光-バックグラウンド)/(阻害物質の非存在下での発光-バックグラウンド)]。[SARSHRC-PEG4]2-cholリポペプチドとSARSHRC-PEG4-cholリポペプチドとの結果の差は、統計的に有意であった(二元配置分散分析、p<0.0001)。(B)SARS-CoV-2変異体(SARS-CoV-2のS247R、SARS-CoV-2のD614G、SARS-CoV-2のS943P及びSARS-CoV-2のD839Y)、MERS-CoV-2及びSARS-CoVに対する[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチドの融合阻害活性。(C)追加の、近年新たに出現したSARS-CoV-2変異体(SARS-CoV-2のD614G、SARS-CoV-2アルファ(B1.1.7)及びSARS-CoV-2ベータ(B1.351))、MERS-CoV-2及びSARS-CoVに対する[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチドの融合阻害活性。(A、B及びC)のデータは、4パラメータ用量反応モデルを表す曲線での、3つの別個の実験による平均値±標準誤差(SEM)である。
図9A~B:細胞透過性ペプチド配列の追加は[SARSHRC-PEG4]2-cholの抗ウイルス活性を増加させない
(A)VeroE6細胞におけるTAT-SARS比較-ペプチド有効性の比較。(B)VeroE6-TMPRSS2細胞におけるTAT-SARS比較-ペプチド有効性の比較。双方のパネルでは、感染の阻害割合を、VeroE6及びVeroE6-TMPRSS2細胞において、[SARSHRC-PEG4]2-chol(水色の線)及び[TAT-SARSHRC-PEG4]2-chol(紺色の線)の濃度を増加させて示す。
(A)VeroE6細胞におけるTAT-SARS比較-ペプチド有効性の比較。(B)VeroE6-TMPRSS2細胞におけるTAT-SARS比較-ペプチド有効性の比較。双方のパネルでは、感染の阻害割合を、VeroE6及びVeroE6-TMPRSS2細胞において、[SARSHRC-PEG4]2-chol(水色の線)及び[TAT-SARSHRC-PEG4]2-chol(紺色の線)の濃度を増加させて示す。
図10A~B:ウイルス-宿主細胞膜融合のメカニズムについてのモデル
(A)膜融合をもたらす、ウイルスエンベロープにおけるSと宿主細胞膜におけるAce2との間の相互作用の提案されたモデル。(B)2量体リポペプチドの宿主細胞膜における係留及びS媒介性融合を阻害するウイルスSタンパク質との提案された相互作用。
(A)膜融合をもたらす、ウイルスエンベロープにおけるSと宿主細胞膜におけるAce2との間の相互作用の提案されたモデル。(B)2量体リポペプチドの宿主細胞膜における係留及びS媒介性融合を阻害するウイルスSタンパク質との提案された相互作用。
図11A~C:[SARSHRC-PEG4]2-cholによるSARS-CoV-2阻害の設計及び特異性
(A)[SARSHRC-PEG4]2-cholの化学構造である。(B)他のいくつかのヒト病原体によるHRCドメインに基づくリポペプチドは、試験した濃度ではS媒介性融合を阻害しなかった(ヒトメタニューモウイルス=HMPV、ウエストナイルウイルス=WNV、ヒトパラインフルエンザウイルス3型=HPIV3)ので、[SARSHRC-PEG4]2-cholは特異的であることを証明した。パーセント融合阻害を、特定濃度の阻害物質の存在下での相対発光単位及び阻害物質の非存在下での相対発光単位の比として計算し、バックグラウンド発光について補正した。データは、平均値±標準偏差(SD)である。(C)図11Bにおいて評価されたそれぞれのペプチドの配列。
(A)[SARSHRC-PEG4]2-cholの化学構造である。(B)他のいくつかのヒト病原体によるHRCドメインに基づくリポペプチドは、試験した濃度ではS媒介性融合を阻害しなかった(ヒトメタニューモウイルス=HMPV、ウエストナイルウイルス=WNV、ヒトパラインフルエンザウイルス3型=HPIV3)ので、[SARSHRC-PEG4]2-cholは特異的であることを証明した。パーセント融合阻害を、特定濃度の阻害物質の存在下での相対発光単位及び阻害物質の非存在下での相対発光単位の比として計算し、バックグラウンド発光について補正した。データは、平均値±標準偏差(SD)である。(C)図11Bにおいて評価されたそれぞれのペプチドの配列。
図12A~E:in vivo生体内分布評価
(A、B)マウスに[SARSHRC-PEG4]2-chol及びSARSHRC-PEG24を皮下(SQ)注入し、投薬後1、8及び24時間で肺及び血液を収穫した。リポペプチドの濃度(y軸)を、肺ホモジネート及び血漿サンプル(ペプチド処置n=3又は4)においてELISAによって測定した。n=1の模擬処置マウスを陰性コントロールとして含めた。実験を、各ELISAポイントについてトリプリケートで実施した。中央値を横棒によって示す。(C、D)鼻腔内投与後に行った同様の実験。(E)hACE2トランスジェニックマウスにおける生体内分布実験の実験設計。マウスに[SARSHRC-PEG4]2-chol及びSARSHRC-PEG24を鼻腔内(IN)接種し、投薬後1、8及び24時間で肺及び血液を収穫した。
(A、B)マウスに[SARSHRC-PEG4]2-chol及びSARSHRC-PEG24を皮下(SQ)注入し、投薬後1、8及び24時間で肺及び血液を収穫した。リポペプチドの濃度(y軸)を、肺ホモジネート及び血漿サンプル(ペプチド処置n=3又は4)においてELISAによって測定した。n=1の模擬処置マウスを陰性コントロールとして含めた。実験を、各ELISAポイントについてトリプリケートで実施した。中央値を横棒によって示す。(C、D)鼻腔内投与後に行った同様の実験。(E)hACE2トランスジェニックマウスにおける生体内分布実験の実験設計。マウスに[SARSHRC-PEG4]2-chol及びSARSHRC-PEG24を鼻腔内(IN)接種し、投薬後1、8及び24時間で肺及び血液を収穫した。
図13:抗SARS-HRC抗体(赤色)で染色し、核をDAPI(青色)で対比染色した[SARSHRC-PEG4]2-chol処置(又はビヒクル処置)マウスの肺内分布
画像は、ビヒクルで処置したものと比較して、接種後時間(HPI)1、8、24時間において処置した動物の肺切片における[SARSHRC-PEG4]2-cholの広い分布を確認した。(A)肺タイルスキャン、スケールバー=500μm、(B)40倍画像、スケールバー=50μm、(C)抗体特異性試験。二次抗体のみで染色した[SARSHRC-PEG4]2-chol処置マウスの肺切片は、交差反応シグナルを示さなかった。
画像は、ビヒクルで処置したものと比較して、接種後時間(HPI)1、8、24時間において処置した動物の肺切片における[SARSHRC-PEG4]2-cholの広い分布を確認した。(A)肺タイルスキャン、スケールバー=500μm、(B)40倍画像、スケールバー=50μm、(C)抗体特異性試験。二次抗体のみで染色した[SARSHRC-PEG4]2-chol処置マウスの肺切片は、交差反応シグナルを示さなかった。
図14A~B:in vivo生体内分布評価
マウスに(A)[SARSHRC-PEG4]2-chol又は(B)SARSHRC-PEG24を鼻腔内注入(IN)した。臓器及び血液を、投薬後1、8、24及び48時間で収穫した(n=2~6匹のマウス)。リポペプチドの濃度(y軸)を、肺ホモジネート、鼻甲介、血漿、脳、脾臓、腎臓及び肝臓のサンプルにおいてELISAによって測定した。中央値を横棒によって示し、検出限界を点線によって示す。図から分かるように、鼻甲介及び肺における2量体脂質-ペプチド融合阻害物質の生体内分布は同等であり、同等の濃度が鼻腔内投与後1、8、24及び48時間で維持された。単量体脂質-ペプチド融合阻害物質の生体内分布は2量体とは著しく異なり、投与後1、8、24及び48時間で肺よりも鼻甲介においてより低いレベルの単量体が見られた。
マウスに(A)[SARSHRC-PEG4]2-chol又は(B)SARSHRC-PEG24を鼻腔内注入(IN)した。臓器及び血液を、投薬後1、8、24及び48時間で収穫した(n=2~6匹のマウス)。リポペプチドの濃度(y軸)を、肺ホモジネート、鼻甲介、血漿、脳、脾臓、腎臓及び肝臓のサンプルにおいてELISAによって測定した。中央値を横棒によって示し、検出限界を点線によって示す。図から分かるように、鼻甲介及び肺における2量体脂質-ペプチド融合阻害物質の生体内分布は同等であり、同等の濃度が鼻腔内投与後1、8、24及び48時間で維持された。単量体脂質-ペプチド融合阻害物質の生体内分布は2量体とは著しく異なり、投与後1、8、24及び48時間で肺よりも鼻甲介においてより低いレベルの単量体が見られた。
図15:ex vivo細胞毒性評価
MTT(3-[4,5-ジメチルチアゾール-2-イル]-2,5-ジフェニルテトラゾリウムブロミド)アッセイを用いて、ヒト気道上皮(HAE)細胞における[SARSHRC-PEG4]2-chol、SARSHRC-PEG4-chol及びSARSHRC-PEG24-cholの毒性を特定した。すべてのリポペプチドについて観察された毒性は、試験した最高濃度(100μM)であっても30%未満であった。用量反応の欠如及びこのex vivoモデルの本来の変動性に基づいて、我々は30%をこの毒性アッセイの変動範囲であると考える。シクロヘキシミド(第2のx軸における0.1、1及び10mg/mlで、紫色のCHE)を陽性コントロールとして用いた。
MTT(3-[4,5-ジメチルチアゾール-2-イル]-2,5-ジフェニルテトラゾリウムブロミド)アッセイを用いて、ヒト気道上皮(HAE)細胞における[SARSHRC-PEG4]2-chol、SARSHRC-PEG4-chol及びSARSHRC-PEG24-cholの毒性を特定した。すべてのリポペプチドについて観察された毒性は、試験した最高濃度(100μM)であっても30%未満であった。用量反応の欠如及びこのex vivoモデルの本来の変動性に基づいて、我々は30%をこの毒性アッセイの変動範囲であると考える。シクロヘキシミド(第2のx軸における0.1、1及び10mg/mlで、紫色のCHE)を陽性コントロールとして用いた。
図16A~C:[SARSHRC-PEG4]2-chol及び[HPIV3HRC-PEG4]2-cholペプチドによる感染性SARS-CoV-2侵入の阻害
(A、B)感染の阻害割合を、VeroE6及びVeroE6-TMPRSS2細胞において、[SARSHRC-PEG4]2-chol(赤色の線)及び[HPIV3HRC-PEG4]2-chol(灰色の線)の濃度を増加させて示す。DMSO処方(A)及びスクロース処方(B)のストックを比較して試験した。トリプリケートの平均値±SEMを示し、点線は50%阻害及び90%阻害を示す。さらに、[HPIV3HRC-PEG4]2-cholの効力を、感染性HPIV3侵入の阻害(Vero細胞における緑色の点線)によって確認した。(C)[SARSHRC-PEG4]2-chol及び[HPIV3HRC-PEG4]2-cholの、SARS-CoV-2に対する50%阻害濃度及び90%阻害濃度を、図16A及びBに示すデータに対して可変勾配を用いて4パラメータ非線形回帰を行うことによって計算した。95%の信頼区間を括弧内に示す。
(A、B)感染の阻害割合を、VeroE6及びVeroE6-TMPRSS2細胞において、[SARSHRC-PEG4]2-chol(赤色の線)及び[HPIV3HRC-PEG4]2-chol(灰色の線)の濃度を増加させて示す。DMSO処方(A)及びスクロース処方(B)のストックを比較して試験した。トリプリケートの平均値±SEMを示し、点線は50%阻害及び90%阻害を示す。さらに、[HPIV3HRC-PEG4]2-cholの効力を、感染性HPIV3侵入の阻害(Vero細胞における緑色の点線)によって確認した。(C)[SARSHRC-PEG4]2-chol及び[HPIV3HRC-PEG4]2-cholの、SARS-CoV-2に対する50%阻害濃度及び90%阻害濃度を、図16A及びBに示すデータに対して可変勾配を用いて4パラメータ非線形回帰を行うことによって計算した。95%の信頼区間を括弧内に示す。
図17A~B:wtSARS-CoV-2及び懸念される変異体(VOC)の侵入に対する阻害リポペプチド(FIP)、モノクローナル抗体(mAb)又はワクチン接種後血清の効力
8時間の感染性ウイルス侵入アッセイにおいて、2個のFIP、11個のmAb及び8個のワクチン接種後血清の有効性を、VeroE6-TMPRSS2細胞(A)及びCalu3細胞(B)において試験した。IC50値を、4パラメータ用量反応モデルを用いて計算し、(希釈系列を反映する)0~9の範囲に対数変換し、各阻害物質を、そのクラス(FIP、mAb、血清)内で相対的な異なる効力にランク付けした。阻害物質を効力に基づいて順序付け、IC50値を、各阻害物質及びウイルスの組合せについて示す。IC50値を、FIP(オレンジ色)についてナノモル(nM)で、mAb(黒色)についてug/mlで、ワクチン接種後血清(紫色)について希釈に応じて示す。各クラスについて、線の下に示される1つの陰性コントロールを含む。
8時間の感染性ウイルス侵入アッセイにおいて、2個のFIP、11個のmAb及び8個のワクチン接種後血清の有効性を、VeroE6-TMPRSS2細胞(A)及びCalu3細胞(B)において試験した。IC50値を、4パラメータ用量反応モデルを用いて計算し、(希釈系列を反映する)0~9の範囲に対数変換し、各阻害物質を、そのクラス(FIP、mAb、血清)内で相対的な異なる効力にランク付けした。阻害物質を効力に基づいて順序付け、IC50値を、各阻害物質及びウイルスの組合せについて示す。IC50値を、FIP(オレンジ色)についてナノモル(nM)で、mAb(黒色)についてug/mlで、ワクチン接種後血清(紫色)について希釈に応じて示す。各クラスについて、線の下に示される1つの陰性コントロールを含む。
図18A~B:wtSARS-CoV-2及び懸念される変異体(VOC)の侵入に対する阻害リポペプチド(FIP)、モノクローナル抗体(mAb)又はワクチン接種後血清の効力
8時間の感染性ウイルス侵入アッセイにおいて、2個のFIP、11個のmAb及び8個のワクチン接種後血清の有効性を、VeroE6-TMPRSS2細胞(A)及びCalu3細胞(B)において試験した。IC50値を、4パラメータ用量反応モデルを用いて計算し、記号のサイズは相対的な反応ランクを表す。簡潔には、サンプルの種類(FIP、mAb、血清)ごと及び細胞の種類(VeroE6-TMPRSS2又はCalu3)ごとに、対数変換された反応範囲(最強から最弱反応)を計算した。範囲を、同等の間隔を有する10のランクに細分化し、各サンプルは、これらのランクの1つに割り当てられた。IC50値を、FIP(オレンジ色)についてナノモル(nM)で、mAb(黒色)についてug/mlで、ワクチン接種後血清(紫色)について希釈として示す。各クラスについて、線の下に示される1つの陰性コントロールを含む。
8時間の感染性ウイルス侵入アッセイにおいて、2個のFIP、11個のmAb及び8個のワクチン接種後血清の有効性を、VeroE6-TMPRSS2細胞(A)及びCalu3細胞(B)において試験した。IC50値を、4パラメータ用量反応モデルを用いて計算し、記号のサイズは相対的な反応ランクを表す。簡潔には、サンプルの種類(FIP、mAb、血清)ごと及び細胞の種類(VeroE6-TMPRSS2又はCalu3)ごとに、対数変換された反応範囲(最強から最弱反応)を計算した。範囲を、同等の間隔を有する10のランクに細分化し、各サンプルは、これらのランクの1つに割り当てられた。IC50値を、FIP(オレンジ色)についてナノモル(nM)で、mAb(黒色)についてug/mlで、ワクチン接種後血清(紫色)について希釈として示す。各クラスについて、線の下に示される1つの陰性コントロールを含む。
図19A~G:融合阻害ペプチド(FIP)、モノクローナル抗体(mAb)又はワクチン接種後血清によるwtSARS-CoV-2及びVOC侵入の阻害
8時間の感染性ウイルス侵入アッセイにおいて、2個のFIP、11個のmAb及び8個のワクチン接種後血清の有効性を試験した。VeroE6-TMPRSS2細胞における侵入阻害割合を、FIP(A)、mAb(B~D)の濃度の増加又はワクチン接種後血清の希釈の増加(E~G)について示す。赤色の線はwtSARS-CoV-2を示し、緑色の線はアルファ(B.1.1.7)を示し、青色の線はベータ(B.1.351)変異体を示す。すべてのFIP、mAb及び血清をトリプリケートで比較して試験し、平均値をプロットし、曲線は4パラメータ用量反応モデルを表す。(A)FIPを、0.0005nM~5000nMまでの10倍希釈系列において試験した。[HPIV3HRC-PEG4]2-chol(HPIV-3特異的リポペプチド)を陰性コントロールとして用いた。(B~D)mAbを、0.0003ug/ml~20ug/mlまでの5倍希釈系列において試験した。MAbC28-10-8(麻疹ウイルス特異的モノクローナル)を陰性コントロールとして用いた。MAbを、様々なVOCに対する活性により分類した((B)試験した3つのウイルスすべてに対して活性、(C)wtSARS-CoV-2及びアルファ(B.1.1.7)に対して活性、(D)非反応性)。(E~G)血清を、1:32~1:4096の範囲の2倍希釈系列において試験した。血清を、BNT162b2 mRNAワクチンによる2回のワクチン接種の3週間後に得た。ワクチン接種前の対応するサンプルを陰性コントロールとして用いた。
8時間の感染性ウイルス侵入アッセイにおいて、2個のFIP、11個のmAb及び8個のワクチン接種後血清の有効性を試験した。VeroE6-TMPRSS2細胞における侵入阻害割合を、FIP(A)、mAb(B~D)の濃度の増加又はワクチン接種後血清の希釈の増加(E~G)について示す。赤色の線はwtSARS-CoV-2を示し、緑色の線はアルファ(B.1.1.7)を示し、青色の線はベータ(B.1.351)変異体を示す。すべてのFIP、mAb及び血清をトリプリケートで比較して試験し、平均値をプロットし、曲線は4パラメータ用量反応モデルを表す。(A)FIPを、0.0005nM~5000nMまでの10倍希釈系列において試験した。[HPIV3HRC-PEG4]2-chol(HPIV-3特異的リポペプチド)を陰性コントロールとして用いた。(B~D)mAbを、0.0003ug/ml~20ug/mlまでの5倍希釈系列において試験した。MAbC28-10-8(麻疹ウイルス特異的モノクローナル)を陰性コントロールとして用いた。MAbを、様々なVOCに対する活性により分類した((B)試験した3つのウイルスすべてに対して活性、(C)wtSARS-CoV-2及びアルファ(B.1.1.7)に対して活性、(D)非反応性)。(E~G)血清を、1:32~1:4096の範囲の2倍希釈系列において試験した。血清を、BNT162b2 mRNAワクチンによる2回のワクチン接種の3週間後に得た。ワクチン接種前の対応するサンプルを陰性コントロールとして用いた。
図20A~B:新たに出現したSARS-CoV-2のS変異体に対する[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチドの融合阻害活性
(A)hACE2受容体及びβ-ガラクトシダーゼのωサブユニットをトランスフェクトした293T細胞によるSARS-CoV-2糖タンパク質及びβ-ガラクトシダーゼのα-サブユニットを、β-ガラクトシダーゼ相補アッセイによって、様々な希釈のペプチド[SARSHRC-PEG4]2-cholの存在下で評価した。β-ガラクトシダーゼからもたらされる発光を、Tecan infinite M1000 proを用いて定量化した。値は、3回の実験による結果の平均値(±SEM)である。(B)パーセント阻害を、特定濃度の阻害物質の存在下での相対発光単位及び阻害物質の非存在下での相対発光単位の比として計算し、バックグラウンド発光について、以下の、パーセント阻害=100×[1-(Xでの発光-バックグラウンド)/(阻害物質の非存在下での発光-バックグラウンド)]のように補正した。データは、3パラメータ用量反応モデルを表す曲線での、3回の別個の実験による平均値±標準誤差(SE)(エラーバー)である。
(A)hACE2受容体及びβ-ガラクトシダーゼのωサブユニットをトランスフェクトした293T細胞によるSARS-CoV-2糖タンパク質及びβ-ガラクトシダーゼのα-サブユニットを、β-ガラクトシダーゼ相補アッセイによって、様々な希釈のペプチド[SARSHRC-PEG4]2-cholの存在下で評価した。β-ガラクトシダーゼからもたらされる発光を、Tecan infinite M1000 proを用いて定量化した。値は、3回の実験による結果の平均値(±SEM)である。(B)パーセント阻害を、特定濃度の阻害物質の存在下での相対発光単位及び阻害物質の非存在下での相対発光単位の比として計算し、バックグラウンド発光について、以下の、パーセント阻害=100×[1-(Xでの発光-バックグラウンド)/(阻害物質の非存在下での発光-バックグラウンド)]のように補正した。データは、3パラメータ用量反応モデルを表す曲線での、3回の別個の実験による平均値±標準誤差(SE)(エラーバー)である。
図21A~J:in vivoでのSARS-CoV-2伝播を予防する[SARSHRC-PEG4]2-chol
(A)実験設計。(B、C)RT-qPCRによって咽頭(B)及び鼻腔(C)スワブにおいて検出されたウイルス量。(D)模擬処置及びペプチド処置センチネルについてBにおいて報告されたゲノム量による曲線下面積(AUC)の比較。(E)VeroE6における生ウイルス分離によって咽頭スワブにおいて検出されたウイルス量。(F)RT-qPCR及び生ウイルス分離を介して検出されたような咽頭におけるウイルス量の間の相関。抗S(G)抗体又は抗N(H)抗体の存在を、IgG ELISAアッセイによって特定した。中和抗体の存在を、生ウイルス中和アッセイにおいて特定した。(I)ウイルス中和抗体を、SARS-CoV-2複製をブロックするエンドポイント血清希釈係数として示す。(J)ペプチド処置又は模擬処置動物のSARS-CoV-2の直接接種は、S特異的抗体、N特異的抗体及び中和抗体の非存在下で、事前にペプチド処置した動物においてのみ増殖性感染をもたらした。ドナー動物を灰色、模擬処置動物を赤色、ペプチド処置動物を緑色で示す。記号は、(Aで定義される)個々の動物に対応し、図の全体を通して一貫している。パネルB、C、E及びH~Jの折れ線グラフは、時点ごとの個々の動物の中央値を接続している。模擬処置及びペプチド処置群を、二元配置分散分析反復測定(パネルB、C、H~J)又はマン-ホイットニー検定(パネルD)を介して比較した。
(A)実験設計。(B、C)RT-qPCRによって咽頭(B)及び鼻腔(C)スワブにおいて検出されたウイルス量。(D)模擬処置及びペプチド処置センチネルについてBにおいて報告されたゲノム量による曲線下面積(AUC)の比較。(E)VeroE6における生ウイルス分離によって咽頭スワブにおいて検出されたウイルス量。(F)RT-qPCR及び生ウイルス分離を介して検出されたような咽頭におけるウイルス量の間の相関。抗S(G)抗体又は抗N(H)抗体の存在を、IgG ELISAアッセイによって特定した。中和抗体の存在を、生ウイルス中和アッセイにおいて特定した。(I)ウイルス中和抗体を、SARS-CoV-2複製をブロックするエンドポイント血清希釈係数として示す。(J)ペプチド処置又は模擬処置動物のSARS-CoV-2の直接接種は、S特異的抗体、N特異的抗体及び中和抗体の非存在下で、事前にペプチド処置した動物においてのみ増殖性感染をもたらした。ドナー動物を灰色、模擬処置動物を赤色、ペプチド処置動物を緑色で示す。記号は、(Aで定義される)個々の動物に対応し、図の全体を通して一貫している。パネルB、C、E及びH~Jの折れ線グラフは、時点ごとの個々の動物の中央値を接続している。模擬処置及びペプチド処置群を、二元配置分散分析反復測定(パネルB、C、H~J)又はマン-ホイットニー検定(パネルD)を介して比較した。
図22A~D:フェレットにおいて用いられるペプチドストックのin vitro効力
(A、B)SARS-CoV-2接種後日数(DPI)1~4日(図16A参照)でフェレットの鼻腔内接種に用いられるDMSO処方ペプチド希釈物の効力を、生ウイルス感染アッセイで確認した。感染事象割合を(A)VeroE6及び(B)VeroE6-TMPRSSにおいて、[SARSHRC-PEG4]2-chol(赤色)又は模擬物(青色)の濃度を増加させて示す。模擬調製物は、等モル量のDMSOを有するDI水であった。SARS-CoV-2に対する50%阻害濃度及び90%阻害濃度は、可変勾配を有する4パラメータ非線形回帰を行うことによって計算され、すべての調製物について同等であった。データは、ペプチド投薬ストックについてトリプリケートによる平均値±標準誤差(SEM)であり、模擬投薬ストックは1回反復として試験した。(C、D)接種後日数(DPI)1日(図19a参照)のフェレットの鼻腔内接種に使用したスクロース処方ペプチド希釈物の効力を生ウイルス感染アッセイで試験した。感染事象割合を、(C)VeroE6及び(D)VeroE6-TMPRSSにおいて、[SARSHRC-PEG4]2-chol(赤色)又は[HPIV3HRC-PEG4]2-chol(青色)の濃度を増加させて示す。SARS-CoV-2に対する50%阻害濃度及び90%阻害濃度を、可変勾配を用いて4パラメータ非線形回帰を行うことによって計算した。データは、トリプリケートによる平均値±標準誤差(SEM)である。DMSO処方リポペプチドと比較して、10mgスケールで生成されたスクロース処方リポペプチドで得られた10~100倍高いIC50及びIC90(パネルC/DをパネルA/Bと比較)を、続けてin vitro融合アッセイを用いて確認した(データ不図示)。
(A、B)SARS-CoV-2接種後日数(DPI)1~4日(図16A参照)でフェレットの鼻腔内接種に用いられるDMSO処方ペプチド希釈物の効力を、生ウイルス感染アッセイで確認した。感染事象割合を(A)VeroE6及び(B)VeroE6-TMPRSSにおいて、[SARSHRC-PEG4]2-chol(赤色)又は模擬物(青色)の濃度を増加させて示す。模擬調製物は、等モル量のDMSOを有するDI水であった。SARS-CoV-2に対する50%阻害濃度及び90%阻害濃度は、可変勾配を有する4パラメータ非線形回帰を行うことによって計算され、すべての調製物について同等であった。データは、ペプチド投薬ストックについてトリプリケートによる平均値±標準誤差(SEM)であり、模擬投薬ストックは1回反復として試験した。(C、D)接種後日数(DPI)1日(図19a参照)のフェレットの鼻腔内接種に使用したスクロース処方ペプチド希釈物の効力を生ウイルス感染アッセイで試験した。感染事象割合を、(C)VeroE6及び(D)VeroE6-TMPRSSにおいて、[SARSHRC-PEG4]2-chol(赤色)又は[HPIV3HRC-PEG4]2-chol(青色)の濃度を増加させて示す。SARS-CoV-2に対する50%阻害濃度及び90%阻害濃度を、可変勾配を用いて4パラメータ非線形回帰を行うことによって計算した。データは、トリプリケートによる平均値±標準誤差(SEM)である。DMSO処方リポペプチドと比較して、10mgスケールで生成されたスクロース処方リポペプチドで得られた10~100倍高いIC50及びIC90(パネルC/DをパネルA/Bと比較)を、続けてin vitro融合アッセイを用いて確認した(データ不図示)。
図23A~B:事前にペプチド処置した動物及び模擬処置した動物のSARS-CoV-2による攻撃感染
無菌防御の正確な測定として抗体の不在を確認するために、事前に模擬処置又は[SARSHRC-PEG4]2-chol処置したフェレットを感染性SARS-CoV-2で攻撃した(図16j参照)。フェレットを、同一処置スケジュールのペアにおいて6個のアイソレータに再収容し、(450μlでの)5×105、5×104又は5×103TCID50/mlのSARS-CoV-2で攻撃した。各用量について、2匹の模擬処置フェレット及び2匹のペプチド処置フェレットに鼻腔内接種した。咽頭スワブにおけるウイルス量を、実験を終了した接種後7日まで、RT-qPCRによって毎日特定した(A)。折れ線グラフは個々の動物を表し、記号は図16Aに記載される記号に対応し、赤色は模擬処置であり、緑色はペプチド処置である。(B)曲線下面積(AUC)は、総ゲノム量が攻撃用量に対応してわずかに減少することを示す。2匹の動物のみが群ごとに含まれるため、統計処理を行わなかった。
無菌防御の正確な測定として抗体の不在を確認するために、事前に模擬処置又は[SARSHRC-PEG4]2-chol処置したフェレットを感染性SARS-CoV-2で攻撃した(図16j参照)。フェレットを、同一処置スケジュールのペアにおいて6個のアイソレータに再収容し、(450μlでの)5×105、5×104又は5×103TCID50/mlのSARS-CoV-2で攻撃した。各用量について、2匹の模擬処置フェレット及び2匹のペプチド処置フェレットに鼻腔内接種した。咽頭スワブにおけるウイルス量を、実験を終了した接種後7日まで、RT-qPCRによって毎日特定した(A)。折れ線グラフは個々の動物を表し、記号は図16Aに記載される記号に対応し、赤色は模擬処置であり、緑色はペプチド処置である。(B)曲線下面積(AUC)は、総ゲノム量が攻撃用量に対応してわずかに減少することを示す。2匹の動物のみが群ごとに含まれるため、統計処理を行わなかった。
図24A~F:in vivoでのSARS-CoV-2伝播に対する保護を提供する[SARSHRC-PEG4]2-cholの単一用量
(A)我々は、HPIV3特異的ペプチドを模擬コントロールとして用いて、共同収容の2時間前のスクロース処方リポペプチドの単回投与が感染を予防又は遅延させる可能性を評価した。(B、C)RT-qPCRによって咽頭(B)及び鼻腔(C)スワブにおいて検出されたウイルス量。(D)[HPIV3HRC-PEG4]2-chol処置及び[SARSHRC-PEG4]2-chol処置センチネルについて図24Bにおいて報告されたゲノム量による曲線下面積(AUC)の比較。(E)VeroE6における生ウイルス分離によって咽頭スワブにおいて検出されたウイルス量。(F)RT-qPCR及び感染性ウイルス分離によって特定された咽頭におけるウイルス量の間の相関。感染性ウイルスは、40-Ct>15での咽頭スワブにおいてのみ分離可能であった。ドナー動物を灰色、模擬処置動物を赤色、ペプチド処置動物を緑色で示す。記号は、(Aで定義される)個々の動物に対応し、(図24Fにおいて以外は)図の全体を通して一貫している。パネルB、C及びEの折れ線グラフは、時点ごとの個々の動物の中央値である。模擬処置及びペプチド処置群を、二元配置分散分析反復測定(パネルB及びC)又はマン-ホイットニー検定(パネルD)によって比較した。(F)全体として、SARS-CoV-2リポペプチドは、HPIV3リポペプチドコントロール群と比較して有意なレベルの保護を提供したが、保護は絶対ではなく、SARS-CoV-2ペプチド処置動物の6匹中2匹はブレークスルー感染を経験した。投薬に用いられたリポペプチドの逆滴定は、スクロース処方[SARSHRC-PEG4]2-cholリポペプチドが、DMSO処方リポペプチドによる実験よりも実質的に低い濃度で投与されていたことを明らかとした(図17)。
(A)我々は、HPIV3特異的ペプチドを模擬コントロールとして用いて、共同収容の2時間前のスクロース処方リポペプチドの単回投与が感染を予防又は遅延させる可能性を評価した。(B、C)RT-qPCRによって咽頭(B)及び鼻腔(C)スワブにおいて検出されたウイルス量。(D)[HPIV3HRC-PEG4]2-chol処置及び[SARSHRC-PEG4]2-chol処置センチネルについて図24Bにおいて報告されたゲノム量による曲線下面積(AUC)の比較。(E)VeroE6における生ウイルス分離によって咽頭スワブにおいて検出されたウイルス量。(F)RT-qPCR及び感染性ウイルス分離によって特定された咽頭におけるウイルス量の間の相関。感染性ウイルスは、40-Ct>15での咽頭スワブにおいてのみ分離可能であった。ドナー動物を灰色、模擬処置動物を赤色、ペプチド処置動物を緑色で示す。記号は、(Aで定義される)個々の動物に対応し、(図24Fにおいて以外は)図の全体を通して一貫している。パネルB、C及びEの折れ線グラフは、時点ごとの個々の動物の中央値である。模擬処置及びペプチド処置群を、二元配置分散分析反復測定(パネルB及びC)又はマン-ホイットニー検定(パネルD)によって比較した。(F)全体として、SARS-CoV-2リポペプチドは、HPIV3リポペプチドコントロール群と比較して有意なレベルの保護を提供したが、保護は絶対ではなく、SARS-CoV-2ペプチド処置動物の6匹中2匹はブレークスルー感染を経験した。投薬に用いられたリポペプチドの逆滴定は、スクロース処方[SARSHRC-PEG4]2-cholリポペプチドが、DMSO処方リポペプチドによる実験よりも実質的に低い濃度で投与されていたことを明らかとした(図17)。
図25A~B:コントロール処置及びペプチド処置フェレットにおける体重減少は有意には異ならない
フェレットの体重は、DMSO処方ペプチド(A、図16Aに記載の実験に対応)及びスクロース処方ペプチド(B、図19Aに記載の実験に対応)による実験の双方で、経時的に安定を維持した。ドナー動物を灰色、コントロール処置動物を赤色、[SARSHRC-PEG4]2-chol処置動物を緑色で示す。記号は、図16A及び図19Aに記載されるような個々の動物に対応する。折れ線グラフは、時点ごとの個々の動物の中央値である。群を、二元配置分散分析反復測定を介して比較し、ドナーフェレット、模擬処置フェレット、[SARSHRC-PEG4]2-chol処置フェレット及び[HPIV3HRC-PEG4]2-chol処置フェレットの間の有意な差は観察されなかった(NS=有意性なし)。
フェレットの体重は、DMSO処方ペプチド(A、図16Aに記載の実験に対応)及びスクロース処方ペプチド(B、図19Aに記載の実験に対応)による実験の双方で、経時的に安定を維持した。ドナー動物を灰色、コントロール処置動物を赤色、[SARSHRC-PEG4]2-chol処置動物を緑色で示す。記号は、図16A及び図19Aに記載されるような個々の動物に対応する。折れ線グラフは、時点ごとの個々の動物の中央値である。群を、二元配置分散分析反復測定を介して比較し、ドナーフェレット、模擬処置フェレット、[SARSHRC-PEG4]2-chol処置フェレット及び[HPIV3HRC-PEG4]2-chol処置フェレットの間の有意な差は観察されなかった(NS=有意性なし)。
図26 ヒトACE2受容体を発現するトランスジェニックマウスにおけるSARSペプチドのin vivo有効性
SARS-CoV-2による感染の前に、SARSペプチドを、サイトケラチンK18(B6.Cg-Tg(K18-ACE2)2Prlmn/J,Jackson)プロモーターの制御下でヒトACE2受容体を発現するトランスジェニックマウスに鼻腔内投与した。マウスをペプチドで前処置した。動物は、21日目にウイルスで攻撃され、すべてが生存した(データ不図示)。生存マウスを、中和抗体の存在について評価し、14日目及び21日目の力価を示す。用いたSARSペプチドは、(図21の)[SARSHRC-PEG4]2-chol及びSARSHRC-PEG24-chol(データ不図示)を含む。
SARS-CoV-2による感染の前に、SARSペプチドを、サイトケラチンK18(B6.Cg-Tg(K18-ACE2)2Prlmn/J,Jackson)プロモーターの制御下でヒトACE2受容体を発現するトランスジェニックマウスに鼻腔内投与した。マウスをペプチドで前処置した。動物は、21日目にウイルスで攻撃され、すべてが生存した(データ不図示)。生存マウスを、中和抗体の存在について評価し、14日目及び21日目の力価を示す。用いたSARSペプチドは、(図21の)[SARSHRC-PEG4]2-chol及びSARSHRC-PEG24-chol(データ不図示)を含む。
発明の詳細な説明
本発明は、COVID-19の予防及び処置のための脂質-ペプチド分子を包含する。本発明は、細胞へのSARS-CoV-2侵入をブロックする設計されたペプチドを用い、in vivoでの感染を予防及び/又は抑止し、伝播を予防する可能性がある。設計された脂質-ペプチド分子は、培養細胞及び動物モデルにおいて、生SARS-CoV-2(COVID)ウイルス感染を阻害するのに非常に有効である。
本発明は、COVID-19の予防及び処置のための脂質-ペプチド分子を包含する。本発明は、細胞へのSARS-CoV-2侵入をブロックする設計されたペプチドを用い、in vivoでの感染を予防及び/又は抑止し、伝播を予防する可能性がある。設計された脂質-ペプチド分子は、培養細胞及び動物モデルにおいて、生SARS-CoV-2(COVID)ウイルス感染を阻害するのに非常に有効である。
SARS-CoV-2(COVID)ウイルスを含むコロナウイルスによる感染は、ウイルスエンベロープと肺細胞膜の間の膜融合を必要とする。融合プロセスは、スパイクタンパク質又はSとも呼ばれるウイルスのエンベロープ糖タンパク質によって媒介される。本発明者らは、スパイクタンパク質の転移段階に結び付けることによってウイルスの融合及び感染を阻害し、したがってその機能を予防する、特異的な脂質-ペプチド構築物を人工設計した。重要なこととして、これらの抗ウイルス薬は、気道によって、点鼻液又は粉末を含む経鼻投与の他の方法によって付与可能であり、毒性がなく、肺における良好な半減期を有する。それらが鼻腔及び吸入を介して付与され得るということは、それらを、便利で、広範な使用について実現可能とする。リード抗ウイルス薬を動物モデルにおいて試験することは、医療従事者の感染を予防するための点鼻液又はスプレーとしての処置を含む、感染の予防及び処置並びに感染動物から健康な動物への伝染を予防するための有用性を示す。
ある態様では、本発明は、ペプチドを提供し、ペプチドのC末端部分は「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」であり、ペプチドのN末端部分は配列番号1及び配列番号2から選択される。ある態様では、本発明は、ペプチドを提供し、ペプチドのC末端部分は「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」であり、ペプチドのN末端部分は配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有する。
ある態様では、SARS脂質-ペプチド融合体は、脂質タグと、ペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択されるペプチド、又はペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有するペプチドと、を含む。
いくつかの実施形態では、脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである。いくつかの実施形態では、脂質タグは、コレステロールである。
ある態様では、SARS脂質-ペプチド融合阻害物質は、脂質タグと、スペーサーと、ペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択されるペプチド、又はペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有するペプチドと、を含む。
いくつかの実施形態では、スペーサーは、ポリエチレングリコール(PEG)である。いくつかの実施形態では、スペーサーは、PEG4、PEG11、又はPEG24である。いくつかの実施形態では、脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである。いくつかの実施形態では、脂質タグはコレステロールである。
いくつかの実施形態では、SARS脂質-ペプチド融合阻害物質は、1つのペプチド部位、1つのスペーサー部位及び1つの脂質タグを有する。いくつかの実施形態では、阻害物質は、2つのペプチド部位、2つのスペーサー部位及び1つの脂質タグを有する。用語「リンカー」及び「スペーサー」は、本出願において互換可能に用いられる。
ある態様では、薬学的組成物は、ペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択されるペプチド、又はペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有するペプチド並びに薬学的に許容可能な賦形剤を含む。
ある態様では、薬学的組成物は、ペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択されるペプチド、又はペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有するペプチド、脂質タグ並びに薬学的に許容可能な賦形剤を含む。
いくつかの実施形態では、脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである。
ある態様では、薬学的組成物は、ペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択されるペプチド、又はペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有するペプチド、脂質タグ、スペーサー並びに薬学的に許容可能な賦形剤を含む。
いくつかの実施形態では、スペーサーは、ポリエチレングリコール(PEG)である。いくつかの実施形態では、スペーサーは、PEG4、PEG11、又はPEG24である。いくつかの実施形態では、脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである。
いくつかの実施形態では、薬学的組成物中のSARS脂質-ペプチド融合阻害物質は、1つのペプチド部位、1つのスペーサー部位及び1つの脂質タグを有する。いくつかの実施形態では、阻害物質は、2つのペプチド部位、2つのスペーサー部位及び1つの脂質タグを有する。
ある態様では、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、SARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。阻害物質は、配列番号1の2つの部位、2つのPEG4部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤をさらに含む。いくつかの実施形態では、各PEG4は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールタグによって隣接される。
ある態様では、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、SARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。阻害物質は、配列番号1の1つの部位、1つのPEG4部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤をさらに含む。いくつかの実施形態では、PEG4は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールタグによって隣接される。
ある態様では、本発明は、抗ウイルス薬学的組成物を、必要とする被検体に投与するステップを含むCOVID-19を予防する方法を提供する。薬学的組成物は、ペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択されるペプチド、又はペプチドのC末端部分が「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」でありかつペプチドのN末端部分が配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有するペプチド、脂質タグ、スペーサー並びに薬学的に許容可能な賦形剤を含む。
いくつかの実施形態では、脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである。
ある態様では、本発明は、抗ウイルス薬学的組成物を、必要とする被検体に投与するステップを含むCOVID-19を予防する方法を提供する。薬学的組成物は、配列番号1の2つの部位、2つのPEG4部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤をさらに含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含み、各PEG4は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールによって隣接される。
ある態様では、本発明は、抗ウイルス薬学的組成物を、必要とする被検体に投与するステップを含むCOVID-19を予防する方法を提供する。薬学的組成物は、配列番号1の1つの部位、1つのPEG24部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤をさらに含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含み、PEG24は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールによって隣接される。
いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、経気道又は皮下投与される。いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は鼻腔内投与される。いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、点鼻液又はスプレーとして投与される。いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、点鼻粉末として投与される。
いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、被検体に少なくとも2回投与される。いくつかの実施形態では、少なくとも1回の投与は、被検体がSARS-CoV-2に曝露される前に行われる。いくつかの実施形態では、すべての投与は、被検体がSARS-CoV-2に曝露される前に行われる。いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、毎日投与される。
いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、被検体に1回投与される。いくつかの実施形態では、投与は、被検体がSARS-CoV-2に曝露される前に行われる。
いくつかの実施形態では、抗ウイルス薬学的組成物は、その必要のある被検体に1以上の追加の抗ウイルス物質とともに投与される。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの追加の抗ウイルス物質は、SARSHRCペプチドとは異なる態様のSARS-CoV-2ライフサイクルを標的とする。
いくつかの実施形態では、ペプチドは、被検体の上気道及び下気道の双方において生物学的に有効な濃度に到達する。いくつかの実施形態では、ペプチドは、被検体の肺において生物学的に有効な濃度に到達する。いくつかの実施形態では、ペプチドは、被検体の血液において生物学的に有効な濃度に到達する。
いくつかの実施形態では、方法は、スパイクタンパク質を含むSARS-CoV-2ビリオンによって引き起こされるCOVID-19を予防し、スパイクタンパク質の配列は配列番号3とは異なる。いくつかの実施形態では、SARS-CoV-2は、SARS-CoV-2のS247R、SARS-CoV-2のD614G、SARS-CoV-2のS943P、及びSARS-CoV-2のD839Yからなる群から選択される。いくつかの他の実施形態では、SARS-CoV-2は、SARS-CoV-2アルファ、ベータ、ガンマ、デルタ及びラムダ変異体からなる群から選択される。
ある態様では、本発明は、被検体における細胞に感染するSARS-CoV-2のリスクを低減する方法を提供する。本方法は、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物の有効量を投与して細胞のSARS-CoV-2感染を阻害するステップを含む。SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、配列番号1の2つの部位、2つのPEG4部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。各PEG4は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールタグによって隣接され得る。あるいは、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、配列番号1の1つの部位、1つのPEG24部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。PEG24は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールによって隣接され得る。
ある態様では、本発明は、被検体におけるCOVID-19のリスクを低減する方法を提供する。本方法は、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物の有効量を投与して細胞のSARS-CoV-2感染を阻害するステップを含む。SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、配列番号1の2つの部位、2つのPEG4部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。各PEG4は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールタグによって隣接され得る。あるいは、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、配列番号1の1つの部位、1つのPEG24部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。PEG24は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールによって隣接され得る。
ある態様では、本発明は、被検体におけるCOVID-19による死亡のリスクを低減する方法を提供する。本方法は、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物の有効量を投与して細胞のSARS-CoV-2感染を阻害するステップを含む。SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、配列番号1の2つの部位、2つのPEG4部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。各PEG4は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールタグによって隣接され得る。あるいは、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物は、配列番号1の1つの部位、1つのPEG24部位、1つのコレステロールタグ及び薬学的に許容可能な賦形剤を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む。PEG24は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールによって隣接され得る。
いくつかの実施形態では、方法は、スパイクタンパク質を含むSARS-CoV-2ビリオンによって引き起こされるCOVID-19を予防し、スパイクタンパク質の配列は配列番号3とは異なる。いくつかの実施形態では、SARS-CoV-2は、SARS-CoV-2のS247R、SARS-CoV-2のD614G、SARS-CoV-2のS943P、及びSARS-CoV-2のD839Yからなる群から選択される。いくつかの他の実施形態では、SARS-CoV-2は、SARS-CoV-2アルファ、ベータ、ガンマ、デルタ及びラムダ変異体からなる群から選択される。
実施例が、以下に提供されて本発明のより完全な理解を容易にする。以下の実施例は、本発明を製造及び実施する例示的な様式を説明する。ただし、代替的な方法が利用されて同様の結果を得ることもあるため、本発明の範囲は、説明のみを目的とするこれらの実施例において開示される具体的な実施形態に限定されない。
実施例1:一般概念
コロナウイルス感染
コロナウイルス(CoV)は生命を脅かす疾患を引き起こし得る。最新の疾患は、世界保健機関によってコロナウイルス感染症2019(略して「COVID-19」)と命名された。COVID-19は、コロナウイルス株SARS-CoV-2によって引き起こされる。SARS-CoV-2は、その前身であるSARS-CoV-1及び中東呼吸器症候群ウイルスMERS-CoVと同様に、ベータコロナウイルスである。一方で、SARS-CoV-2及びCOVID-19は、2020年に全世界によって目撃されたように、(MERSなどの)他のCoV及びそれらのそれぞれの疾患とは著しい態様で異なる。
コロナウイルス感染
コロナウイルス(CoV)は生命を脅かす疾患を引き起こし得る。最新の疾患は、世界保健機関によってコロナウイルス感染症2019(略して「COVID-19」)と命名された。COVID-19は、コロナウイルス株SARS-CoV-2によって引き起こされる。SARS-CoV-2は、その前身であるSARS-CoV-1及び中東呼吸器症候群ウイルスMERS-CoVと同様に、ベータコロナウイルスである。一方で、SARS-CoV-2及びCOVID-19は、2020年に全世界によって目撃されたように、(MERSなどの)他のCoV及びそれらのそれぞれの疾患とは著しい態様で異なる。
標的細胞へのコロナウイルス侵入経路
コロナウイルスは、I型融合メカニズムを採用して宿主細胞の細胞質へのアクセスを得る。I型融合メカニズムを採用する他の病原性ウイルスは、HIV、パラミクソウイルス及びニューモウイルスを含む。ウイルスエンベロープ及び宿主細胞膜の合併は、3量体ウイルス融合タンパク質の大規模な構造的な再配列によって促進され、感染は、再配列プロセスを阻害することによって阻止され得る。
コロナウイルスは、I型融合メカニズムを採用して宿主細胞の細胞質へのアクセスを得る。I型融合メカニズムを採用する他の病原性ウイルスは、HIV、パラミクソウイルス及びニューモウイルスを含む。ウイルスエンベロープ及び宿主細胞膜の合併は、3量体ウイルス融合タンパク質の大規模な構造的な再配列によって促進され、感染は、再配列プロセスを阻害することによって阻止され得る。
コロナウイルスによる感染は、ウイルスエンベロープと細胞膜の間の膜融合を必要とする。細胞の種類及びコロナウイルス株に応じて、融合は、細胞表面膜において又はエンドソーム膜内のいずれかで引き起こされ得る。融合プロセスは、各単量体がいくつかのドメインを有する大きなホモ3量体として提示される約1200残基の高グリコシル化I型内在性膜タンパク質であるウイルスエンベロープ糖タンパク質(S)によって媒介される(図1、2)。ウイルス膜の遠位にある受容体結合ドメイン(RBD)は、細胞表面付着に関与する。膜の合併は、近位細胞融合ドメイン(FD)によって媒介される。RBD及びFDによる協調作用が、融合に必要とされる。ウイルス付着(及びある場合には取り込み)に応じて、宿主因子(受容体及びプロテアーゼ)は、タンパク質のリフォールディングを膜融合に直接結合する、エネルギー的に安定な6ヘリックスバンドル(6HB)の形成によって促進される、FDにおける大規模な立体配座の再配列を引き起こす。FDは、(C末端ヘプタッドリピート、Cペプチド又はHRCペプチドといわれる)融合阻害ペプチドによって標的とされ得る、高度に保存された3量体コイルドコイルコアで構成される一過性プレヘアピン中間体を形成すると考えられている。
インフルエンザHAと同様に、Sタンパク質はビリオン表面に3量体として存在し、付着、受容体結合及び膜融合を媒介する。これまでに同定されたベータコロナウイルスSタンパク質の宿主細胞受容体は、SARS-CoV-1に対するアンジオテンシン変換酵素2(ACE2)及びMERS-CoVに対するジペプチジルペプチダーゼ-4(DPP4)を含む。SARS-CoV-2は侵入にヒトアンジオテンシン変換酵素2(hACE2)を用いることが分かった(かつ、まだ知られていない他の受容体を用いる可能性が最も高く、又は用いることが可能である)。Sは宿主プロテアーゼによって切断されて、S1及びS2を生成する。受容体によるプライミング及び切断は、双方とも膜合併に必要である。
ウイルス侵入の経路及び阻害の戦略
膜合併をもたらす融合タンパク質における一連の立体配座変化を開始する活性化ステップは、ウイルスが細胞に侵入するのに用いる経路に応じて異なる。多数のパラミクソウイルスについて、受容体が結合すると、付着糖タンパク質は、融合タンパク質を活性化して、中性pHで細胞表面におけるその融合可能な立体配座となる。我々その他は、(細胞膜で融合する)これらのウイルスについて、融合タンパク質外部ドメインのHRC領域に由来するCペプチドが様々な活性によりウイルス侵入を阻害すること、及び脂質複合体がそれらの抗ウイルス効力を著しく増強し、同時にそれらのin vivo半減期を増加することを示した。我々は、脂質複合融合阻害ペプチドを原形質膜に標的化することによって、かつHRN-ペプチド結合親和性を増加する人工設計をすることによって、抗ウイルス効力を数対数分だけ増加させた。細胞表面の脂質複合阻害ペプチドは、ウイルス融合の膜部位を直接標的とする。化合物に(PEG4などの)ポリエチレングリコール(PEG)リンカーを脂質部位とペプチドの間で追加することによって、我々は、複合体の活性及び効力をさらに増加した。我々は、脂質複合融合阻害ペプチドのin vivo有効性を、ゴールデンハムスター及び非ヒト類霊長類における致命的なニパウイルス感染、マウス及びコットンラットにおける麻疹ウイルス感染、並びにコットンラットにおけるヒトパラインフルエンザウイルス3型感染に対して実証した。
膜合併をもたらす融合タンパク質における一連の立体配座変化を開始する活性化ステップは、ウイルスが細胞に侵入するのに用いる経路に応じて異なる。多数のパラミクソウイルスについて、受容体が結合すると、付着糖タンパク質は、融合タンパク質を活性化して、中性pHで細胞表面におけるその融合可能な立体配座となる。我々その他は、(細胞膜で融合する)これらのウイルスについて、融合タンパク質外部ドメインのHRC領域に由来するCペプチドが様々な活性によりウイルス侵入を阻害すること、及び脂質複合体がそれらの抗ウイルス効力を著しく増強し、同時にそれらのin vivo半減期を増加することを示した。我々は、脂質複合融合阻害ペプチドを原形質膜に標的化することによって、かつHRN-ペプチド結合親和性を増加する人工設計をすることによって、抗ウイルス効力を数対数分だけ増加させた。細胞表面の脂質複合阻害ペプチドは、ウイルス融合の膜部位を直接標的とする。化合物に(PEG4などの)ポリエチレングリコール(PEG)リンカーを脂質部位とペプチドの間で追加することによって、我々は、複合体の活性及び効力をさらに増加した。我々は、脂質複合融合阻害ペプチドのin vivo有効性を、ゴールデンハムスター及び非ヒト類霊長類における致命的なニパウイルス感染、マウス及びコットンラットにおける麻疹ウイルス感染、並びにコットンラットにおけるヒトパラインフルエンザウイルス3型感染に対して実証した。
細胞膜で融合しないウイルスに対して、C-ペプチドへの標的は、一般にアクセス不能と考えられている。これらのウイルスの例は、インフルエンザウイルス及びエボラウイルスである。インフルエンザの融合タンパク質(ヘマグルチニンタンパク質、HA)及びエボラの融合タンパク質(GP)は、活性化されて細胞内内在化後にのみ融合する。我々は、インフルエンザHAに由来する我々の脂質複合ペプチドがインフルエンザによる感染を阻害することを示し、脂質複合体による戦略は、細胞内部で融合するウイルスに対して融合阻害ペプチドの使用を可能にすることを示唆する。インフルエンザに採用した2番目の戦略は、細胞内標的の阻害を強化するHIV-TAT(周知の細胞透過性ペプチド、CPP)の付加である。これらの2つの戦略の組合せにより、HA由来ペプチドは、インフルエンザウイルスのヒト株に対してin vivoで有効である。同様の戦略はまた、エボラ感染に対する有効な抗ウイルスC-ペプチドをもたらした。
原理の証明:融合脂質-ペプチド
コロナウイルスに対するCペプチド融合阻害物質の開発における主要な課題は、コロナウイルスのウイルス侵入がいくつかの侵入経路をたどり得ることであり得る(図2)。一部のコロナウイルス株は細胞表面で融合することもあり、一方で他の一部は最初にエンドサイトーシスし、融合はエンドソームにおいて引き起こされる。場合によっては、同一株は、S切断部位及び標的宿主細胞のプロテアーゼに応じて、異なる経路を介して侵入し得る。ウイルスは、細胞表面又は細胞内で融合し得る。
コロナウイルスに対するCペプチド融合阻害物質の開発における主要な課題は、コロナウイルスのウイルス侵入がいくつかの侵入経路をたどり得ることであり得る(図2)。一部のコロナウイルス株は細胞表面で融合することもあり、一方で他の一部は最初にエンドサイトーシスし、融合はエンドソームにおいて引き起こされる。場合によっては、同一株は、S切断部位及び標的宿主細胞のプロテアーゼに応じて、異なる経路を介して侵入し得る。ウイルスは、細胞表面又は細胞内で融合し得る。
この理由のため、コロナウイルスの侵入阻害物質の設計は課題となる。我々は、エンドソーム局在化を促進する細胞透過性ペプチド及び脂質部位の付加が抗ウイルス効力を増加させるか否かを探索した。
脂質複合阻害ペプチドにおける先行研究は、脂質がペプチドを細胞膜に指向させて抗ウイルス有効性を増加することを実証した。これらの複合ペプチドは、発表された研究において、コロナウイルスの初期侵入株及び後期侵入株の双方を阻害することを示した(図3)。
実施例2:(SARSとも命名される)HRC由来のSARSHRC抗ウイルスペプチド及びSARSMod抗ウイルスペプチドの設計
SARSCoV-2のSタンパク質のHRCドメインの配列
SARS-CoV-2 6HBアセンブリ(図4)は、SARS-CoV-2膜融合の阻害物質の設計のための優れた基礎を提供する。HRCドメインは、中央の5回転のα-ヘリックス及び両側においてヘリックスに隣接する伸長領域を特徴とする。天然のHRCドメインは、SARS-CoV-2のSタンパク質の残基1168~1203に対応する。
SARSCoV-2のSタンパク質のHRCドメインの配列
SARS-CoV-2 6HBアセンブリ(図4)は、SARS-CoV-2膜融合の阻害物質の設計のための優れた基礎を提供する。HRCドメインは、中央の5回転のα-ヘリックス及び両側においてヘリックスに隣接する伸長領域を特徴とする。天然のHRCドメインは、SARS-CoV-2のSタンパク質の残基1168~1203に対応する。
ペプチドSARS(図5)は、(SARS-CoV-1HRCドメインと同一である)SARS-CoV-2のHRCドメインに対応し、Xia他は近年、偽ウイルスによる細胞アッセイおいて(「D-1」又は「ペプチドD-1」とも命名される)ペプチドSARSがSARS-CoV-2感染の中程度の阻害物質であることを報告した(IC50、約1μM)。中央のα-ヘリックスを形成する残基を示す。提案されたSARSModは、SARSに対して(図5において強調表示して示す)7個のアミノ酸変化を含み、溶解性を向上する。
SARS脂質融合ペプチド及びSARSMod脂質融合ペプチドの設計
SARS-CoV-2による感染は、細胞表面又はエンドソーム膜のいずれかで、ウイルスエンベロープと宿主細胞膜の間の膜融合を必要とする。融合プロセスは、ウイルスエンベロープスパイク糖タンパク質Sによって媒介される。ウイルスの付着又は取り込みに応じて、宿主因子は、膜融合及びウイルス侵入に直接つながるリフォールディングするステップを含む、Sにおける大規模な立体配座の再配列を引き起こす。Sタンパク質のC末端で高度に保存されたヘプタッドリピート(HR)ドメインに対応するペプチド(HRCペプチド)は、このリフォールディングを予防し、融合を阻害し、それにより感染を予防し得る。
SARS-CoV-2による感染は、細胞表面又はエンドソーム膜のいずれかで、ウイルスエンベロープと宿主細胞膜の間の膜融合を必要とする。融合プロセスは、ウイルスエンベロープスパイク糖タンパク質Sによって媒介される。ウイルスの付着又は取り込みに応じて、宿主因子は、膜融合及びウイルス侵入に直接つながるリフォールディングするステップを含む、Sにおける大規模な立体配座の再配列を引き起こす。Sタンパク質のC末端で高度に保存されたヘプタッドリピート(HR)ドメインに対応するペプチド(HRCペプチド)は、このリフォールディングを予防し、融合を阻害し、それにより感染を予防し得る。
我々は近年、以前に説明されたHRC由来融合阻害ペプチドに勝るin vitro及びex vivo有効性を有する、SARS-CoV-2に対する単量体SARS-CoV-2のHRC-リポペプチド融合阻害物質を説明した。我々は、(SARSとも命名される)SARSHRCペプチド配列及びSARSModペプチド配列に基づいて、多数の構築物を設計した。基本的に、SARS及びSARSModペプチドを、グリシン-セリンの4量体のGSGS及びシステインをそれらのC末端に付着することによって修飾した。PEGリンカー(PEG4、PEG24又はPEG11)及びコレステロールタグを構築物にさらに追加した。HRCペプチドは、Sタンパク質3量体の伸長中間体とともに6ヘリックスバンドル(6HB)様のアセンブリを形成し、それにより膜融合を促進するSの構造的再配列を妨害する。
(「SARS単量体」とも命名される)[SARSHRC-PEG4]-chol:
SARS-GSGS-C-PEG4-Chol
(「SARSMod単量体」とも命名される)[SARSMod-PEG4]-chol:
SARSMod-GSGS-C-PEG4-Chol
(「SARS2量体」とも命名される)[SARSHRC-PEG4]2-chol:
[SARS-GSGS-C-PEG4]2-Chol
(「SARSMod2量体」とも命名される)[SARSMod-PEG4]2-chol:
[SARSMod-GSGS-C-PEG4]2-Chol
(「SARS単量体」とも命名される)[SARSHRC-PEG4]-chol:
SARS-GSGS-C-PEG4-Chol
(「SARSMod単量体」とも命名される)[SARSMod-PEG4]-chol:
SARSMod-GSGS-C-PEG4-Chol
(「SARS2量体」とも命名される)[SARSHRC-PEG4]2-chol:
[SARS-GSGS-C-PEG4]2-Chol
(「SARSMod2量体」とも命名される)[SARSMod-PEG4]2-chol:
[SARSMod-GSGS-C-PEG4]2-Chol
我々はまた、上記の構築物による変形例として、追加の構築物を設計した。ペプチドの設計を、図6Cに示す。複合体の同一性を、図7に示すようにMALDI-TOF MSによって検証した。
SARSHRC-Chol:SARS-Chol(リンカーなし)
[SARSHRC]2-PEG11:コレステロールなし、PEG11のみを有するSARSの2量体、
SARSHRC-PEG24-chol:PEG24及びコレステロールを有するSARSの単量体
SARSHRC-Chol:SARS-Chol(リンカーなし)
[SARSHRC]2-PEG11:コレステロールなし、PEG11のみを有するSARSの2量体、
SARSHRC-PEG24-chol:PEG24及びコレステロールを有するSARSの単量体
我々は以前に、HRC由来阻害ペプチドの脂質複合体は抗ウイルス効力及びin vivo半減期を著しく増加させることを実証し、この戦略を用いて、ヒトパラインフルエンザウイルス3型、麻疹ウイルス、インフルエンザウイルス及びニパウイルス感染の予防及び/又は処置のための侵入阻害物質を作成することに成功した。2量体化及び細胞膜へのペプチドの集積の双方が、気道保護を保証し、全身性リポペプチド播種を予防する鍵であることが証明された。動物に鼻腔内投与された脂質複合ペプチドは、上気道及び下気道の双方において、高くかつ(in vivoで)生物学的に有効な濃度に到達し、脂質の具体的な性質は、肺から全身循環及び臓器への転移の程度を調節するように設計され得る。脂質複合体はまた、エンドサイトーシスを介して取り込まれるまで融合しないウイルスに対する活性を可能とした。ここで、我々は、SARS-CoV-2のS特異的リポペプチドが融合の有力な阻害物質であり、ウイルスの侵入を予防し、鼻腔内投与される場合、フェレットにおいてSARS-CoV-2の直接接触伝播を完全に予防することを示す。我々は、この化合物を、ヒトにおけるSARS-CoV-2伝播の暴露前又は暴露後の早期予防のための抗ウイルス薬の候補として提案する。
実施例3:SARS及びSARSMod由来脂質-ペプチド融合体のin vitro効力
以前に評価されたSARS-CoV-2のHRC-リポペプチド融合阻害物質の抗ウイルス効力を向上するために、我々は、SARS-CoV-2のS由来HRC-ペプチドの単量体誘導体及び2量体誘導体を比較した(図8)。SARS-CoV-2のHRCリポペプチドの初期機能評価を、我々がSARS-CoV-2のS媒介性融合の評価について適合させた、β-ガラクトシダーゼ(β-gal)のアルファ相補性に基づく細胞間融合アッセイで実施した。
以前に評価されたSARS-CoV-2のHRC-リポペプチド融合阻害物質の抗ウイルス効力を向上するために、我々は、SARS-CoV-2のS由来HRC-ペプチドの単量体誘導体及び2量体誘導体を比較した(図8)。SARS-CoV-2のHRCリポペプチドの初期機能評価を、我々がSARS-CoV-2のS媒介性融合の評価について適合させた、β-ガラクトシダーゼ(β-gal)のアルファ相補性に基づく細胞間融合アッセイで実施した。
図8Aは、定量的細胞間融合アッセイにおける、付加コレステロール無し(SARSHRC及び[SARSHRC]2-PEG11)又は有りの、4つの単量体SARS-CoV-2のS由来36アミノ酸HRCペプチド及び2つの2量体SARS-CoV-2のS由来36アミノ酸HRCペプチド(図5及び6)の抗ウイルス効力を示す。阻害割合は、阻害物質の非存在下で観察される発光シグナル抑制の程度に対応する(すなわち、0%阻害が、最大発光シグナルに対応する)。2量体化によって、非脂質付加ペプチド及びそれらの脂質付加ペプチドの双方についてペプチド効力が増加した(図8A)。陰性コントロールとして用いたHPIV3Fタンパク質HRCドメインに基づく2量体コレステロール複合リポペプチドは、試験した濃度では融合を阻害しなかった(図8Aの黒色の線、追加の陰性コントロールについては図11b~c参照)。単量体リポペプチドの中で、PEG24を保有するペプチドが最も強力であった。2量体コレステロール複合ペプチド([SARSHRC-PEG4]2-chol、図8Aの赤色の線)は、試験パネルの中でSARS-CoV-2に対して最も強力なリポペプチドである。
SARS-CoV-2ゲノムの全体的な安定性にもかかわらず、Sに突然変異を有する変異体は、世界中に広まっている。Sにおけるこれらの突然変異は、細胞の感染性を変化させ(例えば、D614G)、又はHRCペプチドの想定される標的ドメインに位置していた(例えば、S943P)。様々な変異体SARS-CoV-2ウイルスについての[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチドの効力を特定するために、我々は、新たに出現したこれらのSタンパク質突然変異体の各々によって媒介される融合阻害を調査した。さらに、広域スペクトル活性の可能性を評価するために、我々は、SARS-CoV及びMERS-CoVのSに対する効力を(後者についての標的としてジペプチジルペプチダーゼ4(DPP4)受容体保有細胞を用いて)評価した。2量体コレステロール複合ペプチド([SARSHRC-PEG4]2-chol)は、いくつかの新たに出現した(D614Gを含む)SARS-CoV-2変異体のSタンパク質並びにSARS-CoV及びMERS-CoVのSタンパク質によって媒介される融合をも強力に阻害した(図8B)。最後に、コロナウイルス感染症2019(COVID-19)のパンデミックが進行している限り、原因物質であるSARS-CoV-2のゲノムは継続的に進化している。多くの変化は一過性であり、又は疫学的若しくは臨床的な影響はないが、関心のある変異体(VOI)又は懸念される変異体(VOC)として分類される複数の変異体が、新たに出現した。ここで、具体的に2つのVOC、イギリスの変異体すなわちアルファ変異体(B.1.1.7;UK)及び南アフリカの変異体すなわちベータ変異体(B.1.351;SA)(https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/more/science-and-research/scientific-brief-emerging-variants.html,Muik、2021年及びWu、2021年。命名についてはhttps://www.who.int/en/activities/tracking-SARS-CoV-2-variants/参照)に対処するために、実験を変異体アルファ(B.1.1.7)及び変異体ベータ(B.1.351)により繰り返した(図8C)。我々は、[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチドがこれら2つの変異体のSタンパク質によって媒介される融合も強力に阻害することを結論付けた。
HIV-TATは、細胞内標的の阻害を増強する周知の細胞透過性ペプチド(CPP)である。我々は、細胞透過性ペプチド配列の追加が、エボラウイルス及びインフルエンザウイルスを標的とする双方のペプチドについて抗ウイルス活性を増加し得ることを以前に示した。インフルエンザについて、TAT複合ペプチドのみがin vivoで有効であることが示された。驚くべきことに、図9に示すように、細胞透過性ペプチド配列の追加は、[SARSHRC-PEG4]2-cholの抗ウイルス活性を増加させない。図9Aに示すように、TATの追加は、VeroE6における有効性を低下させ、それは、エンドソーム内で融合するウイルスでは、エボラに対するように、TATが増強することが予期されるので、予想外の結果である。TMPRSS2無しのこれらの細胞では、エンドソーム経路融合が予想され、したがってTATが有効性を悪化させることは予想外である。図9Bに示すように、TMPRSS2の存在下ではこのウイルスは細胞表面で融合するはずであるため、我々はTATがここで増強するとは予想していなかったが、TATはVeroE6-TMPRSS2細胞においても有効性を低下させた。この驚くべき結果は、様々なウイルスの間の相違、及びそれらのペプチド阻害物質に対してどのように反応するかをさらに強調する。
宿主細胞膜での2量体リポペプチドの提案された係留及びウイルスSタンパク質との相互作用を図10A~Bに示す。我々のSARS-CoV-2のS由来HRCペプチドは、in vitroで驚くべきかつ予想外に高い効力を示した。まとめると、これらのデータは、特に[SARSHRC-PEG4]2-cholリポペプチドは進化するパンデミックに対抗するように備えられていることを示唆する。このペプチドによるSARS-CoV-2阻害の設計及び特異性を、図11にさらに詳細に示す。
実施例4:SARS由来脂質-ペプチド融合体及びSARSMod由来脂質-ペプチド融合体の生体内分布、細胞毒性及びウイルス侵入ブロッキング
他のエンベロープ型呼吸器ウイルスについて、我々は以前に、ex vivo及びin vivoの双方で、鼻腔内投与された2量体リポペプチドはcholの付着部位対tocの付着部位に依存して異なる滞留を気道で示すことを示した(Figueira,T.N.他、J Virol 91(2017年))。ここで、我々は、我々の最も強力な単量体及び2量体リポペプチド(SARSHRC-PEG24-chol及び[SARSHRC-PEG4]2-chol)の、ヒト化K18 hACE2マウスにおける鼻腔内接種又は皮下注入後1、8及び24時間での、局所及び全身の生体内分布を比較した(図12~14)。2つのリポペプチドは、鼻腔内投与後1時間で同様の肺濃度に到達した(約1~2μM)。8時間及び24時間で、2量体[SARSHRC-PEG4]2-cholリポペプチドは肺において高レベルを維持し、血液への侵入は最小限であったが、単量体ペプチドは体循環に侵入し、肺濃度は低下した(図12)。これらの肺での高レベルは驚くべきことでありかつ予想外であり、それらは動物で有効であり、臨床的に有効であると期待される。2量体[SARSHRC-PEG4]2-cholリポペプチドは、鼻腔内投与後に肺全体にわたって分布した(図13)。図14は、様々な組織におけるより長い時点(48時間)での双方のリポペプチドの分布をさらに示す。
他のエンベロープ型呼吸器ウイルスについて、我々は以前に、ex vivo及びin vivoの双方で、鼻腔内投与された2量体リポペプチドはcholの付着部位対tocの付着部位に依存して異なる滞留を気道で示すことを示した(Figueira,T.N.他、J Virol 91(2017年))。ここで、我々は、我々の最も強力な単量体及び2量体リポペプチド(SARSHRC-PEG24-chol及び[SARSHRC-PEG4]2-chol)の、ヒト化K18 hACE2マウスにおける鼻腔内接種又は皮下注入後1、8及び24時間での、局所及び全身の生体内分布を比較した(図12~14)。2つのリポペプチドは、鼻腔内投与後1時間で同様の肺濃度に到達した(約1~2μM)。8時間及び24時間で、2量体[SARSHRC-PEG4]2-cholリポペプチドは肺において高レベルを維持し、血液への侵入は最小限であったが、単量体ペプチドは体循環に侵入し、肺濃度は低下した(図12)。これらの肺での高レベルは驚くべきことでありかつ予想外であり、それらは動物で有効であり、臨床的に有効であると期待される。2量体[SARSHRC-PEG4]2-cholリポペプチドは、鼻腔内投与後に肺全体にわたって分布した(図13)。図14は、様々な組織におけるより長い時点(48時間)での双方のリポペプチドの分布をさらに示す。
初代HAE細胞におけるex vivo毒性(MTT)アッセイを、融合体について実施した。アッセイは、試験した最高濃度で6日後でも最小限の毒性を示し(100μMで20%未満)、そのIC90侵入阻害濃度(約35nM)では毒性を示さなかった(図15)。そのin vitro有効性と協調して、[SARSHRC-PEG4]2-cholのより長い気道持続性によって、我々はこの2量体リポペプチドをさらなる評価に進めた。
次に、リードペプチドである[SARSHRC-PEG4]2-cholを、VeroE6細胞又は細胞膜でウイルス侵入を容易にすると考えられている宿主因子の1つであるプロテアーゼTMPRSS2を過剰発現するVeroE6細胞において、生SARS-CoV-2の侵入をブロックするその能力について評価した。VeroE6細胞におけるウイルス融合は、主にエンドサイトーシス後に発生するが、ウイルスは、気道細胞での侵入経路を反映して、細胞表面での融合によってTMPRSS2過剰発現細胞に侵入する。この相違は、クロロキンがVero細胞におけるSARS-CoV-2感染に対して有効性を有するがTMPRSS2発現Vero細胞及びヒト肺では有効性がないことによって強調される。2%ジメチルスルホキシド(DMSO)を含有する水性緩衝液に溶解した[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチドは、8時間後のウイルス侵入を、VeroE6では約300nMのIC50及びVeroE6-TMPRSS2細胞では約5nMのIC50で阻害した(図16A)。ヒトでの使用に向けた転用の可能性を強化するために、リポペプチドを、DMSOの代わりにスクロースで再処方し、同等の効力がもたらされた(図16B)。HPIV3に対するコントロールの2量体融合阻害リポペプチドは、HPIV3による感染をブロックしたが(緑色の線)、SARS-CoV-2感染を阻害しなかった。in vitro有効性データを図16Cにまとめる。
実施例5:モノクローナル抗体及びワクチン接種後血清と比較した、懸念されるSARS-CoV-2変異体に対する融合阻害リポペプチドの効力
ここで、我々は、2つのVOC、アルファ(B.1.1.7)変異体及び南アフリカすなわちベータ(B.1.351)変異体に対する融合阻害リポペプチドの効力を特定し、特徴付けた。双方のVOCについて、モノクローナル抗体からの免疫回避が説明されており、中和アッセイにおいて、回復期血清はB.1.351に対する効力が少ないことが報告されている。
ここで、我々は、2つのVOC、アルファ(B.1.1.7)変異体及び南アフリカすなわちベータ(B.1.351)変異体に対する融合阻害リポペプチドの効力を特定し、特徴付けた。双方のVOCについて、モノクローナル抗体からの免疫回避が説明されており、中和アッセイにおいて、回復期血清はB.1.351に対する効力が少ないことが報告されている。
我々は以前に、in vitro及びin vivoで、wtSARS-CoV-2感染は融合阻害リポペプチドによって効率的に阻害され得ることを説明した。ここで、我々は、2つのリポペプチド([SARSHRC-PEG4]2-chol及びSARSHRC-PEG24-chol)の、野生型、アルファ変異体(B.1.1.7)及びベータ変異体(B.1.351)SARS-CoV-2に対する有効性を、感染性ウイルス侵入アッセイにおいて評価した。我々は、リポペプチドを、以前に説明した11個のモノクローナル抗体(mAb)及び8個のワクチン接種後血清(BNT162b2、2ショット)のセットと直接比較した。
我々は、以前に確立した感染性ウイルス侵入アッセイを行った。簡潔には、FIP、mAb及び血清を段階希釈し(それぞれ10倍、5倍又は2倍)、一定量のウイルス粒子とともに37℃で1時間インキュベーションした。続けて、ウイルス-阻害物質混合物を、TMPRSS2を過剰発現するVeroE6細胞(VeroE6-TMPRSS2)又はCalu3細胞に添加し、37℃で8時間インキュベーションした。細胞を洗浄し、固定し、一次マウス抗SARS-CoVヌクレオカプシド(Biorad)及び二次ヤギ抗マウスIgG/FITC抗体(Invitrogen)で染色した。蛍光スポットを記録し、計数し、感染制御の割合で阻害を計算した。我々は、4パラメータ用量反応モデルを用いてIC50値を計算し、対数変換されたIC50値に基づいて各クラス内の効力を定義した(図17及び18に示し、双方とも同じ結果を異なる形式で示す)。
我々は、用いた細胞株に関係なく、双方のリポペプチドの、wt、アルファ変異体(B.1.1.7)及びベータ変異体(B.1.351)に対する同等の効力を検出した。VeroE6-TMPRSS2細胞では、11個のmAbのうち2個は3つのウイルスすべてに対してウイルス侵入を効率的に阻害し(2-15、1-16)、11個のmAbのうち4個はウイルスの侵入を阻害せず(又は高濃度でのみ阻害した)、11個のmAbのうち2個はwtSARS-CoV-2の侵入を効率的に阻害したが、アルファ変異体(B.1.1.7)又はベータ変異体(B.1.351)の侵入は阻害せず(1-21、1-22)、11個のmAbのうち2個はwt及びアルファ変異体(B.1.1.7)の侵入を同等のレベルでブロックしたが、ベータ変異体(B.1.351)の侵入はブロックせず(1-18,2-17)、11個のmAbのうち1個はアルファ変異体(B.1.1.7)に対してわずかに有効性が増加した(2-02)。IC50値はCalu3細胞において総じて低かったが、我々は同様の傾向を観察した。
ワクチン接種後ポリクローナル血清は、すべての変異体に対して広範囲の反応性を示した。ただし、wtSARS-CoV-2と比較して、我々は、ベータ変異体(B.1.351)に対して全体的により低い力価及びアルファ変異体(B.1.1.7)に対して同等以上の高い力価を測定した。図19は、VeroE6-TMPRSS細胞におけるリポペプチド(A)、mAb(B~D)及びワクチン接種後血清(E~G)についての侵入阻害プロットを示す。mAbを、様々な変異体についての活性に基づいて分類した(B:3つのウイルスすべてに同等の活性、C:wtSARS-CoV-2に対して活性、D:活性なし)。図20は、様々なSARS-CoV-2のS変異体に対する[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチドの融合阻害活性をさらに示す。これらは、アルファ、ベータ、ガンマ、デルタ及びラムダの変異体を含む。
結論として、我々は、評価されたSARS-CoV-2特異的リポペプチドの、wtSARS-CoV-2並びにVOCであるアルファ変異体(B.1.1.7)及びベータ変異体(B.1.351)に対する等しい有効性を示す。さらに、我々は、試験したVOCのうちの少なくとも1つによる十分に特徴付けられた複数のmAbからの免疫回避及びベータ変異体(B.1.351)に対するより低い血清力価を確認した。
実施例6:[SARS-PEG4]2-cholのin vivo効力試験の実験設計及び方法論
フェレットは、直接接触による又はエアロゾル伝播による呼吸器ウイルス伝播を評価するための理想的なモデルである。イタチ科は、ミンク農場における頻繁なCOVID-19の発生によっても示されるようにSARS-CoV-2による感染に対して非常に罹患性が高い。フェレットにおけるSARS-CoVの直接接触伝播は2003年に実証され、直接接触及び空気感染の双方がSARS-CoV-22についてフェレットにおいて示された。フェレットモデルにおける直接接触伝播では非常に再現性が高いが(ドナーからアクセプター動物への100%の伝播)、フェレットは限られた臨床的兆候しか示さない。直接の接種又は伝播を介した感染後、SARS-CoV-2は咽頭及び鼻腔で容易に検出可能であり、そこから分離可能であり、ウイルス複製はセロコンバージョンをもたらす。
フェレットは、直接接触による又はエアロゾル伝播による呼吸器ウイルス伝播を評価するための理想的なモデルである。イタチ科は、ミンク農場における頻繁なCOVID-19の発生によっても示されるようにSARS-CoV-2による感染に対して非常に罹患性が高い。フェレットにおけるSARS-CoVの直接接触伝播は2003年に実証され、直接接触及び空気感染の双方がSARS-CoV-22についてフェレットにおいて示された。フェレットモデルにおける直接接触伝播では非常に再現性が高いが(ドナーからアクセプター動物への100%の伝播)、フェレットは限られた臨床的兆候しか示さない。直接の接種又は伝播を介した感染後、SARS-CoV-2は咽頭及び鼻腔で容易に検出可能であり、そこから分離可能であり、ウイルス複製はセロコンバージョンをもたらす。
SARS-CoV-2の伝播を予防する際の[SARSHRC-PEG4]2-cholの有効性を評価するために、未感作のフェレットに対してSARS-CoV-2感染フェレットと共同収容される前にリポペプチドを予防的に投薬した。この設定では、複数の経路(エアロゾル、糞口、及び掻破又は咬創)を介した伝播が理論的に発生可能であり、フェレットは共同収容の期間中に感染性ウイルスに連続的に曝露され、抗ウイルス有効性の厳しい試験を提供する。研究設計を図21Aに示す。3匹のドナーフェレット(図では灰色)に対して、0日目に5×105TCID50SARS-CoV-2を鼻腔内接種した。別個に収容した12匹のレシピエントフェレットを、ドナー動物の接種後日数(DPI)1日及び2日に模擬調製物(赤色)又は[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチド(緑色)で点鼻液によって処置した。鼻腔内投与のための[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチドを、2%のDMSOを含有する水性緩衝液において6mg/mLの濃度に溶解し、フェレットに2.7mg/kgの最終用量を投与した(450μL、両鼻腔に均等に分割した)。ペプチドストック及び作業希釈液は、同様のIC50を有し、ペプチド処置フェレットは毎日同等量投薬されたことを確認した(図12A~B)。2DPIの2回目の処置の6時間後に、1匹の感染ドナーフェレット(RT-qPCRによりSARS-CoV-2に対して高度に陽性)を4匹の未感作のレシピエントフェレット(2匹が模擬処置され、2匹がペプチド処置された)と共同収容した。3個の別個の負圧HEPA-フィルタ付きABSL3アイソレータケージにおいて24時間伝播期間後に、共同収容を中止し、ドナーフェレット、模擬処置フェレット及びペプチド処置フェレットを別個の群として収容した。追加の[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチド処置を3及び4DPIにレシピエント動物に付与した。
直接接種ドナー動物(灰色)、模擬処置レシピエント動物(赤色)及びリポペプチド処置レシピエント動物(緑色)に対するウイルス量(RT-qPCRを介したウイルスゲノムの検出)を図21B~Cに示す。咽頭及び鼻腔スワブでのSARS-CoV-2ゲノム検出によって示されるように、すべての直接接種ドナーフェレットは増殖的に感染し、ウイルスをすべての模擬処置アクセプターフェレットに効率的かつ再現的に伝播した(図21B~C、赤色曲線)。増殖的SARS-CoV-2感染は、ペプチド処置レシピエント動物のいずれの咽頭又は鼻腔からも検出されなかった(図21B~C、緑色曲線)。3DPIで収集されたサンプル中のウイルス量のわずかな上昇が(共同収容に終了時に)検出され、ペプチド処置動物はSARS-CoV-2に曝露されたことを確認した。図21Dの16dにおいて、曲線下面積(AUC)は、模擬処置動物とペプチド処置動物の間の顕著な差を示す。感染性ウイルスはリポペプチド処置フェレットから分離されなかったが、感染性ウイルスはすべての模擬処置フェレットから検出された(図21E)。ウイルス分離データは、ゲノム検出と相関した(図21F)。
S特異的及びN特異的IgG酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)及びウイルス中和に示すように(図21G~I)、セロコンバージョンは、21DPIまでにドナーフェレット及び6匹中6匹の模擬処置動物に発生したが、ペプチド処置レシピエント動物のいずれにおいても発生しなかった。攻撃感染が成功したことによって、宿主内ウイルスの複製が[SARSHRC-PEG4]2-chol処置によって完全にブロックされること(図21J及び図23)及びペプチド動物のいずれも保護されなかったが模擬処置動物(セロコンバージョンされたもの)はすべて保護されることが確認された。まとめると、これらのデータは、驚くべきことにかつ予想外に、[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチドの鼻腔内予防的投与が6匹中6匹のフェレットを伝播及び増殖性感染から保護したことを示している。
実施例7:2量体リポペプチドの単回投与
マウス肺における2量体リポペプチドの持続性(図12及び図13)の観点で、我々は、感染を予防又は遅延させるために、フェレット伝播実験において共同収容する2時間前でのスクロース処方リポペプチドの単回投与の可能性を評価した。この実験では、我々は、模擬コントロールとして2量体HPIV3特異的リポペプチドを用いた(図24)。スクロース処方は小規模のin vitroでは有望な結果をもたらしたが(図16B)、大規模な処方は不完全な溶解をもたらした。結果として、スクロース処方[SARSHRC-PEG4]2-cholリポペプチドは、DMSO処方リポペプチドでの実験(図22C~D)よりも実質的に低い濃度で投与された。それでもなお、驚くべきことにかつ予想外に、SARS-CoV-2リポペプチドは、HPIV3コントロール群と比較して有意なレベルの保護を提供し、6匹のSARS-CoV-2リポペプチド処置動物のうちの4匹が感染に対して保護された。この実験は、単回投与の事前曝露予防法は有望であるが、最適な処方及び投薬レジメンは進行中の実験の領域であることを示唆している。
マウス肺における2量体リポペプチドの持続性(図12及び図13)の観点で、我々は、感染を予防又は遅延させるために、フェレット伝播実験において共同収容する2時間前でのスクロース処方リポペプチドの単回投与の可能性を評価した。この実験では、我々は、模擬コントロールとして2量体HPIV3特異的リポペプチドを用いた(図24)。スクロース処方は小規模のin vitroでは有望な結果をもたらしたが(図16B)、大規模な処方は不完全な溶解をもたらした。結果として、スクロース処方[SARSHRC-PEG4]2-cholリポペプチドは、DMSO処方リポペプチドでの実験(図22C~D)よりも実質的に低い濃度で投与された。それでもなお、驚くべきことにかつ予想外に、SARS-CoV-2リポペプチドは、HPIV3コントロール群と比較して有意なレベルの保護を提供し、6匹のSARS-CoV-2リポペプチド処置動物のうちの4匹が感染に対して保護された。この実験は、単回投与の事前曝露予防法は有望であるが、最適な処方及び投薬レジメンは進行中の実験の領域であることを示唆している。
この研究において提示される鼻腔内[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチドは、関連する動物モデルにおいてSARS-CoV-2伝播を予防し、24時間の集中的な直接接触の期間中に完全な保護を提供する最初に成功した予防法である。SとACE2の間の相互作用を標的とする伝播を予防する並行アプローチは、in vitroでの可能性を示した(例えば、「ミニプロテイン」アプローチ)。ここに記載するリポペプチドは、S1の脱落後にS2ドメインに作用し(図10A~B)、その融合前立体配座、例えば、合成ナノボディにおいてS1の機能を標的とし又はSを維持する戦略を補完する。融合阻害リポペプチドは、それらの戦略と組み合わせて、及び処置される感染した個体における複製を減少させる処置(例えば、リボヌクレオシド類似体)と併せて、曝露前及び曝露後の予防に使用され得る。異なる態様のウイルスのライフサイクルを標的とする薬剤の組合せは、この急速に進化するウイルスに対して理想的となる可能性がある。[SARSHRC-PEG4]2-cholペプチドは、長い保存期間を有し、冷蔵を必要とせず、容易に投与可能であり、到達困難な人口層を処置することに特に適するものとなる。これは、低所得であり、かつそうでなくても取り残されたコミュニティに対して不釣り合いにかかる負担によってすべてのコミュニティに到達してきたというCOVID-19の背景において鍵となる。このHRCリポペプチド融合阻害物質は、人間の使用に対する発展に対して実現可能であり、SARS-CoV-2の予防のための安全かつ有効な点鼻スプレー又は吸入投与融合阻害物質に直ちに展開して、進行中のCOVID-19パンデミックの収束を支援すべきである。
実施例8:材料及び方法
倫理規定
インフルエンザウイルス、SARS-CoV-2及びアリューシャン病ウイルスの血清陰性の雌(体重900~1200g)及び雄(体重1000~1500g)フェレット(Mustela putorius furo)を商業ブリーダー(Triple F Farms、PA、米国)から取得した。動物を収容し、科学的目的に使用される動物の保護に関するオランダの法律に準拠して実験を行った(2014年、EU指令2010/63を実施)。オランダ所管官庁からのプロジェクトライセンス(ライセンス番号AVD1010020174312)の下で研究を行い、研究プロトコルは機関動物福祉団体(Erasmus MC許可番号17-4312-07、-08及び-09)によって認可された。動物福祉が、日ごとに監視された。K18-hACE2マウス[B6.Cg-Tg(K18-hACE2)2Prlmn/J](4~6週齢)をJackson Laboratoryから購入し、屋内で(CUIMC、NY、米国で)繁殖させた。すべてのマウス実験を、Columbia University Institutional Animal Care and Use Committee(AC-AABG9559)によって認可されたプロトコルに従って行った。コロンビア大学におけるInstitute of Comparative Medicine(ICM)は、Association for the Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care、International(AAALAC)によって完全に認定され、Animal Welfare Act(AWA)、Health Research Extension Act of 1985、及びNational Research Council(NRC)の下の規制に準拠するものである。
倫理規定
インフルエンザウイルス、SARS-CoV-2及びアリューシャン病ウイルスの血清陰性の雌(体重900~1200g)及び雄(体重1000~1500g)フェレット(Mustela putorius furo)を商業ブリーダー(Triple F Farms、PA、米国)から取得した。動物を収容し、科学的目的に使用される動物の保護に関するオランダの法律に準拠して実験を行った(2014年、EU指令2010/63を実施)。オランダ所管官庁からのプロジェクトライセンス(ライセンス番号AVD1010020174312)の下で研究を行い、研究プロトコルは機関動物福祉団体(Erasmus MC許可番号17-4312-07、-08及び-09)によって認可された。動物福祉が、日ごとに監視された。K18-hACE2マウス[B6.Cg-Tg(K18-hACE2)2Prlmn/J](4~6週齢)をJackson Laboratoryから購入し、屋内で(CUIMC、NY、米国で)繁殖させた。すべてのマウス実験を、Columbia University Institutional Animal Care and Use Committee(AC-AABG9559)によって認可されたプロトコルに従って行った。コロンビア大学におけるInstitute of Comparative Medicine(ICM)は、Association for the Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care、International(AAALAC)によって完全に認定され、Animal Welfare Act(AWA)、Health Research Extension Act of 1985、及びNational Research Council(NRC)の下の規制に準拠するものである。
SARS-CoV-2のSタンパク質媒介融合モデル化
分子力学力場の合成を用いて阻害リポペプチド、全長SARS-CoV-2スパイク(S)融合前、プレヘアピン及び融合後の構造体をモデル化及びシミュレーションするのにMolecular Maya(https://clarafi.com/tools/mmaya/)を用いた。ペグ化コレステロール、阻害ペプチド及びSタンパク質を、MMFF94(1)、CHARMM C36(2)及びMartini(3)力場を用いてそれぞれパラメータ化した。Autodesk Mayaの核ソルバーを用いてシミュレーションを行い、核ソルバーに対して固有の追加の制約(nConstraints)を用いて相互作用進行中に分子を安定化させた。
分子力学力場の合成を用いて阻害リポペプチド、全長SARS-CoV-2スパイク(S)融合前、プレヘアピン及び融合後の構造体をモデル化及びシミュレーションするのにMolecular Maya(https://clarafi.com/tools/mmaya/)を用いた。ペグ化コレステロール、阻害ペプチド及びSタンパク質を、MMFF94(1)、CHARMM C36(2)及びMartini(3)力場を用いてそれぞれパラメータ化した。Autodesk Mayaの核ソルバーを用いてシミュレーションを行い、核ソルバーに対して固有の追加の制約(nConstraints)を用いて相互作用進行中に分子を安定化させた。
当初の全長融合前Sタンパク質をモデル化するために、我々は、UniProt entry P0DTC2からのSARS-CoV-2のSタンパク質配列、野生型SARS-CoV-2のSタンパク質からのPDB6XR8(4)及びSARS-CoVのSタンパク質からの2FXP(5)を用いた。残余の構造的ギャップを、Molecular Maya’s Modelingキットを用いてモデル化した。
Sプレヘアピン中間体をモデル化するために、我々は、融合後の構造体を、配列(残基968~1035)における中央ヘリックス(CH)領域のみを考慮して、PDB6XRA(4)から我々の全長融合前モデルまで配列した。その後、配列された融合後構造体に向かうHRN領域を累進的に進行させるようにシミュレーションを行い、HRNによってCHコイル化されたコイルの伸長をもたらした。モデルの残余領域を弾性ネットワーク又は位置制約によって制約して局所的な2次構造を保存した。その後、融合ペプチド領域を弾性ネットワークから放出して、宿主細胞膜に向けて進行させ、プレヘアピンモデルとした。
融合後モデルを、プレヘアピンモデルから融合後構造までのHRC領域を累進的に進行させてHRC-HRN6-ヘリックスバンドルを得ることによって取得した。転移時に、SのC末端膜貫通ドメインに対する位置の制約を変換してHRCを進行標的に到達させ、融合後構造標的の全体を再配向してウイルス膜プロキシとの重なりを回避した。
最後に、Sタンパク質との阻害リポペプチドの相互作用をモデル化するために、そのアミノ酸を標的融合後構造における一致するHRC残基に向けて進行させる一方で、コレステロール部位を宿主細胞膜平面に位置決めした。Sのプレヘアピンから融合後の転移は、HRCと阻害ペプチドの間の立体的衝突が検出される前に中断された。
リポペプチド合成
C末端-GSGSGCスペーサー配列を有するSARS-CoV-2のSの残基1168~1203に対応するペプチド(SARSHRC)を、固相ペプチド合成(SPPS)によって調製した。SARSHRCペプチドを、N末端においてアセチル化し、C末端においてアミド化した。粗ペプチドを、逆相高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によって精製し、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法-飛行時間型質量分析(MALDI-TOF MS)によって特徴付けた。SARSHRC-chol、SARSHRC-PEG4-chol、SARSHRC-PEG24-chol、[SARSHRC]2-PEG11及び[SARSHRC-PEG4]2-cholを、前述したように、ペプチドシステイン残基上の末端チオール基と、ブロモアセチルchol(示されるPEGリンカーの有無にかかわらず)、マレイミド機能性PEGリンカー又はPEGコレステロールリンカーのいずれかとの間の化学選択的なチオール-マイケル付加反応を介して合成した(6)。HPLCによる精製及び凍結乾燥によって、ペプチド-脂質複合体を白色粉末として得た。その複合体の同一性をMALDI-TOF MSによって検証した(図7)。
C末端-GSGSGCスペーサー配列を有するSARS-CoV-2のSの残基1168~1203に対応するペプチド(SARSHRC)を、固相ペプチド合成(SPPS)によって調製した。SARSHRCペプチドを、N末端においてアセチル化し、C末端においてアミド化した。粗ペプチドを、逆相高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によって精製し、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法-飛行時間型質量分析(MALDI-TOF MS)によって特徴付けた。SARSHRC-chol、SARSHRC-PEG4-chol、SARSHRC-PEG24-chol、[SARSHRC]2-PEG11及び[SARSHRC-PEG4]2-cholを、前述したように、ペプチドシステイン残基上の末端チオール基と、ブロモアセチルchol(示されるPEGリンカーの有無にかかわらず)、マレイミド機能性PEGリンカー又はPEGコレステロールリンカーのいずれかとの間の化学選択的なチオール-マイケル付加反応を介して合成した(6)。HPLCによる精製及び凍結乾燥によって、ペプチド-脂質複合体を白色粉末として得た。その複合体の同一性をMALDI-TOF MSによって検証した(図7)。
実験での使用のためにリポペプチドを溶解する
[SARSHRC-PEG4]2-cholを10mgのアリコートで白色粉末として供給した。フェレットでのin vivo実験のために、10mgの[SARSHRC-PEG4]2-cholを33.3μlのDMSOに溶解し、その後にそれを1632.7μlの脱イオン化H2Oに添加した。これにより、2%のDMSOを含有する6mg/mLの濃度において溶解されたリポペプチドの最終水溶液が得られた。DMSOなしの水溶液に溶解されたペプチドを得るために、DMSO中の100mg/mlの[SARSHRC-PEG4]2-chol又は[HPIV3HRC-PEG4]2-chol(100μlのDMSO中に10mgのペプチド)及び滅菌水中の1mg/mlのスクロースを調製した。10μlのペプチド溶液(1mg)を100μlのスクロース(0.1mg)に添加した。ペプチド溶液(DMSO+スクロース)の凍結乾燥を一晩行い、乾燥粉末を50μlのDI水に再懸濁して、DMSOを有さない水で20mg/mlの最終濃度とした。
[SARSHRC-PEG4]2-cholを10mgのアリコートで白色粉末として供給した。フェレットでのin vivo実験のために、10mgの[SARSHRC-PEG4]2-cholを33.3μlのDMSOに溶解し、その後にそれを1632.7μlの脱イオン化H2Oに添加した。これにより、2%のDMSOを含有する6mg/mLの濃度において溶解されたリポペプチドの最終水溶液が得られた。DMSOなしの水溶液に溶解されたペプチドを得るために、DMSO中の100mg/mlの[SARSHRC-PEG4]2-chol又は[HPIV3HRC-PEG4]2-chol(100μlのDMSO中に10mgのペプチド)及び滅菌水中の1mg/mlのスクロースを調製した。10μlのペプチド溶液(1mg)を100μlのスクロース(0.1mg)に添加した。ペプチド溶液(DMSO+スクロース)の凍結乾燥を一晩行い、乾燥粉末を50μlのDI水に再懸濁して、DMSOを有さない水で20mg/mlの最終濃度とした。
プラスミド
蛍光タンパク質Venusに融合されたhACE2、蛍光タンパク質Venusに融合されたジペプチジルペプチダーゼ4(DPP4)、SARS-CoV-2のS及び示されたSの変異体、SARS-CoVのS並びにMERS-S(哺乳類発現のために最適化されたコドン)をコードするcDNAを(選択のためのピューロマイシン耐性を有する)修飾されたpCAGGSにおいてクローニングした。
蛍光タンパク質Venusに融合されたhACE2、蛍光タンパク質Venusに融合されたジペプチジルペプチダーゼ4(DPP4)、SARS-CoV-2のS及び示されたSの変異体、SARS-CoVのS並びにMERS-S(哺乳類発現のために最適化されたコドン)をコードするcDNAを(選択のためのピューロマイシン耐性を有する)修飾されたpCAGGSにおいてクローニングした。
ウイルス
SARS-CoV-2(単離体BetaCoV/Munich/BavPatl/2020;C.Drosten教授の好意によって提供された)をOptiMEM I(IX)+GlutaMAX(Gibco)においてVeroE6細胞上で継代3まで増殖し、37℃でペニシリン(10000IU/mL、Lonza)及びストレプトマイシン(10000IU/mL、Lonza)で補充した。VeroE6細胞を0.01の感染多重度(MOI)において接種した。上澄み液を、接種後時間(HPI)72時間で収穫し、遠心分離によって清浄化し、-80℃で保存した。すべての生ウイルスの作業を、ErasmusMCにおいてBSL-3条件の下でクラスII安全キャビネット内で実行した。HPIV3-GFPをViratreeから市場で取得し、37℃で10%ウシ胎児血清(FBS)、ペニシリン(10000IU/mL、Lonza)及びストレプトマイシン(10000IU/mL、Lonza)で補充されたDMEMにおいてVero細胞上で継代3まで増殖した。
SARS-CoV-2(単離体BetaCoV/Munich/BavPatl/2020;C.Drosten教授の好意によって提供された)をOptiMEM I(IX)+GlutaMAX(Gibco)においてVeroE6細胞上で継代3まで増殖し、37℃でペニシリン(10000IU/mL、Lonza)及びストレプトマイシン(10000IU/mL、Lonza)で補充した。VeroE6細胞を0.01の感染多重度(MOI)において接種した。上澄み液を、接種後時間(HPI)72時間で収穫し、遠心分離によって清浄化し、-80℃で保存した。すべての生ウイルスの作業を、ErasmusMCにおいてBSL-3条件の下でクラスII安全キャビネット内で実行した。HPIV3-GFPをViratreeから市場で取得し、37℃で10%ウシ胎児血清(FBS)、ペニシリン(10000IU/mL、Lonza)及びストレプトマイシン(10000IU/mL、Lonza)で補充されたDMEMにおいてVero細胞上で継代3まで増殖した。
細胞
ヒト胎児腎臓(HEK)293T及びVero(アフリカミドリザルの腎臓)細胞を、37℃で5%CO2において10%FBS及び抗生物質で補充されたダルベッコ改変イーグル培地(DMEM;Invitrogen;Thermo Fisher Scientific)中で増殖させた。VeroE6(ATCC CRL-1586)及びVeroE6-TMPRSS2細胞を、10%FBS、2mMのL-グルタミン(Gibco)、10mMのHepes(Lonza)、1.5mg/mlの炭酸水素ナトリウム(NaHCO3、Lonza)、ペニシリン(10000IU/mL)及びストレプトマイシン(10000IU/mL)を有するDMEM(Gibco)中で増殖させた(7)。
ヒト胎児腎臓(HEK)293T及びVero(アフリカミドリザルの腎臓)細胞を、37℃で5%CO2において10%FBS及び抗生物質で補充されたダルベッコ改変イーグル培地(DMEM;Invitrogen;Thermo Fisher Scientific)中で増殖させた。VeroE6(ATCC CRL-1586)及びVeroE6-TMPRSS2細胞を、10%FBS、2mMのL-グルタミン(Gibco)、10mMのHepes(Lonza)、1.5mg/mlの炭酸水素ナトリウム(NaHCO3、Lonza)、ペニシリン(10000IU/mL)及びストレプトマイシン(10000IU/mL)を有するDMEM(Gibco)中で増殖させた(7)。
β-Gal相補性による融合アッセイ
我々は、以前にβ-ガラクトシダーゼ(β-Gal)のアルファ相補性に基づいて融合アッセイを適合させた(8)。このアッセイでは、β-Galのオメガペプチドを発現するhACE2受容体保有細胞(すなわち、MERS-CoV-2実験に対するジペプチジルペプチダーゼ4(DPP4)受容体保有細胞)が、SARS-CoV又はSARS-CoV-2糖タンパク質S及びβ-Galのアルファペプチドを共発現する細胞と混合され、細胞融合はアルファ-オメガ相補性をもたらす。融合は、細胞を溶解することによって停止され、基質(The Tropix Galacto-Star(登録商標)化学発光レポーターアッセイシステム、Applied Biosystem)の添加の後に、発光がTecanM1000PROマイクロプレートリーダにおいて定量化される。
我々は、以前にβ-ガラクトシダーゼ(β-Gal)のアルファ相補性に基づいて融合アッセイを適合させた(8)。このアッセイでは、β-Galのオメガペプチドを発現するhACE2受容体保有細胞(すなわち、MERS-CoV-2実験に対するジペプチジルペプチダーゼ4(DPP4)受容体保有細胞)が、SARS-CoV又はSARS-CoV-2糖タンパク質S及びβ-Galのアルファペプチドを共発現する細胞と混合され、細胞融合はアルファ-オメガ相補性をもたらす。融合は、細胞を溶解することによって停止され、基質(The Tropix Galacto-Star(登録商標)化学発光レポーターアッセイシステム、Applied Biosystem)の添加の後に、発光がTecanM1000PROマイクロプレートリーダにおいて定量化される。
HAE培養物及び毒性アッセイ
EpiAirwayAIR-100システム(MatTek Corporation)は、in vivo上皮組織のものと非常に類似する、偽重層の高度に分化した粘膜毛上皮を形成するように培養された正常ヒト由来気管/気管支上皮細胞からなる(9)。HAE培養物を、1、10又は100μMの濃度の異なるペプチドの存在下又は非存在下において37℃でインキュベーションし、それらを7日間にわたって2日ごとに栄養培地に添加した。細胞生存率を、Vybrant MTT Cell proliferation Assay Kitを用いて製造業者のガイドラインに従って24時間後に特定した。吸光度を、TecanM1000PROマイクロプレートリーダを用いて540nmにおいて読み取った。
EpiAirwayAIR-100システム(MatTek Corporation)は、in vivo上皮組織のものと非常に類似する、偽重層の高度に分化した粘膜毛上皮を形成するように培養された正常ヒト由来気管/気管支上皮細胞からなる(9)。HAE培養物を、1、10又は100μMの濃度の異なるペプチドの存在下又は非存在下において37℃でインキュベーションし、それらを7日間にわたって2日ごとに栄養培地に添加した。細胞生存率を、Vybrant MTT Cell proliferation Assay Kitを用いて製造業者のガイドラインに従って24時間後に特定した。吸光度を、TecanM1000PROマイクロプレートリーダを用いて540nmにおいて読み取った。
S由来HRCペプチド(HRCSARS)に対する抗体
HRCSARSの線状エピトープに対するポリクローナル抗体をウサギにおいて生成し(Genscript)、我々のウエスタンブロット及びELISAアッセイにおいて検証した。Genscriptは、ELISAにおける抗体によってエピトープ認識を確認する完全な報告を提供した。精製血清を等分して凍結乾燥した(封止ボトルに10~20mg)。いくつかのアリコートの精製血清は、ビオチンと複合した。凍結乾燥アリコートを-80℃に維持した。アリコートを再懸濁すると、複数の液体アリコート(50~100μl)を作製して再冷凍した(-80℃)。
HRCSARSの線状エピトープに対するポリクローナル抗体をウサギにおいて生成し(Genscript)、我々のウエスタンブロット及びELISAアッセイにおいて検証した。Genscriptは、ELISAにおける抗体によってエピトープ認識を確認する完全な報告を提供した。精製血清を等分して凍結乾燥した(封止ボトルに10~20mg)。いくつかのアリコートの精製血清は、ビオチンと複合した。凍結乾燥アリコートを-80℃に維持した。アリコートを再懸濁すると、複数の液体アリコート(50~100μl)を作製して再冷凍した(-80℃)。
マウス生体内分布実験
ケタミン/キシラジン(それぞれ100mg/kg及び10mg/kg)の混合物による麻酔下での鼻腔内接種(図12)マウス(n=3又は4)に、点滴器によって40μlの水及び2%DMSOに溶解したリポペプチド(5μg/g)を鼻腔内滴下(各鼻腔に20μl)した。皮下注入(図12a、b):ケタミン/キシラジン(それぞれ100mg/kg及び10mg/kg)の混合物による麻酔下でのマウスに、肩甲骨間の皮下組織に、100μlの水及び2%DMSOに溶解したリポペプチド(5μg/g)を注入した。両実験において、マウスを、耳標を用いて固有に識別した。麻酔から回復後、マウスを動物舎に戻し、分析用の組織(肺及び血液)を収穫する前に、イソフルオラン麻酔下での頚椎脱臼によって3時点(投薬後1、8及び24時間)で人道的に安楽死させた。肺を重量測定し、PBS(1:1、w/vol)に混合し、BeadBug(商標)マイクロ管ホモジナイザーを用いて均質化した。サンプルを、その後にアセトニトリル/1%TFA(1:4、wol/vol)によって4℃でローター上で一晩処置し、8000rpmで10分間遠心分離した。リポペプチドは、皮下投与(図12a、b)後の肺には検出できなかった。鼻腔内投与後、[SARSHRC-PEG4]2-cholは、気道における優れた滞留を示した(図12c、d)。
ケタミン/キシラジン(それぞれ100mg/kg及び10mg/kg)の混合物による麻酔下での鼻腔内接種(図12)マウス(n=3又は4)に、点滴器によって40μlの水及び2%DMSOに溶解したリポペプチド(5μg/g)を鼻腔内滴下(各鼻腔に20μl)した。皮下注入(図12a、b):ケタミン/キシラジン(それぞれ100mg/kg及び10mg/kg)の混合物による麻酔下でのマウスに、肩甲骨間の皮下組織に、100μlの水及び2%DMSOに溶解したリポペプチド(5μg/g)を注入した。両実験において、マウスを、耳標を用いて固有に識別した。麻酔から回復後、マウスを動物舎に戻し、分析用の組織(肺及び血液)を収穫する前に、イソフルオラン麻酔下での頚椎脱臼によって3時点(投薬後1、8及び24時間)で人道的に安楽死させた。肺を重量測定し、PBS(1:1、w/vol)に混合し、BeadBug(商標)マイクロ管ホモジナイザーを用いて均質化した。サンプルを、その後にアセトニトリル/1%TFA(1:4、wol/vol)によって4℃でローター上で一晩処置し、8000rpmで10分間遠心分離した。リポペプチドは、皮下投与(図12a、b)後の肺には検出できなかった。鼻腔内投与後、[SARSHRC-PEG4]2-cholは、気道における優れた滞留を示した(図12c、d)。
準定量的なペプチド評価のためのELISA
96ウェルプレートMaxisorp(Nunc)を、炭酸/重炭酸緩衝液(pH=7.4、20μg/ml)中で精製ウサギ抗HRCSARS抗体によって一晩コーティングした。プレートを1×PBS中で2回洗浄し、3%BSA/1×PBSにおいて30分間ブロックした。ブロッキング緩衝液を、デュプリケートで3%BSA/1×PBSにおける各サンプルの2つの希釈物によって置換され、室温(RT)において1.5時間インキュベーションした。ウェルを1×PBS中で3回洗浄し、RTで1時間にわたってビオチンに複合された精製ウサギ抗HRCSARS抗体によって展開した。ウェルを1×PBS中で3回洗浄し、RTで30分間にわたって3%BSA/1XPBS中でペルオキシダーゼに複合されたストレプトアビジンを用いて展開し、続いて5回洗浄し、UltraTMB基質溶液(Sigma-Aldrich)とともにインキュベーションし、硫酸(12%)によって停止した。吸光度を450nmにおいて読み取った。
96ウェルプレートMaxisorp(Nunc)を、炭酸/重炭酸緩衝液(pH=7.4、20μg/ml)中で精製ウサギ抗HRCSARS抗体によって一晩コーティングした。プレートを1×PBS中で2回洗浄し、3%BSA/1×PBSにおいて30分間ブロックした。ブロッキング緩衝液を、デュプリケートで3%BSA/1×PBSにおける各サンプルの2つの希釈物によって置換され、室温(RT)において1.5時間インキュベーションした。ウェルを1×PBS中で3回洗浄し、RTで1時間にわたってビオチンに複合された精製ウサギ抗HRCSARS抗体によって展開した。ウェルを1×PBS中で3回洗浄し、RTで30分間にわたって3%BSA/1XPBS中でペルオキシダーゼに複合されたストレプトアビジンを用いて展開し、続いて5回洗浄し、UltraTMB基質溶液(Sigma-Aldrich)とともにインキュベーションし、硫酸(12%)によって停止した。吸光度を450nmにおいて読み取った。
免疫組織化学検出
肺切片を脱パラフィン化し、10%ロバ血清によってRTで1時間ブロックした。ウサギ抗HRCSARS抗体を添加し、4℃で12時間インキュベーションした。切片を、ロバ抗ウサギ二次抗体(Invitrogen、#A31572)によってRTで1時間染色した。切片をDAPIによって処置し、Vectashield Mounting Medium(Vector Laboratories,Inc.,Burlingame,カナダ)にマウントし、DMi8(Leica Microsystems,Buffalo Grove,アイルランド)によって被覆及び撮像した。
肺切片を脱パラフィン化し、10%ロバ血清によってRTで1時間ブロックした。ウサギ抗HRCSARS抗体を添加し、4℃で12時間インキュベーションした。切片を、ロバ抗ウサギ二次抗体(Invitrogen、#A31572)によってRTで1時間染色した。切片をDAPIによって処置し、Vectashield Mounting Medium(Vector Laboratories,Inc.,Burlingame,カナダ)にマウントし、DMi8(Leica Microsystems,Buffalo Grove,アイルランド)によって被覆及び撮像した。
融合阻害リポペプチドのin vitro効力
[SARSHRC-PEG4]2-chol及び[HPIV3HRC-PEG4]2-cholの効力を、in vitro感染性ウイルス融合アッセイにおいて特定した。動物実験のための当初のストック及び作業希釈液を、0.06nM~5μM(5倍希釈系列)の濃度でVeroE6及びVeroE6-TMPRSS2細胞においてトリプリケートで試験した。ペプチドを、37℃で1時間にわたって細胞とプレインキュベーションした。プレインキュベーション後、SARS-CoV-2(600TCID50/ウェル)を添加した。37℃で8時間後、細胞を洗浄し、4%のPFAによってRTで20分間定着させた。プレートを、70%エタノールに浸漬し、BSL-2研究室において染色した。要するに、細胞をPBSで洗浄し、10%の正常ヤギ血清(NGS)によってRTで30分間ブロックした。一次マウス抗SARS-CoVヌクレオカプシド抗体(Biorad)を10%NGSにおいてRTで1時間インキュベーションした。洗浄後、二次ヤギ抗マウスIgG/FITC抗体(Invitrogen)を10%NGSにおいてRTで45分間インキュベーションした。蛍光スポットをAmersham Typhoon Biomolecular Imager(GE Healthcare)によって可視化し、ImageQuantTL7.0ソフトウェア(GE Healthcare)によって計数した。HPIV3に対する[HPIV3HRC-PEG4]2-cholの活性を、同様のアッセイを用いて特定した。当初のストックを同じ濃度でVero細胞においてトリプリケートで試験した。プレインキュベーションの後、rHPIV3-GFP(300TCID50/ウェル)を添加した。細胞を洗浄し、37時間後に2%PFAによって定着させ、蛍光スポットを可視化及び計数した。
[SARSHRC-PEG4]2-chol及び[HPIV3HRC-PEG4]2-cholの効力を、in vitro感染性ウイルス融合アッセイにおいて特定した。動物実験のための当初のストック及び作業希釈液を、0.06nM~5μM(5倍希釈系列)の濃度でVeroE6及びVeroE6-TMPRSS2細胞においてトリプリケートで試験した。ペプチドを、37℃で1時間にわたって細胞とプレインキュベーションした。プレインキュベーション後、SARS-CoV-2(600TCID50/ウェル)を添加した。37℃で8時間後、細胞を洗浄し、4%のPFAによってRTで20分間定着させた。プレートを、70%エタノールに浸漬し、BSL-2研究室において染色した。要するに、細胞をPBSで洗浄し、10%の正常ヤギ血清(NGS)によってRTで30分間ブロックした。一次マウス抗SARS-CoVヌクレオカプシド抗体(Biorad)を10%NGSにおいてRTで1時間インキュベーションした。洗浄後、二次ヤギ抗マウスIgG/FITC抗体(Invitrogen)を10%NGSにおいてRTで45分間インキュベーションした。蛍光スポットをAmersham Typhoon Biomolecular Imager(GE Healthcare)によって可視化し、ImageQuantTL7.0ソフトウェア(GE Healthcare)によって計数した。HPIV3に対する[HPIV3HRC-PEG4]2-cholの活性を、同様のアッセイを用いて特定した。当初のストックを同じ濃度でVero細胞においてトリプリケートで試験した。プレインキュベーションの後、rHPIV3-GFP(300TCID50/ウェル)を添加した。細胞を洗浄し、37時間後に2%PFAによって定着させ、蛍光スポットを可視化及び計数した。
フェレット伝播実験
DMSO処方リポペプチドを用いた実験について:3匹のドナーフェレットに5×105のTCID50/mlのSARS-CoV-2を450μl(225μlを各鼻腔に滴下)で鼻腔内接種し、負圧HEPAフィルタ付きABSL3アイソレータにともに収容した。これを実験の開始とみなした(接種後日数DPIが0日)。同時に、12匹の直接接触フェレットを3個の他のアイソレータに分割した。フェレットを、1~4DPIに、模擬処置し(ビヒクル、DI水に2%のDMSO)又は[SARSHRC-PEG4]2-cholによって処置した。ペプチドを450μl(225μlを各鼻腔に滴下)で鼻腔内接種し、HRC2量体chol処置フェレットは約2.7mg/kgのペプチド用量を受けた。残余のバッチを後のin vitro効力アッセイでの使用のために-80℃で保存した(図22A、B)。2DPIに、2回目の処置の6時間後に、3個の別個のアイソレータにおいて、1匹のドナーフェレットを2匹の模擬処置フェレット及び2匹のペプチド処置フェレットと同じアイソレータに配置した。ここで、各アイソレータは5匹のフェレット、すなわち、ドナーフェレット、模擬処置レシピエントフェレット及び[SARSHRC-PEG4]2-chol処置レシピエントフェレットを含んでいた。3DPIにおいて、共同収容の開始18時間後、動物は3回目の模擬処置又はペプチド処置を受けた。6時間後、すなわち、共同収容の開始24時間後、ドナー動物をそれらの当初のアイソレータに戻し、模擬処置フェレット及びペプチド処置フェレットを清浄なアイソレータにおいて6匹の動物の2つの群で収容した(図21A)。喉頭及び鼻腔スワブを0、1、2、3、4、5、6、7、14及び21DPIに動物から収集した。サンプルを常に模擬又はペプチドでの投薬の前に取得した。スワブをウイルス輸送媒体(Minimum Essential Medium Eagle with Hank’s BSS(Lonza)、5g/Lのラクトアルブミン酵素加水分解物、10%のグリセロール(Sigma-Aldrich)、200U/mlのペニシリン、200mg/mlのストレプトマイシン、100U/mlの硫酸ポリミキシンB(Sigma-Aldrich)及び250mg/mlのゲンタマイシン(Life Technologies))において-80℃で保存した。血液サンプルを大静脈穿刺によって0、7、14及び21DPIにフェレットから取得した。血液を血清分離管(Greiner)に収集し、処理し、熱不活性化し、血清を-80℃で保存した。
DMSO処方リポペプチドを用いた実験について:3匹のドナーフェレットに5×105のTCID50/mlのSARS-CoV-2を450μl(225μlを各鼻腔に滴下)で鼻腔内接種し、負圧HEPAフィルタ付きABSL3アイソレータにともに収容した。これを実験の開始とみなした(接種後日数DPIが0日)。同時に、12匹の直接接触フェレットを3個の他のアイソレータに分割した。フェレットを、1~4DPIに、模擬処置し(ビヒクル、DI水に2%のDMSO)又は[SARSHRC-PEG4]2-cholによって処置した。ペプチドを450μl(225μlを各鼻腔に滴下)で鼻腔内接種し、HRC2量体chol処置フェレットは約2.7mg/kgのペプチド用量を受けた。残余のバッチを後のin vitro効力アッセイでの使用のために-80℃で保存した(図22A、B)。2DPIに、2回目の処置の6時間後に、3個の別個のアイソレータにおいて、1匹のドナーフェレットを2匹の模擬処置フェレット及び2匹のペプチド処置フェレットと同じアイソレータに配置した。ここで、各アイソレータは5匹のフェレット、すなわち、ドナーフェレット、模擬処置レシピエントフェレット及び[SARSHRC-PEG4]2-chol処置レシピエントフェレットを含んでいた。3DPIにおいて、共同収容の開始18時間後、動物は3回目の模擬処置又はペプチド処置を受けた。6時間後、すなわち、共同収容の開始24時間後、ドナー動物をそれらの当初のアイソレータに戻し、模擬処置フェレット及びペプチド処置フェレットを清浄なアイソレータにおいて6匹の動物の2つの群で収容した(図21A)。喉頭及び鼻腔スワブを0、1、2、3、4、5、6、7、14及び21DPIに動物から収集した。サンプルを常に模擬又はペプチドでの投薬の前に取得した。スワブをウイルス輸送媒体(Minimum Essential Medium Eagle with Hank’s BSS(Lonza)、5g/Lのラクトアルブミン酵素加水分解物、10%のグリセロール(Sigma-Aldrich)、200U/mlのペニシリン、200mg/mlのストレプトマイシン、100U/mlの硫酸ポリミキシンB(Sigma-Aldrich)及び250mg/mlのゲンタマイシン(Life Technologies))において-80℃で保存した。血液サンプルを大静脈穿刺によって0、7、14及び21DPIにフェレットから取得した。血液を血清分離管(Greiner)に収集し、処理し、熱不活性化し、血清を-80℃で保存した。
処置後のSARS-CoV-2に対するフェレットの罹患性を評価するために、以前に模擬処置し又は[SARSHRC-PEG4]2-chol処置したフェレットを6個のアイソレータに同じ処置スケジュールのペアで再収容した。フェレットを、5×103、5×104又は5×105のTCID50/mlのSARS-CoV-2を(450μlで)滴定的に攻撃投与した。各用量について、2匹の模擬処置フェレット及び2匹のペプチド処置フェレットに鼻腔内接種した。咽頭及び鼻腔スワブを7日目まで毎日その動物から収集した。すべての罹患動物は、SARS-CoV-2に用量依存的に増殖的に感染した(図23)。
第2のフェレット伝播実験(図24)を、以下の変更とともに第1の実験と同様に行った。[1]3匹のドナーフェレットに4×105のTCID50/mlを(450μlで)接種した。[2]ドナー動物及び直接接触動物の共同収容の2時間前に、6匹の接触動物を5mg/kgの意図する用量におけるスクロースにおいて処方した単一用量の[SARSHRC-PEG4]2-cholで処置した。残余のバッチを後のin vitro効力アッセイでの試験のために-80℃で保存し、この段階で、我々は(図16に示す1mgスケールの代わりに10mgスケールで調製した)スクロースにおいて処方したリポペプチドのIC50が意図したものよりも約20倍高いことを確認した(図22C、D)。したがって、この実験では、動物は、DMSO処方ペプチドを用いた実験よりも実質的に低い用量を受けている。[3]6匹の模擬処置フェレットは、スクロースにおいて処方した単一用量の[HPIV3HRC-PEG4]2-chol(5mg/kg)を受けた。3DPIにおいて、共同収容の22時間後に、ドナー動物を、それらの当初のアイソレータに戻し、[HPIV3HRC-PEG4]2-chol処置動物及び[SARSHRC-PEG4]2-chol処置動物を6匹の群に収容した。咽頭及び鼻腔スワブを0、1、2、3、4、5、6及び7DPIに動物から収集し、血液を0及び7DPIに収集した。[SARSHRC-PEG4]2-chol処置動物を、咽頭及び鼻腔スワブ(Ct<30)におけるSARS-CoV-2の検出に応じて別個のアイソレータに再収容した。実験を7DPIに停止した。
すべての動物の取り扱いを、アチパメゾール(0.25mg/kg)で拮抗したケタミン/メデトミジン(それぞれ10mg/kg及び0.05mg/kg)の混合物による麻酔下で行った。すべての動物実験を、負圧ABSL3設備内でクラスIIIアイソレータにおいて行った。フェレットを日ごとに重量測定した。すべてのフェレットの体重は、DMSO処方ペプチド及びスクロース処方ペプチドの双方の実験において常時安定していた(図25)。
咽頭及び鼻腔スワブのRNA分離及びRT-qPCR
60μlのサンプル(スワブが保存されるウイルス輸送媒体)を90μlのMagNA Pure96External Lysis Buffer(Roche)に添加した。既知の濃度のアザラシジステンパーウイルス(PDV)を、RNA抽出物に対する内部コントロールとしてサンプルに添加した。150μlのサンプル/溶解緩衝液を、50μlの磁気ビーズ(AMPure XP、Beckman Coulter)を含む96ウェルプレートのウェルに添加した。完全な混合後に、プレートを室温で15分間インキュベーションした。その後、プレートを磁気ブロック(DynaMag(商標)-96Side Skirted Magnet(ThermoFisher Scientific))に配置し、3分間インキュベーションして、ビーズを磁石側に向けてずらした。上澄みを注意深く除去し、ビーズを70%エタノールの200μl/ウェルによって室温で30秒間で3回洗浄した。最後の洗浄後に、20μlのマルチチャネルピペットを用いて残留エタノールを除去した。プレートを、室温で2分間空気乾燥させた。プレートを磁気ブロックから除去し、50μlのPCR用水を各ウェルに添加して混合した。プレートを室温で5分間インキュベーションした後に磁気ブロック上に2分間再配置してビーズを分離させた。上澄みを新たなプレートにピペットで移し、RNAを-80℃で保存した。RNAを、前述したように、SARS-CoV-2のE遺伝子を標的化するプライマー及びプローブを用いてRT-qPCRに直接使用した。
60μlのサンプル(スワブが保存されるウイルス輸送媒体)を90μlのMagNA Pure96External Lysis Buffer(Roche)に添加した。既知の濃度のアザラシジステンパーウイルス(PDV)を、RNA抽出物に対する内部コントロールとしてサンプルに添加した。150μlのサンプル/溶解緩衝液を、50μlの磁気ビーズ(AMPure XP、Beckman Coulter)を含む96ウェルプレートのウェルに添加した。完全な混合後に、プレートを室温で15分間インキュベーションした。その後、プレートを磁気ブロック(DynaMag(商標)-96Side Skirted Magnet(ThermoFisher Scientific))に配置し、3分間インキュベーションして、ビーズを磁石側に向けてずらした。上澄みを注意深く除去し、ビーズを70%エタノールの200μl/ウェルによって室温で30秒間で3回洗浄した。最後の洗浄後に、20μlのマルチチャネルピペットを用いて残留エタノールを除去した。プレートを、室温で2分間空気乾燥させた。プレートを磁気ブロックから除去し、50μlのPCR用水を各ウェルに添加して混合した。プレートを室温で5分間インキュベーションした後に磁気ブロック上に2分間再配置してビーズを分離させた。上澄みを新たなプレートにピペットで移し、RNAを-80℃で保存した。RNAを、前述したように、SARS-CoV-2のE遺伝子を標的化するプライマー及びプローブを用いてRT-qPCRに直接使用した。
咽頭及び鼻腔スワブからのウイルス分離
SARS-CoV-2を、組織培養感染性用量-50(TCID50/ml)を特定する感染中心アッセイを用いてVeroE6において分離した。細胞に50μlのサンプル(スワブが保存されるウイルス輸送媒体、最初の希釈1:3)を接種し、それを3倍希釈系列においてクワドロプリケートで希釈した。VeroE6を、培養の6日後に細胞変性効果(CPE)についてスクリーニングし、TCID50/mlでの感染力価を計算した。
SARS-CoV-2を、組織培養感染性用量-50(TCID50/ml)を特定する感染中心アッセイを用いてVeroE6において分離した。細胞に50μlのサンプル(スワブが保存されるウイルス輸送媒体、最初の希釈1:3)を接種し、それを3倍希釈系列においてクワドロプリケートで希釈した。VeroE6を、培養の6日後に細胞変性効果(CPE)についてスクリーニングし、TCID50/mlでの感染力価を計算した。
フェレット血清におけるSARS-CoV-2特異的抗体の検出
フェレットのセロコンバージョンを、0、7、14及び21DPIにおいて得られたフェレット血清を用いて試験した。S及びヌクレオカプシド(N)ELISAを実行した。高結合ELISAプレートを、4℃で一晩にわたってPBS中で20ngの組換えHisタグ付きSタンパク質(SinoBiological)又は100ngの組換えHisタグ付きNタンパク質(SinoBiological)でコーティングした。その後、プレートをPBS-Tweenで洗浄し、0.01%のTween-20を含むTBS(Life technologies)中でブロッカーブロットを用いるブロッキングステップ(37℃、1時間)が続いた。ブロッキング緩衝液に1:100の濃度で希釈した血清をデュプリケートで試験した。37℃における1時間のインキュベーション後に、プレートをヤギ抗フェレットIgG H&L/HRP(Abcam)によって洗浄して37℃で1時間インキュベーションした。洗浄後、TMB基質(Seracare)を暗所で5分間インキュベーションした。硫酸を用いて反応を停止させ、吸光度をTecanM200プレートリーダにおいて450nmで測定した。ウイルス中和抗体をエンドポイント滴定アッセイによって検出した。簡潔には、フェレット血清をデュプリケートで1:8の濃度で開始する2倍希釈系列において、SARS-CoV-2の100TCID50とともに37℃で1時間インキュベーションした。ウイルス-血清混合物をVeroE6細胞に添加して37℃で5日間インキュベーションした。CPEを読取り値として用いて、CPEを阻害するのに必要な最小血清濃度を特定した。
フェレットのセロコンバージョンを、0、7、14及び21DPIにおいて得られたフェレット血清を用いて試験した。S及びヌクレオカプシド(N)ELISAを実行した。高結合ELISAプレートを、4℃で一晩にわたってPBS中で20ngの組換えHisタグ付きSタンパク質(SinoBiological)又は100ngの組換えHisタグ付きNタンパク質(SinoBiological)でコーティングした。その後、プレートをPBS-Tweenで洗浄し、0.01%のTween-20を含むTBS(Life technologies)中でブロッカーブロットを用いるブロッキングステップ(37℃、1時間)が続いた。ブロッキング緩衝液に1:100の濃度で希釈した血清をデュプリケートで試験した。37℃における1時間のインキュベーション後に、プレートをヤギ抗フェレットIgG H&L/HRP(Abcam)によって洗浄して37℃で1時間インキュベーションした。洗浄後、TMB基質(Seracare)を暗所で5分間インキュベーションした。硫酸を用いて反応を停止させ、吸光度をTecanM200プレートリーダにおいて450nmで測定した。ウイルス中和抗体をエンドポイント滴定アッセイによって検出した。簡潔には、フェレット血清をデュプリケートで1:8の濃度で開始する2倍希釈系列において、SARS-CoV-2の100TCID50とともに37℃で1時間インキュベーションした。ウイルス-血清混合物をVeroE6細胞に添加して37℃で5日間インキュベーションした。CPEを読取り値として用いて、CPEを阻害するのに必要な最小血清濃度を特定した。
統計
融合アッセイにおける50%阻害濃度及び90%阻害濃度(それぞれIC50及びIC90)を、3個のパラメータ非線形回帰を実行することによって計算した。IC50間の差を二元配置分散分析によって比較した。感染ウイルスアッセイにおけるIC50及びIC90を、正規化及び変換データにおける可変勾配を用いて4個のパラメータ非線形回帰を実行することによって計算した。in vivo実験でのすべての折れ線グラフを二元配置分散分析反復測定によって比較した。曲線下面積を動物ごとの曲線に基づいてGraphPadPrismを用いて計算し、マン-ホイットニー検定によって比較した。すべての統計処理を、GraphPadPrismV9を用いて実行した。
融合アッセイにおける50%阻害濃度及び90%阻害濃度(それぞれIC50及びIC90)を、3個のパラメータ非線形回帰を実行することによって計算した。IC50間の差を二元配置分散分析によって比較した。感染ウイルスアッセイにおけるIC50及びIC90を、正規化及び変換データにおける可変勾配を用いて4個のパラメータ非線形回帰を実行することによって計算した。in vivo実験でのすべての折れ線グラフを二元配置分散分析反復測定によって比較した。曲線下面積を動物ごとの曲線に基づいてGraphPadPrismを用いて計算し、マン-ホイットニー検定によって比較した。すべての統計処理を、GraphPadPrismV9を用いて実行した。
実施例9:トランスジェニックマウスモデルにおける[SARS-PEG4]2-chol及びSARSHRC-PEG24-cholのin vivo効力試験
SARS-CoV-2は、2019年に中国から新たに出現したベータコロナウイルスである。それは、すでに全世界で膨大な死者をもたらしたCOVID-19(コロナウイルス感染症2019)パンデミックの原因である。ワクチンが入手可能であるが、特にワクチン接種に対して脆弱又は難治性の人々に対して、代替的かつ補完的予防法を有することが重要である。
SARS-CoV-2は、2019年に中国から新たに出現したベータコロナウイルスである。それは、すでに全世界で膨大な死者をもたらしたCOVID-19(コロナウイルス感染症2019)パンデミックの原因である。ワクチンが入手可能であるが、特にワクチン接種に対して脆弱又は難治性の人々に対して、代替的かつ補完的予防法を有することが重要である。
SARS-CoV-2の侵入は、宿主細胞の原形質膜とのウイルスエンベロープの付着及び融合を介して発生し、ウイルス糖タンパク質Sによって媒介される。この3量体クラスIタンパク質は、6個の逆平行ヘリックスにおいて組織化されたN及びC末端ヘプタッドリピート(HR)を有する。我々は、脂質に結合したSARS-CoV-2のSタンパク質のC末端位置においてHR領域からペプチドを生成した。これらのペプチドは、表面タンパク質のN末端ヘプタッドリピート(HR)領域を結合することによってウイルスの侵入を阻害する。我々は、in vitro及びex vivoの双方において細胞へのウイルスの侵入を阻害するとともにウイルスの伝播を予防するそれらの能力を試験した。SARS-CoV-2に感受性を有する動物モデルを保護するこれらのペプチドの能力も、in vivoの研究を通じて調査した。
あるペプチドは、マウスにおいて、ナノモルの範囲で90%阻害濃度(IC90)でのウイルス融合を阻害し、その後に感染及びウイルスの播種を阻害する。そして、これらのペプチドを、SARS-CoV-2の感染の前に、サイトケラチンK18(B6.Cg-Tg(K18-ACE2)2Prlmn/J、Jackson)プロモーターの制御下で、ヒトACE2受容体を発現するトランスジェニックマウスに鼻腔内投与した。感染は、K18-hACE2マウスにおいて感染後10日以内で概ね致死率100%であったが、これらの2つのペプチドで処置した動物の80~100%は、未処置の動物と比較して、感染後2日の肺内のウイルス量の有意な低下でそれぞれ生存した。
結論として、これらの結果は、ウイルスとその宿主細胞との間の融合を阻害するペプチドはマウスモデルにおけるin vivoでのSARS-CoV-2の呼吸器感染もブロックし、それにより、現在のcovid-19パンデミックを克服するために阻害ペプチドの投与を通じて開発されるべき新たな抗ウイルスアプローチを構成することを実証した。
配列表
配列番号1(SARSペプチド、SARSHRCとも命名される)
DISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQEL
配列番号2(SARSModペプチド)
DISQINASVVNIEYEIKKLEEVAKKLEESLIDLQEL
配列番号3(>sp|P0DTC2|SPIKE_SARS2スパイク糖タンパク質 OS=重症急性)
MFVFLVLLPLVSSQCVNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYECDIPIGAGICASYQTQTNSPRRARSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSFIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGAALQIPFAMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTASALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDKVEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHTSPDVDLGDISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQELGKYEQYIKWPWYIWLGFIAGLIAIVMVTIMLCCMTSCCSCLKGCCSCGSCCKFDEDDSEPVLKGVKLHYT
配列番号1(SARSペプチド、SARSHRCとも命名される)
DISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQEL
配列番号2(SARSModペプチド)
DISQINASVVNIEYEIKKLEEVAKKLEESLIDLQEL
配列番号3(>sp|P0DTC2|SPIKE_SARS2スパイク糖タンパク質 OS=重症急性)
MFVFLVLLPLVSSQCVNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYECDIPIGAGICASYQTQTNSPRRARSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSFIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGAALQIPFAMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTASALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDKVEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHTSPDVDLGDISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQELGKYEQYIKWPWYIWLGFIAGLIAIVMVTIMLCCMTSCCSCLKGCCSCGSCCKFDEDDSEPVLKGVKLHYT
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Claims (60)
- ペプチドであって、該ペプチドのC末端部分は「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」であり、前記ペプチドのN末端部分は、配列番号1及び配列番号2から選択される、ペプチド。
- ペプチドであって、該ペプチドのC末端部分は「Gly-Ser-Gly-Ser-Cys」であり、前記ペプチドのN末端部分は、配列番号1及び配列番号2から選択される配列に対して80%、85%、90%、95%を超えるが100%未満の相同性を有する、ペプチド。
- 請求項1又は2に記載のペプチドと、脂質タグと、を含むSARS脂質-ペプチド融合体。
- 前記脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである、請求項3に記載のSARS脂質-ペプチド融合体。
- 前記脂質タグは、コレステロールである、請求項4に記載のSARS脂質-ペプチド融合体。
- 請求項1又は2に記載のペプチドと、脂質タグと、スペーサーと、を含むSARS脂質-ペプチド融合阻害物質。
- 前記スペーサーは、ポリエチレングリコール(PEG)である、請求項6に記載のSARS脂質-ペプチド融合阻害物質。
- 前記スペーサーは、PEG4、PEG11及びPEG24からなる群から選択される、請求項7に記載のSARS脂質-ペプチド融合阻害物質。
- 前記脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである、請求項6から8のいずれか一項に記載のSARS脂質-ペプチド融合阻害物質。
- 前記脂質タグは、コレステロールである、請求項9に記載のSARS脂質-ペプチド融合阻害物質。
- 前記阻害物質は、1つのペプチド部位、1つのスペーサー部位及び1つの脂質タグを有する、請求項6から10のいずれか一項に記載のSARS脂質-ペプチド融合阻害物質。
- 前記阻害物質は、2つのペプチド部位、2つのスペーサー部位及び1つの脂質タグを有する、請求項6から10のいずれか一項に記載のSARS脂質-ペプチド融合阻害物質。
- 請求項1又は2に記載のペプチドと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含む薬学的組成物。
- 請求項1又は2に記載のペプチドと、脂質タグと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含む薬学的組成物。
- 前記脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである、請求項12に記載の薬学的組成物。
- 請求項1又は2に記載のペプチドと、脂質タグと、スペーサーと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含む薬学的組成物。
- 前記スペーサーは、ポリエチレングリコール(PEG)である、請求項16に記載の薬学的組成物。
- 前記スペーサーは、PEG4、PEG11及びPEG24からなる群から選択される、請求項17に記載の薬学的組成物。
- 前記脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである、請求項16から18のいずれか一項に記載の薬学的組成物。
- 前記阻害物質は、1つのペプチド部位、1つのスペーサー部位及び1つの脂質タグを有する、請求項16から19のいずれか一項に記載の薬学的組成物。
- 前記阻害物質は、2つのペプチド部位、2つのスペーサー部位及び1つの脂質タグを有する、請求項16から19のいずれか一項に記載の薬学的組成物。
- 各々が配列番号1を含む2つの部位と、2つのPEG4部位と、1つのコレステロールタグと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物。
- 各PEG4は、一端を配列番号1及び他端を前記コレステロールタグによって隣接される、請求項22に記載のSARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物。
- 配列番号1の1つの部位と、1つのPEG24部位と、1つのコレステロールタグと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む、SARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物。
- 前記PEG24は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールによって隣接される、請求項24に記載のSARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物。
- 請求項1又は2に記載のペプチドと、脂質タグと、スペーサーと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含む抗ウイルス薬学的組成物を被検体に投与するステップを備える、その必要のある前記被検体においてCOVID-19を予防する方法。
- 前記脂質タグは、コレステロール、トコフェロール又はパルミテートである、請求項26に記載の方法。
- 各々が配列番号1を含む2つの部位と、2つのPEG4部位と、1つのコレステロールタグと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む抗ウイルス薬学的組成物を被検体に投与するステップを備える、その必要のある前記被検体においてCOVID-19を予防する方法であって、各PEG4は、一端に配列番号1及び他端にコレステロールを含む配列によって隣接される、方法。
- 配列番号1の1つの部位と、1つのPEG24部位と、1つのコレステロールタグと、薬学的に許容可能な賦形剤と、を含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む抗ウイルス薬学的組成物を被検体に投与するステップを備える、その必要のある前記被検体においてCOVID-19を予防する方法であって、前記PEG24は、一端を配列番号1及び他端をコレステロールによって隣接される、方法。
- 前記抗ウイルス薬学的組成物は、経気道又は皮下投与される、請求項26から29のいずれか一項に記載の方法。
- 前記抗ウイルス薬学的組成物は、鼻腔内投与される、請求項26から29のいずれか一項に記載の方法。
- 前記抗ウイルス薬学的組成物は、点鼻液又はスプレーとして投与される、請求項31に記載の方法。
- 前記抗ウイルス薬学的組成物は、点鼻粉末として投与される、請求項31に記載の方法。
- 前記抗ウイルス薬学的組成物は、前記被検体に少なくとも2回投与される、請求項26から33のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1回の投与は、前記被検体がSARS-CoV-2に曝露される前に行われる、請求項34に記載の方法。
- すべての投与は、前記被検体がSARS-CoV-2に曝露される前に行われる、請求項34に記載の方法。
- 前記投与は毎日行われる、請求項34から36のいずれか一項に記載の方法。
- 前記抗ウイルス薬学的組成物は、前記被検体に1回投与される、請求項26から33のいずれか一項に記載の方法。
- 前記投与は、前記被検体がSARS-CoV-2に曝露される前に行われる、請求項38に記載の方法。
- 1以上の追加の抗ウイルス物質を、その必要のある前記被検体に投与するステップをさらに備える請求項26から39のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1つの追加の抗ウイルス物質は、SARSHRCペプチドとは異なる態様のSARS-CoV-2ライフサイクルを標的とする、請求項40に記載の方法。
- 前記ペプチドは、前記被検体の上気道及び下気道の双方において生物学的に有効な濃度に到達する、請求項26から41のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ペプチドは、前記被検体の肺において生物学的に有効な濃度に到達する、請求項26から42のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ペプチドは、前記被検体の血液において生物学的に有効な濃度に到達する、請求項26から43のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法はスパイクタンパク質を含むSARS-CoV-2ビリオンによって引き起こされるCOVID-19を予防し、前記スパイクタンパク質の配列は配列番号3とは異なる、請求項26から43のいずれか一項に記載の方法。
- 前記SARS-CoV-2は、SARS-CoV-2のS247R、SARS-CoV-2のD614G、SARS-CoV-2のS943P及びSARSCoV-2のD839Yからなる群から選択される、請求項45に記載の方法。
- 前記SARS-CoV-2は、SARS-CoV-2アルファ、ベータ、ガンマ、デルタ及びラムダ変異体からなる群から選択される、請求項45に記載の方法。
- 請求項22から25のいずれか一項に記載の組成物の有効量を投与して細胞のSARS-CoV-2感染を阻害するステップを備える、被検体における細胞を感染させるSARS-CoV-2のリスクを低減する方法。
- 請求項22から25のいずれか一項に記載の組成物の有効量を被検体に投与して細胞のSARS-CoV-2感染を阻害するステップを備える、前記被検体におけるCOVID-19のリスクを低減する方法。
- 請求項22から25のいずれか一項に記載の組成物の有効量を被検体に投与して該被検体の細胞のSARS-CoV-2感染を阻害するステップを備える、前記被検体におけるCOVID-19による死亡のリスクを低減する方法であって、COVID-19による前記被検体の死亡のリスクは低減される、方法。
- COVID-19のリスクを、その必要のある被検体において予防又は低減する方法であって、請求項22から25のいずれか一項に記載の組成物の有効量を前記被検体に投与して該被検体における細胞のSARS-CoV-2ウイルスの感染を阻害するステップを備え、前記SARS-CoV-2ウイルスに対する中和抗体が生成される、方法。
- 前記被検体は、前記SARS-CoV-2ウイルスに曝露されている、請求項51に記載の方法。
- 前記組成物の前記有効量の少なくとも一部は、前記被検体が前記SARS-CoV-2ウイルスに曝露される期間中に前記被検体に投与される、請求項52に記載の方法。
- 前記COVID-19はスパイクタンパク質を含むSARS-CoV-2ビリオンによって引き起こされていたものであり、前記スパイクタンパク質の配列は配列番号3とは異なる、請求項48から53のいずれか一項に記載の方法。
- 前記SARS-CoV-2は、SARS-CoV-2のS247R、SARS-CoV-2のD614G、SARS-CoV-2のS943P及びSARS-CoV-2のD839Yからなる群から選択される、請求項54に記載の方法。
- 前記SARS-CoV-2は、SARS-CoV-2アルファ、ベータ、ガンマ、デルタ及びラムダ変異体からなる群から選択される、請求項54に記載の方法。
- DISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQEL-GSGSG-Cを含むSARS-CoV-2(COVID-19)脂質-ペプチド融合阻害物質を含む請求項22に記載のSARS-CoV-2(COVID-19)抗ウイルス組成物。
- 脂質タグに結合されたDISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQEL-GSGSG-Cの2量体を含むSARS脂質-ペプチド融合体。
- DISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQEL-GSGSG-Cは、PEGスペーサーを介して前記脂質タグに結合される、請求項58に記載のSARS脂質-ペプチド融合体。
- 前記脂質タグは、コレステロールタグである、請求項58又は59に記載のSARS脂質-ペプチド融合体。
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