JP2024508739A - コロナウイルス科の感染の予防的または治療的な処置における使用のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子 - Google Patents
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Abstract
本発明は第1の態様において、コロナウイルス科の感染の予防的または治療的な処置におけるインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子の使用に関する。特に、インフルエンザAの欠陥干渉粒子は、SARSコロナウイルス感染、特にSARS-CoV-2感染の処置において有益な効果を有することが認知されてきた。さらに本発明は、コロナウイルス科の感染、特にSARS-CoV-2の処置における使用のための医薬組成物に関する。さらなる態様では、DIPの投与に基づくコロナウイルス科の予防的または治療的な処置のための方法が開示される。
Description
本発明は第1の態様において、コロナウイルス科の感染の予防的または治療的な処置におけるインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子の使用に関する。特に、インフルエンザAウイルスの欠陥干渉粒子は、SARSコロナウイルス感染、特にSARS-CoV-2感染の処置において有益な効果を有することが認知されてきた。さらに本発明は、コロナウイルス科の感染、特にSARS-CoV-2の予防および処置における使用のための医薬組成物、ならびに治療用医薬品を形成するためまたは曝露前および/または曝露後の処置による前記ウイルス感染に対する処置または保護における使用のためのインフルエンザAウイルスの欠陥干渉粒子を含む組成物またはキットに関する。さらなる態様では、DIPの投与に基づくコロナウイルス科の予防的または治療的な処置のための方法が開示される。
インフルエンザAウイルス(IAV)の欠陥干渉粒子(DIP)は通常、8個のゲノムウイルスRNA(vRNA)の1つに大きな内部欠失を含む。これはウイルスの複製の欠陥をもたらし、完全に感染性の標準的なウイルス(STV)との重複感染によって補完され得る。さらに、変異を有するDIP、例えばDIP OP7が記載されている。KUPKE,S.Y.ら、2019.J Virol;93(4):e01786-18、doi:10.1128/JVI.01786-18を参照されたい。さらに、DIPは、複製干渉としても知られている重複感染シナリオで、相同STV複製および拡散に特異的に干渉する。
IAV DIPは以前、インフルエンザに対する抗ウイルス処置のために(例えばZHAO,H.ら、2018.Nat Commun、9、2358頁)、しかし他の呼吸器系ウイルス疾患の汎用の特異的処置(例えばDIMMOCK,N.J.およびEASTON,A.J.2014.J Virol、88、5217~27頁)のためにも提案された。IAV DIPはそのゲノムに典型的には大きな内部欠失またはその代わりに最近発見された点変異を有しており(Kupkeら、2019、上記参照)、それらが、IAV
DIPをウイルス複製における欠陥がある状態にする(例えばALNAJI,F.G.およびBROOKE,C.B.2020 PLOS Pathog、16、e1008436)。
DIPをウイルス複製における欠陥がある状態にする(例えばALNAJI,F.G.およびBROOKE,C.B.2020 PLOS Pathog、16、e1008436)。
さらに、これらは重複感染シナリオで相同ウイルス複製および拡散を特異的に抑制および干渉する。結果として、IAV DIPのマウスへの投与はIAVの致死用量に対する完全な保護をもたらした(例えばDIMMOCK,N.J.、2012 PLoS One、7、e49394、HEIN,M.D.ら、2021、Appl Microbiol Biotechnol、Jan;105(1):129~146頁)。フェレットのモデルにおいて、IAV DIPの重複処置は、臨床的インフルエンザ疾患の重症度の低減をもたらした(例えばDIMMOCK,N.J.ら、2012、PLoS One、7、e49394)。魅力的なことに、マウスは、他の機構、例えば先天性免疫を刺激するIAV DIPの能力によって媒介されて、無関係なインフルエンザBウイルスおよびパラミクソウイルス科ファミリーのニューモウイルスであるマウス肺炎ウイルスによる致死的感染に対しても保護された。
最近同定された、コロナウイルス疾患2019(COVID-19)を惹起する重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2(SARS-CoV-2)は、公衆衛生、経済、および社会に思い負荷をもたらしている。現在までに、SARS-CoV-2感染に関連して200万例を超える死亡が報告されている(WHO、covid19.who.int)。2020年には、(新規な)ワクチンの開発、その生産、ならびに臨床試験における安全性および免疫原性の研究についての前例のない競争があった。2020年の終わりには既に、最初の個人が承認済みワクチンによって処置された。ワクチン接種は典型的にはウイルス感染に対する最良の保護を提供するが、COVID-19ワクチンの生産能力およびワクチン接種のために必要なインフラは未だに限定的である。
さらに、種々のワクチン候補の有効性を疑問とするような変異が生じた。代替の処置オプションは抗ウイルス薬の使用である。しかし、レムデシビルは(臨床使用で)限定的な有効性しか示さず(例えばWANG,Y.ら、2020.Lancet、395、1569~1578頁、Wangら2020)、目的変更した他の薬物候補(例えばヒドロキシクロロキンおよびロピナビル-リトナビル)は有効性の欠如を示した。さらに、モノクローナル抗体のカクテル(例えばバムラニビマブ(CHEN,P.ら、2020、N Engl J Med))ならびにコルチコステロイド(即ちデキサメタゾン(TomaziniおよびOMAZINIら、2020、JAMA、324、1307~1316頁))が臨床で使用され、抗ウイルス効果を示している。利用可能な抗ウイルス介入オプションの共通性は疾患の改善であるが、防止ではない。したがって、COVID-19等のCOVIDを含むコロナウイルス科による感染のための新たな処置手段に対する緊急のニーズがある。
当技術において、インフルエンザAウイルス欠陥干渉粒子(IAV DIP)はインフルエンザ疾患の抗ウイルス処置に好適であることが記載されている。インターフェロンによる処置それ自体は当技術で記載されている。例えばCOVID-19患者のインターフェロンによる処置が検討されているが、まだ承認されていない。即ち、SARS-CoV-2の複製は一般に、外部から加えられたインターフェロンによる阻害を受けやすいことも記載されている。インビトロのインターフェロン(I型、II型、およびIII型)は、SARS-CoV-2の複製に関して強力な抗ウイルス活性を呈した。しかし、ウイルス処理におけるI型は疾患のステージに応じてCOVID-19において大きな役割を果たしているようであり、III型インターフェロンもCOVID-19の病因に寄与し得る。インターフェロンによる処置はDIPによる処置とは実質的に異なっている。即ち、インターフェロンは高用量で全身的に投与され、したがって、インターフェロンによる処置は特に高用量での投与が必要な場合に多くの有害作用を有している。種々の有害な生理学的作用が当技術で記載されており、例えば組換えIFNを使用する療法は費用集約的であり、Sleijfer,S.ら、Pharm.World Sci.2005、27、423~431頁に概説されたサイトカインに対する自己抗体の形成等の望ましくない副作用のリスクを生じている。
本発明は、コロナウイルス科の感染、特にSARS-CoV-2の感染の予防および処置のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子に関する。本発明者らは驚くべきことに、これらのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子(IVDIP)による処置がヒト細胞培養モデルにおけるSARS-CoV-2の複製の無効化に関して有益な効果を有しており、それにより、コロナ感染、特にCOVID-19の有効な抗ウイルス処置が可能であることを認知した。IAV DIPは、標的細胞中でより生理的なIFN応答を刺激する。さらに、高度に有効な用量でのDIPのマウスへの鼻内投与は明らかな毒性効果をもたらさなかった一方、組換えで産生したIFNは極めて高価である。細胞培養系のプロセスによって産生したIAV DIPのコストは患者あたり5~20ユーロ(細胞培養由来のワクチンと同等)と推定される。
SARS-CoV-2感染はインターフェロン(IFN)応答の調節および阻害をもたらすことが示されているが、一方、複製はインビトロおよび臨床試験において外部から加えられたIFNによる阻害を受けやすい(例えばCHEN,D.Y.ら、2020.bioRxiv、doi:https://doi.org.10.1101/2020.10.27.358259、MONKら、2020、Lancet Respir Med、9:196~206頁、Monkら、2020)。本発明者らは、IAV DIPがI型IFN応答、したがって標的細胞における抗ウイルス状態を刺激する能力によってSARS-CoV-2の複製も抑制することができるか否かを検討した。IAV DIPの産生のためのラボスケールの撹拌タンクバイオリアクターでの細胞培養系の製造ワークフローが既に開発されている(Heinら、2020、上記参照)。具体的には、2つの有望な候補DIP、即ちプロトタイプのよく特徴解析された従来のIAV DIPである「DI244」(DIMMOCK,N.J.およびEASTON,A.J.2014.J Virol、88、5217~27頁)および新たに発見された「OP7」(Kupkeら、2019、上記参照)が産生された。製造されたDIPはマウスへの投与に際して明らかな毒性効果を示さず、強力な抗ウイルス活性を示した。さらに、それらの投与は、IAVの致死的なチャレンジからのマウスの救済をもたらした(Heinら、2020、上記参照)。さらに、DI244については(OP7についてではないが)、本発明者らは、純粋にクローナルなDIPの産生のための遺伝子改変された細胞系に基づく新規なシステムを用いて(BDEIR,N.ら、2019、PLoS One、14、e0212757 Bdeirら、2019)、感染性ヘルパーウイルスを不活化するためのUV照射の必要性を無効化した。
ここで、それぞれSARS-CoV-2とDI244またはOP7とのインビトロ重複感染実験のために、Calu-3細胞(ヒト肺がん細胞系)を用いた。いずれのDIPも、IFN-βまたはレムデシビルによる処置と比較して同様に、SARS-CoV-2の複製を完全にシャットダウンすることができた。さらに、IAV DIPの阻害効果は、その先天性免疫を誘起する能力に起因することが示される。おそらく、IAVの複製および拡散に干渉する他の機構も役割を果たしている。即ち、IAV DIPは早期のCOVID-19の処置等のCOVID-19のための有効な抗ウイルス剤である。さらに、様々なIAVサブタイプに対するのみでなく、他のIFN感受性呼吸器系ウイルスに対する可能性のある汎用抗ウイルス剤としてのIAV DIPの使用が実証された。
即ち第1の態様では、本発明はコロナウイルス科の感染の予防的または治療的な処置における使用のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子(DIP)に関する。
上述のように、インフルエンザウイルスDIP(IVDIP)の有益な効果は、異なるウイルスのファミリー、即ちコロナウイルス科のウイルスファミリーに対して示されている。
特に本発明は、コロナウイルス科の感染の予防的または治療的な処置におけるインフルエンザAウイルスDIPの使用に関する。
第1の態様では、本発明は、個体におけるコロナウイルス科の感染の予防的または治療的な処置における使用のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子(DIP)に関する。
インフルエンザウイルスDIP(IVDIP)は、ヒト肺上皮細胞を用いた細胞培養実験で実証されたように、個体におけるSARS-CoV-2感染等のコロナウイルス科の感染の低減において有益な効果を実証している。即ち、驚くべきことに、異なるウイルスファミリーのDIPを用いて、無関係な種およびファミリー、ここではCOVID-19疾患の病原体としてのSARS-CoVおよびSARS-CoV-2等のサルベコウイルス属を含むコロナウイルス科ファミリーのウイルス感染を予防的および治療的に処置することができる。
本明細書で用いる場合、用語「粒子」は、他に指示しない限り、ウイルス様粒子、ウイルスベクター、およびウイルス粒子を含む。粒子は、それぞれのウイルスの少なくとも一部をコードする核酸分子を含む。
用語「ウイルスベクター」は、組換えウイルス粒子を意味する。
用語「ウイルス粒子」は、弱毒化または不活化しなければ感染性である全ウイルスを意味する。
本明細書で用いる場合、用語「ウイルス様粒子」(VLP)は、脂質およびエンベロープのタンパク質またはカプシドのタンパク質を含む粒子を意味し、さらに、さらなる遺伝物質を含んでもよい。即ち、これは少なくとも1つの核酸分子、即ち本明細書に記載した少なくとも1つの核酸分子を含んでもよい。VLPは非感染性粒子である。VLPは記載したDIPを含み、DIウイルスとも称される。
もちろん、ウイルス様粒子は他の核酸分子を含んでもよい。例えば、インフルエンザウイルスの場合には、ウイルス様粒子またはウイルスベクターは、RNAの形態、例えばウイルスRNAおよびPB2、PB1、PA、およびNP等のウイルスタンパク質(RNAの分解に対する保護を可能にする)を含むウイルスリボヌクレオプロテイン(vRNP)複合体の形態の遺伝材料の様々なセグメントを含む一方、ウイルスカプシドまたはウイルスエンベロープは、インフルエンザAまたはインフルエンザBおよびインフルエンザCを含む他のウイルスに由来するタンパク質からなっている。
ウイルス欠陥干渉粒子は、非感染性であって、典型的にはそのゲノムが完全なゲノムを有するウイルスに感染した細胞内に存在する場合のみに複製するという特徴がある。DIPは、感染性ウイルスの複製および拡散を阻害する能力を有する。典型的には、DIPは、ウイルスゲノムの欠失をもたらす変異または欠陥のあるウイルス複製をもたらす点変異を有し、最終的には子孫ビリオンを産生しない。しかし、これらはSTVの複製および細胞培養内での拡散を抑制し、それにより、非感染性のDIPは放出されるが、感染性のSTVの放出は極めて少ないか、放出されない。
本発明によれば、ウイルス様粒子またはウイルスベクターを含むウイルスDIPがインフルエンザウイルス、特にインフルエンザAウイルスから誘導される。本発明の一実施形態では、ウイルスベクターまたはウイルス粒子等のDIPは、欠失または点変異を含む核酸配列、特に任意選択でインフルエンザAウイルスの他のセグメント1~6および8とともにセグメント7として配列番号3のRNA分子である核酸配列を含むインフルエンザAウイルス(IVADIP)である。あるいは、これらは、任意選択でインフルエンザAウイルスの他のセグメント2~8とともにセグメント1として配列番号1または2の核酸配列を含む。
本発明の一実施形態では、欠陥干渉インフルエンザAウイルスは、
i)インフルエンザAウイルスのセグメント1の核酸配列が
a.配列番号1もしくは配列番号2から選択される配列;または
b.配列番号1もしくは配列番号2と少なくとも99%の同一性を有する核酸配列
を含むか、あるいは
ii)核酸配列が、配列番号4の野生型配列と比較して以下の置換基:C3T、G4A、G8A、A100G、G113A、G130A、G240A、A241G、C334T、C353T、C361T、C370A、T371G、T385C、A401T、G434A、C442T、A443G、C453T、A454G、A524G、T643G、G645T、A648G、A667G、G670A、A716G、C793T、G801T、A805G、G874T、A887T、C888T、G894A、G943A、A18G、およびC535Tを含む配列番号3、または配列番号3の配列と99%より大きな同一性を有し、上記37種の置換基がそのまま存在している核酸配列を含む、ウイルスである。
i)インフルエンザAウイルスのセグメント1の核酸配列が
a.配列番号1もしくは配列番号2から選択される配列;または
b.配列番号1もしくは配列番号2と少なくとも99%の同一性を有する核酸配列
を含むか、あるいは
ii)核酸配列が、配列番号4の野生型配列と比較して以下の置換基:C3T、G4A、G8A、A100G、G113A、G130A、G240A、A241G、C334T、C353T、C361T、C370A、T371G、T385C、A401T、G434A、C442T、A443G、C453T、A454G、A524G、T643G、G645T、A648G、A667G、G670A、A716G、C793T、G801T、A805G、G874T、A887T、C888T、G894A、G943A、A18G、およびC535Tを含む配列番号3、または配列番号3の配列と99%より大きな同一性を有し、上記37種の置換基がそのまま存在している核酸配列を含む、ウイルスである。
本発明の一実施形態では、本明細書に記載した個体の処置における使用のためのインフルエンザAウイルス欠陥干渉粒子は、核酸配列が配列番号3または配列番号3の配列と99%より大きな同一性を有する核酸配列を含むIAV DIPである。
本発明の一実施形態では、核酸配列は配列番号3を有する核酸配列である。
本発明の一実施形態では、核酸分子はRNAの形態であり、特に単離された核酸分子は、インフルエンザAウイルスのゲノムセグメント7から誘導される保護的干渉RNA(piRNA)を表す。上記の配列番号4は、NCBI参照配列NC_002016.1.の配列を意味する。
ヌクレオチド配列は、配列番号3の配列内で99%より大きな同一性を有するヌクレオチド配列であってよい。例えば、核酸分子は配列番号3の配列内で99%より大きな同一性を有するヌクレオチド配列を含み、配列番号3に存在する37種の置換基はそのまま存在している。ヌクレオチド配列は、配列番号3と99%、99.5%、99.6%、99.7%、99.8%、または99.9%より大きな同一性を有してよい。さらに、ヌクレオチド配列は、配列番号1または2と99%、99.5%、99.6%、99.7%、99.8%、または99.9%より大きな同一性を有してよい。
一実施形態では、本発明は個体におけるオルソコロナウイルス科、特にベータコロナウイルス科の感染の予防的または治療的な処置における使用のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子に関する。
さらに、本発明は、サルベコウイルス、特に重症急性呼吸器症候群関連のコロナウイルスまたは中東呼吸器症候群関連のコロナウイルスを含むメルベコウイルスによる感染の防止または処置における使用のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子に関する。
特に、本発明は、本明細書に記載したDIP、特にSARS-CoV-2感染に対する予防的または治療的な個体の処置における使用のためのIAVDIPの使用を記載している。
さらなる態様では、本発明は、サルベコウイルス、特に重症急性呼吸器症候群関連のコロナウイルスまたは中東呼吸器症候群関連のコロナウイルスを含むメルベコウイルスによる感染等の本明細書に記載したコロナウイルス科の感染、特にSARS-CoV-2感染に対する個体の予防的または治療的な処置における使用のための本明細書に記載したDIPを含む医薬組成物に関する。
医薬組成物は、治療用として、特に早期治療用として特に有用である。特に、本発明による医薬組成物は、本明細書に記載したウイルスへの曝露前または曝露後のウイルス感染の処置における使用のためである。
本発明による医薬組成物は、動物またはヒトである個体への投与のために適合されている。一実施形態では、動物はネコ、オオコウモリ、フェレット、イヌ、またはミンクから選択される。別の実施形態では、個体はヒトである。
例えば、医薬組成物は、鼻内投与等の粘膜経路または経口での投与に適合されている。投与は、ネブライザー、液滴スプレイ等を含む既知の手段を用いる呼吸管への投与でよい。あるいは、投与は静脈内投与、筋肉内投与、または皮下投与によって行なってよい。
医薬組成物は好適な希釈剤、担体、または流出物をさらに含んでよい。当業者であれば相応に、好適な希釈剤、流出物、または担体についてよく知っている。
一実施形態では、本発明による医薬組成物は、本明細書に記載したコロナウイルス科による感染、特にSARS-CoV2による感染に罹患しているか、感染するリスクにある個体におけるウイルスに対する免疫応答の送達、例えば先天性免疫の刺激における使用のためである。
さらなる実施形態では、本発明は、例えば曝露前および曝露後の処置のための、特に本明細書で定義したウイルス感染、特にSARS-CoV2に対する処置または保護における使用のための医薬品の形態等の医薬組成物の形態の、本明細書で定義したインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子を含む組成物またはキットに関する。
さらに、本発明による使用のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子が記載され、前記ウイルス粒子は感染後に、
i)ウイルス粒子の全数の低減、
ii)産生される感染性ウイルスの割合の大幅な低減、
iii)I型IFNの発現によって表される先天性免疫応答のより強い誘起が観察可能
のうち少なくとも1つを示す。
i)ウイルス粒子の全数の低減、
ii)産生される感染性ウイルスの割合の大幅な低減、
iii)I型IFNの発現によって表される先天性免疫応答のより強い誘起が観察可能
のうち少なくとも1つを示す。
最後に、本発明は、本明細書に記載した有効量のDIP、特にDI244およびOP7を含むIAVDIPを投与するステップを含む、個体におけるコロナウイルス科のウイルス感染を治療的または予防的に処置する方法に関する。特に、本発明による方法は、オルソコロナウイルス科、特にベータコロナウイルス科の処置に関する。
例えば、本発明による方法は、サルベコウイルス、特に重症急性呼吸器症候群関連のコロナウイルスまたは中東呼吸器症候群関連のコロナウイルスを含むメルベコウイルスによる感染を防止または処置することを可能にする。好ましくは、処置はSARS-CoV-2感染に対するものである。
典型的には、投与は、本明細書に記載した既知の手段による呼吸管への投与を含むDIPの粘膜または筋肉内の投与である。
さらに、本発明は、例えばSARS-CoV-2を含むSARS-CoV等の問題のウイルスへの曝露前または曝露後のSARS-CoV2感染を含む上述のコロナウイルス科の感染に対する個体の治療的または予防的な処置の方法をさらに提供する。
例えば、個体はコロナウイルス科に感染していてよく、または感染していると疑われていてよい。実際に感染しているか、感染が疑われる場合には、本発明によるDIPはできるだけ早く、個体が感染したか、または感染したと疑われてから72時間以内、24時間以内等に投与してよい。同様に、本発明によるDIPを個体に投与することができる。別の実施形態では、個体が本明細書に記載したウイルスに近く曝露される場合には、予防手段として問題のウイルスへの起こり得る曝露の1~2週前に処置を行なってもよい。
インターフェロンの全身投与とは対照的に、本発明によるDIP、特に特異的DIPであるDI224およびOP7の局所投与は、COVID-19感染の早期の予防処置を可能にする。さらに、一般に鼻内投与または粘膜投与、特に吸入器またはスプレイを用いる呼吸管への投与は、特定的で非全身的な処置を可能にし、したがって有害効果を避けることができる。
材料および方法
細胞およびウイルス
Vero-6(ATCC CRL-1586)細胞は、10%ウシ胎児血清(FCS、Biowest、S1810-6500)、100IU/mLのペニシリン、100μg/mLのストレプトマイシン、1×GlutaMax(Gibco)および1×ピルビン酸ナトリウム(Gibco)を添加したDMEM培地(Gibco、4.5g/Lのグルコース、ピルビン酸塩なし)中で維持した。Calu-3(ATCC HTB-55)は、10% FCS(Biowest、S1810-6500)、100IU/mLのペニシリン、100μg/mLのストレプトマイシン、1×GlutaMax(Gibco)および1×ピルビン酸ナトリウム(Gibco)を添加したMEM(Sigma)中で培養した。Caco-2(ATCC HTB-37)は、20% FCS(Biowest、S1810-6500)、100IU/mLのペニシリン、100μg/mLのストレプトマイシン、1×GlutaMax(Gibco)および1×非必須アミノ酸溶液(Gibco)を添加したMEM(Gibco)中で増殖させた。全ての細胞は、5%CO2雰囲気中、37℃で維持しまたは感染させた。
細胞およびウイルス
Vero-6(ATCC CRL-1586)細胞は、10%ウシ胎児血清(FCS、Biowest、S1810-6500)、100IU/mLのペニシリン、100μg/mLのストレプトマイシン、1×GlutaMax(Gibco)および1×ピルビン酸ナトリウム(Gibco)を添加したDMEM培地(Gibco、4.5g/Lのグルコース、ピルビン酸塩なし)中で維持した。Calu-3(ATCC HTB-55)は、10% FCS(Biowest、S1810-6500)、100IU/mLのペニシリン、100μg/mLのストレプトマイシン、1×GlutaMax(Gibco)および1×ピルビン酸ナトリウム(Gibco)を添加したMEM(Sigma)中で培養した。Caco-2(ATCC HTB-37)は、20% FCS(Biowest、S1810-6500)、100IU/mLのペニシリン、100μg/mLのストレプトマイシン、1×GlutaMax(Gibco)および1×非必須アミノ酸溶液(Gibco)を添加したMEM(Gibco)中で増殖させた。全ての細胞は、5%CO2雰囲気中、37℃で維持しまたは感染させた。
IAV DIPであるDI244およびOP7は、500mLラボスケールの撹拌タンクバイオリアクターを用いる細胞培養系のプロセスで産生し、続いて以前記載されたように(Heinら、2020)、立体排除クロマトグラフィー(Marichal-Gallardoら、2017)によって精製および濃縮した。DI244およびOP7についてそれぞれ、3.3および3.67ログの赤血球凝集(HA)単位/100μLの産生力価ならびに5.6×108および1.12×1011DI vRNA/mLが達成された。
SARS-CoV-2の分離株hCoV-19/Croatia/ZG-297-20/2020を用いた。感染性SARS-CoV-2を用いる全ての実験は、Helmholtz Centre for Infection Research(Braunschweig、Germany)のBSL-3施設で実施した。SARS-CoV-2シードウイルスはCaco-2細胞で産生し、ウイルス粒子はVivaspin20カラム(Sartorius Stedim,Biotech)で遠心分離によって富化した。収集したウイルスは-80℃で保存した。SARS-CoV-2の力価はプラークアッセイによって定量した。
プラークアッセイ
SARS-CoV-2の定量は、プラークアッセイによって実施した。試料を10倍ステップで段階希釈し、Vero-6細胞のコンフルエントな単層に(96ウェルプレート上で)1時間感染させるために用いた。次いで接種材料を除去して、1.5%のメチルセルロースを含む細胞培養培地(SIGMA、#C9481-500)に細胞を重層した。3dpiで細胞を6%のホルムアルデヒドによって固定し、クリスタルバイオレットで染色した。Sartorius IncuCyte S3(4倍対物、全ウェルスキャン)を用いてウェルをイメージングし、プラークカウントを決定した。
SARS-CoV-2の定量は、プラークアッセイによって実施した。試料を10倍ステップで段階希釈し、Vero-6細胞のコンフルエントな単層に(96ウェルプレート上で)1時間感染させるために用いた。次いで接種材料を除去して、1.5%のメチルセルロースを含む細胞培養培地(SIGMA、#C9481-500)に細胞を重層した。3dpiで細胞を6%のホルムアルデヒドによって固定し、クリスタルバイオレットで染色した。Sartorius IncuCyte S3(4倍対物、全ウェルスキャン)を用いてウェルをイメージングし、プラークカウントを決定した。
SARS-CoV-2の感染および抗ウイルス処理
96ウェルプレート中のコンフルエントなCalu-3細胞(約6×104細胞/ウェル)にSARS-CoV-2(2000PFU/ウェル)を感染させた。1または24hpiで、細胞培養体積100μLに対して指示された割合(%v/v)で活性または不活性のIAV DIP(DI224またはOP7)を添加した。指示された場合には常に、0.8μMのルキソリチニブ(Cayman Chemical、Cat.#Cay11609-1)をこれらのウェルにさらに添加した。あるいは、レムデシビルまたはIFN-β-1Aを(IAV DIPの代わりに)指示された濃度で、1hpiで添加した。3dpiで上清を収集した。SARS-CoV-2の力価の定量は、プラークアッセイを用いて実施した。
96ウェルプレート中のコンフルエントなCalu-3細胞(約6×104細胞/ウェル)にSARS-CoV-2(2000PFU/ウェル)を感染させた。1または24hpiで、細胞培養体積100μLに対して指示された割合(%v/v)で活性または不活性のIAV DIP(DI224またはOP7)を添加した。指示された場合には常に、0.8μMのルキソリチニブ(Cayman Chemical、Cat.#Cay11609-1)をこれらのウェルにさらに添加した。あるいは、レムデシビルまたはIFN-β-1Aを(IAV DIPの代わりに)指示された濃度で、1hpiで添加した。3dpiで上清を収集した。SARS-CoV-2の力価の定量は、プラークアッセイを用いて実施した。
免疫蛍光染色
SARS-CoV-2感染細胞は、PBS中、6%のホルムアルデヒドによって室温、1時間で固定し、続いてPBSで洗浄した。細胞はPBS中、0.1%のTriton X-100によって室温、10分で透徹化し、PBSで洗浄し、PBS中2%のBSAで1時間、ブロックした。抗体標識はマウス抗SARS-CoV-2 Sタンパク質(Abcalis、クローンAB68-A09、#ABK68-A09-M)および二次抗体抗マウスAlexa488(Cell Signaling Technology、#4408)を用いて実施し、それぞれのステップに続いて0.05%Tween-20を含むPBSで3回洗浄した。最後に、細胞にVectashieldマウンティング培地(Biozol、#VEC-H-1000)を重層した。
SARS-CoV-2感染細胞は、PBS中、6%のホルムアルデヒドによって室温、1時間で固定し、続いてPBSで洗浄した。細胞はPBS中、0.1%のTriton X-100によって室温、10分で透徹化し、PBSで洗浄し、PBS中2%のBSAで1時間、ブロックした。抗体標識はマウス抗SARS-CoV-2 Sタンパク質(Abcalis、クローンAB68-A09、#ABK68-A09-M)および二次抗体抗マウスAlexa488(Cell Signaling Technology、#4408)を用いて実施し、それぞれのステップに続いて0.05%Tween-20を含むPBSで3回洗浄した。最後に、細胞にVectashieldマウンティング培地(Biozol、#VEC-H-1000)を重層した。
結果
SARS-CoV-2の複製はインビトロでのIAV DIP処理によって無効化される。
SARS-CoV-2の複製に関するIAV DIPの潜在的抗ウイルス有効性を試験するため、インビトロ重複感染実験を行なった。このため、96ウェルプレートで培養したコンフルエントなCalu-3細胞(約60,000細胞)に、2,000プラーク形成単位(PFU)のSARS-CoV-2を感染させた。1時間後、DI244およびOP7についてそれぞれ5.6×106および1.12×109個の欠陥干渉(DI)ウイルスRNA(vRNA)に相当する細胞培養系製造(Heinら、2020)(Heinら、提示)由来の10%(v/v、培養体積100μLについて)のDI244またはOP7の高濃縮DIPを添加した。感染後3日目(dpi)に、細胞表面のSARS-CoV-2スパイクタンパク質の発現について細胞を染色した。まさに、スパイクタンパク質の発現は、SARS-CoV-2のみを感染させた細胞と比較して、DI244またはOP7で共処理した細胞について顕著に低減しており、DIPの重複感染によるSARS-CoV-2の複製の抑制が示された。
SARS-CoV-2の複製はインビトロでのIAV DIP処理によって無効化される。
SARS-CoV-2の複製に関するIAV DIPの潜在的抗ウイルス有効性を試験するため、インビトロ重複感染実験を行なった。このため、96ウェルプレートで培養したコンフルエントなCalu-3細胞(約60,000細胞)に、2,000プラーク形成単位(PFU)のSARS-CoV-2を感染させた。1時間後、DI244およびOP7についてそれぞれ5.6×106および1.12×109個の欠陥干渉(DI)ウイルスRNA(vRNA)に相当する細胞培養系製造(Heinら、2020)(Heinら、提示)由来の10%(v/v、培養体積100μLについて)のDI244またはOP7の高濃縮DIPを添加した。感染後3日目(dpi)に、細胞表面のSARS-CoV-2スパイクタンパク質の発現について細胞を染色した。まさに、スパイクタンパク質の発現は、SARS-CoV-2のみを感染させた細胞と比較して、DI244またはOP7で共処理した細胞について顕著に低減しており、DIPの重複感染によるSARS-CoV-2の複製の抑制が示された。
次に、SARS-CoV-2に感染した細胞の処理について様々な濃度範囲のDIPを試験した(図1A)。SARS-CoV-2の複製の読み出しとして、Vero細胞(アフリカミドリザル腎上皮細胞)を用い、3dpiで上清のプラーク力価を決定した。陰性のプラーク力価によって実証されたように、欠陥のある複製不能なIAV DIPのみによる感染は子孫ビリオンの放出をもたらさなかったことに留意されたい。驚くべきことに、SARS-CoV-2の複製はIAV DIPの重複感染によって大幅に低減した。特に、両方のDIPについて試験した2つの最大濃度において、SARS-CoV-2のプラーク力価はもはや検出不能となった(検出限界(LOD)=33PFU/mL)。SARS-CoV-2の複製の抑制は、DIPの希釈度の増大とともに低下した。しかし注目すべきことに、1000倍希釈でのDIPによる処理でも、SARS-CoV-2の複製の顕著な阻害がもたらされた。比較のため、SARS-CoV-2感染細胞のIFN-βまたはレムデシビルによる処理を試験した。両方の薬剤も、SARS-CoV-2のプラーク力価をLOD未満の特定の濃度まで低下させることができた。しかし阻害効果は希釈度の増大とともに顕著に速く低下し、これはレムデシビルで最も明白に観察された。
図1Bは、不活化DIPによって惹起されるSARS-CoV-2の阻害を図示する。これらのDIPは、(IAVの複製に対して)干渉有効性がインビトロでもはや観察されなくなるまで既にUV照射によって処理されており(Heinら、2020)、原因となる干渉物質、即ちDI vRNAの完全な不活化を示している。対照的に、不活化DIPによるSARS-CoV-2の複製の阻害はそれでも検出可能であった(図1B)。より具体的には、プラーク力価の残留抑制がまだ観察された。これは、SARS-CoV-2の複製の抑制をもたらした可能性がある不活性なウイルス粒子による先天性免疫の非特異的刺激によって説明され得る。それにも関わらず、活性DIPによって惹起される阻害がより強いので、これはSARS-CoV-2の複製への干渉をもたらすIAV DIPの特異的活性を示している。最後に、SARS-CoV-2感染の24時間後の活性DIPの投与でさえ、顕著な抗ウイルス効果をもたらしたことが注目される(図1C)。
結論として、両方のDIPによる処理は、IFN-βおよびレムデシビルによる処理と同様に、SARS-CoV-2の複製を完全に無効化した。しかし、IAV DIPの抗ウイルス効果は希釈度の増大とともにより顕著に持続した。
先天性免疫の刺激によって惹起されるIAV DIPによるSARS-CoV-2の複製の阻害
次に、DIPによるSARS-CoV-2の複製の阻害がIFN系を刺激するその能力によって惹起されるという仮説を検討するため、重複感染実験にルキソリチニブを用いた。この小分子薬物は、IFN系の重要なエフェクターであるヤーヌスキナーゼ(JAK)の効率的な阻害剤である。JAKは典型的には転写のシグナルトランスデューサーおよびアクチベーター(STAT)を動員し、究極的にはIFN刺激遺伝子(ISG、ウイルス複製を制限するエフェクター)の上方制御をもたらす。
次に、DIPによるSARS-CoV-2の複製の阻害がIFN系を刺激するその能力によって惹起されるという仮説を検討するため、重複感染実験にルキソリチニブを用いた。この小分子薬物は、IFN系の重要なエフェクターであるヤーヌスキナーゼ(JAK)の効率的な阻害剤である。JAKは典型的には転写のシグナルトランスデューサーおよびアクチベーター(STAT)を動員し、究極的にはIFN刺激遺伝子(ISG、ウイルス複製を制限するエフェクター)の上方制御をもたらす。
図2は、ルキソリチニブによる処理におけるSARS-CoV-2とIAV DIPの重複感染の結果を示す。DIPの重複感染(両方のDIPを20%および2%の濃度で使用)はSARS-CoV-2のプラーク力価をアッセイのLOD(33PFU)付近に低下させた一方、ルキソリチニブによるさらなる処理によって、IAV DIPによって惹起されたSARS-CoV-2の複製の抑制は完全に無効化された。具体的には、ウイルス力価は、DIPを含まない(ルキソリチニブも含まない)対照のSARS-CoV-2感染と比較して有意差がなかった。結論として、これらの結果は、SARS-CoV-2の複製の干渉におけるIAV DIPによる先天性免疫応答の誘起の主な役割を示唆している。
考察
COVID-19については新たな抗ウイルス処置のオプションが必要である。本明細書で、細胞培養由来で製造されたIAV DIPがSARS-CoV-2の複製の強力な阻害剤であることが示される。さらに、インビトロ実験によって、IAV DIPによるSARS-CoV-2の複製の抑制が、先天性免疫を刺激するそれらの能力に帰せられることが示唆される。
COVID-19については新たな抗ウイルス処置のオプションが必要である。本明細書で、細胞培養由来で製造されたIAV DIPがSARS-CoV-2の複製の強力な阻害剤であることが示される。さらに、インビトロ実験によって、IAV DIPによるSARS-CoV-2の複製の抑制が、先天性免疫を刺激するそれらの能力に帰せられることが示唆される。
COVID-19についての承認済みの抗ウイルス処置オプションは、極めて限定的な有効性しか示していない。例えば、ポリメラーゼ阻害剤であるレムデシビルによる処置は、臨床試験で死亡率の全体の低下をもたらさなかった(Beigelら、2020、Panら、2020)。しかし、酸素補給を受けた患者については、約12~約4%の生存率の改善が観察された(Beigelら、2020)。さらに、COVID-19の患者の回復に必要な期間が5日短縮された(Beigelら、2020)。別の戦略は、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質の受容体結合ドメインを標的とし、それにより、宿主細胞の進入受容体であるアンギオテンシン変換酵素2(ACE2)との係合を阻害するモノクローナル抗体の使用を含む。ウイルス逃避バリアントの出現を防止するために抗体カクテルを使用することが提案された。臨床試験において、そのような抗体カクテル(即ちバムラニビマブによる外来患者の処置がウイルス負荷の減少を加速し、入院を必要とする患者の割合を6.3%から1.6%に低減させた(Chenら、2020b)。コルチコステロイドであるデキサメタゾンの臨床使用により、極めて重いCOVID-19患者において全体として低い死亡率がもたらされる(例えばHorbyら、2020)。しかしこれは警告を有している。それは、死亡率の低下は酸素(機械的換気を含む)を必要とする患者で観察されたが、酸素を必要としない患者で死亡率の増加が観察されたからである。
現在のところ、IFNによるCOVID-19の患者の処置はまだ承認されていない。一般に、SARS-CoV-2感染はIFN応答を調節し、阻害する(例えばChenら、2020a)。さらに、宿主細胞の進入受容体であるACE2がまさにISGであることが最近示され、SARS-CoV-2がIFNによって駆動されるACE2の上方制御を利用して感染を増進させる可能性が推測された。しかし、SARS-CoV-2の複製は外部から加えられたIFNによる阻害を受けやすいことも示された。例えば、全てのIFN(I型、II型、およびIII型)はインビトロでSARS-CoV-2の複製に対する強力な抗ウイルス活性を呈し、IFNの抗ウイルス活性はACE2の誘起に由来するいずれのプロウイルス効果をも相殺し得ることを示唆している。これと一致して、プラセボ対照第2相臨床試験において、霧化された吸入IFNベータ-1aの投与は、疾患の改善のより高い機会およびCOVID-19からのより速い回復をもたらした(Monkら、2020)。
本発明者らのインビトロ研究において、IAV DIPはSARS-CoV-2の複製を完全に無効化した。しかし、UV照射した不活性のDIP材料も残存阻害効果を示した。それにも関わらず、活性DIPによる処理に際してのより強い抗ウイルス効果の観察は、SARS-CoV-2の抑制に関するIAV DIPの特異的活性を暗示している。DIPはウイルス複製に欠陥があり、その感染は完全な感染サイクルをもたらすことができない。しかし、ウイルスのリボヌクレオプロテイン(vRNP)複合体にパッケージされた進入ゲノムvRNAは、それでもポリメラーゼ活性を示し、転写されてウイルスmRNAを産生することができる。特に、短いDI vRNAには(およびおそらく得られる短いDI mRNAにも)、レチノイン酸誘導性遺伝子I(RIG-I)タンパク質が優先的に結合し、これが続いてIFN応答の活性化をもたらすことが示された。
本結果は、IAV DIPが他の多くの異種IFN感受性呼吸器系ウイルスに対して、特にCOVID-19の処置に対して保護するであろうという概念を支持するものである。
Claims (23)
- 個体におけるコロナウイルス科の感染の予防的または治療的な処置における使用のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子(DIP)。
- インフルエンザAウイルス欠陥干渉粒子である、請求項1に記載の使用のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子。
- オルソコロナウイルス亜科、特にベータコロナウイルス科の予防的または治療的な処置のための請求項1または2に記載の使用のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子。
- i)サルベコウイルス、特に重症急性呼吸器症候群関連のコロナウイルスまたはii)中東呼吸器症候群関連のコロナウイルスを含むメルベコウイルスによる感染の防止または処置のための、請求項1から3のいずれか一項に記載の使用のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子。
- コロナウイルス2(SARS-CoV-2)感染に関連する重症急性呼吸器症候群の予防的または治療的な処置における、請求項1から4のいずれか一項に記載の使用のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子。
- 欠陥干渉インフルエンザAウイルスが、
i)インフルエンザAウイルスのセグメント1の核酸配列が
a.配列番号1もしくは配列番号2から収集される配列;または
b.配列番号1もしくは配列番号2と少なくとも99%の同一性を有する核酸配列
を含むか、あるいは
ii)核酸配列が、配列番号4の野生型配列と比較して以下の置換:C3T、G4A、G8A、A100G、G113A、G130A、G240A、A241G、C334T、C353T、C361T、C370A、T371G、T385C、A401T、G434A、C442T、A443G、C453T、A454G、A524G、T643G、G645T、A648G、A667G、G670A、A716G、C793T、G801T、A805G、G874T、A887T、C888T、G894A、G943A、A18G、およびC535Tを含む配列番号3、または配列番号3の配列と99%より大きな同一性を有する核酸配列を含む、ウイルスである、請求項2から5のいずれか一項に記載の使用のためのインフルエンザAウイルス欠陥干渉粒子。 - 核酸配列が、配列番号3または配列番号3の配列と99%より大きな同一性を有する核酸配列を含む、請求項6に記載の使用のためのインフルエンザAウイルス欠陥干渉粒子。
- 請求項1から4のいずれか一項で定義した、個体におけるコロナウイルス科の感染の治療的または予防的な処置における使用のための、請求項1から7のいずれか一項に記載の使用のためのインフルエンザウイルス欠陥粒子を含む医薬組成物。
- 液滴スプレイまたはネブライザーによる呼吸管への投与等の粘膜投与のための医薬組成物である、請求項8に記載の医薬組成物。
- 鼻内投与のための、請求項8から9のいずれか一項に記載の医薬組成物。
- 個体におけるウイルスに対する先天性免疫の刺激における使用のための、請求項8から10のいずれか一項に記載の医薬組成物。
- 特に請求項1から7のいずれか一項で定義したウイルス感染に対する処置または保護における使用のための、請求項1から7のいずれか一項で定義したインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子を含む組成物もしくはキット、または請求項8から11のいずれか一項で定義した医薬組成物。
- 前記ウイルス粒子が感染後に、
i)ウイルス粒子の全数の低減、
ii)産生される感染性ウイルスの割合の大幅な低減、
iii)I型IFNの発現によって表される先天性免疫応答のより強い誘起が観察可能
のうち少なくとも1つを示す、請求項1から7のいずれか一項に記載の使用のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子。 - 処置される個体が動物またはヒトであり、特に動物がネコ、フェレット、イヌ、またはミンクから選択されることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の使用のためのインフルエンザウイルス欠陥干渉粒子。
- 請求項1から7のいずれか一項で定義した有効量のDIPまたは前記DIPを含む医薬組成物を、治療的または予防的な処置を必要とする個体に投与するステップを含む、前記個体におけるコロナウイルス科のウイルス感染を治療的または予防的に処置する方法。
- 有効量のDIPの投与が、粘膜投与、特に液滴スプレイまたはネブライザーによる呼吸管への粘膜投与である、請求項15に記載のコロナウイルス科のウイルス感染を治療的または予防的に処置する方法。
- 有効量のDIPの投与が鼻内投与によるものである、請求項15に記載の個体におけるコロナウイルス科のウイルス感染を治療的または予防的に処置する方法。
- 有効量のインフルエンザAウイルスのDIP、特に請求項6または7のいずれか一項で定義したインフルエンザAウイルスのDIPを投与するステップを含む、個体におけるコロナウイルス属のウイルス感染を治療的または予防的に処置する方法。
- 有効量のIAV DIP、特にDI244およびOP7のDIPを投与するステップを含む、請求項15から18のいずれか一項に記載のウイルス感染を治療的または予防的に処置する方法。
- DIPが、個体がコロナウイルス科に感染したか、または感染したと疑われた時点から12時間以内、24時間以内等に投与される、コロナウイルス科に感染したと疑われるか感染した個体を処置するための、請求項15から19のいずれか一項に記載の方法。
- 個体におけるコロナウイルス科のウイルス感染を予防的に処置する請求項15から19のいずれか一項に記載の方法であって、DIPの投与が、ウイルスへの起こり得る曝露の前1~2週以内に行なわれる、方法。
- SARS-CoV2を含むSARS-CoV、サルベコウイルス、特に重症急性呼吸器症候群関連のコロナウイルスまたは中東呼吸器症候群関連のコロナウイルスを含むメルベコウイルスに対する個体の予防的または治療的な処置のための、請求項15から21のいずれか一項に記載の方法。
- 治療有効量のDIP DI244またはDIP OP7を投与するステップを含む、SARS-CoV 2感染を治療的または予防的に処置するための、請求項15から22のいずれか一項に記載の方法。
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