JP2024515300A - ユニバーサルクローニングアダプターを含むアルファウイルスベクター - Google Patents
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Abstract
本開示は、分子ウイルス学の分野に関し、改変ウイルスゲノム又はレプリコン(例えば、自己複製RNA)を含む核酸分子、それを含む医薬組成物、及び細胞培養物中又は生体内で所望の産物を産生するためのそのような核酸分子および組成物の使用を含む。また、それを必要とする対象において免疫応答を調節するための方法と様々な健康状態を予防および/又は治療するための方法も提供される。【選択図】図9
Description
(関連出願の相互参照)
本出願は、2021年4月21日に出願された米国仮特許出願シリアル番号第63/177,656号の優先権の利益を主張する。上記出願の開示は、図面を含め、援用によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。
本出願は、2021年4月21日に出願された米国仮特許出願シリアル番号第63/177,656号の優先権の利益を主張する。上記出願の開示は、図面を含め、援用によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。
本開示は、分子ウイルス学および免疫学の分野に関するものであり、そして、特に、改変ウイルスゲノムおよびレプリコン(例えば、自己複製RNA)をコードする核酸分子、それを含む医薬組成物、及び細胞培養物中又は生体内で所望の産物を産生するためのそのような核酸分子および組成物の使用に関する。また、それを必要とする対象において免疫応答を調節するための方法と様々な健康状態を予防および/又は治療するための方法も提供される。
シーケンスリストの組み込み
添付のシーケンスリストの資料は、援用により本出願に組み込まれる。添付のシーケンスリストのテキストファイルは、058462-503001WO_Sequence_Listing.txtと名付けられ、2022年4月12日に作成され、227KBである。
添付のシーケンスリストの資料は、援用により本出願に組み込まれる。添付のシーケンスリストのテキストファイルは、058462-503001WO_Sequence_Listing.txtと名付けられ、2022年4月12日に作成され、227KBである。
近年、いくつかの異なる動物ウイルス群が、相同組換え又はゲノムの直接工学的操作によって遺伝子操作の対象となっている。DNAおよびRNAウイルスの逆遺伝学システムの利用可能性は、例えば、ワクチン、発現ベクター、抗腫瘍剤、遺伝子治療ベクター、および薬物送達ビヒクルとしての組換えウイルスの使用に新たな展望を生み出している。
例えば、培養組換え細胞における異種タンパク質の発現のために、多くのウイルスベースの発現ベクターが配備されてきた。例えば、宿主細胞における遺伝子発現のための改変ウイルスベクターの応用は拡大し続けている。この点に関する最近の進歩は、マルチサブユニットタンパク質複合体の生産のための技術やシステムのさらなる開発、及び異種タンパク質生産を改善するためのタンパク質修飾酵素の共発現を含む。ウイルス発現ベクター技術に関するその他の最近の進歩は、遺伝子発現を制御するための多くの高度なゲノム工学的応用、ウイルスベクターの調製、インビボ遺伝子治療応用、及びワクチンデリバリーベクターの作成を含む。
しかし、RNAレプリコンベースの発現プラットフォームで目的の産物を発現させるための、より効率的な方法およびシステムが依然として必要とされている。
本開示は、一般に、増殖障害および微生物感染のような様々な健康状態の予防および管理に使用するための組換え核酸構築物およびそれを含む医薬組成物のような免疫治療薬の開発に関する。特に、以下により詳細に記載するように、本開示のいくつかの実施形態は、改変アルファウイルスのゲノム又はレプリコンをコードする配列を含む核酸構築物であって、改変アルファウイルスのゲノム又はレプリコンRNAのウイルス構造タンパク質をコードする核酸配列の実質的な部分が、改変アルファウイルスのゲノム又はレプリコンRNAをコードする配列への異種配列の挿入を容易にするように構成された合成アダプター分子によって置換されている、核酸構築物を提供する。また、レプリコンRNAの3’末端がアデニル酸残基のみを含むDNA鋳型を作製するためのポリ(A)配列の後に制限酵素部位が挿入されている、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAをコードする配列を含む核酸構築物も開示する。特定の理論に束縛されることなく、アデニル酸残基のみを含むアルファウイルスレプリコンRNAは、レプリコンRNAの生物学的活性を増強すると考えられている。また、本明細書に開示される核酸構築物の1又は複数を含むように操作された組換え細胞およびトランスジェニック動物、目的の分子を産生するための方法、ならびに医薬組成物も開示される。本開示の特定の態様では、それを必要とする対象における免疫応答を調節するため、および/又は増殖性障害(例えば、がん)および慢性感染症を含む種々の健康状態の予防および/又は治療のための組成物および方法が、さらに提供される。
本開示の1つの態様では、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを含む核酸構築物が本明細書において提供され、ここで、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAのウイルス構造タンパク質をコードする核酸配列の実質的な部分が、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAへの異種配列の挿入を容易にするように構成された合成アダプター分子によって置換されており、そして、合成アダプター分子は、以下の式Iを有する:
ここで、nは1~6の整数であり;
前記制限部位が制限エンドヌクレアーゼにより切断可能であり;そして、
前記5’フランキングドメインおよび3’フランキングドメインはそれぞれ、最小限の二次構造を有すると予測される核酸配列を含む。
本開示の核酸構築物の非限定的な例示的実施形態は、以下の特徴の1又は複数を含んでもよい。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、ステムループ構造を形成することができるRNA配列をコードする配列を含まない。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインの配列は、予め定義された閾値よりも高い最小自由エネルギー(MFE)構造のフォールディングΔG値を有する。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、自己タンパク質分解ペプチドのコード配列を含む。いくつかの実施形態では、自己タンパク質分解ペプチドのコード配列は、制限部位の上流に組み込まれる。いくつかの実施形態では、自己タンパク質分解ペプチドは、カルシウム依存性セリンエンドプロテアーゼ(furin)、豚テシオウイルス-1 2A(P2A)、口蹄疫ウイルス(FMDV)2A(F2A)、ウマ鼻炎Aウイルス(ERAV)2A(E2A)、Thosea asignaウイルス2A(T2A)、細胞質ポリヘドロシスウイルス2A(BmCPV2A)、Flacherieウイルス2A(BmIFV2A)、又はそれらの組み合わせに由来する1又は複数の自己タンパク質分解切断配列を含む。いくつかの実施形態では、自己タンパク質分解ペプチドのコード配列は、制限部位の上流に組み込まれる。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、内部リボソーム進入部位(IRES)を含む。
いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、いずれのリーディングフレームにも翻訳開始部位を含まない。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、5’アダプター配列の最後のヌクレオチドとして翻訳開始部位又はその一部を含む。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、5’アダプター配列の最後の3ヌクレオチドとしてメチオニンコドンを含む。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、約15ヌクレオチド~約35ヌクレオチドの長さを有する。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、約30ヌクレオチドの長さを有する。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、配列番号1の配列に対して少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、又は少なくとも95%の配列同一性を有する核酸配列を含む。
いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインの配列は、予め定義された閾値よりも高い最小自由エネルギー(MFE)構造のフォールディングΔG値を有する。いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインは、ステムループ構造を形成することができるRNA配列をコードする配列を含まない。いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインは、3’アダプター配列の最初の3ヌクレオチドとして翻訳終止コドンを含む。いくつかの実施形態では、終止コドンは、TAG、TAA、又はTGAから選択される。いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインは、配列番号2に対して少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、又は少なくとも95%の配列同一性を有する核酸配列を含む。
いくつかの実施形態では、合成アダプター分子の5’フランキングドメインは、そのすぐ上流に位置する配列(例えば、sgRNAの5’UTR内)又はそのすぐ下流に位置する配列(例えば、GOIのコード配列内)とステムループ構造を形成することができるRNA配列をコードしない。いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインは、そのすぐ上流に位置する配列(例えば、GOIのコード配列内)又はすぐ下流に位置する配列(例えば、3’UTR内)とステムループ構造を形成することができるRNA配列をコードしない。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインおよび/又は3’フランキングドメインは、3’UTR内に位置する配列と相補性を有する配列を含まない。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインおよび/又は3’フランキングドメインは、3’UTRの3’末端と相補性を有する配列を含まない。
いくつかの実施形態では、合成アダプター分子は、配列番号20に対して少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、又は少なくとも95%の配列同一性を有する核酸配列を含む。
いくつかの実施形態では、制限部位は、I型制限酵素、II型制限酵素、III型制限酵素、IV型制限酵素、およびV型制限酵素から選択される制限酵素により切断可能である。いくつかの実施形態では、制限部位は、II型制限酵素により切断可能である。いくつかの実施形態では、制限部位は、SpeI又はそのアイソシゾマーにより切断可能である。いくつかの実施形態では、SpeIのアイソシゾマーは、AhII、BcuI、又はSpeI-HFである。
いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAのポリ(A)テールをコードする配列に組み込まれた追加の制限部位をさらに含む。いくつかの実施形態では、追加の制限部位は、アルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAのポリ(A)テールをコードする配列の末端に組み込まれる。いくつかの実施形態では、追加の制限部位は、IIS型制限酵素又はホーミングエンドヌクレアーゼによって切断可能である。いくつかの実施形態では、IIS型制限酵素は、AcuI、AlwI、Alw26I、BaeI、BbiI、BbsI、BbsI-HF、BbvI、BccI、BceAI、BcgI、BciVI、BcoDI、BfuAI、BmrI、BpmI、BpuEI、BsaI、BsaI-HF、BsaI-HFv2、BsaXI、BseGI、BseRI、BsgI、BsmAI、BsmBI-v2、BsmFI、BsmI、BspCNI、BspMI、BspQI、BsrDI、BsrI、BtgZI、BtsCI、BtsI-v2、BtsIMutI、CspCI、EarI、EciI、Eco31I、Esp3I、FauI、FokI、HgaI、HphI、HpyAV、LpuI、MboII、MlyI、MmeI、MnlI、NmeAIII、PaqCI、PleI、SapI,又はSfaNIである。いくつかの実施形態では、追加の制限部位は、SapI又はそのアイソシゾマーによって切断可能である。いくつかの実施形態では、SapIのアイソシゾマーは、LguI、PciSI、又はBspQIである。いくつかの実施形態では、追加の制限部位は、ホーミングエンドヌクレアーゼによって切断可能である。いくつかの実施形では、ホーミングエンドヌクレアーゼは、I-CeuI、I-SceI、PI-PspI、PI-SceIである。
いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、効率的なマイナス鎖合成に十分であると以前に考えられていた11残基よりも長いポリ(A)テールをコードする延長された配列を含む。いくつかの実施形態では、延長されたポリ(A)テールは34残基より長く、25残基のポリ(A)テールと比較して複製をさらに増強することはこれまで観察されていない。いくつかの実施形態では、延長されたポリ(A)テールは、約30~約120アデニル酸残基の範囲の長さを有する。いくつかの実施形態では、延長されたポリ(A)テールは、約120アデニル酸残基の長さを有する。いくつかの実施形態では、延長されたポリ(A)テールは、約30、約40、約50、約60、約70、約80、約90、および約100アデニル酸残基の長さを有する。
いくつかの実施形態では、改変ゲノム又はレプリコンRNAは、トガウイルス科アルファウイルス属に属するウイルスのものである。いくつかの実施形態では、改変ゲノム又はレプリコンRNAは、VEEV/EEEVグループ、又はSFVグループ、又はSINVグループに属するアルファウイルスのものである。いくつかの実施形態では、アルファウイルスは、東部ウマ脳炎ウイルス(EEEV)、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEEV)、エバーグレーズウイルス(EEVEV)、ムカンボウイルス(MUCV)、ピクスナウイルス(PIXV)、ミドルバーグウイルス(MIDV)、チクングニアウイルス(CHIKV)、オニョンニョンウイルス(ONNV)、ロスリバーウイルス(RRV)、バーマフォレストウイルス(BF)、ゲタウイルス(GET)、サギヤマウイルス(SAGV)、ベバルウイルス(BEBV)、マヤロウイルス(MAYV)、ウナウイルス(UNAV)、シンドビスウイルス(SINV)、アウラウイルス(AURAV)、ホワタロアウイルス(WHAV)、ババンキーウイルス(BABV)キジラガッチェウイルス(KYZV)、西部ウマ脳炎ウイルス(WEEV)、ハイランドJウイルス(HJV)、フォートモーガンウイルス(FMV)、ヌドゥムウイルス(NDUV)、又はバギークリークウイルスである。いくつかの実施形態では、アルファウイルスは、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEEV)、東部ウマ脳炎ウイルス(EEEV)、チクングニアウイルス(CHIKV)、又はシンドビスウイルス(SINV)である。
いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、1又は複数の発現カセットをさらに含み、発現カセットの各々は、異種核酸配列に作動可能に連結されたプロモーターを含む。いくつかの実施形態では、発現カセットの少なくとも1つは、異種核酸配列に作動可能に連結されたサブゲノム(sg)プロモーターを含む。いくつかの実施形態では、sgプロモーターは、26Sサブゲノムプロモーターである。いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、1又は複数の非翻訳領域(UTR)をさらに含む。いくつかの実施形態では、UTRの少なくとも1つは、異種UTRである。
いくつかの実施形態では、発現カセットの少なくとも1つは、目的の遺伝子(GOI)のコード配列を含む。いくつかの実施形態では、GOIコード配列は、合成アダプター分子の3’フランキングドメインの上流に位置する終止コドンを含む。いくつかの実施形態では、GOIは、治療用ポリペプチド、予防用ポリペプチド、診断用ポリペプチド、栄養補助食品ポリペプチド、工業用酵素、およびレポーターポリペプチドからなる群より選択されるポリペプチドをコードする。いくつかの実施形態では、GOIは、抗体、抗原、免疫モジュレーター、酵素、シグナルタンパク質、およびサイトカインからなる群より選択されるポリペプチドをコードする。いくつかの実施形態では、GOIのコード配列は、参照コード配列の発現レベルよりも高いレベルで発現するように最適化される。いくつかの実施形態では、GOIのコード配列は、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAをコードする核酸構築物を直鎖化するために使用される制限酵素部位を含まない。いくつかの実施形態では、核酸構築物はベクター内に組み込まれる。いくつかの実施形態では、ベクターは自己複製RNA(srRNA)ベクターである。いくつかの実施形態では、核酸配列は、配列番号:3~27からなる群より選択される核酸配列に対して、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する。
一態様では、本明細書に記載の核酸構築物を含む組換え細胞が、本明細書で提供される。関連する態様では、本明細書に記載される少なくとも1つの組換え細胞および培養培地を含む細胞培養物が本明細書で提供される。本開示の組換え細胞の非限定的な例示的実施形態は、以下の特徴の1又は複数を含んでもよい。いくつかの実施形態では、組換え細胞は、原核細胞又は真核細胞である。いくつかの実施形態では、組換え細胞は真核細胞である。いくつかの実施形態では、組換え細胞は動物細胞である。いくつかの実施形態では、動物細胞は脊椎動物細胞又は無脊椎動物細胞である。いくつかの実施形態では、組換え細胞は哺乳動物細胞である。いくつかの実施形態では、組換え細胞は、アフリカミドリザル腎臓細胞(Vero細胞)、ベビーハムスター腎臓(BHK)細胞、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO細胞)、ヒトA549細胞、ヒト子宮頸部細胞、ヒトCHME5細胞、ヒト表皮喉頭細胞、ヒト線維芽細胞、ヒトHEK-293細胞、ヒトHeLa細胞、ヒトHepG2細胞、ヒトHUH-7細胞、ヒトMRC-5細胞、ヒト筋肉細胞、マウス3T3細胞、マウス結合組織細胞、マウス筋肉細胞、及びウサギ腎臓細胞からなる群より選択される。
別の態様では、本明細書に記載の核酸構築物を含むトランスジェニック動物が本明細書で提供される。いくつかの実施形態では、トランスジェニック動物は、脊椎動物又は無脊椎動物である。いくつかの実施形態では、トランスジェニック動物は哺乳動物である。いくつかの実施形態では、トランスジェニック哺乳動物は非ヒト哺乳動物である。
別の態様では、組換えRNA分子を産生するための方法が、本明細書において提供され、前記方法は、組換えRNA分子がトランスジェニック動物によって、又は組換え細胞において産生されるような条件下で、(i)本明細書に記載のトランスジェニック動物を飼育すること、又は(ii)本明細書に記載の組換え細胞を培養することを含む。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の核酸構築物を含むトランスジェニック動物又は組換え細胞であって、そして、組換えRNA分子をコードする配列が、ポリ(A)テールをコードする配列の末端の後に設計された制限部位を切断することができる制限酵素によって任意に分解され、ポリ(A)テールおよび3’末端にアデニル酸残基のみを有するRNAをコードする鋳型を生成する。従って、本明細書に記載の方法に従って産生される組換えRNA分子もまた、本開示によって提供される。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の組換えRNA分子は、増強された生物学的活性を示す。
別の態様では、目的のポリペプチドを産生するための方法が、本明細書において提供され、前記方法は、GOIによってコードされるポリペプチドがトランスジェニック動物によって、又は組換え細胞において産生される条件下で、(i)本明細書に記載の核酸構築物を含むトランスジェニック動物を飼育すること、又は(ii)本明細書に記載の核酸構築物を含む組換え細胞を培養することを含む。別の態様では、目的のポリペプチドを産生するための方法が本明細書で提供され、前記方法は、本明細書に記載の核酸構築物を対象に投与することを含む。本開示の方法の非限定的な例示的実施形態は、以下の特徴の1又は複数を含み得る。いくつかの実施形態では、対象は、脊椎動物又は無脊椎動物である。いくつかの実施形態では、対象は哺乳動物対象である。いくつかの実施形態では、哺乳動物対象はヒト対象である。従って、本明細書に記載の方法に従って産生される組換えポリペプチドもまた、本開示によって提供される。
一態様では、薬学的に許容される賦形剤および以下の:(a)本明細書に記載の核酸構築物;(b)本明細書に記載の組換えRNA分子;(c)本明細書に記載の組換え細胞;および(d)本明細書に記載の組換えポリペプチドを1又は複数含む医薬組成物が、本明細書において提供される。
本開示の医薬組成物の非限定的な例示的実施形態は、以下の特徴の1又は複数を含んでもよい。いくつかの実施形態では、医薬組成物は、本明細書に記載される核酸構築物、および薬学的に許容される賦形剤を含む。いくつかの実施形態では、医薬組成物は、本明細書に記載の組換え細胞、および薬学的に許容される賦形剤を含む。いくつかの実施形態では、医薬組成物は、本明細書に記載の組換えRNA分子、および薬学的に許容される賦形剤を含む。いくつかの実施形態では、医薬組成物は、本明細書に記載の組換えポリペプチド、および薬学的に許容される賦形剤を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、リポソーム、脂質ベースのナノ粒子(LNP)、又はポリマーナノ粒子中に製剤化される。いくつかの実施形態では、組成物は免疫原性組成物である。いくつかの実施形態では、免疫原性組成物はワクチンとして製剤化される。いくつかの実施形態では、免疫原性組成物は、バイオ治療薬、例えば、生物活性を有する異なる分子の遺伝子送達のためのビヒクルとして製剤化される。いくつかの実施形態では、組成物は、対象に対して実質的に非免疫原性である。いくつかの実施形態では、非免疫原性組成物は、ワクチンとして製剤化される。いくつかの実施形態では、非免疫原性組成物は、バイオ治療薬として製剤化される。いくつかの実施形態では、医薬組成物は、アジュバントとして製剤化される。いくつかの実施形態では、医薬組成物は、経鼻投与、経皮投与、腹腔内投与、筋肉内投与、結節内投与、腫瘍内投与、関節内投与、静脈内投与、皮下投与、膣内投与、および経口投与のうちの1又は複数のために製剤化される。
別の態様では、それを必要とする対象において免疫応答を調節するための方法が、本明細書において提供され、前記方法は、以下:(a)本明細書に記載の核酸構築物;(b)本明細書に記載の組換えRNA分子;(c)本明細書に記載の組換え細胞;(d)本明細書に記載の組換えポリペプチド;および(e)本明細書に記載の医薬組成物のうちの1又は複数を含む組成物を対象に投与することを含む。
別の態様では、それを必要とする対象において健康状態を予防および/又は治療するための方法が、本明細書において提供され、前記方法は、以下:(a)本明細書に記載の核酸構築物;(b)本明細書に記載の組換えRNA分子;(c)本明細書に記載の組換え細胞;(d)本明細書に記載の組換えポリペプチド;および(e)本明細書に記載の医薬組成物のうちの1又は複数を含む組成物を、前記対象に予防的又は治療的に投与することを含む。
本開示による健康状態を予防、および/又は改善、および/又は治療する方法の実施形態の実施は、以下の特徴のうちの1又は複数を含んでもよい。いくつかの実施形態では、健康状態は、増殖性障害、炎症性障害、自己免疫障害、又は微生物感染である。いくつかの実施形態では、対象は、増殖性障害、炎症性障害、自己免疫障害、又は微生物感染に関連する状態を有するか、又は有する疑いがある。いくつかの実施形態では、対象は、希少疾患に関連する状態を有するか、又は有する疑いがある。いくつかの実施形態では、組成物は、単一療法(単剤療法)として、又は少なくとも1つの追加の療法と組み合わせた第1の療法として、対象に個別に投与される。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの追加の療法は、化学療法、放射線療法、免疫療法、ホルモン療法、毒素療法、標的療法、および手術からなる群より選択される。
さらに別の態様では、免疫応答を調節するため、健康状態又は微生物感染の予防のため、および/又は治療のためのキットが、本明細書において提供され、前記キットは、以下:(a)本明細書に記載の核酸構築物;(b)本明細書に記載の組換えRNA分子;(c)本明細書に記載の組換え細胞;(d)本明細書に記載の組換えポリペプチド;および(e)本明細書に記載の医薬組成物のもののうちの1又は複数を含む。
本明細書に記載される各態様および実施形態は、実施形態又は態様の文脈から明示的に又は明確に除外されない限り、共に使用されることが可能である。
前述の要約は例示的なものに過ぎず、いかなる意味においても限定的であることを意図するものではない。本明細書に記載された例示的な実施形態および特徴に加えて、本開示のさらなる態様、実施形態、目的および特徴は、図面および詳細な説明ならびに特許請求の範囲から十分に明らかになるであろう。
(発明の詳細な説明)
特に、例えばワクチンや治療用ポリペプチドなどの異種分子を組換え細胞で発現させるのに適した、優れた発現能を有するウイルス発現系が、本明細書で提供される。例えば、本開示のいくつかの実施形態は、構造タンパク質をコードする元のウイルス配列の実質的な部分が欠失したアルファウイルスの改変ゲノム又はレプリコンRNAを含む、例えば発現構築物およびベクターなどの核酸構築物に関する。また、本開示のいくつかの実施形態では、異種ポリペプチドをコードする1又は複数の発現カセットを含むウイルスベースの発現ベクターが提供される。さらに、本開示のいくつかの実施形態では、構造タンパク質をコードするその元のウイルス配列の少なくとも一部が欠失した、東部ウマ脳炎ウイルス(EEEV)又はシンドビスウイルス(SINV)の改変ゲノム又はレプリコンRNAを含む、例えば発現構築物およびベクターなどの核酸構築物が提供される。さらに、本明細書に開示される核酸分子の1又は複数を含むように遺伝子操作された組換え細胞が提供される。このような組換え細胞に由来する生体材料および組換え産物もまた、本出願の範囲内である。また、それを必要とする対象において免疫応答を調節するのに有用な組成物および方法、ならびに種々の健康状態を予防および/又は治療する方法も提供される。
特に、例えばワクチンや治療用ポリペプチドなどの異種分子を組換え細胞で発現させるのに適した、優れた発現能を有するウイルス発現系が、本明細書で提供される。例えば、本開示のいくつかの実施形態は、構造タンパク質をコードする元のウイルス配列の実質的な部分が欠失したアルファウイルスの改変ゲノム又はレプリコンRNAを含む、例えば発現構築物およびベクターなどの核酸構築物に関する。また、本開示のいくつかの実施形態では、異種ポリペプチドをコードする1又は複数の発現カセットを含むウイルスベースの発現ベクターが提供される。さらに、本開示のいくつかの実施形態では、構造タンパク質をコードするその元のウイルス配列の少なくとも一部が欠失した、東部ウマ脳炎ウイルス(EEEV)又はシンドビスウイルス(SINV)の改変ゲノム又はレプリコンRNAを含む、例えば発現構築物およびベクターなどの核酸構築物が提供される。さらに、本明細書に開示される核酸分子の1又は複数を含むように遺伝子操作された組換え細胞が提供される。このような組換え細胞に由来する生体材料および組換え産物もまた、本出願の範囲内である。また、それを必要とする対象において免疫応答を調節するのに有用な組成物および方法、ならびに種々の健康状態を予防および/又は治療する方法も提供される。
RNAウイルス(例えばアルファウイルス)に基づく自己増幅RNA(レプリコン)は、強力な発現系として使用されることができる。例えば、EEEVおよびSINVのようなアルファウイルスをウイルス発現ベクターとして使用する非限定的な利点は、組換え宿主細胞において大量の異種タンパク質の合成を指示できることであると報告されている。特に、本明細書で開示されるアルファウイルスレプリコンプラットフォーム系は、目的の異種ポリペプチドを高レベルで発現することができる。他の利点の中でも、治療用一本鎖抗体のようなポリペプチドは、インビボで高レベルで発現すれば最も効果的であろう。さらに、培養細胞から精製した組換え抗体を生産する場合(エクスビボ)、レプリコンRNAから高タンパク質を発現させると、抗体産物全体の収量が増加する可能性がある。さらに、発現されるタンパク質がワクチン抗原である場合、高レベルの発現がインビトロで最も強固な免疫応答を誘導する可能性がある。
アルファウイルスは、UTR、構造領域、および非構造領域に含まれるモチーフを利用して、宿主細胞における複製に影響を与える。これらの領域には、宿主細胞の自然免疫を回避するメカニズムも含まれている。アルファウイルス間にはしばしば大きな違いがあり得る。ゲノムのどの部分にこれらの機能的構成要素が含まれているかもアルファウイルスによって異なる。個々のアルファウイルス間の差異だけでなく、アルファウイルスの株内でもしばしば差異があり、病原性などの特性の変化を説明することができる。例えば、EEEVの北米株と南米株との間の配列変異は、STAT1経路を調節する能力を変化させ、I型インターフェロンの誘導に差異をもたらし、結果として病原性に変化をもたらす。以下に記載するように、本開示のいくつかの実施形態は、EEEVに基づく改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAに関する。さらなる例として、SINV株S.A.AR86(AR86)は、IFN-γおよび/又はIFN-βに応答して、STAT1およびSTAT2のチロシンリン酸化を迅速かつ強固に阻害するが、関連するSINV株Girdwoodは、STAT1/2活性化の非効率的な阻害剤である。AR86の非構造タンパク質における538位のユニークなスレオニンは、関連するSINV株Girdwoodよりも非構造タンパク質のプロセシングを遅くし、サブゲノムRNA合成を遅延させる。このことは、成体マウスの神経毒性の表現型に寄与し、異種タンパク質発現の速度論と収率に有利であり、AR86ベースのレプリコンベクターから発現されるワクチン抗原に対するより強固な免疫応答に寄与する可能性がある。T538を含む真のAR86レプリコンは記載されていない。詳細は後述するが、報告されたゲノム配列(Genbank U38305)を用いた機能的AR86レプリコンは作製できなかったため、既存のAR86ベースのレプリコンがT538I変異を減弱させているものと思われる。しかしながら、Girdwood由来のnsP遺伝子と特定のキメラを作製することにより、T538を保持したまま機能的なAR86レプリコンを作製できることが判明した。以下にさらに記載するように、本開示のいくつかの実施形態は、SINV株AR86に基づく改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAに関する。
以下により詳細に記載されるように、本開示のいくつかの実施形態は、複製、発現、および/又は翻訳のレベルの増加のような増強された生物学的活性を提供するために、ポリ(A)テールをコードする配列の末端に制限部位を組み込むように操作された改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAに関する。
また、以下により詳細に記載されるが、本開示のいくつかの実施形態は、複製、発現、および/又は翻訳のレベルの増加のような増強された生物学的活性を提供するために、延長されたポリ(A)テールを有するように操作された改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAに関する。
(定義)
特に定義しない限り、本明細書で使用される全ての術語、表記、および他の科学用語又は専門用語は、本出願が関係する当業者によって一般的に理解される意味を有することが意図される。場合によっては、一般に理解されている意味を有する用語は、明確化のため、および/又は、すぐに参照できるように、本明細書において定義され、そのような定義を本明細書に含めることは、必ずしも、当該技術分野において一般に理解されていることとの実質的な相違を表すと解釈されるべきではない。本明細書において記載又は参照される技術および手順の多くは、当業者によって従来の方法論を用いてよく理解され、一般的に採用されている。
特に定義しない限り、本明細書で使用される全ての術語、表記、および他の科学用語又は専門用語は、本出願が関係する当業者によって一般的に理解される意味を有することが意図される。場合によっては、一般に理解されている意味を有する用語は、明確化のため、および/又は、すぐに参照できるように、本明細書において定義され、そのような定義を本明細書に含めることは、必ずしも、当該技術分野において一般に理解されていることとの実質的な相違を表すと解釈されるべきではない。本明細書において記載又は参照される技術および手順の多くは、当業者によって従来の方法論を用いてよく理解され、一般的に採用されている。
単数形の「a」、「an」、「the」は、文脈上明らかにそうでない場合を除き、複数形の参照を含む。例えば、「細胞」という用語は、それらの混合物を含む、1又は複数の細胞を含む。本明細書において、「A及び/又はB」は、以下の全ての選択肢を含む意味で使用される:「A」、「B」、「A又はB」、及び「A及びB」。
本明細書で使用される「投与」および「投与する」という用語は、経鼻投与、経皮投与、静脈内投与、動脈内投与、筋肉内投与、結節内投与、腹腔内投与、皮下投与、筋肉内投与、経口投与、膣内投与、および局所投与、又はそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない投与経路による生物活性組成物又は製剤の送達を指す。この用語には、医療従事者による投与、自己投与が含まれるが、これらに限定されない。
「細胞」、「細胞培養物」、及び「細胞株」という用語は、特定の対象細胞、細胞培養物、又は細胞株のみならず、培養における移植又は継代の回数に関係なく、そのような細胞、細胞培養物、又は細胞株の子孫又は潜在的子孫をも指す。すべての子孫が親細胞と完全に同一であるわけではないことを理解すべきである。というのも、突然変異(例えば、故意又は不注意による突然変異)又は環境的影響(例えば、メチル化又は他のエピジェネティック修飾)のいずれかにより、後代にある種の変化が起こる可能性があるからであり、その結果、子孫は実際には親細胞と同一ではないかもしれないが、子孫が元の細胞、細胞培養物、又は細胞株と同じ 機能性を保持する限り、本明細書で使用する用語の範囲内に含まれてもよい。
「構築物」という用語は、異種由来の1又は複数の単離された核酸配列を含む組換え分子を指す。例えば、核酸構築物は、異なる起源の2又は2超の核酸配列が単一の核酸分子に構築されたキメラ核酸分子であり得る。従って、代表的な核酸構築物には、(1)自然界で互いに隣接して見出されない(例えば、ヌクレオチド配列の少なくとも1つが、その他のヌクレオチド配列の少なくとも1つに関して異種である)調節配列およびコード配列を含む核酸配列、又は(2)自然界で隣接していない機能的RNA分子もしくはタンパク質の部分をコードする配列、又は(3)自然界で隣接していないプロモーターの部分を含む構築物が含まれる。代表的な核酸構築物には、直鎖状又は環状の、一本鎖又は二本鎖のDNA又はRNA核酸分子で、プラスミド、コスミド、ウイルス、自律複製ポリヌクレオチド分子、ファージなどの任意の供給源に由来し、ゲノムの組み込み又は自己複製可能で、1又は複数の核酸配列が作動可能に連結された核酸分子を含む、任意の組換え核酸分子が含まれ得る。本開示の構築物は、構築物にも含まれる目的の核酸配列の発現を指示するために必要な要素を含み得る。そのような要素は、目的の核酸配列に作動可能に連結される(転写を指示するように)、かつ、任意選択でポリアデニル化(a poly(A)denylation)配列を含む、プロモーターなどの制御要素を含んでもよい。
本開示のいくつかの実施形態では、核酸構築物は、ベクター内に組み込まれてもよい。ベクター」という用語は、本明細書において、別の核酸分子を移送又は輸送することができる核酸分子又は配列を指すために使用される。従って、「ベクター」という用語は、DNAベースのベクターおよびRNAベースのベクターの両方を包含する。「ベクター」という用語は、クローニングベクターおよび発現ベクター、ならびにウイルスベクターおよび組み込みベクターを含む。「発現ベクター」は、調節領域を含むベクターであり、それによって、インビトロ、エクスビボ、および/又はインビボでDNA配列および断片を発現することができる。いくつかの実施形態では、ベクターは、例えばプラスミド(DNAベースのベクター)又は自己複製RNAベクターのような細胞内での自律複製を指示する配列を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ベクターは、宿主細胞DNAへの組み込みを可能にするのに十分な配列を含んでもよい。有用なベクターは、例えば、プラスミド(例えば、DNAプラスミド又はRNAプラスミド)、トランスポゾン、コスミド、細菌人工染色体、およびウイルスベクターを含む。いくつかの実施形態では、本開示のベクターは、一本鎖ベクター(例えば、ssDNA又はssRNA)であってもよい。いくつかの実施形態では、本開示のベクターは、二本鎖ベクター(例えば、dsDNA又はdsRNA)であってもよい。いくつかの実施形態では、ベクターは、遺伝子送達ベクターである。いくつかの実施形態では、ベクターは、遺伝子を細胞に導入するための遺伝子送達ビヒクルとして使用される。
構築物の構成要素に加えて、ベクターは、例えば、1又は複数の選択可能マーカー、原核生物および真核生物の起源のような1又は複数の複製起点、少なくとも1つの多重クローニング部位、および/又は細胞のゲノムへの構築物の安定な組み込みを促進するためのエレメントを含み得る。2又は2超の構築物は、単一のベクターのような単一の核酸分子内に組み込まれてもよく、又は2又は2超の別々のベクターのような2又は2超の別々の核酸分子内に組み込まれてもよい。「発現構築物」は一般に、目的のヌクレオチド配列に作動可能に連結されたコントロール配列を少なくとも含む。このようにして、例えば、発現されるヌクレオチド配列と作動可能に連結したプロモーターが、細胞内での発現のために発現構築物中に提供される。本開示を実施するために、構築物および細胞を調製および使用するための組成物および方法は、当業者に公知である。
本開示の組成物、例えば、核酸構築物(例えば、ポリ(A)ベクター又はsrRNA分子)、組換え細胞、組換えポリペプチド、および/又は薬学的組成物の「有効量」、「治療上有効な量」、又は「薬学上の有効量」という用語は、一般に、組成物が存在しない場合に比較して、組成物が記載された目的(例えば、投与される効果を達成する、免疫応答を刺激する、疾患を予防又は治療する、又は疾患、障害、感染、もしくは健康状態の1つもしくは複数の症状を軽減する)を達成するのに十分な量を指す。「有効量」の例は、疾患の症状又は症状の治療、予防、又は軽減に寄与するのに十分な量が挙げられ、これは「治療有効な量」とも呼ばれ得る。症状の「軽減」とは、症状の重篤度もしくは頻度の減少、又は症状の消失を意味する。「治療上有効な量」を含む組成物の正確な量は、治療の目的によって異なり、当業者であれば公知の技術を用いて確認可能であろう(例えば、Lieberman, Pharmaceutical Dosage Forms (vols. 1-3, 1992); Lloyd, The Art, Science and Technology of Pharmaceutical Compounding (1999); Pickar, Dosage Calculations (1999); およびRemington: The Science and Practice of Pharmacy, 20th Edition, 2003, Gennaro, Ed., Lippincott, Williams & Wilkins)。
細胞、核酸、タンパク質、又はベクターに関して使用される場合、「組換え」という用語は、細胞、核酸、タンパク質、又はベクターが、例えば、実験室的方法によって改変された、又は実験室的方法の結果であるなど、人為的介入によって改変された、又は産生されたことを示す。したがって、例えば、組換えタンパク質および核酸には、実験室的方法によって産生されたタンパク質および核酸が含まれる。組換えタンパク質は、タンパク質のネイティブ(非組換え又は野生型)形態内に見出されないアミノ酸残基を含んでもよい、又は修飾された、例えば標識されたアミノ酸残基を含んでもよい。この用語は、ペプチド、タンパク質、又は核酸配列に対する任意の修飾を含み得る。このような修飾には、以下のものが含まれ得る:1又は複数のアミノ酸、デオキシリボヌクレオチド、又はリボヌクレオチドを含む、ペプチド、タンパク質、又は核酸配列の任意の化学修飾;ペプチド又はタンパク質中の1又は複数のアミノ酸の付加、欠失、および/又は置換;融合タンパク質、例えば抗体フラグメントを含む融合タンパク質の作製;ならびに核酸配列中の1又は複数の核酸の付加、欠失、および/又は置換。細胞に関して使用される場合、「組換え」という用語は、天然に存在する細胞を含むことを意図するものではなく、操作/改変されなければ細胞中に存在しないポリペプチド又は核酸を含むか発現するように操作/改変された細胞を包含する。
本明細書で使用する場合、「レプリコンRNA」という用語は、許容細胞内でそれ自体の増幅又は自己複製を指示するのに必要な遺伝情報の全てを含むRNAを指す。したがって、レプリコンRNAは「自己増幅RNA」(saRNA)又は「自己複製RNA」(srRNA)とも呼ばれることがある。RNA分子は、それ自身の複製を指示するために、1)ポリメラーゼ、レプリカーゼ、あるいはウイルスや宿主細胞由来のタンパク質、核酸、リボ核タンパク質と相互作用してRNA増幅プロセスを触媒する他のタンパク質をコードし、かつ、2)サブゲノムレプリコンコードRNAの複製と転写に必要なシス作用性RNA配列を含む。これらの配列は、複製の過程で、その自己コードタンパク質、又は非自己コード細胞由来タンパク質、核酸もしくはリボ核タンパク質、又はこれらの成分のいずれかの間の複合体に結合され得る。本開示のいくつかの実施形態では、アルファウイルスレプリコンRNA分子(例えば、srRNA又はsaRNA分子)は、一般に、以下の順序付けられたエレメントを含む:複製のためにシスで必要な5′ウイルス又は欠陥干渉RNA配列、生物学的に活性なアルファウイルス非構造タンパク質(例えば、nsP1、nsP2、nsP3、およびnsP4)をコードする配列、サブゲノムRNA(sgRNA)用プロモーター、複製のためにシスで必要な3′ウイルス配列、およびポリアデニル酸トラクト(ポリ(A))。ある実施態様では、異種配列の発現を指示するサブゲノムプロモーター(sg)が、本開示のsrRNA構築物に含まれ得る。さらに、レプリコンRNA(例えば、srRNA又はsaRNA)という用語は、一般に、正の極性、又は「メッセージ」センスの分子を指し、レプリコンRNAは、公知の、天然に存在するアルファウイルスの長さとは異なる長さであり得る。本開示のいくつかの実施形態では、レプリコンRNAは、構造ウイルスタンパク質の少なくとも1つの配列を含まない;構造遺伝子をコードする配列は、異種配列で置換され得る。レプリコンRNAが組換えアルファウイルス粒子にパッケージされる場合、レプリコンRNAは、粒子形成につながるアルファウイルス構造タンパク質との相互作用を開始する役割を果たす1又は複数の配列、いわゆるパッケージングシグナルを含み得る。
本明細書で使用される場合、「対象」又は「個体」は、ヒト(例えば、ヒト対象)及びヒト以外の動物などの動物を含む。いくつかの実施形態では、「対象」又は「個体」は、医師の管理下にある患者である。従って、対象は、ヒト患者、又は対象とする疾患(例えば、がん)および/又はその疾患の1又は複数の症状を有する、有する危険性がある、又は有する疑いがある対象であり得る。対象はまた、診断時又はそれ以降に対象疾患のリスクを有すると診断された対象であり得る。「非ヒト動物」という用語は、すべての脊椎動物、例えば哺乳類、例えばげっ歯類、例えばマウス、非ヒト霊長類、および例えばヒツジ、イヌ、ウシ、ニワトリなどの他の哺乳類、および両生類、爬虫類などの非哺乳類を含む。
値の範囲が提供される場合、文脈上明らかにそうでないことが指示されない限り、その範囲の上限と下限との間の下限の単位の10分の1までの各介在する値と、その記載された範囲内の他の記載された値又は介在する値とは、本開示内に包含されると理解される。これらの小さい範囲の上限値及び下限値は、独立して小さい範囲に含まれることがあり、また、記載された範囲内の特に除外された限界値に従い、本開示内に包含される。記載された範囲が境界の一方又は両方を含む場合、それらの含まれる境界の一方又は両方を除いた範囲も本開示に含まれる。
本明細書では、数値の前に「約(about)」という用語が付された特定の範囲が示されているが、この用語は、本明細書で使用される場合、おおよそ(approximately)という通常の意味を有する。「約」という用語は、その用語が先行する正確な数値、およびその用語が先行する数値に近い、又はその数値にほぼ近い数値の文字通りの裏付けを提供するために使用される。ある数字が具体的に言及された数字に近いか、近似しているかどうかを判断する際、具体的に言及されていない数字に近いか、近似している数字とは、その数字が提示された文脈において、具体的に言及された数字と実質的に等価である数字とすることができる。近似の程度が文脈から明らかでない場合、「約」は、提供された値のプラスマイナス10%以内、又は提供された値を含むすべての場合において最も近い有効数字に四捨五入された値のいずれかを意味する。いくつかの実施形態では、「約」という用語は、指定値±10%まで、±5%まで、又は±1%まで、を示す。
本明細書で使用される場合、「作動可能に連結された」という用語は、2又は2超のエレメント、例えば、ポリペプチド配列又はポリヌクレオチド配列の間の物理的又は機能的連結を示し、これは、それらが意図された様式で作動することを可能にする。例えば、本明細書中に記載される核酸分子又は核酸分子中のコード配列およびプロモーター配列の文脈で使用される場合、用語「作動可能に連結された」とは、コード配列およびプロモーター配列が、転写因子又はRNAポリメラーゼによるそれぞれの結合が転写に及ぼす影響を可能にするために、インフレームであり、適切な空間的および距離的に離れていることを意味する。作動可能に連結されたエレメントは、連続的であっても非連続的であってもよい(例えば、リンカーを介して互いに連結されている)ことが理解されるべきである。ポリペプチド構築物の文脈において、「作動可能に連結された」とは、構築物の記載された活性を提供するためのアミノ酸配列(例えば、異なるセグメント、部分、領域、又はドメイン)間の物理的連結(例えば、直接的又は間接的に連結された)を指す。本明細書に開示されるポリペプチド又は核酸分子の作動可能に連結されたセグメント、部分、領域、およびドメインは、連続的であっても非連続的であってもよい(例えば、リンカーを介して互いに連結される)。
本明細書で使用される「部分」という用語は、断片を指す。ポリヌクレオチド配列、アミノ酸配列又はタンパク質などの特定の構造に関して、その「部分」という用語は、前記構造の連続的又は不連続的な断片を示してもよい。例えば、アミノ酸配列の部分は、前記アミノ酸配列のアミノ酸の少なくとも1%、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、及び少なくとも90%を含む。追加的又は代替的に、部分が不連続断片である場合、前記不連続断片は、構造(例えば、タンパク質のドメイン)の2、3、4、5、6、7、8、又はそれ以上の部分から構成され、各部分は構造の連続エレメントである。例えば、アミノ酸配列の不連続断片は、前記アミノ酸配列の2、3、4、5、6、7、8、又はそれ以上、例えば4つ以下の部分から構成され得、各部分は、アミノ酸配列の少なくとも1個、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個の連続アミノ酸、少なくとも10個の連続アミノ酸、少なくとも20個の連続アミノ酸、又は少なくとも30個の連続アミノ酸を含む。
値の範囲が提供される場合、文脈上明らかにそうでないことが指示されない限り、その範囲の上限と下限との間の下限の単位の10分の1までの各介在する値と、その記載された範囲内の他の記載された値又は介在する値とは、本開示内に包含されると理解される。これらの小さい範囲の上限値及び下限値は、独立して小さい範囲に含まれることがあり、また、記載された範囲内の特に除外された限界値に従い、本開示内に包含される。記載された範囲が境界の一方又は両方を含む場合、それらの含まれる境界の一方又は両方を除いた範囲も本開示に含まれる。
特定の範囲が、「約」という用語がその前に置かれた数値と共に本明細書に存在する。「約」という用語は、本明細書において、その用語が先行する正確な数値、およびその用語が先行する数値に近い又は近似する数値の文字通りの裏付けを提供するために使用される。ある数値が、具体的に言及された数値に近いか、又は近似しているかどうかを判断する際、近い数値又は近似していない数値は、それが提示される文脈において、具体的に言及された数値の実質的な等価性を提供する数値であってもよい。
2又は2超の核酸又はタンパク質の文脈において、本明細書で使用される「同一性パーセント」という用語は、同一であるか、又は同一であるヌクレオチドもしくはアミノ酸の指定されたパーセンテージを有する2又は2超の配列又は部分配列を指す(例えば、BLAST又はBLAST 2.0配列比較アルゴリズムを用いて、後述のデフォルトパラメーターで、又は手動アライメントと目視検査で測定された、比較ウィンドウ又は指定された領域にわたって、最大対応で比較及びアライメントされた場合、約60%の配列同一性、65%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は指定された領域にわたってより高い同一性を有する配列又は部分配列)。例えば、NCBIウェブサイトのncbi.nlm.nih.gov/BLASTを参照のこと。この定義はまた、クエリー配列の相補体を指すか、又はクエリー配列の相補体に適用されることもある。この定義には、それぞれの参照配列の全長にわたってそれぞれの配列間で最大の一致を与えるようにアルゴリズムのパラメーターが選択されるBLASTアルゴリズムによって実行される配列比較が含まれる。この定義には、欠失および/又は付加を有する配列、ならびに置換を有する配列も含まれる。配列同一性は、少なくとも約20アミノ酸もしくはヌクレオチドの長さの領域にわたって、又は10~100アミノ酸もしくはヌクレオチドの長さの領域にわたって、又は所与の配列の全長にわたって計算することができる。配列同一性は、公表された技術および広く利用可能なコンピュータープログラム、例えば、GCSプログラムパッケージ(Devereuxら、Nucleic Acids Res(1984)12:387)、BLASTP、BLASTN、FASTA(Atschulら、J Mol Biol(1990)215:403)を用いて計算することができる。配列同一性は、University of Wisconsin Biotechnology Center (1710 University Avenue, Madison, Wis. 53705)のGenetics Computer GroupのSequence Analysis Software Packageのような配列解析ソフトウェアを、そのデフォルトパラメーターで使用して測定することができる。類似性又は同一性アミノ酸配列を決定するために好適に利用され得る追加の方法論には、Rosettaからの構造予測スコアを組み込んだ位置特異的構造スコアリング行列(P3SM)に依存するもの、及び例えば、Setcliffら、Cell Host & Microbe 23(6)、2018年5月に以前に記載されたような長さ正規化編集距離に基づくものが含まれる。
本明細書で使用される「薬学的に許容される賦形剤」という用語は、対象化合物を対象に投与するための薬学的に許容される担体、添加剤、又は希釈剤を提供する任意の適切な物質を指す。このように、「薬学的に許容される賦形剤」は、薬学的に許容される希釈剤、薬学的に許容される添加剤、および薬学的に許容される担体と呼ばれる物質を包含し得る。本明細書で使用される場合、「薬学的に許容される担体」という用語には、生理食塩水、溶媒、分散媒体、コーティング、抗菌剤および抗真菌剤、等張剤および吸収遅延剤など、薬学的投与に適合するものが含まれるが、これらに限定されない。補足的な活性化合物(例えば、抗生物質および追加の治療剤)もまた、組成物に組み込むことができる。
本明細書で使用される場合、「対象」又は「個体」には、ヒト(例えば、ヒト個体)及びヒト以外の動物などの動物が含まれる。いくつかの実施形態では、「対象」又は「個体」は、医師の管理下にある患者である。従って、対象は、ヒト患者、又は関心のある健康状態(例えば、がん又は感染症)および/又は健康状態の1又は複数の症状を有する、有する危険性がある、又は有する疑いがある個体であり得る。対象はまた、診断時又はそれ以降に、対象となる健康状態のリスクを有すると診断された個体であり得る。「非ヒト動物」という用語は、すべての脊椎動物、例えば哺乳類、例えばげっ歯類、例えばマウス、非ヒト霊長類、および例えばヒツジ、イヌ、ウシ、ニワトリなどの他の哺乳類、および両生類、爬虫類などの非哺乳類を含む。
本明細書に記載される本開示の態様および実施形態は、態様および実施形態の「含む」、「からなる」、および「本質的にからなる」を含むことが理解される。本明細書で使用される場合、「含む」は、「含む」、「含有する」、又は「~によって特徴付けられる」と同義であり、包括的又はオープンエンドであり、追加の、再現されない要素又は方法ステップを除外しない。本明細書で使用される場合、「からなる」は、クレームされた組成物又は方法において規定されていない要素、ステップ、又は成分を除外する。本明細書で使用される場合、「本質的にからなる」は、クレームされた組成物又は方法の基本的かつ新規な特性に重大な影響を与えない材料又はステップを除外しない。本明細書において、特に組成物の成分の記載又は方法のステップの記載において、「含む」という用語のいかなる記載も、本質的に記載された成分又はステップからなる組成物および方法を包含すると理解される。
値の範囲が提供される場合、本明細書に開示されるすべての範囲は、あらゆる可能なサブ範囲およびそのサブ範囲の組み合わせを包含することが、当業者には理解される。どのような記載された範囲も、同じ範囲を少なくとも等しい半分、3分の1、4分の1、5分の1、10分の1などに分解することを十分に説明し、可能にするものとして容易に認識することができる。非限定的な例として、本明細書で議論される各範囲は、下位3分の1、中位3分の1、および上位3分の1などに容易に分解することができる。また、当業者には理解されるように、「~まで」、「少なくとも」、「~より大きい」、「~より小さい」等のすべての文言は、言及された数を含み、上述したように、その後サブ範囲に分解することができる範囲を指す。最後に、当業者には理解されるであろうが、範囲は個々のメンバーを含む。従って、例えば、1~3個の成形品を有するグループは、1、2又は3個の成形品を有するグループを指す。同様に、1~5個の成形品を有するグループは、1個、2個、3個、4個又は5個の成形品を有するグループを指す。
見出し、例えば(a)、(b)、(i)等は、単に明細書及び特許請求の範囲を読みやすくするために提示されている。明細書又は特許請求の範囲における見出しの使用は、ステップ又は要素がアルファベット順又は数字順、又はそれらが提示される順序で実行されることを要求するものではない。
明確にするために、別個の実施形態の文脈で説明されている本開示の特定の特徴も、単一の実施形態において組み合わせて提供され得ることが理解される。逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で説明されている本開示の様々な特徴も、別個に、又は任意の適切なサブコンビネーションで提供され得る。本開示に係る実施形態の全ての組み合わせは、本開示によって具体的に包含され、本明細書では、各組み合わせが個別に明示的に開示されているかのように開示される。加えて、様々な実施形態およびその要素の全ての下位組合せもまた、本開示によって具体的に包含され、そのような下位組合せの1つ1つが本明細書において個別にかつ明示的に開示されているかのように、本明細書において開示される。
アルファウィルス
アルファウイルスとは、少なくとも30のメンバーを含むIV族トガウイルス科の遺伝学的、構造学的、及び血清学的に関連するウイルスの属であり、各々がウイルスのスパイクタンパク質を含むエンベロープに囲まれたヌクレオカプシドに囲まれた正極性の一本鎖RNAゲノムを有する。現在、アルファウイルス属には、シンドビスウイルス(SIN)、セムリキ森林ウイルス(SFV)、ロスリバーウイルス(RRV)、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEEV)、東部ウマ脳炎ウイルス(EEEV)を含み、これらはすべて近縁で、そして、様々な脊椎動物、例えば、哺乳類、げっ歯類、魚類、鳥類、ヒトやウマなどの大型哺乳類、並びに無脊椎動物、例えば、昆虫に感染する。種間や個体間の感染は主に蚊を介して起こるため、アルファウイルスはアルボウィルス又は節足動物が媒介するウイルスのコレクションの一因となっている。特にシンドビスウイルスとセムリキ森林ウイルスは広く研究されており、これらのウイルスのライフサイクル、複製様式などはよく特徴付けられている。特にアルファウイルスは動物細胞内で非常に効率よく複製することが示されており、動物細胞内でタンパク質や核酸を生産するためのベクターとして価値がある。
アルファウイルスとは、少なくとも30のメンバーを含むIV族トガウイルス科の遺伝学的、構造学的、及び血清学的に関連するウイルスの属であり、各々がウイルスのスパイクタンパク質を含むエンベロープに囲まれたヌクレオカプシドに囲まれた正極性の一本鎖RNAゲノムを有する。現在、アルファウイルス属には、シンドビスウイルス(SIN)、セムリキ森林ウイルス(SFV)、ロスリバーウイルス(RRV)、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEEV)、東部ウマ脳炎ウイルス(EEEV)を含み、これらはすべて近縁で、そして、様々な脊椎動物、例えば、哺乳類、げっ歯類、魚類、鳥類、ヒトやウマなどの大型哺乳類、並びに無脊椎動物、例えば、昆虫に感染する。種間や個体間の感染は主に蚊を介して起こるため、アルファウイルスはアルボウィルス又は節足動物が媒介するウイルスのコレクションの一因となっている。特にシンドビスウイルスとセムリキ森林ウイルスは広く研究されており、これらのウイルスのライフサイクル、複製様式などはよく特徴付けられている。特にアルファウイルスは動物細胞内で非常に効率よく複製することが示されており、動物細胞内でタンパク質や核酸を生産するためのベクターとして価値がある。
これらのアルファウイルスの各々は、ウイルスのスパイクタンパク質を含むエンベロープに囲まれたヌクレオカプシドに囲まれた正極性の一本鎖RNAゲノムを有する。アルファウイルス粒子はエンベロープを有し、球形の傾向があり(わずかに多形であるが)、等尺性のヌクレオカプシドを有する。アルファウイルスゲノムは長さ約11-12kbの正極性の一本鎖RNAで、5’キャップ、3’ポリAテール、および酵素機能を持つ非構造タンパク質をコードする第1フレームとウイルス構造タンパク質(例えば、カプシドタンパク質CP、E1糖タンパク質、E2糖タンパク質、E3タンパク質および6Kタンパク質)をコードする第2フレームの2つのオープンリーディングフレームを含む。
アルファウイルスゲノムの5′ 2/3は、ウイルスRNAの転写および複製に必要な多数の非構造タンパク質(nsP)をコードしている。これらのタンパク質はRNAから直接翻訳され、細胞タンパク質と共にウイルスゲノムの複製とsgRNAの転写に不可欠なRNA依存性RNAポリメラーゼを形成する。4つのnsP(nsP1-4)は単一のポリタンパク質として産生され、ウイルスの複製機構を構成する。ポリタンパク質のプロセシングは高度に制御された方法で行われ、P2/3接合部での切断がゲノム複製中のRNA鋳型利用に影響を与える。この部位は狭い裂け目の基部にあり、容易にアクセスできない。一旦切断されると、nsP3はnsP2を取り囲むリング構造を作る。これら2つのタンパク質は広範な界面を持つ。非細胞毒性ウイルスや温度感受性表現型を作り出すnsP2の変異は、P2/P3界面領域に集中している。nsP2の非細胞毒性変異の位置と反対側のP3変異は、P2/3の効率的な切断を妨げる。その結果、RNA感染性に影響を与え、ウイルスRNA産生レベルを変化させる可能性がある。
ゲノムの3’ 3分の1は、ウイルス粒子の形成に必要なすべての構造タンパク質の翻訳の鋳型となるsgRNAを含む。:コアヌクレオカプシドタンパク質Cと、ヘテロ二量体として会合するエンベロープタンパク質P62とE1である。ウイルス膜に固定された表面糖タンパク質は、レセプターの認識と膜融合による標的細胞への侵入を担っている。sgRNAはnsp4タンパク質をコードするRNA配列の3′末端に存在するp26Sサブゲノムプロモーターから転写される。P62のE2およびE3へのタンパク質分解成熟は、ウイルス表面の変化を引き起こす。E1、E2、場合によってはE3、糖タンパク質「スパイク」は一緒になってE1/E2二量体又はE1/E2/E3三量体を形成し、E2は中心から頂点まで伸び、E1は頂点間の空間を満たし、E3は存在すればスパイクの遠位端にある。ウイルスがエンドソームの酸性にさらされると、E1はE2から解離してE1ホモ3量体を形成し、細胞膜とウイルス膜を融合させるステップに必要となる。アルファウイルス糖タンパク質E1はクラスIIのウイルス融合タンパク質であり、インフルエンザウイルスやHIVに見られるクラスIの融合タンパク質とは構造的に異なる。E2糖タンパク質は、その細胞質ドメインを通してヌクレオカプシドと相互作用する一方で、そのエクトドメインは細胞レセプターとの結合を担っている。ほとんどのアルファウイルスは周辺タンパク質のE3を失っているが、セムリキウイルスではE3はウイルス表面と結合したままである。
アルファウイルスの複製は、宿主細胞内の膜表面で起こることが報告されている。感染サイクルの第一段階において、ゲノムRNAの5′末端は、ゲノムRNAに相補的なネガティブ鎖を産生するRNAポリメラーゼ活性を有するポリタンパク質(nsP1-4)に翻訳される。ゲノムRNAの3’末端の配列は、ネガティブ鎖合成の開始において重要な役割を果たしており、複製が起こるためには最小限のアデニル酸残基数が必須であることが同定されている。特に、アルファウイルスゲノムが複製されるためには、効率的にマイナス鎖合成を開始し、複製を起こす3’UTRに続くポリ(A)テールに少なくとも11残基があるに違いないと以前に報告されている。ポリ(A)テールを25残基まで長くすると複製が促進されることも以前に報告されているが、ポリ(A)をさらに34残基まで長くしても、それ以上の複製促進は観察されなかった。さらに、ポリ(A)の内部の非A残基は複製に有害であることが最も多く、このことは、酵素的ポリ(A)テーリングが、3’UTRに続く3’アデニル酸残基のみを含まないレプリコンRNAには有益でないことを示唆している。ポリ(A)テールに25超のアデニル酸残基を持つRNA鋳型では、マイナス鎖合成が促進されないことが以前に報告されている。複製の第二段階において、ネガティブ鎖を鋳型として、それぞれ2つのRNAが産生される:(1)翻訳によって他のnsPを産生し、ウイルスのゲノムとして機能する二次ウイルスのゲノムに対応する正のゲノムRNA、および(2)感染性粒子を形成するウイルスの構造タンパク質をコードするsgRNA。正のゲノムRNA/sgRNAの比率は、nsP1、nsP2、nsP3、nsP4へのポリタンパク質のタンパク質分解による自己切断によって制御される。実際には、ウイルス遺伝子の発現は2段階で行われる。第一段階では、主にポジティブゲノム鎖とネガティブゲノム鎖が合成される。第二段階では、sgRNAの合成は事実上独占的に行われ、その結果、大量の構造タンパク質が産生される。
上述したように、アルファウイルス間にはしばしば大きな違いがある。異なる又は同義の機能を持つ成分をゲノムのどの部分に含むかもアルファウイルス間で異なる。個々のアルファウイルス間の差異だけでなく、アルファウイルスの株内にもしばしば差異があり、病原性などの特性の変化を説明することができる。例えば、EEEVの北米株と南米株との間の配列変異は、STAT1経路を調節する能力を変化させ、I型インターフェロンの誘導に差異をもたらし、結果として病原性に変化をもたらす。以下に記載するように、本開示のいくつかの実施形態は、EEEVに基づく改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAに関する。さらなる例として、SINV株S.A.AR86(AR86)は、IFN-γおよび/又はIFN-βに応答して、STAT1およびSTAT2のチロシンリン酸化を迅速かつ強固に阻害するが、関連するSINV株Girdwoodは、STAT1/2活性化の非効率的な阻害剤である。AR86の非構造タンパク質における538位のユニークなスレオニンは、非構造タンパク質のプロセシングをより遅くし、関連するSINV株GirdwoodからのサブゲノムRNA合成を遅延させ、このことは、成体マウスの神経病原性表現型に寄与し、異種タンパク質発現の速度論と収率に有利であり、AR86ベースのレプリコンベクターから発現されるワクチン抗原に対するより強固な免疫応答に寄与する可能性がある。報告されているゲノム配列(Genbank U38305)を用いた機能的なAR86レプリコンは作成されていない。おそらく上記のT538表現型のためと思われ、そのため既存のAR86ベースのレプリコンには、T538I変異の減弱を含む多くの改変が含まれていると推測される。しかしながら、本明細書で示した実験結果は、Girdwood由来のnsP遺伝子との特異的キメラを作製することにより、T538を依然として有する機能的AR86レプリコンを作製できることを示している。以下にさらに記載するように、本開示のいくつかの実施形態は、SINV株AR86に基づく改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAに関する。
本開示の組成物
以下により詳細に記載されるように、本開示の1つの態様は、対応する非改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAの1又は複数の構造タンパク質をコードする核酸配列の少なくとも一部が除去されている、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAをコードする核酸配列を有する核酸構築物に関する。本開示のいくつかの実施形態は、非構造タンパク質nsP1、nsP2、nsP3、およびnsP4のコード配列が存在するが、1又は複数の構造タンパク質をコードする配列の少なくとも一部又は全体が存在しない、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを提供する。本開示のいくつかの実施形態は、非構造タンパク質nsP1、nsP2、nsP3、およびnsP4をコードする配列が存在するが、構造タンパク質をコードする配列の実質的な部分が存在しない、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを提供する。また、本明細書に開示されるような核酸構築物を含むように操作された組換え細胞および細胞培養物も提供される。
以下により詳細に記載されるように、本開示の1つの態様は、対応する非改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAの1又は複数の構造タンパク質をコードする核酸配列の少なくとも一部が除去されている、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAをコードする核酸配列を有する核酸構築物に関する。本開示のいくつかの実施形態は、非構造タンパク質nsP1、nsP2、nsP3、およびnsP4のコード配列が存在するが、1又は複数の構造タンパク質をコードする配列の少なくとも一部又は全体が存在しない、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを提供する。本開示のいくつかの実施形態は、非構造タンパク質nsP1、nsP2、nsP3、およびnsP4をコードする配列が存在するが、構造タンパク質をコードする配列の実質的な部分が存在しない、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを提供する。また、本明細書に開示されるような核酸構築物を含むように操作された組換え細胞および細胞培養物も提供される。
核酸構築物
以下により詳細に記載されるように、本開示の一態様は、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEEV)、東部ウマ脳炎ウイルス(EEEV)、チクングニアウイルス(CHIKV)又はシンドビスウイルス(SINV)などのアルファウイルスの改変ゲノム又はレプリコンRNAをコードする核酸配列を含む新規核酸構築物に関する。例えば、改変アルファウイルスゲノムは、親アルファウイルスゲノムのゲノム領域の1又は複数における欠失、置換、および/又は挿入を含み得る。
以下により詳細に記載されるように、本開示の一態様は、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEEV)、東部ウマ脳炎ウイルス(EEEV)、チクングニアウイルス(CHIKV)又はシンドビスウイルス(SINV)などのアルファウイルスの改変ゲノム又はレプリコンRNAをコードする核酸配列を含む新規核酸構築物に関する。例えば、改変アルファウイルスゲノムは、親アルファウイルスゲノムのゲノム領域の1又は複数における欠失、置換、および/又は挿入を含み得る。
本開示の核酸構築物の非限定的な例示的実施形態は、以下の特徴の1又は複数を含み得る。いくつかの実施形態では、核酸構築物は、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを含み、ここで、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAのウイルス構造タンパク質をコードする核酸配列の実質的な部分は、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAへの異種配列の挿入を容易にするように構成された合成アダプター分子によって置換される。いくつかの実施形態では、式Iを有する合成アダプター分子であって:
ここで、
a) nは1~6の整数であり;
b) 前記制限部位が制限エンドヌクレアーゼにより切断可能であり;そして、
c) 前記5’フランキングドメインおよび3’フランキングドメインはそれぞれ、最小限の二次構造を有すると予測される核酸配列を含む、
改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを含む核酸構築物である。
a) nは1~6の整数であり;
b) 前記制限部位が制限エンドヌクレアーゼにより切断可能であり;そして、
c) 前記5’フランキングドメインおよび3’フランキングドメインはそれぞれ、最小限の二次構造を有すると予測される核酸配列を含む、
改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを含む核酸構築物である。
いくつかの実施形態では、nは、1~6までの整数であり、例えば、1~2まで、1~3、1~4、1~5、2~3、2~4、2~5、2~6、3~4、3~5、3~6、4~5、4~6、又は5~6の整数である。いくつかの実施形態では、nは1である。
いくつかの実施形態では、核酸構築物は、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAをコードする核酸配列を含み、ここで、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAの1又は複数の構造タンパク質をコードする核酸配列の実質的な部分が除去されており、例えば、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAは、アルファウイルス構造タンパク質CP、E1、E2、E3、および6Kの1又は複数をコードする配列の少なくとも一部を含まない。
本開示の核酸構築物の非限定的な例示的実施形態は、以下の特徴の1又は複数を含み得る。いくつかの実施形態では、未改変ウイルスゲノム又はレプリコンRNAのウイルス構造タンパク質CP、E1、E2、E3、および6Kの1又は複数をコードする核酸配列の少なくとも一部が除去されている。いくつかの実施形態では、CPをコードする配列の一部又は全体が除去されている。いくつかの実施形態では、E1をコードする配列の一部又は全体が除去されている。いくつかの実施形態では、E2をコードする配列の一部又は配列全体が除去されている。いくつかの実施形態では、E3をコードする配列の一部又は配列全体が除去されている。いくつかの実施形態では、6Kをコードする配列の一部又は全体が除去されている。いくつかの実施形態では、CP、E1、E2、E3、および6Kの組み合わせをコードする配列の一部又は配列全体が除去されている。本開示のいくつかの実施形態は、改変されていないアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAの非構造タンパク質nsP1、nsP2、nsP3、およびnsP4のコード配列が存在するが、アルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAの1又は複数の構造タンパク質(例えば、CP、E1、E2、E3、および6K)をコードする配列の少なくとも一部又は全体が存在しない、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを提供する。本開示のいくつかの実施形態は、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAの構造タンパク質をコードする核酸配列の実質的な部分が除去された、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを提供する。
いくつかの実施形態では、1又は複数のウイルス構造タンパク質をコードする核酸配列の実質的な部分が除去されている。当業者は、ウイルス構造ポリペプチドをコードする核酸配列の実質的な部分が、当業者による配列の手動評価によって、又はBLASTのようなアルゴリズムを使用するコンピュータ自動化配列比較および同定によって、そのポリペプチドの推定同定を可能にするのに十分な量を含み得ることを理解するであろう。(例えば、「Basic Local Alignment Search Tool」;Altschul SFら、J. Mol. Biol.215:403-410、1993参照)。従って、ヌクレオチド配列の実質的な部分は、その配列を含む核酸フラグメントの特異的同定および/又は単離を可能にするのに十分な配列を含む。例えば、核酸配列の実質的部分は、全長核酸配列の少なくとも約20%、例えば、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約95%を含み得る。上記のように、本開示は、1又は複数のウイルス構造タンパク質をコードする部分的又は完全な核酸配列を欠く核酸分子および構築物を提供する。本明細書中に開示される配列の利益を有する当業者は、開示される配列の全て又は実質的な部分を、本開示の組成物および方法のために容易に使用することができる。従って、本出願は、本明細書中に開示されるような完全な配列、例えば、添付の配列表に記載される配列、および上記で定義されるようなそれらの配列の実質的な部分を含む。
いくつかの実施形態では、ウイルス構造タンパク質をコードする配列全体が除去されており、例えば、改変ウイルスゲノム又はレプリコンRNAは、ウイルス未改変ゲノム又はレプリコンRNAの構造タンパク質をコードする核酸配列を含まない。
本開示のsrRNA構築物は一般に、少なくとも約2kbの長さを有する。例えば、srRNAは、少なくとも約2kb、少なくとも約3kb、少なくとも約4kb、少なくとも約5kb、少なくとも約6kb、少なくとも約7kb、少なくとも約8kb、少なくとも約9kb、少なくとも約10kb、少なくとも約11kb、少なくとも約12kb、又は12kb超の長さを有し得る。いくつかの実施形態では、srRNAは、約4kb~約20kb、約4kb~約18kb、約5kb~約16kb、約6kb~約14kb、約7kb~約12kb、約8kb~約16kb、約9kb~約14kb、約10kb~約18kb、約11kb~約16kb、約5kb~約18kb、約6kb~約20kb、約5kb~約10kb、約5kb~約8kb、約5kb~約7kb、約5kb~約6kb、約6kb~約12kb、約6kb~約11kb、約6kb~約10kb、約6kb~約9kb、約6kb~約8kb、約6kb~約7kb、約7kb~約11kb、約7kb~約10kb、約7kb~約9kb、約7kb~約8kb、約8kb~約11kb、約8kb~約10kb、約8kb~約9kb、約9kb~約11kb、約9kb~約10kb、又は約10kb~約11kbを有し得る。いくつかの実施形態では、srRNAは、約6kb~約14kbの長さを有し得る。いくつかの実施形態では、srRNAは約6kb~約16kbの長さを有し得る。
アダプター分子の合成
上述したように、合成アダプター分子の5’フランキングドメインおよび3’フランキングドメインはそれぞれ、ポリメラーゼ終結シグナルとして潜在的に機能し得るステム-ループ構造又はヘアピン構造などの最小限の二次構造を有すると予測される核酸配列を含み、その結果、早すぎる終結を引き起こす可能性がある。当業者は、核酸配列の二次構造は、所与の核酸配列のフォールディングΔG値を決定又は予測するために開発されたもの、又は核酸配列の最小自由エネルギー(MFE)構造を決定するために開発されたものを含む様々な方法論によって評価され得ることを理解するであろう。したがって、いくつかの実施形態では、合成アダプター分子の5’フランキングドメインの配列は、予め定義された閾値よりも高いMFE構造のフォールディングΔG値を有する。いくつかの実施形態では、核酸配列のMFE構造は、例えば、Zuker M. Nucleic Acids Research, Volume 31, Issue 13, 1 July 2003に先に記載されているように、MFE RNA構造予測のためのMfoldツールを使用し、その構造に基づいてΔG計算することによって決定することができる。あるいは、又はそれに加えて、RNA配列の折り畳み、設計および解析のための一般的に使用されるプログラムのコレクションを有する、http://rna.tbi.univie.ac.at/ で公的に入手可能なVienna RNA Packageもまた使用することができる。したがって、いくつかの実施形態では、合成アダプター分子の5’フランキングドメインの配列は、局所ヘアピン/ステムループ構造について、約>-9.6kcal/molより大きいMFE構造のフォールディングΔG値を有する。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、ステムループ構造を形成することができるRNA配列をコードする配列を含まない。
上述したように、合成アダプター分子の5’フランキングドメインおよび3’フランキングドメインはそれぞれ、ポリメラーゼ終結シグナルとして潜在的に機能し得るステム-ループ構造又はヘアピン構造などの最小限の二次構造を有すると予測される核酸配列を含み、その結果、早すぎる終結を引き起こす可能性がある。当業者は、核酸配列の二次構造は、所与の核酸配列のフォールディングΔG値を決定又は予測するために開発されたもの、又は核酸配列の最小自由エネルギー(MFE)構造を決定するために開発されたものを含む様々な方法論によって評価され得ることを理解するであろう。したがって、いくつかの実施形態では、合成アダプター分子の5’フランキングドメインの配列は、予め定義された閾値よりも高いMFE構造のフォールディングΔG値を有する。いくつかの実施形態では、核酸配列のMFE構造は、例えば、Zuker M. Nucleic Acids Research, Volume 31, Issue 13, 1 July 2003に先に記載されているように、MFE RNA構造予測のためのMfoldツールを使用し、その構造に基づいてΔG計算することによって決定することができる。あるいは、又はそれに加えて、RNA配列の折り畳み、設計および解析のための一般的に使用されるプログラムのコレクションを有する、http://rna.tbi.univie.ac.at/ で公的に入手可能なVienna RNA Packageもまた使用することができる。したがって、いくつかの実施形態では、合成アダプター分子の5’フランキングドメインの配列は、局所ヘアピン/ステムループ構造について、約>-9.6kcal/molより大きいMFE構造のフォールディングΔG値を有する。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、ステムループ構造を形成することができるRNA配列をコードする配列を含まない。
いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、自己タンパク質分解ペプチドのコード配列を含み、これは、N末端リーダー配列なしで、目的のタンパク質のシームレス発現および/又は隔離発現を容易にするのに有用であり得る。適切な自己タンパク質分解ペプチドとしては、カルシウム依存性セリンエンドプロテアーゼ(furin)、豚テシオウイルス-1 2A(P2A)、口蹄疫ウイルス(FMDV)2A(F2A)、ウマ鼻炎Aウイルス(ERAV)2A(E2A)、Thosea asignaウイルス2A(T2A)、細胞質ポリヘドロシスウイルス2A(BmCPV2A)、Flacherieウイルス2A(BmIFV2A)由来の自己タンパク質分解切断配列を含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、自己タンパク質分解ペプチドのコード配列は、制限部位の上流に組み込まれる。本出願の目的のために、核酸配列に関する「上流」という用語は、当該核酸配列の5’末端に位置する領域を指定し、そして、「下流」という用語は、当該核酸配列の3’末端に位置する領域を指定する。従って、いくつかの実施形態では、合成アダプター分子の5’フランキングドメインは、カルシウム依存性セリンエンドプロテアーゼ(furin)、豚テシオウイルス-1 2A(P2A)、口蹄疫ウイルス(FMDV)2A(F2A)、ウマ鼻炎Aウイルス(ERAV)2A(E2A)、Thosea asignaウイルス2A(T2A)、細胞質ポリヘドロシスウイルス2A(BmCPV2A)、Flacherieウイルス2A(BmIFV2A)、又はそれらの組み合わせに由来する1又は複数の自己タンパク質分解切断配列のコード配列を含む。
いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、目的のタンパク質の隔離発現を促進するのに有用な内部リボソーム進入部位(IRES)を含む。いくつかの実施形態では、IRESエレメントは制限部位の上流に組み込まれる。本開示の組成物および方法に適したIRES配列としては、ウイルスIRES配列、細胞IRES配列、および人工IRES配列を含むが、これらに限定されない。IRES配列の非限定的な例は、カポジ肉腫関連ヘルペスウイルス(KSHV)IRES、肝炎ウイルスIRES、ペスチウイルスIRES、クリパウイルスIRES、ロパロシプムパディウイルスIRES、線維芽細胞増殖因子IRES、血小板由来増殖因子IRES、血小板由来成長因子IRES、血管内皮成長因子IRES、インスリン様成長因子IRES、ピコルナウイルスIRES、脳心筋炎ウイルス(EMCV)IRES、Pim-1 IRES、p53 IRES、Apaf-1 IRES、TDP2 IRES、L-myc IRES、及びc-myc IRESを含む。
いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、いずれのリーディングフレームにおいても翻訳開始部位を含まない。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、5’アダプター配列の最後のヌクレオチドとして翻訳開始部位又はその一部(例えば、「A」又は「AT」又は「ATG」で終わる)を含む。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、5’アダプター配列の最後の3つのヌクレオチドとしてメチオニンコドンを含む。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、約15ヌクレオチド~約35ヌクレオチドの長さを有する。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、約30ヌクレオチドの長さを有する。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、配列番号1に対して、少なくとも70%の配列同一性を有し、例えば、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、又は少なくとも95%の配列同一性を有する核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、配列番号1に対して少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、又は少なくとも99%の配列同一性を有する核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、5’フランキングドメインは、配列番号1に対して100%の配列同一性を有する核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、1’フランキングドメインは、配列番号1に対して100%の配列同一性を有する核酸配列を含み、さらに、核酸配列中の1、2、3、4、又は5個のヌクレオチドが、異なるヌクレオチドによって置換される。
上述のように、本開示のいくつかの実施形態では、合成アダプター分子の3’フランキングドメインは、ステムループ構造などの最小二次構造を有すると予測される核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインの配列は、予め定義された閾値よりも高い最小自由エネルギー(MFE)構造のフォールディングΔG値を有する。いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインは、ステムループ構造を形成することができるRNA配列をコードする配列を含まない。いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインは、3’アダプター配列の最初の3ヌクレオチドとして翻訳終止コドンを含む。適切な停止コドンは、TAG、TAA、およびTGAを含む。従って、いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインは、3’アダプター配列の最初の3ヌクレオチドとしてTAG終止コドンを含む。いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインは、3’アダプター配列の最初の3ヌクレオチドとしてTAA終止コドンを含む。いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインは、3’アダプター配列の最初の3ヌクレオチドとしてTAG終止コドンを含む。いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインは、配列番号2に対して少なくとも70%、例えば少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、又は少なくとも95%の配列同一性を有する核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインは、配列番号2に対して少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、又は少なくとも99%の配列同一性を有する核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインは、配列番号2と100%の配列同一性を有する核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、3’フランキングドメインは、配列番号2に対して100%の配列同一性を有する核酸配列を含み、さらに、核酸配列中の1、2、3、4、又は5個のヌクレオチドが異なるヌクレオチドで置換されている。
いくつかの実施形態では、合成アダプター分子は、配列番号20に対して、少なくとも70%、例えば、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、又は少なくとも95%の配列同一性を有する核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、合成アダプター分子は、配列番号20に対して、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、又は少なくとも99%の配列同一性を有する核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、合成アダプター分子は、配列番号20に対して100%の配列同一性を有する核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、合成アダプター分子は、配列番号20に対して100%の配列同一性を有する核酸配列を含み、さらに、核酸配列中の1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10個のヌクレオチドが異なるヌクレオチドで置換されている。
制限部位
いくつかの実施形態では、合成アダプター分子内の制限部位は、I型制限酵素、II型制限酵素、III型制限酵素、IV型制限酵素、V型制限酵素、およびホーミングエンドヌクレアーゼから選択される制限酵素によって切断可能である。いくつかの実施形態では、合成アダプター分子内の制限部位は、一意に切断可能であり、例えば、核酸構築物全体における一意の制限部位である。制限部位を一意にするために、任意選択で、サイレント変異は、核酸構築物のレプリコンコード配列中の制限部位に操作されてもよい。
いくつかの実施形態では、合成アダプター分子内の制限部位は、I型制限酵素、II型制限酵素、III型制限酵素、IV型制限酵素、V型制限酵素、およびホーミングエンドヌクレアーゼから選択される制限酵素によって切断可能である。いくつかの実施形態では、合成アダプター分子内の制限部位は、一意に切断可能であり、例えば、核酸構築物全体における一意の制限部位である。制限部位を一意にするために、任意選択で、サイレント変異は、核酸構築物のレプリコンコード配列中の制限部位に操作されてもよい。
いくつかの実施形態では、制限部位は、I型制限酵素から選択される制限酵素によって切断可能であり、この制限酵素は、その認識部位とは異なり、ランダムな距離(少なくとも1000bp)離れた部位でDNAを切断する、複雑な、多サブユニットの、組み合わせ制限および修飾酵素である。このようなランダムな部位での切断は、DNAの移動の過程をたどることから、これらの酵素が分子モーターでもあることがわかる。認識部位は非対称で、3-4ヌクレオチドを含む部分と4-5ヌクレオチドを含む部分の2つの特異的部分から構成され、約6-8ヌクレオチドの非特異的スペーサーで隔てられている。これらの酵素は多機能であり、標的DNAのメチル化状態に応じて、制限酵素分解活性と修飾活性の両方が可能である。補酵素であるS-アデノシルメチオニン(AdoMet)、加水分解されたアデノシン三リン酸(ATP)、マグネシウム(Mg2+)イオンは、その完全な活性に必要である。
いくつかの実施形態では、制限部位は、II型制限酵素から選択される制限酵素によって切断可能であり、この制限酵素は、典型的には回文である特定の4~8ヌクレオチド配列を認識し、認識配列内の規定された位置で切断し、突出末端(5′又は3′オーバーハング)又は平滑末端(例えば、図7を参照)を残す。これらの酵素は、個別の制限フラグメントと明確なゲルバンドパターンを生成し、ルーチンのDNA分析および遺伝子クローニングのために実験室でしばしば使用される。典型的なII型酵素にはHhaI、HindIII、NotIがあり、これらは認識配列内でDNAを切断する。多くのII型酵素が市販されている。多くはホモダイマーとしてDNAに結合するため、対称的なDNA配列を認識するが、少数(例えばBbvCI)はヘテロダイマーとして結合するため、非対称的なDNA配列を認識する。II型酵素の中には、認識配列の2つのハーフサイトが隣接している連続配列(例えばEcoRI)を認識するものもあれば、ハーフサイトが離れている不連続配列(例えばBglI)を認識するものもある。切断により、それぞれの切断の片側には3´-ヒドロキシルが残り、もう片側には5´-リン酸が残る。II型酵素は活性のためにマグネシウムを必要とし、対応する修飾酵素はS-アデノシルメチオニンを必要とする。II型酵素は小さい傾向があり、サブユニットは200-350アミノ酸の範囲である。いくつかの実施形態では、合成アダプター分子の制限部位はSpeI又はそのアイソシゾマーによって切断可能である。SpeIの適切なアイソシゾマーとしては、AhII、BcuI、およびSpeI-HFが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、合成アダプター分子の制限部位は、IIS型制限酵素によって切断可能である。IIS型制限酵素は、認識配列の下流又は上流の規定された距離でDNAを切断する酵素群を含む。これは、触媒ドメインと認識ドメインがポリペプチドリンカーによって分離されている酵素構造によるものである。切断部位の塩基の同一性に関する配列要件はない。したがって、認識部位を越える配列は、ヌクレオチドのどのような組み合わせでもよい(例えば、図7参照)。IIS型制限酵素には、FokIやAlwIのような、認識配列の片側の外側を切断するものがある。これらの酵素は400-650アミノ酸長の中間の大きさで、連続的で非対称な配列を認識する。酵素は2つの異なるドメインを含み、1つはDNA結合用、もう1つはDNA切断用である。ほとんどの場合、単量体としてDNAに結合するが、隣接する酵素分子の切断ドメインが二量体化することにより、協力的にDNAを切断すると考えられている。このため、いくつかのIIS型酵素は、複数の認識部位を持つDNA分子に対してより活性が高い。
いくつかの実施形態では、制限部位は、大きな、組合せ制限および修飾酵素であるIII型制限酵素(例えば、EcoP15)から選択される制限酵素によって切断可能である。III型制限酵素は、逆向きの2つの別々の非回文配列を認識する。認識部位の約20-30塩基対後にDNAを切断する。これらの酵素は1超のサブユニットを含み、DNAメチル化と制限分解の役割のためにそれぞれAdoMetとATP補因子を必要とする。III型制限酵素は原核生物のDNA制限修飾機構の構成要素であり、外来DNAの侵入から生物を守っている。III型制限酵素は、Res(P08764)とMod(P08763)の2つのサブユニットから構成されるヘテロオリゴマーの多機能タンパク質である。Modサブユニットはその系に特異的なDNA配列を認識し、修飾メチルトランスフェラーゼである。そのため、機能的にはI型制限酵素のMおよびSサブユニットと同等である。Resは制限酵素分解に必要であるが、それ自身は酵素活性を持たない。III型酵素は5-6bp長の短い非対称DNA配列を認識し、25-27bp下流で切断して短い一本鎖の5’突起を残す。制限酵素による分解が起こるためには、2つの逆向きのメチル化されていない認識部位が必要である。これらの酵素はDNAの片方の鎖、アデノシル残基のN-6位のみをメチル化するので、新しく複製されたDNAは片方の鎖のみがメチル化されることになり、制限酵素による分解を防ぐには十分である。III型酵素はN6アデニンメチルトランスフェラーゼのβサブファミリーに属し、モチーフI、AdoMet結合ポケット(FXGXG)、モチーフIV、触媒領域(S/D/N (PP) Y/F)など、このファミリーを特徴づける9つのモチーフを持つ。タイプI、II、III、およびIV V DNA制限系に関する追加情報は、例えば、参照により本明細書に組み込まれるLeonenら、Nucleic Acids Res(2014)42(1):3-19)に記載されている。
いくつかの実施形態では、制限部位は、修飾された、任意にメチル化されたDNAを認識し、大腸菌(E. coli)のMcrBCおよびMrr系によって例示されるIV型制限酵素から選択される制限酵素によって切断可能である。
いくつかの実施形態では、制限部位は、タイプV制限酵素から選択される制限酵素によって切断可能であり、この制限酵素は、ガイドRNA(gRNA)を利用して、侵入生物上に見出される特定の非回文配列を標的とする。V型制限酵素は、適切なガイドRNAが提供されれば、可変長のDNAを切断することができる。V型制限酵素の非限定的な例としては、CRISPRのcas9-gRNA複合体が挙げられる。
いくつかの実施形態では、制限部位はホーミングエンドヌクレアーゼ(例えば、I-SceI)によって切断可能である。ホーミングエンドヌクレアーゼは、大きな非対称認識部位(12~40塩基対)および通常イントロン又はインテインに埋め込まれるコード配列を有する二本鎖DNアーゼである。一般に、ホーミングエンドヌクレアーゼは、その大きな非対称認識配列(12-40塩基対)の下流又は上流に定義された距離でDNAを切断する。これらの酵素については、過去数十年の間に大量の生化学的・構造的データが報告されており、例えばChevalier and Stoddard, Nucleic Acids Res (2001) 29(18): 3757-3774)に記載されており、これは援用により本明細書に組み込まれる。本開示の組成物および方法に好適なホーミングエンドヌクレアーゼの例としては、I-CeuI、I-SceI、PI-PspI、およびPI-SceIが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、アルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAのポリ(A)テールをコードする配列のすぐ下流に組み込まれた追加の制限部位をさらに含む。核酸構築物が環状である例では、ポリ(A)テールをコードする配列のすぐ下流に組み込まれた追加の制限部位は、環状核酸構築物の直鎖化を促進でき、それにより「クリーンな」ポリ(A)テンプレート末端を生成し、および/又は同じ末端同一性を有する核酸産物を生成する。いくつかの実施形態では、このような制限部位は、de-concatemerizedローリングサークル増幅(RCA)産物の生成又は同じ末端同一性を残すポリメラーゼ連鎖反応(PCR)産物の処理を可能にし得る。「クリーンな」ポリ(A)テンプレート末端は、一般に、ランオフ転写によって終結し、3’非A残基のないポリ(A)配列を含むRNA産物をもたらすRNA IVT産物をテンプレートするホモポリマー配列を有するDNA配列末端を示すことを、当業者は理解するであろう。一態様では、本開示のいくつかの実施形態は、ポリ(A)テールを含む改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを含む核酸構築物に関し、ここで、追加の制限部位が、アルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAのポリ(A)テールをコードする配列のすぐ下流に操作される。いくつかの実施形態では、追加の制限部位は、IIS型制限酵素によって切断可能である。本開示の組成物および方法に好適なIIS型制限酵素の例としては、AcuI、AlwI、Alw26I、BaeI、BbiI、BbsI、BbsI-HF、BbvI、BccI、BceAI、BcgI.BciVI、BcoDI、BfuAI、BmrI、BpmI、BpuEI、BsaI、BsaI-HF、BsaI-HFv2、BsaXI、BseGI、BseRI、BsgI、BsmAI、BsmBI-v2、BsmFI、BsmI、BspCNI、BspMI、BspQI、BsrDI、BsrI、BtgZI、BtsCI、BtsI-v2、およびBtsIMutIを含む。追加の適切なIIS型制限酵素としては、CspCI、EarI、EciI、Eco31I、Esp3I、FauI、FokI、HgaI、HphI、HpyAV、LpuI、MboII、MlyI、MmeI、MnlI、NmeAIII、PaqCI、PleI、SapI、およびSfaNIが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、追加の制限部位は、SapI、BpiI、BmsI、Mva1269I又はそれらのいずれかのアイソシゾマーによって切断可能である。いくつかの実施形態では、追加の制限部位は、SapI又はそのアイソシゾマーによって切断可能である。いくつかの実施形態では、SapIのアイソシゾマーは、LguI、PciSI、又はBspQIである。
本明細書に開示されるような改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNA(例えば、srRNA)、例えば、ポリ(A)テールをコードする配列の下流に組み込まれた制限部位を含み、3’末端に非アデニル酸残基を含まない改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNA(例えば、srRNA)をもたらすものが、最先端のレプリコンが最も一般的に3’末端に非アデニル酸残基を含むことから、驚くほど増強された生物学的活性を示すことが実証された。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される改変ゲノム又はレプリコンRNA(例えば、本明細書に開示されるようなsrRNA)の複製、発現、又は翻訳増強活性は、対応する改変されていない3’末端に非アデニル酸残基を有するレプリコン(例えば、srRNA)から検出される複製、発現、又は翻訳レベルに対して、少なくとも1.1倍、1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍、2倍(2倍)、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、又はそれ以上である。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される改変ゲノム又はレプリコンRNA(例えば、本明細書に開示されるようなsrRNA)は、対応する改変されていないレプリコン(例えば、srRNA)、例えば、3’末端に非アデニル酸残基を有するレプリコン(例えば、srRNA)から検出される複製、発現、又は翻訳レベルと比較して、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、又は少なくとも100%増加する。増強活性のレベルは、転写物レベル、タンパク質の量、タンパク質活性などを含むがこれらに限定されない、当技術分野で公知の任意の便利な方法および技術によって測定することができる。いくつかの実施形態では、増強活性のレベルは、組織培養において細胞に形質転換されたRNAの所与の質量(用量)において、二本鎖RNAを含む細胞の割合がより高いことによって証明され得る。いくつかの実施形態では、増強活性のレベルは、組織培養において細胞に形質転換されたRNAの所与の質量(用量)において、タンパク質を発現する細胞の割合がより高いことによって証明され得る。
特定の理論に限定されることなく、強化された複製、発現、又は翻訳レベルは、通常のアルファウイルス生物学において正規には出現しない、組換えRNA分子の3’末端の非Aヌクレオチドの不在に起因し得る。本明細書に記載の改変アルファウイルスデザインは、既存のアルファウイルスベクターとは対照的であり、SP6又はT7 RNAポリメラーゼがしばしばRNA産物の転写に使用され、ポリ(A)の下流の配列(非Aを含む)を転写する間に、ターミネータとして知られる特徴で、終結する、又は、ランオフ転写により終結するが、RNAの3’末端に非アデニル酸残基が組み込まれるRNA産物をコードする鋳型を線状化するために制限酵素が使用される。
以下にさらに詳しく述べるように、線状DNA鋳型を生成するために続いて切断されるポリ(A)テールの下流にIIS型制限酵素を組み込むと、RNAポリメラーゼターミネーター配列が存在しなくても、ランオフ転写によって転写の終結が起こる。以下に述べる実験では、IIS型制限エンドヌクレアーゼ部位はSapI部位であり、SapI認識配列の上流で切断され、直鎖化DNAの3’末端にはポリ(A)鋳型のみが残る(すなわち、DNA鋳型や転写されたRNA産物には非Aヌクレオチドは存在しない)。このアプローチはレプリコンについては記載されておらず、ポリ(A)テール中のアデニル酸残基のみがレプリコンに生物学的活性を付与することは記載されていない。最も一般的な方法は、転写ターミネーターやランオフ転写を使用することであり、これらは両方とも通常転写産物の末端に非アデニル酸ヌクレオチドを残すか、あるいは3’UTRの後にまだ非アデニル酸残基を含むインビトロ転写産物の酵素的ポリ(A)テールを残す。
上述したように、アルファウイルスゲノムが複製するためには、3’UTRに続くポリ(A)テールの11残基が、効率的にマイナス鎖合成を開始し、そして、複製が生じるために必要であることが以前に報告されている。加えて、ポリ(A)の内部の非A残基は複製に有害であることが多く、このことは、酵素的ポリ(A)テーリングが、3’UTRに続く3’アデニル酸残基のみを含まないレプリコンRNAに利益をもたらさないことを示唆している。ポリ(A)テールのアデニル酸残基が25超のRNA鋳型、例えばポリ(A)テールのアデニル酸残基が34個の鋳型では、マイナス鎖合成が促進されないことが以前に報告されている。この点に関する追加情報は、例えばHardy & Rice, J. Virol. Pp. 4630-4639, April 2005に記載されている。
本開示のいくつかの実施形態では、アルファウイルスゲノム又はレプリコンRNA(例えば、srRNA)のポリ(A)テールは、報告されたアルファウイルス生物学又はアルファウイルスレプリコンに基づいて予期されない複製、発現、又は翻訳レベルを増強するために、DNA鋳型上のポリ(A)の長さを増加させることによって延長される。特に、本明細書において提示された実験データは、ポリ(A)テールの長さを増加させることによる、RNA複製およびタンパク質発現の形態における生物学的活性レベルの驚くべき変化(例えば、増加)を実証している。いくつかの実施形態では、ポリ(A)テールをコードする延長された配列は、約30~約120のアデニル酸残基、例えば、約30~約60、約40~約70、約50~約80、約60~約90、約70~約100、約40~約80、約50~約70、約60~約90、又は約40~約90のアデニル酸残基の範囲の長さを有する。いくつかの実施形態では、延長されたポリ(A)テールは、約34残基より長い。いくつかの実施形態では、延長されたポリ(A)テールは、約30、約40、約50、約60、約70、約80、約90、および約100アデニル酸残基の長さを有する。いくつかの実施形態では、延長されたポリ(A)テールは、30アデニル酸残基の長さを有する。いくつかの実施形態では、延長されたポリ(A)テールは、49アデニル酸残基の長さを有する。いくつかの実施形態では、延長されたポリ(A)テールは、91アデニル酸残基の長さを有する。いくつかの実施形態では、延長されたポリ(A)テールは、90アデニル酸残基の長さを有する。いくつかの実施形態では、延長されたポリ(A)テールは、64アデニル酸残基の長さを有する。
増強された活性のレベルは、転写物レベル、タンパク質の量、および/又はタンパク質活性などを測定する方法および技術を含むがこれらに限定されない、当該分野で公知の任意の適切な方法および技術によって測定されてもよい。
いくつかの実施形態では、核酸構築物は、トガウイルス科アルファウイルス属に属するウイルスの改変ゲノム又はレプリコンRNA(例えば、srRNA)を含む改変レプリコンRNA(例えば、srRNA)を含む。強毒性アルファウイルス株および無害アルファウイルス株の両方が好適である。いくつかの実施形態にでは、改変ゲノム又はレプリコンRNAは、VEEV/EEEVグループ、又はSFVグループ、又はSINVグループに属するアルファウイルスのものである。いくつかの実施形態では、アルファウイルスは、東部ウマ脳炎ウイルス(EEEV)、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEEV)、エバーグレーズウイルス(EEVEV)、ムカンボウイルス(MUCV)、ピクスナウイルス(PIXV)、ミドルバーグウイルス(MIDV)、チクングニアウイルス(CHIKV)、オニョンニョンウイルス(ONNV)(O’Nyong-Nyong virus)、ロスリバーウイルス(RRV)、バーマフォレストウイルス(BF)、ゲタウイルス(GET)、サギヤマウイルス(SAGV)、ベバルウイルス(BEBV)、マヤロウイルス(MAYV)、ウナウイルス(UNAV)、シンドビスウイルス(SINV)、アウラウイルス(AURAV)、ホワタロアウイルス(WHAV)、ババンキーウイルス(BABV)、キジラガッチェウイルス(KYZV)(Kyzylagach virus)、西部ウマ脳炎ウイルス(WEEV)、ハイランドJウイルス(HJV)、フォートモーガンウイルス(FMV)、ヌドゥムウイルス(NDUV)、又はバギークリークウイルスからなる群より選択される。いくつかの実施形態では、アルファウイルスは、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEEV)である。いくつかの実施形態では、アルファウイルスは、チクングニアウイルス(CHIKV)である。いくつかの実施形態では、アルファウイルスは、シンドビスウイルス(SINV)である。いくつかの実施形態では、アルファウイルスは、東部ウマ脳炎ウイルス(EEEV)である。
本開示の組成物および方法に適したCHIKV株の非限定的な例としては、CHIKV S27、CHIKV LR2006-COPY-1、CHIKV YO123223、CHIKV DRDE、CHIKV 37997、CHIKV 99653、CHIKV Ag41855、およびNagpur(India)653496株を含む。本開示の組成物および方法に適したCHIKV株のさらなる例としては、Afreen et al. Microbiol. Immunol. 2014, 58:688-696, Lanciotti and Lambert ASTMH 2016, 94(4):800-803 and Langsjoen et al. mBio. 2018, 9(2):e02449-17に記載されているものを含むがこれには限定されない。いくつかの実施形態では、改変CHIKVゲノム又はレプリコンRNA(例えば、srRNA)は、CHIKV株S27に由来する。いくつかの実施形態では、改変CHIKVゲノム又はレプリコンRNAは、CHIKV株DRDEに由来する。いくつかの実施形態では、改変CHIKVゲノム又はレプリコンRNA(例えば、srRNA)は、CHIKV株DRDE-06に由来する。いくつかの実施形態では、改変CHIKVゲノム又はレプリコンRNA(例えば、srRNA)は、CHIKV株DRDE-07に由来する。
本開示の組成物および方法に適したSINV株の非限定的な例としては、SINV株AR339、AR86、およびGirdwoodを含む。本開示の組成物および方法に好適なSINV株のさらなる例としては、Sammels et al. J. Gen. Virol. 1999, 80(3):739-748, Lundstrom and Pfeffer Vector Borne Zoonotic Dis. 2010, 10(9):889-907, Sigei et al. Arch. of Virol. 2018, 163:2465-2469 and Ling et al. J. Virol. 2019, 93:e00620-19に記載されているものを含むがこれには限定されない。いくつかの実施形態では、改変SINVゲノム又はレプリコンRNA(例えば、srRNA)は、SINV株Girdwoodに由来する。いくつかの実施形態では、改変SINVゲノム又はレプリコンRNA(例えば、srRNA)は、SINV Girdwood株とSINV AR86株とのキメラである。
本開示の組成物および方法に適したVEEV株の非限定的な例としては、204381、306425、3880、3908、6119、66637、68U201、 69Z1、83U434、93-42124、96-32863、AB66640、An9004、C-84、CPA-201、FSL0201、INH-6803、INH-9813、Pan36080、P676、SH3、TC-83、TRD、V178、V198、V209A、V3526、およびZPC738を含む。
本開示の組成物および方法に適したEEEV株の非限定的な例としては、300851、436087、783372、792138、AR36、AR38、AR59、BG60、BR56、BR60、BR65、BR67、BR75、BR76、BR77、BR78、BR83、BR85、C-49、CO92、CT90、EC74、FL02a-b、FL82、FL91、FL93-1637、FL93-939、FL93-969、FL96、GA01、GA91、GA97、GML、GML903836、GU68、LA02、LA47、LA50、MA06、MA38、MA77、MD85、MD90A、MP-9、MS83、MX97、NJ03a-b、NJ60、NY03a-d、NY04a-k、NY05a-f、NY69、NY71a-c、NY73、NY74a-h、NY75、PA62、PA84、PA86、PE-0.0155-96、PE-16.0050-98、PE-18.0140-99、PE-18.0172-99、PE-3.0815-96、PE6、PE70、PE75、TN08、TR59、TVP8512、TX03、TX91、TX95、VA03、VA33、VA33、VE76、VE80、及びW180を含む。いくつかの実施形態では、改変EEEVゲノム又はレプリコンRNA(例えば、srRNA)は、EEEV株FL93-939に由来する。
本開示の組成物および方法に適したWEEV株の非限定的な例としては、WEEV California、McMillan、IMP181、Imperial、 Imperial181、IMPR441、71V-1658、AG80-646、BFS932、COA592、EP-6、E1416、BFS1703、BFS2005、BSF3060、BSF09997、CHLV53、KERN5547、85452NM、Montana-64、S8-122、およびTBT-235を含む。本開示の組成物および方法に適したWEEV株のさらなる例としては、5614、93A27、93A30、93A38、93A79、B628(Cl15)、 CBA87、CNTR34、CO921356、Fleming、Lake43、PV012357A、PV02808A、PV72102、R02PV001807A、R02PV002957B、R02PV003422B、R05PV003422B、R0PV003814AおよびR0PV00384Aを含む。追加の適したWEEV株としては、Bergren NA et al., J. Virol. 88(16): 9260-9267, Aug 2014、およびVirus Pathogen Resource website (ViPR;www.viprbrc.org/brc/vipr_genome_search.spg?method=SubmitForm&blockId=868&decorator=toga)で公に入手可能である)に記載されているものを含むがこれには限定されない。いくつかの実施形態では、改変WEEVゲノム又はsrRNAは、WEEV Imperial株に由来する。
いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、1又は複数の発現カセットをさらに含む。原則として、本明細書に開示される核酸構築物は、一般に、任意の数の発現カセットを含み得る。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される核酸構築物は、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、又は少なくとも6つの発現カセットを含み得る。当業者は、「発現カセット」という用語が、コード配列と、インビボおよび/又はエキソビボで、細胞におけるコード配列の適切な転写および/又は翻訳を指示するのに十分な調節情報とを含む遺伝物質の構築物を指すことを理解するであろう。発現カセットは、所望の宿主細胞および/又は対象へのターゲティングのためにベクターに挿入されてもよい。従って、いくつかの実施形態では、発現カセットという用語は、「発現構築物」という用語と互換的に使用され得る。いくつかの実施形態では、用語「発現カセット」は、例えば、プロモーターおよび/又は終結シグナルなどの調節エレメントに作動可能に連結されたタンパク質又は機能性RNAをコードする遺伝子、及び任意選択で、遺伝子の転写又は翻訳に影響を及ぼす他の核酸配列のいずれか又は組み合わせを含む核酸構築物を指す。
いくつかの実施形態では、発現カセットの少なくとも1つは、異種核酸配列に作動可能に連結されたプロモーターを含む。従って、本明細書で提供されるような核酸構築物は、例えば、異種核酸配列に作動可能に連結された調節エレメント(例えば、プロモーター)を含む場合、異種核酸配列の発現に影響を及ぼし得る発現ベクターとしての使用を見出すことができる。いくつかの実施形態では、発現カセットの少なくとも1つは、異種核酸配列に作動可能に連結されたサブゲノム(sg)プロモーターを含む。いくつかの実施形態では、sgプロモーターは、26Sサブゲノムプロモーターである。いくつかの実施形態では、本開示の核酸分子は、1又は複数の非翻訳領域(UTR)をさらに含む。いくつかの実施形態では、UTRの少なくとも1つは、異種UTRである。いくつかの実施形態では、異種UTRの少なくとも1つは、配列番号:16の核酸配列に対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する配列を含む。いくつかの実施形態では、異種UTRの少なくとも1つは、配列番号:17の核酸配列に対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する配列を含む。
いくつかの実施形態では、発現カセットの少なくとも1つは、目的の遺伝子(GOI)のコード配列を含む。いくつかの実施形態では、GOIコード配列は、合成アダプター分子の3’フランキングドメインの上流に位置する停止コドンを含む。いくつかの実施形態では、GOIのコード配列は、所望の特性に対して最適化される。例えば、いくつかの実施形態では、GOIのコード配列は、参照コード配列の発現レベルよりも高いレベルでの発現に対して最適化される。ヌクレオチド配列の配列最適化に関して、遺伝暗号の縮重は、遺伝子から産生されるポリペプチドのアミノ酸配列の変更を引き起こすことなく、遺伝子のタンパク質コード配列の少なくとも1つの塩基を異なる塩基で置換する可能性を提供する。したがって、本開示の核酸構築物はまた、遺伝暗号の縮重に従った置換によって、本明細書に開示される任意のポリヌクレオチド配列から変更された任意の塩基配列を有してもよい。コドンの使用法を記載する参考文献は、容易に公的に入手可能である。いくつかの実施形態では、ポリヌクレオチド配列バリアントは、例えば、特定の宿主に対する発現を最適化するため(例えば、アルファウイルスmRNAにおけるコドン用法を、ヒト、非ヒト霊長類、ハムスター、マウス、又はサルなどの他の生物によって好まれるものに変更するため)などの、種々の理由で作製され得る。従って、いくつかの実施形態では、GOIのコード配列は、発現に最適化されたコドンの使用を通じて、標的宿主細胞における発現に最適化される。宿主細胞の発現に最適な好ましいコドンを使用してGOIをコードする合成核酸配列を構築するための技術は、宿主細胞ゲノムのネイティブタンパク質をコードするためのコドン用法の共通性およびそれらの相対的存在量を、当該技術分野において周知の技術によって分析する計算的手法によって決定され得る。コドン使用データベース(http://www.kazusa.or.jp/codon)は、哺乳動物細胞環境におけるコドン最適化配列の生成に使用することができる。さらに、JCatコドン最適化ツール(www.jcat.de)、Integrated DNA Technologies(IDT)コドン最適化ツール(https://www.idtdna.com/CodonOpt)又はOptimizerオンラインコドン最適化ツール(http://genomes.urv.es/OPTIMIZER)のような、ある生物からの配列を異なる宿主生物に最適なコドン使用量に変換するための様々なソフトウェアツールが利用可能である。このような合成配列は、合成核酸分子の構築のための当該技術分野で公知の技術によって構築され得、そして、様々な市販業者から入手され得る。したがって、いくつかの実施形態では、GOIのコード配列は、例えば、コドン最適化されていないコード配列などの参照コード配列の発現レベルよりも高いレベルで発現するように最適化される。いくつかの実施形態では、GOIのコドン最適化された配列は、コドン最適化されていない参照コード配列と比較して、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、又は少なくとも100%の発現レベルの増加をもたらす。いくつかの実施形態では、GOIのコドン最適化配列は、コドン最適化されていない参照コード配列と比較して、少なくとも2倍、少なくとも3倍、少なくとも4倍、又は少なくとも5倍の発現レベルの増加をもたらす。
GOIによってコードされるポリペプチドは、一般に任意のポリペプチドであり得、例えば、治療用ポリペプチド、予防用ポリペプチド、診断用ポリペプチド、栄養補助食品ポリペプチド、工業用酵素、およびレポーターポリペプチドであり得る。いくつかの実施形態では、GOIは、抗体、抗原、免疫調節因子、酵素、シグナル伝達タンパク質、又はサイトカインであり得るポリペプチドをコードする。いくつかの実施形態では、GOIは、微生物タンパク質、ウイルスタンパク質、細菌タンパク質、真菌タンパク質、哺乳動物タンパク質、およびそれらの任意の組み合わせをコードし得る。いくつかの実施形態では、GOIは、A型インフルエンザウイルスH5N1のヘマグルチニン前駆体(HA)をコードする。GOIの非限定的な例としては、G-CSF、GM-CSF、IL-1、IL-10、IL-10様、IL-11、IL-12、IL-13、IL-14、IL-15、IL-16、IL-17、IL-18、IL-18BP、IL-1様、IL-1RA、IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-20、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-6様、IL-7、IL-9、IL-21、IL-22、IL-33、IL-37、IL-38、LIF、およびOSMを含む、インターロイキンおよび相互作用タンパク質を含む。追加の適切なGOIとしては、インターフェロン(例えば、IFN-α、IFN-β、IFN-γ)、TNF(例えば、CD154、LT-β、TNF-α、TNF-β、4-1BBL、APRIL、CD70、CD153、CD178、GITRL、LIGHT、OX40L、TALL-1、TRAIL、TWEAK、およびTRANCE)、TGF-β(例えば、 TGF-β1、TGF-β2、およびTGF-β3など)、ヘマトポエチン(例えば、Epo、Tpo、Flt-3L、SCF、M-CSF、MSPなど)、ケモカインおよびそれらのレセプター(例えば、以下の通り、xcl1、xcl2、ccl1、ccl2、ccl3、ccl4、ccl5、ccl7、ccl8、ccl11、ccl13、ccl14、ccl15、ccl16、ccl17、ccl18、ccl19、ccl20、ccl21、ccl22、ccl23、ccl24、ccl25、ccl26、ccl27、ccl1、 CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6、CXCL7、CXCL8、CXCL9、CXCL10、CXCL11、CXCL12、CXCL13、CXCL14、およびCX3CL1)、免疫抑制遺伝子産物および関連する転写因子(e. g., PECAM1、FCGR3A、FOS、NFKB1、JUN、HIF1A、PD-L1、mTOR、STAT5B、およびSTAT4)を含むがこれには限定されない。本開示の組成物および方法に適切な追加のGOIとしては、免疫賦活性遺伝子産物(例えば、 cd27/cd70、cd40、cd40l、b7. 1、BTLA、MAVS、OX40、OX40L、RIG-I、およびSTING)、薬剤耐性変異体/遺伝子のバリアント、例えば、ABCB1、ABCC1、ABCG2、AKT1、ALK、BAFF、BCR-ABL.BRAF、CCND1、cMET、EGFR、ERBB2、ERBB3、ERK2、ESR1、GRB2、KRAS、MDR1、MRP1、NTRK1、PDC4、P-gp、PI3K、PTEN、RET、ROS1、RSK1、RSK2、SHIP、およびSTK11を含むが、これらに限定されない。また、本開示の組成物および方法に適切なものとしては、ウイルスタンパク質、特にスパイクタンパク質、繊維タンパク質、構造タンパク質、および付着タンパク質をコードする配列を含む。
いくつかの実施形態では、GOIは、抗体又は抗体バリアント(例えば、単鎖Fv、二特異性、カメロイド(camelids)、Fab、およびHCAb)をコードし得る。いくつかの実施形態では、抗体は、がんに関連する、若しくはがんをアップレギュレートする表面分子、又は感染症に関連する表面分子を標的とする。いくつかの実施形態では、抗体は、免疫刺激機能を有する表面分子、又は免疫抑制機能を有する表面分子を標的とする。
いくつかの実施形態では、GOIは、例えば、アガルシダーゼベータ、アガルシダーゼアルファ、イミグルセラーゼ、タリグルセラーゼアルファ、ベラグルセラーゼアルファ、アルグルセラーゼ、セベリパーゼアルファ、ラロニダーゼ、イドゥルスルファーゼ、エロスルファーゼアルファ、ガルスルファーゼ、アルグルコシダーゼアルファ、およびCTFRのような、欠損又は変異が疾患又は健康状態に関連する酵素をコードし得る。
いくつかの実施形態では、GOIは、抗原分子、生物治療分子、又はそれらの組み合わせから選択されるポリペプチドをコードし得る。いくつかの実施形態では、GOIは、腫瘍関連抗原、腫瘍特異的抗原、新抗原、およびそれらの組み合わせから選択されるポリペプチドをコードし得る。いくつかの実施形態では、GOIは、エストロゲン受容体、細胞内シグナル伝達酵素、およびヒト上皮成長受容体から選択されるポリペプチドをコードし得る。いくつかの実施形態では、GOIは、免疫調節因子、血管新生の調節因子、細胞外マトリックスの調節因子、代謝の調節因子、神経調節因子、およびそれらの組み合わせから選択される生物治療ポリペプチドをコードし得る。いくつかの実施形態では、GOIは、ケモカイン、インターフェロン、インターロイキン、リンパカイン、および腫瘍壊死因子から選択されるサイトカインをコードし得る。いくつかの実施形態では、GOIは、IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、IL-9、IL-10、IL-11、IL-12、IL-15、IL-17、IL-23、IL-27、IL-35、IFNγ、およびそれらのいずれかのサブユニットから選択されるインターロイキンをコードし得る。いくつかの実施形態では、GOIは、IL-12A、IL-12B、IL-1RA、およびそれらのいずれかの組み合わせから選択される生物治療ポリペプチドをコードし得る。
いくつかの実施形態では、GOIのコード配列は、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNA(例えば、srRNA)をコードする核酸構築物を直鎖化するために使用される制限酵素部位を含まない。いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、ベクター内に組み込まれ得る。いくつかの実施形態では、本開示のベクターは、一本鎖ベクター、例えば、ssDNAベクター又はssRNAベクターであってもよい。いくつかの実施形態では、本開示のベクターは、二本鎖ベクター、例えば、dsDNAベクター又はdsRNAベクターであり得る。いくつかの実施形態では、本開示のベクターは、プラスミドであり得る。以下により詳細に記載されるように、本開示のベクターは、組換えDNA技術、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅、ローリングサークル増幅(RCA)、分子クローニングなど、又は化学合成を用いて作製され得る。従って、いくつかの実施形態では、本開示のベクターは、完全合成ベクター、例えば、完全合成ssDNAベクターであり得る。いくつかの実施形態では、本開示のベクターは、完全合成dsDNAベクターであり得る。いくつかの実施形態では、本開示のベクターは、PCR反応の産物であり得る。いくつかの実施形態では、本開示のベクターは、RCA反応の産物であり得る。いくつかの実施形態では、ベクターは、遺伝子送達ベクターであり得る。いくつかの実施形態では、ベクターは、遺伝子を細胞に導入するための遺伝子送達ビヒクルとして使用され得る。
いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、配列番号3~27からなる群より選択される核酸配列に対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する改変アルファウイルスをコードする核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、配列番号3の核酸配列に対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する改変アルファウイルスをコードする核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、配列番号4の核酸配列に対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する改変アルファウイルスをコードする核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、配列番号5の核酸配列に対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する改変アルファウイルスをコードする核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、配列番号6の核酸配列に対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する改変アルファウイルスをコードする核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、配列番号22の核酸配列に対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する改変アルファウイルスをコードする核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、配列番号23の核酸配列に対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する改変アルファウイルスをコードする核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、配列番号24の核酸配列に対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する改変アルファウイルスをコードする核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、配列番号25の核酸配列に対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する改変アルファウイルスをコードする核酸配列を含む。いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物は、配列番号27の核酸配列に対して少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する改変アルファウイルスをコードする核酸配列を含む。
目的の改変アルファウイルスの配列に対する高度の配列同一性(例えば、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%)を有する核酸配列は、本明細書中で同定された配列(例えば、配列番号3-27)、又は当該技術分野で公知の任意の他のものを用いて、ゲノム配列解析、ハイブリダイゼーション、および/又はそれぞれのアルファウイルスゲノムにおいて同定された配列からの縮重プライマーもしくは遺伝子特異的プライマーを用いたPCRによって、同定および/又は単離することができる。
これらの新規核酸構築物が組み立てられ、そして、特性決定された分子技術および方法は、本出願の本明細書の実施例にさらに十分に記載されている。実施例の項では、チクングニアウイルス(CHIKV)、シンドビスウイルス(SINV)、東部ウマ脳炎ウイルス(EEEV)、およびベネズエラウマ脳炎(VEE)ウイルスは、本明細書に開示される組成物および方法を説明するために使用されている。
いくつかの実施形態では、核酸分子は組換え核酸分子である。本明細書で使用される場合、組換えという用語は、すなわち、又は間接的であるにせよその結果である、人為的な操作由来の任意の分子(例えば、DNA、RNA、ポリペプチド)を意味する。非限定的な例として、cDNAは組換えDNA分子であり、インビトロポリメラーゼ反応によって生成された、又はリンカーが結合された、又はクローニングベクターや発現ベクターなどのベクターに組み込まれた核酸分子も組換えDNA分子である。非限定的な例として、組換え核酸分子は、1)インビトロで、例えば、化学的又は酵素的技術(例えば、化学的核酸合成の使用、又は核酸分子の複製、重合、エキソヌクレアーゼ分解、エンドヌクレアーゼ分解、ライゲーション、逆転写、転写、塩基修飾(例えば、メチル化を含む)、又は組換え(相同組換えおよび部位特異的組換えを含む)のための酵素の使用)の使用により、インビトロで合成又は改変される;2)自然界では結合していない結合ヌクレオチド配列を含む;3)天然に存在するヌクレオチド配列に対して1又は複数のヌクレオチドを欠くように、分子クローニング技術を用いて操作された;および/又は4)天然に存在するヌクレオチド配列に対して1又は複数の配列変化又は再配列をするように、分子クローニング技術を用いて操作されている。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される核酸分子は、組換えDNA技術(例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅、クローニングなど)又は化学合成を用いて産生される。本明細書に開示される核酸分子には、天然の対立遺伝子バリアント、および1又は複数のヌクレオチド残基が挿入、欠失、および/又は置換された改変核酸分子を含むがこれらに限定されない、天然の核酸分子およびそのホモログが含まれ、このような改変は、本明細書に記載されるような生物学的活性をもたらす際に所望の特性を提供する。
天然に存在する核酸配列のバリアントを含む核酸分子は、当業者に公知の多くの方法を用いて産生することができる(例えば、Sambrook et al., In: Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (1989)を参照のこと)。これには限定されないが、以下を含む:古典的な突然変異誘発技術、及び組換えDNA技術、例えば、以下には限定されないが、部位特異的突然変異誘発、変異を誘発するための核酸分子の化学的処理、核酸断片の制限酵素切断、核酸断片のライゲーション、核酸配列の選択領域のPCR増幅および/又は変異誘発、組換えクローニング、及びオリゴヌクレオチド混合物の化学合成、核酸分子の混合物を「構築」するための混合群のライゲーション、およびそれらの組み合わせを含む化学合成を使用して、核酸分子の配列は、それが由来する天然に存在する塩基配列に対して変更することができる。核酸分子ホモログは、核酸分子によってコードされるタンパク質又はレプリコン(例えば、srRNA)の機能をスクリーニングすることによって、および/又は野生型遺伝子又はその断片とのハイブリダイゼーションによって、あるいは標的又は野生型核酸分子又は配列と相同性を有するプライマーを用いたPCRによって、改変核酸分子の混合物から選択されてもよい。
以下により詳細に記載されるように、本開示の一態様は、本明細書に記載される核酸構築物を含むように、および/又は本明細書に記載される(例えば、発現する)核酸構築物を含むように操作された組換え細胞に関する。いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物(例えば、ベクター又はsrRNA)を宿主細胞に導入して、核酸構築物および/又はsrRNA構築物を含む組換え細胞を産生することができる。例えば、本開示の核酸構築物は、例えばチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞などの宿主細胞に導入して、核酸分子を含む組換え細胞を産生することができる。従って、本明細書に記載の核酸構築物を含む原核細胞又は真核細胞もまた、本開示の特徴である。関連する態様において、本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、動物細胞などの宿主細胞に、本明細書に提供されるような核酸構築物を導入し、次いで形質転換細胞を選択又はスクリーニングすることを含む、細胞を形質転換する方法に関する。本開示の核酸構築物(例えば、DNA又はmRNAを含むRNA)又はベクターの細胞への導入は、例えば、ウイルス感染、トランスフェクション、コンジュゲーション、プロトプラスト融合、リポフェクション、エレクトロポレーション、ヌクレオフェクション、リン酸カルシウム沈殿、ポリエチレンイミン(PEI)媒介トランスフェクション、DEAE-デキストラン媒介トランスフェクション、リポソーム媒介トランスフェクション、パーティクルガン技術、直接マイクロインジェクション、ナノ粒子媒介核酸デリバリーなどの当業者に公知の方法によって達成され得る。例えば、異種核酸分子を哺乳動物細胞に導入する方法は当技術分野で知られており、デキストラン媒介トランスフェクション、リン酸カルシウム沈殿、ポリブレン媒介トランスフェクション、プロトプラスト融合、エレクトロポレーション、核酸分子のリポソームへの封入、脂質ナノ粒子技術、生物学的注入、DNAの核への直接マイクロインジェクションなどを含む。
1つの態様では、本開示のいくつかの実施形態は、組換え細胞、例えば、組換え真核細胞、例えば、本明細書に記載の核酸構築物を含む動物細胞に関する。核酸構築物は、宿主ゲノムに安定に組み込まれ得るか、又はエピソーム複製され得るか、又は安定発現もしくは一過性発現のためのミニサークル発現ベクターとして組換え宿主細胞中に存在し得る。従って、本開示のいくつかの実施形態では、核酸構築物は、エピソーム単位として組換え宿主細胞中で維持されかつ複製される。いくつかの実施形態では、核酸構築物は、組換え細胞のゲノムに安定に組み込まれる。安定な組込みは、古典的なランダムゲノム組換え技術を使用して、又はガイドRNA誘導CRISPR/Cas9もしくはTALENゲノム編集を使用するような、より精密なゲノム編集技術を使用して完了することができる。いくつかの実施形態では、核酸構築物は、安定発現又は一過性発現のためのミニサークル発現ベクターとして組換え宿主細胞中に存在する。
宿主細胞は、形質転換されていない細胞、又は少なくとも1つの核酸分子で既にトランスフェクトされた細胞のいずれかであり得る。従って、いくつかの実施形態では、宿主細胞は、少なくとも1つの核酸分子で遺伝子操作(例えば、形質導入又は形質転換又はトランスフェクト)され得る。
本明細書に記載の目的のタンパク質のクローニング又は発現に適した宿主細胞としては、本明細書に記載の原核細胞又は真核細胞を含む。従って、いくつかの実施形態では、本開示の組換え細胞は、細菌大腸菌などの原核細胞、又は昆虫細胞(例えば、蚊細胞又はSf21細胞)、又は哺乳動物細胞(例えば、COS細胞、NIH 3T3細胞、又はHeLa細胞)などの真核細胞である。いくつかの実施形態では、組換え細胞は原核細胞である。いくつかの実施形態では、原核細胞は大腸菌細胞である。例えば、特にグリコシル化およびFcエフェクター機能が必要とされない場合、目的のタンパク質は細菌中で産生されてもよい。発現後、目的のタンパク質は、可溶性画分として細菌細胞ペーストから単離することができ、さらに精製することができる。
いくつかの実施形態では、細胞はインビボであり、例えば、生体内の組換え細胞、例えば、トランスジェニック対象の細胞である。いくつかの実施形態では、対象は脊椎動物又は無脊椎動物である。いくつかの実施形態では、対象は昆虫である。いくつかの実施形態では、対象は哺乳動物対象である。いくつかの実施形態では、組換え細胞は真核細胞である。いくつかの実施形態では、細胞はインビボである。いくつかの実施形態では、細胞はエクスビボであり、例えば、治療又は処置のために、個々の細胞として、又は臓器もしくは組織の一部として、生体又は生物から抽出され、次いで生体又は生物に戻された。ある実施形態では、細胞はインビトロであり、例えばリポジトリから得られたものである。
本開示のいくつかの実施形態では、本開示の組換え細胞は真核細胞である。いくつかの実施形態では、組換え細胞は動物細胞である。いくつかの実施形態では、動物細胞は、脊椎動物細胞又は無脊椎動物細胞である。いくつかの実施形態では、組換え動物細胞は哺乳動物細胞である。グリコシル化タンパク質の発現に適した宿主細胞は、多細胞生物(無脊椎動物および脊椎動物)に由来し得る。無脊椎動物細胞の例には昆虫細胞が含まれる。
脊椎動物の細胞も宿主として使用できる。この点で、懸濁液中で増殖するように適合された哺乳動物細胞株が有用であり得る。いくつかの実施形態では、組換え細胞は動物細胞である。いくつかの実施形態では、動物細胞は脊椎動物細胞又は無脊椎動物細胞である。いくつかの実施形態では、組換え細胞は哺乳動物細胞である。いくつかの実施形態では、動物細胞はヒト細胞である。いくつかの実施形態では、動物細胞は非ヒト動物細胞である。いくつかの実施形態では、細胞は非ヒト霊長類細胞である。有用な哺乳動物宿主細胞株のさらなる例は、SV40によって形質転換されたサル腎臓CV1株(COS-7)、ヒト胚性腎臓株(例えば、293又は293細胞)、ベビーハムスター腎臓細胞(BHK)、マウスセルトリ細胞(例えば、TM4細胞)、サル腎臓細胞(CV1)、アフリカミドリザル腎臓細胞(VERO-76)、ヒト子宮頸がん細胞(HELA)、イヌ腎臓細胞(MDCK;バッファローラット肝細胞(BRL 3A)、ヒト肺細胞(W138)、ヒト肝細胞(Hep G2)、マウス乳腺腫瘍(MMT 060562)、TRI細胞、MRC 5細胞;およびFS4細胞である。他の有用な哺乳動物宿主細胞株としては、DHFR- CHO細胞を含むチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、およびY0、NS0、Sp2/0などの骨髄腫細胞株を含む。
いくつかの実施形態では、組換え細胞は、アフリカミドリザル腎臓細胞(Vero細胞)、ベビーハムスター腎臓(BHK)細胞、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO細胞)、ヒトA549細胞、ヒト子宮頸部細胞、ヒトCHME5細胞、ヒト表皮喉頭細胞、ヒト線維芽細胞、ヒトHEK-293細胞、ヒトHeLa細胞、ヒトHepG2細胞、ヒトHUH-7細胞、ヒトMRC-5細胞、ヒト筋肉細胞、マウス3T3細胞、マウス結合組織細胞、マウス筋肉細胞、ウサギ腎臓細胞からなる群より選択される。
本開示のいくつかの実施形態では、組換え細胞は昆虫細胞、例えば昆虫細胞株の細胞である。いくつかの実施形態では、昆虫細胞はSf21細胞である。追加の適切な昆虫細胞株としては、双翅目、鱗翅目および半翅目の昆虫から樹立された細胞株を含むが、これらに限定されず、異なる組織源に由来し得る。いくつかの実施形態では、本開示の組換え細胞は、鱗翅目昆虫細胞株の細胞である。過去数十年間で、鱗翅目昆虫細胞株の利用可能性は、10年当たり約50株ずつ増加している。利用可能な鱗翅目昆虫細胞株に関する詳細は、例えば、Lynn D.E., Available lepidopteran insect cell lines. Methods Mol. Biol. 2007;388:117-38に記載されており、これは援用により本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、組換え細胞は、蚊細胞、例えば、Anopheles(An.)属、Culex(Cx.)属、およびAedes(Stegomyia)(Ae.)属内の蚊種の細胞である。本明細書に記載の組成物および方法に好適な例示的な蚊細胞株としては、以下の蚊種由来の細胞株が挙げられる:Aedes aegypti, Aedes albopictus, Aedes pseudoscutellaris, Aedes triseriatus, Aedes vexans, Anopheles gambiae, Anopheles stephensi, Anopheles albimanus, Culex quinquefasciatus, Culex theileri, Culex tritaeniorhynchus, Culex bitaeniorhynchus, 及びToxorhynchites amboinensis。適切な蚊細胞株としては、CCL-125、Aag-2、RML-12、C6/26、C6/36、C7-10、AP-61、A.t. GRIP-1、A.t. GRIP-2、UM-AVE1、Mos.55、Sua1B、4a-3B、Mos.43、MSQ43、およびLSB-AA695BBを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、蚊細胞は、C6/26細胞株の細胞である。
また、別の態様では、本明細書に記載の核酸構築物を含むトランスジェニック動物が提供される。いくつかの実施形態では、トランスジェニック動物は脊椎動物又は無脊椎動物である。いくつかの実施形態では、トランスジェニック動物は哺乳動物である。いくつかの実施形態では、トランスジェニック哺乳動物は非ヒト哺乳動物である。いくつかの実施形態では、トランスジェニック動物は、本明細書に記載の組換えRNA分子を産生する。いくつかの実施形態では、トランスジェニック動物は、本明細書に記載の目的のタンパク質を産生する。
本開示のトランスジェニック非ヒト宿主動物は、外来性核酸を非ヒト動物のゲノムに導入するための当技術分野で公知の標準的方法を用いて調製される。いくつかの実施形態では、本開示の非ヒト動物は、非ヒト霊長類である。本開示の組成物および方法に適した他の動物種としては、(i)遺伝子組み換えに適しており、かつ(ii)抗体応答を産生するために免疫グロブリン遺伝子セグメントを再配列することができる動物を含む。このような種の例としては、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、ニワトリ、ヤギ、ブタ、ヒツジおよびウシが挙げられるが、これらに限定されない。トランスジェニック非ヒト動物を調製するためのアプローチや方法は当技術分野で知られている。例示的な方法としては、前核マイクロインジェクション、DNAマイクロインジェクション、レンチウイルスベクターを介した初期胚へのDNA導入および精子を介したトランスジェネシス、アデノウイルスを介した動物の精子へのDNA導入(例えば、ブタ)、レトロウイルスベクター(例えば、鳥類)、体細胞核移植(例えば、ヤギ)を含む。トランスジェニック家畜動物の調製に関する技術の現状は、Niemann, H. et al. (2005) Rev. Sci. Tech. 24:285-298において概説されている。
いくつかの実施形態では、動物は脊椎動物又は無脊椎動物である。いくつかの実施形態では、動物は哺乳動物対象である。いくつかの実施形態では、哺乳動物が非ヒト動物である。いくつかの実施形態では、哺乳動物が非ヒト霊長類である。いくつかの実施形態では、本開示のトランスジェニック動物は、古典的なランダムゲノム組換え技術を用いて、又はガイドRNA誘導CRISPR/Casゲノム編集、もしくはNgAgo(Natronobacterium gregoryi Argonaute)を用いたDNA誘導エンドヌクレアーゼゲノム編集、もしくはTALENsゲノム編集(転写活性化因子様エフェクターヌクレアーゼ)などのより精密な技術を用いて作製することができる。いくつかの実施形態では、本開示のトランスジェニック動物は、トランスジェニックマイクロインジェクション技術を用いて作製することができ、相同組換え技術の使用を必要としないため、相同組換えを用いるアプローチよりも調製および選択が容易であると考えられる。
別の態様では、組換えRNA分子を産生するための方法が本明細書に提供され、当該方法は、(i)本明細書に記載のトランスジェニック動物を飼育すること、又は(ii)本明細書に記載の組換え細胞を、組換えRNA分子がトランスジェニック動物又は組換え細胞において産生されるような条件下で培養することを含む。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の核酸構築物を含むトランスジェニック動物又は組換え細胞であって、組換えRNA分子をコードする配列が、ポリ(A)テールをコードする配列の末端後に操作された制限部位を切断することができる制限酵素によって任意選択で分解され、ポリ(A)テールおよび3’末端にアデニル酸残基のみを有するRNAをコードする鋳型を生成する、組換えRNA分子をコードする配列が提供される。従って、本明細書に記載の方法に従って産生された組換えRNA分子もまた、本開示によって提供される。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の核酸構築物を含むトランスジェニック動物又は組換え細胞であって、組換えRNA分子をコードする配列が、延長されたポリ(A)テールを含む。従って、本明細書に記載の方法に従って産生される組換えRNA分子もまた、本開示によって提供される。
別の態様では、目的のポリペプチドを産生するための方法が、本明細書において提供され、当該方法は、(i)本明細書に記載の核酸構築物を含むトランスジェニック動物を飼育すること、又は(ii)GOIによってコードされるポリペプチドがトランスジェニック動物によって、又は組換え細胞において産生される条件下で、本明細書に記載の核酸構築物を含む組換え細胞を培養することを含む。別の態様では、目的のポリペプチドを産生するための方法が本明細書で提供され、該方法は、本明細書に記載の核酸構築物を対象に投与することを含む。本開示の方法の非限定的な例示的実施形態は、以下の特徴の1又は複数を含み得る。いくつかの実施形態では、対象は、脊椎動物又は無脊椎動物である。いくつかの実施形態では、対象は哺乳動物対象である。いくつかの実施形態では、哺乳動物対象はヒト対象である。従って、本明細書に開示される方法によって産生される組換えポリペプチドもまた、本開示の範囲内である。
組換えポリペプチドを産生するための開示された方法の非限定的な例示的実施形態は、以下の特徴の1又は複数を含み得る。いくつかの実施形態では、本開示の組換えポリペプチドを産生するための方法は、産生されたポリペプチドを単離および/又は精製することをさらに含む。いくつかの実施形態では、本開示のポリペプチドを産生するための方法は、産生されたポリペプチドを構造的に修飾して半減期を増加させることをさらに含む。本明細書に記載の組換えポリペプチドを産生する方法のいくつかの実施形態では、産生されたポリペプチドのN末端は、半減期を増加させるためにさらに化学的又は酵素的に修飾され得る。いくつかの実施形態では、産生されたポリペプチドのC末端は、半減期を増加させるために化学的又は酵素的に修飾される。本明細書に記載の方法に適した化学的および酵素的修飾の非限定的な例としては、PEG化、XTEN化、PAS化(登録商標)、ELP化、およびHAP化を含む。これらの修飾に適した技術、システム、および試薬は当技術分野で公知である。従って、いくつかの実施形態では、本明細書に記載される方法によって産生されるポリペプチドは、PEG化、XTEN化、PAS化、ELP化、および/又はHAP化されて半減期を増加させる。いくつかの実施形態では、産生されたポリペプチドは、別のタンパク質又はペプチド(例えば、血清アルブミン、抗体Fcドメイン、トランスフェリン、GLK、又はCTPペプチド)にコンジュゲートされ、半減期を増加させる。
D.医薬組成物
本開示の核酸構築物、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチドは、医薬組成物を含む組成物に組み込まれてもよい。このような組成物は、一般に、本明細書に記載され提供される核酸構築物(例えば、ベクター又はsrRNA分子)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチドの1又は複数と、薬学的に許容される賦形剤、例えば、担体又は希釈剤とを含む。いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、免疫疾患又は微生物感染症などの健康状態の予防、治療、又は管理のために製剤化される。例えば、本開示の組成物は、薬学的に許容される賦形剤、もしくはその混合物を含む、予防組成物、治療組成物、又は医薬組成物として製剤化され得る。いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、ワクチンとして使用するために製剤化される。いくつかの実施形態では、本願の組成物は、アジュバントとして使用するために製剤化される。
本開示の核酸構築物、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチドは、医薬組成物を含む組成物に組み込まれてもよい。このような組成物は、一般に、本明細書に記載され提供される核酸構築物(例えば、ベクター又はsrRNA分子)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチドの1又は複数と、薬学的に許容される賦形剤、例えば、担体又は希釈剤とを含む。いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、免疫疾患又は微生物感染症などの健康状態の予防、治療、又は管理のために製剤化される。例えば、本開示の組成物は、薬学的に許容される賦形剤、もしくはその混合物を含む、予防組成物、治療組成物、又は医薬組成物として製剤化され得る。いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、ワクチンとして使用するために製剤化される。いくつかの実施形態では、本願の組成物は、アジュバントとして使用するために製剤化される。
従って、1つの態様では、薬学的に許容される賦形剤と、a)本開示の核酸構築物(例えば、ベクター又はsrRNA分子);b)本開示の組換え細胞;および/又はc)本開示の組換えポリペプチドを含む医薬組成物が本明細書で提供される。
本開示の医薬組成物の非限定的な例示的実施形態は、以下の特徴の1又は複数を含み得る。いくつかの実施形態では、本明細書で開示されるような核酸構築物(例えば、ベクター又はsrRNA分子)および薬学的に許容される賦形剤を含む組成物が本明細書で提供される。いくつかの実施形態では、本明細書で開示される組換え細胞および薬学的に許容される賦形剤を含む組成物が本明細書で提供される。いくつかの実施形態では、本明細書で開示される組換えRNA分子および薬学的に許容される賦形剤を含む組成物が本明細書で提供される。いくつかの実施形態では、組成物は、本明細書に開示されるような組換えポリペプチドおよび薬学的に許容される賦形剤を含む。いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物(例えば、ベクター又はsrRNA分子)は、裸の形態で使用され得るか、又は送達ビヒクルとともに製剤化され得る。本開示の組成物および方法に適した例示的な送達ビヒクルとしては、リポソーム(例えば、中性リポソーム又は陰イオン性リポソーム)、ミクロスフェア、免疫刺激複合体(ISCOMS)、脂質ベースナノ粒子(LNP)、固体脂質ナノ粒子(SLN)、ポリプレックス、ポリマーナノ粒子、ウイルスレプリコン粒子(VRP)、又は生物活性リガンドとのコンジュゲートであって、送達を容易にし、および/もしくは免疫応答を増強し得るものを含むが、これらに限定されない。これらの化合物は当業者に容易に入手可能である;例えば、Liposome: A Practical Approach, RCP New Ed, IRL press (1990)。リポソームなど以外のアジュバントも使用され、当技術分野で知られている。アジュバントは、抗原(例えば、核酸構築物、ベクター、srRNA分子)を局所的な沈殿物に補足することによって急速な飛散から保護することもできるし、宿主を刺激してマクロファージおよび免疫系の他の構成要素に対して走化性を示す因子を分泌させる物質を含有することもできる。当業者であれば、例えば以下に述べるものから適切に選択することができる。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、生理学的緩衝液、リポソーム、脂質ベースナノ粒子(LNP)、固体脂質ナノ粒子(SLN)、ポリプレックス、ポリマーナノ粒子、ウイルスレプリコン粒子(VRP)、ミクロスフェア、免疫刺激複合体(ISCOM)、生物活性リガンドのコンジュゲート、又はそれらのいずれかの組み合わせのうちの1又は複数を含み得る。
本開示の組成物は、リポソーム、脂質ベースのナノ粒子(LNP)、又はポリマーナノ粒子など、意図される投与経路に適合する形式で製剤化され得る。従って、いくつかの実施形態では、リポソーム中に製剤化された本開示の組成物である。いくつかの実施形態では、脂質ベースのナノ粒子(LNP)に製剤化された本開示の組成物である。LNPは、一般に、ウイルス粒子よりも免疫原性が低い。多くのヒトはウイルス粒子に対する既存の免疫を持っているが、LNPに対する既存の免疫はない。加えて、LNPに対する適応免疫応答が起こりにくいため、LNPの反復投与が可能となる。
本明細書に記載の組成物および方法に適した脂質は、カチオン性脂質、イオン化可能なカチオン性脂質、アニオン性脂質、又は中性脂質であり得る。
いくつかの実施形態では、本開示のLNPは、1又は複数のイオン化可能な脂質を含み得る。本明細書で使用される場合、「イオン化可能な脂質」という用語は、pHが脂質のイオン化可能な基のpKaより低くなるとカチオン性又はイオン化可能(プロトン化)になるが、より高いpH値ではより中性である脂質を指す。pKa以下のpH値では、脂質は負に帯電した核酸(例えば、オリゴヌクレオチド)と会合することができる。本明細書で使用する「イオン化可能な脂質」という用語は、生理的pHからpHが低下すると正電荷を帯びる脂質、および生理的pHなどの選択的pHで正電荷を帯びる多数の脂質種のいずれかを含む。DOTMAのような永久カチオン性脂質は、臨床使用には毒性が高すぎることが証明されている。イオン化可能脂質は、他の実施形態による脂質配合物中に、好ましくは、ある実施形態では約30~約70Mol%、他の実施形態では約30Mol%、他の実施形態では約40Mol%、他の実施形態では約45Mol%、他の実施形態では約47.5Mol%、さらに他の実施形態では約50Mol%、さらに他の実施形態では約60Mol%の割合で存在し得る(「Mol%」とは、特定の成分の全モル数に対する割合を意味する)。この段落における用語「約」は、プラスマイナス5Mol%の範囲を意味する。DODMA、すなわち、1,2-ジオレイルオキシ-3-ジメチルアミノプロパンは、DLin-MC3-DMA又は0-(Z,Z,Z,Z-ヘプタトリアコンタ-6,9,26,29-テトラエン-19-イル)-4-(N,N-ジメチルアミノ)(「MC3」)と同様に、イオン化可能な脂質である。
本開示の組成物および方法に適切な例示的なイオン化可能脂質としては、PCT公開WO2020252589A1およびWO2021000041A1、米国特許第8,450,298号および第10,844,028号、ならびにLove K.T. et al., Proc Natl Acad Sci USA, Feb. 2, 2010 107 (5) 1864-1869に記載されているものを含み、これらはすべて、援用によりその全体が本明細書に組み込まれる。したがって、いくつかの実施形態では、本開示のLNPは、C16-96、C14-110、およびC12-200などの、Love K.T. et al.(2010上掲)に記載される1又は複数の脂質化合物を含む。いくつかの実施形態では、LNPは、ALC-0315、C12-200、LN16、MC3、MD1、SM-102、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択されるイオン化可能なカチオン性脂質を含む。いくつかの実施形態では、本開示のLNPは、C12-200脂質を含む。C12-200脂質の構造は、当該技術分野で公知であり、例えば、米国特許第8,450,298号および同第10,844,028号に記載されており、これらは援用によりその全体が本明細書に援用される。いくつかの実施形態では、C12-200は、コレステロール、C14-PEG2000、およびDOPEと組み合わされる。いくつかの実施形態では、C12-200は、DSPCおよびDMG-PEG2000と組み合わされる。
いくつかの実施形態では、本開示のLNPは、1又は複数のカチオン性脂質を含む。いくつかの異なるイオン化可能なカチオン性脂質が、LNPにおける使用のために開発されている。適切なカチオン性脂質としては、98N12-5、C12-200、C14-PEG2000、DLin-KC2-DMA(KC2)、DLin-MC3-DMA(MC3)、XTC、MD1、および7C1を含むが、これらに限定されない。あるタイプのLNPでは、GalNAc部分がLNPの外側に結合し、アシアリロ糖タンパク質レセプター(asialyloglycoprotein receptor)を介して肝臓に取り込まれるためのリガンドとして働く。これらのカチオン性脂質はいずれも、本開示のsrRNA構築物および核酸構築物の送達のためにLNPを製剤化するのに用いることができる。
いくつかの実施形態では、本開示のLNPは、1又は複数の中性脂質を含む。本開示の組成物および方法に適切な非限定的な中性脂質としては、DPSC、DPPC、POPC、DOPE、およびSMを含む。いくつかの実施形態では、本開示のLNPは、PCT公開WO2020252589A1およびWO2021000041A1に記載される1又は複数のイオン化可能な脂質化合物を含む。
LNPを製造するために、当技術分野で知られている多数の他の脂質又は脂質の組み合わせを使用することができる。LNPを製造するために使用するのに適した脂質の非限定的な例としては、DOTMA、DOSPA、DOTAP、DMRIE、DC-コレステロール、DOTAP-コレステロール、GAP-DMORIE-DPyPE、およびGL67A-DOPE-DMPE-ポリエチレングリコール(PEG)を含む。カチオン性脂質の追加の非限定的な例としては、98N12-5、C12-200、C14-PEG2000、DLin-KC2-DMA(KC2)、DLin-MC3-DMA(MC3)、XTC、MD1、7C1、およびそれらのいずれかの組み合わせを含む。中性脂質の追加の非限定的な例としては、DPSC、DPPC、POPC、DOPE、およびSMを含む。PEG修飾脂質の非限定的な例としては、PEG-DMG、PEG-CerC14、およびPEG-CerC20を含む。
いくつかの実施形態では、LNP送達系中の脂質対核酸の質量比は、約100:1~約3:1、約70:1~約10:1、又は約16:1~約4:1である。いくつかの実施形態では、LNP送達システム中の脂質対核酸の質量比は、約16:1~約4:1である。いくつかの実施形態では、LNP送達システム中の脂質対核酸の質量比は、約20:1である。いくつかの実施形態では、LNP送達系中の脂質対核酸の質量比は、約8:1である。いくつかの実施形態では、脂質ベースのナノ粒子は、約1000nm、約500nm、約250nm、約200nm、約150nm、約100nm、約75nm、約50nm、又は約25nm未満の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、LNPは、約70nm~約100nmの範囲の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、LNPは、約88nm~約92nm、約82nm~約86nm、又は約80nm~約95nmの範囲の平均直径を有する。
いくつかの実施形態では、ポリマーナノ粒子に製剤化された本開示の組成物である。いくつかの実施形態では、組成物は、免疫原性組成物、例えば、対象において免疫応答を刺激することができる組成物である。いくつかの実施形態では、免疫原性組成物は、ワクチンとして製剤化される。いくつかの実施形態では、医薬組成物は、アジュバントとして製剤化される。いくつかの実施形態では、免疫原性組成物は、バイオ治療薬、例えば、生物活性を有する異なる分子の遺伝子送達のためのビヒクルとして製剤化される。バイオ治療薬の非限定的な例としては、サイトカイン、ケモカイン、および他の可溶性免疫調節物質、酵素、ペプチドおよびタンパク質アゴニスト、ペプチドおよびタンパク質アンタゴニスト、ホルモン、受容体、抗体および抗体誘導体、成長因子、転写因子、ならびに遺伝子サイレンシング/編集分子を含む。いくつかの実施形態では、医薬組成物は、アジュバントとして製剤化される。いくつかの実施形態では、組成物は、非免疫原性又は最小限の免疫原性(例えば、対象において免疫応答を最小限に刺激する組成物)である。いくつかの実施形態では、非免疫原性又は最小限の免疫原性の組成物は、バイオ治療薬として製剤化される。
いくつかの実施形態では、免疫原性組成物は、対象に対して実質的に非免疫原性である。いくつかの実施形態では、医薬組成物は、経鼻投与、経皮投与、腹腔内投与、筋肉内投与、気管内投与、結節内投与、腫瘍内投与、関節内投与、静脈内投与、皮下投与、膣内投与、眼内投与、直腸内投与、および経口投与のうちの1又は複数のために製剤化される。
注射用に適した医薬組成物には、無菌の水溶液又は分散液、および無菌の注射液又は分散液を即座に調製するための無菌の粉末が含まれる。静脈内投与に適した担体としては、生理的食塩水、静菌水、Cremophor ELTM. (登録商標)(BASF、Parsippany、N.J.)、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)を含む。これらの場合、組成物は無菌であるべきであり、容易なシリンジ性能(syringeability)が存在する程度に流動性であるべきである。また、製造および保存の条件下で安定であり、細菌や真菌などの微生物の汚染作用に対して保存されうる。担体としては、例えば、水、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、液状ポリエチレングリコールなど)、およびこれらの適当な混合物を含む溶媒又は分散媒であり得る。適切な流動性は、例えば、レシチンのようなコーティングの使用、分散液の場合の必要な粒子径の維持、界面活性剤、例えばドデシル硫酸ナトリウムの使用によって維持されうる。微生物の作用の防止は、種々の抗菌剤および抗真菌剤、例えばパラベン、クロロブタノール、フェノール、アスコルビン酸、チメロサールなどによって達成されうる。多くの場合、等張剤、例えば糖、マンニトール、ソルビトールなどの多価アルコール、および/又は塩化ナトリウムを組成物に含めることが一般的であろう。注射用組成物の吸収の延長は、吸収を遅延させる薬剤、例えばモノステアリン酸アルミニウムおよびゼラチンを組成物中に含めることによってもたらされうる。
無菌注射液は、活性化合物を必要量、適切な溶媒に、必要に応じて上に列挙した成分の1つ又は組合せとともに取り込み、次いで濾過滅菌することにより調製されうる。一般に、分散液は、活性化合物を無菌ビヒクルに取り込むことにより調製されるが、このビヒクルには、塩基性分散媒と、上記に列挙した成分のうち必要な他の成分が含まれている。
いくつかの実施形態では、本開示の医薬組成物は、エアロゾル、スプレー、ミスト、液体、又は粉末などの吸入用に製剤化される。吸入による投与は、乾燥粉末又はエアロゾル製剤のいずれかの形態であってもよく、これらの製剤は、吸入デバイス、例えば、マイクロスプレー、加圧式定量吸入器、又はネブライザーを使用して、対象(例えば、患者)によって吸入される。
いくつかの実施形態では、組成物は、経鼻投与、経皮投与、筋肉内投与、結節内投与、静脈内投与、腹腔内投与、経口投与、膣内投与、腫瘍内投与、皮下投与、関節内投与、又は頭蓋内投与のうちの1又は複数のために製剤化される。いくつかの実施形態では、投与された組成物は、対象におけるインターフェロンの調節された(例えば、増加又は減少した)産生をもたらす。
本開示の方法
本明細書に記載される治療組成物のいずれか1つ、例えば、核酸構築物(例えば、ベクター又はsrRNA分子)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物の投与は、関連健康状態、例えば、増殖性疾患(例えば、増殖性疾患(例えば、がん)、感染性疾患(例えば、急性感染症、慢性感染症、又はウイルス感染症)、希少疾患、および/又は自己免疫疾患、および/又は炎症性疾患の治療および予防に有効でありうる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の核酸構築物(例えば、ベクター又はsrRNA構築物)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物は、それを必要とする対象において免疫応答を調節する、例えば、惹起又は抑制するために有用であり得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の核酸構築物(例えば、ベクター又はsrRNA分子)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物は、1又は複数の関連する健康状態又は疾患を有するか、有する疑いがあるか、又は発症するリスクが高い可能性がある対象を治療する方法において使用するための治療剤に組み込むことができる。例示的な健康状態又は疾患には、限定されないが、がん、免疫疾患、自己免疫疾患、炎症性疾患、遺伝子治療、遺伝子置換、心血管疾患、加齢関連病態、希少疾患、急性感染症、および慢性感染症が含まれ得る。いくつかの実施形態では、対象は、医師の管理下にある患者である。
本明細書に記載される治療組成物のいずれか1つ、例えば、核酸構築物(例えば、ベクター又はsrRNA分子)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物の投与は、関連健康状態、例えば、増殖性疾患(例えば、増殖性疾患(例えば、がん)、感染性疾患(例えば、急性感染症、慢性感染症、又はウイルス感染症)、希少疾患、および/又は自己免疫疾患、および/又は炎症性疾患の治療および予防に有効でありうる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の核酸構築物(例えば、ベクター又はsrRNA構築物)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物は、それを必要とする対象において免疫応答を調節する、例えば、惹起又は抑制するために有用であり得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の核酸構築物(例えば、ベクター又はsrRNA分子)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物は、1又は複数の関連する健康状態又は疾患を有するか、有する疑いがあるか、又は発症するリスクが高い可能性がある対象を治療する方法において使用するための治療剤に組み込むことができる。例示的な健康状態又は疾患には、限定されないが、がん、免疫疾患、自己免疫疾患、炎症性疾患、遺伝子治療、遺伝子置換、心血管疾患、加齢関連病態、希少疾患、急性感染症、および慢性感染症が含まれ得る。いくつかの実施形態では、対象は、医師の管理下にある患者である。
本開示の方法に適した自己免疫疾患の例としては、関節リウマチ、変形性関節症、スチル病、家族性地中海熱、全身性硬化症、多発性硬化症、強直性脊椎炎、橋本甲状腺炎、全身性エリテマトーデス、シェーグレン症候群、糖尿病性網膜症、糖尿病性血管症、糖尿病性神経痛、不随膜炎、乾癬、円形脱毛症、温・寒冷自己免疫性溶血性貧血(AIHA)、悪性貧血、急性炎症性疾患、自己免疫性副腎炎、慢性炎症性脱髄性多発神経炎(CIDP)、ランバート・イートン症候群、苔癬性硬化症、ライム病、バセドウ病、ベーチェット病、メニエール病、反応性関節炎(ライター症候群)、Churg-Strauss症候群、Cogan症候群、CREST症候群、尋常性天疱瘡および落葉状天疱瘡、水疱性類天疱瘡、リウマチ性多発筋痛、多発性筋炎、原発性胆汁性肝硬変、膵炎、腹膜炎、乾癬性関節炎、リウマチ熱、サルコイドーシス、シェールゲンセン症候群、強皮症、セリアック病、スティッフマン症候群、高安動脈炎、一過性グルテン不耐症、自己免疫性ぶどう膜炎、白斑、多発性軟骨炎、疱疹状皮膚炎(DH)又はデューリング病、線維筋痛症、グッドパスチャー症候群、ギラン・バレー症候群、橋本甲状腺炎、自己免疫性肝炎、炎症性腸疾患(IBD)、クローン病、潰瘍性大腸炎、重症筋無力症、免疫複合体障害、糸球体腎炎、結節性多発動脈炎、抗リン脂質症候群、多腺性自己免疫症候群、特発性肺線維症、特発性血小板減少性紫斑病(ITP)、蕁麻疹、自己免疫性不妊症、若年性関節リウマチ、サルコイドーシス、及び自己免疫性心筋症を含むが、これらに限定されない。
本開示の方法に好適な感染の非限定的な例としては、ウィルス、例えば、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、B型肝炎ウイルス(HBV)、B型肝炎ウイルス(HCV)、サイトメガロウイルス(CMV)、呼吸器合胞体ウイルス(RSV)、ヒトパピローマウイルス(HPV)、エプスタインバーウイルス(EBV)、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2(SARS-CoV2)、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス(SARS-CoV)、中東呼吸器症候群(MERS)、インフルエンザウイルス、およびエボラウイルスなどによる感染を含む。本開示の方法に適したその他の感染症には、リーシュマニア(Leishmania)、リケッチア(Rickettsia)、クラミジア(Chlamydia)、コクシエラ(Coxiella)、プラスモジウム(Plasmodium)、ブルセラ(Brucella)、マイコバクテリア、リステリア(Listeria)、トキソプラズマ(Toxoplasma)およびトリパノソーマ(Trypanosoma)などの細胞内寄生虫による感染症が含まれる。
いくつかの実施形態では、核酸構築物(例えば、ベクター又はsrRNA分子)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物は、免疫疾患、自己免疫疾患、又は炎症性疾患、例えば、糸球体腎炎、炎症性腸疾患、腎炎、腹膜炎、乾癬性関節炎、変形性関節、スティル病、家族性地中海熱、全身性強皮症および硬化症、炎症性腸疾患(IBD)、クローン病、潰瘍性大腸炎、急性肺障害、髄膜炎、脳炎、ブドウ膜炎、多発性骨髄腫、糸球体腎炎、腎炎、喘息、アテローム性動脈硬化症、白血球接着欠損症、多発性硬化症、レイノー症候群、シェーグレン症候群、若年発症糖尿病、ライター病、ベーチェット病、免疫複合体腎炎、IgA腎症、IgM多発神経炎、免疫介在性血小板減少症、溶血性貧血、重症筋無力症、ループス腎炎、エリテマトーデス、関節リウマチ(RA)、強直性脊椎炎、天疱瘡、バセドウ病、橋本甲状腺炎、小血管炎、オーメン症候群、慢性腎不全、自己免疫性甲状腺疾患、急性伝染性単核球症、HIV、ヘルペスウイルス関連疾患、ヒトウイルス感染症、コロナウイルス、その他のエンテロウイルス、ヘルペスウイルス、インフルエンザウイルス、パラインフルエンザウイルス、呼吸器合胞体ウイルス又はアデノウイルス感染症、細菌性肺炎、創傷、敗血症、脳卒中/脳浮腫、虚血再灌流障害、C型肝炎症などの治療および/又は予防に有用であり得る。
本開示の方法に適した炎症の非限定的な例としては、喘息、炎症性腸疾患(IBD)、慢性大腸炎、脾腫、および関節リウマチなどの炎症性疾患を含む。
従って、本開示の1つの態様では、それを必要とする対象において免疫応答を調節するための方法が本明細書で提供され、該方法は、以下の1又は複数を含む組成物を対象に投与することを含む:a)本開示の核酸構築物;b)本開示の組換えRNA分子;c)本開示の組換え細胞;d)本開示の組換えポリペプチド;およびe)本開示の医薬組成物。
別の態様において、それを必要とする対象における健康状態を予防および/又は治療するための方法が本明細書で提供され、該方法は、以下の1又は複数を含む組成物を対象に予防的又は治療的に投与することを含む:a)本開示の核酸構築物;b)本開示の組換えRNA分子;c)本開示の組換え細胞;d)本開示の組換えポリペプチド;およびe)本開示のいずれか1つの医薬組成物。
いくつかの実施形態では、健康状態は、増殖性障害又は微生物感染(例えば、細菌感染、微小真菌感染、又はウイルス感染)である。いくつかの実施形態では、対象は、増殖性障害又は微生物感染(例えば、細菌感染、微小真菌感染、又はウイルス感染)に関連する状態を有するか、又は有する疑いがある。
いくつかの実施形態では、健康状態は、希少疾患、例えば、希少医薬品法(The Orphan Drug Act)(www.fda.gov/patients/rare-diseases-fda)によって定義される、米国において20万人未満に罹患する疾患又は状態、および/又は炎症性疾患および/又は自己免疫疾患である。いくつかの実施形態では、対象は、炎症性疾患および/又は自己免疫疾患および/又は希少疾患(例えば、家族性地中海熱又は成人発症スティル病を含むが、これらに限定されない)に関連する状態を有するか、又は有する疑いがある。
いくつかの実施形態では、開示される組成物は、その意図される投与経路に適合するように製剤化される。例えば、本開示の核酸構築物、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物は、経口又は吸入によって投与され得るが、非経口経路を介して投与される可能性がより高い。非経口投与経路の例としては、例えば、静脈内投与、結節内投与、皮内投与、腫瘍内投与、関節内投与、皮下投与、経皮投与(局所投与)、経粘膜投与、膣内投与、および直腸投与を含む。非経口適用に使用される溶液又は懸濁液は、以下の成分を含むことができる:注射用水、生理食塩水、固定油、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、その他の合成溶媒などの無菌希釈剤;ベンジルアルコールやメチルパラベンなどの抗菌剤;アスコルビン酸や重亜硫酸ナトリウムなどの抗酸化剤;エチレンジアミン四酢酸(EDTA)などのキレート剤;アセテート、シトラート、ホスフェートなどの緩衝剤、塩化ナトリウムやブドウ糖などの浸透圧調整剤。pHは、酸又は塩基、例えば、一塩基性および/又は二塩基性のリン酸ナトリウム、塩酸又は水酸化ナトリウムで調整されてもよい。(例えば、pHを約7.2~7.8、例えば7.5)。非経口製剤は、ガラス製又はプラスチック製のアンプル、使い捨て注射器又は多回投与バイアルに封入されてもよい。
このような主題の核酸構築物、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は本開示の医薬組成物の用量、毒性および治療効果は、例えば、LD50(集団の50%に致死する用量)およびED50(集団の50%に治療上有効な用量)を決定するための、細胞培養物又は実験動物における標準的な薬学的手順によって決定することができる。毒性と治療効果の用量比が治療指数であり、LD50/ED50の比で表すことができる。高い治療指数を示す化合物は一般的に適している。有毒な副作用を示す化合物を使用することもできるが、感染していない細胞への潜在的な損傷を最小限に抑え、それによって副作用を軽減するために、そのような化合物を罹患した組織の部位に標的化する送達システムを設計するように注意すべきである。
例えば、細胞培養アッセイおよび動物試験から得られたデータは、ヒトに使用するための投与量の範囲を策定する際に使用されうる。このような化合物の投与量は、一般にED50を含む循環濃度の範囲内にある、又は、ほとんど毒性がない。投与量は、採用される剤形および利用される投与経路に応じて、この範囲内で変化し得る。本開示の方法で使用されるいずれの化合物についても、治療上有効な用量は、最初に細胞培養アッセイから推定されうる。動物モデルでは、細胞培養で決定されたIC50(例えば、症状の半減期阻害を達成する被験化合物の濃度)を含む循環血漿濃度範囲を達成するように用量を設定されうる。このような情報は、ヒトにおいて有用な用量をより正確に決定するために用いられうる。血漿中の濃度は、例えば高速液体クロマトグラフィーで測定されうる。
本明細書に記載の治療用組成物、例えば、核酸構築物、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物は、1日1回又は複数回から1週間に1回又は複数回(1日おきに1回を含む)投与されてもよい。当業者は、特定の因子が、対象を効果的に処置するために必要な投与量およびタイミングに影響し得ること、そして、特定の因子は、疾患の重症度、以前の治療、対象の一般的な健康および/又は年齢、および存在する他の疾患を含むがこれらに限定されないものを含むことを理解するであろう。さらに、治療有効量の本開示の対象多価ポリペプチドおよび多価抗体による対象の治療は、単一の治療を含み得るか、又は一連の治療を含み得る。いくつかの実施形態では、組成物は、5日間、8時間ごとに投与され、その後、2~14日間、例えば9日間の休息期間が続き、その後、さらに5日間、8時間ごとに投与される。核酸構築物、組換えRNA分子、および組換えポリペプチドに関して、本開示の核酸構築物、組換えRNA分子、又は組換えポリペプチドの治療有効量(例えば、有効量)は、選択される核酸構築物、組換えRNA分子、又は組換えポリペプチドに依存する。例えば、患者体重の約0.001~0.1mg/kgの範囲の単回投与量が投与され得;いくつかの実施形態では、約0.005、0.01、0.05mg/kgが投与され得る。いくつかの実施形態では、本開示の1つ、2つ、3つ、4つ、又は4超の核酸構築物、組換え細胞、組換えRNA分子、又は組換えポリペプチドを組み合わせて使用されてもよい。
上述したように、いくつかの実施形態における治療上有効な量は、健康状態、例えば疾患又は感染症を有するか、有する疑いがあるか、又はその危険性がある対象などに投与された場合に、特定の効果を促進するのに十分な量の治療用組成物であり得る。いくつかの実施形態では、有効量には、疾患又は感染症の症状の発症を予防又は遅延させる、疾患又は感染症の症状の経過を変化させる(例えば、疾患又は感染症の症状の進行を遅らせるが、これらに限定されない)、又は疾患又は感染症の症状を逆転させるのに十分な量が含まれる。どのような場合であっても、適切な有効量は、日常的な実験を用いて当業者が決定できることが理解される。
疾患又は感染の処置のための開示された治療組成物を含む処置の有効性は、当業者の臨床医によって決定され得る。しかし、疾患又は感染の徴候又は症状の少なくともいずれか1つ又はすべてが改善又は改善される場合、治療は有効な治療とみなされる。有効性はまた、入院又は医療介入の必要性によって評価されるように、個体が悪化しないこと(例えば、疾患又は感染の進行が停止しているか、又は少なくとも遅くなっている)によって測定することもできる。これらの指標を測定する方法は、当業者に公知であり、及び/又は本明細書に記載されている。治療には、対象又は動物(いくつかの非限定的な例には、ヒト、又は哺乳動物が含まれる)における疾患又は感染の任意の治療が含まれ、以下が含まれる:(1)疾患又は感染を阻害すること、例えば、症状の進行を阻止すること、又は遅らせること;又は(2)疾患又は感染を緩和すること、例えば、症状の退行を引き起こすこと;および(3)症状の発症を予防すること、又は発症の可能性を低減すること。
いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物は、薬学的に許容される担体を有する組成物中で、免疫応答を刺激するのに有効な量で対象に投与されてもよい。一般に、対象は、最初の一連の注射(又は以下に記載される他の経路の1つによる投与)によって免疫化され得、その後、最初の一連の投与によって与えられる防御を増大させるためにブースターを投与され得る。最初の一連の注射およびその後のブースターは、対象において免疫応答を刺激するのに必要な用量および期間にわたって投与される。いくつかの実施形態では、投与された組成物は、組成物が投与されていない対象におけるインターフェロン産生と比較して、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、又は少なくとも100%、対象におけるインターフェロン産生の増加をもたらす。開示される方法のいくつかの実施形態では、対象は脊椎動物又は無脊椎動物である。いくつかの実施形態では、対象は哺乳動物対象である。いくつかの実施形態では、哺乳動物対象はヒト対象である。
上述のように、注射使用に適した薬学的に許容される担体には、無菌の水溶液(水溶性の場合)又は分散液、および無菌の注射用溶液又は分散液を即座に調製するための無菌の粉末を含む。これらの場合、組成物は無菌でなければならず、シリンジ性能が存在する程度に流動性であるべきである。組成物はさらに、製造および保存の条件下で安定でなければならず、細菌や真菌のような微生物の汚染作用に対して保存されなければならない。担体は、例えば、水、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、液状ポリエチレングリコールなど)、それらの適当な混合物、および植物油を含む溶媒又は分散媒体とすることができる。適切な流動性は、例えば、レシチンのようなコーティングの使用、分散液の場合の必要な粒子径の維持、界面活性剤の使用によって維持されうる。微生物の作用の防止は、例えばパラベン、クロロブタノール、フェノール、アソルビン酸、チメロサールなどの各種抗菌剤、抗真菌剤によって達成されうる。
滅菌注射液は、核酸構築物、組換え細胞、および/又は組換えポリペプチドを、必要に応じて上記に列挙した成分の1つ又は組合せを含む適切な溶媒中に必要な量で組み込み、次いで濾過滅菌することにより調製することができる。
本明細書に記載の核酸構築物、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物が、上記のように適切に保護されている場合、それらは、例えば、不活性希釈剤又は同化可能な食用担体とともに経口投与することができる。核酸構築物、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物および他の成分はまた、硬質又は軟質の殻ゼラチンカプセルに封入されるか、錠剤に圧縮されるか、又は個人の食事に直接組み込まれ得る。経口治療投与の場合、活性化合物は賦形剤とともに取り込まれ、摂取可能な錠剤、頬錠剤、トローチ剤、カプセル剤、エリキシル剤、懸濁剤、シロップ剤、ウエハース剤などの形態で使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、本開示の核酸構築物、組換えRNA分子、および組換えポリペプチドは、脂質ベースのナノ粒子(LNP)によって細胞又は対象に送達され得る。多くのヒトはウイルス粒子に対する既存の免疫を持っているが、LNPに対する既存の免疫はない。加えて、LNPに対する適応免疫応答は起こりにくく、LNPの反復投与が可能である。
LNPに使用するために、いくつかの異なるイオン化可能なカチオン性脂質が開発されている。イオン化可能なカチオン性脂質の非限定的な例としては、特にC12-200、MC3、LN16、MD1を含む。例えば、あるタイプのLNPでは、GalNAc部分がLNPの外側に結合し、アシアリロ糖タンパク質レセプターを介して肝臓に取り込まれるためのリガンドとして働く。これらのカチオン性脂質はいずれも、本開示の核酸構築物および組換えポリペプチドを肝臓に送達するためのLNPを形成するのに用いることができる。
いくつかの実施形態では、LNPは、1000nm、500nm、250nm、200nm、150nm、100nm、75nm、50nm、又は25nm未満の直径を有する任意の粒子を指す。あるいは、ナノ粒子の大きさは、1~1000nm、1~500nm、1~250nm、25~200nm、25~100nm、35~75nm、又は25~60nmの範囲であり得る。
LNPは、カチオン性、アニオン性、又は中性脂質から作られうる。融合性リン脂質DOPEや膜成分コレステロールのような中性脂質は、トランスフェクション活性とナノ粒子の安定性を高める「ヘルパー脂質」としてLNPに含めることができる。カチオン性脂質の限界には、安定性の低さやクリアランスの速さによる効力の低さ、炎症反応や抗炎症反応の発生を含む。LNPは疎水性脂質、親水性脂質、あるいは疎水性脂質と親水性脂質の両方を持つこともできる。
LNPを製造するために、当技術分野で知られている任意の脂質又は脂質の組み合わせを使用されてもよい。LNPを製造するために使用される脂質の例は以下の通りである:DOTMA、DOSPA、DOTAP、DMRIE、DC-コレステロール、DOTAP-コレステロール、GAP-DMORIE-DPyPE、およびGL67A-DOPE-DMPE-ポリエチレングリコール(PEG)。カチオン性脂質の例は以下の通りである:98N12-5、C12-200、DLin-KC2-DMA(KC2)、DLin-MC3-DMA(MC3)、XTC、MD1、および7C1。中性脂質の例は以下の通りである:DPSC、DPPC、POPC、DOPEおよびSM。PEG修飾脂質の例は以下の通りである:PEG-DMG、PEG-CerC14、及びPEG-CerC20。
いくつかの実施形態では、脂質は、LNPを生成するために任意の数のモル比で組み合わされてもよい。さらに、ポリヌクレオチドは、LNPを産生するために広範囲のモル比で脂質と組み合わされてもよい。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の治療用組成物、例えば、核酸構築物、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物は、がん、自己免疫疾患、および/又は感染症を発症している、発症している疑いがある、又は発症するリスクが高い可能性がある対象を予防又は治療する方法に使用するための治療用組成物に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の治療用組成物、例えば、核酸構築物、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物は、微生物感染を有するか、有する疑いがあるか、又は微生物感染を発症するリスクが高い可能性がある対象を予防又は治療する方法に使用するための治療用組成物に組み込まれる。いくつかの実施形態では、微生物感染は細菌感染である。いくつかの実施形態では、微生物感染は真菌感染である。いくつかの実施形態では、微生物感染はウイルス感染である。
追加療法
いくつかの実施形態では、本開示による組成物は、単一の療法(単独療法)として、又は少なくとも1つの追加の療法(例えば、第2の療法)と組み合わせた第1の療法として、対象に個別に投与される。いくつかの実施形態では、第2の療法は、化学療法、放射線療法、免疫療法、ホルモン療法、毒素療法、標的療法、および手術からなる群より選択される。いくつかの実施形態では、第2の療法は、化学療法、放射線療法、免疫療法、ホルモン療法、毒素療法、又は手術からなる群より選択される。いくつかの実施形態では、第1の療法および第2の療法は、付随して投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法は、第2の療法と同時に投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法と第2の療法は順次投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法は第2の療法の前に投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法は第2の療法の後に投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法は、第2の療法の前および/又は後に投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法と第2の療法は交互に投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法と第2の療法は単一の製剤で一緒に投与される。
いくつかの実施形態では、本開示による組成物は、単一の療法(単独療法)として、又は少なくとも1つの追加の療法(例えば、第2の療法)と組み合わせた第1の療法として、対象に個別に投与される。いくつかの実施形態では、第2の療法は、化学療法、放射線療法、免疫療法、ホルモン療法、毒素療法、標的療法、および手術からなる群より選択される。いくつかの実施形態では、第2の療法は、化学療法、放射線療法、免疫療法、ホルモン療法、毒素療法、又は手術からなる群より選択される。いくつかの実施形態では、第1の療法および第2の療法は、付随して投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法は、第2の療法と同時に投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法と第2の療法は順次投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法は第2の療法の前に投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法は第2の療法の後に投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法は、第2の療法の前および/又は後に投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法と第2の療法は交互に投与される。いくつかの実施形態では、第1の療法と第2の療法は単一の製剤で一緒に投与される。
キット
また、本明細書には、本明細書に記載される方法を実施するための様々なキット、ならびに同じものを作製および使用するための説明書が提供される。特に、本開示のいくつかの実施形態は、対象における免疫応答を調節するためのキットを提供する。他のいくつかの実施形態は、それを必要とする対象における健康状態の予防のためのキットに関する。いくつかの他の実施形態は、それを必要とする対象における健康状態を治療する方法のためのキットに関する。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書で提供および記載される核酸構築物(例えば、ベクターおよびsrRNA分子)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物の1又は複数を含むキット、ならびにこれらを作製および使用するための書面による説明書が本明細書で提供される。
また、本明細書には、本明細書に記載される方法を実施するための様々なキット、ならびに同じものを作製および使用するための説明書が提供される。特に、本開示のいくつかの実施形態は、対象における免疫応答を調節するためのキットを提供する。他のいくつかの実施形態は、それを必要とする対象における健康状態の予防のためのキットに関する。いくつかの他の実施形態は、それを必要とする対象における健康状態を治療する方法のためのキットに関する。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書で提供および記載される核酸構築物(例えば、ベクターおよびsrRNA分子)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物の1又は複数を含むキット、ならびにこれらを作製および使用するための書面による説明書が本明細書で提供される。
いくつかの実施形態では、本開示のキットは、提供される核酸構築物(例えば、ベクターおよびsrRNA分子)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物のいずれか1つを対象に投与するのに有用な1又は複数の手段をさらに含む。例えば、いくつかの実施形態では、本開示のキットは、提供される核酸構築物(例えば、ベクターおよびsrRNA分子)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物のいずれか1つを対象に投与するために使用される1つ又は複数のシリンジ(充填済みシリンジを含む)および/又はカテーテル(充填済みシリンジを含む)をさらに含む。いくつかの実施形態では、キットは、所望の目的、例えば、それを必要とする対象における状態の診断、予防、又は処置のために、他のキット成分と同時又は逐次的に投与され得る1又は複数の追加の治療剤を有してもよい。
上記のキットのいずれかは、1つ以上の追加の試薬をさらに含み得、ここで、このような追加の試薬は、以下から選択され得る:希釈緩衝液;再構成溶液、洗浄緩衝液、対照試薬、対照発現ベクター、陰性対照、陽性対照、提供される核酸構築物のインビトロ産生に適した試薬、組換え細胞、組換えポリペプチド、および/又は本開示の医薬組成物。
いくつかの実施形態では、キットの構成成分は別々の容器に入れてもよい。いくつかの他の実施形態では、キットの構成要素は、単一の容器に組み合わされてもよい。従って、本開示のいくつかの実施形態では、キットは、本明細書に提供および記載される核酸構築物(例えば、ベクターおよびsrRNA分子)、組換え細胞、組換えRNA分子、組換えポリペプチド、および/又は医薬組成物のうちの1又は複数を1つの容器(例えば、滅菌ガラス又はプラスチックバイアル内)に含み、かつ、さらなる治療剤を別の容器(例えば、滅菌ガラス又はプラスチックバイアル内)に含む。
別の実施形態では、キットは、本開示の1又は複数の核酸構築物、組換え細胞、組換えRNA分子、および/又は組換えポリペプチドを含む本明細書に記載の組成物の組合せを、1又は複数のさらなる治療剤と組み合わせて、任意選択で、医薬組成物中に、単一の共通の容器に一緒に製剤化したものを含む。
キットが対象への非経口投与のための医薬組成物を含む場合、キットはそのような投与を行うための装置(例えば、注射装置又はカテーテル)を含んでもよい。例えば、キットは、本開示の1又は複数の核酸構築物、組換え細胞、組換えRNA分子、および/又は組換えポリペプチドを含む、1又は複数の皮下注射針又は上記で議論したような他の注射デバイスを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、キットは、本明細書に開示された方法を実施するためにキットの構成要素を使用するための説明書をさらに含んでもよい。例えば、キットは、キット中の医薬組成物および剤形に関する情報を含む添付文書を含んでもよい。一般に、このような情報は、同封された医薬組成物および剤形を効果的かつ安全に使用する際に患者および医師を助ける。例えば、本開示の組み合わせに関する以下の情報が、添付文書中に提供され得る:薬物動態学、薬力学、臨床試験、有効性パラメータ、適応症および使用法、禁忌、警告、注意事項、副作用、過量投与、適切な用法および用量、供給方法、適切な保存条件、参考文献、製造業者/販売業者情報、および知的財産情報。
本方法を実施するための説明書は、一般に適切な記録媒体に記録される。例えば、説明書は紙やプラスチックなどの基材に印刷することができる。説明書は、キットの容器又はその構成要素(例えば、包装又は副包装に関連する)のラベリングなどにおいて、パッケージ挿入物としてキット中に存在してもよい。説明書は適切なコンピュータ可読記憶媒体、例えばCD-ROM、フロッピーディスク、フラッシュドライブ等に存在する電子記憶データファイルとして存在することができる。ある実施態様では、実際の説明書はキット内に存在しないが、遠隔ソースから(例えば、インターネットを介して)説明書を取得するための手段を提供することができる。この実施形態の例は、説明書を見ることができ、および/又は説明書をダウンロードすることができるウェブアドレスを含むキットである。説明書と同様に、この説明書を入手するための手段は、適切な基板上に記録することができる。
本開示において言及されているすべての刊行物および特許出願は、個々の刊行物又は特許出願が援用により組み込まれることが具体的かつ個別に示されている場合と同程度に、援用により本明細書に組み込まれる。
本書に引用された文献が先行技術であることを認めるものではない。引用文献の考察は、その著者が主張することを述べたものであり、出願人は、引用文献の正確性および適切性に異議を唱える権利を留保する。本明細書では、科学雑誌の論文、特許文献、教科書を含む多くの情報源が参照されているが、この参照は、これらの文献のいずれかが当該技術分野における一般的な知識の一部を形成していることを認めるものではないことを明確に理解されたい。
本明細書で示す一般的な方法の考察は、例示のみを目的としたものである。他の代替方法および代替案は、本開示を検討すれば当業者には明らかであり、本出願の精神および範囲に含まれるものとする。
追加の実施形態は、以下の実施例においてさらに詳細に開示されるが、これは例示のために提供されるものであり、本開示又は特許請求の範囲を限定することを決して意図するものではない。
本発明の実施では、特に断らない限り、当業者に周知の分子生物学、微生物学、細胞生物学、生化学、核酸化学、および免疫学の従来技術を用いる。このような技術は、以下の文献で十分に説明されており、それらは援用により本明細書に組み込まれる。
Sambrook, J., & Russell, D. W. (2012). Molecular Cloning: A Laboratory Manual (4th ed.). Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory and Sambrook, J., & Russel, D. W. (2001). Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3rd ed.). Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory (jointly referred to herein as “Sambrook”); Ausubel, F. M. (1987). Current Protocols in Molecular Biology. New York, NY: Wiley (including supplements through 2014); Bollag, D. M. et al. (1996). Protein Methods. New York, NY: Wiley-Liss; Huang, L. et al. (2005). Nonviral Vectors for Gene Therapy. San Diego: Academic Press; Kaplitt, M. G. et al. (1995). Viral Vectors: Gene Therapy and Neuroscience Applications. San Diego, CA: Academic Press; Lefkovits, I. (1997). The Immunology Methods Manual: The Comprehensive Sourcebook of Techniques. San Diego, CA: Academic Press; Doyle, A. et al. (1998). Cell and Tissue Culture: Laboratory Procedures in Biotechnology. New York, NY: Wiley; Mullis, K. B., Ferre, F. & Gibbs, R. (1994). PCR: The Polymerase Chain Reaction. Boston: Birkhauser Publisher; Greenfield, E. A. (2014). Antibodies: A Laboratory Manual (2nd ed.). New York, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press; Beaucage, S. L. et al. (2000). Current Protocols in Nucleic Acid Chemistry. New York, NY: Wiley, (including supplements through 2014); and Makrides, S. C. (2003). Gene Transfer and Expression in Mammalian Cells. Amsterdam, NL: Elsevier Sciences B.V.
Sambrook, J., & Russell, D. W. (2012). Molecular Cloning: A Laboratory Manual (4th ed.). Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory and Sambrook, J., & Russel, D. W. (2001). Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3rd ed.). Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory (jointly referred to herein as “Sambrook”); Ausubel, F. M. (1987). Current Protocols in Molecular Biology. New York, NY: Wiley (including supplements through 2014); Bollag, D. M. et al. (1996). Protein Methods. New York, NY: Wiley-Liss; Huang, L. et al. (2005). Nonviral Vectors for Gene Therapy. San Diego: Academic Press; Kaplitt, M. G. et al. (1995). Viral Vectors: Gene Therapy and Neuroscience Applications. San Diego, CA: Academic Press; Lefkovits, I. (1997). The Immunology Methods Manual: The Comprehensive Sourcebook of Techniques. San Diego, CA: Academic Press; Doyle, A. et al. (1998). Cell and Tissue Culture: Laboratory Procedures in Biotechnology. New York, NY: Wiley; Mullis, K. B., Ferre, F. & Gibbs, R. (1994). PCR: The Polymerase Chain Reaction. Boston: Birkhauser Publisher; Greenfield, E. A. (2014). Antibodies: A Laboratory Manual (2nd ed.). New York, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press; Beaucage, S. L. et al. (2000). Current Protocols in Nucleic Acid Chemistry. New York, NY: Wiley, (including supplements through 2014); and Makrides, S. C. (2003). Gene Transfer and Expression in Mammalian Cells. Amsterdam, NL: Elsevier Sciences B.V.
追加の実施形態は、以下の実施例においてさらに詳細に開示されるが、これは例示のために提供されるものであり、本開示又は特許請求の範囲を限定することを決して意図するものではない。
実施例1:改変アルファウィルスベクターの構築
この実施例は、目的の遺伝子(例えば、インフルエンザ由来のヘマグルチニン(HA)遺伝子)の発現のために使用された、多数のベースアルファウイルスベクター(例えば、異種遺伝子を含まない)を構築するために行われた実験の結果を記述している。
この実施例は、目的の遺伝子(例えば、インフルエンザ由来のヘマグルチニン(HA)遺伝子)の発現のために使用された、多数のベースアルファウイルスベクター(例えば、異種遺伝子を含まない)を構築するために行われた実験の結果を記述している。
ユニバーサルアダプターを有するVEE空ベクター(図2A)は、5’バクテリオファージT7 RNAポリメラーゼプロモーター(5’-TAATACGACTCACTATAG-3’;配列番号28)および3’38残基ポリ(A)に続くT7ターミネーター配列(5’-AACCCCTCTAAACGGAGGGTTTTT-3’;配列番号29)に続くpYLプラスミド骨格における下流NotI部位が続くVEE TC-83レプリコン(Genbank L01443)を、SpeI部位を含むユニバーサルアダプター配列を含む合成フォワードプライマー(5’- CTGGAGACGTGGAGAACCCTGGACCTACTAGTGACCGCTACGCCAATGACCCGACCAGC-3’)と合成リバースプライマーを用いて、PCR増幅し、末端に30bpのホモロジーを有するPCR産物を生成することで構築され、そして、Gibson Assembly(登録商標)手順により環状化した。サイレント変異A2087Gを導入して、nsP2のSpeI部位を除去した。この産物は構造遺伝子の代わりにユニバーサルアダプターを持つ。SpeIとNotIで分解して直鎖化した産物に、30bp相同性末端をもつポリ(A)のSapI部位下流を含む、30bp相同性のフランクを持つ合成DNA断片を挿入し、最終ベクターを作製した。
ユニバーサルアダプターを有するCHIKV S27空ベクター(図2B)は、5’バクテリオファージT7 RNAポリメラーゼプロモーター(5’-TAATACGACTCACTATAG-3’;配列番号28)および3’37残基ポリ(A)に続くT7ターミネーター配列(5’-AACCCCTCTAAACGGAGGGTTTTT-3’;配列番号29)に続くpYLプラスミド骨格における下流NotI部位が続くCHIKV S27レプリコン(Genbank AF369024)を、SpeI部位を含むユニバーサルアダプター配列を含む合成フォワードプライマー(5’- CTGGAGACGTGGAGAACCCTGGACCTACTAGTGACCGCTACGCCAATGACCCGACCAGC-3’;配列番号20)と合成リバースプライマーを用いて、PCR増幅し、末端に30bpのホモロジーを有するPCR産物を生成することで構築され、そして、Gibson Assembly(登録商標)手順により環状化した。この産物は構造遺伝子の代わりにユニバーサルアダプターを持つ。SpeIとNotIで分解して直鎖化した産物に、30bp相同性末端をもつポリ(A)のSapI部位下流を含む、30bp相同性のフランクを持つ合成DNA断片を挿入し、最終ベクターを作製した。
ユニバーサルアダプターを有するCHIKV DRDE空ベクター(図2C)は、5’バクテリオファージT7 RNAポリメラーゼプロモーター(5’-TAATACGACTCACTATAG-3’;配列番号28)および3’37残基ポリ(A)に続くT7ターミネーター配列(5’-AACCCCTCTAAACGGAGGGTTTTT-3’;配列番号29)に続くpYLプラスミド骨格における下流NotI部位が続く、CHIKV S27 3’ UTR (Genbank AF369024)を含むCHIKV DRDEレプリコン(Genbank EF210157)を、SpeI部位を含むユニバーサルアダプター配列を含む合成フォワードプライマー(5’- CTGGAGACGTGGAGAACCCTGGACCTACTAGTGACCGCTACGCCAATGACCCGACCAGC-3’;配列番号20)と合成リバースプライマーを用いて、PCR増幅し、末端に30bpのホモロジーを有するPCR産物を生成することで構築され、そして、Gibson Assembly(登録商標)手順により環状化した。この産物は構造遺伝子の代わりにユニバーサルアダプターを持つ。SpeIとNotIで分解して直鎖化した産物に、30bpホモロジーをもつポリ(A)のSapI部位下流を含む、30bp相同性末端を持つ合成DNA断片を挿入し、最終ベクターを作製した。
ユニバーサルアダプターを有するEEEV FL93-939空ベクター(図2D)は、5’バクテリオファージT7 RNAポリメラーゼプロモーター(5’-TAATACGACTCACTATAG-3’;配列番号28)および3’37残基ポリ(A)に続くT7ターミネーター配列(5’-AACCCCTCTAAACGGAGGGTTTTT-3’;配列番号29)に続くpYLプラスミド骨格における下流NotI部位が続くEEEV FL93-939レプリコン(Genbank EF151502)を、SpeI部位を含むユニバーサルアダプター配列を含む合成フォワードプライマー(5’- CTGGAGACGTGGAGAACCCTGGACCTACTAGTGACCGCTACGCCAATGACCCGACCAGC-3’;配列番号20)と合成リバースプライマーを用いて、PCR増幅し、末端に30bpのホモロジーを有するPCR産物を生成することで構築され、そして、Gibson Assembly(登録商標)手順により環状化した。サイレント変異A3550Cを導入して、nsP2のSpeI部位を除去した。サイレント変異G301A、G4516A、及びG7399を導入して、それぞれnsP1、nsP3、及びnsP4のSapI部位を除去した。この産物は構造遺伝子の代わりにユニバーサルアダプターを持つ。SpeIとNotIで分解して直鎖化した産物に、30bpホモロジーをもつポリ(A)のSapI部位下流を含む、30bp相同性末端を持つ合成DNA断片を挿入し、最終ベクターを作製した。
ユニバーサルアダプターを有するSINV Girdwood空ベクター(配列番号27)(図2E)は、5’バクテリオファージT7 RNAポリメラーゼプロモーター(5’-TAATACGACTCACTATAG-3’;配列番号28)および3’37残基ポリ(A)に続くT7ターミネーター配列(5’-AACCCCTCTAAACGGAGGGTTTTT-3’;配列番号29)に続くpYLプラスミド骨格における下流NotI部位が続くSINV Girdwoodレプリコン(Genbank MF459683)を、SpeI部位を含むユニバーサルアダプター配列を含む合成フォワードプライマー(5’- CTGGAGACGTGGAGAACCCTGGACCTACTAGTGACCGCTACGCCAATGACCCGACCAGC-3’;配列番号20)と合成リバースプライマーを用いて、PCR増幅し、末端に30bpのホモロジーを有するPCR産物を生成することで構築され、そして、Gibson Assembly(登録商標)手順により環状化した。この産物は構造遺伝子の代わりにユニバーサルアダプターを持つ。サイレント変異A5420Gを導入して、Girdwood nsP3のSapI部位を除去した。SpeIとNotIで分解して直鎖化した産物に、30bpホモロジーをもつポリ(A)のSapI部位下流を含む、30bp相同性末端を持つ合成DNA断片を挿入し、最終ベクターを作製した。
ユニバーサルアダプターを有するSINV Girdwood空ベクター(配列番号27)(図2E)は、5’バクテリオファージT7 RNAポリメラーゼプロモーター(5’-TAATACGACTCACTATAG-3’;配列番号28)および3’37残基ポリ(A)に続くT7ターミネーター配列(5’-AACCCCTCTAAACGGAGGGTTTTT-3’;配列番号29)に続くpYLプラスミド骨格における下流NotI部位が続くSINV Girdwoodレプリコン(Genbank MF459683)を、SpeI部位を含むユニバーサルアダプター配列を含む合成フォワードプライマー(5’- CTGGAGACGTGGAGAACCCTGGACCTACTAGTGACCGCTACGCCAATGACCCGACCAGC-3’;配列番号20)と合成リバースプライマーを用いて、PCR増幅し、末端に30bpのホモロジーを有するPCR産物を生成することで構築され、そして、Gibson Assembly(登録商標)手順により環状化した。この産物は構造遺伝子の代わりにユニバーサルアダプターを持つ。サイレント変異A5420Gを導入して、Girdwood nsP3のSapI部位を除去した。SpeIとNotIで分解して直鎖化した産物に、30bpホモロジーをもつポリ(A)のSapI部位下流を含む、30bp相同性末端を持つ合成DNA断片を挿入し、最終ベクターを作製した。
ユニバーサルアダプターを有するSINV AR86-Girdwoodキメラ空ベクター(図2F-I)は、SINV Girdwood空ベクター(図2E)をPCR増幅することによって構築され、AR86配列(Genbank U38305)から増幅されたPCR産物に対して30bpの相同性末端を有する産物を生成した。この断片をGibson Assembly(登録商標)手順で結合し、最終的なベクターを作製した。キメラ1(図2F)では、GirdwoodのnsP1、nsP3、およびnsP4が、それぞれAR86のnsP1、nsP3、およびnsP4で置換された。サイレント変異A5366Gを導入して、AR86 nsP3のSapI部位を除去した。キメラ2(図2G)については、Girdwood nsP4をAR86 nsP4で置換した。キメラ3(図2H)については、Girdwood nsP3をAR86 nsP3で置換した。サイレント変異A5366Gを導入して、AR86 nsP3のSapI部位を除去した。キメラ4(図2I)については、Girdwood nsP1をAR86 nsP1で置換した。キメラ1-4の配列は配列番号22-25に記載されている。
実施例2:目的の遺伝子を組み込んだ改変アルファウイルスベクターの構築
図3Aのアルファウイルスベクターは、図2の空のEEEVユニバーサルベクターをSpeI分解により直鎖化することにより構築した。インフルエンザ由来のヘマグルチニン(HA)遺伝子(Genbank AY651334)をインシリコでヒト発現用にコドンリファクタリングし、合成した(IDT)。合成産物は、PCR産物にユニバーサルアダプターを30bp相同性末端として付加した以下のプライマーを用いて増幅した。
フォワードプライマー
(5’-GCTGGAGACGTGGAGGAGAACCCTGGACCTATGGAGAAAATAGTGCTTCTTTTTG -3’; 配列番号30)
リバースプライマー
(5’-GCTGGTCGGGTCATTGGGGCGTAGCGGTCAAATGCAAATTCTGCATTGTAACG-3’; 配列番号31)
分解産物とPCR産物は、Gibson Assembly(登録商標)の手順で結合され、最終的なベクターとなった。
図3Aのアルファウイルスベクターは、図2の空のEEEVユニバーサルベクターをSpeI分解により直鎖化することにより構築した。インフルエンザ由来のヘマグルチニン(HA)遺伝子(Genbank AY651334)をインシリコでヒト発現用にコドンリファクタリングし、合成した(IDT)。合成産物は、PCR産物にユニバーサルアダプターを30bp相同性末端として付加した以下のプライマーを用いて増幅した。
フォワードプライマー
(5’-GCTGGAGACGTGGAGGAGAACCCTGGACCTATGGAGAAAATAGTGCTTCTTTTTG -3’; 配列番号30)
リバースプライマー
(5’-GCTGGTCGGGTCATTGGGGCGTAGCGGTCAAATGCAAATTCTGCATTGTAACG-3’; 配列番号31)
分解産物とPCR産物は、Gibson Assembly(登録商標)の手順で結合され、最終的なベクターとなった。
図3B-Eのアルファウイルスベクターは、HA遺伝子をコードするSINV Girdwood (Genbank MF459683)レプリコンを含むプラスミドから構築した。キメラ1(図3B)ではnsp1、nsP3、nsP4遺伝子をAR86 nsp1、nsp3、nsP4遺伝子(Genbank U38305)に置換した。キメラ2(図3C)では、nsP4遺伝子をAR86 nsP4遺伝子で置換した。キメラ3(図3D)については、nsP3遺伝子をAR86 nsP3遺伝子で置換した。キメラ4(図3E)については、nsP1遺伝子をAR86 nsP1遺伝子で置換した。この置換は、30bpの相同性末端を持つPCR産物を増幅し、Gibson Assembly(登録商標)の手順で結合することで行った。AR86 nsP2遺伝子を含むコンストラクトは複製できなかった。
実施例3:延長されたポリ(A)を持つ改変アルファウィルスベクターの構築
VEE空ベクター(図2A)をSapIとNotIで直鎖化し、そして、170A残基のポリ(A)配列を含む合成DNA断片と、続くSapI部位、T7ターミネーター、および直鎖化空ベクターに対する30bpのホモロジーをGibson Assembly(登録商標)手順で結合した。サンガー配列決定により、約120Asの産物が単離された。
VEE空ベクター(図2A)をSapIとNotIで直鎖化し、そして、170A残基のポリ(A)配列を含む合成DNA断片と、続くSapI部位、T7ターミネーター、および直鎖化空ベクターに対する30bpのホモロジーをGibson Assembly(登録商標)手順で結合した。サンガー配列決定により、約120Asの産物が単離された。
実施例4:5’フランキングドメインと3’フランキングドメインの最小自由エネルギー(MFE)の評価
5’および3’フランキングドメインの最小自由エネルギー(MFE)構造およびそれらのΔG値は、MFE RNA構造予測およびΔG計算のためのMfoldツール(www.unafold.org/, https://doi.org/10.1093/nar/gkg595)を用いてインシリコで生成した。
5’および3’フランキングドメインの最小自由エネルギー(MFE)構造およびそれらのΔG値は、MFE RNA構造予測およびΔG計算のためのMfoldツール(www.unafold.org/, https://doi.org/10.1093/nar/gkg595)を用いてインシリコで生成した。
実施例5:改変アルファウィルスベクターのインビトロ評価
この実施例は、上記の実施例1および2ならびに3に記載された改変アルファウイルスベクター構築物の発現レベルを評価するため、およびその差異の挙動(例えば、複製およびタンパク質発現)を調べるために実施されたインビトロ実験の結果を記載する。
この実施例は、上記の実施例1および2ならびに3に記載された改変アルファウイルスベクター構築物の発現レベルを評価するため、およびその差異の挙動(例えば、複製およびタンパク質発現)を調べるために実施されたインビトロ実験の結果を記載する。
ベクターのリスト:ユニバーサルアダプターを持つVEEレプリコン、ユニバーサルアダプターを持つCHIKV S27レプリコン、ユニバーサルアダプターを持つCHIKV DRDEレプリコン、ユニバーサルアダプターを持つEEEV FL93-939レプリコン、SINV Girdwood、SINV AR86/Girdwoodキメラレプリコン、ユニバーサルアダプターとポリ(A)中にアデニル酸残基のみを持つVEEレプリコン、及びユニバーサルアダプターと長いポリ(A)中にアデニル酸残基のみを持つVEEレプリコン。
分析:
インビトロ転写:
RNAは、酵素分解によって直鎖化されたプラスミドDNA鋳型を用いたインビトロ転写によって調製する。これらの例では、DNAはT7ターミネーターの下流で切断するNotIで直鎖化するか、ポリ(A)の末端で切断するSapIで直鎖化する。バクテリオファージT7ポリメラーゼは、5’ARCAキャップ(HiScribe(登録商標) T7 ARCA mRNA Kit、NEB)、又はキャップなし転写(HiScribe(登録商標) T7 High Yield RNA Synthesis Kit、NEB)、次いで5’キャップ1(Vaccinia Capping System、mRNA Cap 2´-O-Methyltransferase、NEB)の添加によるインビトロ転写に使用する。RNAはフェノール/クロロホルム抽出、又はカラム精製(Monarch(登録商標) RNA Cleanup Kit, NEB)を用いて精製する。RNA濃度は260 nmの吸光度(Nanodrop, Thermo Fisher Scientific)で測定する。
インビトロ転写:
RNAは、酵素分解によって直鎖化されたプラスミドDNA鋳型を用いたインビトロ転写によって調製する。これらの例では、DNAはT7ターミネーターの下流で切断するNotIで直鎖化するか、ポリ(A)の末端で切断するSapIで直鎖化する。バクテリオファージT7ポリメラーゼは、5’ARCAキャップ(HiScribe(登録商標) T7 ARCA mRNA Kit、NEB)、又はキャップなし転写(HiScribe(登録商標) T7 High Yield RNA Synthesis Kit、NEB)、次いで5’キャップ1(Vaccinia Capping System、mRNA Cap 2´-O-Methyltransferase、NEB)の添加によるインビトロ転写に使用する。RNAはフェノール/クロロホルム抽出、又はカラム精製(Monarch(登録商標) RNA Cleanup Kit, NEB)を用いて精製する。RNA濃度は260 nmの吸光度(Nanodrop, Thermo Fisher Scientific)で測定する。
複製:
RNAはBHK-21又はVero細胞にエレクトロポレーションにより形質転換される(例えば、4D-Nucleofector(登録商標)、Lonza)。形質転換後17-20時間で、細胞を固定し透過処理し(eBioscience(登録商標) Foxp3 / Transcription Factor Staining Buffer Set、Invitrogen)、PEコンジュゲート抗dsRNAマウスモノクローナル抗体(J2、Scicons)を用いて染色し、蛍光フローサイトメトリーによりdsRNA+細胞の頻度と個々の細胞におけるdsRNAの平均蛍光強度(MFI)を定量する。
RNAはBHK-21又はVero細胞にエレクトロポレーションにより形質転換される(例えば、4D-Nucleofector(登録商標)、Lonza)。形質転換後17-20時間で、細胞を固定し透過処理し(eBioscience(登録商標) Foxp3 / Transcription Factor Staining Buffer Set、Invitrogen)、PEコンジュゲート抗dsRNAマウスモノクローナル抗体(J2、Scicons)を用いて染色し、蛍光フローサイトメトリーによりdsRNA+細胞の頻度と個々の細胞におけるdsRNAの平均蛍光強度(MFI)を定量する。
タンパク質発現:
RNAはBHK-21細胞又はVero細胞(例えば4D-Nucleofector(登録商標)、Lonza)へのエレクトロポレーションにより形質転換する。形質転換後18-20時間で、細胞を固定し透過処理し(eBioscience(登録商標) Foxp3 / Transcription Factor Staining Buffer Set、Invitrogen)、APCコンジュゲート抗HAマウスモノクローナル抗体(2B7、Abcam)を用いて染色し、蛍光フローサイトメトリーによりHAタンパク質+細胞の頻度と個々の細胞におけるHAタンパク質の平均蛍光強度(MFI)を定量する。
RNAはBHK-21細胞又はVero細胞(例えば4D-Nucleofector(登録商標)、Lonza)へのエレクトロポレーションにより形質転換する。形質転換後18-20時間で、細胞を固定し透過処理し(eBioscience(登録商標) Foxp3 / Transcription Factor Staining Buffer Set、Invitrogen)、APCコンジュゲート抗HAマウスモノクローナル抗体(2B7、Abcam)を用いて染色し、蛍光フローサイトメトリーによりHAタンパク質+細胞の頻度と個々の細胞におけるHAタンパク質の平均蛍光強度(MFI)を定量する。
追加の実験:
BHK-21又はVero細胞を、RNAのエレクトロポレーションに先立ち、組換えIFNの滴定曲線で前処理し、上記のアッセイを用いて、各ベクターの複製およびタンパク質発現への影響を測定する。
BHK-21又はVero細胞を、RNAのエレクトロポレーションに先立ち、組換えIFNの滴定曲線で前処理し、上記のアッセイを用いて、各ベクターの複製およびタンパク質発現への影響を測定する。
実施例6:改変アルファウィルスベクターのインビボ評価
本実施例は、上記の実施例1および2および3に記載された改変アルファウイルスベクター構築物(例えば、未製剤化ベクターおよびLNP製剤化ベクターの両方)によるワクチン接種後の任意の差異免疫応答を評価するために実施されたインビボ実験の結果を記載する。
本実施例は、上記の実施例1および2および3に記載された改変アルファウイルスベクター構築物(例えば、未製剤化ベクターおよびLNP製剤化ベクターの両方)によるワクチン接種後の任意の差異免疫応答を評価するために実施されたインビボ実験の結果を記載する。
ベクターのリスト:
ユニバーサルアダプターを持つVEEレプリコン、ユニバーサルアダプターを持つCHIKV S27レプリコン、ユニバーサルアダプターを持つCHIKV DRDEレプリコン、ユニバーサルアダプターを持つEEEV FL93-939レプリコン、SINV Girdwood、SINV AR86/Girdwoodキメラレプリコン、ユニバーサルアダプターとポリ(A)中にアデニル酸残基のみを持つVEEレプリコン、ユニバーサルアダプターと長いポリ(A)中にアデニル酸残基のみを持つVEEレプリコン。
ユニバーサルアダプターを持つVEEレプリコン、ユニバーサルアダプターを持つCHIKV S27レプリコン、ユニバーサルアダプターを持つCHIKV DRDEレプリコン、ユニバーサルアダプターを持つEEEV FL93-939レプリコン、SINV Girdwood、SINV AR86/Girdwoodキメラレプリコン、ユニバーサルアダプターとポリ(A)中にアデニル酸残基のみを持つVEEレプリコン、ユニバーサルアダプターと長いポリ(A)中にアデニル酸残基のみを持つVEEレプリコン。
分析:
マウスおよび注射。
雌のC57BL/6又はBALB/cマウスをCharles River Labs又はJackson Laboratoriesから購入する。投与日に、0.1-10μgの材料を両大腿四頭筋に分割して筋肉内に注射する。ベクターは、生理食塩水で製剤化されていない、又はLNPで製剤化して投与する。試験期間中、動物を体重およびその他の一般的な観察についてモニターする。免疫原性試験では、動物に0日目と21日目に投与する。脾臓は35日目に採取され、血清は0日目、14日目、35日目に単離した。タンパク質発現研究では、動物に0日目に投与し、生物発光は1日目、3日目、7日目に評価する。ルシフェラーゼ活性のインビボイメージングは、IVISシステムを用いて指示された時点で行う。
マウスおよび注射。
雌のC57BL/6又はBALB/cマウスをCharles River Labs又はJackson Laboratoriesから購入する。投与日に、0.1-10μgの材料を両大腿四頭筋に分割して筋肉内に注射する。ベクターは、生理食塩水で製剤化されていない、又はLNPで製剤化して投与する。試験期間中、動物を体重およびその他の一般的な観察についてモニターする。免疫原性試験では、動物に0日目と21日目に投与する。脾臓は35日目に採取され、血清は0日目、14日目、35日目に単離した。タンパク質発現研究では、動物に0日目に投与し、生物発光は1日目、3日目、7日目に評価する。ルシフェラーゼ活性のインビボイメージングは、IVISシステムを用いて指示された時点で行う。
LNP製剤。
レプリコンRNAをマイクロ流体ミキサーを用いて脂質ナノ粒子に製剤化し、そして、粒子径、動的光散乱を用いた多分散性、カプセル化効率を分析した。LNP粒子の製剤化に使用した脂質のモル比は、30%C12-200、46.5%コレステロール、2.5%PEG-2K、16%DOPEである。
レプリコンRNAをマイクロ流体ミキサーを用いて脂質ナノ粒子に製剤化し、そして、粒子径、動的光散乱を用いた多分散性、カプセル化効率を分析した。LNP粒子の製剤化に使用した脂質のモル比は、30%C12-200、46.5%コレステロール、2.5%PEG-2K、16%DOPEである。
ELISpot。
インフルエンザ特異的T細胞応答の大きさを測定するために、IFNγ ELISpot分析を、製造業者の指示に従って、Mouse IFNγ ELISpot PLUS Kit (HRP) (MabTech)を用いて実施する。簡単に述べると、脾臓細胞を単離し、HPVに対するCD4+又はCD8+T細胞エピトープを表すペプチド、陽性対照としてのPMA/イオノマイシン、又は模擬刺激としてのDMSOを含む培地中で5×106細胞/mLの濃度に再懸濁する。
インフルエンザ特異的T細胞応答の大きさを測定するために、IFNγ ELISpot分析を、製造業者の指示に従って、Mouse IFNγ ELISpot PLUS Kit (HRP) (MabTech)を用いて実施する。簡単に述べると、脾臓細胞を単離し、HPVに対するCD4+又はCD8+T細胞エピトープを表すペプチド、陽性対照としてのPMA/イオノマイシン、又は模擬刺激としてのDMSOを含む培地中で5×106細胞/mLの濃度に再懸濁する。
細胞内サイトカイン染色。
脾臓を、ELISpotについて概説した方法に従って単離し、そして、1×106個の細胞を、ウェルあたり200μLの総容量で、細胞を含む培地に添加する。各ウェルには、HPVに対するCD4+又はCD8+ T細胞エピトープのいずれかを表すペプチド、陽性対照としてのPMA/イオノマイシン、又は模擬刺激としてのDMSOを含む。1時間後、GolgiPlug(登録商標)タンパク質輸送阻害剤(BD Biosciences)を各ウェルに添加する。細胞をさらに5時間インキュベートする。インキュベーション後、標準的な方法でCD8+(53-6.7)、CD4+(GK1.5)、B220(B238128)、Gr-1(RB6-8C5)、CD16/32(M93)を細胞表面染色する。表面染色後、細胞を固定し、IFNγ(RPA-T8)、IL-2(JES6-5H4)、TNF(MP6-XT22)について標準的な方法で細胞内タンパク質を染色する。その後、細胞をフローサイトメーターで分析し、取得したFCSファイルをFlowJoソフトウェアバージョン10.4.1を用いて解析する。
脾臓を、ELISpotについて概説した方法に従って単離し、そして、1×106個の細胞を、ウェルあたり200μLの総容量で、細胞を含む培地に添加する。各ウェルには、HPVに対するCD4+又はCD8+ T細胞エピトープのいずれかを表すペプチド、陽性対照としてのPMA/イオノマイシン、又は模擬刺激としてのDMSOを含む。1時間後、GolgiPlug(登録商標)タンパク質輸送阻害剤(BD Biosciences)を各ウェルに添加する。細胞をさらに5時間インキュベートする。インキュベーション後、標準的な方法でCD8+(53-6.7)、CD4+(GK1.5)、B220(B238128)、Gr-1(RB6-8C5)、CD16/32(M93)を細胞表面染色する。表面染色後、細胞を固定し、IFNγ(RPA-T8)、IL-2(JES6-5H4)、TNF(MP6-XT22)について標準的な方法で細胞内タンパク質を染色する。その後、細胞をフローサイトメーターで分析し、取得したFCSファイルをFlowJoソフトウェアバージョン10.4.1を用いて解析する。
抗体。
総HPV E6/E7特異的IgGを測定するための抗体反応は、Alpha Diagnostic International社のELISAキットを使用し、メーカーの指示に従って測定する。
総HPV E6/E7特異的IgGを測定するための抗体反応は、Alpha Diagnostic International社のELISAキットを使用し、メーカーの指示に従って測定する。
実施例7:延長されたポリ(A)を持つ改変アルファウイルスベクターの評価
本実施例では、様々な長さのポリ(A)を持つ改変アルファウイルスsrRNA構築物のRNA複製活性を評価するために行ったインビトロ実験の結果を記述する。
本実施例では、様々な長さのポリ(A)を持つ改変アルファウイルスsrRNA構築物のRNA複製活性を評価するために行ったインビトロ実験の結果を記述する。
VEE空ベクターをSpeIとNotIで直鎖化し(フラグメント1)、インフルエンザ由来のヘマグルチニン(HA)遺伝子(Genbank AY651334)を含むPCR産物を、フラグメント1とフラグメント3に対して30bpの相同性末端を持つように生成し(フラグメント2)、種々の長さのポリ(A)配列(例えば、30、49、64、81、90アデニル酸残基)、続くSapI部位、T7ターミネーターと、フラグメント2および直鎖化した空のベクター(フラグメント1)に対する30bpの相同性末端を持つ合成DNA断片(断片3)を3フラグメントGibson Assembly(登録商標)手順で結合した。得られたプラスミド中のポリ(A)配列の長さは、サンガー配列決定で確認した。次に、上記の実施例5に記載したように、SapI酵素分解によって直鎖化したプラスミドDNA鋳型を用いて、インビトロ転写によってRNAを調製した。RNAはLiCl沈殿で精製した。その後、アガロースゲルでの電気泳動分析によりRNAの完全性を評価し、その結果を図8)にまとめる。
RNA複製活性を定量するために、各サンプルについて、srRNA構築物を8E5 BHK-21細胞(例えば4D-Nucleofector(登録商標)、Lonza)にエレクトロポレーションにより形質転換した。各srRNA構築物は、3、10、20、30、40、及び50ngの用量でトリプルケートで形質転換した。形質転換後20時間で、細胞を固定して透過処理し(eBioscience(登録商標) Foxp3 / Transcription Factor Staining Buffer Set、Invitrogen)、PEコンジュゲート抗dsRNAマウスモノクローナル抗体(J2、Scicons)を用いて染色し、蛍光フローサイトメトリーでdsRNA+細胞(RNA複製が検出可能な細胞)の頻度を定量した。各srRNA構築物の対数変換RNA投与量における各サンプル中のdsRNA+細胞の頻度を図9に示す。
Prism(GraphPad Software)を用いて、データをボトムコンストレインツ>0の4PL曲線にフィットさせることにより、各srRNA構築物についてlog(EC50)値を算出した。log(EC50)値と逆変換したEC50値を表1に示す。EC50値は、RNA複製頻度が最大値の半分になるのに必要なRNAの量を示している。
結果をよりよく視覚化するために、最低のEC50値は、機能的に、質量RNAあたりの複製活性が最も高いことに等しいので、EC50の逆数を図10に示す。実験EC50値間の統計的有意性を決定するために、Prism(GraphPad Software)を用いて一元配置分散分析(ANOVA)統計解析を実施し、図10に図示し、かつ表2に示す。これらの実験では、30個のアデニル酸(A)残基からなる最も短いポリ(A)テールを有するsrRNA構築物が、最も低いRNA複製活性を示すことが見出された。また、64個のA残基からなる中間の長さのポリ(A)を持つsrRNA構築物が最も高い活性を示すこともわかった。図10に示すように、活性の順序は以下の通りであった:30A<49A<81A<90A<64Aの順であった。
30Aを超えるポリ(A)長を有する全てのsrRNA構築物は、30A残基を有するポリ(A)配列を含む参照srRNA構築物よりも有意に高い活性を示した。64A残基を有するsrRNA構築物は、49A残基を有するsrRNA構築物よりも有意に高い活性を示したが、より長いポリ(A)配列を有するsrRNA構築物(例えば、81A、90A)は、49Aよりも有意に高い活性を示さなかった。
これらの実験では、試験したポリ(A)配列が最も長いsrRNA構築物(例えば、81A、90A)は、中間の64Aの長さのsrRNA構築物よりも活性が低い傾向にあったが、活性は64Aからの活性よりも有意に低いとは認められなかった。これらのデータは、64A又は少なくとも64Aのポリ(A)がsrRNA構築体の活性を有意に高めることを示唆している。
本開示の特定の代替案が開示されているが、添付の特許請求の範囲の真の精神および範囲内において、様々な変更および組み合わせが可能であり、企図されていることを理解されたい。したがって、本明細書で提示される正確な要旨および開示に限定する意図はない。
Claims (95)
- 改変されたαウイルスゲノム又はレプリコンRNAを含む核酸構築物であって、
前記改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAのウイルス構造タンパク質をコードする核酸配列の実質的部分が、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAへの異種配列の挿入を容易にするように構成された合成アダプター分子によって置換されており、前記合成アダプター分子は、以下の式I:
a) nは1~6の整数であり;
b) 前記制限部位が制限エンドヌクレアーゼにより切断可能であり;そして、
c) 前記5’フランキングドメインおよび3’フランキングドメインはそれぞれ、最小限の二次構造を有すると予測される核酸配列を含む、
を有する、改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを含む核酸構築物。 - 前記5’フランキングドメインの配列が、予め定義された閾値よりも高い最小自由エネルギー(MFE)構造のフォールディングΔG値を有する、請求項1に記載の核酸構築物。
- 前記5’フランキングドメインが、ステムループ構造を形成することができるRNA配列をコードする配列を含まない、請求項1~2のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記5’フランキングドメインが自己タンパク質分解ペプチドのコード配列を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記自己タンパク質分解ペプチドが、カルシウム依存性セリンエンドプロテアーゼ(furin)、豚テシオウイルス-1 2A(P2A)、口蹄疫ウイルス(FMDV)2A(F2A)、ウマ鼻炎Aウイルス(ERAV)2A(E2A)、Thosea asignaウイルス2A(T2A)、細胞質ポリヘドロシスウイルス2A(BmCPV2A)、Flacherieウイルス2A(BmIFV2A)、又はそれらの組み合わせに由来する1又は複数の自己タンパク質分解性切断配列を含む、
請求項4に記載の核酸構築物。 - 前記自己タンパク質分解ペプチドのコード配列が、前記制限部位の上流に組み込まれている、請求項4~5のいずれか1項に記載の核酸構築物。
- 前記5’フランキングドメインが、内部リボソーム進入部位(IRES)を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記IRESエレメントが、制限部位の上流に組み込まれている、請求項7に記載の核酸構築物。
- 前記5’フランキングドメインが、いずれのリーディングフレームにおいても翻訳開始部位を含まない、請求項1~8のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記5’フランキングドメインが、5’アダプター配列の最後のヌクレオチドとして翻訳開始部位又はその一部を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記5’フランキングドメインが、5’アダプター配列の最後の3ヌクレオチドとしてメチオニンコドンを含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記5’フランキングドメインが、約15ヌクレオチド~約35ヌクレオチドの長さを有する、請求項1から11のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記5’フランキングドメインが、約30ヌクレオチドの長さを有する、請求項12に記載の核酸構築物。
- 前記5’フランキングドメインが、配列番号1に対して少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、又は少なくとも95%の配列同一性を有する核酸配列を含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記3’フランキングドメインの配列が、予め定義された閾値よりも高い最小自由エネルギー(MFE)構造のフォールディングΔG値を有する、請求項1~14のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記5’フランキングドメインが、ステムループ構造を形成することができるRNA配列をコードする配列を含まない、請求項1~15のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記3’フランキングドメインが、前記3’アダプター配列の最初の3ヌクレオチドとして翻訳終止コドンを含む、請求項1~16のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記終止コドンが、TAG、TAA又はTGAから選択される、請求項17に記載の核酸構築物。
- 前記3’フランキングドメインが、配列番号2に対して少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、又は少なくとも95%の配列同一性を有する核酸配列を含む、請求項1~18のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記合成アダプター分子が、配列番号20に対して少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、又は少なくとも95%の配列同一性を有する核酸配列を含む、請求項1~19のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記制限部位が、I型制限酵素、II型制限酵素、III型制限酵素、IV型制限酵素、およびV型制限酵素から選択される制限酵素により切断可能である、請求項1~20のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記制限部位が、II型制限酵素により切断可能である、請求項21に記載の核酸構築物。
- 前記制限部位が、SpeI又はそのアイソシゾマーにより切断可能である、請求項22に記載の核酸構築物。
- ポリ(A)テールを含む改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを含む核酸構築物であって、前記ポリ(A)テールが3’非A残基を含まない核酸構築物。
- アルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAのポリ(A)テールをコードする配列に操作された追加の制限部位をさらに含む、請求項1~24のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- アルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAのポリ(A)テールをコードする配列の末端に組み込まれた追加の制限部位をさらに含む、請求項1~24のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記追加の制限部位が、IIS型制限酵素又はホーミングエンドヌクレアーゼにより切断可能である、請求項26に記載の核酸構築物。
- 前記IIS型制限酵素が、AcuI、AlwI、Alw26I、BaeI、BbiI、BbsI、BbsI-HF、BbvI、BccI、BceAI、BcgI、BciVI、BcoDI、BfuAI、BmrI、BpmI、BpuEI、BsaI、BsaI-HF、BsaI-HFv2、BsaXI、BseGI、BseRI、BsgI、BsmAI、BsmBI-v2、BsmFI、BsmI、BspCNI、BspMI、BspQI、BsrDI、BsrI、BtgZI、BtsCI、BtsI-v2、BtsIMutI、CspCI、EarI、EciI、Eco31I、Esp3I、FauI、FokI、HgaI、HphI、HpyAV、LpuI、MboII、MlyI、MmeI、MnlI、NmeAIII、PaqCI、PleI、SapI、又はSfaNIである、請求項27に記載の核酸構築物。
- 前記ホーミングエンドヌクレアーゼが、I-CeuI、I-SceI、PI-PspI、又はPI-SceIである、請求項27に記載の核酸構築物。
- ポリ(A)テールを含む改変されたアルファウイルスゲノム又はレプリコンRNAを含む核酸構築物であって、ポリ(A)テールをコードする延長された配列が34残基より長い核酸構築物。
- 前記延長されたポリ(A)テールが、約30~約120アデニル酸残基の範囲の長さを有する、請求項30に記載の核酸構築物。
- 前記延長されたポリ(A)テールが、約30、約40、約50、約60、約70、約80、約90、および約100のアデニル酸残基の長さを有する、請求項30又は31のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記改変ゲノム又はレプリコンRNAが、トガウイルス科アルファウイルス属に属するウイルスのものである、請求項1~31のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記改変ゲノム又はレプリコンRNAが、VEEV/EEEVグループ、又はSFVグループ、又はSINVグループに属するアルファウイルスのものである、請求項33に記載の核酸構築物。
- 前記アルファウイルスが、東部ウマ脳炎ウイルス(EEEV)、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEEV)、エバーグレーズウイルス(EEVEV)、ムカンボウイルス(MUCV)、ピクスナウイルス(PIXV)、ミドルバーグウイルス(MIDV)、チクングニアウイルス(CHIKV)、オニョンニョンウイルス(ONNV)(O’Nyong-Nyong virus)、ロスリバーウイルス(RRV)、バーマフォレストウイルス(BF)、ゲタウイルス(GET)、サギヤマウイルス(SAGV)、ベバルウイルス(BEBV)、マヤロウイルス(MAYV)、ウナウイルス(UNAV)、シンドビスウイルス(SINV)、アウラウイルス(AURAV)、ホワタロアウイルス(WHAV)、ババンキーウイルス(BABV)、キジラガッチェウイルス(KYZV)(Kyzylagach virus)、西部ウマ脳炎ウイルス(WEEV)、ハイランドJウイルス(HJV)、フォートモーガンウイルス(FMV)、ヌドゥムウイルス(NDUV)、又はバギークリークウイルスである、請求項34に記載の核酸構築物。
- 前記アルファウィルスが、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEEV)、東部ウマ脳炎ウイルス(EEEV)、チクングニアウイルス(CHIKV)、又はシンドビスウイルス(SINV)である、請求項35に記載の核酸構築物。
- 1又は複数の発現カセットをさらに含み、発現カセットの各々が、異種核酸配列に作動可能に連結されたプロモーターを含む、請求項1~36のいずれか1項に記載の核酸構築物。
- 前記発現カセットの少なくとも1つが、異種核酸配列に作動可能に連結されたサブゲノム(sg)プロモーターを含む、請求項37に記載の核酸構築物。
- 前記sgプロモーターが、26Sサブゲノムプロモーターである、請求項38に記載の核酸構築物。
- 1又は複数の非翻訳領域(UTR)をさらに含む、請求項1~39のいずれか1項に記載の核酸構築物。
- 前記UTRの少なくとも1つが、異種UTRである、請求項40に記載の核酸構築物。
- 前記5’フランキングドメインが、そのすぐ上流に位置する配列(例えば、sgRNAの5’UTR内)又はそのすぐ下流に位置する配列(例えば、GOIのコード配列内)とステムループ構造を形成することができるRNA配列をコードしない、請求項1~41のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記3’フランキングドメインが、そのすぐ上流に位置する配列(例えば、GOIのコード配列内)又はすぐ下流に位置する配列(例えば、3’UTR内)とステムループ構造を形成することができるRNA配列をコードしない、請求項1~42のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記5’フランキングドメインおよび/又は3’フランキングドメインが、3’UTR内に位置する配列と相補性を有する配列を含まない、請求項1~43のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記5’フランキングドメインおよび/又は3’フランキングドメインが、前記3’UTRの3’末端と相補性を有する配列を含まない、請求項1~43のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 発現カセットの少なくとも1つが、目的の遺伝子(GOI)のコード配列を含む、請求項37~45のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記GOIコード配列が、合成アダプター分子の3’フランキングドメインの上流に位置する終止コドンを含む、請求項46に記載の核酸構築物。
- 前記GOIが、治療用ポリペプチド、予防用ポリペプチド、診断用ポリペプチド、栄養補助食品ポリペプチド、工業用酵素、およびレポーターポリペプチドからなる群より選択されるポリペプチドをコードする、請求項46又は47のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記GOIが、抗体、抗原、免疫調節因子、酵素、シグナルタンパク質、およびサイトカインからなる群より選択されるポリペプチドをコードする、請求項46~48のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記GOIのコード配列が、参照コード配列の発現レベルよりも高いレベルで発現するように最適化されている、請求項46~49のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記核酸構築物がベクター内に組み込まれる、請求項1~50のいずれか一項に記載の核酸構築物。
- 前記ベクターが自己複製RNA(srRNA)ベクターである、請求項51に記載の核酸構築物。
- 前記核酸配列が、配列番号3~27からなる群より選択される核酸配列に対して、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は100%の配列同一性を有する、請求項1~52のいずれか1項に記載の核酸構築物。
- 請求項1~53のいずれか1項に記載の核酸構築物を含む組換え細胞。
- 前記組換え細胞が、真核細胞である、請求項54に記載の組換え細胞。
- 前記組換え細胞が、動物細胞である、請求項55に記載の組換え細胞。
- 前記動物細胞が、脊椎動物細胞又は無脊椎動物細胞である、請求項56に記載の組換え細胞。
- 前記組換え細胞が、哺乳動物細胞である、請求項57に記載の組換え細胞。
- 前記組換え細胞が、アフリカミドリザル腎臓細胞(Vero細胞)、ベビーハムスター腎臓(BHK)細胞、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO細胞)、ヒトA549細胞、ヒト子宮頸部細胞、ヒトCHME5細胞、ヒト表皮喉頭細胞、ヒト線維芽細胞、ヒトHEK-293細胞、ヒトHeLa細胞、ヒトHepG2細胞、ヒトHUH-7細胞、ヒトMRC-5細胞、ヒト筋肉細胞、マウス3T3細胞、マウス結合組織細胞、マウス筋肉細胞、およびウサギ腎臓細胞からなる群より選択される、請求項58に記載の組換え細胞。
- 請求項54~59のいずれか1項に記載の少なくとも1つの組換え細胞および培地を含む細胞培養物。
- 請求項1~53のいずれか1項に記載の核酸構築物を含むトランスジェニック動物。
- 前記動物が脊椎動物又は無脊椎動物である、請求項61に記載のトランスジェニック動物。
- 前記動物が哺乳動物である、請求項62に記載のトランスジェニック動物。
- 前記哺乳動物が非ヒト哺乳動物である、請求項63に記載のトランスジェニック動物。
- 組換えRNA分子を生産する方法であって、
組換えRNA分子が生産されるような条件下で、
(i)請求項61~64のいずれか1項に記載のトランスジェニック動物を飼育すること、又は
(ii)請求項54~59のいずれか1項に記載の組換え細胞を培養することを含む、
方法。 - 前記トランスジェニック動物又は前記組換え細胞が請求項24~53のいずれか1項に記載の核酸構築物を含み、そして、前記組換えRNA分子をコードする配列が、ポリ(A)テールをコードする配列の末端の後に操作された制限部位を切断することができる制限酵素によって任意に分解される、請求項65に記載の方法。
- 請求項65~66のいずれか1項に記載の方法により産生される組換えRNA分子。
- 前記組換えRNA分子が、増強された生物学的活性を示す、請求項67に記載の組換えRNA分子。
- 目的のポリペプチドを産生する方法であって、
GOIによりコードされるポリペプチドが産生される条件下で、
(i)請求項48~53のいずれか1項に記載の核酸構築物を含むトランスジェニック動物を飼育すること、又は
(ii)請求項48~50のいずれか1項に記載の核酸構築物を含む組換え細胞を培養することを含む、方法。 - 対象に請求項48~53のいずれか一項に記載の核酸構築物を投与することを含む、対象において目的のポリペプチドを産生する方法。
- 前記対象が、脊椎動物又は無脊椎動物である、請求項70に記載の方法。
- 前記対象が、哺乳動物対象である、請求項71に記載の方法。
- 前記哺乳動物対象が、ヒト対象である、請求項72に記載の方法。
- 請求項69~73のいずれか1項に記載の方法により産生される組換えポリペプチド。
- 薬学的に許容される賦形剤と、
a)請求項1~53のいずれか1項に記載の核酸構築物;
b)請求項67に記載の組換えRNA分子;
c)請求項54~59のいずれか1項に記載の組換え細胞;および/又は
d)請求項74に記載の組換えポリペプチド
を含む医薬組成物。 - 請求項1~53のいずれか1項に記載の核酸構築物、および薬学的に許容される賦形剤を含む、請求項75に記載の医薬組成物。
- 請求項67に記載の組換えRNA分子、および薬学的に許容される賦形剤を含む、請求項75に記載の医薬組成物。
- 請求項54~59のいずれか1項に記載の組換え細胞、および薬学的に許容される賦形剤を含む、請求項75に記載の医薬組成物。
- 請求項74に記載の組換えポリペプチド、および薬学的に許容される賦形剤を含む、請求項75に記載の医薬組成物。
- 前記組成物が、リポソーム、脂質ベースのナノ粒子(LNP)、又はポリマーナノ粒子中に製剤される、請求項75~79のいずれか1項に記載の医薬組成物。
- 前記組成物が、免疫原性組成物である、請求項75~80のいずれか1項に記載の医薬組成物。
- 前記免疫原性組成物が、バイオ治療薬(biotherapeutic)として製剤化される、請求項81に記載の医薬組成物。
- 前記免疫原性組成物が、ワクチンとして製剤化される、請求項81に記載の医薬組成物。
- 前記組成物が、対象に対して実質的に非免疫原性である、請求項75~80のいずれか1項に記載の医薬組成物。
- 前記非免疫原性組成物が、バイオ治療薬として製剤化される、請求項84に記載の医薬組成物。
- 前記非免疫原性組成物が、ワクチンとして製剤化される、請求項84に記載の医薬組成物。
- 前記医薬組成物が、アジュバントとして製剤化される、請求項75~80のいずれか1項に記載の医薬組成物。
- 前記医薬組成物が、経鼻投与、経皮投与、腹腔内投与、筋肉内投与、結節内投与、腫瘍内投与、関節内投与、静脈内投与、皮下投与、膣内投与、および経口投与のうちの1又は複数のために製剤化される、請求項75~87のいずれか1項に記載の医薬組成物。
- 免疫応答を調節するための方法であって、それを必要とする対象に
以下:
a)請求項1~53のいずれか1項に記載の核酸構築物;
b)請求項67に記載の組換えRNA分子;
c)請求項54~59のいずれか1項に記載の組換え細胞;
d)請求項74に記載の組換えポリペプチド;および/又は
e)請求項75~88のいずれか1項に記載の医薬組成物
を含む組成物を前記対象に投与することを含む、方法。 - 健康状態を予防および/又は治療するための方法であって、それを必要とする対象に
以下:
a)請求項1~53のいずれか1項に記載の核酸構築物;
b)請求項67に記載の組換えRNA分子;
c)請求項54~59のいずれか1項に記載の組換え細胞;
d)請求項74に記載の組換えポリペプチド;および/又は
e)請求項75~88のいずれか1項に記載の医薬組成物
を含む組成物を前記対象に予防的又は治療的に投与することを含む、方法。 - 前記健康状態が、増殖性障害、炎症性障害、自己免疫障害、又は微生物感染である、請求項89~90のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対象が、増殖性障害、炎症性障害、自己免疫障害、又は微生物感染に関連する健康状態を有するか、又は有する疑いがある、請求項89~91のいずれか1項に記載の方法。
- 前記組成物が、単一療法(単剤療法)として、又は少なくとも1つの追加の療法と組み合わせた第1の療法として、前記対象に個別に投与される、請求項89~92のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの追加療法が、化学療法、放射線療法、免疫療法、ホルモン療法、毒素療法、標的療法、および手術からなる群から選択される、請求項93に記載の方法。
- 免疫応答を調節するための、健康状態又は微生物感染の予防のための、および/又は治療のためのキットであって、以下:
a)請求項1~53のいずれか1項に記載の核酸構築物;
b)請求項67に記載の組換えRNA分子;
c)請求項54~59のいずれか1項に記載の組換え細胞;
d)請求項74に記載の組換えポリペプチド;および/又は
e)請求項75~88のいずれか1項に記載の医薬組成物
を含むキット。
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