JP2024521793A - 正確な編集修復の効率を向上させるための組成物及び方法 - Google Patents
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Abstract
標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるための組成物及び方法が提供される。1つの方法は、表2から選択される1つの遺伝子または遺伝子の組み合わせの発現または活性を一時的に阻害、下方制御、遮断、または低減する組成物を、遺伝子編集系の成分の前またはそれと同時に、インビボで哺乳動物対象に投与すること、またはエクスビボで哺乳動物細胞と接触させること、を含む。一実施形態では、そのような成分は、当該標的遺伝子の正確な編集修復のためのCas酵素及びRNAガイドを含む。別の実施形態では、そのような成分は、当該標的遺伝子の正確な編集修復のための他のDNA標的化酵素様TALEまたはZFNを含む。別の方法は、表1から選択される少なくとも1つの追加の遺伝子もしくは追加の遺伝子の組み合わせの産物、発現、もしくは活性を一時的に活性化、上方制御、刺激、もしくは過剰発現させる組成物、または阻害剤及び活性化因子の任意の組み合わせを、当該標的遺伝子の正確な編集修復のための遺伝子編集系の成分の前またはそれと同時に、インビボで哺乳動物対象に投与すること、またはエクスビボで哺乳動物細胞と接触させること、を含む。さらに他の方法は、そのような阻害組成物及び活性化組成物のさまざまな組み合わせを投与することを含む。【選択図】なし
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2021年5月24日出願の米国特許出願第63/192,277号の優先権の利益を米国特許法第119条(e)の下で主張する。この出願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
本出願は、2021年5月24日出願の米国特許出願第63/192,277号の優先権の利益を米国特許法第119条(e)の下で主張する。この出願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
本発明は、国防高等研究計画局によって付与された助成金番号D18AP00053の下で政府の支援を受けてなされた。本発明は、米国国立衛生研究所によって付与された助成金番号DP2HG010099の下で政府の支援を受けてなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。
本発明は、国防高等研究計画局によって付与された助成金番号D18AP00053の下で政府の支援を受けてなされた。本発明は、米国国立衛生研究所によって付与された助成金番号DP2HG010099の下で政府の支援を受けてなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。
遺伝子編集治療は、先天性の遺伝的欠陥の正確な修復及び疾患の予防または好転のための新たなクラスの遺伝子治療である。遺伝子編集系は、ジンクフィンガーDNA結合タンパク質編集系または転写活性化因子様エフェクターベースのヌクレアーゼ(TALEN)DNA結合ドメイン編集系、及び規則的な間隔でクラスター化した短鎖反復回文配列(CRISPR)ゲノム編集系などを含めて、さまざまなものが知られている。こうした手法は、標的遺伝子を選択的に活性化/抑制すること、特定のDNA領域を精製すること、生細胞中のDNAを画像化すること、ならびにDNA及びRNAを正確に編集することに使用されている。簡潔に記載すると、こうした編集系は、推定上のDNA標的または遺伝子標的に結合する。標的が切断されると、遺伝子標的中に一本鎖切断または二本鎖切断(DSB)またはニックが生じる。切断の修復及び特定の標的配列の編集は、細胞によって使用されている修復方針の型に依存する。
主なDNA修復経路は、非相同DNA末端結合(NHEJ)及び相同組換え修復(HDR)の2つである。NHEJ修復経路は、可変サイズの遺伝子の挿入または欠失を高効率で生じさせるために使用されているが、この修復系はエラーが生じやすく、不正確である。NHEJ修復経路はDSB部位に小さなヌクレオチド挿入または欠失(インデル)を高頻度で生じさせ、こうしたインデルが生じる結果、アミノ酸欠失、挿入、またはフレームシフト変異が引き起されて、標的遺伝子のオープンリーディングフレーム(ORF)内に未成熟終止コドンが生じる。
HDR経路では、姉妹染色分体または外来DNAに由来する相同ドナーDNA配列が使用されて、遺伝子編集系によって創出される二本鎖切断(DSB)部位の間に挿入、塩基置換が正確に創出される。この機構は、忠実度は高いが、発生率は低いものである。CRISPR手法においてHDRを遺伝子編集に利用するには、例えば、DNAの切断を導くための所望の配列を含む外来性DNA修復テンプレートがgRNA(複数可)及びCas9またはCas9ニッカーゼと共に目的の細胞型に送達されなくてはならない。用途及び修復方法に応じて、修復テンプレートは一本鎖オリゴヌクレオチド、二本鎖オリゴヌクレオチド、または二本鎖DNAプラスミドであり得る。これによって、相同組換え(HR)の確率が約1,000倍に上昇し得る。注目すべきことに、HDRは、コンディショナル遺伝子ノックアウト、遺伝子ノックイン、遺伝子置換、及び点変異を含めて、さまざまな手法においてゲノムの正確な編集に使用することができる。しかしながら、HDRの効率は一般的に低い(改変アレルのうちの10%未満)。正確な遺伝子修復を施す他の方法には、塩基編集修復機構またはプライム編集修復機構が含まれる。
正確な遺伝子修復の効率の向上についてはさまざまな方法が概説されている。例えば、非特許文献1及び非特許文献2を参照のこと。非特許文献2では、DNAリガーゼIV阻害剤の使用、またはsiRNAもしくはshRNAを用いるある特定の遺伝子発現の妨害によるさまざまなNHEJ阻害方法、G2/S期におけるCRISPR-Casの送達、ドナーテンプレートへの相同アームの付加、及び改変Cas9の使用について概説された。HDRを増加させるための小分子(L755507、ブレフェルジンA、及びRS-1)ならびにBRCA1の過剰発現に関する研究についても言及された。さらに、Cas9-CtIP(Cas9とCtIP(二本鎖切断切除に関与するタンパク質)との融合体)はHDR効率の向上に寄与し得る。
エクスビボ環境及びインビボ環境の両方において正確な編集修復の効率が向上すれば、多くのDNA変異関連疾患の治療及び修正においてCRISPRまたは他の遺伝子編集系を使用することが可能になる。
X-D.Tang et al.,Methods for Activating Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/Cas9-Mediated Homology Directed Repair Efficiency,Frontiers in Genetics,17 June 2019,doi:10.3389/fgene.2019.00551
Liu,M.,et al.(2019)Methodologies for Improving HDR Efficiency.Frontiers in genetics,9,691
正確な遺伝子編集修復の効率を改善するためのさまざまな組成物及び方法が提供される。本明細書では、簡略化のために、遺伝子編集手法または遺伝子編集成分の一例としてCRISPR遺伝子編集系への言及がなされる。CRISPRの記載箇所を問わず、CRISPRの代わりに別の遺伝子編集系及びその成分も使用できることを理解されたい。
一態様では、組成物は、ゲノム編集手法及び標的遺伝子(例えば、疾患または障害と関連する標的遺伝子)の正確な遺伝子修復を実施する上で必要な成分と、表2から選択される遺伝子の発現または活性を一時的に阻害、下方制御、または遮断する少なくとも1つの阻害成分と、を含む。さらに他の態様では、組成物は、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子の少なくとも1つの阻害剤を含む。一態様では、組成物は、規則的な間隔でクラスター化した短鎖反復回文配列(CRISPR)遺伝子編集系における使用向けに設計される。
別の態様では、組成物は、規則的な間隔でクラスター化した短鎖反復回文配列(CRISPR)ゲノム編集手法、及び疾患または障害と関連する標的遺伝子の正確な遺伝子修復を実施する上で必要な成分と、表1から選択される遺伝子の遺伝子産物または活性を一時的に増加、上方制御、または過剰発現させる少なくとも1つの活性化成分と、を含む。
さらに別の態様では、組成物は、規則的な間隔でクラスター化した短鎖反復回文配列(CRISPR)ゲノム編集手法、及び疾患または障害と関連する標的遺伝子の正確な遺伝子修復を実施する上で必要な成分と、本明細書で特定される少なくとも1つの阻害成分と少なくとも1つの活性化成分との組み合わせと、を含む。さらに別の態様では、組成物は、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子の少なくとも1つの阻害剤との組み合わ
せを含む。
せを含む。
特定された阻害成分及び/または活性化成分がさまざまな組み合わせでこうした組成物中に存在することで、標的遺伝子の正確な遺伝子修復の効率を向上させることが可能になる。
さらに別の態様では、標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるための方法は、CRISPR遺伝子編集手法及び当該標的遺伝子のCRISPR介在性の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の前またはそれと同時に、表2から選択される1つの遺伝子または遺伝子の組み合わせの発現または活性を一時的に阻害、下方制御、遮断、または低減する組成物をインビボで哺乳動物対象に投与すること、またはエクスビボで哺乳動物細胞と接触させること、を含む。さらに他の態様では、方法は、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子の少なくとも1つの阻害剤を含む。
さらに別の態様では、標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるための方法は、CRISPR遺伝子編集手法及び当該標的遺伝子のCRISPR介在性の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の前またはそれと同時に、表1から選択される少なくとも1つの追加の遺伝子または追加の遺伝子の組み合わせの産物、発現、または活性を一時的に活性化、上方制御、刺激、または過剰発現させる組成物をインビボで哺乳動物対象に投与すること、またはエクスビボで哺乳動物細胞と接触させること、を含む。
別の態様では、標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるための方法は、CRISPR遺伝子編集手法及び当該標的遺伝子のCRISPR介在性の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の前またはそれと同時に、上記の阻害組成物または阻害成分と本明細書に記載の活性化組成物または活性化成分との両方を含む組成物をインビボで哺乳動物対象に投与すること、またはエクスビボで哺乳動物細胞と接触させること、を含む。さらに他の態様では、方法は、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子の少なくとも1つの阻害剤を含む。
研究における使用及び遺伝子関連疾患の治療のためのそのような組成物及び方法の使用もまた、本明細書に記載の本発明の一態様である。
こうした組成物及び方法のさらに他の態様及び利点については、その好ましい実施形態についての後述の詳細な説明においてさらに記載される。
正確な遺伝子修復を施すさまざまな手法の効率を増強するための方法及び組成物が提供される。こうした方法及び組成物は、阻害または活性化されると正確な遺伝子修復機構のうちの1つ以上の効率を向上させ得るある特定の遺伝子を特定すること及び組み合わせることを含む。ある特定の実施形態では、こうした組成物は、治療状況において遺伝子編集手法(例えば、CRISPR)と組み合わせて使用される。そのような手法は、遺伝子編集修復の効率を向上させる上で、多くの臨床状況及び研究状況においても有用であると予想される。
本明細書の説明及び実施例及び図に記載のように、本発明者らは、遺伝子産物の活性または発現が阻害または活性化(すなわち、過剰発現)された場合に正確な遺伝子修復の形態を増強し得るある特定のヒト遺伝子を特定している。一実施形態では、こうした方法及び組成物によって効率が増強される正確な遺伝子修復の形態は相同組換え修復(HDR)である。別の実施形態では、こうした方法及び組成物によって効率が増強される正確な遺伝子修復の形態は非相同DNA末端結合修復である。他の形態の正確な遺伝子修復もまた、塩基編集修復及びプライム編集修復ならびに他の形態の遺伝子編集修復を含めて、同じ方法及び組成物に応答することが見込まれる。
A.方法及び組成物の用語及び成分についての説明
本明細書で使用される専門用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解される意味、及び刊行された教科書(本出願において使用される用語の多くに対する一般的な指針を当業者に与えるもの)を参照することによって一般に理解される意味、と同じ意味を有する。本明細書に含まれる定義は、本明細書に記載の成分及び組成物の説明における明確化のために提供されるものであり、請求される発明の限定を意図するものではない。
本明細書で使用される専門用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解される意味、及び刊行された教科書(本出願において使用される用語の多くに対する一般的な指針を当業者に与えるもの)を参照することによって一般に理解される意味、と同じ意味を有する。本明細書に含まれる定義は、本明細書に記載の成分及び組成物の説明における明確化のために提供されるものであり、請求される発明の限定を意図するものではない。
「遺伝子編集系」は、標的遺伝子の機能または発現が変化し、改変され、または欠失するように標的遺伝子を編集する系または技術を意味する。ゲノム編集系は、標的遺伝子の切断を可能にする少なくとも1つのエンドヌクレアーゼ成分と、少なくとも1つの遺伝子標的化エレメントと、を含む。ゲノム標的化エレメントの例としては、米国特許公開出願2020/361877(参照によって本明細書に組み込まれる)に記載のDNA結合ドメイン(例えば、ジンクフィンガーDNA結合タンパク質または転写活性化因子様エフェクターベースのヌクレアーゼ(TALEN)DNA結合ドメイン)、ガイドRNAエレメント(例えば、CRISPRガイドRNA)、及びガイドDNAエレメント(例えば、NgAgoガイドDNA)が挙げられる。当該技術分野で知られるさらに他の遺伝子編集系もまた、この用語によって包含されることが意図される。上記のように、CRISPR遺伝子編集系の使用は、すべての他の遺伝子編集系及び成分を代表するものであることが意図される。
「CRISPR」ゲノム編集手法、すなわち、規則的な間隔でクラスター化した短鎖反復回文配列ゲノム編集手法は、多くの種類の遺伝学的研究、及び遺伝子の機能不全または機能障害によって引き起こされる疾患または疾患状態の治療に有用である。CRISPR
は遺伝子編集系である。一般に、操作されたCRISPR系は、2つの成分(ガイドRNA(gRNAまたはsgRNA)及びCRISPR関連エンドヌクレアーゼ(Casタンパク質))を含む。gRNAは、Casの結合に必要なスキャフォールド配列と、改変すべきゲノム標的を規定する約20ヌクレオチドのユーザー定義スペーサーと、から構成される短い合成RNAである。gRNA及びCasタンパク質が細胞中で発現すると、それらが結合するゲノム標的配列が挿入もしくは欠失によって改変されるか、または永久的に破壊され得る。CRISPRに関する追加の情報については、他にも刊行物が多く知られているが、とりわけ、Addgene CRISPRオンラインガイド(www.addgene.org/guides/crispr/)中に、より詳細に提供されている。米国特許第8,999,641号、同第8,993,233号、同第8,945,839号、同第8,932,814号、同第8,906,616号、同第8,895,308号、同第8,889,418号、同第8,889,356号、同第8,871,445号、同第8,865,406号、同第8,795,965号、同第8,771,945号、及び同第8,697,359号;米国特許公開公報US2014-0310830、同US2014-0287938A1、同US2014-0273234A1、同US2014-0273232A1、同US2014-0273231、同US2014-0256046A1、同US2014-0248702A1、同US2014-0242700A1、同US2014-0242699A1、同US2014-0242664A1、同US2014-0234972A1、同US2014-0227787A1、同US2014-0189896A1、同US2014-0186958、同US2014-0186919A1、同US2014-0186843A1、同US2014-0179770A1、及び同US2014-0179006A1、同US2014-0170753;欧州特許EP2784162B1及び同EP2771468B1;欧州特許出願EP2771468(EP13818570.7)、同EP2764103(EP13824232.6)、及び同EP2784162(EP14170383.5)、ならびにPCT特許公開公報PCT特許公開公報WO2014/093661、同WO2014/093694、同WO2014/093595、同WO2014/093718、同WO2014/093709、同WO2014/093622、同WO2014/093635、同WO2014/093655、同WO2014/093712、同WO2014/093701、同WO2014/018423、同WO2014/204723、同WO2014/204724、同WO2014/204725、同WO2014/204726、同WO2014/204727、同WO2014/204728、同WO2014/204729、及び同WO2016/028682も併せて参照のこと。これらの文書はすべて、方法、材料、送達媒体、ベクター、粒子、AAV、ならびにその調製及び使用(量及び製剤に関するものを含む)(それらのいくつかは、本開示の方法及び組成物またはキットに有用である)を含めて、CRISPR-Cas系、その成分、及びそのような成分の送達に関する追加の一般情報を提供するために、参照によって組み込まれる。
は遺伝子編集系である。一般に、操作されたCRISPR系は、2つの成分(ガイドRNA(gRNAまたはsgRNA)及びCRISPR関連エンドヌクレアーゼ(Casタンパク質))を含む。gRNAは、Casの結合に必要なスキャフォールド配列と、改変すべきゲノム標的を規定する約20ヌクレオチドのユーザー定義スペーサーと、から構成される短い合成RNAである。gRNA及びCasタンパク質が細胞中で発現すると、それらが結合するゲノム標的配列が挿入もしくは欠失によって改変されるか、または永久的に破壊され得る。CRISPRに関する追加の情報については、他にも刊行物が多く知られているが、とりわけ、Addgene CRISPRオンラインガイド(www.addgene.org/guides/crispr/)中に、より詳細に提供されている。米国特許第8,999,641号、同第8,993,233号、同第8,945,839号、同第8,932,814号、同第8,906,616号、同第8,895,308号、同第8,889,418号、同第8,889,356号、同第8,871,445号、同第8,865,406号、同第8,795,965号、同第8,771,945号、及び同第8,697,359号;米国特許公開公報US2014-0310830、同US2014-0287938A1、同US2014-0273234A1、同US2014-0273232A1、同US2014-0273231、同US2014-0256046A1、同US2014-0248702A1、同US2014-0242700A1、同US2014-0242699A1、同US2014-0242664A1、同US2014-0234972A1、同US2014-0227787A1、同US2014-0189896A1、同US2014-0186958、同US2014-0186919A1、同US2014-0186843A1、同US2014-0179770A1、及び同US2014-0179006A1、同US2014-0170753;欧州特許EP2784162B1及び同EP2771468B1;欧州特許出願EP2771468(EP13818570.7)、同EP2764103(EP13824232.6)、及び同EP2784162(EP14170383.5)、ならびにPCT特許公開公報PCT特許公開公報WO2014/093661、同WO2014/093694、同WO2014/093595、同WO2014/093718、同WO2014/093709、同WO2014/093622、同WO2014/093635、同WO2014/093655、同WO2014/093712、同WO2014/093701、同WO2014/018423、同WO2014/204723、同WO2014/204724、同WO2014/204725、同WO2014/204726、同WO2014/204727、同WO2014/204728、同WO2014/204729、及び同WO2016/028682も併せて参照のこと。これらの文書はすべて、方法、材料、送達媒体、ベクター、粒子、AAV、ならびにその調製及び使用(量及び製剤に関するものを含む)(それらのいくつかは、本開示の方法及び組成物またはキットに有用である)を含めて、CRISPR-Cas系、その成分、及びそのような成分の送達に関する追加の一般情報を提供するために、参照によって組み込まれる。
本明細書で使用される「CRISPR成分」という用語は、一般に、gRNA及びCasタンパク質を意味する。一実施形態では、CRISPR成分は、Cas9タンパク質、CRISPR RNA(crRNA)、及びトランス活性化型crRNA(tracrRNA)を含むII型CRISPR/Cas9ゲノム編集系から選択される。一本鎖ガイドRNA(sgRNA)(crRNAとtracrRNAとの融合体)は特定の配列を効率的に認識し、Cas9タンパク質の作用を導く。本明細書に記載の組成物及び方法において利用されるCRISPR成分は、ゲノム編集に使用されている、より新しいCRISPR/Cas系(V型Cas12a系を含む)ならびに内在性のI型及びIII型のCRISPR/Cas系からも選択され得る。こうした系は、プロトスペーサー隣接モチーフ(PAM)領域、Casタンパク質サイズ、及び切断部位が異なる。V型CRISPR/Cas12aゲノム編集系は、crRNA及びCas12aタンパク質を含む。他のCasタンパク質は、12bk、12c、及び14である。I型系は、最多のcas遺伝子(1
つ以上のオペロンによってコードされる)を有する。I型系は、ヘリカーゼ活性及びヌクレアーゼ活性を有するCas3タンパク質を含めて、6つのタンパク質を含む。複数のCasタンパク質が成熟crRNAと組み合わさって、抗ウイルス防御のためのCRISPR関連複合体(Cascade)を形成する。このCascadeは侵入外来DNAに結合し、crRNAと外来性DNAの相補鎖との対形成を促進してRループを形成し、これがCas3によって認識されることで相補鎖及び非相補鎖の両方が切断される。III型系は、RNase活性を有するCas10タンパク質及びCascadeを含み、Cascadeの機能はI型系と類似している。III型系は、A~Dと命名された4つのサブタイプに分類される。IV型Cas系は、Cas13を使用してRNAを切断する。例えば、Liu,Z.,et al.Application of different types of CRISPR/Cas-based systems in bacteria.Microb Cell Fact 19,172(2020)、及びMoon,S.B.,et al.Recent advances in the CRISPR genome editing tool set.Exp Mol Med 51,1-11(2019)を参照のこと。これらの文献は両方共、参照によって本明細書に組み込まれる。さらに他のCRISPR成分には、改変Casタンパク質(Cas9ニッカーゼ、SpCas9のD10A変異体、eSpCas9(1.1)、及びSpCas9-HF1、HypaCas9、evoCas9、xCas9 3.7、ならびにSniper-Cas(上で引用したAddgene CRISPRガイド)、またはそれらの組み合わせなど)が含まれ得る。本発明の組成物及び方法では、任意の適切なCRISPR/Cas系のCRISPR成分及び改変成分が利用され得ることが見込まれる。
つ以上のオペロンによってコードされる)を有する。I型系は、ヘリカーゼ活性及びヌクレアーゼ活性を有するCas3タンパク質を含めて、6つのタンパク質を含む。複数のCasタンパク質が成熟crRNAと組み合わさって、抗ウイルス防御のためのCRISPR関連複合体(Cascade)を形成する。このCascadeは侵入外来DNAに結合し、crRNAと外来性DNAの相補鎖との対形成を促進してRループを形成し、これがCas3によって認識されることで相補鎖及び非相補鎖の両方が切断される。III型系は、RNase活性を有するCas10タンパク質及びCascadeを含み、Cascadeの機能はI型系と類似している。III型系は、A~Dと命名された4つのサブタイプに分類される。IV型Cas系は、Cas13を使用してRNAを切断する。例えば、Liu,Z.,et al.Application of different types of CRISPR/Cas-based systems in bacteria.Microb Cell Fact 19,172(2020)、及びMoon,S.B.,et al.Recent advances in the CRISPR genome editing tool set.Exp Mol Med 51,1-11(2019)を参照のこと。これらの文献は両方共、参照によって本明細書に組み込まれる。さらに他のCRISPR成分には、改変Casタンパク質(Cas9ニッカーゼ、SpCas9のD10A変異体、eSpCas9(1.1)、及びSpCas9-HF1、HypaCas9、evoCas9、xCas9 3.7、ならびにSniper-Cas(上で引用したAddgene CRISPRガイド)、またはそれらの組み合わせなど)が含まれ得る。本発明の組成物及び方法では、任意の適切なCRISPR/Cas系のCRISPR成分及び改変成分が利用され得ることが見込まれる。
「遺伝子」という用語は、当該技術分野でのその慣習的な意味に従って使用される。遺伝子は、染色体の一部を形成するヌクレオチドの配列であり、その順序によって、細胞(またはウイルス)が合成し得るポリペプチドまたは核酸分子中のモノマーの順序が決定される。本明細書で使用される「標的遺伝子」という用語は、遺伝子編集の標的となる遺伝子を指す。ある特定の実施形態では、方法及び組成物に有用な遺伝子標的は、遺伝的に媒介される疾患に関与する遺伝子である。
「遺伝子産物」という用語は、既知の機能及び/または活性を有する特定された遺伝子によってコードされる配列を指す。遺伝子産物には、限定されないが、とりわけ、断片、アイソフォーム、相同タンパク質、オリゴペプチド、ホモダイマー、ヘテロダイマー、タンパク質バリアント、改変タンパク質、誘導体、類似体、及び融合タンパク質が含まれる。タンパク質には、機能及び/または活性が特定されている天然もしくは天然起源のタンパク質、組換えタンパク質、合成タンパク質、またはそれらの組み合わせが含まれる。この用語は、遺伝子産物の任意の組換え形態もしくは天然起源形態、または既知の機能もしくは活性を維持するそれらのバリアント(例えば、野生型タンパク質と比較して少なくとも30%以内、40%以内、50%以内、60%以内、70%以内、80%以内、90%以内、95%以内、もしくは100%の活性を有するもの)を含む。いくつかの実施形態では、遺伝子産物は、ヒト遺伝子産物である。本明細書に記載の組成物及び方法に有用な遺伝子及び遺伝子産物の例については、表1及び表2を参照のこと。
「正確な遺伝子修復」という用語は、遺伝子編集によって生じる核酸標的中の切断の修復に利用し得る任意の方法を意味する。上記のように、主な修復経路は、背景技術に定義されるNHEJ及びHDRの2つである。他の修復形態には、塩基編集及びプライム編集が含まれる。
「塩基編集」では、二本鎖DNA切断(DSB)を生じさせることなく細胞DNAまたはRNAに点変異を直接導入するための他の酵素と一緒にCRISPR系由来成分が使用される。これによって、望ましくない編集副産物を過剰に生成することなく非分裂細胞に
点変異を効率的に導入することが可能になる。Rees HA,Liu DR.Base
editing:precision chemistry on the genome and transcriptome of living cells.Nat
Rev Genet.2018 Dec;19(12):770-788.Erratum in Nat Rev Genet.2018 Oct 19;PMID:30323312;PMCID:PMC6535181を参照のこと。DNA塩基エディターは、核酸塩基デアミナーゼ酵素と融合した触媒的に不能なヌクレアーゼと、場合によってはDNAグリコシラーゼ阻害剤と、を含む。RNA塩基エディターは、RNAを標的とする成分を使用して類似の変更を達成する。
点変異を効率的に導入することが可能になる。Rees HA,Liu DR.Base
editing:precision chemistry on the genome and transcriptome of living cells.Nat
Rev Genet.2018 Dec;19(12):770-788.Erratum in Nat Rev Genet.2018 Oct 19;PMID:30323312;PMCID:PMC6535181を参照のこと。DNA塩基エディターは、核酸塩基デアミナーゼ酵素と融合した触媒的に不能なヌクレアーゼと、場合によってはDNAグリコシラーゼ阻害剤と、を含む。RNA塩基エディターは、RNAを標的とする成分を使用して類似の変更を達成する。
「プライム編集」は、両方のDNA鎖を切断することもDNAテンプレートを使用することもなく挿入、欠失、及び変換を促進する標的化編集手法である。Anzalone AV et al.Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor
DNA,Oct 2019,Nature:576,:149-157(参照によって本明細書に組み込まれる)を参照のこと。
DNA,Oct 2019,Nature:576,:149-157(参照によって本明細書に組み込まれる)を参照のこと。
本明細書で使用される「発現系」または「送達系」という用語は、哺乳動物細胞にCRISPR成分を送達するか、または哺乳動物細胞においてCRISPR成分を発現させるための成分及び手法を指す。こうした系には、インビトロ、エクスビボ、またはインビボでの送達を行うものが含まれ得る。一実施形態では、ウイルス送達系(インビボ送達にも使用され得る)では、単一のレンチウイルス導入ベクターまたは別々の導入ベクターにCasタンパク質及びgRNAが挿入される。パッケージングプラスミド及びエンベローププラスミドは、レンチウイルス粒子の作製に必要な成分を提供する。このよく知られる発現系は、インビボ発現を含めて、CRISPR成分の安定かつ調節可能な発現も与え得る。別の頻繁に使用されるウイルス発現系では、CRISPR成分はAAV導入ベクターに挿入され、AAV粒子の生成に使用され得る。他の非ウイルス送達系には、構成的なCas酵素プロモーター(CMV、EF1アルファ、CBhなど)もしくは誘導性のCas酵素プロモーター(Tet-ONなど)、またはgRNA向けのU6プロモーターを使用するプラスミド発現ベクターが含まれ、こうした非ウイルス送達系は、哺乳動物細胞におけるCasタンパク質及び/またはgRNAの一過性発現または安定発現に使用され得る。さらに別の実施形態では、Casタンパク質及びgRNAのRNA送達をインビトロ転写反応によって達成して成熟Cas mRNA及びgRNAを生成させることができ、その後、これらは、マイクロインジェクションまたは電気穿孔を介して標的細胞に送達される。さらに別の発現系は、複合体に統合される精製Casタンパク質及びインビトロ転写gRNAから形成されるCas9-gRNAリボ核タンパク質(RNP)複合体である。そのような複合体は、カチオン性脂質を使用して細胞に送達され得る。別の実施形態では、脂質ナノ粒子(LNP)(主に肝臓を標的とする)が好ましい。Cas9をコードするメッセンジャーRNA(mRNA)及びガイドRNA、ならびに必要に応じてドナーDNAテンプレートがLNPに封入されて、肝臓へのこれらの成分の送達が行われる。
「脂質ナノ粒子(LNP)」は、一般に、コレステロール(安定化に役立ち、膜融合を促進する)、リン脂質(LNP二重層に構造を付与し、エンドソーム脱出にも役立ち得る)、ポリエチレングリコール(PEG)誘導体(LNP凝集を低減し、免疫細胞による非特異的エンドサイトーシスからLNPを「遮蔽する」)、及びイオン化可能な脂質(負荷電RNAと複合体を形成し、エンドソーム脱出を増進する)(LNP形成組成物を形成する)から構成される粒子を指す。例えば、Fenton et al,Bioinspired Alkenyl Amino Alcohol Ionizable Lipid Materials for Highly Potent in vivo mRNA Delivery,Adv Mater.2016 Apr 20;28(15)
:2939-2943を参照のこと。当該文献は、参照によって本明細書に組み込まれる。
:2939-2943を参照のこと。当該文献は、参照によって本明細書に組み込まれる。
本明細書で使用される「活性化組成物」は、表1の遺伝子または遺伝子産物の少なくとも1つの活性化因子と、活性化因子の形態(例えば、プラスミドまたはウイルスにおいて送達されるもの、それとは対照的にタンパク質として送達されるものなど)に適した他の化学成分(担体、安定化剤、希釈剤、分散剤、懸濁剤、増粘剤、及び/または医薬品添加物など)と、の混合物を指す。
本明細書で使用される「阻害組成物」は、表2の遺伝子または遺伝子産物の少なくとも1つの阻害剤と、阻害剤の形態(例えば、siRNAとして送達されるもの、それとは対照的にタンパク質として送達されるものなど)に適した他の化学成分(担体、安定化剤、希釈剤、分散剤、懸濁剤、増粘剤、及び/または医薬品添加物など)と、の混合物を指す。
「組み合わせ組成物」は、表2の遺伝子または遺伝子産物の少なくとも1つの阻害剤も、表1の遺伝子または遺伝子産物の少なくとも1つの活性化因子も、一実施形態中に含む。別の実施形態は、少なくとも1つの阻害剤、少なくとも1つの活性化因子、及びCRISPR(または他の遺伝子編集)成分を含む。組成物は、インビトロ、エクスビボ、またはインビボでの細胞への阻害剤及び/または活性化因子/及び/またはCRISPR成分の投与を促進する。
「投与すること」及び「投与」という用語は、本明細書で企図される化合物、薬剤、または組成物が治療的に有効な量で研究目的または治療目的のために細胞または対象に送達されるプロセスを指す。当該技術分野では、化合物の投与手段は多数存在しており、こうした投与手段には、限定されないが、静脈内投与、経口投与、エアロゾル投与、非経口投
与、経眼投与、経肺投与、及び局所投与が含まれる。医薬組成物を調製するための指針は、例えば、Remington:The Science and Practice of Pharmacy,(20th ed.)ed.A.R.Gennaro A.R.,2000,Lippincott Williams & Wilkinsにおいて見つけることができる。組成物は、対象の臨床状態、投与の部位及び方法、用量、患者の年齢、性別、体重、ならびに医師に知られる他の要因を考慮して、適正な医学的慣行に従って投与される。
与、経眼投与、経肺投与、及び局所投与が含まれる。医薬組成物を調製するための指針は、例えば、Remington:The Science and Practice of Pharmacy,(20th ed.)ed.A.R.Gennaro A.R.,2000,Lippincott Williams & Wilkinsにおいて見つけることができる。組成物は、対象の臨床状態、投与の部位及び方法、用量、患者の年齢、性別、体重、ならびに医師に知られる他の要因を考慮して、適正な医学的慣行に従って投与される。
本明細書で使用される「プライミング」もしくは「前処理」という用語またはその任意の変形形態は、遺伝子編集成分(例えば、CRISPR Casタンパク質及びgRNA)を細胞もしくは対象に送達する前に、またはそれと実質的に同時に、阻害組成物、活性化組成物、または組み合わせ組成物をエクスビボで細胞にまたはインビボで対象に投与または送達することを意味する。一実施形態では、この用語は、遺伝子編集成分(例えば、CRISPR Casタンパク質及びgRNA)を細胞または対象に送達する少なくとも1~24時間前に阻害組成物、活性化組成物、または組み合わせ組成物をエクスビボで細胞にまたはインビボで対象に投与または送達することを意味する。
「減少させる」、「低減する」、「阻害する」、「下方制御する」はすべて、一般に、統計的に有意な量の減少を指すために本明細書で使用される。減少は、例えば、参照レベルと比較して少なくとも10%の減少であり得、例えば、参照レベルと比較して少なくとも約20%の減少、もしくは少なくとも約30%の減少、もしくは少なくとも約40%の減少、もしくは少なくとも約50%の減少、もしくは少なくとも約60%の減少、もしくは少なくとも約70%の減少、もしくは少なくとも約80%の減少、もしくは少なくとも約90%の減少、もしくは最大で100%の減少(例えば、参照レベルと比較して存在しないレベルもしくは検出不可能なレベル)、または10~100%の任意の減少である。減少または阻害は、活性、相互作用、発現、機能、応答、状態、疾患、または他の生物学的パラメーターの減少であり得る。これは、限定されないが、活性、相互作用、発現、機能、応答、状態、または疾患の完全消失を含み得る。
「活性化する」、「刺激する」、「過剰発現させる」、「上方制御する」はすべて、一般に、統計的に有意な量の増加を指すために本明細書で使用される。増加は、例えば、参照レベルと比較して少なくとも10%の増加であり得、例えば、参照レベルと比較して少なくとも約20%の増加、もしくは少なくとも約30%の増加、もしくは少なくとも約40%の増加、もしくは少なくとも約50%の増加、もしくは少なくとも約60%の増加、もしくは少なくとも約70%の増加、もしくは少なくとも約80%の増加、もしくは少なくとも約90%の増加、もしくは最大で100%の増加(例えば、参照レベルと比較して存在しないレベルもしくは検出不可能なレベル)、または10~100%の任意の増加である。増加または活性化は、活性、相互作用、発現、機能、応答、状態、疾患、または他の生物学的パラメーターの増加であり得る。
「有効量」は、有利な結果または所望の結果をもたらす上で十分な薬剤の量を指す。治療的に有効な量は、治療されている対象及び疾患状態、対象の体重及び年齢、疾患状態の重症度、投与の様式、ならびに同様のもの(当業者が容易に決定できる)のうちの1つ以上に応じて変わり得る。この用語は、具体的な選択薬剤、従うべき投与レジメン、それが他の化合物と併用投与されるかどうか、投与のタイミング、画像化すべき組織、及びそれを運ぶ物理的送達系のうちの1つ以上に応じて変わり得る用量にも適用される。本明細書で使用されるように、本明細書に開示の阻害剤及び/または活性化因子及び/または組み合わせ組成物を含む組成物の有効量は、標的遺伝子の選択される正確な遺伝子修復の効率の向上に有効な量である。そのような結果には、限定されないが、当該技術分野の適切な任意の手段によって決定される本明細書に開示の疾患または状態の治療が含まれる。一実
施形態では、有効量の各阻害化合物及び/または活性化化合物は、少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、及び最大で10、またはそれを超えるマイクロモル濃度の小分子阻害剤/活性化因子である。さらに他の量は、患者の身体的特徴に鑑みて、医師によって、有効となるように決定され得る。
施形態では、有効量の各阻害化合物及び/または活性化化合物は、少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、及び最大で10、またはそれを超えるマイクロモル濃度の小分子阻害剤/活性化因子である。さらに他の量は、患者の身体的特徴に鑑みて、医師によって、有効となるように決定され得る。
「医薬的に許容可能」は、過剰な毒性、刺激作用、アレルギー応答、または他の問題もしくは合併症を伴うことなくヒト及び動物の組織と接触させて使用する上で化合物、薬剤、材料、組成物、及び/または剤形が健全な医学的判断の範囲内で適しており、合理的な利益/リスク比に見合うものであることを指す。
「医薬的に許容可能な担体」は、標準的な医薬担体(リン酸緩衝生理食塩水、水、エマルション(油/水エマルションまたは水/油エマルションなど)、及びさまざまな型の湿潤剤など)をいずれも含む。この用語は、規制機関(FDAなど)によって承認された薬剤、または動物(ヒトを含む)における使用向けに米国薬局方に収載されている薬剤も、いずれも含む。
「対象」、「個体」、または「患者」という用語は、温血動物(哺乳動物など)を互換的に指す。具体的には、この用語はヒトを指す。対象、個体、または患者は、本明細書に記載の遺伝的に媒介される疾患に罹患していか、または当該疾患を有する疑いがあるか、または当該疾患に罹患しやすくあり得る。この用語は、食物用、ペット、または研究用として飼われている動物も含み、こうした動物には、ウマ、雌ウシ、ヒツジ、家禽、魚類、ブタ、ネコ、イヌ、及び動物園の動物、ヤギ、類人猿(例えば、ゴリラまたはチンパンジー)、ならびにげっ歯類(ラット及びマウスなど)が含まれる。
本明細書で使用される「遺伝的に媒介される疾患」という用語は、遺伝的原因(そのために遺伝子が疾患を引き起こすか、または疾患の一因となり、遺伝子編集手法によって修復し得るもの)を有する任意の疾患を指す。そのような疾患、障害、または状態は、野生型タンパク質のアミノ酸配列中の挿入、変化、または欠失と関連し得る。そのような疾患には、遺伝性及び/または非遺伝性の遺伝障害、ならびに幼児期または小児期に身体症状が顕在化し得ない疾患及び状態が含まれる。例えば、www.uniprot.org/uniprotでは、遺伝性疾患と関連する変異のリストが提供されており、こうした遺伝性疾患は、例えば、嚢胞性線維症[www.uniprot.org/uniprot/P13569、OMIM:219700とも表記される]、MPSIH[http://www.uniprot.org/uniprot/P35475、OMIM:607014]、血友病B[第IX因子、http://www.uniprot.org/uniprot/P00451]、血友病A[第VIII因子、http://www.uniprot.org/uniprot/P00451]である。このデータベースを参照することで、変異、挿入、及び/または欠失と関連する疾患を他にもさらに知ることができる。さらに他の疾患は、遺伝的原因を有するがん、または野生型遺伝子中の変異に起因するがんである。さまざまながんの実施形態には、限定されないが、癌腫、黒色腫、リンパ腫、肉腫、芽細胞腫、白血病、骨髄腫、骨肉腫、及び神経性腫瘍が含まれる。ある特定の実施形態では、がんは、乳癌、卵巣癌、膵癌、または前立腺癌である。遺伝子編集治療の標的である他の疾患には、糖原病Ia型(GSD Ia)、デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)、筋強直性ジストロフィー1型(DM1)が含まれる。遺伝子編集での治療に適した他の疾患、ひいてはこうした方法及び組成物に適した他の疾患は、例えば、http://www.genome.gov/10001200、http://www.kumc.edu/gec/support/、http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22183/に掲載されている。遺伝的要素を有するがん(非小細胞肺癌など)、血液障害(ベータ-サラセミア及び鎌状赤血球症及び血友病など)、遺伝的原因の失明(レーバー先天性黒内障など)、AIDS、嚢胞
性線維症、筋ジストロフィー、ハンチントン病、ならびにウイルス性疾患を治療するためにCRISPRを使用する臨床試験が既に進行中である。例えば、C.R.Fernandez,Eight Diseases CRISPR Technology Could Cure,Best in Biotech,Labiotech.eu(April 2021)を参照のこと。
性線維症、筋ジストロフィー、ハンチントン病、ならびにウイルス性疾患を治療するためにCRISPRを使用する臨床試験が既に進行中である。例えば、C.R.Fernandez,Eight Diseases CRISPR Technology Could Cure,Best in Biotech,Labiotech.eu(April 2021)を参照のこと。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される「a」、「an」、及び「the」という単数形は、別に文脈上明確に示されない限り、複数の参照対象を含む。したがって、「a」(または「an」)、「1つ以上」、及び「少なくとも1つ」という用語は、本明細書で互換的に使用される。
本明細書で使用される「含む(comprising)」という言葉(ならびに含む(comprising)の任意の形態(「含む(comprise)」及び「含む(comprises)」など))、「有する(having)」という言葉(ならびに有する(having)の任意の形態(「有する(have)」及び「有する(has)」など))、「含む(including)」という言葉(ならびに含む(including)の任意の形態(「含む(includes)」及び「含む(include)」など))、または「含む(containing)」という言葉(ならびに含む(containing)の任意の形態(「含む(contains)」及び「含む(contain)」など))は包括的または非限定的であり、記載されていない追加の要素または方法ステップを除外するものではない。
「なる(consist)」及び「なる(consisting)」という言葉ならびにその変形形態は、包括的ではなく排他的であると解釈され、すなわち、具体的に記載されていない成分またはステップを除外するものである。
本明細書で使用される「約」という用語は、所与の言及値からの変動率が±10%であることを意味する。
B.阻害化合物(複数可)での前処理/プライミング方法
一実施形態では、標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるための方法は、選択される遺伝子または遺伝子産物の発現または活性を一時的に阻害、下方制御、遮断、または低減する阻害組成物または阻害成分もしくは化合物を、遺伝子編集に供すことを意図する哺乳動物細胞に送達することによって、当該細胞のプライミングまたは前処理を実施することを含む。一実施形態では、選択阻害組成物の組み合わせが送達される。ある特定の実施形態では、組成物中の各阻害成分または化合物は、1つの遺伝子または遺伝子産物を阻害する。2つ以上の阻害組成物の組み合わせによって、2つ以上の遺伝子または遺伝子産物のある特定の組み合わせが阻害され得る。
一実施形態では、標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるための方法は、選択される遺伝子または遺伝子産物の発現または活性を一時的に阻害、下方制御、遮断、または低減する阻害組成物または阻害成分もしくは化合物を、遺伝子編集に供すことを意図する哺乳動物細胞に送達することによって、当該細胞のプライミングまたは前処理を実施することを含む。一実施形態では、選択阻害組成物の組み合わせが送達される。ある特定の実施形態では、組成物中の各阻害成分または化合物は、1つの遺伝子または遺伝子産物を阻害する。2つ以上の阻害組成物の組み合わせによって、2つ以上の遺伝子または遺伝子産物のある特定の組み合わせが阻害され得る。
一実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、遺伝子編集手法及び標的遺伝子の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達と同時に実施される。一実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、CRISPR遺伝子編集手法及び標的遺伝子の正確な編集修復を実施する上で必要なCRISPR成分(例えば、Casタンパク質及びgRNA)の送達と同時に実施される。別の実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、遺伝子編集手法及び標的遺伝子の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達の前に実施される。一実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、CRISPR遺伝子編集手法及び標的遺伝子のCRISPR介在性の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達の前に実施される。一実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、CRISPR遺伝子編集手法及び標的遺伝子のCRISPR介在性の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達の
1~24時間前に実施される。別の実施形態では、阻害化合物は、遺伝子編集(例えば、CRISPR)成分を含む単一の組成物において送達される。
1~24時間前に実施される。別の実施形態では、阻害化合物は、遺伝子編集(例えば、CRISPR)成分を含む単一の組成物において送達される。
標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるためのこうした方法は、体外で標的遺伝子を操作するために、細胞にCRISPR成分を送達することによって阻害組成物(複数可)または阻害成分(複数可)もしくは化合物(複数可)をインビトロまたはエクスビボで哺乳動物細胞に送達することを含み得る。標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるためのこうした方法は、CRISPR系の成分及び阻害組成物(複数可)をインビボで哺乳動物対象に投与または送達することも含み得る。
本明細書に記載の阻害組成物は、遺伝子または遺伝子産物の発現または活性を一時的に阻害、下方制御、遮断、または低減する。遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表2のリスト中で順位付けされて特定されている。一実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表2のリスト中の上位250個の遺伝子から順位付けされて特定される。別の実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表2のリスト中の上位100個の遺伝子から順位付けされて特定される。別の実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表2のリスト中の上位50個の遺伝子から順位付けされて特定される。別の実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表2のリスト中の上位25個の遺伝子から順位付けされて特定される。別の実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表2のリスト中の上位15個の遺伝子から順位付けされて特定される。別の実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表2のリスト中の上位10個の遺伝子から順位付けされて特定される。別の実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表2のリスト中の上位5個の遺伝子から順位付けされて特定される。
一実施形態では、阻害組成物は、DNA-PK、LIG4、TP53BP1、NEDD8、TUBA1B、SRPK1、RFC5、POLQ、RPL4、RANBP1、CDK7、CDK12、PRCC、RAD51、RRS10、WRN、RPA3、NUP98、MBD1、PPARG、SMC5、ESCO2、TATDN2、FIGNL1、PDS5A、またはDDX5の中から選択される遺伝子の阻害剤を含む。別の実施形態では、阻害組成物は、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子の阻害剤を含む。ある特定の実施形態では、NHEJに関与する遺伝子は、DNA-PK、LIG4、またはTP53BP1である。さらに別の実施形態では、阻害組成物は、NHEJに関与する遺伝子(複数可)の阻害剤と、1つ以上の追加の表2の遺伝子の阻害剤と、を含み、NHEJ遺伝子の一時的な阻害と1つ以上の当該追加の遺伝子の一時的な阻害とが組み合わさることで当該修復の効率が向上する。ある特定の実施形態では、阻害組成物は、NHEJに関与する遺伝子(複数可)と、POLQ、XPO1、RPL26、ARCN1、CACTIN、RPS24、TMA16、TWISTNB、CDC40、PSMD2、SNRPG、SMU1、CDK7、またはNEPROから選択される追加の遺伝子と、の阻害剤を含む。ある特定の実施形態では、阻害組成物は、NHEJに関与する遺伝子(複数可)と、MRPS27、MRPL11、HNRNPC、USE1、CSTF1、POLZ、CACTIN、INTS9、RPL7、TWISTNB、POLA1、EFH、NBAS、SNRPG、RPS24、INTS7、PSMC2、EP20C、PSMA6、CDC4、TMA16、PLRG1、CDK7、DAP3、RPL34、NUP153、NUP153、POLA2、RPL26、BRD9、STX18、MRPS5、INTS4、NUP107、C6orf52、またはHNRNPH2から選択される追加の遺伝子と、の阻害剤を含む。さらに他の実施形態では、阻害組成物は、DNA-PKと、POLQ、XPO1、RPL26、ARCN1、CACTIN、RPS24、TMA16、TWISTNB、CDC40、PSMD2、SNRPG、SMU1、CDK7、NEPRO、MRPS27、MRPL11、HNRNPC、USE1、CSTF1、POLZ、CACTIN、INTS9、R
PL7、TWISTNB、POLA1、EFH、NBAS、SNRPG、RPS24、INTS7、PSMC2、EP20C、PSMA6、CDC4、TMA16、PLRG1、CDK7、DAP3、RPL34、NUP153、NUP153、POLA2、RPL26、BRD9、STX18、MRPS5、INTS4、NUP107、C6orf52、またはHNRNPH2から選択される追加の遺伝子と、の阻害剤を含む。
PL7、TWISTNB、POLA1、EFH、NBAS、SNRPG、RPS24、INTS7、PSMC2、EP20C、PSMA6、CDC4、TMA16、PLRG1、CDK7、DAP3、RPL34、NUP153、NUP153、POLA2、RPL26、BRD9、STX18、MRPS5、INTS4、NUP107、C6orf52、またはHNRNPH2から選択される追加の遺伝子と、の阻害剤を含む。
さらに他の実施形態では、阻害組成物は、DNA-PKと、PLK1、AURKA、XPO1、CDK7、PSMC2、FNTA、BRD9、またはPTGDRから選択される追加の遺伝子と、の阻害剤を含む。阻害組成物(複数可)は、さらに他の実施形態では、本明細書で特定される遺伝子及びそれぞれの遺伝子産物のうちの2つ、3つ、4つ、5つ、またはそれを超える数の発現を阻害する2つ、3つ、4つ、5つ、またはそれを超える数の阻害剤を用いるものである。
さらに他の実施形態では、阻害組成物は、PLK1、AURKA、XPO1、CDK7、PSMC2、FNTA、BRD9、またはPTGDRから選択される遺伝子の阻害剤を含む。阻害組成物(複数可)は、さらに他の実施形態では、本明細書で特定される遺伝子及びそれぞれの遺伝子産物のうちの2つ、3つ、4つ、5つ、またはそれを超える数の発現を阻害する2つ、3つ、4つ、5つ、またはそれを超える数の阻害剤を用いるものである。
一実施形態では、阻害剤(複数可)は、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)の小化学分子阻害剤(複数可)(図5に記載の小分子など)である。別の実施形態では、阻害剤(複数可)は、遺伝子(複数可)を標的とするsiRNAまたはshRNAである。別の実施形態では、阻害剤(複数可)は、アンチセンスオリゴヌクレオチドである。別の実施形態では、阻害剤(複数可)は、RNA標的化酵素Cas13と共に送達される。さらに別の実施形態では、阻害剤(複数可)は、遺伝子産物またはその活性の発現を抑制するためのdCas9-リプレッサー(KRAB、MeCP2など)融合タンパク質を送達することによって、Cas9でのCRISPR阻害と協奏的に送達される。
ある特定の実施形態では、阻害剤は、SBE13HClである。別の実施形態では、阻害剤は、アリセルチブである。別の実施形態では、阻害剤は、LY3295688である。別の実施形態では、阻害剤は、MK-8745である。別の実施形態では、阻害剤は、KPT-276である。別の実施形態では、阻害剤は、YKL-5-124である。別の実施形態では、阻害剤は、VR-23である。別の実施形態では、阻害剤は、MG-132である。別の実施形態では、阻害剤は、FTI277HClである。別の実施形態では、阻害剤は、BI-7273である。別の実施形態では、阻害剤は、セチピプラント(ACT-129968)である。以下の表3には、いくつかの望ましい阻害剤の構造が示される。
C.活性化化合物(複数可)での前処理/プライミング方法
一実施形態では、標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるための方法は、少なくとも1つの追加の遺伝子または追加の遺伝子の組み合わせの産物、発現、または活性を一時的に活性化、上方制御、刺激、または過剰発現させる活性化組成物または活性化成分もしくは化合物を、遺伝子編集に供すことを意図する哺乳動物細胞に送達することによって、当該細胞のプライミングまたは前処理を実施することを含む。一実施形態では、選択活性化組成物の組み合わせが送達される。ある特定の実施形態では、組成物中の各活性化成分または化合物は、1つの遺伝子または遺伝子産物を活性化、過剰発現、または上方制御する。2つ以上の活性化組成物の組み合わせによって、2つ以上の遺伝子または遺伝子産物のある特定の組み合わせが活性化、上方制御、過剰発現、または刺激され得る。
一実施形態では、標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるための方法は、少なくとも1つの追加の遺伝子または追加の遺伝子の組み合わせの産物、発現、または活性を一時的に活性化、上方制御、刺激、または過剰発現させる活性化組成物または活性化成分もしくは化合物を、遺伝子編集に供すことを意図する哺乳動物細胞に送達することによって、当該細胞のプライミングまたは前処理を実施することを含む。一実施形態では、選択活性化組成物の組み合わせが送達される。ある特定の実施形態では、組成物中の各活性化成分または化合物は、1つの遺伝子または遺伝子産物を活性化、過剰発現、または上方制御する。2つ以上の活性化組成物の組み合わせによって、2つ以上の遺伝子または遺伝子産物のある特定の組み合わせが活性化、上方制御、過剰発現、または刺激され得る。
一実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、遺伝子編集手法及び標的遺伝子の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達と同時に実施される。一実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、CRISPR遺伝子編集手法及び標的遺伝子の正確な編集修復を実施する上で必要なCRISPR成分(例えば、Casタンパク質及びgRNA)の送達と同時に実施される。一実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、遺伝子編集手法及び標的遺伝子の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達の前に実施される。別の実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、CRISPR遺伝子編集手法及び標的遺伝子のCRISPR介在性の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達の前に実施される。一実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、CRISPR遺伝子編集手法及び標的遺伝子のCRISPR介在性の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達の1~24時間前に実施される。別の実施形態では、活性化化合物は、遺伝子編集(例えば、CRISPR)成分を含む単一の組成物において送達される。
標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるためのこうした方法は、活性化組成物または活性化成分もしくは化合物をインビトロまたはエクスビボで哺乳動物細胞に送達することを含み得る。標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるためのこうした方法は、CRISPR系の成分及び活性化組成物をインビボで投与または送達することも含み得る。
別の実施形態では、標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるための方法は、哺乳動物細胞に対する、ある特定の遺伝子、遺伝子産物、またはそのような遺伝子もしくは遺伝子産物の組み合わせの発現または活性を一時的に阻害、下方制御、遮断、または低減する活性化組成物を、哺乳動物細胞に投与することを含む。
本明細書に記載の活性化組成物は、遺伝子の発現もしくは活性またはその遺伝子産物の量(本明細書を通じて互換的に使用される)を一時的に活性化、刺激、過剰発現、または上方制御する。遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表1のリスト中で順位付けされて特定されている。一実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表1のリスト中の上位250個の遺伝子から順位付けされて特定される。別の実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表1のリスト中の上位100個の遺伝子から順位付けされて特定される。別の実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表1のリスト中の上位50個の遺伝子から順位付けされて特定される。別の実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表1のリスト中の上位25個の遺伝子から順位付けされて特定される。別の実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表1のリスト中の上位15個の遺伝子から順位付けされて特定される。別の実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表1のリスト中の上位10個の遺伝子から順位付けされて特定される。別の
実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表1のリスト中の上位5個の遺伝子から順位付けされて特定される。
実施形態では、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)は、表1のリスト中の上位5個の遺伝子から順位付けされて特定される。
一実施形態では、活性化組成物は、2つ以上の活性化成分を含み、各成分は、表1から選択される1つの遺伝子の遺伝子産物または活性を一時的に増加、上方制御、または過剰発現させる。一実施形態では、遺伝子または遺伝子産物は、過剰発現、上方制御、刺激、または活性化されると正確な遺伝子修復を増加させるものであり、WDR77、RBBP8、RFC3、FANCB、BRCA1、RFC1、ATM、またはFANCO2のうちの1つである。活性化組成物(複数可)は、さらに他の実施形態では、本明細書で特定される遺伝子及びそれぞれの遺伝子産物のうちの2つ、3つ、4つ、5つ、またはそれを超える数の発現を活性化、過剰発現、上方制御、または刺激する2つ、3つ、4つ、5つ、またはそれを超える数の活性化因子を用いるものである。
一実施形態では、活性化因子(複数可)は、遺伝子(複数可)または遺伝子産物(複数可)の小化学分子阻害剤(複数可)である。遺伝子活性化は、dCas9-活性化因子(p65、HSF1、VP64など)融合タンパク質である融合タンパク質を送達することによって、遺伝子のmRNAを送達することによって、本明細書で論じられるプラスミドもしくは組換えウイルスにおいて発現する遺伝子産物のオープンリーディングフレーム(ORF)を送達することによって、または遺伝子の精製タンパク質産物を送達することによって、実施され得る。示される遺伝子または遺伝子活性を活性化または過剰発現させる他の既知の方法も本明細書に包含されると考えられる。
D.阻害化合物(複数可)と活性化化合物(複数可)との組み合わせでの前処理/プライミング方法
別の実施形態では、標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるための方法は、選択される遺伝子または遺伝子産物(複数可)の発現または活性を一時的に阻害、下方制御、遮断、または低減する阻害組成物または阻害成分もしくは化合物と、少なくとも1つの遺伝子または追加の遺伝子もしくは遺伝子産物(複数可)の組み合わせの産物、発現、または活性を一時的に活性化、上方制御、刺激、または過剰発現させる活性化組成物または活性化成分もしくは化合物とを、遺伝子編集に供すことを意図する哺乳動物細胞に送達することによって、当該細胞のプライミングまたは前処理を実施することを含む。一実施形態では、1つの選択阻害組成物と1つの活性化組成物とが組み合わせられ、それぞれは、異なる遺伝子または遺伝子産物に指向化されている。別の実施形態では、組み合わせは、選択される遺伝子または遺伝子産物の組み合わせの発現または活性をそれぞれが阻害、下方制御、遮断、または低減する2つ以上の選択阻害組成物と、1つの活性化組成物と、を含む。別の実施形態では、組み合わせは、異なる遺伝子または遺伝子産物の活性化に対して指向化された2つ以上の選択活性化組成物と、1つの阻害組成物と、を含む。さらに別の実施形態では、組み合わせは、2つ以上の選択活性化組成物と共に2つ以上の選択阻害組成物を含み、各組成物は、異なる遺伝子または遺伝子産物の阻害または活性化に対して指向化されている。ある特定の実施形態では、組成物中の各阻害成分または化合物は、1つの遺伝子を阻害する。ある特定の実施形態では、組成物中の各活性化成分または化合物は、1つの遺伝子を活性化する。
別の実施形態では、標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるための方法は、選択される遺伝子または遺伝子産物(複数可)の発現または活性を一時的に阻害、下方制御、遮断、または低減する阻害組成物または阻害成分もしくは化合物と、少なくとも1つの遺伝子または追加の遺伝子もしくは遺伝子産物(複数可)の組み合わせの産物、発現、または活性を一時的に活性化、上方制御、刺激、または過剰発現させる活性化組成物または活性化成分もしくは化合物とを、遺伝子編集に供すことを意図する哺乳動物細胞に送達することによって、当該細胞のプライミングまたは前処理を実施することを含む。一実施形態では、1つの選択阻害組成物と1つの活性化組成物とが組み合わせられ、それぞれは、異なる遺伝子または遺伝子産物に指向化されている。別の実施形態では、組み合わせは、選択される遺伝子または遺伝子産物の組み合わせの発現または活性をそれぞれが阻害、下方制御、遮断、または低減する2つ以上の選択阻害組成物と、1つの活性化組成物と、を含む。別の実施形態では、組み合わせは、異なる遺伝子または遺伝子産物の活性化に対して指向化された2つ以上の選択活性化組成物と、1つの阻害組成物と、を含む。さらに別の実施形態では、組み合わせは、2つ以上の選択活性化組成物と共に2つ以上の選択阻害組成物を含み、各組成物は、異なる遺伝子または遺伝子産物の阻害または活性化に対して指向化されている。ある特定の実施形態では、組成物中の各阻害成分または化合物は、1つの遺伝子を阻害する。ある特定の実施形態では、組成物中の各活性化成分または化合物は、1つの遺伝子を活性化する。
一実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、遺伝子編集手法及び標的遺伝子の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達と同時に実施される。一実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、CRISPR遺伝子編集手法及び標的遺伝子の正確な編集修復を実施する上で必要なCRISPR成分(例えば、Casタンパク質及びgRNA)の送達と同時に実施される。一実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、遺伝子編集手法及び標的遺伝子の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達の前に実施される。別の実施形態では、プライミングステ
ップまたは前処理ステップは、CRISPR遺伝子編集手法及び標的遺伝子のCRISPR介在性の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達の前に実施される。一実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、CRISPR遺伝子編集手法及び標的遺伝子のCRISPR介在性の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達の1~24時間前に実施される。一実施形態では、組み合わせ組成物の阻害成分は、活性化成分とは異なる送達系を介して送達される。一実施形態では、組み合わせ組成物の阻害成分は、同じ形態の送達系を介して送達される。別の実施形態では、組み合わせ組成物の阻害成分は、活性化成分と同時または連続的である。別の実施形態では、阻害化合物(複数可)と活性化化合物(複数可)との組み合わせは、遺伝子編集成分の前に、または遺伝子編集成分と同時に、単一の組成物において送達される。別の実施形態では、阻害化合物(複数可)と活性化化合物(複数可)との組み合わせは、遺伝子編集(例えば、CRISPR)成分を含む単一の組成物において送達される。
ップまたは前処理ステップは、CRISPR遺伝子編集手法及び標的遺伝子のCRISPR介在性の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達の前に実施される。一実施形態では、プライミングステップまたは前処理ステップは、CRISPR遺伝子編集手法及び標的遺伝子のCRISPR介在性の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の送達の1~24時間前に実施される。一実施形態では、組み合わせ組成物の阻害成分は、活性化成分とは異なる送達系を介して送達される。一実施形態では、組み合わせ組成物の阻害成分は、同じ形態の送達系を介して送達される。別の実施形態では、組み合わせ組成物の阻害成分は、活性化成分と同時または連続的である。別の実施形態では、阻害化合物(複数可)と活性化化合物(複数可)との組み合わせは、遺伝子編集成分の前に、または遺伝子編集成分と同時に、単一の組成物において送達される。別の実施形態では、阻害化合物(複数可)と活性化化合物(複数可)との組み合わせは、遺伝子編集(例えば、CRISPR)成分を含む単一の組成物において送達される。
標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるためのこうした方法は、体外で標的遺伝子を操作するために、細胞にCRISPR成分を送達することによって組み合わせ組成物(複数可)をインビトロまたはエクスビボで哺乳動物細胞に送達することを含み得る。標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるためのこうした方法は、CRISPR系の成分及び組み合わせ阻害剤/活性化因子組成物(複数可)をインビボで哺乳動物対象に投与または送達することも含み得る。
一実施形態では、組み合わせ組成物の阻害成分は、本明細書に記載のように表2のリストから選択される。一実施形態では、組み合わせ組成物の活性化成分は、上に定義されるように表1のリストから選択される。一実施形態では、組み合わせ組成物は、DNA-PKcs、LIG4、TP53BP1、NEDD8、TUBA1B、SRPK1、RFC5、POLQ、RPL4、RANBP1、CDK7、CDK12、PRCC、RAD51、RRS10、WRN、RPA3、NUP98、MBD1、PPARG、SMC5、ESCO2、TATDN2、FIGNL1、PDS5A、またはDDX5の中から選択される遺伝子のうちの1つ以上の阻害剤と、WDR77、RBBP8、RFC3、FANCB、BRCA1、RFC1、ATM、またはFANCO2から選択される遺伝子のうちの1つ以上の活性化因子と、を含む。別の実施形態では、組み合わせ組成物は、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子の阻害剤と、少なくとも1つの他の表2の遺伝子の阻害剤と、少なくとも1つの表1の遺伝子の活性化因子と、を含む。ある特定の実施形態では、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子は、DNA-PK、LIG4、またはTP53BP1である。別の実施形態では、組み合わせ組成物は、DNA-PKの阻害剤と、LIG4、TP53BP1、NEDD8、TUBA1B、SRPK1、RFC5、POLQ、RPL4、RANBP1、CDK7、CDK12、PRCC、RAD51、RRS10、WRN、RPA3、NUP98、MBD1、PPARG、SMC5、ESCO2、TATDN2、FIGNL1、PDS5A、またはDDX5の中から選択される遺伝子のうちの1つ以上の阻害剤と、WDR77、RBBP8、RFC3、FANCB、BRCA1、RFC1、ATM、またはFANCO2から選択される遺伝子のうちの1つ以上の活性化因子と、を含む。
当業者なら、本開示を読めば、請求される発明を実施するために、より具体的な阻害剤と活性化因子との組み合わせを、任意選択で、既知の阻害剤の中から選択されるDNA-PK、LIG4、またはTP53BP1の阻害剤と共に、容易に選択することができる。
E.組成物及びキット
いくつかの実施形態では、本明細書で提供されるキット及び組成物は、標的遺伝子を編集することによって、遺伝的に媒介される疾患を有する対象を治療するために使用されるか、または任意の治療状況もしくは非治療状況において任意の標的遺伝子を編集するため
に使用される。遺伝的に媒介される疾患を有する対象の治療に適した組成物またはキットは、一実施形態では、規則的な間隔でクラスター化した短鎖反復回文配列(CRISPR)ゲノム編集手法、及び疾患または障害と関連する標的遺伝子の正確な遺伝子修復を実施する上で必要な成分を含む。組成物は、選択標的遺伝子に結合することが可能なCasエンドヌクレアーゼ及び少なくとも1つのgRNAを含む。一実施形態では、組成物またはキットは、表2から選択される遺伝子の発現または活性を一時的に阻害、下方制御、または遮断する阻害成分を含む。別の実施形態では、組成物またはキットは、表1から選択される遺伝子の遺伝子産物または活性を一時的に増加、上方制御、または過剰発現させる活性化成分を含む。さらに別の実施形態では、組成物またはキットは、上に定義される少なくとも1つの阻害剤成分と少なくとも1つの活性化成分との組み合わせを含む。組成物またはキット中に阻害成分(複数可)、活性化成分(複数可)、または阻害成分及び活性化成分の1つ以上の組み合わせが存在することで、標的遺伝子の当該正確な遺伝子修復の効率を向上させることが可能になる。正確な遺伝子修復の形態は、いくつかある修復形式の中でもとりわけ、相同組換え修復(HDR)、非相同DNA末端結合修復、塩基編集修復、またはプライム編集修復である。
いくつかの実施形態では、本明細書で提供されるキット及び組成物は、標的遺伝子を編集することによって、遺伝的に媒介される疾患を有する対象を治療するために使用されるか、または任意の治療状況もしくは非治療状況において任意の標的遺伝子を編集するため
に使用される。遺伝的に媒介される疾患を有する対象の治療に適した組成物またはキットは、一実施形態では、規則的な間隔でクラスター化した短鎖反復回文配列(CRISPR)ゲノム編集手法、及び疾患または障害と関連する標的遺伝子の正確な遺伝子修復を実施する上で必要な成分を含む。組成物は、選択標的遺伝子に結合することが可能なCasエンドヌクレアーゼ及び少なくとも1つのgRNAを含む。一実施形態では、組成物またはキットは、表2から選択される遺伝子の発現または活性を一時的に阻害、下方制御、または遮断する阻害成分を含む。別の実施形態では、組成物またはキットは、表1から選択される遺伝子の遺伝子産物または活性を一時的に増加、上方制御、または過剰発現させる活性化成分を含む。さらに別の実施形態では、組成物またはキットは、上に定義される少なくとも1つの阻害剤成分と少なくとも1つの活性化成分との組み合わせを含む。組成物またはキット中に阻害成分(複数可)、活性化成分(複数可)、または阻害成分及び活性化成分の1つ以上の組み合わせが存在することで、標的遺伝子の当該正確な遺伝子修復の効率を向上させることが可能になる。正確な遺伝子修復の形態は、いくつかある修復形式の中でもとりわけ、相同組換え修復(HDR)、非相同DNA末端結合修復、塩基編集修復、またはプライム編集修復である。
一実施形態では、そのような組成物またはキットは、2つ以上の阻害成分を含み、各成分は、表2から選択される1つの遺伝子の発現または活性を一時的に阻害、下方制御、または遮断する。一実施形態では、阻害成分は、DNA-PKcs、LIG4、TP53BP1、NEDD8、TUBA1B、SRPK1、RFC5、POLQ、RPL4、RANBP1、CDK7、CDK12、PRCC、RAD51、RRS10、WRN、RPA3、NUP98、MBD1、PPARG、SMC5、ESCO2、TATDN2、FIGNL1、PDS5A、またはDDX5から選択される遺伝子のうちの1つ以上を阻害する。一実施形態では、阻害成分は、POLQ、XPO1、RPL26、ARCN1、CACTIN、RPS24、TMA16、TWISTNB、CDC40、PSMD2、SNRPG、SMU1、CDK7、またはNEPROから選択される。別の成分では、阻害化合物は、MRPS27、MRPL11、HNRNPC、USE1、CSTF1、POLZ、CACTIN、INTS9、RPL7、TWISTNB、POLA1、EFH、NBAS、SNRPG、RPS24、INTS7、PSMC2、EP20C、PSMA6、CDC4、TMA16、PLRG1、CDK7、DAP3、RPL34、NUP153、NUP153、POLA2、RPL26、BRD9、STX18、MRPS5、INTS4、NUP107、C6orf52、またはHNRNPH2から選択される遺伝子を阻害する。別の実施形態では、阻害成分は、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子(例えば、DNA-PK、LIG4、またはTP53BP1)の阻害剤と、表2から選択される遺伝子のその他の阻害剤のうちの1つ以上と、を含む。ある特定の実施形態では、阻害成分は、図5の小分子のうちの1つ以上である。他の例では、DNA-PKの阻害剤は、国際特許公開公報第WO2014/159690号及び米国特許出願公開公報第2020/361877号(参照によって本明細書に組み込まれる)に記載の化合物である。
NHEJ遺伝子の一時的な阻害と1つ以上の追加の遺伝子の一時的な阻害とが組み合わさることで当該修復の効率が向上する。
別の実施形態では、組成物またはキットは、2つ以上の活性化成分を含み、各成分は、表1から選択される1つの遺伝子の遺伝子産物または活性を一時的に増加、上方制御、または過剰発現させる。一実施形態では、表1の遺伝子は、過剰発現または活性化されると正確な遺伝子修復を増加させるものであり、WDR77、RBBP8、RFC3、FANCB、BRCA1、RFC1、ATM、またはFANCO2から選択される。
さらに別の実施形態では、組成物またはキットは、本明細書に定義される阻害成分及び活性化成分の組み合わせを含む。一実施形態では、阻害成分のうちの1つは、非相同末端
結合(NHEJ)に関与する遺伝子の阻害剤であり、1つ以上の追加の表1の遺伝子の産物の過剰発現を引き起こす成分と組み合わせられ、NHEJ遺伝子の一時的な阻害と表1の遺伝子の産物の一時的な過剰発現とが組み合わさることで修復の効率が向上する。
結合(NHEJ)に関与する遺伝子の阻害剤であり、1つ以上の追加の表1の遺伝子の産物の過剰発現を引き起こす成分と組み合わせられ、NHEJ遺伝子の一時的な阻害と表1の遺伝子の産物の一時的な過剰発現とが組み合わさることで修復の効率が向上する。
さらに他の実施形態は、NHEJ遺伝子(例えば、DNA-PK)の阻害剤、上記の表2から選択される別の遺伝子の阻害剤、及び上記の表1から選択される遺伝子の少なくとも1つの活性化因子を含む。
組成物またはキットは、哺乳動物対象へのインビボでの投与に適した送達媒体も含み得る。別の実施形態では、組成物またはキットは、哺乳動物対象の細胞へエクスビボでの投与に適した送達媒体も含み得る。阻害剤または活性化因子の発現形態は、独立して、小分子、追加の遺伝子をコードするmRNAもしくはDNA、プラスミド、組換えウイルス、siRNA、shRNA、追加の遺伝子に指向化された第2のRNAガイド配列、精製タンパク質産物、抗体、DNAもしくはタンパク質としての成分を発現するプラスミドもしくは組換えウイルス、またはそれらの組み合わせであり得る。阻害化合物及び/または活性化化合物の性質に応じて、送達媒体は、ポリマーナノ粒子、無機ナノ粒子、脂質ベースの組成物、ナノカプセル脂質ベース、組換えウイルスベクター、組換えプラスミド、医薬的に許容可能な緩衝液、またはそれらの組み合わせである。
一実施形態では、組成物またはキットは、ナノ粒子またはナノカプセルに封入され、阻害成分及び/または活性化成分とは別に対象または細胞に送達される、標的遺伝子の修復のためのCas酵素及びRNAガイドを含む。
F.治療方法
上記の方法及び組成物は、治療状況における正確な遺伝子修復の効率を向上させて、哺乳動物対象における遺伝的に媒介される疾患の治療を改善するために使用され得る。一実施形態では、対象は、遺伝的に媒介される疾患を有するヒト患者である。
上記の方法及び組成物は、治療状況における正確な遺伝子修復の効率を向上させて、哺乳動物対象における遺伝的に媒介される疾患の治療を改善するために使用され得る。一実施形態では、対象は、遺伝的に媒介される疾患を有するヒト患者である。
一実施形態では、方法及び組成物は、エクスビボでの細胞の前処理に使用され得る。自己哺乳動物T細胞、骨髄細胞、または任意の組織の細胞が哺乳動物対象から採取され、適切な本明細書に記載の阻害組成物、活性化組成物、または組み合わせ組成物を有効量で用いて前処理される。遺伝子編集成分(例えば、CRISPR成分)がエクスビボで細胞に送達されると、挿入、欠失、または置換によって細胞中の標的遺伝子が修正される。その後、処理細胞は、哺乳動物対象にインビボ移入される。一実施形態では、前処理/編集細胞は、対象に全身性に送達される。別の実施形態では、前処理/編集細胞は、所望の標的組織に送達される。この方法は、CAR T細胞、または疾患の治療に編集が必要な標的遺伝子を有する任意の組織もしくは臓器の細胞に適用され得る。
他の方法では、現在臨床試験において実施中であるが、組成物は、ウイルス送達方法(AAVまたはレンチウイルスによるものなど)を使用して対象にインビボで投与され得る。例えば、米国特許公開出願2020/361877及びそこで引用されている刊行物(参照によって組み込まれる)を参照のこと。
送達方法は他にも開発されるであろうが、そうした送達方法が、本明細書の開示を踏まえれば実験を行わずとも、本発明の組成物及び成分の送達に使用されることが予想される。
G.実施例
下記の実施例では、ある特定の遺伝子標的を阻害してCRISPR遺伝子編集状況にお
けるHDRの効率を向上させる特定の実施形態が開示される。こうした実施例は、本明細書で提供される教示の結果として明らかになる、ありとあらゆる変形形態を包含する。
下記の実施例では、ある特定の遺伝子標的を阻害してCRISPR遺伝子編集状況にお
けるHDRの効率を向上させる特定の実施形態が開示される。こうした実施例は、本明細書で提供される教示の結果として明らかになる、ありとあらゆる変形形態を包含する。
実施例1-オリジナルのCRISPR阻害及び活性化スクリーニング
本発明者らは、非相同末端結合(NHEJ)の阻害との相乗作用を生み出し、ヒト細胞における相同組換え修復(HDR)レベルをさらに向上させるHDRの制御因子を特定した。本発明者らは、CRISPRベースのスクリーニングのペアを使用してヒトゲノム中の20,000個の遺伝子をすべて標的にすることで、喪失(ノックアウト)時または獲得(過剰発現)時に正確な遺伝子修復を増加させる遺伝子を特定した。CRISPR阻害スクリーニングを使用することで、正確な遺伝子修復に対するあらゆるヒト遺伝子の喪失の効果を順位付けしてリスト化した。CRISPR活性化スクリーニングでは、正確な遺伝子修復に対するあらゆるヒト遺伝子の獲得の効果を順位付けしてリスト化した。正確な遺伝子修復の強化に対する複数の遺伝子/薬物摂動のコンビナトリアル効果も調べた。特定の遺伝子ノックアウトを有する一連の細胞株を2μMのDNA-PK小分子阻害剤で処理した。RFC5ノックアウト細胞株、TUBA1Bノックアウト細胞株、NEDD8ノックアウト細胞株、LIG4ノックアウト細胞株、POLQノックアウト細胞株、及びRAD51ノックアウト細胞株においてDNA-PKを阻害すると、HDRレベルが有意に上昇した。コンビナトリアル遺伝子摂動の結果、HDRレベルは75%にまで上昇し、これは、対照細胞と比較して約3倍の上昇である。
本発明者らは、非相同末端結合(NHEJ)の阻害との相乗作用を生み出し、ヒト細胞における相同組換え修復(HDR)レベルをさらに向上させるHDRの制御因子を特定した。本発明者らは、CRISPRベースのスクリーニングのペアを使用してヒトゲノム中の20,000個の遺伝子をすべて標的にすることで、喪失(ノックアウト)時または獲得(過剰発現)時に正確な遺伝子修復を増加させる遺伝子を特定した。CRISPR阻害スクリーニングを使用することで、正確な遺伝子修復に対するあらゆるヒト遺伝子の喪失の効果を順位付けしてリスト化した。CRISPR活性化スクリーニングでは、正確な遺伝子修復に対するあらゆるヒト遺伝子の獲得の効果を順位付けしてリスト化した。正確な遺伝子修復の強化に対する複数の遺伝子/薬物摂動のコンビナトリアル効果も調べた。特定の遺伝子ノックアウトを有する一連の細胞株を2μMのDNA-PK小分子阻害剤で処理した。RFC5ノックアウト細胞株、TUBA1Bノックアウト細胞株、NEDD8ノックアウト細胞株、LIG4ノックアウト細胞株、POLQノックアウト細胞株、及びRAD51ノックアウト細胞株においてDNA-PKを阻害すると、HDRレベルが有意に上昇した。コンビナトリアル遺伝子摂動の結果、HDRレベルは75%にまで上昇し、これは、対照細胞と比較して約3倍の上昇である。
効率的な相同組換え修復(HDR)に必要な遺伝子を特定するために、2つのゲノムワイドCRISPRスクリーニングを実施した:Krab-dCas9-MeCP2を使用するCRISPR阻害スクリーニング(CRISPRi)、及びdCas9-PP7-p65-VP64系を使用するCRISPR活性化スクリーニング(CRISPRa)。
ヒト細胞におけるHDRの効率を試験するために、緑色蛍光タンパク質(GFP)から青色蛍光タンパク質(BFP)へのペア(GFPからBFPへの変換が生じるには2つのヌクレオチドが編集されることが必要である)を使用した。緑色蛍光タンパク質(GFP)を安定発現するK562ヒト細胞株でCRISPRスクリーニングを実施した。Cas9、GFPを標的とするガイドRNA、及びBFPをコードする一本鎖DNA(ssDNA)を用いてGFPを標的とした。特定の遺伝的摂動(遺伝的な阻害または活性化)を有する細胞におけるHDRの効率を、蛍光活性化細胞選別(FACS)後に、次世代シークエンシング(NGS)を使用するガイドRNAの回収及び定量化を実施して特定した。
図1に示されるように、CRISPRiアレイ検証における上位ヒットは、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子であった。HDRを促進する上位CRISPRiヒットの中で、DNA損傷に関与する遺伝子(DNA-PK、TP53BP1、及びLIG4)を特定した。DNA-PK、TP53BP1、及びLIG4をノックアウトすると、以前に確立されたようにHDRレベルが上昇した。ノックアウトするとK562細胞でのHDRが促進される遺伝子をさらに13個特定した。NHEJを遮断した場合、HDRのレベルは約50~60%に上昇したにすぎなかった。表2には、阻害されるとHDRレベルが上昇するCRISPRiスクリーニング由来の上位500個の遺伝子が順位付けされて示される。これらの遺伝子は、log2変換した平均ガイド変化倍率(6つの個別ガイドで各遺伝子を標的とした)に基づいて順位付けされている。
表1には、活性化されるとHDRのレベルまたは効率が上昇するCRISPRaスクリーニング由来の上位500個の遺伝子が示される。これらの遺伝子は、log2変換した平均ガイド変化倍率(6つの個別ガイドで各遺伝子を標的とした)に基づいて順位付けされている。
変化倍率によって順位付けした上位200個の遺伝子の上位のCRISPRスクリーニング結果をReactome解析によって評価した。以下の表に示されるように、上位遺伝子のほとんどが、特定の生物学的プロセス(mRNAスプライシング、タンパク質翻訳、細胞周期など)に関与するものであった。
実施例2-DNA-PKノックアウトモノクローナル細胞株
NHEJの阻害との相乗作用を生み出し、ヒト細胞におけるHDRレベルをさらに上昇させるHDRの制御因子をさらに特定するために、DNA-PKモノクローナルノックアウト細胞を生成させた。HEK293 DNA-PKノックアウト細胞は、ガイド及びCas9ヌクレアーゼを用いてHEK293細胞中のDNA-PK遺伝子を標的とすることによって生成させた。ウエスタンブロットによってモノクローナル株を試験して、タンパク質レベルでのDNA-PKの発現を調べた。野生型(WT)HEK293細胞はDNA-PKの発現を示す一方で、図2Aのウエスタンブロットのクローン2、3、18、19、及び22ではノックアウトによってDNA-PKが完全に消失していた。クローン1及び24では、残存DNA-PKタンパク質レベルが検出された。
NHEJの阻害との相乗作用を生み出し、ヒト細胞におけるHDRレベルをさらに上昇させるHDRの制御因子をさらに特定するために、DNA-PKモノクローナルノックアウト細胞を生成させた。HEK293 DNA-PKノックアウト細胞は、ガイド及びCas9ヌクレアーゼを用いてHEK293細胞中のDNA-PK遺伝子を標的とすることによって生成させた。ウエスタンブロットによってモノクローナル株を試験して、タンパク質レベルでのDNA-PKの発現を調べた。野生型(WT)HEK293細胞はDNA-PKの発現を示す一方で、図2Aのウエスタンブロットのクローン2、3、18、19、及び22ではノックアウトによってDNA-PKが完全に消失していた。クローン1及び24では、残存DNA-PKタンパク質レベルが検出された。
緑色蛍光タンパク質(GFP)から青色蛍光タンパク質(BFP)への変換アッセイを使用してDNA-PKモノクローナル株におけるHDRレベルを測定した。図2Bの棒グラフに示されるように、HDRのレベルはWT細胞と比較して2倍に上昇し、DNA-PK発現が完全に消失しているモノクローナル株(クローン2、3、18、19、22)にわたって一貫していた。
実施例3-DNA-PK KO細胞におけるCRISPR阻害スクリーニング
フォローアップ実験において、CRISPRiスクリーニング由来の26個の上位ヒッ
ト遺伝子及びCRISPRaスクリーニング由来の13個の上位ヒット遺伝子をノックアウトした。試験した遺伝子の中で、我々の機能喪失型(CRISPRi)スクリーニング由来の16個の遺伝子(図1)及び我々の機能獲得型(CRISPRa)スクリーニング由来の11個の遺伝子を検証した。これらの遺伝子がHDRレベルを上昇させることを検証した。
フォローアップ実験において、CRISPRiスクリーニング由来の26個の上位ヒッ
ト遺伝子及びCRISPRaスクリーニング由来の13個の上位ヒット遺伝子をノックアウトした。試験した遺伝子の中で、我々の機能喪失型(CRISPRi)スクリーニング由来の16個の遺伝子(図1)及び我々の機能獲得型(CRISPRa)スクリーニング由来の11個の遺伝子を検証した。これらの遺伝子がHDRレベルを上昇させることを検証した。
生物学的反復としてDNA-PKノックアウトクローン株18及び22を使用して、これらの細胞においてゲノムワイドCRISPR阻害スクリーニングを実施した。HDR(変化倍率中央値)を増加させる遺伝子(図3の最も右側3分の1)及び減少させる遺伝子を特定した。HDRを減少させる遺伝子(図3の最も左側3分の1)には、BRCA1、FANCM、FANCI、BARD1、及びRBBP8が含まれている。HDRレベルを上昇させる遺伝子には、POLQ、XPO1、ARCN1、RPL26、CACTIN、TMA16、RPS24、TWISTNB、CDC40、PSMD2、SNRPG、NEPRO、CDK7、及びSMU1が含まれている。
コンビナトリアル遺伝子摂動がHDRレベルを有意に上昇させることを実証するために、RPL4ノックアウト細胞株、SRPK1ノックアウト細胞株、RANBP1ノックアウト細胞株、WRNノックアウト細胞株、RAD51ノックアウト細胞株、POLZノックアウト細胞株、LIG4ノックアウト細胞株、NEDD8ノックアウト細胞株、TUBA1Bノックアウト細胞株、及びRFCSノックアウト細胞株を2μMのDNA-PK阻害剤NU7441で処理した。HDRレベルは細胞選別によって決定した。図4Aに示されるように、RFC5ノックアウト株、TUBA1Bノックアウト株、NEDD8ノックアウト株、LIG4ノックアウト株、POLQノックアウト株、及びRAD51ノックアウト株におけるDNA-PKの遮断(すなわち、2つの遺伝子阻害/ノックアウトの組み合わせ)の結果、HDRレベルが有意に上昇した。
GFP→BFPアッセイを使用するアレイ検証の追加の結果から、DNA-PK及び第2の遺伝子標的を阻害することでHDRが増加することが認められた。簡潔に記載すると、DNA-PKノックアウト細胞クローン22をNT(対照としての非標的化ガイド)の標的としてベースラインを確立するか、または示される遺伝子(すなわち、MRPS27、MRPL11、HNRNPC、USE1、CSTF1、POLZ、CACTIN、INTS9、RPL7、TWISTNB、POLA1、EFH、NBAS、SNRPG、RPS24、INTS7、PSMC2、EP20C、PSMA6、CDC4、TMA16、PLRG1、CDK7、DAP3、RPL34、NUP153、NUP153、POLA2、RPL26、BRD9、STX18、MRPS5、INTS4、NUP107、C6orf52、またはHNRNPH2)のうちの1つを標的とするガイドの標的とした。図4Bの棒グラフに示されるように、これらの遺伝子のほとんどが、DNA-PKノックアウト細胞において摂動を受けた場合にHDRレベルを上昇させた。
実施例4-小分子阻害剤の組み合わせを用いるHDRの阻害
2つの遺伝子標的を同時に阻害する効果を評価し、HDRレベルに対する効果を決定するために、表2の遺伝子標的のうちの38個の既知の小分子阻害剤をSelleckchem.com、Med ChemExpress、及びMillipore Sigmaから購入した。図5の表には、遺伝子標的のリスト及び対応する既知の小分子阻害剤が示される。
2つの遺伝子標的を同時に阻害する効果を評価し、HDRレベルに対する効果を決定するために、表2の遺伝子標的のうちの38個の既知の小分子阻害剤をSelleckchem.com、Med ChemExpress、及びMillipore Sigmaから購入した。図5の表には、遺伝子標的のリスト及び対応する既知の小分子阻害剤が示される。
DNA-PKノックアウトHET293細胞に対して10μMまたは1μMの濃度で小分子を試験した。38個の薬物を用いて18個の標的を標的とした。いくつかの薬物は致死性であったため、使用を控えた。薬物検証は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、または1μMもしくは10μMの示される阻害剤で処理したDNA-PK KO細胞クロー
ン22において実施した。HDRレベルは、BFP→GFPアッセイを用いて測定した。小分子阻害剤は、Cas9、ガイドRNA、及びBFPをコードする一本鎖DNA(ssDNA)の導入と同時に培地に添加した。24時間後に薬物を洗い流した。
ン22において実施した。HDRレベルは、BFP→GFPアッセイを用いて測定した。小分子阻害剤は、Cas9、ガイドRNA、及びBFPをコードする一本鎖DNA(ssDNA)の導入と同時に培地に添加した。24時間後に薬物を洗い流した。
図6に示されるように、示される遺伝子標的の阻害剤化合物の約75%が1μM濃度でHDRレベルを上昇させた。これらには、
PLK1阻害剤 MLN0905、
AURKA阻害剤 アリセルチブ(MLN8237)及びLY3295668、
XPO1阻害剤 エルタネクソル(KPT-8602)及びKPT-276、
CDK7阻害剤 YKL-5-124、
PAK6(汎Pak阻害剤) PF-3758309、
CERS6阻害剤 フィンゴリモド(FTY720)HCl、
BRD9阻害剤 I-BRD9及びBI-7273、
POLA1阻害剤 ST1926及びCD437、
VCP/p97阻害剤 NMS-873及びDBeQ、
CSNK1G3(カゼインキナーゼ1ガンマ3)阻害剤 PF-670462及びPF4800567、
HSPA5阻害剤 HA15及びVER155008、
PTGDR阻害剤 セチピプラント(ACT-129968)、
POLQ 阻害剤ノボビオシン、
FNTA 阻害剤FTI277HCl、ならびに
VCP/p97阻害剤 CB-5083
が含まれる。
PLK1阻害剤 MLN0905、
AURKA阻害剤 アリセルチブ(MLN8237)及びLY3295668、
XPO1阻害剤 エルタネクソル(KPT-8602)及びKPT-276、
CDK7阻害剤 YKL-5-124、
PAK6(汎Pak阻害剤) PF-3758309、
CERS6阻害剤 フィンゴリモド(FTY720)HCl、
BRD9阻害剤 I-BRD9及びBI-7273、
POLA1阻害剤 ST1926及びCD437、
VCP/p97阻害剤 NMS-873及びDBeQ、
CSNK1G3(カゼインキナーゼ1ガンマ3)阻害剤 PF-670462及びPF4800567、
HSPA5阻害剤 HA15及びVER155008、
PTGDR阻害剤 セチピプラント(ACT-129968)、
POLQ 阻害剤ノボビオシン、
FNTA 阻害剤FTI277HCl、ならびに
VCP/p97阻害剤 CB-5083
が含まれる。
こうしたデータは、少なくとも2つの遺伝子標的を阻害するこれらの薬物組み合わせがCRISPR遺伝子編集手法との併用時にHDR効率の増強に有用であり得るという証拠を与えるものである。
図6に示される化合物を、用量依存的効果についてさらに試験した。記載の化合物を10μM、5μM、1μM、0.5μM、0.1μM、及び0.01μMの化合物濃度で用いて、上記のものと同じ細胞を処理した。HDRレベルは、薬物処理から24時間後のDMSOに対するBFP+細胞の%として示される(図7)。
10μM、5μM、1μM、0.5μM、0.1μM、及び0.01μMでの細胞毒性についても、同じ化合物を試験した。図8は、薬物処理後の細胞毒性を示す。図9Aは、化合物KPT-276についてDMSOに対するBFP+の増加及び細胞毒性を示すグラフであり、図9Bは、化合物SBE13HClの結果を示す。いくつかの小分子阻害剤は、特に高濃度で細胞毒性を示した一方で、この化合物についてはHDRを用量依存的に増加させることが認められ、毒性の低さが認められた。
実施例5-組み合わせのスクリーニング
上記の実施例の結果から、ある特定の組み合わせを試験して、高レベルのHDRを生じさせる最小用量を決定する。図10は、化合物の組み合わせの表を示す。11個の化合物を選択した。これらの化合物を記載の濃度で組み合わせて試験する。被験化合物及びそれらの構造は表3に示される。
上記の実施例の結果から、ある特定の組み合わせを試験して、高レベルのHDRを生じさせる最小用量を決定する。図10は、化合物の組み合わせの表を示す。11個の化合物を選択した。これらの化合物を記載の濃度で組み合わせて試験する。被験化合物及びそれらの構造は表3に示される。
実施例6-HDR効率が向上した遺伝子編集
ムコ多糖症1(MPS1)疾患に罹患しているヒト患者を対象として遺伝子編集効率の増強方法を実証する。MPS1は、IDUA遺伝子が変異することで生じる。IDUAは、グリコサミノグリカン(GAG)の分解に必要なアルファ-L-イズロニダーゼと呼ば
れる酵素をコードする。この酵素に変異を有する患者では、GAGが大量に蓄積して細胞、組織、及び臓器に損傷が生じる。現在のところ、この疾患に有効な治療は存在しない。この変異を有して生まれる子供の平均寿命は約10年である。
ムコ多糖症1(MPS1)疾患に罹患しているヒト患者を対象として遺伝子編集効率の増強方法を実証する。MPS1は、IDUA遺伝子が変異することで生じる。IDUAは、グリコサミノグリカン(GAG)の分解に必要なアルファ-L-イズロニダーゼと呼ば
れる酵素をコードする。この酵素に変異を有する患者では、GAGが大量に蓄積して細胞、組織、及び臓器に損傷が生じる。現在のところ、この疾患に有効な治療は存在しない。この変異を有して生まれる子供の平均寿命は約10年である。
MPSI疾患表現型を好転させるために、相同組換え修復を制御することを我々が特定した遺伝子の遺伝子発現を抑制または活性化することによって患者の一過性プライミングを実施する。このプライミングは、所望の遺伝子を阻害または活性化することによって実施する。遺伝子阻害は、小分子阻害剤、siRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、RNA標的化酵素Cas13、またはdCas9リプレッサー(KRAB、MeCP2など)を送達することによって実施する。遺伝子活性化は、mRNA、プラスミド上の遺伝子ORF、dCas9活性化因子(p65、HSF1など)を送達するか、または遺伝子送達ウイルスベースの方法によって達成する。本明細書に記載のプライミング方法は、高効率のHDRを可能にする一過性かつ可逆的な変化を可能にする。上記の阻害剤(複数可)及び/または活性化因子(複数可)の所望の組み合わせを用いて患者のプライミングを実施した時点で、Cas9酵素mRNA、ガイドRNA、及び所望のDNA編集を含む一本鎖DNAテンプレートをナノ粒子ベースの方法を介して送達する。プライミングを実施した患者は、HDRベースの永続的遺伝子編集を高レベルで示す。インビボでの遺伝子編集の効率は組織生検によって検査する。
実施例7-HDR効率向上のための組み合わせ阻害組成物でのプライミングを用いる遺伝子編集
DNA-PK阻害剤及び別の阻害剤を使用するコンビナトリアル阻害がHDR遺伝子編集率に与える効果を調べるために、EGFP標的化sgRNA及びEBFP ssODNを含むSpCas9 RNPをヒトK562 PRKDC-/-細胞(DNAノックアウト細胞株)にヌクレオフェクションし、その後に1μM(マイクロモル濃度)濃度のST1926(POLA1の阻害剤)と共にインキュベートするか、またはDMSOで処理した(対照)。遺伝子編集率はパーセントで表され、正確な修復の%(BFP変換の%)として分類されている。PRKDCヌルヒト細胞でのST1926処理の組み合わせによって、正確な編集が56%から73%に強化された。図6を参照のこと。
DNA-PK阻害剤及び別の阻害剤を使用するコンビナトリアル阻害がHDR遺伝子編集率に与える効果を調べるために、EGFP標的化sgRNA及びEBFP ssODNを含むSpCas9 RNPをヒトK562 PRKDC-/-細胞(DNAノックアウト細胞株)にヌクレオフェクションし、その後に1μM(マイクロモル濃度)濃度のST1926(POLA1の阻害剤)と共にインキュベートするか、またはDMSOで処理した(対照)。遺伝子編集率はパーセントで表され、正確な修復の%(BFP変換の%)として分類されている。PRKDCヌルヒト細胞でのST1926処理の組み合わせによって、正確な編集が56%から73%に強化された。図6を参照のこと。
類似の様式で、がんに罹患している患者から採取した体外のT細胞に対して、ST1926とDNA-PK阻害剤(NU7441など)との組み合わせをエクスビボ、室温で5時間送達する。阻害剤の送達は、医薬的に許容可能な緩衝液及び医薬品添加物において行う。5時間後、Cas9mRNA、変異遺伝子を標的とするgRNA、及び所望のDNA編集を含む一本鎖DNAテンプレートを含むLNPを、ナノ粒子ベースの方法によってエクスビボで細胞に送達する。標的遺伝子が編集された時点で、細胞を患者に再注入する。これと同様のプロトコールを使用して、現在の臨床試験プロトコールに従って、とりわけ、嚢胞性線維症を治療することができる。変異遺伝子が修正される結果、患者に治療効果が生じる。
本明細書に記載の特定の実施形態は単に本発明の一態様の一例を意図するものにすぎず、したがって、本発明は、そのような実施形態による範囲に限定されないものであり、機能的に均等な実施形態はいずれも、本発明の範囲に含まれる。実際、明示及び本明細書に記載されるものに加えて、前述の説明及び添付の図面から本発明のさまざまな改変が当業者に明らかになるであろう。そのような改変は、添付の特許請求の範囲の範囲に含まれることが意図される。
本明細書で言及される刊行物、特許、及び特許出願はすべて、個々の刊行物、特許、または特許出願のそれぞれが、その全体が参照によって組み込まれることが具体的かつ個別に示された場合と同程度に、それらの全体が参照によって組み込まれる。本明細書でのい
ずれの参考文献の引用も、そのような参考文献が本発明に対する先行技術として利用可能であることを認めるものではない。
ずれの参考文献の引用も、そのような参考文献が本発明に対する先行技術として利用可能であることを認めるものではない。
Claims (43)
- (a)標的遺伝子の正確な遺伝子修復の実施に必要な成分と、
少なくとも1つの、
(b)表2から選択される遺伝子の発現もしくは活性を一時的に阻害、下方制御、もしくは遮断する阻害成分、
(c)表1から選択される遺伝子の遺伝子産物もしくは活性を一時的に増加、上方制御、もしくは過剰発現させる活性化成分、または
(d)少なくとも1つの(b)の阻害剤成分と少なくとも1つの(c)の活性化成分との組み合わせ、
とを含む組成物であって、
前記組成物中に(b)、(c)、または(d)が存在することで、前記標的遺伝子の前記正確な遺伝子修復の効率を向上させることが可能になる、前記組成物。 - 2つ以上の阻害成分を含み、各成分が、表2から選択される1つの遺伝子の発現または活性を一時的に阻害、下方制御、または遮断する、請求項1に記載の組成物。
- 2つ以上の活性化成分を含み、各成分が、表1から選択される1つの遺伝子の遺伝子産物または活性を一時的に増加、上方制御、または過剰発現させる、請求項1または請求項2に記載の組成物。
- 前記正確な遺伝子修復の形態が、相同組換え修復(HDR)、塩基編集修復、またはプライム編集修復である、請求項1~3のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記成分(a)が、CRISPR関連エンドヌクレアーゼ(Cas)タンパク質と、前記標的遺伝子を標的とするガイドRNA配列と、を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の組成物。
- 哺乳動物対象へのインビボでの投与または哺乳動物対象の細胞へのエクスビボでの投与に適した送達媒体をさらに含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記送達媒体が、ポリマーナノ粒子、無機ナノ粒子、脂質ベースの組成物、ナノカプセル脂質ベース、組換えウイルスベクター、組換えプラスミド、緩衝液、またはそれらの組み合わせである、請求項6に記載の組成物。
- 前記阻害成分が、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子の阻害剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- 阻害されると正確な編集修復を増加させる前記遺伝子(b)が、DNA-PK、LIG4、TP53BP1、NEDD8、TUBA1B、SRPK1、RFC5、POLQ、RPL4、RANBP1、CDK7、CDK12、PRCC、RAD51、RRS10、WRN、RPA3、NUP98、MBD1、PPARG、SMC5、ESCO2、TATDN2、FIGNL1、PDS5A、またはDDX5である、請求項1に記載の組成物。
- 前記阻害成分の組み合わせが、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子の阻害剤と、1つ以上の追加の表2の遺伝子の阻害剤と、を含み、前記組み合わせが、前記修復の効率を向上させる、請求項2に記載の組成物。
- 前記追加の遺伝子が、POLQ、XPO1、RPL26、ARCN1、CACTIN、RPS24、TMA16、TWISTNB、CDC40、PSMD2、SNRPG、SM
U1、CDK7、またはNEPROである、請求項10に記載の組成物。 - 前記追加の遺伝子が、MRPS27、MRPL11、HNRNPC、USE1、CSTF1、POLZ、CACTIN、INTS9、RPL7、TWISTNB、POLA1、EFH、NBAS、SNRPG、RPS24、INTS7、PSMC2、EP20C、PSMA6、CDC4、TMA16、PLRG1、CDK7、DAP3、RPL34、NUP153、NUP153、POLA2、RPL26、BRD9、STX18、MRPS5、INTS4、NUP107、C6orf52、またはHNRNPH2である、請求項10に記載の組成物。
- 前記追加の表2の遺伝子が、PLK1、AURKA、XPO1、CDK7、PSMC2、FNTA、BRD9、またはPTGDRである、請求項10に記載の組成物。
- (b)の阻害成分及び(c)の活性化成分を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記表1の遺伝子が、WDR77、RBBP8、RFC3、FANCB、BRCA1、RFC1、ATM、またはFANCO2である、請求項15に記載の組成物。
- 前記非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子が、DNA-PK、LIG4、またはTP53BP1である、請求項8または10~13のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記活性化成分または過剰発現成分が、小分子、前記追加の遺伝子をコードするmRNAもしくはDNA、または前記追加の遺伝子の精製タンパク質産物である、請求項1~16のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記阻害成分が、独立して、小分子、核酸、siRNA、shRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、追加の遺伝子に指向化された第2のRNAガイド配列、抗体、タンパク質、DNAもしくはタンパク質としての前記成分を発現するプラスミド、またはそれらの組み合わせである、請求項1~16のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記阻害成分が、図4Bまたは6の小分子のうちの1つ以上である、請求項1~18のいずれか1項に記載の組成物。
- 標的遺伝子の正確な遺伝子編集の効率を向上させるための方法であって、前記方法が、
(a)表2から選択される1つの遺伝子もしくは遺伝子の組み合わせの発現もしくは活性を一時的に阻害、下方制御、遮断、もしくは低減する組成物、
(b)表1から選択される少なくとも1つの追加の遺伝子もしくは追加の遺伝子の組み合わせの産物、発現、もしくは活性を一時的に活性化、上方制御、刺激、もしくは過剰発現させる組成物、または
(c)(a)の組成物及び(b)の組成物
をインビボで哺乳動物対象に投与すること、またはエクスビボで哺乳動物細胞と接触させること、を含み、
前記組成物(a)、(b)、または(c)が、遺伝子編集手法及び前記標的遺伝子の正確な編集修復を実施する上で必要な成分の前またはそれと同時に投与される、前記方法。 - 前記正確な遺伝子修復の形態が、相同組換え修復(HDR)、塩基編集修復、またはプライム編集修復である、請求項20に記載の方法。
- 前記遺伝子編集がCRISPRであり、前記CRISPR介在性の正確な編集修復の実施に必要な成分が、CRISPR関連エンドヌクレアーゼ(Cas)タンパク質及びガイ
ドRNA配列を含む、請求項20または21に記載の方法。 - 前記阻害組成物(a)または(c)が、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子の阻害剤を含む、請求項20~請求項22のいずれか1項に記載の方法。
- 阻害されると正確な編集修復を増加させる前記表2から選択される遺伝子が、DNA-PKcs、LIG4、TP53BP1、NEDD8、TUBA1B、SRPK1、RFC5、POLQ、RPL4、RANBP1、CDK7、CDK12、PRCC、RAD51、RRS10、WRN、RPA3、NUP98、MBD1、PPARG、SMC5、ESCO2、TATDN2、FIGNL1、PDS5A、またはDDX5である、請求項20~23のいずれか1項に記載の方法。
- 前記組成物(a)が、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子の阻害剤と、1つ以上の追加の表2の遺伝子の阻害剤と、を含み、前記組み合わせが、前記修復の効率を向上させる、請求項20~24のいずれか1項に記載の方法。
- 前記追加の表2の遺伝子が、POLQ、XPO1、RPL26、ARCN1、CACTIN、RPS24、TMA16、TWISTNB、CDC40、PSMD2、SNRPG、SMU1、CDK7、またはNEPROである、請求項20~25のいずれか1項に記載の方法。
- 前記追加の表2の遺伝子が、PLK1、AURKA、XPO1、CDK7、PSMC2、FNTA、BRD9、またはPTGDRである、請求項20~25のいずれか1項に記載の方法。
- 前記追加の表2の遺伝子が、MRPS27、MRPL11、HNRNPC、USE1、CSTF1、POLZ、CACTIN、INTS9、RPL7、TWISTNB、POLA1、EFH、NBAS、SNRPG、RPS24、INTS7、PSMC2、EP20C、PSMA6、CDC4、TMA16、PLRG1、CDK7、DAP3、RPL34、NUP153、NUP153、POLA2、RPL26、BRD9、STX18、MRPS5、INTS4、NUP107、C6orf52、またはHNRNPH2である、請求項20~25のいずれか1項に記載の方法。
- 前記追加の表1の遺伝子が、WDR77、RBBP8、RFC3、FANCB、BRCA1、RFC1、ATM、またはFANCO2である、請求項20~28のいずれか1項に記載の方法。
- 前記阻害成分と活性化成分との組み合わせが、非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子の阻害剤と、1つ以上の追加の表1の遺伝子の産物の過剰発現を引き起こす成分と、を含み、前記第1の追加の遺伝子の一時的な阻害と、前記第2の追加の遺伝子の産物の一時的な過剰発現と、が組み合わさることで前記修復の効率が高まる、請求項20~28のいずれか1項に記載の方法。
- 前記追加の表1の遺伝子が、WDR77、RBBP8、RFC3、FANCB、BRCA1、RFC1、ATM、またはFANCO2である、請求項29に記載の方法。
- 前記非相同末端結合(NHEJ)に関与する遺伝子が、DNA-PK、LIG4、またはTP53BP1である、請求項23、25、または29に記載の方法。
- 前記活性化成分または過剰発現成分が、送達時に前記追加の遺伝子の細胞レベルを向上
させ得る、小分子、前記追加の遺伝子をコードするmRNAもしくはDNA、または前記追加の遺伝子の精製タンパク質産物であり、前記追加の遺伝子(複数可)の発現が増加することで、前記修復の効率が高まる、請求項20~31のいずれか1項に記載の方法。 - 前記阻害成分が、独立して、小分子、核酸、siRNA、shRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、追加の遺伝子に指向化された第2のRNAガイド配列、抗体、タンパク質、DNAもしくはタンパク質としての前記成分を発現するプラスミド、またはそれらの組み合わせである、請求項20~31のいずれか1項に記載の方法。
- 前記阻害組成物が、図4Aまたは6の小分子のうちの1つ以上を含む、請求項20~33のいずれか1項に記載の方法。
- 前記哺乳動物細胞が、前記哺乳動物対象から採取される自己細胞であり、インビボでの遺伝子編集に供され、その後に前記哺乳動物対象にインビボ移入される、請求項20~34のいずれか1項に記載の方法。
- 前記遺伝子編集成分の投与の1~24時間前に前記組成物(a)、(b)、または(c)を投与することをさらに含む、請求項20~35のいずれか1項に記載の方法。
- 前記標的遺伝子の修復のための前記遺伝子編集成分がナノ粒子またはナノカプセルに封入され、前記組成物(a)、(b)、または(c)とは別に前記対象または細胞に送達される、請求項20~36のいずれか1項に記載の方法。
- 前記(a)、(b)、または(c)の組成物が、独立して、小分子、核酸配列、siRNA、shRNA、追加の遺伝子に指向化された第2のRNAガイド配列、抗体、タンパク質、前記追加の遺伝子をDNAもしくはタンパク質として一時的に発現するように設計されたプラスミドもしくは組換えウイルス、またはそれらの組み合わせである、請求項20~37のいずれか1項に記載の方法。
- 前記哺乳動物対象が、遺伝的に媒介される疾患を有するヒト対象である、請求項20~38のいずれか1項に記載の方法。
- 前記標的遺伝子が、ヒト対象における遺伝的に媒介される疾患を媒介するまたはその原因である遺伝子である、請求項20に記載の方法。
- 前記阻害剤が、SBE13HCl、アリセルチブ、LY3295668、MK-8745、KPT-276、YKL-5-124、VR23、MG132、FTI277HCl、BI-7273、またはセチピプラントである、いずれかの先行請求項に記載の組成物または方法。
- SBE13HCl、アリセルチブ、LY3295668、MK-8745、KPT-276、YKL-5-124、VR23、MG132、FTI277HCl、BI-7273、またはセチピプラントのうちの2つ以上を含む組成物。
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