JP5268196B2 - キメラアルファウイルスレプリコン粒子 - Google Patents

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Description

(技術分野)
本発明は、一般にキメラアルファウイルスに関する。より具体的には、本発明は、少なくとも1つのアルファウイルス由来のRNAおよび少なくとも2つの異なるアルファウイルス由来の1つ以上の構造エレメント(キャプシドおよび/またはエンベロープ)を有するキメラアルファウイルスの調製に関する。本発明のキメラアルファウイルスは、治療適用または予防適用を有する異種遺伝子のエキソビボ投与およびインビボ投与において有用である。
(背景)
アルファウイルスは、遺伝的、構造的および血清学的に関連するTogaviridaeファミリーの節足動物提示(borne)ウイルスの1つのセットを含む。26個の公知のウイルスおよびウイルスサブタイプが、アルファウイルス属(シンドビスウイルス、セミリキ森林ウイルス、ロス川ウイルスおよびベネズエラウマ脳炎ウイルスを含む)に分類される。
シンドビスウイルスは、TogaviridaeファミリーのAlphavirus属のプロトタイプのメンバーである。その複製ストラテジーは、種々の培養細胞において十分特徴付けられており、他のアルファウイルスについてのモデルとして働く。簡単には、シンドビスウイルス(他のアルファウイルスと同様)のゲノムは、キャップおよびポリアデニル化されている約12kbの一本鎖ポジティブセンスRNA分子であり、ウイルスコードキャプシドタンパク質シェル内に含まれる。核キャプシドはさらに、宿主由来脂質エンベロープによって囲まれ、ここに2つのウイルス特異的糖タンパク質E1およびE2が挿入され、そして細胞質テールによってこの核キャプシドにアンカーされる。特定のアルファウイルス(例えば、SFV)はまた、E2前駆体タンパク質PE2の切断産物である、さらなるタンパク質E3を維持する。
ウイルス粒子の標的細胞への吸収、侵入、およびウイルスゲノムRNAの細胞質への核キャプシドの放出に対する非コート化の後、複製プロセスは、そのウイルスゲノムの5’側の2/3から翻訳される、4つのアルファウイルス非構造タンパク質(nsP)を介して生じる。全長ネガティブ鎖RNAの合成は、さらなるポジティブ鎖ゲノムRNAの合成についてのテンプレート、および連結領域プロモーターで内在的に開始される異常に発現される26SサブゲノムRNAを順々に提供する。アルファウイルス構造タンパク質は、nsPのように、そのゲノムの3’側の1/3を示すサブゲノム26S RNAより翻訳され、その個々のタンパク質に翻訳後修飾的にプロセスされる。
アルファウイルス属のいくつかのメンバーは、ワクチンおよび治療剤としての用途のための「レプリコン」発現ベクターとして開発されてきた。レプリコンベクターは、いくつかの形式(DNA、RNAおよび組換えレプリコン粒子)において使用され得る。このようなレプリコンベクターは、例えば、シンドビスウイルス(非特許文献1非特許文献2非特許文献3非特許文献4)、セミリキ森林ウイルス(非特許文献5非特許文献6)およびベネズエラウマ脳炎ウイルス(非特許文献7)を含むアルファウイルスから誘導された。文献の広範な内容(body)は、ワクチン(例えば、非特許文献2非特許文献6非特許文献3非特許文献7非特許文献4非特許文献8非特許文献9非特許文献10を参照のこと)のような適用についてのアルファウイルスレプリコンベクターの効率を現在実証している。一般にいうと、「レプリコン」粒子は、自己複製する核酸を含有するウイルス粒子をいう。レプリコン粒子自体は、一般に複製無能または複製「欠損」とみなされ、これは、細胞をレプリコン粒子で感染させる場合に子孫レプリコン粒子が生じない。数年を経て、レプリコン粒子を記載するために使用されるいくつかの同義語が、現れてきた。これらの用語としては、組換えウイルス粒子、組換えアルファウイルス粒子、アルファウイルスレプリコン粒子およびレプリコン粒子が挙げられる。しかし、本明細書中で使用される場合、これらの用語は全て、ウイルス由来RNAベクターレプリコン(特に、アルファウイルスRNAベクターレプリコン)を含むビリオン様単位をいう。さらに、これらの用語は、ベクター、ベクター構築物または遺伝子送達ベクターとしてひとまとめにしていわれ得る。
現在、いくつかのアルファウイルスが、ワクチンおよび他の治療適用のための遺伝子送達系として開発されている。全ての特性(例えば、構造、複製)において概して非常に類似するが、個々のアルファウイルスは、独特な、いくつかの特定の特性(例えば、レセプター結合、インターフェロン感受性および疾患プロファイル)を示し得る。各ウイルス由来の最も好ましい特性を利用するために、キメラレプリコン粒子アプローチが開発されてきた。特に、キメラアルファウイルスレプリコン粒子は、1つのウイルス由来のRNAおよび異なるウイルス由来の1つ以上の構造成分を有し得る。このウイルス成分は、一般に非常に関連したウイルス由来であるが、多様なウイルスファミリーから作製されるキメラウイルス粒子が可能である。
キメラアルファウイルスレプリコン粒子が作製され得ることが以前に実証され、ここで、このRNAベクターは、第1のアルファウイルス由来であり、そしてその構造「コート」タンパク質(例えば、エンベロープ糖タンパク質)は、第2のアルファウイルス由来である(例えば、米国特許出願番号09/236,140を参照のこと;米国特許第5,789,245号、同第5,842,723号、同第5,789,245号、同第5,842,723号および同第6,015,694号;ならびにWO95/07994、WO97/38087およびWO99/18226を参照のこと)。しかし、以前に記載されたストラテジーはいくつかのアルファウイルスキメラを作製するために首尾よいが、このようなキメラ粒子は、商業的に実行可能な収量で常には産生されない。これは、おそらく、生産性の減少を生じるウイルスRNAと構造タンパク質との間の効率的でない相互作用に起因する。
従って、キメラレプリコン粒子およびレプリコンを含む組成物、キメラレプリコン粒子およびレプリコンを作製する方法ならびにキメラレプリコン粒子を使用する方法(例えば、変更された細胞親和性および組織親和性ならびに/または構造タンパク質表面抗原性を有する遺伝子送達ビヒクルとしての使用)についての必要性が存在する。
Xiong et al.(1989)Science 243:1188−1191 Dubensky et al.(1996)J.Virol.70:508−519 Hariharan et al.(1998)J.Virol.72:950−958 Polo et al.(1999)PNAS 96:4598−4603 Liljestrom(1991)Bio/Technology 9:1356−1361 Berglund et al.(1998)Nat.Biotech.16:562−565 Pushko et al.(1997)Virology 239:389−401 Davis et al.(2000)J Virol.74:371−378 Schlesinger and Dubensky(1999)Curr Opin.Biotechnol.10:434−439 Berglund et al.(1999)Vaccine 17:497−507
(要旨)
本発明は、キメラアルファウイルスおよびアルファウイルスレプリコン粒子を含む組成物、ならびにこれらの粒子を作製および使用する方法に関する。
1つの局面において、本発明は、以下を含むキメラアルファウイルス粒子を提供する:1つ以上のアルファウイルス由来のRNA;および構造タンパク質(ここで、この構造タンパク質の少なくとも1つは、2つ以上のアルファウイルス由来である)。特定の実施形態において、RNAは、第1のアルファウイルス由来であり、構造タンパク質は、以下を含む:(a)以下を有するハイブリッドキャプシド:(i)上記の第1のアルファウイルス由来のRNA結合ドメイン、および(ii)第2のアルファウイルス由来のエンベロープ糖タンパク質相互作用ドメインを有するハイブリッドキャプシドタンパク質;ならびに(b)上記の第2のアルファウイルス由来のエンベロープ糖タンパク質。他の実施形態において、RNAは、第1のアルファウイルス由来であり、構造タンパク質は、以下を含む:(a)第1のアルファウイルス由来のキャプシドタンパク質;ならびに(b)以下を有するエンベロープ糖タンパク質:(i)細胞質テール部分、および(ii)残りの部分(ここで、細胞質テール部分は、上記の第1のアルファウイルス由来であり、残りの部分は、第2のアルファウイルス由来である)。核酸は、同一のウイルス由来のウイルスキャプシド内に含まれる第1のウイルス由来であるが、第2のウイルス由来のエンベロープ糖タンパク質成分を有する。なおさらなる実施形態において、キメラ粒子は、ハイブリッドキャプシドタンパク質およびハイブリッドエンベロープタンパク質を含む。さらに、ハイブリッドタンパク質は、典型的には、第1のアルファウイルス由来の少なくとも1つの機能ドメインを含むが、そのタンパク質の残りの部分は、1つ以上のよりさらなるアルファウイルス由来(例えば、この第1のウイルス、第2のウイルスまたは2つ以上のウイルスの組み合わせ由来のエンベロープ糖タンパク質成分)である。残りの部分は、異なるアルファウイルス由来の配列の25%〜100%(またはその間の任意の値)を含み得る。
従って、本発明の改変された(またはキメラの)アルファウイルスレプリコン粒子としては、以下が挙げられるがこれに限定されない:(例えば、欠損ヘルパーまたは他の構造タンパク質遺伝子発現カセットによって提供される)2つ以上のアルファウイルス由来の少なくとも1つの構造エレメント(キャプシドおよび/またはエンベロープタンパク質)内に含まれる、1つ以上のアルファウイルス由来の核酸から構成されるレプリコン粒子(レプリコンベクターにより提供される)。例えば、キメラ粒子は、第1のアルファウイルス由来のRNA、第1のアルファウイルス由来のRNA結合ドメインを有するハイブリッドキャプシドタンパク質、および第2のアルファウイルス由来のエンベロープ糖タンパク質相互作用ドメイン、ならびに第2のアルファウイルス由来のエンベロープ糖タンパク質を含む。他の実施形態において、本発明の粒子は、第1のアルファウイルス由来のRNA、この第1のアルファウイルス由来のキャプシドタンパク質、およびこの第1のアルファウイルス由来の細胞質テールを第2のアルファウイルス由来のエンベロープ糖タンパク質の残りの部分とともに有するエンベロープ糖タンパク質を含む。さらに別の実施形態において、キメラアルファウイルス粒子は、第1のアルファウイルス由来のRNA、(例えば、欠失した非構造タンパク質遺伝子領域に)挿入された第2のアルファウイルス由来のパッケージングシグナルを有するRNA、ならびに第2のアルファウイルス由来のキャプシドタンパク質およびエンベロープ糖タンパク質を含む。
別の局面において、本発明は、以下を含むキメラアルファウイルス粒子に関する:(a)第1のアルファウイルス由来の1つ以上の非構造タンパク質をコードするRNA、およびこの第1のアルファウイルスとは異なる第2のアルファウイルス由来のパッケージングシグナル(例えば、nsP3とnsP4との連結部、nsP4のオープンリーディングフレームの後、および非構造タンパク質遺伝子における欠失からなる群より選択される部位に挿入される、パッケージングシグナル);(b)上記の第2のアルファウイルス由来のキャプシドタンパク質;ならびに(c)上記の第1のアルファウイルスとは異なるアルファウイルス由来のエンベロープタンパク質。特定の実施形態において、エンベロープタンパク質は、第2のアルファウイルス由来である。
本明細書中に記載される任意のキメラ粒子において、RNAは、5’から3’の順番に以下を含む:(i)非構造タンパク質媒介増幅に必要な5’配列、(ii)アルファウイルス非構造タンパク質をコードするヌクレオチド配列、(iii)異種核酸を発現する手段(例えば、ウイルス連結領域プロモーター)、(iv)異種核酸配列(例えば、免疫原)、(v)非構造タンパク質媒介増幅に必要な3’配列、および(vi)ポリアデニル化トラクト。特定の実施形態において、異種核酸配列は、アルファウイルス構造タンパク質遺伝子を置換する。さらに、本明細書中に記載される任意の実施形態において、キメラは、シンドビスウイルス(SIN)およびベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEE)由来の配列から構成され、例えば、ここで、この第1のアルファウイルスがVEEであり、この第2のアルファウイルスがSINであるか、またはここで、この第1のアルファウイルスがVEEであり、この第2のアルファウイルスがSINである。
他の局面において、本発明は、以下を含むアルファウイルスレプリコンRNAに関する:非構造タンパク質媒介増幅に必要な5’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をコードする配列、アルファウイルスサブゲノムプロモーター、非アルファウイルス異種性配列、および非構造タンパク質媒介増幅に必要な3’配列。ここで、上記非構造タンパク質の少なくとも1つは、バイオセイフティーレベル3(BSL−3)アルファウイルス由来であり、ここで、上記のレプリコンRNAの配列は、BSL−3アルファウイルスのゲノムの少なくとも1/3(であるが2/3未満で)に同一である配列を示す。特定の実施形態において、これらのレプリコンのcDNAコピーは、真核生物階層ベクター開始システム(Eukaryotic Layered Vector Initiation System(ELVIS))中の核酸ベクター配列(例えば、真核生物細胞中でcDNAからRNAの合成を開始し得る5’プロモーターを含有するELVISベクター)、および自身の複製を指向し得異種性配列を発現し得る核酸ベクター配列として含まれる。このBSL−3アルファウイルスは、例えば、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEE)であり得る。
本明細書中に記載される任意のキメラ粒子およびレプリコンにおいて、RNAは、異種核酸配列(例えば、治療剤または免疫原(抗原))をさらに含み得る。この異種核酸配列は、構造タンパク質コード配列を複製し得る。さらに、この異種ヌクレオチド配列は、例えば、病原体(例えば、ウイルス、細菌、真菌または寄生体のような感染性因子)由来のポリペプチド抗原をコードし得る。好ましい実施形態において、抗原は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)由来(例えば、gag、gp120、gp140、gp160、pol、rev、tatおよびnef)、C型肝炎ウイルス(HCV)由来(例えば、C、E1、E2、NS3、NS4およびNS5)、インフルエンザウイルス由来(例えば、HA、NA、NP、M)、パラミクソウイルス(例えば、パラインフルエンザウイルスまたはRSウイルスまたは麻疹ウイルス)由来(例えば、NP、M、F、HN、H)、ヘルペスウイルス由来(例えば、糖タンパク質B、糖タンパク質D)、フラビウイルス(例えば、マールブルグウイルスまたはエボラウイルス)由来(例えば、NP、GP)、ブンヤウイルス(例えば、ハンターンウイルスまたはリフトバレー熱ウイルス)由来(例えば、G1、G2、N)、またはフラビウイルス(例えば、ダニ媒介脳炎ウイルスまたは西ナイルウイルス)由来(例えば、C、prM、E、NS1、NS3、NS5)である。本明細書中に記載される任意の組成物または方法において、RNAは、非構造タンパク質3遺伝子(nsP3遺伝子)の欠失した非必須領域内に挿入された第2のアルファウイルス由来のパッケージングシグナルをさらに含む。
別の局面において、アルファウイルスレプリコン粒子を調製(産生)する方法が提供される。特定の実施形態において、粒子は、この粒子の形成を可能にする条件下で適切な宿主細胞に本明細書中に記載される任意のレプリコンおよび欠損ヘルパーRNAを導入することによって調製される。本明細書中に記載される任意の方法において、この欠損ヘルパーRNAは、本明細書中に記載されるようなキメラおよび/またはハイブリッド構造タンパク質(またはこれらのキメラ/ハイブリッドタンパク質をコードする配列)を含み得る。例えば、特定の実施形態において、本方法は、以下を宿主細胞に導入する工程を包含する:(a)1つ以上のアルファウイルス由来のアルファウイルスレプリコンRNA(1つ以上の異種性配列をさらに含む);および(b)このレプリコンRNAには存在しない構造タンパク質をコードする少なくとも1つの別々の欠損ヘルパーRNA。ここで、この構造タンパク質の少なくとも1つは、2つ以上のアルファウイルス由来であり、ここで、アルファウイルスレプリコン粒子が産生される。レプリコンRNAは、1つ以上のアルファウイルス由来であり得、この構造タンパク質は、1つ以上のハイブリッドタンパク質(例えば、第1のアルファウイルス由来のRNA結合ドメインを有するハイブリッドキャプシドタンパク質、および第2のアルファウイルス由来のエンベロープ糖タンパク質相互作用ドメイン);ならびに/または細胞質テールタンパク質および残りの部分を有するハイブリッドエンベロープタンパク質を含み得る。ここで、この細胞質テール部分は、第1のアルファウイルス由来であり、上記のエンベロープ糖タンパク質の残りの部分は、上記の第1のアルファウイルスとは異なる1つ以上のアルファウイルス由来である。
さらに別の局面において、本発明は、以下を宿主細胞に導入する工程を包含する、アルファウイルスレプリコン粒子を産生するための方法を提供する:(a)第1のアルファウイルス由来の1つ以上の非構造タンパク質、(例えば、nsP3とnsP4との連結部、nsP4のオープンリーディングフレームの後、および非構造タンパク質遺伝子における欠失からなる群より選択される部位に挿入される)第2のアルファウイルス由来のパッケージングシグナル、および1つ以上の異種性配列をコードするアルファウイルスレプリコンRNA;ならびに(b)このレプリコンRNAには存在しない構造タンパク質をコードする少なくとも1つの別々の欠損ヘルパーRNA。ここで、この構造タンパク質の少なくとも1つは、この第2のアルファウイルス由来のキャプシドタンパク質であり、この構造タンパク質の少なくとも1つは、この第1のアルファウイルスとは異なるアルファウイルス由来のエンベロープタンパク質である。
なお別の局面において、本発明は、1つ以上の構造タンパク質をコードする配列を含む1つ以上の構造タンパク質発現カセットを含むアルファウイルスパッケージング細胞株に関し、ここで、少なくとも1つのこの構造タンパク質は、2つ以上のアルファウイルス由来である。特定の実施形態において、1つ以上の構造タンパク質発現カセットは、欠損ヘルパーRNAのcDNAコピー、および必要に応じて、アルファウイルスサブゲノムプロモーターを含む。さらに、これらの実施形態のいずれかにおいて、欠損ヘルパーRNAは、構造タンパク質の発現を指向し得る。
なお別の局面において、パッケージング細胞株を使用するウイルスレプリコン粒子を産生する方法が提供される。典型的には、本方法は、任意のアルファウイルスパッケージング細胞株に本明細書中に記載されるアルファウイルスレプリコンRNAのいずれかを導入する工程を包含し、ここで、1つ以上の異種性RNA配列を含むアルファウイルス粒子が産生される。よって、特定の実施形態において、このRNAは、異なるアルファウイルス由来のパッケージングシグナル挿入を含む。他の実施形態において、パッケージング細胞は、3つの別々のRNA分子(例えば、第1の欠損へRNA分子は、ウイルスキャプシド構造タンパク質をコードし、第2の欠損ヘルパーRNA分子は、1つ以上のウイルスエンベロープ構造糖タンパク質をコードし、そして必要とされる非構造レプリカーゼタンパク質をコードする遺伝子およびウイルス構造タンパク質で置換された目的の異種性遺伝子を含む第3のレプリコンRNAベクター)を含み、ここで、これらのRNA分子の少なくとも1つは、2つ以上のアルファウイルス由来の配列を含む。改変は、キメラアルファウイルスレポーター粒子を生成する目的で細胞(例えば、パッケージング細胞)に導入される別々の核酸分子のいずれか1つ以上になされ得る。例えば、本明細書中で記載されるようなハイブリッドキャプシドタンパク質をコードする遺伝子を有する第1の欠損ヘルパーRNAが、調製され得る。1つの実施形態において、ハイブリッドキャプシドタンパク質は、第1のアルファウイルス由来のRNA結合ドメイン、および第2のアルファウイルス由来の糖タンパク質相互作用ドメインを有する。第2の欠損ヘルパーRNAは、第2のアルファウイルス由来のエンベロープ糖タンパク質をコードする遺伝子を有し得るが、レプリコンベクターRNAは、第1のアルファウイルス由来である。他の実施形態において、RNAレプリコンベクター構築物は、第2のアルファウイルス由来のパッケージングシグナルを有する第1のアルファウイルス由来であり、例えば、欠失された非構造タンパク質遺伝子領域内に挿入される。第1および第2の欠損ヘルパーRNAは、第2のアルファウイルス由来のキャプシドタンパク質またはエンベロープタンパク質をコードする遺伝子を有する。他の実施形態において、キメラアルファウイルスレプリコン粒子は、キャプシドタンパク質(レプリコンベクター供給源ウイルスと同一である第1のアルファウイルス由来)をコードする第1の欠損ヘルパーRNA、ならびに第1のヘルパーRNAのキャプシドタンパク質と同一のアルファウイルス由来の細胞質テールフラグメントおよび第2のアルファウイルス由来の糖タンパク質の表面曝露「エクトドメイン」を有するハイブリッドエンベロープ糖タンパク質をコードする第2の欠損ヘルパーRNAを使用して作製される。このテールフラグメントは、第1のウイルス由来のRNAおよびキャプシドを有するキャプシドタンパク質およびキメラレプリコン粒子と相互作用し、そして主に第2のウイルスに由来するエンベロープが生じる。
別の局面において、本発明は、アルファウイルスレプリコン粒子を産生するための方法を提供し、この方法は、以下を許容される細胞に導入する工程:(a)制御エレメントおよび以下をコードするポリペプチドコード配列を含む、本明細書中に記載されるアルファウイルスレプリコンRNAのいずれか:(i)生物学的に活性なアルファウイルス非構造タンパク質および(ii)異種性タンパク質;ならびに(b)制御エレメントおよび少なくとも1つのアルファウイルス構造タンパク質をコードするポリペプチドコード配列を含む1つ以上の欠損ヘルパーRNA(ここで、この制御エレメントは、5’から3’の方向に、非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’配列、ポリペプチドコード配列を発現する手段、および非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’配列を含み得、そしてさらにここで、1つ以上の上記のRNAレプリコン制御エレメントは、上記の欠損ヘルパーRNA制御エレメントとは異なる)、そしてレポーター粒子の産生を可能にするに十分な時間にわたって適切な条件下で上記の細胞をインキュベートする工程を包含する。特定の実施形態において、レプリコンRNAおよび上記の欠損ヘルパーRNAはさらに、サブゲノム5’−NTRを含む。他の実施形態において、レプリコンRNAのサブゲノム5’−NTRは、欠損ヘルパーRNAのサブゲノム5’−NTRとは異なり;レプリコンRNAの非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’配列は、欠損ヘルパーRNAの非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’配列とは異なり;レプリコンRNAの非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’配列は、欠損ヘルパーRNAの非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’配列とは異なり;および/またはレプリコンRNAのポリペプチドコード配列を発現するための手段は、欠損ヘルパーRNAのポリペプチドコード配列を発現するための手段とは異なる。
なおさらなる局面において、温血動物内の免疫応答を刺激するための方法が提供され、この方法は、少なくとも1つの病原性因子由来の1つ以上の抗原を発現する本発明に従うアルファウイルスレプリコン粒子の調製物を温血動物に投与する工程を包含する。特定の実施形態において、この抗原は、腫瘍細胞由来である。他の実施形態において、この抗原は、感染性因子(例えば、ウイルス、細菌、真菌または寄生体)由来である。好ましい実施形態において、この抗原は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)由来(例えば、gag、gp120、gp140、gp160、pol、rev、tatおよびnef)、C型肝炎ウイルス(HCV)由来(例えば、C、E1、E2、NS3、NS4およびNS5)、インフルエンザウイルス由来(例えば、HA、NA、NP、M)、パラミクソウイルス(例えば、パラインフルエンザウイルスまたはRSウイルスまたは麻疹ウイルス)由来(例えば、NP、M、F、HN、H)、ヘルペスウイルス由来(例えば、糖タンパク質B、糖タンパク質D)、フラビウイルス(例えば、マールブルグウイルスまたはエボラウイルス)由来(例えば、NP、GP)、ブンヤウイルス(例えば、ハンターンウイルスまたはリフトバレー熱ウイルス)由来(例えば、G1、G2、N)、またはフラビウイルス(例えば、ダニ媒介脳炎ウイルスまたは西ナイルウイルス)由来(例えば、C、prM、E、NS1、NS3、NS5)である。本明細書中に記載される任意の方法はさらに、リンホカイン、ケモカイン、および/またはサイトカイン(例えば、IL−2、IL−10、IL−12、γインターフェロン、GM−CSF、M−CSF、SLC、MIP3αおよびMIP3β)を投与する工程含み得る。リンホカイン、ケモカインおよび/またはサイトカインは、ポリペプチドとして投与されてもポリヌクレオチド(例えば、この抗原をコードする同一または異なるレプリコン)によってコードされてもよい。あるいは、リンホカイン、ケモカインおよび/またはサイトカインをコードする本発明のレプリコン粒子は、免疫応答を刺激するものとして使用され得る。
従って、本明細書中に記載される任意の組成物および方法において、配列は、少なくとも2つのアルファウイルス(例えば、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEE)およびシンドビスウイルス(SIN))由来である。
他の局面において、アルファウイルスレプリコン粒子を産生する方法および上記の粒子の産生の間レプリコンコンピテントウイルス(例えば、野生型ウイルス)を作製する確率を減少させる方法が提供され、この方法は、アルファウイルスレプリコンRNAおよび少なくとも1つのアルファウイルス構造タンパク質をコードする1つ以上の欠損ヘルパーRNAを許容された細胞に導入する工程、ならびにレプリコン粒子の産生を可能にするに十分な時間にわたって適切な条件下で上記の細胞をインキュベートする工程を包含し、ここで、上記のレプリコンRNAは、非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’配列、発現される場合に生物学的に活性なアルファウイルス非構造タンパク質をコードする配列、1つ以上の異種性配列を発現するための手段、タンパク質コード遺伝子である異種性配列(この遺伝子は、レプリコン内の3’隣接遺伝子である)、非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’配列、ポリアデニル化トラクト、ならびに必要に応じてサブゲノム5’−NTRを含み;ここで、この欠損ヘルパーRNAは、非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’配列、1つ以上の異種性配列を発現するための手段、アルファウイルス非構造タンパク質をコードする遺伝子(この遺伝子は、この欠損ヘルパー内の3’隣接遺伝子である)、非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’配列、ポリアデニル化トラクト、ならびに必要に応じてサブゲノム5’−NTRを含み;そしてここで、このレプリコンRNAは、以下からなる群より選択されるエレメントの少なくとも1つにおいて少なくとも1つの欠損ヘルパーRNAとは異なる:非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’配列、3’隣接遺伝子を発現するための手段、サブゲノム5’−NTR、および非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’配列。
本発明のこれらおよび他の局面ならびにこれらおよび他の実施形態は、以下に詳述される記載、添付の図面、および特定の手順または組成物(例えば、プラスミド、配列など)をより詳細に記載する本明細書中に記載の種々の参考文献に関する証拠となる。
本発明の好ましい実施形態では、例えば以下のキメラアルファウイルス粒子などが提供される:
(項目1)
キメラアルファウイルス粒子であって:
1つ以上のアルファウイルス由来のRNA;および
構造タンパク質、
を含み、ここで、少なくとも1つの該構造タンパク質が、2つ以上のアルファウイルスに由来する、キメラアルファウイルス粒子。
(項目2)
前記RNAが、第1アルファウイルスに由来し、そして前記構造タンパク質が、以下:
(a)(i)該第1アルファウイルス由来のRNA結合ドメイン、および(ii)第2アルファウイルス由来のエンベロープ糖タンパク質相互作用ドメイン、を有するハイブリッドキャプシドタンパク質;ならびに
(b)該第2アルファウイルス由来のエンベロープ糖タンパク質、
を含む、項目1に記載のキメラアルファウイルス粒子。
(項目3)
前記RNAが、第1アルファウイルスに由来し、そして前記構造タンパク質が、以下:
(a)該第1アルファウイルス由来のキャプシドタンパク質;ならびに
(b)(i)該第1アルファウイルス由来の細胞質テール部分、および(ii)第2アルファウイルス由来の残りの部分、を有するエンベロープ糖タンパク質、
を含む、項目1に記載のキメラアルファウイルス粒子。
(項目4)
キメラアルファウイルス粒子であって:
第1アルファウイルス由来の1つ以上の非構造タンパク質および該第1アルファウイルスと異なる第2アルファウイルス由来のパッケージングシグナルをコードするRNAであって、ここで、該パッケージングシグナルが、nsP3とnsP4との連結部、nsP4のオープンリーディングフレームの後、および非構造タンパク質遺伝子における欠失からなる群より選択される部位に挿入される、RNA;
該第2アルファウイルス由来のキャプシドタンパク質;ならびに
該第1アルファウイルスと異なるアルファウイルス由来のエンベロープタンパク質、
を含む、キメラアルファウイルス粒子。
(項目5)
前記パッケージングシグナルが、非構造タンパク質遺伝子におけるカルボキシ末端欠失に挿入される、項目4に記載のキメラアルファウイルス粒子。
(項目6)
前記エンベロープタンパク質が、前記第2アルファウイルス由来である、項目4または項目5に記載のキメラアルファウイルス粒子。
(項目7)
前記粒子がレプリコン粒子であり、さらに、前記RNAが5’から3’への順番で、(i)非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’配列、(ii)アルファウイルス非構造タンパク質をコードするヌクレオチド配列、(iii)異種核酸を発現するための手段、(iv)該異種核酸配列、(v)非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’配列、および(vi)ポリアデニル化トラクト、を含み、該異種核酸配列は、アルファウイルス構造タンパク質遺伝子と置き換わる、項目1〜6のいずれかに記載のアルファウイルス粒子。
(項目8)
前記第1アルファウイルスが、シンドビスウイルス(SIN)であり、そして前記第2アルファウイルスがベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEE)である、項目1〜7のいずれかに記載のキメラアルファウイルス粒子。
(項目9)
前記第1アルファウイルスがVEEであり、前記第2アルファウイルスがSINである、項目1〜7のいずれかに記載のキメラアルファウイルス粒子。
(項目10)
前記RNAが、異種核酸配列をさらに含む、項目1〜9のいずれかに記載のアルファウイルス粒子。
(項目11)
前記異種核酸が、少なくとも1つのアルファウイルス構造タンパク質と置き換わる、項目10に記載のアルファウイルス粒子。
(項目12)
前記異種核酸配列が、治療因子または免疫原をコードする、項目10または項目11に記載のアルファウイルスレプリコン粒子。
(項目13)
アルファウイルスレプリコンRNAであって、非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’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をコードする配列、アルファウイルスサブゲノムプロモーター、非アルファウイルス異種配列、および非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’配列を含み、該非構造タンパク質の少なくとも1つをコードする配列は、バイオセーフティーレベル3(BSL−3)のアルファウイルスに由来し、そして該レプリコンRNAの配列は、BSL−3アルファウイルスのゲノムの少なくとも3分の1であるが、3分の2未満と同一の配列を示す、アルファウイルスレプリコンRNA。
(項目14)
真核生物階層ベクター開始システムであって、真核生物細胞中でcDNAからのRNAの合成を開始し得る5’プロモーター、およびその独自の複製を指示し得、そして異種配列を発現し得る核酸ベクター配列を含み、該核酸ベクター配列は、項目13に記載のレプリコンのcDNAコピーである、真核生物階層ベクター開始システム。
(項目15)
前記BSL−3アルファウイルスが、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEE)である、項目13または14に記載のレプリコン。
(項目16)
アルファウイルスレプリコン粒子を生成する方法であって、宿主細胞に、以下:
a)1つ以上のアルファウイルス由来であり、1つ以上の異種配列をさらに含む、アルファウイルスレプリコンRNA;および
b)レプリコンRNAを含まない構造タンパク質をコードする少なくとも1つの別個の欠損ヘルパーRNAであって、ここで、少なくとも1つの該構造タンパク質が、2つ以上のアルファウイルスに由来する、RNA、
を導入する工程を包含し、ここで、アルファウイルスレプリコン粒子が生成される、方法。
(項目17)
前記レプリコンRNAが、第1アルファウイルス由来であり、そして該構造タンパク質が、以下:
(a)(i)該第1アルファウイルス由来のRNA結合ドメイン、および(ii)第2アルファウイルス由来のエンベロープ糖タンパク質相互作用ドメイン、を有するハイブリッドキャプシドタンパク質;ならびに
(b)該第2アルファウイルス由来のエンベロープ糖タンパク質、
を含む、項目16に記載の方法。
(項目18)
前記RNAが、前記第1アルファウイルスに由来し、そして前記構造タンパク質が、以下:
(a)該第1アルファウイルス由来のキャプシドタンパク質;ならびに
(b)(i)該第1アルファウイルス由来の細胞質テール部分、および(ii)第2アルファウイルス由来の残りの部分、を有するエンベロープ糖タンパク質、
を含む、項目17に記載の方法。
(項目19)
アルファウイルスレプリコン粒子を生成する方法であって、宿主細胞に、以下:
a)第1アルファウイルス由来の1つ以上の非構造タンパク質、第2アルファウイルス由来のパッケージングシグナル、および1つ以上の異種配列をコードするアルファウイルスレプリコンRNAであって、ここで、該パッケージングシグナルが、nsP3とnsP4との連結部、nsP4のオープンリーディングフレームの後、および非構造タンパク質遺伝子における欠失からなる群より選択される部位に挿入される、RNA;ならびに
b)該レプリコンRNAを含まない構造タンパク質をコードする少なくとも1つの別個の欠損ヘルパーRNAであって、ここで、少なくとも1つの該構造タンパク質が、該第2アルファウイルス由来のキャプシドタンパク質であり、そして少なくとも1つの該構造タンパク質が、該第1アルファウイルスと異なるアルファウイルス由来のエンベロープタンパク質である、RNA、
を導入する工程を包含し、ここで、アルファウイルスレプリコン粒子が生成される、方法。
(項目20)
アルファウイルスパッケージング細胞株であって、1つ以上の構造タンパク質をコードする配列を含む1つ以上の構造タンパク質発現カセットを含み、ここで、少なくとも1つの該構造タンパク質が、2つ以上のアルファウイルスに由来する、パッケージング細胞株。
(項目21)
前記1つ以上の構造タンパク質発現カセットが、欠損ヘルパーRNAのcDNAコピーを含む、項目20に記載のパッケージング細胞株。
(項目22)
前記欠損ヘルパーRNAが、前記構造タンパク質の発現を指示する、項目21に記載のパッケージング細胞株。
(項目23)
前記欠損ヘルパーRNAが、アルファウイルスサブゲノムプロモーターをさらに含む、項目21または22に記載のパッケージング細胞株。
(項目24)
組換えアルファウイルスレプリコン粒子を生成する方法であって、項目20〜23のいずれかに記載のアルファウイルスパッケージング細胞株および、1つ以上のアルファウイルス由来のアルファウイルスレプリコンRNAを導入する工程を包含し、ここで、1つ以上の異種RNA配列を含むアルファウイルス粒子が、生成される、方法。
(項目25)
アルファウイルスレプリコン粒子を生成する方法であって、該方法は、許容細胞に、以下:
(a)制御エレメント、ならびに(i)生物学的に活性なアルファウイルス非構造タンパク質および(ii)異種タンパク質をコードするポリペプチドコード配列を含む、アルファウイルスレプリコンRNA;および
(b)制御エレメント、ならびに少なくとも1つのアルファウイルス構造タンパク質をコードするポリペプチドコード配列を含む、1つ以上の欠損ヘルパーRNAであって、ここで、該制御エレメントは、5’から3’の順番で、非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’配列、該ポリペプチドコード配列を発現するための手段、および非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’配列を含み、さらに、1つ以上の該RNAレプリコン制御エレメントは、該欠損ヘルパーRNA制御エレメントと異なる、RNA
を導入する工程;ならびに
適切な条件下で、レプリコン粒子を生成し得るのに十分な時間、該細胞をインキュベートする工程、
を包含する、方法。
(項目26)
前記レプリコンRNAおよび前記欠損ヘルパーRNAが、サブゲノム5’−NTRをさらに含む、項目25に記載の方法。
(項目27)
前記レプリコンRNAのサブゲノム5’−NTRが、前記欠損ヘルパーRNAの前記サブゲノム5’−NTRと異なる、項目25または26に記載の方法。
(項目28)
前記レプリコンRNAの非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’配列が、前記欠損ヘルパーRNAの非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’配列と異なる、項目25または26に記載の方法。
(項目29)
前記レプリコンRNAの非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’配列が、前記欠損ヘルパーRNAの非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’配列と異なる、項目25または26に記載の方法。
(項目30)
前記レプリコンRNAの前記ポリペプチドコード配列を発現するための手段が、前記欠損ヘルパーRNAの前記ポリペプチドコード配列を発現するための手段と異なる、項目25または26に記載の方法。
(項目31)
哺乳動物において免疫応答を生成する方法であって、該方法は、該哺乳動物に、項目12に記載のキメラアルファウイルス粒子を投与する工程を包含し、それによって、免疫応答を生成する、方法。
図1は、ベネズエラウマ脳脊髄炎ウイルス(VEE)遺伝子合成フラグメントおよびVEEレプリコンのアセンブリのために使われた制限酵素部位を示す。 図2は、VEE nsPフラグメント2のオリゴヌクレオチドベースの合成を示す。(配列番号51および配列番号52)。 図2は、VEE nsPフラグメント2のオリゴヌクレオチドベースの合成を示す。(配列番号51および配列番号52)。 図3は、VEE遺伝子合成フラグメントおよび構造タンパク質遺伝子のアセンブリのために使われた制限酵素部位を示す。 図4は、キメラシンドビスウイルス(SIN)/VEEアルファウイルス粒子の効率的な産生のためのハイブリッドキャプシドタンパク質を示す。 図5は、キメラSIN/VEEアルファウイルス粒子の効率的な産生のための、ハイブリッドE2糖タンパク質を示す。 図6は、SIN構造タンパク質を用いた効率的なパッケージングのための、異種のSINパッケージシグナルでのVEEレプリコンを示す。 図7は、(本発明の教示に従って作製されたキメラ1A中で使われるような)nsP4/短縮型結合領域プロモーターでの、SINパッケージシグナル挿入を示す。 図8は、(本発明の教示に従って作製されたキメラ1B中で使われるような)nsP4/非短縮型結合領域プロモーターでの、SINパッケージシグナル挿入を示す。 図9は、VEE非構造的タンパク質遺伝子(nsP3)欠失への、SINパッケージシグナルのSIN/VEEパッケージキメラ番号2の挿入を示す。 図10は、VEE nsP3のカルボキシ末端での、SINパッケージシグナルのSIN/VEEパッケージングキメラ番号3の挿入を示す。 図11は、SINパッケージシグナルのための、nsP3/nsP4末端の改変を示す。 図12は、HIV抗原を発現するアルファウイルスレプリコン粒子キメラの免疫原性を示すグラフである。
(発明の詳細な説明)
本発明の実施は、他に表示しない限り、当業者において、慣習的に化学、生化学、分子生物学、免疫学および薬理学の習慣的な方法を使用する。このような技術は文献において十分に説明される。例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences,第18版(Easton,Pennsylvania:Mack.Publishing Company,1990);Methods In Enzymology(S.Colowick and N.Kaplan,編.,Academic Press,Inc.);およびHandbookof Experimental Immunology,第I〜IV巻(D.M.Weir and C.C.Blackwell,編,1986,Blackwell Scientific Publications);Sambrookら,Molecular Cloning:A Laboratory Manual(第2版,1989);Handbook of Surface and Colloidal Chemistry(Birdi,K.S.編,CRC Press,1997);Short Protocols in Molecular Biology,第4版(Ausubelら,編,1999,John Wiley & Sons);Molecular Biology Techniques:An Intensive Laboratory Course,(Reamら,編,1998,Academic Press);PCR(Introduction to Biotechniques Series),第2版.(Newton & Graham編,1997,Springer Verlag);Peters and Dalrymple,Fields Virology(第2版),Fieldsら(編),B.N.Raven Press,New York,NY.を参照のこと。
上記または下記のいずれにしても、本明細書中に引用される全ての刊行物、特許および特許出願は、その全体において参考として、本明細書中に援用される。
本明細書および添付の特許請求の範囲において使われる場合、単数形態の「a」「an」および「the」は、その文脈が、明らかに別の意味を示していなければ、複数の言及を含む。従って、例えば、「a particle」という言及は、2つ以上のそのような粒子の混合物を含む。
本発明を記載する前に、本明細書中でこれ以降用いられる特定の用語の定義を記載する。
「核酸」分子は、原核生物の配列、真核生物のmRNAまたは他のRNA、真核生物のmRNA由来のcDNAまたは他のRNA由来のcDNA、真核生物(例えば、哺乳類)のDNA由来のゲノムDNA配列、および合成DNAの配列さえも挙げられ得るが、これらに限定されない。この用語はまた、DNAおよびRNAの、任意の公知の塩基アナログを含む配列を表し、そして、天然の配列に対する(一般的に、天然に保存される)欠失、付加および置換のような、改変を含む。これらの改変は、部位定方向突然変異誘発を通すように意図的であっても、偶発的であってもよい。ポリヌクレオチドの改変は、例えば、多くの影響(宿主細胞中のポリペプチド産物の発現を促進することが挙げられる)を有し得る。
用語「ポリペプチド」および「タンパク質」は、アミノ酸残基のポリマーを参照し、産物の最小の長さを限定しない。従って、ペプチド、オリゴペプチド、二量体、多量体など、が、定義に含まれる。全長タンパク質およびそのフラグメントの両方ともが、定義に包含される。この用語はまた、ポリペプチドの発現後の改変(例えば、グリコシル化、アセチル化、リン酸化など)も含む。さらに、本発明の目的において、「ポリペプチド」は、タンパク質が所望の活性を維持する限り,ネイティブ配列に対する改変(例えば、欠失、付加および置換のような、(一般的に、天然に保存される))を含むタンパク質をいう。これらの改変は、部位定方向突然変異誘発を通すように意図的でも、タンパク質を生成する宿主の変異またはPCR増幅に帰するエラーのように、偶発的であっても良い。さらに、改変は、以下の影響の一つ以上を有するようになされ得る:毒性を減少させること;細胞プロセシングを促進(例えば、分泌、抗原提示など)すること;ならびにB細胞および/またはT細胞に対する提示を促進すること。
「作動可能に連結された」は、エレメントの整列をいい、記載される構成要素は、通常の機能を果たすように配置される。従って、コード配列に作動可能なように連結した所定のプロモーターは、適切な酵素が存在する場合、コード配列の発現をもたらし得る。プロモーターは、その発現を指向するように機能する限り、コード配列と隣接する必要はない。従って、例えば、翻訳されないが転写される介在性配列は、プロモーター配列とコード配列との間に存在し得、プロモーター配列は、さらに、コード配列に「作動可能に連結された」と考慮され得る。
アミノ酸配列の「類似性」を決定するための技術は、当該分野において周知である。一般的に、「類似性」は、適切な(アミノ酸が同一であるか、あるいは類似の化学的性質および/または物理的性質(例えば、電荷または疎水性)を有する)位置における、2つ以上のポリペプチドのアミノ酸とアミノ酸との正確な比較を意味する。次いで、いわゆる「類似性パーセント」は、比較されるペプチド配列の間で決定され得る。核酸配列およびアミノ酸配列の相同性を決定するための技術はまた、当該分野において周知であり、(通常、cDNA中間体を介した)遺伝子に対するmRNAのヌクレオチド配列の決定、およびその遺伝子にコードされているアミノ酸配列の決定、ならびにこのアミノ酸配列と第2のアミノ酸配列との比較が挙げられる。一般的に、「同一性」は、2つのポリヌクレオチド配列またはポリペプチド配列の、それぞれヌクレオチドとヌクレオチドとの、またはアミノ酸とアミノ酸との、正確な対応をいう。
2つ以上のポリヌクレオチド配列は、それらの「同一性パーセント」を決定することにより比較され得る。さらに、2つ以上のアミノ酸配列は、それらの「同一性パーセント」を決定することにより、同様に比較され得る。一般的に、核酸配列であれペプチド配列であれ、2つの配列の同一性パーセントは、より短い配列の長さにより分配される、整列した2つの配列の間で正確な適合の数として示され、100が掛けられる。核酸配列に対して似ている整列は、SmithおよびWaterman,Advances in Applied Mathematics 2:482〜489(1981)の局所相同性アルゴリズムにより、提供される。このアルゴリズムは、Dayhoff,Atlas of Protein Sequences and Structure,M.O.Dayhoff編,5 suppl. 3:353〜358,National Biomedical Research Foundation, Washington,D.C.,USAによって開発され、そしてGribskov,Nucl. Acids Res.14(6):6745〜6763(1986)によって正規化されたスコアリングマトリクスを用いることで、使用の幅をペプチド配列に広げられ得る。核酸配列およびペプチド配列に対する、このアルゴリズムの手段は、Genetics Computer Group(Madison,WI)によって、BestFit utilityアプリケーションにおいて提供される。この方法についてのデフォルトパラメータは、Wisconsin Sequence Analysis Package Program Manual,Version 8(1995)(Genetics Computer Group,Madison,WIから入手可能)中に記載されている。一般的に、配列間の同一性パーセントまたは類似性パーセントの算出について、他の同等に適したプログラムが、当該分野で公知である。
例えば、参照配列に対する特定のヌクレオチド配列の同一性パーセントは、SmithおよびWatermanの、デフォルトスコアリングテーブルおよび6箇所のヌクレオチド部位のギャップペナルティを用いた同一性アルゴリズムを用いて決定され得る。本発明の文脈中で、別の同一性パーセントが確立している方法は、University of Edinburghに著作権があるMPSRCHパッケージのプログラムの使用である。このプログラムは、John F.CollinsおよびShane S.Sturrokによって開発され、そしてIntelliGenetics,Inc.(Mountain View,CA)によって分配される。この一式のパッケージから、Smith−Watermanアルゴリズムが用いられ得る。ここで、デフォルトパラメータはスコアリングテーブル(例えば、12個のギャップオープンペナルティ、1つのギャップ伸長ペナルティおよび6個のギャップ)に対して使用される。生じたデータから、「適合」値は、「配列同一性」をいう。一般的に、配列間の同一性パーセントまたは類似性パーセントを算出するための他の適切なプログラム(例えば、デフォルトパラメータをまた使用し得る、アライメントプログラムBLAST)は、当該分野で公知である。例えば、BLASTNおよびBLASTPは、以下のデフォルトパラメータを使用し得る:遺伝暗号=標準;フィルター=なし;鎖=両方;カットオフ=60;期待値=10;マトリクス=BLOSUM62;説明(Description)=50配列;並べ替え=ハイスコア(HIGH SCORE);データベース=GenBank+EMBL+DDBJ+PDB+GenBank CDS translation+Swiss protein+Spupdate+PIR(重複なし)。これらのプログラムの詳細は、下記のインターネットアドレスで見出し得る:http://www.ncbi.nlm.gov/cgi−bin/BLAST。
当業者は、上記のプログラムにおいて、所定の配列に対して使用する適切な検索パラメータを、容易に決定し得る。例えば、検索パラメータは、当該の配列のサイズに基づいて、変わり得る。従って、例えば、本発明の代表的な実施形態は、ヌクレオチドに隣接するXを有する、単離ポリヌクレオチドを含む。ここで、(i)ヌクレオチドに隣接するXは、本明細書中に記載される任意の配列から誘導されるヌクレオチドに隣接するYに対して、少なくとも約50%の同一性を有する、(ii)XとYは同等である、および(iii)Xは6ヌクレオチド以上であり、そして5000ヌクレオチドに及ぶ、好ましくは、Xは8ヌクレオチド以上であり、そして5000ヌクレオチドに及ぶ、より好ましくは、Xは10〜12ヌクレオチドであり、そして5000ヌクレオチドに及ぶ、そしてさらにより好ましくは、15〜20ヌクレオチドであり、本明細書中に記載される全長配列(例えば、配列表および請求項を参照のこと)に存在するヌクレオチドの数(上述の範囲に当てはまる全ての整数値を含む)に及ぶ。
2つの核酸フラグメントは、本明細書中に記載される場合、「選択的にハイブリダイズする」とみなされる。2つの核酸分子間の配列同一性の程度は、そのような配列間のハイブリダイゼーション現象の効率および強度に影響する。部分的に同一な核酸配列は、完全に同一な配列が標的分子にハイブリダイズすることを、少なくとも部分的に阻害する。完全に同一な配列のハイブリダイゼーションの阻害は、当該分野で周知のハイブリダイゼーションアッセイ(例えば、サザンブロット、ノーザンブロット、溶液ハイブリダイゼーションなど、Sambrookら,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第2版,(1989)Cold Spring Harbor,N.Y.を参照のこと)を用いて評価され得る。このようなアッセイは、選択性の程度の変化(例えば、低いストリンジェンシーから高いストリンジェンシーへの条件の変化)を用いることにより、行われ得る。低いストリンジェンシー条件を用いる場合、非特異的結合の非存在は、配列同一性を一部分程度欠いた二次プローブ((例えば、ターゲットの分子に対して約30%未満の配列同一性を有するプローブ)つまり、非特異的結合現象の非存在において、二次プローブは、標的とハイブリダイズしない)を用いてでさえ評価し得る。
ハイブリダイゼーションに基づく塩基の検出システムを利用する場合、核酸プローブは、標的核酸配列に対して相補的である核酸が選択され、次いで、適切な条件を選択することにより、プローブ配列および標的配列は、ハイブリッド分子を形成するために、互いに「選択的にハイブリダイズする」か、または結合する。「中程度のストリンジェンシー」下で、標的の配列と選択的にハイブリダイズし得る核酸分子は、代表的には、選択された核酸プローブの配列に対して、少なくとも約70%の配列同一性を有する、少なくとも約10〜14ヌクレオチドの標的核酸配列の検出が可能である条件下でハイブリダイズする。ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件は、代表的には、選択された核酸プローブの配列に対して、約90〜95%以上の配列同一性を有する、少なくとも約10〜14ヌクレオチドの標的核酸配列の検出を可能とする。プローブと標的とが特定の程度の配列同一性を有するプローブ/標的ハイブリダイゼーションに対して有用な、ハイブリダイゼーション条件は、当該分野で公知のように(例えば、Nucleic Acid Hybridization:A Practical Approach,編者B.D.Hames and S.J.Higgins,(1985)Oxford;Washington,DC;IRL Press)、決定され得る。
ハイブリダイゼーションに対するストリンジェンシー条件に関して、例えば、下記の要因を変えることにより、特定のストリンジェンシーを確立するために、多数の同等の条件が用いられ得ることは、当該分野で周知である:プローブ配列および標的配列の長さおよび性質、種々の配列の塩基組成、塩濃度および他のハイブリダイゼーション溶液組成物濃度、ハイブリダイゼーション溶液中のブロッキング剤の有無(例えば、ホルムアミド、デキストランサルフェート、およびポリエチレングリコール)、ハイブリダイゼーション反応の温度ならびに時間パラメータ、および種々の洗浄条件。特定のハイブリダーゼ−ション条件の設定の選択は、当該分野において、下記の標準的な方法が選択される(例えば、Sambrookら,Molecular Cloning:A Laborato1y Manual,第2版,(1989)Cold Spring Harbor,N.Y.を参照のこと)。
用語「から誘導される」は、アルファウイルスの供給源の分子(例えば、ポリヌクレオチド、ポリペプチド)を同定するために使われる。第一のポリヌクレオチドが、第二のポリヌクレオチド、そのcDNA、その相補体の領域と同じ塩基対配列または実質的に同じ塩基対配列を有する場合、あるいは上記に記載されるような配列同一性を示す場合、第一のポリヌクレオチドは、第二のポリヌクレオチド「から誘導される」。従って、アルファウイルスの配列またはポリヌクレオチドは、(i)アルファウイルスの配列と同じ配列または実質的に同じ配列を有する場合、あるいは(ii)上に記載されるように、アルファウイルスのポリペプチドに対して配列同一性を示す場合、特定のアルファウイルス(例えば、種)「から誘導される」。
第一のポリペプチドは、(i)第二のポリヌクレオチドから誘導された第一のポリヌクレオチドによりコードされる場合、または(ii)上に記載されるような、第二のポリペプチドに対して配列同一性を示す場合、第二のポリペプチド「から誘導される」。従って、アルファウイルスポリペプチド(タンパク質)は、(i)アルファウイルスのポリヌクレオチド(αヴァイラルポリヌクレオチド)のオープンリーディングフレームによってコードされている場合、または(ii)上で記載されるように、アルファウイルスのポリペプチドに対して配列同一性を示す場合、特定のアルファウイルス「から誘導される」。
ポリヌクレオチド分子およびポリペプチド分子の両方とも、アルファウイルスから自然法則により誘導され得るか、あるいは組換えによってまたは合成によって(例えば、既知の配列に基づいて)生成され得る。
代表的には、「コントロールエレメント」は、転写、プロモーター、転写エンハンサーエレメント、転写終結シグナル、ポリアデニル化配列(翻訳停止コドンに対して3’側に位置する)、翻訳開始の最適化のための配列(コード配列に対して5’側に位置する)、翻訳終結配列、非構造的タンパク質媒介性増幅のために必要とされる5’配列、非構造的タンパク質媒介性増幅のために必要とされる3’配列および一つ以上の異種配列を発現するための手段(例えば、サブゲノム結合領域プロモーター)が挙げられるが、これらに限定されない(例えば、McCaughanら(1995)PNAS USA 92:5431〜5435; Kochetovら(1998)FEBS Letts.440:351〜355を参照のこと)。
「アルファウイルスRNAレプリコンベクター」、「RNAレプリコンベクター」、「レプリコンベクター」または「レプリコン」は、標的細胞内で、インビボで自己の増幅または自己複製を指示できるRNA分子をいう。自己の増幅を指示するために、RNA分子はRNAの増幅を触媒するために必要とされるポリメラーゼ(例えば、アルファウイルス非構造的タンパク質である、nsP1、nsP2、nsP3、nsP4)をコードすべきであり、そしてまた、コードされたポリメラーゼにより認識されそして利用される、複製において必要とされるcisRNA配列を含むべきである。アルファウイルスRNAベクターレプリコンは、以下のcisエレメントを含むべきである:非構造的タンパク質媒介性増幅に必要とされる5’ウイルス配列および5’細胞配列(5’CSE、もしくは5’cis複製配列、または複製に対してcisにおいて必要とされる5’ウイルス配列、またはアルファウイルスの転写を開始し得る5’配列とも言及され得る)、発現した場合、生物学的に活性なアルファウイルス非構造的タンパク質(例えば、nsP1、nsP2、nsP3、nsP4)をコードする配列、および非構造的タンパク質媒介性増幅に必要とされる3’ウイルス配列もしくは3’細胞配列(3’CSE、または複製に対してcisにおいて必要とされる3’ウイルス配列、あるいはアルファウイルスRNAポリメラーゼ認識配列とも言及され得る)。アルファウイルスRNAベクターレプリコンはまた、一つ以上の異種配列(例えば、IRESまたはウイルス(例えば、アルファウイルス)のサブゲノムプロモーター(例えば、結合領域プロモーター))を発現させる手段、および発現されるべき一つ以上の異種配列を含むべきであり、特定の実施形態において、これは、サブゲノムフラグメントの転写ウイルスを増加もしくは減少させるために、または欠損性ヘルパータンパク質もしくは構造タンパク質の発現カセットとの相同性を下げるために改変され得る。レプリコンはまた、さらなる配列(例えば、一つ以上のポリペプチド(例えば、タンパク質をコードする遺伝子、または3’隣接遺伝子)をコードする、一つ以上の異種配列および/またはポリアデニル酸領域)を含み得る。
「組換えアルファウイルス粒子」、「アルファウイルスレプリコン粒子」および「レプリコン粒子」は、アルファウイルスRNAベクターレプリコンを含む、ビリオン様ユニットのことをいう。一般的に、組換えアルファウイルス粒子は、一つ以上のアルファウイルス構造タンパク質、脂質エンベロープおよびRNAベクターレプリコンを含む。好ましくは、この組換えアルファウイルス粒子は、一つ以上のアルファウイルスエンベロープ剤糖タンパク質(例えば、E2、E1)が埋め込まれた、原形質膜のような、宿主細胞由来の脂質二重膜内に含まれる、ヌクレオキャプシド構造を含む。この粒子はまた、アルファウイルスが誘導された粒子の親和性を方向付ける、他の成分(例えば、ビオチンのような標的エレメント、他のウイルスの構造タンパク質もしくはその一部分、ハイブリッドエンベロープまたは他のレセプター結合リガンド)を含む。一般的に、アルファウイルスRNAと、レプリコン粒子またはヌクレオキャプシドを効率的に形成するために必要な構造タンパク質との間での相互作用は、キャプシドタンパク質とRNA内に含まれるパッケージシグナル(またはパッケージ配列)との間のRNA−タンパク質相互作用であり得る。
「アルファウイルスパッケージング細胞」は、一つ以上のアルファウイルス構造タンパク質発現カセットを含み、そしてアルファウイルスRNAベクターレプリコン、真核生物の層状ベクターイニシエーションシステム(layered vector initiation system)または組換えアルファウイルス粒子の導入後、組換えアルファウイルス粒子(レプリコン粒子)を生成する細胞をいう。親細胞は、哺乳類由来であっても、非哺乳類由来であっても良い。好ましい実施形態において、パッケージング細胞は、構造タンパク質発現カセットを用いて、安定に形質転換される。
「欠損(defective)ヘルパーRNA」は、真核生物細胞がまた、機能的なアルファウイルス非構造的タンパク質「レプリカーゼ」タンパク質を含む場合に、真核生物細胞内で増幅され得、そして1つ以上のアルファウイルス構造タンパク質を発現し得るRNA分子をいう。このアルファウイルス非構造的タンパク質は、アルファウイルスRNAレプリコンベクターまたは他の方法により、細胞内で発現され得る。アルファウイルス非構造的タンパク質により媒介される増幅および構造タンパク質の発現を可能にするために、欠損ヘルパーRNA分子は、増幅において必要とされるRNA5’−末端配列およびRNA3’−末端配列(これは、非構造的タンパク質によって認識され、そして利用される)、ならびに一つ以上のアルファウイルス構造タンパク質を発現する手段を含むべきである。従って、アルファウイルス欠損ヘルパーRNAは、以下の要求されるエレメントを含むべきである:RNA増幅のためにアルファウイルス非構造的タンパク質により必要とされる、5’ウイルス配列または細胞配列(5’CSE、または5’cis複製配列または複製のためのcisにおいて必要とされる5’ウイルス配列、またはアルファウイルスの転写開始を可能にする5’配列とも、他で称される)、一つ以上のアルファウイルス構造タンパク質を発現する手段、発現した場合、一つ以上のアルファウイルス構造タンパク質(例えば、C、E2、E1)をコードする遺伝子配列、増幅のためにアルファウイルス非構造的タンパク質により必要とされる3’ウイルス配列または3’細胞配列(3’CSE、または複製においてcisに必要とされる3’ウイルス配列、またはアルファウイルスRNAポリメラーゼ認識配列とも称される)、および好ましくはポリアデニル酸領域。一般的に、欠損ヘルパーRNAは、四つの全てのアルファウイルス非構造的タンパク質(nsP1、nsP2、nsP3、nsP4)を、その全体においてそれ自体にコードするべきでも、発現するべきでもないが、これらのタンパク質またはその一部のサブセットをコードまたは発現し得るか、あるいは一つ以上の非構造的タンパク質遺伝子由来の配列を含み得る(しかし、欠損ヘルパー中にそれらの遺伝子を含む性質により、非構造的タンパク質またはその一部を発現しない)。アルファウイルス構造タンパク質の発現手段として、欠損ヘルパーRNAは、特定の実施形態において、サブゲノムフラグメントの転写を調整するために、またはレプリコンRNAとの相同性を減少させるために改変され得るか、あるいはアルファウイルス構造タンパク質の発現をもたらす代表的な他のいくつかの手段(例えば、内部リボソームエントリー部位、リボソームリードスルー(readthrough)エレメントを含み得る)ウイルス(例えば、アルファウイルス)のサブゲノムプロモーターを含み得る。好ましくは、アルファウイルス構造タンパク質遺伝子は、欠損ヘルパー内の3’隣接遺伝子である。さらに、欠損ヘルパーRNAが、アルファウイルス構造タンパク質とのRNA−タンパク質相互作用を促進する、およびヌクレオキャプシド内、ビリオン様粒子内またはアルファウイルスレプリコン粒子内へのパッケージを促進する配列を含まないことがまた望ましい。欠損ヘルパーRNAは、アルファウイルス構造タンパク質発現カセットの1つの特定の実施形態である。
「真核生物階層ベクター開始システム(Eukaryotic Layered Vector Initiation System)」は、目的の配列または目的の遺伝子の発現を指向し得るアセンブリをいう。この真核生物層状ベクターイニシエーションシステムは、インビボ(すなわち、真核生物細胞内)で、cDNAからRNA合成を開始することが可能な5’プロモーター、および真核生物細胞内でそれ自体の複製の指向することが可能であり、そして異種配列の発現も可能な核酸ベクター配列(例えば、ウイルスベクター)を含むべきである。好ましくは、核酸ベクター配列は、アルファウイルス由来の配列であり、非構造的タンパク質媒介性の増幅のために必要とされる5’ウイルス配列または5’細胞配列(5’CSE、または5’cis複製配列または複製のためにcisにおいて必要とされる5’ウイルス配列、またはアルファウイルスの転写を開始することが可能な5’配列とも称される)を含み、そして、発現した場合、生物学的に活性なアルファウイルス非構造的タンパク質(例えば、nsP1、nsP2、nsP3、nsP4)をコードする配列、および非構造的タンパク質媒介性の増幅のために必要とされる3’ウイルス配列または3’細胞配列(3’CSE、または複製のためにcisにおいて必要とされる3’ウイルス配列、またはアルファウイルスRNAポリメラーゼ認識配列とも称される)である。さらに、ベクター配列は、異種配列(例えば、ウイルス(例えば、アルファウイルス)のサブゲノムプロモーター(例えば、結合領域プロモーター)、および発現されるべき一つ以上の異種配列)を発現させるための手段を含み得、特定の実施形態において、サブゲノムフラグメントのウイルス転写を予防する、増加もしくは減少させるために、または欠損ヘルパーもしくは構造タンパク質発現カセットの相同性を下げるために改変され得る。好ましくは、この相同配列は、タンパク質をコードする遺伝子を含み、上記遺伝子は、ベクター配列内の3’隣接遺伝子である。真核生物層状ベクターイニシエーション系はまた、ポリアデニル化配列、スプライシング認識配列、触媒性リボザイムプロセシング配列、核外移行シグナルおよび転写終結配列を含み得る。特定の実施形態において、cDNAからのベクター核酸配列のインビボ合成は、誘導可能プロモーターを用いることにより制御され得るか、またはサブゲノムの発現は翻訳レギュレーターもしくは改変された非構造的タンパク質の使用を通して誘導され得る。
本明細書中で使用される場合、用語「キメラアルファウイルス粒子」および「キメラアルファウイルスレプリコン粒子」は、キャプシドおよび/またはエンベロープ糖タンパク質のいずれかから(例えば、異なるウイルスから)誘導されたアルファウイルス以外のアルファウイルスから誘導された核酸を含むように、特異的に改変または操作されたキメラまたはキメラ粒子(例えば、ウイルス、またはウイルス様粒子)をいう。このような粒子において、アルファウイルスから誘導された核酸は、ゲノム長(非構造タンパク質および構造タンパク質をコードする)およびレプリコン長(1以上の構造タンパク質を欠失する)が挙げられるが、これらに限定されない、任意の数の異なる長さのうちの1つを含む、RNA分子である。例えば、限定することを意図しないが、本発明の教示に従って作製されるキメラリプリコン粒子としては、シンドビスウイルスRNA結合ドメインを有するキャプシド内のシンドビスウイルス(SIN)レプリコンRNA、およびVEE糖タンパク質エンベロープによって取り囲まれたベネズエラウマ脳脊髄炎(VEE)エンベロープ糖タンパク質相互作用ドメインが挙げられる。
用語「3’隣接遺伝子」は、レプリコンベクター、真核生物階層ベクター開始システム(Eukaryotic Layered Vector Initiation System)、不完全ヘルパーRNAまたは構造タンパク質発現カセット内に含まれ、そして別のエレメントに対して特定の位置内に配置された、タンパク質をコードするヌクレオチド配列をいう。この3’隣接遺伝子の位置は、非構造タンパク質媒介増殖(上に定義される)に必要とされる3’配列に対して決定されるべきであり、ここで、3’隣接遺伝子は、タンパク質コード配列5’(上流)にあり、そしてこのエレメントの直前にある。この3’隣接遺伝子は、リプリコンベクターまたは真核生物層状ベクター開始システムに対して言及される場合、一般に、非相同配列(例えば、抗原−コード遺伝子)であるか、あるいは不完全ヘルパーRNAまたは構造タンパク質発現カセットに対して言及される場合、一般に、構造タンパク質遺伝子(例えば、アルファウイルスC、E2、E1)である。
用語「非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’ウイルス配列または細胞配列」または「非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’配列」は、ウイルスまたはウイルス誘導ベクターが、ポジティブ鎖RNAを合成する認識部位を提供する機能的エレメントをいう。従って、これは、ウイルスまたはベクター内に含まれる正確な配列の相補体であり、マイナス鎖RNAコピーの3’末端に対応し、非構造タンパク質レプリカーゼ複合体、あるいはさらなる宿主細胞因子によって結合され、これにより、ポジティブ鎖RNAの転写が、開始される。広範な種々の配列が、この機能のために利用され得る。例えば、この配列は、アルファウイルス5’−末端非翻訳領域(NTR)および他の隣接配列(例えば、ヌクレオチド210、250、300、350、400、または450を通る配列)を含み得る。あるいは、非アルファウイルスまたは他の配列は、このエレメントとして利用され得るが、同様の機能的な能力(例えば、SINの場合、tRNA アスパラギンに対するヌクレオチド10−75)を維持する(Schlesingerら、米国特許第5,091,309号)。この用語は、用語5’CSE、または複製に対してcisで必要とされる5’ウイルス配列、またはアルファウイルスの転写を開始し得る5’配列と互換可能に使用される。
用語「ウイルスサブゲノムプロモーター」は、ウイルス起点の配列をいい、必要とされるウイルスポリメラーゼおよび細胞ポリメラーゼならびに他の因子と一緒になって、ゲノム長未満のRNA分子の転写を可能にする。アルファウイルス(アルファウイルス)サブゲノムプロモーターまたはアルファウイルスサブゲノム接合領域について、この配列は、非構造タンパク質のオープンリーディングフレーム(ORF)と構造タンパク質のオープンリーディングフレームとの間の領域から一般に誘導され、そして通常、サブゲノムmRNAの転写を制御する。代表的に、アルファウイルスサブゲノムプロモーターは、ほとんどのプロモーターに関連する活性を提供するコア配列、およびプロモーターに関連する活性をさらに増強する隣接領域(例えば、伸張プロモーターまたはネイティブプロモーター)からなる。例えば、アルファウイルスプロトタイプの場合において、シンドビスウイルス、正常なサブゲノム接合領域プロモーターは、代表的に、ほぼヌクレオチド数7579で開始し、そして少なくともヌクレオチド数7612(可能な場合それを超える)を通って続く。最小で、ヌクレオチド7579〜7602が、サブゲノムフラグメントの転写のために必要なコア配列として役立つと考えられる。
用語「非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’ウイルス配列または細胞配列」または「非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’配列」は、用語3’CSE、または3’cis複製配列、または複製に対してcisで必要とされる3’ウイルス配列、またはアルファウイルスRNAポリメラーゼ認識配列と互換可能に使用される。この配列は、ウイルスまたはウイルス誘導ベクターが、ネガティブRNA鎖の合成によって複製(増幅)を開始する認識部位を提供する機能的エレメントである。広範な種々の配列は、この機能のために利用され得る。例えば、この配列は、完全なアルファウイルス3’末端非翻訳領域(NTR)を含み得、例えば、SINと共に、ヌクレオチド11,647から11,703、または3’NTRの短縮型領域を含み、認識配列(例えば、ヌクレオチド11,684〜11,703)のような機能をさらに維持する。この文脈において利用され得る配列の他の例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:ネガティブ鎖RNA合成の開始を可能にする類似の機能的能力を維持する、非アルファウイルスまたは他の配列(例えば、Georgeら(2000)J.Virol.74:9776−9785に記載される配列)。
「抗原」は、宿主の免疫系を刺激して、体液性抗原特異的応答および/または細胞抗原特異的応答を作製する、1種以上のエピトープ(線状、立体配座、またはその両方のいずれか)を含む分子をいう。この用語は、用語「免疫原」と互換可能に使用される。通常、エピトープは、約3個〜15個の間、一般に、約5個〜15個の間の核酸を含む。B細胞エピトープは,通常、約5個のアミノ酸であるが、3〜4個程度のアミノ酸であり得る。T細胞エピトープ(例えば、CTLエピトープ)は、少なくとも約7〜9個のアミノ酸を含み、そしてヘルパーT細胞エピトープは、少なくとも約12〜20個のアミノ酸を含む。通常、エピトープは、約7個と15個との間のアミノ酸(例えば、9、10、12、または15個のアミノ酸)を含む。用語「抗原」は、両方のサブユニット抗原(すなわち、抗原が天然に関連する全器官から、分別および分離される抗原)、および殺傷されるか、減弱されるか、または不活化される細菌、ウイルス、真菌、寄生虫、または他の微生物、ならびに腫瘍抗原(T細胞エピトープを含み得る細胞表面レセプターおよび細胞内部分の細胞外ドメインを含む)を示す。抗体(例えば、抗イディオタイプ抗体、またはそのフラグメント)、および合成ペプチドミモトープ(mimotope)(これは、抗原または抗原決定基を模倣し得る)はまた、本明細書中で使用される場合、抗原の規定下で、捕捉される。同様に、インビボにおいて抗原または抗原決定基(例えば、遺伝子治療およびDNA免疫化適用)を発現するオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドはまた、本明細書中で抗原の規定において含まれる。
所定のタンパク質のエピトープは、当該分野で周知である、任意の数のエピトープマッピング技術を使用して同定され得る。例えば、Epitope Mapping Protocols in Methods in Molecular Biology,第66巻(Glenn E.Morris編,1996)Humana Press,Totowa,New Jerseyを参照のこと。例えば、線状エピトープは、例えば、固体支持体上で多数のペプチド(このペプチドは、タンパク質分子の部分に対応する)を同時に合成すること、およびこのペプチドを抗体と反応させ、さらにこのペプチドを、支持体に装着させることによって決定され得る。このような技術は、当該分野で公知であり、そして例えば、米国特許第4,708,871号;Geysenら(1984)Proc.Nat’l Acad Sci.USA 81:3998−4002;Geysenら(1986)Molec.Immunol 23:709−715(全ては、本明細書中でその全体が参考として援用されている)に記載されている。
同様に、立体配座エピトープは、例えば、x線結晶解析および核磁気共鳴のようなアミノ酸の空間的コンフォメーションを決定することによって、容易に同定される。例えば、Epitope Mapping Protocols,前出を参照のこと。
本発明の目的のために、抗原が、以下により完全に記載されているように、腫瘍および/または任意の数種の公知のウイルス、細菌、寄生虫、および真菌から誘導され得る。この用語はまた、免疫応答が所望される、任意の種々の腫瘍抗原または任意の他の抗原を意図する。さらに、本発明の目的のために、「抗原」は、このタンパク質が、本明細書中で規定される場合、免疫応答を惹起するための能力を維持する限り、ネイティブ配列に対して、改変(例えば、欠失、付加および置換(一般に、天然において保存的である))を含むタンパク質をいう。これらの改変は、部位特異的な変異誘発の場合、故意であり得るか、または抗原を産生する宿主の突然変異の場合、偶然であり得る。
抗原または組成物に対する「免疫応答」は、目的の組成物中に存在する抗原に対する体液性免疫応答および/または細胞性免疫応答の被験体における発生である。本発明の目的のために、「体液性免疫応答」とは、抗体分子(分泌(IgA)分子またはIgG分子を含む)によって媒介される免疫応答をいうが、一方、「細胞性免疫応答」は、Tリンパ球および/または他の白血球によって媒介される免疫応答である。細胞性免疫応答の1つの重要な局面は、細胞溶解性T細胞(「CTL」)による抗原特異的応答を含む。CTLは、主要組織適合遺伝子複合体(MHC)によってコードされるタンパク質に付随して存在するペプチド抗原、および細胞表面上で発現するペプチド抗原に対する特異性を有する。CTLは、細胞内微生物の破壊の誘導および促進を補助するか、またはこのような微生物に感染した細胞の溶解を補助する。細胞性免疫の別の局面は、ヘルパーT細胞による抗原特異的応答を含む。ヘルパーT細胞は、細胞表面上でMHC分子に結合するペプチド抗原を提示する細胞に対して、その機能を刺激すること、および非特異的エフェクター細胞の活性を集中することを補助するように作用する。「細胞性免疫応答」はまた、サイトカイン、ケモカイン、および活性化されたT細胞および/または他の白血球(CD4+およびCD8+ T細胞から誘導される白血球を含む)によって産生される他のそのような分子の産生をいう。さらに、ケモカイン応答は、投与された抗原に応答して、種々の全身または内皮細胞によって誘導され得る。
細胞性免疫応答を誘発する組成物およびワクチンは、細胞表面でのMHC分子と結合する抗原の提示によって、脊椎動物被験体を感作するように働き得る。細胞媒介免疫応答は、それらの表面で抗原を提示する細胞に、またはその細胞の近傍に方向付けられる。さらに、抗原特異的Tリンパ球は、免疫された宿主の将来の防御を可能にするために産生され得る。
特定の抗原が細胞媒介性の免疫学的応答を刺激する能力は、多くのアッセイ(例えば、リンパ球増殖(リンパ球活性化)アッセイ、CTL細胞毒性細胞アッセイ、または感作された被験体中で抗原に対して特異的なTリンパ球についてアッセイすること)によって決定され得る。このようなアッセイは、当該分野で周知である。例えば、Ericksonら、J.Immunol.(1993)151:4189−4199;Doeら、Eur.J.Immunol.(1994)24:2369−2376を参照のこと。細胞媒介免疫応答を測定する最近の方法には、細胞内サイトカインまたはT細胞集団によるサイトカイン分泌の測定(例えば、ELISPOT技術による)、またはエピトープ特異的T細胞の測定(例えば、テトラマー技術による)(McMichael,A.J.およびO’Callaghan,C.A.、J.Exp.Med.187(9):1367−1371、1998;Mcheyzer−Williams,M.G.ら、Immunol.Rev.150:5−21、1996;Lalvani,A.ら、J.Exp.Med.186:859−865、1997によって概説される)が含まれる。
従って、本明細書中で使用されるような免疫学的応答は、CTLおよび/またはヘルパーT細胞の産生または活性化を刺激するものであり得る。ケモカインおよび/またはサイトカインの産生はまた、刺激され得る。目的の抗原はまた、抗体媒介免疫応答を誘発し得る。従って、免疫学的応答は、1以上の以下の効果を含み得る:B細胞による抗体の産生(例えば、IgAまたはIgG);および/またはサプレッサーサイトカインT細胞またはヘルパーおよび/あるいは目的の組成物もしくはワクチン中に存在する抗原に特異的に方向付けられたγδT細胞の活性化。これらの応答は、感染性を中和するように、および/または抗体−補体もしくは抗体依存性細胞毒性(ADCC)を媒介するように働き、免疫された宿主に対する防御を提供し得る。このような応答は、当該分野で公知の標準的なイムノアッセイおよび中和アッセイを用いて決定され得る。
「免疫原性組成物」は、抗原分子(または抗原分子をコードするヌクレオチド配列)を含む組成物であり、この組成物の被験体への投与により、目的の抗原分子に対する、体液性免疫応答および/または細胞性免疫応答および/または粘膜性免疫応答の被験体における発症を生じる。この免疫原性組成物は、例えば、注射、吸入、経口、経鼻または任意の他の非経口投与経路または粘膜投与経路(例えば、直腸内または膣内)によって、レシピエント被験体に直接導入され得る。
「サブユニットワクチン」は、1種以上の選択された抗原(目的の病原体(例えば、ウイルス、細菌、寄生虫または真菌)からの抗原由来、またはその抗原に対して相同性、の全ての抗原ではない)を含むワクチン組成物を意味する。このような組成物は、インタクトな病原体細胞または病原体粒子、あるいはこうような細胞または粒子の溶解産物を実質的に含まない。従って、「サブユニットワクチン」は、病原体またはそのアナログ由来の、少なくとも部分的に精製された(好ましくは、実質的に精製された)免疫原性ポリペプチドから調製され得る。従って、サブユニットワクチンに含まれる抗原を得る方法としては、標準的な精製技術、組換え体の産生、または合成物の生成が挙げられる。
(1.0.導入)
アルファウイルス遺伝子の数種のメンバーは、ワクチンのために遺伝子送達系および他の治療適用(SchlesingerおよびDubensky,Curr.Opin.Biotechnol.,10:434−9 1999)として開発されている。上記および米国特許第5,789,245号、同第5,843,723号、同第5,814,482号、および同第6,156,694号、ならびにWO00/61772により詳細に記載されるように、アルファウイルスベクター構造体の代表的な「レプリコン」構成は、アルファウイルスRNA、アルファウイルス非構造タンパク質をコードするヌクレオチド配列、隣接非相同性核酸配列の発現を指向するウイルスサブゲノム接合領域プロモーター、RNAポリメラーゼ認識配列、および好ましくはポリアデニレートトラクトの転写を開始する、5’配列を含む。同一のエレメントを規定する他の用語もまた、当該分野で公知である。
しばしば、インビトロワクチンおよび治療適用に関して、アルファウイルスRNAレプリコンベクターまたはレプリコンRNAは、最初に、ウイルス様粒子(アルファウイルス構造タンパク質(例えば、キャプシドタンパク質およびエンベロープ糖タンパク質)を含む)にパッケージングされる。それらの構成のために、ベクターレプリコンは、組換えアルファウイルスレプリコン粒子にパッケージングするために必要な、これらのアルファウイルス構造タンパク質を発現しない。従って、レプリコン粒子を産生するために、この構造タンパク質は、トランスで提供されなければならない。パッケージングは、種々の方法によって達成され得、この方法としては、以下が挙げられる:インビトロで転写されたレプリコンおよび欠失ヘルパーRNAの同時トランスフェクション(Liljestrom,Bio/Technology 9:1356−1361,1991;Bredenbeekら、J.Virol.67:6439−6446,1993;Frolovら、J.Virol.71:2819−2829,1997;Pushkoら、Virology 239:389−401,1997;米国特許第5,789,245号および同第5,842,723号)、またはプラスミドDNAベースレプリコンおよび欠失ヘルパー構造物(Dubenskyら、J.Virol.70:508−519,1996)のような一過性アプローチ、および安定なパッケージング細胞株(PCL)へのアルファウイルスレプリコンの導入(Poloら、PNAS 96:4598−4603,1999;米国特許第5,789,245号、同第5,842,723号、同第6,015,694号;WO9738087およびWO9918226)。
このトランスパッケージング方法論は、1以上の構造タンパク質遺伝子の改変(例えば、減弱化変異体のようなアルファウイルス改変体の配列を取り込むため(米国特許第5,789,245号、同第5,842,723号、同第6,015,694号))、続いて、改変された構造タンパク質の、最終レプリコン粒子への続く取込みを可能にする。さらに、このようなパッケージングは、ベクター構造体とは異なる第2アルファウイルス由来の構造タンパク質を使用して、第1アルファウイルス由来のベクター構造体またはRNAレプリコンをパッケージングすることによって、アルファウイルスレプリコン粒子の全改変を可能にする(WO95/07994;Poloら,1999,同書;Gardnerら,J.Virl.,74:11849−11857,2000)。このアプローチは、単一レプリコン粒子中の複数のアルファウイルスから所望の特性を利用するためのメカニズムを提供する。例えば、全てのアルファウイルスは、一般に、それらの全てのレプリコンおよびビリオン構造体のメカニズムと極めて類似しているが、アルファウイルス遺伝子の種々のメンバーは、インビトロにおいて、それらの生物学的特性(例えば、リンパ細胞に対する向性、インターフェロン感受性、疾患プロフィール)においていくつかの特徴的な差異を示し得る。さらに、複数のアルファウイルスは、バイオセイフティーレベル3(BSL−3)生物体(これは、ヒトの使用を容易にし、かつ、可能にする粒子の産生(例えば、製造)に関して問題となる)として分類されるが、他は、バイオセイフティーレベル2(BL−2)として分類される。アルファウイルスレプリコン粒子キメラは、BL−2レベルウイルス由来のレプリコン粒子中の、BSL−3レベルアルファウイルスの粒子特性を含むようなメカニズムを提供する。例えば、BSL−3リンパ指向性ベネズエラウマ脳脊髄炎ウイルス(VEE)由来のエンベロープは、非天然のリンパ指向性BL−2ウイルス(例えば、シンドビスウイルス)に取り込まれ得る。
しかし、今日まで、キメラアルファウイルス粒子の商業的に許容可能な高力価調製物を効果的かつ慣用的に産生するのに限られた成功しかなされてこなかった。このようなキメラアルファウイルス粒子は、特定の向性または組織特異性、宿主による変更された表面抗原性および変更された認識を含む、いくつかの理由のために所望される。これに関して、動物の免疫系は、一般に、ウイルス表面抗原(例えば、エンベロープ糖タンパク質)を認識し、そして内部ウイルス抗原(例えば、キャプシドタンパク質)が免疫系に対して曝露される前に、このウイルス表面抗原に対して特異的な細胞性応答および体液性応答を指向する。結果として、レプリコン粒子レシピエントは、ベクター表面抗原(感作された宿主)に対して指向された抗体を予め持っていた場合、このレプリコン粒子は、標的組織に対してその治療学的充填物を送達し得る前に、攻撃および破壊され得る。ほとんどの成功したレプリコン粒子の多くが、天然に存在する感染ウイルス由来である場合、少なくともいくつかの強力なレプリコン粒子レシピエントが、レプリコン粒子と天然の感染ウイルスとの間で共通である表面抗原に予め曝露され、そしてその表面抗原に対して免疫応答を展開された。逆の免疫応答の可能性はまた、複数の投与において増加される。従って、この可能性を減少または排除するために、サブ配列遺伝子の送達レプリコン粒子は、キメラレプリコン粒子を使用して作製され得、このレシピエントは、同一構造タンパク質を複数回見る必要はない。
効率的な構造相互作用を示すキメラアルファウイルス粒子が、本明細書中に記載される。従って、本発明は、例えば、SIN/VEEキメラを使用する、パッケージング/産生の有意な増加した効率を伴って、組換えキメラアルファウイルス粒子を構築および得るための組成物および方法を提供する。
本発明の利点は、以下が挙げられるが、これらに限定されない:(i)市販の実行可能なレベルのキメラアルファウイルス粒子を提供すること;(ii)例えば、組換えおよび/または構造遺伝子パッケージングにより生じる所望しない事象の可能性を減少させるための能力;(iii)特定の組織向性および細胞向性を有する遺伝子送達ビヒクルを提供すること(例えば、抗原提示細胞(例えば、樹状細胞)への抗原送達)。
本明細書において提供される教示により、当業者は、特に、このようなアルファウイルスの配列が既に刊行された場合、広範な種々の異なるアルファウイルス由来のキメラアルファウイルス粒子を構築し得る。真核生物層状ベクター開始システム(ELVIS)はまた、これらのキメラ組成物を使用して設計され得る。本明細書中に開示されるように、パッケージングのレベルを最適化することによって、キメラリプリコン粒子が、ワクチンに含まれる種々の適用および治療適用において使用するために、提供され得る。
(2.0.0.アルファウイルスレプリコンおよび粒子)
上記のように、本明細書中に記載されるキメラ粒子は、代表的に、1種以上のポリヌクレオチド配列(例えば、RNA)を含む。粒子として見出される場合、これらのポリヌクレオチドは、1種以上の構造タンパク質によって取り囲まれる(そして、このタンパク質と相互作用する)。本発明の粒子中に使用され得るポリヌクレオチド配列および構造タンパク質の非制限例は、本明細書中に記載される。
(2.1.0.ヌクレオチド成分)
本明細書中に記載される粒子、ベクターおよびレプリコンは、代表的に、種々の核酸配列、コード配列と非コード配列との両方を含む。本明細書中に記載されるキメラ組成物は、一般に、完全なアルファウイルスゲノム未満を含む(例えば、アルファウイルスのゲノム中に含まれる、全てのコード配列および/または非コード配列未満を含む)ことは明らかである。
さらに、本発明において有用な種々のエレメントの本明細書における例示のために、非相同性ウイルス由来のアルファウイルス配列は、利用されるエレメントが、レプリコンまたは欠失ヘルパーRNAにおいて存在するか否かに関係なく(例えば、両方が存在する場合、粒子産生の間)、レプリコン中に使用される非構造タンパク質の供給源であるアルファウイルスと異なるアルファウイルス由来であると考えられることが示されるべきである。
(2.1.1.非コードポリヌクレオチド成分)
本明細書中に記載されるキメラ粒子およびレプリコンは、代表的に、ポリペプチド(例えば、構造タンパク質または非構造タンパク質)をコードする配列、および非コード配列(例えば、コントロールエレメント)を含む。非コード配列の非制限例は、非構造タンパク質媒介増幅のために必用とされる5’配列、3’隣接遺伝子を発現するための手段、サブゲノムmRNA 5’末端非翻訳領域(サブゲノム5’NTR)、および非構造タンパク質媒介増幅のために必用とされる3’配列を含む(米国特許第5,843,723号;同第6,015,694号;同第5,814,482号;PCT公開WO97/38087;WO00/61772)。本明細書中に記載される、1つの配列、1以上の配列または全ての配列は、本明細書中に記載される粒子、ベクターおよび/またはレプリコン中に含まれ得、そしてさらに、これらの配列の1つ以上は、本明細書中の開示に従って、改変されるか、またはそうでなければ操作され得ることが明らかである。
従って、本明細書中に記載されるポリヌクレオチドは、代表的に、非構造タンパク質媒介増幅のために必用とされる5’配列を含む。適切な5’配列の非制限例は、以下のようなコントロールエレメントを含む:相同性ウイルス由来のネイティブアルファウイルス5’末端、非相同性ウイルス由来のネイティブアルファウイルス5’末端、相同性ウイルス由来の非ネイティブDIアルファウイルス5’末端、非相同性ウイルス由来の非ネイティブDIアルファウイルス5’末端、非アルファウイルス由来のウイルス配列(例えば、トガウイルス、植物ウイルス)、細胞RNA由来の配列(例えば、tRNAエレメント)(例えば、Monroeら、PNAS 80:3279−3283,1983)、相同性を減少させるための上記配列のいずれかの変異体/欠失体(例えば、Niesterら、J.Virol.64:4162−4168,1990;Niestersら,J.Virol 64:1639−1647,1990を参照のこと)、および/またはヘルパー中の最小5’配列(約200個、250個、300個、350個、400個のヌクレオチド)。
ポリヌクレオチド配列はまた、一般に、3’隣接遺伝子(例えば、非相同性配列、ポリペプチドコード配列)を発現するための手段を含む。このような手段の非制限例は、以下のプロモーターなどのようなコントロールエレメントを含む:例えば、相同性ウイルス由来のネイティブアルファウイルスサブゲノムプロモーター、非相同性ウイルス由来のネイティブアルファウイルスサブゲノムプロモーター、コアアルファウイルスサブゲノムプロモーター(相同性または非相同性)、コアサブゲノムプロモーターから上流または下流の最小配列、コアサブゲノムまたはネイティブサブゲノムのプロモーターの変異体/欠失体/付加体、非アルファウイルス由来の適合性サブゲノムプロモーター(例えば、植物ウイルス)、内部リボソーム入口部位(IRES)、および/またはリボソームリードスルーエレメント(例えば、BiP)。
適切なサブゲノムmRNA 5’末端非翻訳領域(サブゲノム5’NTR)は、以下を含むがこれらに限定されない:相同性ウイルス由来のネイティブアルファウイルスサブゲノム5’NTR、非相同性ウイルス由来のネイティブアルファウイルスサブゲノム5’NTR、非アルファウイルス由来のウイルス5’NTR(例えば、植物ウイルス)、細胞性遺伝子由来の5’NTR(例えば、βグロブリン)ならびに/あるいはネイティブアルファウイルスサブゲノム5’NTRに対して変異体、欠失体および/または付加体を含む配列。
非構造的タンパク質媒介性増幅に必要な適切な3’配列の非限定的な例としては、相同ウイルス由来のネイティブなアルファウイルス3’末端、異種ウイルス由来のネイティブなアルファウイルス3’末端、相同ウイルス由来のネイティブではないDIアルファウイルス3’末端、異種ウイルス由来のネイティブではないDIアルファウイルス3’末端、非アルファウイルス由来ウイルス配列(例えば、トガウイルス、植物ウイルス)、細胞RNA由来配列、相同性を減少するために上記配列の変異、欠失もしくは付加を含む配列(例えば、Kuhnら(1990)J.Virol.64:1465−1476を参照のこと)、約(20、30、50、100、200ヌクレオチド)に対するヘルパーにおける最小配列、および/または細胞修復3’アルファウイルスCSE由来の配列のような制御エレメントが挙げられる。ポリアデニル化配列もまた、例えば、3’末端配列内に組み込まれ得る(例えば、Georgeら(2000)J.Virol.74:9776−9785を参照のこと)。
(2.1.2.コード配列)
本明細書中で記載される組成物はまた、種々のアルファウイルスポリペプチド(例えば、非構造的アルファウイルスポリペプチド(nsP1、nsP2、nsP3、nsP4))または構造的アルファウイルスポリペプチド(例えば、キャプシド、エンベロープ)のうち1つ以上)をコードする1つ以上の配列を含み得る。
上記のStraussら(1984)に記載されるように、野生型SINゲノムは、5’キャップおよび3’末端ポリ(A)トラクトを除いて、11,703ヌクレオチド長である。5’末端キャップの後ろに、59ヌクレオチドの5’非翻訳核酸、続いて、非構造ポリペプチドをコードし単一のオパール終末コドンを除いてオープンである7539ヌクレオチドのリーディングフレームが、存在する。非構造タンパク質コード配列と構造タンパク質コード配列とを分離する連結領域内に位置される48個の非翻訳塩基に続いて、構造タンパク質をコードする3735ヌクレオチド長のオープンリーディングフレームが存在する。最終的に、3’非翻訳領域は、322ヌクレオチド長である。この非構造タンパク質は、2つのポリタンパク質前駆体としてゲノムRNAから翻訳される。一方は、nsP1、nsP2およびnsP3を含み、1896アミノ酸長であり、1897位におけるオパールコドンで終止する。4番目の非構造タンパク質であるnsP4は、オパールコドンの読み抜け(readthrough)が2513アミノ酸長の第2のポリタンパク質前駆体(これは、次いで翻訳後修飾的に切断される)を産生する場合に産生される。
代表的かつ一般的に使用される3つのアルファウイルスSIN、SFVおよびVEEのゲノムから非構造タンパク質遺伝子を規定するおよその境界は、以下の通りである。

野生型アルファウイルスゲノムはまた、構造タンパク質をコードする配列を含む。SINにおいて、構造タンパク質は、ヌクレオチド7598で開始し4106ヌクレオチド長であるサブゲノムメッセージから翻訳され(ポリ(A)トラクトの両端を除く)、そしてゲノムRNAの3’末端と同時に終止する。非構造タンパク質と同様に、構造タンパク質もまた、ヌクレオキャプシドタンパク質を産生するように切断されるポリタンパク質前駆体、不可欠である2つの膜糖タンパク質、ならびに成熟ビリオンには存在しない2つの小ペプチドとして翻訳される。よって、本発明のレプリコン、粒子およびベクターは、1つ以上のアルファウイルスの1つ以上のコード配列由来の配列を含み得る。
アルファウイルスのコード領域由来の配列を提供することに加えて、本発明はまた、ポジティブ鎖RNA合成、ネガティブ鎖RNA合成またはこれらの両方の間の、レプリコンと欠損ヘルパーRNAとの間または2つの欠損ヘルパーRNA間の鎖間移動(例えば、組換え)の傾向を減少させるために、改変アルファウイルスタンパク質(例えば、改変非構造タンパク質)をコードする配列を含有するアルファウイルスレプリコンベクターを提供する。このような改変としては、以下が挙げられ得るがこれらに限定されない:例えば、1つのアルファウイルスおよび別のウイルス(例えば、アルファウイルス、トガウイルス、植物ウイルス)からの配列を含むハイブリッド非構造タンパク質全体またはその一部を使用する、ヌクレオチドの変異、欠失、付加、または配列置換。
従って、本発明において種々の配列改変が企図される。例えば、特定の実施形態において、非構造タンパク質遺伝子をコードする配列中に、1つ以上の欠失が存在する。このような欠失は、非構造タンパク質(nsP)1、2、3または4において、ならびにnsP遺伝子の1つより多くからの欠失の組み合わせであり得る。例えば、限定の目的を意図せずに、欠失は、Kinneyら(1989)Virology 170:19−30中の配列に対応して番号付けられたVEE nsP1のアミノ酸残基101〜120、450〜470、460〜480、470〜490、または480〜500をコードするヌクレオチド配列、および上記のいずれかの中に含まれるより小さな領域を少なくとも含み得る。
別の実施形態において、欠失は、VEE nsP2のアミノ酸残基9〜29、613〜633、650〜670、または740〜760をコードする配列、および上記のいずれかの中に含まれるより小さな領域を少なくとも含み得る。別の実施形態において、欠失は、VEE nsP3のアミノ酸残基340〜370、350〜380、360〜390、370〜400、380〜410、390〜420、400〜430、410〜440、420〜450、430〜460、440〜470、450〜480、460〜490、470〜500、480〜510、490〜520、500〜530、または488〜522をコードする配列、および上記のいずれかの中に含まれるより小さな領域を少なくとも含み得る。別の実施形態において、欠失は、VEE nsP4のアミノ酸残基8〜28、または552〜570をコードする配列、および上記のいずれかの中に含まれるより小さな領域を少なくとも含み得る。上記のアミノ酸の範囲はVEEを例として使用して例証されるが、同様の型の欠失が他のアルファウイルスにおいても利用され得る、ということに注意すべきである。
概して、アミノ酸番号付けは、主にポリタンパク質長でのわずかな差異に起因してアルファウイルス間でいくらか異なるが、種々のアルファウイルス由来の配列の間(amongstまたはbetween)での整列は、他のアルファウイルスにおける類似の領域を同定する手段を提供する(Kinneyら(1989)Virology 170:19−30中の代表的な整列を参照のこと)。好ましくは、本発明の非構造タンパク質遺伝子欠失は、複数のアルファウイルスの間で保存されていないとみなされるアミノ酸の領域またはストレッチに限られる。さらに、保存された領域はまた、欠失に供され得る。
(2.2.アルファウイルス構造タンパク質)
アルファウイルスレプリコンまたはベクターポリヌクレオチド成分を取り囲む(およびいくつかの場合、それと相互者王する)構造タンパク質は、キャプシドタンパク質およびエンベロープタンパク質の両方を含み得る。ほとんどの例において、ポリヌクレオチド成分は、ヌクレオキャプシドを形成するキャプシドタンパク質によって取り囲まれる。順々に、ヌクレオキャプシドタンパク質は、エンベロープタンパク質を含む脂質エンベロープによって取り囲まれる。キャプシドタンパク質およびエンベロープタンパク質の両方を有することが好ましいが両方ともを必要とはしないことが、理解されるべきである。
アルファウイルスキャプシドタンパク質およびエンベロープタンパク質は、Straussら(1994)Microbiol.Rev.,58:491−562に一般的に記載される。キャプシドタンパク質は、アルファウイルス構造ポリタンパク質のN末端タンパク質であり、ポリタンパク質からのプロセシングの後に、アルファウイルスRNAおよび他のキャプシドタンパク質モノマーと相互作用してヌクレオキャプシド構造を形成する
アルファウイルスエンベロープ糖タンパク質(例えば、E2、E1)は、レセプター結合および標的細胞への侵入に機能的に関与する表面「スパイク」としてエンベロープ粒子から突き出る。
これらの構造タンパク質(またはその領域)の一方または両方が、野生型と比較して1つ以上の改変を含み得る。「ハイブリッド」構造タンパク質(例えば、2つ以上のアルファウイルス由来の配列を含むタンパク質)はまた、本発明の実施における用途を見出す。ハイブリッドタンパク質は、種々のアルファウイルス由来の1つ以上の領域を含み得る。これらの領域は、連続であっても非連続であってもよい。好ましくは、構造タンパク質の特定の領域(例えば、機能領域(例えば、エンベロープタンパク質の細胞質テール部分またはキャプシドタンパク質のRNA結合ドメイン)は、第1のアルファウイルス由来である。タンパク質の「残りの」配列の任意の量(例えば、設計された領域の外側の任意の配列)は、この第1のアルファウイルスとは異なる1つ以上のアルファウイルス由来であり得る。「残りの」部分の約25%〜100%(またはこれらの値の間の任意のパーセント)の間、より好ましくは、約35%〜100%(またはこれらの値の間の任意のパーセント)の間、さらにより好ましくは、約50%〜100%(またはこれらの値の間の任意のパーセント)の間が異なるアルファウイルス由来であることが好ましい。ハイブリッドにおける1つ以上の異なるアルファウイルス由来の配列は、連続であっても非連続であってもよく、換言すれば、1つのアルファウイルス由来の配列は、1つ以上の異なるアルファウイルス由来の配列によって分けられ得る。
(2.3.改変バイオセイフティーレベル−3のアルファウイルスレプリコン)
本明細書中に記載される組成物および方法はまた、BSL−3アルファウイルス(例えば、VEE)由来のレプリコンベクターまたは真核生物階層ベクター開始システム(Eukaryotic Layered Vector Initiation System)の改変を可能し、そしてこれらは、親BSL−3アルファウイルス由来のヌクレオチド配列をゲノム長の1/3より長いが2/3未満の長さに低減させることによって、より低い分類レベル(例えば、BSL−2またはBSL−1)で利用され得る。
従って、以下を含むアルファウイルスレプリコンRNA配列を含むキメラレプリコンベクター、粒子またはELVISが、使用され得る:非構造タンパク質媒介増幅に必要な5’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をコードする配列、アルファウイルスサブゲノムプロモーター、非アルファウイルス異種性配列、非構造タンパク質媒介増幅に必要な3’配列、および必要に応じて、ポリアデニル化トラクト。ここで、この非構造タンパク質の少なくとも1つをコードする配列は、BSL−3ウイルス由来であるが、レプリコンRNAは、親のバイオセイフティーレベル3アルファウイルスのゲノム長の2/3未満を全体で含むこのバイオセイフティーレベル3アルファウイルス由来の配列を含む。
従って、本明細書中に記載されるようなレプリコン配列は、66.67%未満の配列がBSL−3アルファウイルスに対してその全体配列にわたって同一であることを示す。換言すると、BSL−3ゲノムと比較して多くの個々の領域の配列同一性が存在し得るが、BSL−3のゲノム長全体に対する全体の相同性または同一性パーセントは、66.67%未満で33.33%を超える。好ましくは、このバイオセイフティーレベル3アルファウイルス由来のレプリコン配列は、親のバイオセイフティーレベル3アルファウイルスのゲノム長の40%と2/3との間の長さを含む。より好ましくは、このバイオセイフティーレベル3アルファウイルス由来のレプリコン配列は、親のバイオセイフティーレベル3アルファウイルスのゲノム長の50%と2/3との間の長さを含む。さらにより好ましくは、このバイオセイフティーレベル3アルファウイルス由来のレプリコン配列は、親のバイオセイフティーレベル3アルファウイルスのゲノム長の55%と2/3との間の長さを含む。最も好ましくは、このバイオセイフティーレベル3アルファウイルス由来のレプリコン配列は、親のバイオセイフティーレベル3アルファウイルスのゲノム長の60%と2/3との間の長さを含む。
本明細書中で使用される場合、バイオセイフティーレベルの規定(例えば、バイオセイフティーレベル2、3、4)は、U.S.Department of Health and Human Services(Public Health Service,Centers for Disease Control and Prevention,National Institutes of Health)からのHHS出版物「Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories」の規定としてみなされる。このような分類に属するものの抜粋は、以下に援用される。
バイオセイフティーレベル1の実施、安全装置、ならびに設備の設計および建造は、学部学生および中等教育での訓練および教育の実験室に適切であり、そして他の実験室について、そこでの研究は、健康なヒト成体に疾患を生じさせることが一貫して知られていない生存可能な生物の規定された株および特徴付けられた株を用いて行われる。Bacillus subtilis、Naegleria grubri、感染性イヌ肝炎ウイルスおよびNIH Recombinant DNA Guidelinesの下で隔離された生物は、これらの基準を満たす代表的な微生物である。しかし、ヒトにおける疾患プロセスに通常は関連しない多くの因子は、日和見の病原体であり、そして若い個体、老齢の個体、および免疫不全または免疫抑制の個体において感染を生じ得る。複数のインビボ継代を行ったワクチン株は、これらは単にワクチン株であるので、無毒性であるとみなすべきではない。バイオセイフティーレベル1は、封じ込めの基底レベルを示し、このレベルは、手洗いのためのシンク以外に推奨される特別な一次バリアまたは二次バリアがない標準的な微生物学的実施に依存する。
バイオセイフティーレベル2の実施、装置、ならびに設備の設計および建造は、臨床、診断、教育および他の実験室に適用可能であり、そしてそこでの研究は、その共同体に存在しそして重篤度が変化するヒト疾患に関連する、広いスペクトルである固有の中程度の危険因子を用いて行われる。良好な微生物学的技術を用いて、これらの因子は、スプラッシュまたはエアロゾルを産生する可能性が低い条件で、開放ベンチにて実施される作業において安全に使用され得る。B型肝炎ウイルス、HIV、サルモネラおよびToxoplasma spp.は、この封じ込めレベルに割り当てられた代表的な微生物である。バイオセイフティーレベル2は、感染性因子の存在が未知であり得る任意のヒト由来血液、体液、組織またはヒト初代細胞株を用いて作業が行われる場合に、適切である。(ヒト由来材料を用いる研究室職員の作業は、特に必要とされる予防措置について、OSHA Bloodborne Pathogen Standard 2を参照すべきである。)これらの因子を用いる職員の作業に対する一次的な危険は、偶然の経皮的または経粘膜的な膜曝露、あるいは感染性材料の摂取に関する。夾雑した針または鋭利な装置に対して、かなりの用心をすべきである。バイオセイフティーレベル2で慣用的に操作される生物がエアロゾル経路によって伝染性であることが例え知られていなくても、このような職員の曝露の危険性を増加し得るエアロゾルを用いる手順またはスプラッシュの可能性の高い手順は、基本的な封じ込め装置内、またはBSCもしくは安全遠心分離キャップのようなデバイス内で行われなければならない。他の一次バリア(例えば、スプラッシュシールド、顔面保護、ガウンおよび手袋)が、適切に使用されるべきである。二次バリア(例えば、手洗いシンクおよび消耗性の汚染除去設備)は、潜在的な環境夾雑を低減させるために利用可能でなければならない。
バイオセイフティーレベル3の実施、安全装置、ならびに設備の設計および建造は、臨床、診断、教育、研究または生成の設備に適用可能であり、そこでの作業は、呼吸性伝染の潜在性を有する固有の因子または外来の因子を用いて行われ、これらの因子は、重篤かつ潜在的に致死的な感染を生じ得る。Mycobacterium tuberculosis、セントルイス脳炎ウイルスおよびCoxiella burnetiiは、このレベルに割り当てられる代表的な微生物である。これらの因子を用いて作業する職員に対する一次的な危険は、自己接種、経口摂取、および感染性エアロゾルへの曝露に関する。バイオセイフティーレベル3では、連続する領域、共同体および環境内の職員を潜在的感染性エアロゾルに対する曝露から保護するために、一次バリアおよび二次バリアに対してより重点が置かれる。例えば、研究室での操作の全てが、BSC内または他の囲まれた器具(例えば、気体の密なエアロゾル生成チャンバ)内で行われるべきである。このレベルに対する二次バリアは、研究室への制御された通行および研究室からの感染性エアロゾルの放出を最小化する換気装置を含む。
本発明の実施において使用され得るBSL−3アルファウイルスの非限定的例示としては、Cabassouウイルス、Kyzylagachウイルス、Tonateウイルス、Babankiウイルス、ベネズエラウマ脳炎ウイルス(TC−83ワクチン株を除く)、ゲタウイルス、チクングニヤウイルス、ミッデルブルグウイルス、サギヤマウイルス、エバーグレイズウイルス、マヤロウイルスおよびムカンボウイルスが挙げられる。
バイオセイフティーレベル4の実施、安全装置、ならびに設備の設計および建造は、生存を脅かす疾患の高い個々の危険性を提示する危険因子および外来因子を用いる作業に適用可能である。これらの因子は、エアロゾル経路を介して伝染され得、そしてこれらの因子に対して適用可能なワクチンおよび治療は存在しない。バイオセイフティーレベル4因子に対する密接または同一の抗原性関連を有する因子はまた、このレベルで操作されなければならない。十分なデータが得られる場合、これらの因子を用いる作業は、このレベルまたはより低いレベルで続け得る。マールブルグウイルスまたはコンゴ−クリミア出欠熱ウイルスのようなウイルスは、バイオセイフティーレベル4で操作される。バイオセイフティーレベル4因子を用いて作業する職員に対する一次的な危険は、感染性エアロゾルへの呼吸性曝露、感染性飛沫への粘膜または怪我をした皮膚の曝露、および自己接種である。潜在的に感染性の診断材料、単離物および天然に感染した動物または実験的に感染した動物の全ての操作は、研究室の職員、共同体および環境に対する曝露および感染の高い危険性を提示する。エアロゾル化した感染性材料からの研究員の完全な隔離は、クラスIII BSC内での作業または全身性エア供給された陽圧の職員用スーツを着用した作業によって一次的に達成される。バイオセイフティーレベル4設備自体は、一般に、環境に対する生存可能な因子の放出を防ぐための複雑な特別化された換気装置および消耗性処理システムを有する、別々の建物であるかまたは完全に隔離された区域である。
本発明の範囲内で利用される場合、任意のBSL−3ウイルス(親ウイルスといわれる)由来の元々のゲノム長の配列の1/3より長く2/3未満を含むレプリコンの作製は、種々の方法で達成され得る。例えば、親ウイルスの連続領域または非連続領域が、欠失され得る。あるいは、親ウイルスの連続領域または非連続領域が、利用され得る。あるいは、親ウイルスの領域が切り出され得、そしてBSL−2骨格またはBSL−1骨格に連結され得る。
特定の実施形態において、アルファウイルスの5’末端および/または3’末端(非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる配列)は、異種性配列の発現のためのレプリコンに関して十分な機能を維持することが必要とされる最少ヌクレオチド配列に減少されるか、または、同一の機能を実施し得る非アルファウイルス配列によって置換される。他の実施形態において、1つ以上のアルファウイルス非構造タンパク質遺伝子は、アルファウイルスの間でまたは他で十分に保存されない特定領域(例えば、nsP3非保存領域)内で欠失され得る。あるいは、アルファウイルスサブゲノムプロトコル領域またはサブゲノム5’NTR領域は、欠失を含み得る。なおさらなる実施形態において、1つ以上の構造タンパク質遺伝子および上記のいずれかの組み合わせが、欠失され得る。
(3.0.キメラレプリコン粒子の産生方法)
本発明に従うキメラアルファウイルスレプリコン粒子は、種々の公開された方法を使用して産生され得る。このような方法としては、例えば、一過性パッケージングアプローチ(例えば、インビトロ転写されたレプリコンおよび欠損ヘルパーRNAの同時トランスフェクト(Liljestrom,Bio/Technology 9:1356−1361,1991;Bredenbeekら、J.Virol.67:6439−6446,1993;Frolovら、J.Virol.71:2819−2829,1997;Pushkoら、Virology 239:389−401,1997;米国特許第5,789,245号および同第5,842,723号)またはプラスミドDNAベースのレプリコンおよび欠損ヘルパー構築物(Dubenskyら、J.Virol.70:508−519,1996)ならびに安定なパッケージング細胞株(PCL)へのアルファウイルスレプリコンの導入(Poloら、PNAS 96:4598−4603,1999;米国特許第5,789,245号、同第5,842,723号、同第6,015,694号;WO97/38087、WO99/18226、WO00/61772およびWO00/39318)が挙げられる。
好ましい実施形態において、安定なアルファウイルスパッケージング細胞株は、レプリコン粒子産生に利用される。PCLは、インビトロ転写されたレプリコンRNAでトランスフェクトされても、プラスミドDNAベースのレプリコン(例えば、ELVISベクター)でトランスフェクトされても、レプリコン粒子の種ストックで感染されてもよく、次いで、培養上清中に高力価のパッケージングレプリコン粒子を産生させるために十分な条件および時間の下でインキュベートされる。特に好ましい実施形態において、PCLは、2工程プロセスを利用し、ここで、第1工程として、レプリコン粒子の種ストックがプラスミドDNAベースのレプリコンでPCLをトランスフェクトすることによって産生される。次いで、レプリコン粒子の多量のストックが、第2工程においてPCLの新鮮な培養物を種ストックで感染させることによって産生される。この感染は、種々の感染多重度(multiplicities of infection)(MOI)(MOI=0.01、0.05、0.1、0.5、1.0、3、5または10を含む)を使用して行われ得る。好ましくは、感染は、低いMOI(例えば、1未満)で行われる。>10の感染単位(IU)/mlの力価でさえ、レプリコン粒子は、種ストックで感染させたPCLから自然に回収され得る。さらに、レプリコン粒子は、低い感染多重度を繰り返すことによって、その後ナイーブなPCLのさらに大きな培養物に継代され得、同一の力価を有する商業規模の調製物を生じる。重要なことに、「分裂」構造遺伝子配置のPCLを使用することによって、これらのレプリコン粒子ストックは、検出可能に夾雑するRCVを含むことなく産生され得る。
上記されるように、アルファウイルスレプリコン粒子の大規模産生は、バイオリアクタを使用して行われ得る。好ましくは、バイオリアクタは、外部成分バイオリアクタであり、これは、多量の培養、増殖、および細胞に接着する基材のプロセス制御について統合されたモジュレーターバイオリアクタである。細胞(例えば、アルファウイルスパッケージング細胞)の接着および増殖は、表面処理した組織培養物を有する管(vessel)または区画(chamber)で生じ、そしてこの細胞は、細胞生産性を増加させるための新鮮な培地を用いる。モニタリングおよび調整が、気体、温度、pH、グルコースなどのようなパラメータについて行われ、そして粗製のベクターが、灌流ポンプを使用して回収される。典型的には、External Bioreactorの外部成分は、連結されている(すなわち、チューブを介して)外部モジュールを分ける。個々の成分は、ポンプ、リザーバ、酸素供給器、培養モジュール、および他の標準的でない部品であり得る。External Component Bioreactorの代表的な例は、CellCubeTMシステム(Corning,Inc)である。
本明細書中に記載される外部成分バイオリアクタの使用に加えて、より伝統的なStir Tank Bioreactorもまた、特定の例において、アルファウイルスレプリコン粒子産生のために使用され得る。Stir Tank Bioreactorにおいて、アルファウイルスパッケージング細胞は、いずれのマトリクスにも接着され得ない(すなわち、懸濁液中に浮遊する)か、またはマトリクス(例えば、ポリディスク、微小キャリアまたは巨大キャリア、ビーズ)に接着され得る。あるいは、Hollow Fiber Culture Systemが使用され得る。
回収後、キメラアルファウイルスレプリコン粒子を含有する粗製培養上清は、その回収物をフィルター(例えば、ポアサイズ0.2μm、0.45μm、0.65μm、0.8μm)を通過されることによって清澄かされ得る。必要に応じて、この粗製上清は、大きな細胞片を除くために濾過の前に低速遠心分離に供され得る。1つの実施形態において、外因性の核酸を消化するためにエンドヌクレアーゼ(例えば、Benzonase,Sigma#E8263)が、クロマトグラフィー精製工程の前または後にアルファウイルスレプリコン粒子の調製物に添加される。さらに、この調製物は、広く知られた方法(例えば、接線濾過(tangential flow filtration))のいずれか1つを使用して、精製の前に濃縮され得る。
粗製または清澄化されたアルファウイルスレプリコン粒子は、クロマトグラフィー技術(例えば、イオン交換クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー)によって、濃縮および精製され得る。2つ以上のこのような精製方法を、連続的に実施し得る。好ましい実施形態において、少なくとも1工程のイオン交換クロマトグラフィーが実施され、そしてイオン交換樹脂(例えば、触手状(tentacle)イオン交換樹脂)を利用し、そして少なくとも1工程のサイズ排除クロマトグラフィーが実施される。簡単にいえば、清澄化されたアルファウイルスレプリコン粒子の濾液が、荷電したイオン交換マトリックスまたは樹脂(例えば、陽イオン交換または陰イオン交換)を含むカラムに充填され得る。このマトリックスまたは樹脂は、種々の物質(架橋したアガロース、架橋したポリスチレン、架橋したスチレン、親水性ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、およびメタクリレートベースの樹脂が挙げられるがこれらに限定されない)からなり得る。イオン交換体成分は、スルホプロピル陽イオン交換体、カルボキシメチル陽イオン交換体、スルホン酸交換体、スルホン酸メチル陽イオン交換体、およびSO3−交換体からなる列挙より選択される陽イオン交換体を含み得るが、これらに限定されない。他の実施形態において、イオン交換体成分は、DEAE、TMAE、およびDMAEからなる列挙より選択される陰イオン交換体を含み得るが、これらに限定されない。最も好ましくは、イオン交換クロマトグラフィーは、触手状カチオン交換体を使用して実施され、ここで、イオン交換樹脂は、SO3−陽イオン交換体を有するメタクリレートベースの樹脂(例えば、Fractogel(登録商標)EDM SO3−)である。
キメラレプリコン粒子は、イオン交換樹脂に結合され、次いで、塩(例えば、250mM以下のNaCl)を含有する緩衝液で1回以上洗浄され得る。次いで、レプリコン粒子は、増加した塩濃度を有する緩衝液を使用して、精製された形態でカラムから溶出され得る。好ましい実施形態において、塩濃度は、少なくとも300mM、350mM、400mM、450mMまたは500mMである。溶出は、好ましくは、280nmで分光光度計によってモニタリングされ得るが、レプリコン力価アッセイ、発現の転移(TOE)アッセイ、または引き続くクーマシー染色もしくはウェスタンブロッティングを伴うタンパク質ゲル分析によってもまたモニタリングされ得る。
より高い塩溶出緩衝液は、その後、例えば、適切な水溶液中に希釈することによって、または分子排除カラムに粒子含有溶出液を通すことによって、より望ましい緩衝液に交換され得る。さらに、分子サイズ排除カラムの使用はまた、特定の例において、さらなる精製を提供し得る。例えば、1つの実施形態において、Sephacryl S−500またはS−400(Pharmacia)クロマトグラフィーを、緩衝液交換と、イオン交換カラムから溶出したレプリコン粒子を含有する画分をさらに精製するためのとの両方として、使用し得る。この特定の樹脂を使用すると、レプリコン粒子は、一般に、遅い空隙容量に溶出し、そしていくらかの夾雑物は分子量が小さく、カラム中により長く残るので、純度のレベルにおける改善を示す。しかし、異なる組成およびサイズ排除の代替の樹脂もまた、使用され得、これは、類似の結果または改善された結果を生じ得る。これらのストラテジーにおいて、より大きいサイズの樹脂(例えば、Sephacryl S−1000)が組み込まれ得、これは、レプリコン粒子がマトリックスに入ることを可能にし、従って、より長く保持され、分画を可能にする。
本明細書中に記載される方法は、欠損したヘルパーRNAおよびレプリコンベクターが同じウイルス由来の遺伝子を含み、従って、レプリコン粒子アセンブリのプロセスが自然に進行することを可能にして、非構造タンパク質遺伝子に寄与する同じウイルス由来のウイルスキャプシドおよびエンベロープタンパク質にレプリコンがパッケージされた、レプリコン粒子を生じる、広範に実施される方法とは異なる。その結果、このような方法において、パッケージングシグナル(パッケージング配列としてもまた公知)、RNA結合ドメイン、糖タンパク質相互作用ドメインおよびエンベロープ糖タンパク質は、全て、同じウイルスに由来する。
対照的に、本明細書中に記載される方法は、アルファウイルスレプリコン粒子の、2つ以上のアルファウイルス由来の配列からの首尾よい効率的な産生を包含する。本明細書中に記載されるように、これらの粒子はより効率的に産生され、そしてさらに、他の利点もまた有する。
アルファウイルスレプリコンRNAをレプリコン粒子にパッケージ(レプリコン粒子を産生)し、そしてパッケージングの間に、複製コンピテントなウイルス(例えば、野生型ウイルス)が発生する可能性を減少させる方法もまた提供され、この方法は、以下の工程を包含する:許容細胞に、生物学的に活性なアルファウイルス非構造タンパク質および異種ポリペプチドをコードするアルファウイルスレプリコンRNAを、少なくとも1つのアルファウイルス構造タンパク質をコードする1つ以上の欠損ヘルパーRNAと共に、導入する工程、ならびにこの細胞を、適切な条件下で、レプリコン粒子の産生を可能にするために十分な時間にわたってインキュベートする工程。これらの実施形態において、レプリコンRNAと欠損ヘルパーRNAとの両方が、コントロールエレメント(特に、非構造タンパク質媒介増幅のための5’配列)、ポリペプチドコード配列を発現する手段(このポリペプチドコード配列はまた、3’隣接遺伝子と称される)(例えば、(1)レプリコンにおける異種タンパク質および(2)欠損ヘルパーRNAにおける構造タンパク質の発現を駆動するプロモーター)、非構造タンパク質媒介増幅のために必要な3’配列、ポリアデニル化路、および必要に応じて、サブゲノム5’−NTRを含む。さらに、公知の方法とは異なり、これらの制御エレメントの1つ以上は、レプリコンにおけるRNAと、欠損ヘルパーにおけるRNAとの間で異なる(例えば、配列が異なる)。例えば、特定の実施形態において、非構造タンパク質媒介増幅のために必要とされる5’配列は、レプリコンとヘルパーRNAとの間で異なる。他の実施形態において、非構造タンパク質媒介増幅のために必要とされる、ポリペプチドコード配列および/または3’配列を発現させるための手段は、レプリコンとヘルパーRNAとの間で異なる。
許容細胞へのレプリコンRNAの導入は、種々の手段(例えば、RNA(例えば、インビトロで転写されたRNA)のトランスフェクションまたはエレクトロポレーション、細胞内でのDNAからのRNAの転写(例えば、真核生物層状ベクター開始系)、あるいはウイルス粒子またはウイルス様粒子(例えば、レプリコン粒子)による送達)によって実施され得ること、ならびに許容細胞への欠損ヘルパーRNAの導入もまた、種々の手段(例えば、RNA(例えば、インビトロで転写されたRNA)のトランスフェクションまたはエレクトロポレーション、または細胞内でのDNAからのRNAの転写(例えば、構造タンパク質発現カセット))によって実施され得ることを、当業者は理解する。
さらに、相同配列を減少させるための改変もまた、例えば、パッケージング細胞の誘導のために使用される真核生物層状ベクター開始系または構造タンパク質発現カセットにおいて、DNA骨格レベルで実施され得る。いくつかの改変としては、代替の真核生物プロモーター、ポリアデニル化配列、抗生物質耐性マーカー、細菌の複製起点、および他の非機能的骨格配列が挙げられるが、これらに限定されない。
(4.0 薬学的組成物)
本発明はまた、本明細書中に記載されるアルファウイルスレプリコン粒子、ベクターおよび/またはレプリコンのいずれかを、薬学的に受容可能なキャリア、希釈剤、または賦形剤と組み合わせて含有する、薬学的組成物を提供する。特定の好ましい実施形態において、十分な量の処方物緩衝液が、精製されたレプリコン粒子に添加されて、水性懸濁物を形成する。好ましい実施形態において、この処方物緩衝液は、水中に糖類および緩衝成分を含有し、そしてまた、1つ以上のアミノ酸または高分子量構造添加剤を含有し得る。この処方物緩衝液は、成分の所望の最終濃度に達するために十分な量で、そしてレプリコン粒子を最小に希釈するように、添加される。次いで、この水性懸濁物は、好ましくは−70℃で貯蔵され得るか、または即座に乾燥され得る。
この水性懸濁物は、凍結乾燥または周囲温度でのエバポレーションによって乾燥され得る。簡単にいえば、凍結乾燥は、この水性懸濁物の気体転移温度未満または共融点温度未満に、この水性懸濁物を冷却する工程、および昇華によって、この冷却された懸濁物から水を除去し、凍結乾燥されたレプリコン粒子を形成する工程を包含する。1つの実施形態において、処方された組換えウイルスのアリコートが、凍結乾燥機(Supermodulyo 12K)に取り付けられたEdwards Refrigerated Chamber(3棚RC3Sユニット)に入れられる。Phillipsら(Cryobiology 18:414、1981)によって記載されるような多工程凍結乾燥手順を使用して、処方されたレプリコン粒子を、好ましくは、−40℃〜−45℃の温度で凍結乾燥する。得られた組成物は、凍結乾燥されたレプリコン粒子の10重量%未満の水を含有する。一旦、凍結乾燥されると、レプリコン粒子は安定であり、そして以下にさらに詳細に議論されるように、−20℃〜25℃で貯蔵され得る。エバポレーションの方法においては、水は、エバポレーションによって、周囲温度で水性懸濁物から除去される。1つの実施形態において、水は、噴霧乾燥プロセスによって除去され、ここで、水性懸濁物は、予熱された気体の流れに送達され、これは通常、懸濁物の液滴から水を急速に蒸発させる。一旦、脱水されると、組換えウイルスは安定であり、そして−20℃〜25℃で貯蔵され得る。
処方のために使用される水溶液は、好ましくは、糖類、緩衝成分、および水を含有する。この溶液はまた、1つ以上のアミノ酸および高分子量の構造添加剤を含有し得る。この成分の組合せは、凍結、およびにまた凍結乾燥またはエバポレーションによる乾燥の際にレプリコン粒子の活性を保存するように働く。好ましい糖類は乳糖であるが、他の糖類が使用され得る(例えば、ショ糖、マンニトール、グルコース、トレハロース、イノシトール、フルクトース、マルトース、またはガラクトース)。特に好ましい乳糖の濃度は、3重量%〜4重量%である。
高分子量構造添加剤は、凍結の間、粒子の凝集を防止する際に補助し、そして凍結乾燥状態または乾燥状態での構造的支持を提供する。本発明の文脈において、構造添加剤は、これらが5000のM.W.である場合に、「高分子量」であるとみなされる。好ましい高分子量構造添加剤は、ヒト血清アルブミンである。しかし、他の物質もまた使用され得る(例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、デキストラン、セルロース、ゼラチン、またはポビドン)。特に好ましいヒト血清アルブミンの濃度は、0.1重量%である。
緩衝成分は、比較的一定のpHを維持することによって、溶液を緩衝するように働く。所望のpH範囲(好ましくは、7.0と7.8との間)に依存して、種々の緩衝剤が使用され得る。適切な緩衝剤としては、リン酸緩衝剤およびクエン酸緩衝剤が挙げられる。さらに、この水溶液が、最終の処方レプリコン粒子を適切な等浸透圧塩濃度に調整するために使用される中性塩を含有することが、好ましい。適切な中性塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、または塩化マグネシウムが挙げられる。好ましい塩は、塩化ナトリウムである。本発明の、凍結乾燥または脱水されたレプリコン粒子は、種々の物質を使用して再構成され得るが、好ましくは、水を使用して再構成される。特定の例において、最終処方物を等張性にする希薄塩溶液もまた、使用され得る。
(5.0 適用)
キメラアルファウイルス粒子は、広範なヌクレオチド配列(例えば、リンホカインまたはサイトカイン(例えば、IL−2、IL−12、GM−CSF)、プロドラッグ転換酵素(例えば、HSV−TK、VZV−TK)、免疫応答を刺激する抗原(例えば、HIV、HCV、腫瘍抗原)、増殖因子または調節因子のような治療分子(例えば、VEGF、FGF、PDGF、BMP)、免疫応答を補助または阻害するタンパク質、ならびにリボザイムおよびアンチセンス配列をコードする配列を含む)を送達するために使用され得る。上記ヌクレオチド配列は、以前に参照されたもの(例えば、米国特許第6,015,686号、WO 9738087およびWO 9918226)を含み、そして貯蔵所から得られ得るか、公開された配列を使用して細胞または他のRNAから容易にクローニングされ得るか、あるいは例えば、Applied Biosystems Inc.DNA合成機(例えば、APB DNA合成機モデル392(Foster City,CA))で合成され得る。
本発明の目的で、事実上任意のポリペプチドまたはポリヌクレオチドが使用され得る。抗原は、いくつかの公知のウイルス、細菌、寄生生物および真菌、ならびに任意の種々の腫瘍抗原または免疫応答が所望される任意の他の抗原由来であり得る。さらに、本発明の目的で「抗原」とは、タンパク質が免疫学的応答を引き起こす能力を維持する限り、ネイティブの配列に対する改変(例えば、欠失、付加および置換(一般に、保存的な性質))を含むタンパク質をいう。これらの改変は、部位特異的変異誘発を介してのように故意であり得るか、または抗原を産生する宿主の変異を介してのように偶然であり得る。
抗原は、単独でか、または任意の組合せで使用される(例えば、細菌抗原の組み合わせの使用を記載するWO 02/00249を参照のこと)。これらの組合せとしては、同じ病原体由来の複数の抗原、異なる病原体由来の複数の抗原、または同じ病原体および異なる病原体由来の複数の抗原が挙げられ得る。従って、細菌、ウイルス、腫瘍および/または他の抗原が、同じ組成物中に含まれる得か、または同じ被験体に別個に投与され得る。免疫応答を引き起こすために使用される抗原の組合せが組み合わせて使用されることが、一般に好ましい。
細菌病原体の非限定的な例としては、以下が挙げられる:例えば、ジフテリア(例えば、Vaccines,1998,PlotkinおよびMortimer編の第3章(ISBN 0−7216−1946−0)を参照のこと)、ブドウ球菌(例えば、Kurodaら(2001)Lancet 357:1225−1240に記載されるようなStaphylococcus aureus)、コレラ、結核、C. tetani(破傷風としてもまた公知)(例えば、Vaccines,1998,PlotkinおよびMortimer編の第4章を参照のこと、ISBN 0−7216−1946−0)、A群およびB群連鎖球菌(例えば、Watsonら(2000)Pediatr.Infect.Dis.J.19:331−332;Rubinら(2000)Pediatr Clin.North Am.47:269−284;Jedrzejasら(2001)Microbiol Mol Biol Rev 65:187−207;Schuchat(1999)Lancet 353:51−56;英国特許出願第0026333.5号;同第0028727.6号;同第015640.7号; Daleら(1999)Infect Dis Clin North Am 13:227−1243;Ferrettiら(2001)PNAS USA 98:4658−4663に記載されるような、Streptococcus pneumoniae、Streptococcus agalactiaeおよびStreptococcus pyogenesが挙げられる)、百日咳(例えば、Gusttafssonら(1996) N.Engi.J.Med.334:349−355;Rappuoliら(1991)TIBTECH 9:232−238を参照のこと)、髄膜炎、Moraxella catarrhalis (例えば、McMichael(2000)Vaccine 19 補遺1:S101−107を参照のこと)ならびに他の病理状態(限定されないが、髄膜炎菌(A、B、C、Y)、淋菌(例えば、WO 99/24578;WO 99/36544;およびWO 99/57280を参照のこと)、ヘリコバクターピロリ(例えば、CagA、VacA、NAP、HopX、HopYおよび/またはウレアーゼ(例えば、WO 93/18150;WO 99/53310;WO 98/04702に記載される)およびインフルエンザ菌、B型インフルエンザ菌(HIB)(例えば、Costantinoら(1999)Vaccine 17:1251−1263を参照のこと)、Porphyromonas gingivalis(Rossら(2001)Vaccine 19:4135−4132)ならびにこれらの組合せが挙げられる)。
ウイルス病原体の非限定的な例としては、以下が挙げられる:髄膜炎、ライノウイルス、インフルエンザ(Kawaokaら、Virology(1990)179:759−767;Websterら「Antigenic variation among type A influenza viruses」、127−168頁:P.PaleseおよびD.W.Kingsbury(編)、Genetics of influenza viruses.Springer−Verlag,New York)、RSウイルス(RSV)、パラインフルエンザウイルス(PIV)など。他のウイルス由来の抗原もまた、本発明において用途を見出し、例えば、限定されないが、とりわけ、以下である:ピコルナウイルス科(Picomaviridae)のメンバー由来のタンパク質(例えば、Sutterら(2000)Pediatr Clin North Am 47:287−308;ZimmermanおよびSpann(1999)Am Fam Physician 59:113−118;125−126に記載されるような、例えば、ポリオウイルスなど);カルシウイルス科;トガウイルス科(例えば、風疹ウイルス、デング熱ウイルスなど);フラビウイルス科(フラビウイルス属(例えば、黄熱病ウイルス、日本脳炎ウイルス、デング熱ウイルスの血清型、ダニ媒介脳炎ウイルス、西ナイルウイルス);ペスチウイルス属(例えば、古典的なブタ熱ウイルス、ウシウイルス性下痢性ウイルス、ボーダー病ウイルス);およびヘパシウイルス(hepacivirus)(例えば、米国特許第4,702,909号;同第5,011,915号;同第5,698,390号;同第6,027,729号;および同第6,297,048号に記載されるような、例えば、A型肝炎、B型肝炎およびC型肝炎)が挙げられる);パルボウイルス属(例えば、パルボウイルスB19);コロナウイルス科;レオウイルス科;ビマウイルス科(Bimaviridae);ラボドウイルス科(Rhabodoviridae)(例えば、Dressenら(1997)Vaccine 15 補遺:s2〜6;MMWR Morb Mortal Wkly Rep.1998年1月16日:47(1):12,19に記載されるような、例えば、狂犬病ウイルスなど);フィロウイルス科;パラミクソウイルス科(Vaccines,1998,PlotkinおよびMortimer編の第9章〜第11章(ISBN 0−7216−1946−0)に記載されるような、例えば、流行性耳下腺炎ウイルス、麻疹ウイルス、風疹、RSウイルスなど);オルトミクソウイルス科(例えば、Vaccines,1998,PlotkinおよびMortimer編の第19章(ISBN 0−7216−1946−0)に記載されるような、A型、B型、およびC型のインフルエンザウイルスなど);ブンヤウイルス科;アレナウイルス科;レトロウイルス科(例えば、HTLV−1;HTLV−11;HIV−1(HTLV−III、LAV、ARV、HTI,Rなどとしてもまた公知))であり、単離体HIVIllb、HIVSF2、HIV LAV、HIVI−AL、I−IIVMN由来の抗原が挙げられるが、これらに限定されない);HIV−I CM235、HIV−I IJS4;HIV−2;サル免疫不全ウイルス(SIV)。さらに、抗原は、ヒトパピローマウイルス(HPV)およびダニ媒介脳炎ウイルス由来であり得る。これらおよび他のウイルスの説明については、例えば、Virology,第3版(W.K.Jokilk編、1988);Fundamental Virology,第2版(B.N.FieldsおよびD.M.Knipe編,1991)を参照のこと。
肝炎科のウイルス(A型肝炎ウイルス(HAV)(例えば、Bellら(2000)Pediatr Infect Dis.J.19:1187−1188;Iwarson(1995)APMIS 103:321−326を参照のこと)、B型肝炎ウイルス(HBV)(例えば、Gerlichら(1990)Vaccine 8 補遺:S63−68および79−80を参照のこと)、C型肝炎ウイルス(HCV)、デルタ型肝炎ウイルス(HDV)、E型肝炎ウイルス(HEV)およびG型肝炎ウイルス(HGV)が挙げられる)由来の抗原もまた、本明細書中に記載される技術において、好都合に使用される。例として、HCVのウイルスゲノム配列は、この配列を得るための方法と同様に、公知である。例えば、国際出願公開番号WO 89/04669;WO 90/11089;およびWO 90/14436を参照のこと。本発明にはまた、例えば、PCT/US99/31245;PCT/US99/31273およびPCT/US99/31272に記載されるようなポリペプチドの分子改変体が包含される。
腫瘍抗原の非限定的な例としては、CD8+リンパ球によって認識される抗原(例えば、黒色腫−メラノサイト分化抗原(例えば、MART−1、gp100、チロシナーゼ、チロシナーゼ関連タンパク質−1、チロシナーゼ関連タンパク質−2、メラノサイト刺激ホルモンレセプター);変異抗原(例えば、β−カテニン、MUM−1、CDK−4、カスパーゼ−8、KIA 0205、HLA−A2−R1701);癌−精巣抗原(例えば、MAGE−1、MAGE−2、MAGE−3、MAGE−12、BAGE、GAGEおよびNY−ESO−1);および癌において過剰発現される変異されていない共有抗原(例えば、α−フェトプロテイン、テロメラーゼ触媒タンパク質、G−250、MUC−1、癌胎児抗原、p53、Her−2−neu))ならびにCD4+リンパ球によって認識される抗原(例えば、gp100、MAGE−1、MAGE−3、チロシナーゼ、NY−ESO−1、トリオースホスフェートイソメラーゼ、CDC−27、およびLDLR−FUT)が挙げられる。WO 91/02062、米国特許第6,015,567号、WO 01/08636、WO 96/30514、米国特許第5,846,538号、および米国特許第5,869,445号をまた参照のこと。
特定の実施形態において、腫瘍抗原が使用され得る。腫瘍抗原は、変異または変更された細胞成分由来である。変更後、それらの細胞成分は、それらの調節機能をもはや果たさず、従って、その細胞は、制御されない増殖を経験し得る。変更された細胞成分の代表的な例としては、ras、p53、Rb、ウィルムス腫瘍遺伝子によってコードされる変更されたタンパク質、ユビキチン、ムチン、DCC遺伝子、APC遺伝子、およびMCC遺伝子によってコードされるタンパク質、ならびにレセプターまたはレセプター様構造(例えば、neu、甲状腺ホルモンレセプター、血小板由来増殖因子(PDGF)レセプター、インスリンレセプター、上皮増殖因子(EGF)レセプター、およびコロニー刺激因子(CSF)レセプター)が挙げられる。これらおよび他の細胞成分は、例えば、米国特許第5,693,522号およびそこに引用される参考文献に記載されている。
本発明はまた、これらの選択された異種配列を、ワクチンまたは治療剤として使用するために、温血哺乳動物(例えば、ヒトまたは他の温血動物(例えば、ウマ、ウシ、ブタ、ヒツジ、イヌ、ネコ、ラットもしくはマウス)のような哺乳動物)に送達するための方法を提供し、この方法は、哺乳動物に、本明細書中に記載されるようなレプリコン粒子または真核生物層状ベクター開始系(これは、選択された異種配列を発現し得る)を投与する工程を包含する。送達は、種々の経路により得る(例えば、静脈内、筋肉内、真皮内、腹腔内、皮下、経口、眼内、鼻孔内、直腸、腫瘍内)。さらに、レプリコン粒子は、直接投与される(すなわち、インビボ)か、または除去された細胞に投与され(エキソビボ)、引き続いて温血哺乳動物に戻されるかの、いずれかであり得る。
本発明のキメラアルファウイルスレプリコン粒子の生成のために選択される方法は、当該分野において公知の技術を使用して、夾雑レプリコンコンピテントウイルス(RCV)を発生する可能性を最小にするべきであることが、注目されるべきである。1つのこのようなストラテジーは、「分裂」構造タンパク質発現カセットを含む、欠損ヘルパーまたはPCLを使用することである(米国特許第5,789,245号;同第6,242,259号;同第6,329,201号を参照のこと)。この文脈において、アルファウイルス構造タンパク質遺伝子は、別の発現構築物(例えば、糖タンパク質から離れたキャプシド)に隔離され、その結果、構造タンパク質の完全な補体を再生するための組換えが、非常に起こりにくい。本発明はまた、アルファウイルスレプリコン粒子の生成の間に、組換え事象の可能性を、当該分野において公知の従来の方法よりさらに減少させる組成物および方法を提供する。例えば、レプリコンおよび欠損ヘルパーRNAによって共通に共有されるか、または複数の欠損ヘルパーRNA(真核層状ベクター開始系および構造タンパク質発現カセットもまた)間で共有される、いくつかの機能的エレメント(例えば、制御エレメント)の任意のものが、同じ機能を果たす代替のエレメントで置換され得る。この例において、RNA分子間の相同性は、減少または排除される。あるいは、ポリメラーゼテンプレートがRNA分子間で切り替わる可能性もまた、低下し得る。レプリコンおよび欠損ヘルパーRNAによって共通に共有されるか、または複数の欠損ヘルパーRNA(および本発明において企図されるような各々についてのいくらかの代替)間で共有される、代表的な機能的エレメントとしては、上記B節に記載されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
以下の実施例は、本発明をより完全に説明するために含まれる。さらに、これらの実施例は、本発明の好ましい実施形態を提供し、そして本発明の範囲を限定することを意味しない。
(実施例)
(実施例1)
(VEE由来のレプリコンベクターの構築)
VEE由来のレプリコンベクターおよび欠損ヘルパーパッケージングカセットを、キメラ粒子の生成において使用するために構築するために、最初に、全VEEゲノムに対応する相補DNAを合成することが必要であった。以前に刊行された、VEEの野生型Trinidad Donkey株由来の配列(GENBANK、L01442)(本明細書中以下において、VEE−TRD)に基づいて、11,447ゲノム全体を合成し、そしてオーバーラップするオリゴヌクレオチドを使用して、複数のフラグメントにクローニングした。非構造タンパク質遺伝子クローンを、レプリコンベクターの組み立てのために使用し、一方で構造タンパク質遺伝子クローンを、欠損ヘルパーパッケージングカセットの組み立てのために使用した。
VEE−TRD非構造タンパク質遺伝子をコードする配列を、適切な独自の制限切断部位(これは、この領域を実用的な長さのフラグメントに細分し、そして完全なレプリコンベクター構築物の最終の組み立てのために好都合に使用され得る)について分析した。図1に示されるように、合計13の中間フラグメントが同定され、これらは、334〜723ヌクレオチド長にわたる。この一連のフラグメントを、オーバーラップするオリゴヌクレオチドおよび分子生物学の分野の当業者によって通常使用される技術を使用して、合成した(例えば、以下を参照のこと)。末端フラグメントに対して、#1および#13を、プラスミドの最終構築物(これは、インビトロおよびインビボで、RNAレプリコン発現ベクターの転写のために使用され得る)のために必要なさらなる配列に添付した。フラグメント1の一部として、上流を、バクテリオファージSP6プロモーターまたは真核生物CMVプロモーターのいずれかに配置して、レプリコンRNAの転写を可能にした。フラグメント13の一部として、下流は、真性に終結したRNAの発生のために、ウイルス3’UTR、合成A40ポリアデニル化路、およびデルタ型肝炎ウイルス抗ゲノムリボザイムを複製した(Dubenskyら、J.Virol.70:508−519、1996;Polo,1999,同書)。
フラグメントの1つについての遺伝子合成の詳細な実施例として、レプリコンフラグメント番号2についての全長二重鎖DNA鎖を、以下に記載されかつ図2(隣接オリゴヌクレオチドが、強調した連結部への影付けを有するかまたは有さないで示される)に示されるような、重複する合成オリゴヌクレオチドから作製した。第一に、全長二重鎖に、中間体クローンニングベクターへの挿入に適切な簡便な制限酵素部位の認識配列を付加した。次いで、各フラグメントを、各々60ヌクレオチドの平均長を有し、いずれかの末端において平均20ヌクレオチドが対向する鎖由来のオリゴヌクレオチドと重複する、一連のオリゴヌクレオチドへと再分割する。最初のオリゴヌクレオチドの合成を、業者(例えば、Integrated DNA Technologies,Coralville,IA;Operon Technologies,Alameda,CA)によって実施した。各フラグメントについてのオリゴヌクレオチドを、業者の推奨に従って再構成して、各個々のオリゴの100nM溶液を得た。フラグメントを構築するために、100pMの各オリゴを、T4ポリヌクレオチドキナーゼ緩衝液(New England Biolabs,Beverly,MA)、1mM rATP、水および10ユニットのT4ポリヌクレオチドキナーゼ酵素(New England Biolabs,Beverly,MA)を含む単一の反応チューブ中で、500μlの最終反応容積で混合した。リン酸化反応を、37℃で30分間進行させ、この時点で、この反応物にさらに10ユニットのT4ポリヌクレオチドキナーゼを補充し、そしてさらに30分間反応させ続けた。反応終了時に、この混合物を含むチューブを、酵素およびすでにアニールした可能性のある任意のDNA鎖を変性させるために、大容量の水を含むビーカー中で、5分間95℃まで加熱した。次いで、相補的オリゴヌクレオチドが、全長二重鎖DNA鎖にアニールするように、このビーカーを熱源から取り出し、そして周囲温度までゆっくりと冷却させた。
冷却した後、0.2pmolの反応物質を100pmolの予め調製したシャトルベクターDNAと連結させ、そして標準的な方法に従ってコンピテント細菌へと形質転換した。この連結から生じた形質転換体を、適切な末端レプリコン酵素部位の存在について最初に分析し、挿入物の大きさおよび挿入物複製の証拠について分析した。いくつかの陽性形質転換体を無作為に選択し、そして配列確認に供した。任意の検出された配列エラーを、2つ以上の配列サンプル間のフラグメントスワッピングまたは部位特異的変異誘発によって較正し、そして信頼性について再確認した。
全てのフラグメントを得た後、種々のアルファウイルスについて以前に刊行されたもの(Xiongら、Science 243:1188−1191、1989;Dubenskyら、1996、同上;Liljiestromら、Bio/Technol.9:1356−1361、1991;Pushkoら、Virology 239:389−401)と類似のレプリコンベクターの最終的構築を、各サブフラグメントを、予め選択した末端フラグメント切断部位での連結を介して隣接フラグメントと一緒につなぎ合わせることによって実施した。構築後、全長合成VEEレプリコンの配列を再確認した。レプリコンRNAがインビトロで転写され得る、得られたVEEベースのアルファウイルスベクター構築物を、pVCRと称した。
SP6プロモーターベースのベクターレプリコン構築物に加えて、VEEベースの真核生物階層ベクター開始システム(eukaryotic layered vector initiation system)(ELVIS、米国特許第5814482号および同第6015686号を参照のこと)(これは、真核生物細胞内から機能的RNAレプリコンを送り出すために、CMVプロモーターを利用する)もまた、構築した。ELVISベクターへの転換のためのプラスミドpVCRの改変を、以下のように達成した。既存のシンドビスウイルス(SIN)ベースのELVISベクターであるpSINCPを、CMVプロモーター、カナマイシン耐性遺伝子および複製起点を含む適切な骨格成分についての供与源として使用した。このストラテジーは、pSINCPおよびpVCRの両方が、非構造遺伝子およびウイルスの3’UTR領域の下流に同一の配列エレメント(例えば、合成ポリA配列、HDVリボザイム)を共有しているので、可能であった。pVCRにおいて、HDVリボザイムは、独自のPmeI部位に隣接するが、一方pSINCPにおいては、リボザイムは、BclI部位に隣接する。PmeI/BclI融合物は、次いで、pSINCPとpVCRとの間の5’連結部位として作用した。3’連結部位は、SINおよびVEEの両方のnsP1中に存在する偶発的なBspEI部位であった。骨格のスワッピングを達成するために、pSINCPを、Dam/Dcm−マウスの宿主細菌SCS110(Staratagene、La Jolla、CA)中に最初に形質転換して、BclIによって切断可能なDNAを得た。5’末端にBGHtを含み、そして3’末端にKan R遺伝子を含む1203塩基対のフラグメントを単離し、そして標準的な方法に従って、T4 DNAポリメラーゼ(New England Biolabs,Beverly,MA)によって平滑化した。このフラグメントを、引き続いてPstIでさらに消化して、BGHtおよびKan R遺伝子の5’側2/3を含む、精製された999bpのBalI−PstIフラグメントを解放した。
プラスミドpSINCPは、4つのBspEI部位を含む。フラグメントの同定をより正確にするため、このプラスミドを、NotI、SalIおよびEco47IIIで同時消化し、そして5173bpのフラグメントを単離した。次いで、このフラグメントを、PstIおよびBspEIでさらに消化して、ここから、Kan R遺伝子の3’側1/3、プラスミドの複製起点、CMV polIIプロモーターおよび420bpのシンドビスnsP1遺伝子を含む2730bpのPstI−BspEIフラグメントを精製した。
VCRレプリコンの5’末端および3’末端の供給源として、初期中間体であるpVCR−DH(以下を参照のこと)を利用した。pCVR−DHは、フラグメント1、フラグメント13および中間体フラグメントの全ての末端制限部位を含む。このように、このプラスミドは、必要なBspEI部位および上記の3’特徴の全て(これらは、スワッピングのために必要であるが、nsPIの3’末端からnsP4の5’末端にかけてのコア非構造領域を欠く)を含むVEE−TRD nsP1遺伝子の一部を含む。pVCR−DHを、上記のようにSCS110細胞中に形質転換し、そしてBspEIおよびPmeIで消化して、nsP1’〜nsP4’、3’UTR、A40領域およびHDVリボザイムを含む1302bpのフラグメントを解放した。
pSINCP由来のBclI(平滑)−PstIフラグメントおよびPstI−BspEIフラグメント、ならびにpVCR−DH由来のBspEI−PmeIフラグメントの3種類の連結を実施した。得られた中間体を、pVCRdhintSPと称した。プラスミドpVCRdhintSPを、SacI(CMVプロモーターの3’末端の15bp前を切断する)およびBspEI(nsP1中のシンドビス配列とVEE配列との連結部にて)で消化した。この消化のベクターフラグメントを、脱リン酸化し、そしてpCVR−DH由来の326bpのPCR産物と連結して、欠如したVEE−TRD nsP1の5’末端を提供した。5’プライマー

は、VEE 5’UTR配列の開始塩基に対して、CMVプロモーターの3’末端(転写開始部位まで)の15ヌクレオチドに並列した。3’プライマーは、列挙した配列

を有した。この中間体を、pVCRdhintfと称した。構築物を完成するために、pVCRdhintfをNotIおよびHpaIで消化し、そしてこのベクターフラグメントを脱リン酸化して、pVCRのHpaI−NotIフラグメントに連結して、pVCPdhintf中間体から欠けた、欠如したコアVEE非構造配列を提供した。この最終的なVEEベースのELVIS構築物を、pVCRと称した。
(実施例2)
(アルファウイルス欠損性ヘルパー構築物の構築)
ハイブリッド構造タンパク質エレメントおよびキメラアルファウイルス粒子を生成する際に使用するための、本発明の欠損性ヘルパー(DH)の構築の前に、既存のSINベースの欠損性ヘルパーパッケージングカセット(Poloら、1999、同上:Gardnerら、2000、同上)を最初に改変した。これらの新たなSINカセットを生成するために、プラスミドSINBV−neo(Perriら、J.Virol.74:9802−9807、2000)をApaIで消化し、そしてT4 DNAポリメラーゼで処理してApaIにより生成された末端を平滑化し、次いでBglIIおよびBamHIで消化した。プラスミド骨格、SINサブゲノムプロモーター、SIN 3’末端、合成ポリA領域およびHDV抗ゲノム(antigenomic)リボザイムを含む4.5kbのフラグメントを、QIAquickゲル抽出キットでゲル精製し、プラスミド47tRNA BBCrrvdel 13(Frolovら、J.Virol.、71:2819−2829、1997)(これは、SacIで予め消化されている)から得られたSP6プロモーターおよびSIN tRNA 5’末端を含む714bpのフラグメントと連結させ、T4 DNAポリメラーゼで処理し、BamHIで消化し、そしてゲル精製した。陽性のクローンを制限分析によって確認し、この構築物を、以下に記載されるアルファウイルスの糖タンパク質およびキャプシド配列の、XhoI−NotI部位(これは、既存のNeo挿入物を除去する)を介した挿入のための基礎として使用した。本明細書中に記載されるこのSIN欠損性ヘルパーカセット骨格を、tDHと称する。
(VCR−DH構築物)
ポリリンカー領域を、最初の工程として、SINCR−GFP(Gardnerら、2000、同上)のベクター骨格にクローニングした。このポリリンカーは、以下の制限部位を含んだ。5’から3’に向けて:

。このポリリンカーを生成するために、以下のオリゴヌクレオチドを使用した:

オリゴヌクレオチドPL1FおよびPL1R、ならびにオリゴヌクレオチドPL2FおよびPL2Rを、2つの別個の反応において混合し、リン酸化し、変性し、そしてゆっくりとアニーリングした。次いで、2つの反応物を混合し、そしてApaIおよびPmeIで予め消化したプラスミドSINCR−GFPから生成された2.8kbのフラグメントに連結し、そしてQIAquickゲル抽出キットを使用してゲル精製した。クローンを、AlwNIおよびNotIの制限消化を使用して、正しい方向についてスクリーニングした。陽性のクローンを、ポリリンカー中に存在する各々1種の酵素を用いた制限消化によって確認した。この構築物を、VCR−backboneと称した。次に、VEE 3’末端を、ポリアデニル化領域およびHDVリボザイムと一緒に、VCR backbone中に挿入した。このフラグメントを、以下の重複する合成オリゴヌクレオチドを使用して生成した。

順方向オリゴヌクレオチドおよび逆方向オリゴヌクレオチドの各対(例えば、VEE1FおよびVEE1R、VEE2FおよびVEE2Rなど)を混合し、リン酸化し、変性し、そしてゆっくりとアニーリングした。次いで、アニールしたオリゴヌクレオチドの4つの対を一緒に混合し、互いに連結し、酵素NotIおよびPmeIで消化し、QIAquickゲル抽出キットを使用してゲル精製し、そして予め同じ酵素で消化したVCR−backboneに連結し、ゲル精製し、そしてエビアルカリホスファターゼで処理した。このフラグメントについて陽性のクローンを、配列決定によって確認した。この構築物を、VCR−3’dribと称した。
次に、VEEゲノムの5’側を挿入した。VEEトリニダードロバ株(GENBANK参考、上記を参照のこと)のゲノム領域をヌクレオチド1〜制限部位HpaIまでカバーするために、このフラグメントを、重複するオリゴヌクレオチドを使用して生成した。VEEのヌクレオチド1を含むプライマーもまた、上流のMluI部位およびそれに続くVEEのヌクレオチド1の直ぐ5’側のSP6プロモーターを含んだ。全てのオリゴヌクレオチドを、1つの反応中で混合し、リン酸化し、変性し、ゆっくりとアニーリングし、そして連結した。リガーゼを不活化した後、DNAを、酵素MluIおよびHpaIで消化し、QIAquickゲル抽出キットを使用してゲル精製し、そして同じ制限酵素で予め消化したVCR−3’dribに連結し、ゲル精製し、そしてエビアルカリホスファターゼで処理した。挿入物について陽性のクローンを、配列決定によって確認した。この中間体構築物を、VCR−F1−3’dribと称した。
最終的に、サブゲノムプロモーターを含むVEEの領域を、VCR−F1−3’drib中にクローニングした。この領域(フラグメント13、図1)は、VEEトリニダードロバ株ゲノムの制限部位SwaIとヌクレオチド7561との間の配列に対応する。このフラグメントを、トリニダードロバ株配列に対応する重複するオリゴヌクレオチド(さらなる制限部位(BbvCI)を保有するように改変されたフラグメントの3’末端に対応するオリゴヌクレオチドを除く)を使用して生成し、サブゲノムプロモーターの制御下での異種配列の後の挿入を可能にした。全てのオリゴヌクレオチドを1つの反応において混合し、リン酸化し、変性し、ゆっくりとアニーリングし、そして連結した。リガーゼを不活化した後、このDNAを酵素SwaIおよびBbvCIで消化し、QIAquickゲル抽出キットを使用してゲル精製し、そして同じ制限酵素で予め切断したVCR backboneに連結し、ゲル精製し、そしてエビアルカリホスファターゼで処理した。挿入物について陽性のクローンを配列決定によって確認し、そして1つのクローン(VF13−14)を、引き続いて、小さい挿入物を欠失することによって修復し、そして配列決定によって再確認した。次に、このクローンをSwaI−NotIで消化し、600bpのフラグメントを、QIAquickゲル抽出キットを使用してゲル精製し、そして同じ制限酵素で予め消化したVCR−F1−3’dribに連結し、ゲル精製し、そしてエビアルカリホスファターゼで処理した。挿入物について陽性のクローンを確認し、そしてこの構築物をVCR−DHと称した。
(tDH−Vgly、tDH−VE2−120およびtDH−VNTR−glydl160の構築)
VEEトリニダードロバ株の糖タンパク質遺伝子を、公開されたGENBANK配列に基づいて設計した重複するオリゴヌクレオチドを使用して生成した。適切なベクターパッケージングカセットからの発現を可能にするために、この糖タンパク質遺伝子のオープンリーディングフレームとインフレームのATGコドンを、E3の最初のアミノ酸の直ぐ前に付加し、そしてXhoI部位およびNotI部位を、この糖タンパク質遺伝子配列の5’末端および3’末端にそれぞれ付加した。遺伝子合成を、重複PCRを使用して実施し、全長糖タンパク質配列にわたる5つの別個のフラグメントを生成した(図3)。これらのフラグメントを、図3に示される制限部位を使用して、pGEM中の単一のフラグメントへと段階的に構築した。KasI部位内の小さいヌクレオチド欠失を、標準的な部位特異的変異誘発によって較正した。最終的なクローンを配列決定によって確認し、そしてpGEM−Vglyと称した。次いで、この糖タンパク質遺伝子配列を、XhoI−NotI部位を使用してpGEMからtDHへと移入し、そして最終的なクローンをtDH−Vglyと称した。
VEEのTC83ワクチン株中に存在するE2のアミノ酸120での弱毒化変異も含む、tDH−Vglyに類似の構築物を、同様の方法によって構築した。プラスミドpGEM−Vglyを、標準的な部位特異的変異誘発に供し、そしてE2−120変異を配列決定によって確認した。次いで、VEE E2−120糖タンパク質配列を、XhoI−NotI部位を使用してpGEMからtDHへと移入し、そしてこの構築物を配列決定によって確認し、そしてtDH−VE2−120と称した。
プラスミドtDH−VNTR−glydl160は、以前に記載された(Gardnerら、同上)ヒト樹状細胞熱帯株由来のSIN糖タンパク質配列を含むtDH欠損性ヘルパー構築物(上記を参照のこと)であり、ここで、SIN由来のサブゲノム5’NTRおよび合成XhoI部位を、以下のVEEサブゲノム5’NTR配列

によって置換した。この配列を、糖タンパク質ATG開始コドンの直前に来るように挿入した。この構築物はまた、サブゲノム5’非翻訳(nontranslated)領域(NTR)(これはまた、非翻訳(untranslated)領域(UTR)とも称される)について、tDH−VUTR−glydl160と相互交換可能な番号を示すことが知られる。
(VCR−DH−Vgly、VCR−DH−VE2−120およびVCR−DH−Sglydl160の構築)
ATGと制限部位NcoIとの間のVEE糖タンパク質遺伝子配列を、以下のオリゴヌクレオチドを使用するPCRによって増幅した。

PCR増幅後、このフラグメントを、BbvCIおよびNcoIで消化し、そしてQIAquickゲル抽出キットを使用してゲル精製した。別に、NcoIからNotIまでのVEE E2−120糖タンパク質領域を、これらの酵素によってpGEM−VE2−120を消化することによって調製し、その後ゲル精製した。これら2つのフラグメントを混合し、そしてBbvCIおよびNotIで予め消化したVCR−DHに連結し、ゲル精製し、そしてアルカリホスファターゼで処理した。挿入物について陽性のクローンを配列決定によって確認し、そしてVCR−DH−VE2−120と称した。VCR−DH−Vglyを得るために、NcoI−XbaIフラグメントを、pGEM−Vglyから獲得し、そしてVCR−DH−VE2−120中の同じフラグメントを置換するために使用した。
ヒトDC+表現型を有するSIN糖タンパク質を、Gardnerら(2000、同上)(PCT WO 01/81609)から改変した欠損性ヘルパープラスミドE3ndl160/dlRRVから獲得した。プラスミドE3ndl160/dlRRVを、XhoIで消化し、これをクレノウフラグメントで処理して末端を平滑化し、次いでNotIで消化した。3kbのフラグメントを、QIAquickゲル抽出キットを使用してゲル精製し、そしてBbvCIで予め消化したVCR−DHに連結し、クレノウフラグメントで処理し、NotIで消化し、そしてアルカリホスファターゼで処理した。挿入物について陽性のクローンを、VCR−DH Sglydl160と称した。同様に、SIN LP株由来のエンベロープ糖タンパク質を含む欠損性ヘルパー構築物(Gardnerら、2000、同上)を構築した。
(VCR−DH−Vcap、VCR−DH−ScapおよびtDH−Vcapの構築) VEEキャプシド遺伝子を、VEEトリニダードロバ株の公開されたGENBANK配列に基づいてこれもまた設計し、キャプシドATGに隣接するXhoI部位およびKozakコンセンサス配列、ならびに3’末端のNotI部位の付加を有する、重複オリゴヌクレオチドを使用して合成した。このオリゴヌクレオチドを混合し、そして25サイクルのPCR増幅反応のために使用した。PCRにより生成されたフラグメントを、制限部位XhoIおよびNotIで消化し、ゲル精製し、そしてベクターpBS−SK+中にクローニングした。挿入物について陽性のクローンを、配列決定によって確認した。最後に、キャプシド配列を、以下のオリゴヌクレオチドを用いる25サイクルの反応のPCR増幅によって、その3’末端に終止コドンを挿入するために、さらに改変した。

この産物を、QIAquick PCR精製キットを使用して精製し、XhoIおよびNotIで消化し、そしてXhoIおよびNotIで予め調製したtDHベクターの骨格に連結し、ゲル精製し、そしてアルカリホスファターゼで処理した。挿入物について陽性のクローンを配列決定によって確認し、そしてこの構築物をtDH−Vcapと称した。
同じPCR産物をまた、XhoIで消化し、T4 DNAポリメラーゼで処理してXhoI部位を平滑化し、NotIで消化し、ゲル精製し、そしてBbvCIで予め消化したVCR−DHに連結し、T4 DNAポリメラーゼで処理してBbvCI部位を平滑化し、NotIで消化し、ゲル精製し、そしてアルカリホスファターゼで処理した。挿入物について陽性のクローンを配列決定によって確認し、そしてこの構築物をVCR−DH−Vcapと称した。
SINキャプシド配列を、以前に記載した欠損性ヘルパーから獲得し、そして800bpのフラグメントを、QIAquickゲル抽出キットを使用してゲル精製し、そしてBbvCIで予め消化したVCR−DHに連結し、クレノウフラグメントで処理し、NotIで消化し、そしてアルカリホスファターゼで処理した。挿入物について陽性のクローンを、VCR−DH−Scapと称した。
(実施例3)
(ハイブリッドキャプシドタンパク質を有する、アルファウイルスレプリコン粒子キメラの生成)
SINおよびVEEの両方から獲得したエレメントを使用するハイブリッドキャプシドタンパク質の場合、VEE由来のSIN由来のアミノ末端(RNA結合)部分およびカルボキシ末端(糖タンパク質相互作用)部分を含む一連のハイブリッドキャプシドタンパク質を構築した。反対の部分を含むさらなる構築物もまた誘導した。このような部分が融合した部位は、構築物によって異なり、そして全長のこれら2つのキャプシドタンパク質中の差異(SINキャプシドは、264アミノ酸であり、VEEキャプシドは、275アミノ酸である)を必然的に考慮した。キャプシドハイブリッドを作製するための融合部位は、以下の表ならびに図4に示される。

各々のハイブリッドキャプシド構築物を、2つの重複するフラグメント(一方は、SINまたはVEE由来のキャプシドタンパク質のアミノ末端をコードし、そして他方は、反対のウイルス(それぞれ、VEEまたはSIN)由来のキャプシドタンパク質のカルボキシ末端をコードする)のPCR増幅によって生成した。
SINキャプシド配列を含むフラグメントを、欠損性ヘルパー構築物(Gardnerら、2000、同上)から増幅し、そしてVEEキャプシド配列を含むフラグメントを、構築物VCR−DH−Vcap(上記)から増幅した。以下のオリゴヌクレオチドを使用した:



上に列挙したオリゴヌクレオチドを、30サイクルのPCR反応において、0.1μgの適切なテンプレートプラスミドDNAと共に2μMの濃度で、Pfuポリメラーゼを供給業者に示唆されるように用い、10%のDMSOを添加して使用した。一般的な増幅プロトコルを以下に例示する。
温度(℃) 時間(分) サイクル数
94 2 1
94 0.5
60 0.5 10
72 2
増幅したフラグメントを、QIAquickゲル抽出キットを使用してアガロースゲルから精製し、次いで各フラグメントのアリコート(1/15)を、第二のPCR増幅のためのテンプレートとして使用した。2つのフラグメントを以下のように混合し、そしてVent Polymeraseを供給業者に示唆されるように用い、10% DMSOを添加して増幅した。

1回のPCR増幅サイクルを、以下の条件下で実施した:
温度(℃) 時間(分) サイクル数
94 2 1
94 0.5
42 1 1
72 3
SIN NH2末端/VEE COOH末端の融合物について、SINNtFプライマーおよびTRDCtRプライマー(これらは、XhoI制限部位およびNotI制限部位を含む)を、2μMの濃度で添加し、そして完全PCR増幅を、以下のように実施した:
温度(℃) 時間(分) サイクル数
94 2 1
94 0.5
60 0.5 30
72 2
PCR産物を、QIAquickキットを使用して精製し、XhoIおよびNotIで消化し、上記のようにアガロースゲルからゲル精製し、そしてこれもまたXhoIおよびNotIで消化されたプラスミドtDHに連結して、既存のキャプシド遺伝子挿入物を除去した。新たに生成されたハイブリッド挿入物を含むクローンを配列決定によって確認し、そしてキメラ粒子の生成に使用するための新たな欠損性ヘルパー構築物を、tDHS129Vcap、tDHS127Vcap、tDHS116Vcap、tDHS113VcapおよびtDHS109Vcapと称した。
同様に、VEE NH2末端/SIN COOH末端融合物について、XhoI制限部位およびNotI制限部位を含むTRDNtFプライマーおよびSINCtRプライマーを、2μMの濃度で添加した。上記と同一の条件を使用してPCR増幅を行った。次いで、このPCRフラグメントを、XhoIで消化し、平滑末端化し、NotIで消化し、そしてプラスミドVCR−DH−Vcap(BbvCIで消化し、平滑末端化しそしてNotIで消化してある)に連結した。配列決定によって挿入物を含むクローンを確認し、そして新たな欠損ヘルパー構築物を、VCR−DH−S129Vcapと名付けた。
次いで、適切なアルファウイルスレプリコンベクターおよび糖タンパク質欠損ヘルパーを用いて、キャプシドキメラを、そのレプリコンパッケージング効率について試験した。特に、SIN由来NH2末端およびVEE由来COOH末端を有するキメラを、VEE糖タンパク質を用いてSINレプリコンをパッケージングするその能力について試験した。この試験を、以下のように達成した。キメラ(tDHS 129Vcap、tDHS 127Vcap、tDHS 116Vcap、tDHS 113Vcap、およびtDHS 109Vcap)をコードするプラスミドDNAを、独特な制限部位PmeIで線状化し、以前に記載される(Poloら、1999、同書)ようにインビトロ転写に使用した。各転写物を、以前に記載される(Poloら、1999、同書)ようにVEE糖タンパク質を発現するヘルパーRNAおよびGFPを発現するSINレプリコンRNAとともにBHK細胞にエレクトロポレーションによって同時トランスフェクトした。トランスフェクトした細胞を、34℃で24時間インキュベートし、この時点でこの培養上清を回収し、遠心分離によって清浄化し、連続希釈し、そしてナイーブなBHK−21細胞を約14時間感染させるために使用した。GFPポジティブ細胞の列挙は、インプットしたベクター粒子の定量およびそのベクター粒子ストックを可能にする。以下のデータは、SIN/VEEキメラ粒子をパッケージングする効率が、特にS113Vハイブリッドキャプシドタンパク質を用いて非常に劇的に増加され得ることを示す。

同様に、各キメラ転写物を、以下と一緒にBHK細胞にエレクトロポレーションによって同時トランスフェクトした:1)E2−120弱毒化変異体tDHVE2−120とともにVEE糖タンパク質を発現するヘルパーRNA、および2)GFPを発現するSINレプリコンRNA。トランスフェクトした細胞を、34℃で24時間インキュベートし、この時点でこの培養上清を回収し、遠心分離によって清浄化し、連続希釈し、そしてナイーブなBHK−21細胞を約14時間感染させるために使用した。GFPポジティブ細胞の列挙は、インプットしたベクター粒子の定量およびそのレプリコンベクター粒子ストックについての力価決定を可能にする。以下のデータは、このハイブリッドキャプシドがVEE糖タンパク質を含む粒子中でSINレプリコンのパッケージング効率を劇的に増加し得ることを確認する。

ハイブリッドキャプシドS129VcapおよびSIN糖タンパク質をコードするRNAヘルパーとともに同時トランスフェクトしたVCR−GFP RNAを用いる同様の実験によって、VEE由来ベクターRNAを効率的にパッケージングするこのハイブリッドタンパク質の能力を実証する、1.6e IU/mlの平均力価を有する粒子を産生した。
キャプシドRNA相互作用およびキャプシド糖タンパク質相互作用をさらに最大化するために、さらなる構築物を作製し、これによりS113Vハイブリッドキャプシドタンパク質遺伝子を、SINの5’末端、3’末端、サブゲノムプロモーターおよび非構造タンパク質遺伝子、ならびにVEEからの糖タンパク質遺伝子を含むキメラアルファウイルスのゲノムに組み込んだ。
このような構築物を作製するために、感染性RNAがインビトロ転写され得る最初のゲノム長SIN cDNAクローンを、レプリコンおよび以前に記載されたヒト樹状細胞屈性SIN改変体SINDCchiron(ATCC#VR−2643(1999年4月13日に寄託された))由来の構造遺伝子配列をアセンブリすることによって、作製した。SINDCchironウイルス(Gardner et al.(同書);WO00/61772)のゲノム全体を含む、使用したDNAクローンを、標準的な分子生物学的技術および当業者に広範に知られている方法(Riceら、J Virol.,61:3809−3819,1987;および米国特許第6,015,694号)を使用してアセンブリした。ゲノムSINクローンを、SINDCSP6genと名付けた。
続いて、存在するSIN構造タンパク質を、以下の様式で、ハイブリッドキャプシドS129VキャプシドおよびVEE糖タンパク質で置換した。このハイブリッドキャプシドの一部分を含むtDH−S129V由来のフラグメントを、以下のオリゴヌクレオチド:


を用いてPCR増幅によって作製した。
30サイクルのPCR反応中0.1μgの適切なテンプレートプラスミドDNA、供給業者によって推奨されるPfuポリメラーゼおよび10% DMSOの添加とともに、このオリゴヌクレオチドを2μMの濃度で使用した。一般的な増幅プロトコルを、以下に示す。

PCRフラグメントを、QIAquickゲル抽出キットを用いてゲル精製した。VEE糖タンパク質フラグメントを含む別のフラグメントを、SpeIおよびPmeIでの消化によってtDHVE2−120より取得しそしてゲル精製した。2つのフラグメントを混合し、そしてSpeIおよびPmeIでの消化によってSINDCSP6genクローンより得られた11kbフラグメントに連結し、ゲル精製し、そしてエビアルカリホスファターゼで処理した。挿入物についてのポジティブクローンを、配列決定によって確認し、この中間体を、SrS129VcVg−intermと名付けた。ゲノムクローンの真の3’末端を回復するために、PsiI−PsiIフラグメントを、30サイクルのPCR反応中0.1μgの感染性クローンプラスミドDNA、供給業者によって推奨されるVentポリメラーゼおよび10% DMSOの添加とともに、以下のオリゴヌクレオチド:

を2μMの濃度で用いるPCRによって再生した。一般的な増幅プロトコルを以下に示した。

このフラグメントを、PsiIで消化し、ゲル精製し、そしてSrS129VcVg−interm(これもまたPsiIで消化し、ゲル精製し、そしてエビアルカリホスファターゼで処理してある)に連結した。挿入物についてのポジティブクローンを、配列決定によって確認し、そして最終構築物を、SrS129VcVgと名付けた。
ハイブリッドS113Vキャプシドを含む同様の全長cDNAクローンを構築するために、そのキャプシド遺伝子の上流のSIN配列の一部を含むフラグメントおよびaal−113をコードするキャプシド遺伝子を、30サイクルのPCR反応中0.1μgのSINDCSP6gen構築物、供給業者によって推奨されるPfuポリメラーゼおよび10% DMSOの添加とともに、以下のオリゴヌクレオチド:

を2μMの濃度で用いて作製した。一般的な増幅プロトコルを以下に示した。

このフラグメントを、QIAquickゲル抽出キットを使用してゲル精製し、そしてこの反応物の1/10を、フラグメントVEE(141−275)と混合した(上記(全てのハイブリッドキャプシド遺伝子の構築)を参照のこと)。1回のPCR増幅サイクルを、以下の条件下で行った。

次いで、オリゴヌクレオチドSic7082FおよびTRDCtRを、2μMの濃度で添加し、完全なPCR増幅を以下:


のように行った。
このPCR産物を、QIAquickキットを使用して精製し、BstZ17IおよびSapIで消化し、上記のようにアガロースゲルよりゲル精製し、そしてプラスミドSrS129VcVg(これもまたBstZ17IおよびSapIで消化して存在するキャプシド遺伝子挿入物を除去してある)から生成された2つのフラグメントに連結した。新たに作製したハイブリッド挿入物を含むクローンを、配列決定によって確認し、そしてこの新たな構築物を、SIN113CVglyと名付けた。
ウイルスを作製するために、SIN113CVgly構築物を、PmeIで線状化し、SP6ポリメラーゼを用いてインビトロ転写し、そしてこのRNAをBHK細胞にトランスフェクトした。子孫ウイルスを収集して細胞に継代し、その感染力価は、約10PFU/mLのレベルに増加した。次いで、SIN113CVglyウイルスと名付けられたこのキメラSINウイルス(2001年5月31日にATCCに寄託された、PTA−3417)のプラーク精製していないストックを、標準的分子生物学技術(例えば、上記のもの)によるクローニングおよび配列決定のためのRNAの供給源として使用して、この高レベルのキメラ粒子パッケージングを提供するさらなる遺伝子決定基を同定した。個々の遺伝子決定基は、本明細書中に提供される技術を使用して、本発明のレプリコンおよび欠損ヘルパーパッケージング構築物に容易に組み込みなおされる。
キメラSINウイルスのプラーク精製されていないストック(ATCC番号を有して寄託される)が本発明の一部と考えられる本明細書中に特定に開示されない多くの遺伝子型および表現型を含み得ることが、理解される。当業者は、プラーク精製技術を使用して個々の表現型および/または遺伝子型を容易に単離し得、そして当業者に公知の手順および本明細書中に開示される手順を使用して単離されたキメラSINを配列決定し得る。
(実施例4:ハイブリッド糖タンパク質を有するアルファウイルスレプリコン粒子キメラの生成)
SINおよびVEEの両方より得たエレメントを使用するハイブリッドエンベロープ糖タンパク質の場合において、SIN由来の細胞質テール(例えば、キャプシド結合部分)ならびにVEE由来の膜貫通部分およびエクトドメイン部分を含むハイブリッドE2糖タンパク質を、構築した。逆向き部分を有するさらなる構築物もまた、誘導し得る。いくつかの実施形態において、E2糖タンパク質およびE1糖タンパク質の両方についてのハイブリッドを含むこと、ならびに膜貫通ドメインを含むハイブリッドを含むこともまた、好ましくあり得る。
このような糖タンパク質ハイブリッドを使用するキメラ粒子パッケージングの効率の増加を例証するために、E2テールをSIN由来E2細胞質テールと置換した改変VEE由来糖タンパク質を構築した。この融合を、膜貫通ドメインと細胞質テールとの間の境界である(図5)保存されたシステイン残基(VEE E2およびSIN E2の両方でアミノ酸残基390)で行った。このキメラ構築物を、2つの重複フラグメントのPCR増幅によって作製した。このうちの1つは、細胞質テールの上流のVEE E2糖タンパク質配列の一部およびSIN E2細胞質テールの一部を含んだ。第2のフラグメントは、SIN E2細胞質テールおよびVEE 6Kタンパク質の一部を含んだ。
この第1のフラグメントを、以下のオリゴヌクレオチド:

(nts7〜27は、VEE糖タンパク質に相補的であり、NcoI部位を含む)

(nts1〜56は、SIN E2細胞質テール配列であり、そしてnts.55〜77は、VEE糖タンパク質配列に相補的である)
を使用して構築物VCR−DH−Vglyより増幅した。
第2のフラグメントを、以下のプライマー:

(nts.1〜63は、SIN E2細胞質テール配列の一部に対応し、そしてnts64〜84は、VEE糖タンパク質に相補的である)

(糖タンパク質オープンリーディングフレームの下流VCR−DH Vglyに相補的)
を使用して同一のプラスミドより増幅した。
上記に列挙したオリゴヌクレオチドを、30サイクルのPCR反応中0.1μgのテンプレートプラスミドDNA VCR−DH−Vgly、供給業者によって推奨されるPfuポリメラーゼおよび10% DMSOの添加とともに、2μMの濃度で使用した。増幅プロトコルを以下に示す。

この2つの増幅フラグメントを、QIAquickゲル抽出キットを使用してアガロースゲルから精製し、次いで、各フラグメントのアリコート(1/10)を、第2のPCR増幅のためのテンプレートとして使用した。この2つのフラグメントを、供給業者によって推奨されるようなPfuポリメラーゼおよび10% DMSOの添加とともに混合した。1回のPCR増幅サイクルを実施した:

次いで、VE2NtFプライマーおよびVEE3’−1Rプライマーを2μMの濃度で添加し、そしてPCR増幅を以下のように実施した:

PCR産物を、上記のようにQIAquickキットを使用して精製し、NcoIおよびNotIで消化し、アガロースゲルよりゲル精製し、そしてプラスミドtDH−Vgly(これもまたNcoIおよびNotIで消化し、アガロースゲルより精製されている)に連結した。この挿入物を含むクローンを、配列決定により確認し、この構築物を、tDH−VglySE2tailと名付けた。
このような糖タンパク質キメラを用いて生成した粒子のパッケージングの増加を実証するために、プラスミドDNA tDH−VglySE2tailを単一の制限酵素PmeIで線状化し、インビトロでRNA転写した。このRNAを、SINCR−GFPレプリコンRNAおよびSINキャプシドタンパク質をコードする欠損ヘルパーRNAとともに同時トランスフェクトした。トランスフェクトした細胞を、34℃で24時間インキュベートし、この時点でこの培養上清を回収し、遠心分離によって清浄化し、連続希釈し、そしてナイーブなBHK−21細胞を約14時間感染させるために使用した。フローサイトメトリー分析を使用して、この粒子力価を決定し、2e IU/mlであることを示した。この結果は、いくつかの効率の低い相互作用が糖タンパク質キメラとSINキャプシドとの間で生じることを示した。
ハイブリッド糖タンパク質を用いてキメラ粒子パッケージングの効率をさらに増加させるために、さらなる構築物を作製した。VEE由来の細胞質テールおよびSIN由来の細胞質テールの整列(図5)は、10残基(そのうちの4つが保存的変化である)での差異を示す。興味深いことに、394位および395位での残基は、SIN糖タンパク質において荷電されているが、VEEにおいては疎水性である。このような差異は、E2の機能性に影響し得る。PCR増幅法を使用する部位特異的変異誘発を使用して、構築物tDH−VglySE2tail中の2つの残基を以下のように変化させた。

変異誘発させた構築物を、配列決定によって確認した。これらの新たな糖タンパク質ハイブリッドによってパッケージングを定量するために、プラスミドDNAを単一の制限酵素PmeIで線状化し、そしてインビトロ転写した。次いで、各変異RNAを、SINCR−GFPレプリコンRNAおよびSINキャプシドをコードする欠損ヘルパーRNAと一緒に同時トランスフェクトした。トランスフェクトした細胞を、34℃で24時間インキュベートし、この時点でこの培養上清を回収し、遠心分離によって清浄化し、連続希釈し、そしてナイーブなBHK−21細胞を力価分析のために約14時間感染させるために使用した。フローサイトメトリー分析を使用して、この粒子力価を決定し、そしてパッケージング効率がM1の約7倍に増加したことを観察した。
あるいは、およびキャプシドアプローチと同様に、VEEglyco−E2 SINtailキメラタンパク質を感染性ウイルスが得られ得る全長アルファウイルスcDNAクローン中に置換し得、そしてさらに増加したパッケージング効率を有する天然に生じるキメラ粒子を選択するためにこのキメラウイルスゲノムを使用し得た。大プラーク表現型は、高力価ウイルスを示し得る。この感染性キメラを、以下のように構築した。VEE糖タンパク質配列に対応するその3’末端に付加されたわずかなヌクレオチドを有し、そしてSpeI制限部位を含むために、主にSINキャプシド配列を含むフラグメントを、PCRによって作製した。このフラグメントを、以下のプライマー:

を使用してヒトDC−屈性SIN感染性クローン構築物(Gardnerら、同書)より増幅した。30サイクルのPCR反応中0.1μgの適切なテンプレートプラスミドDNA、供給業者によって推奨されるPfuポリメラーゼおよび10% DMSOの添加とともに、これらのオリゴヌクレオチドを2μMの濃度で使用した。この増幅プロトコルを、以下に示す。

増幅したフラグメント(450bp)を、QIAquick PCR精製キットを使用して清浄化し、AatIIおよびSpeIで消化し、QIAquick ゲル抽出キットを使用してゲル精製した。VEE糖タンパク質−SIN E2テールおよびSIN3’ UTRを含むフラグメント(3.4kb)を、酵素SpeI−PmeIを使用してtDH−VE2Stailからの制限消化およびQIAquick ゲル抽出キットを用いるゲル精製によって作製した。このフラグメントおよびPCRフラグメントを混合し、感染性クローン由来のプラスミドDNA(これもまたAatIIおよびPmeIで消化し、エビアルカリホスファターゼで処理し、そしてゲル精製してある)と一緒に連結した。挿入物についてのポジティブクローンを、配列決定によって確認した。最終的に、真の全長クローン3’末端を回復するために、このPsiI−PsiIフラグメントを、SrS129VcVgについて記載されるように再生し、そしてこの新たな構築物を、SrcVgSE2tと名付けた。
SrcVgSE2tを、単一の制限酵素PmeIで線状化し、インビトロ転写した。このRNAを、BHK細胞にトランスフェクトした。トランスフェクトした細胞を、37℃で24時間インキュベートし、この時点でこの培養上清を回収し、遠心分離によって清浄化し、そしてナイーブなBHK−21細胞を感染させるために使用した。感染の約24時間後に、上清を回収し、遠心分離によって清浄化し、そしてナイーブなBHK−21細胞を再度感染させるために使用した。感染の24時間後、わずかなウイルスプラークを観察し、その上清を回収し、清浄化しそしてナイーブBHKの2つのフラスコを感染させるために使用した。一方のフラスコの細胞を、感染の16時間後に回収し、Trizol(Gibco−BRL)を使用して総RNAを抽出した。他方のフラスコでの感染を、さらに8時間続け、多量のウイルスが産生されたことを示す広範な細胞変性効果を、この細胞において観察した。
この感染した細胞から抽出した総RNAを、RT−PCRを使用してキャプシド(capsid)配列および糖タンパク質配列を増幅およびクローンニングするために使用した。この逆転写は、polydTまたは以下の特定のプライマーのいずれかから開始した

。次いで、このcDNAを、XhoI部位を含むプライマーSINNtFおよびNotI部位を含むプライマーSINCtRを用いるキャプシド配列のPCR増幅ならびにNotI部位を含むプライマーVglyRおよびXhoI部位を含む

を用いる糖タンパク質のPCR増幅のために使用した。両方のフラグメントを、QIAquick PCR増幅キットを使用して清澄化して、XhoIおよびNotIで消化し、QIAquickゲル抽出キットを用いてゲル精製し、そして、XhoIおよびNotIを用いてこれ以前に消化したtDHに別個に連結し、ゲル精製し、そしてエビアルカリホスファターゼを用いて処置した。キャプシドフラグメントについての10個のクローンを、潜在的な適応性(adaptive)変異を同定するために配列決定した。しかし、変異は、キャプシド領域において見出されず、このことは、このような変異が糖タンパク質配列においてのみ生じるということ、またはそのRNAが未精製のプラークに由来するのでこの10個のクローンが完全な適応性集団を完全に表現していないということのいずれかを示す。
5個の個々のウイルスプラークに由来するRNAについての同じ分析を繰り返しても、キャプシドの適応性変異の同定はされなかった。1個のプラーク(P3)に由来する糖タンパク質配列は、380位(ValからGlyへ)および391位(LysからArg)での2つのアミノ酸の変異の存在を明らかにした。興味深いことに、このアミノ酸380は、Sindbisの間、少なくとも3つのVEE株(TRD、MAC10および611.9)の間において保存されており、そして、アミノ酸391(これは、細胞質性テールの第1の残基である)は、SIN糖タンパク質配列ならびにMAC10および6119においてはLysであるが、TRD株においてはArgである。これは、これらの残基の位置が、膜貫通型細胞質テール(これは、糖タンパク質とそのキャプシドとの間の相互作用を安定化し得る)の正しいコンフォメーションおける役割を担っていることを示し得、そして、本発明の一部分としてさらに利用され得ることを示し得る。
この2つの変異がパッケージング効率を増大し得るか否かを試験するために、両方の変異を含む998bpのフラグメント(NcoI−MfeI)を、tDH−VglySE2tailへと交換し、tDH−VglySE2tailP3を生成した。次いで、プラスミドDNAであるtDH−VglySE2tailP3を単一の制限酵素PmeIを使用して線状化し、そしてインビトロでRNA転写した。このRNAを、SINCR−GFPレプリコンRNAおよびSINキャプシドタンパク質をコードするその欠損ヘルパーRNAと一緒に同時トランスフェクトした。トランスフェクトした細胞を、34℃にて、24時間インキュベートし、この時間で、この培養物の上清を回収し、遠心分離によって清澄化し、連続的に希釈して、未処理(ナイーブ)のBHK−21細胞に感染するために約14時間にわたり使用した。フローサイトメトリー分析の後に、この粒子力価を決定し、そして、パッケージング効率がVglySE2tailに関して50倍に増大していた。SE2tailおよびVEE E2−120弱毒化変異を含むハイブリッドVEE糖タンパク質(VE2−120/SE2tail)の条件において、このP3変異は、パッケージング効率を200倍に増大した。
(実施例5)
ハイブリッドパッケージングシグナルを有するアルファウイルスレプリコン粒子キメラの生成
Shidbisウイルス構造タンパク質中のVEEレプリコンについての高効率パッケージング系を生成するために、SINに由来する十分に規定されたRNAパッケージングシグナルを、VEEレプリコンに種々の位置で挿入した。この研究のために、SINに由来する132ヌクレオチド(nt.)コアパッケージングシグナルを、実施例1において構築したVEE−TRDレプリコン内の3つの異なる部位の各々(図6)に別個に挿入した。4つのキメラレプリコンを生成した。キメラ1A(Chimera−1A)およびキメラ1B(Chimera−1B)は、SINパッケージングシグナルがVEE−TRDnsP4遺伝子の3’末端(nsP4終止コドンの直前)に挿入されている構築物に与えられた名称である。キメラ−2レプリコンは、nsP3のC末端でのSINパッケージングシグナルをインフレームで含み、nsP3の102bpのセグメントの代わりにヌクレオチドレベルで置換した。最後に、このキメラ3レプリコンは、nsP3終止コドンの直前である、nsP3の末端においてSINパッケージングシグナルの挿入によって生じた。
本明細書中の教示が、任意のBSL−3アルファウイルス(例えば、VEE)からレプリコンおよび真核生物性重構造ベクター開始系を改変する固有の機会を提供し得、その結果、これらが、ゲノム長の2/3未満まで親ウイルス由来のヌクレオチド配列を減少することよって、BSL−2構築物またはBSL−1構築物として処理されることが本発明者らによって企図される。
A)キメラ1A、キメラ1B:
これらのキメラを構築するための複雑な因子は、全てのアルファウイルスの部分ゲノムプロモーターは、nsP4の最後の約100ヌクレオチドと重複しているという事実である。異種遺伝子の発現を駆動するためのレプリコンベクター中の機能的な部分ゲノムプロモーターを維持しつつ、nsP4の末端にSINパッケージングシグナルを位置付けるために、nsP4の最後の80nt(挿入されたSIN配列の上流)のコドン頻度を変更してレプリカーゼ複合体に結合するそれらの能力を取り除く必要がある。同時に、このVEE部分ゲノムプロモーター領域を、部分ゲノムプロモーター認識配列の一部分と考えられているnsP4の3’末端部分のネイティブ配列を二重にすることによってnsP4終止コドンの下流で再構築した。キメラ1Aおよびキメラ1Bは、機能的部分ゲノムプロモーター(CHIMERA−1Aについては−80まで(図7)、CHIMERA−1Bについては−98まで(図8))を再製するための追加した再構築されたnsP4配列の長さの分だけ相違がある。
キメラ1Aおよびキメラ1Bを、pVCR−DH(これは、(上で)記載したpVCR構築物の再アセンブリ相に由来する中間構築物である)をMscIおよびAscIを用いて切断することによって調製した。上述のように、非ネイティブのコドンを用いて、nsP4の最後の80bp程度、その後にSINパッケージングシグナル(インフレーム)およびnsP4終止コドン、ならびにその後のネイティブnsP4配列の二重になった末端の80bpまたは98bpを含む2つの3部分で構成される合成オリゴヌクレオチドのいずれかを、このベクターに挿入する。このオリゴヌクレオチドを、上述したレプリコン合成と同じ様式で処理される合成完全二重鎖を提供するために設計した。この連結による配列改変クローンを、MscIおよびAscIで消化し、そして、このSINパッケージシグナルを保持するオリゴフラグメントを、同様に消化したpVCRのベクターフラグメント中へと置き換えた。各々に対する得られた最終構築物をpVCR/CHIMERA−1AおよびpVCR/CHIMERA−1Bと呼称した。これらの構築物の機能を評価するために、GFP遺伝子を、部分ゲノムプロモーターの下流の固有のBbνCI部位およびNotI部位を使用して各々へクローニングして、そしてこれらの構築物をそれぞれVCR−Chim1A−GFPおよびVCR−Chim1B−GFPとしてそれぞれを命名した。
B)キメラ2:
キメラ2を、VEEレプリコンアセンブリ中間体である実施例1から得られたpCMVkm2−(del XhoI/CelII)−VEE9/10を切断することによって調製した。このpCMVkm2−(del XhoI/CelII)−VEE9/10は、このレプリコンのMamI部位およびBlnI部位と境界を接しているVEE nsP3およびVEE nsP4の一部分をコードする。このベクターのXhoI切断によって、VEE nsP3の102bpセグメントが除去される。この切断したベクターに、末端にあるインフレームのXhoI部位に隣接したSINパッケージングシグナルからなるPCR産物を挿入した(図9)。この増幅のためのテンプレートは、pSINCPであり、そしてPfu DNAポリメラーゼは、以下のオリゴヌクレオチドプライマーと共に使用された:

得られたクローンを、配列および方向について確認した。1つの陽性クローンを、MamI−BlnI消化してpVCRのネイティブMamI−BlnIセグメントに代わって置換するのに使用した。得られたプラスミドを、pVCR/CHIMERA−2と名付けた。GFP遺伝子を、pVCR/CHIMERA−1AおよびpVCR/CHIMERA−1Bについての上述したようにこのベクターへクローニングし、VCR−Chim2−GFPを作製した。nsP3における欠損領域を、そのプラスミドDNA構築物における都合のよい制限エンドヌクレアーゼに基づいて選択したことが理解されるべきである。nsP3のより大きい領域を取り除くさらなる欠損がまた、本発明によって企図され、そして、当業者によって容易に実施され得る。
C)キメラ−3
キメラ3を、VEE nsP3およびVEE nsP4の接合部の領域をコードする実施例1に由来するレプリコンフラグメント9+10の一部分を含むpCR2−9057bを改変することによって調製した。SINパッケージング部位の挿入を、Pfu DNAポリメラーゼおよびpCR2−9057bにおける接合部において2つの産物を増幅しそして得られた産物にSINパッケージングシグナル配列テールを付加した2セットのプライマーを使用するオーバーラップPCRによって達成した。同様に、SINパッケージングシグナルを、nsP3配列テールおよびnsP4配列テールをその産物の5’末端および3’末端のそれぞれに付加するpSINCPから増幅した。プライマー配列を含むこのストラテジーの詳細については図10および図11を参照のこと。この3つのPCR産物を、希釈し、混合し、変性し、再アニーリングし、そして、外部nsP3および外部nsP4ならびに3’プライマーおよび5’プライマーを使用してPfu DNAポリメラーゼで伸長し、増幅のためのキメラオーバーラップテンプレートを生成した。この産物を、XbaIおよびMluIを用いて消化して、そして、同様の消化した中間体クローニングベクターであるpCMVkm2(zur Megede,J.Virol.74:2628,2000)にクローニングした。pVCRとの前後関係においてこのキメラを配置するために、このpCMVkm2/CHIMERA−3中間体をMamI(5’)およびSacI(3’)で消化し、そして、pVCR(pVCRのnt.5620−6016)由来のSacI−BlnIフラグメントと共に連結してpVCRのMamI/BlnIベクターフラグメントとした。この得られた構築物を、pVCR/CHIMERA−3と命名した。GFP遺伝子を、pVCR/CHIMERA−1A、pVCR/CHIMERA−1Bについて上述したようにこのベクターにクローニングし、VCR−Chim3−GFPを生成した。
これらの構築物がSindbis構造タンパク質によってパッケージングされる能力を試験するために、プラスミドVCR−Chim1A−GFP、VCR−Chim1b−GFP、VCR−Chim2−GFP、VCR−Chim3−GFPを単一の制限酵素PmeIを使用して線状化し、そしてインビトロでRNA転写した。このRNAを、SINキャプシドタンパク質ならびに構築物VCR−DH−Sglydll60および構築物VCR−DH−Scapに由来する糖タンパク質をコードする、PmeIで線状化された欠損ヘルパーRNAで同時トランスフェクトした。トランスフェクトした細胞を、34℃にて、24時間インキュベートし、この時間で、この培養物の上清を回収し、遠心分離によって清澄化し、連続的に希釈して、未処理(ナイーブ)のBHK−21細胞に感染するために約14時間にわたり使用した。フローサイトメトリー分析を使用して、この粒子力価を決定した。以下の結果は、3つのキメラがSIN構造タンパク質によって効率的にパッケージングされ得ることを示した。キメラ1Aは、GFPを発現しておらず、そしてこれが部分ゲノム転写における欠損に起因するかまたはRNA複製における欠損に起因するかを決定しない。

(キメラ2.1の構築)
pVCR−Chimera2レプリコンに存在する親VEEウイルス配列の量をさらに低減するために、VEEに由来する3’NTR(非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’の配列、すなわち3’UTRとしてまた公知である)配列をその全体を取り除いて、そして、SIN由来の3’NTRによって置き換えた。プラスミドSINCR−GFP(Garnerら、2000,前出)を、NotIおよびPmeIで消化して、この466bpフラグメントを、QIAquickゲル抽出キットを使用することによってゲル精製して、NotIおよびPmeIでこれ以前に消化したpVCR−Chimera2およびVCR Chim2−GFPの両方に連結し、ゲル精製し、そして、エビアルカリホファターゼを使用して処理した。陽性クローンを確認し、そして、これらの構築物を、VCR−Chim2.1およびVCR Chim2.1−GFPとして命名した。これらの構築物は、ここでは、複数のVEE配列(例えば、nsP3の領域、構造タンパク質遺伝子、3’NTR)を取り除いた分だけ親VEEウイルスゲノムと相違する。
新たなキメラレプリコンベクターの配置の機能性を試験するために、プラスミドVCR−Chim2.1−GFPを単一の制限酵素PmeIを使用して線状化し、そしてインビトロでRNA転写した。このRNAを、SINキャプシドタンパク質およびPmeIで線状化した構築物VCR−DH−Sglydll60および構築物VCR−DH−Scapに由来する糖タンパク質をコードする欠損ヘルパーRNAで同時トランスフェクトした。トランスフェクトした細胞を、34℃にて、24時間インキュベートし、この時間で、この培養物の上清を回収し、遠心分離によって清澄化し、連続的に希釈して、未処理(ナイーブ)のBHK−21細胞に感染するために約14時間にわたり使用した。フローサイトメトリー分析を使用して、この粒子力価をVCR−Chim2−GFPと同じである力価であることを決定した。このことは、ネイティブの3’NTRの欠失および異種アルファウイルス性3’NTR(例えば、SIN3’NTR)との置き換えは、VEEレプリコンにおける機能性を維持することを実証している。
あるいは、VCR−Chimera2におけるVEE全体に由来の配列を減少する手段として、3’NTRが19ntの保存されたCSEを含む最小配列まで減少した。このような改変された3’NTRを、以下のような重複したオリゴヌクレオチドを使用して生成した:

このような順方向オリゴヌクレオチドおよび逆方向オリゴヌクレオチド(例えば、Vred2FとVred2R、VEE2FとVEE2Rなど)を、混合し、リン酸化し、変性し、緩やかにアニーリングした。次いで、3対のアニーリングしたオリゴヌクレオチドを、一緒に混合し、互いに連結し、酵素NotIおよびPmeIで消化し、QIAquickゲル抽出キットを使用してゲル精製し、そして、全長3’NTRを取り除くために同じ酵素でこれ以前に消化したVCR−Chim2−GFPに連結し、ゲル精製し、そして、エビアルカリホスファターゼで処理した。このフラグメントについて陽性のクローンを、配列決定によって確認した。この構築物を、VCR−Chim2.2−GFPと命名した。
このキメラレプリコンベクターの配置の機能性を確認するために、プラスミドVCR−Chim2.2−GFPを単一の制限酵素PmeIを使用して線状化し、そしてインビトロでRNA転写した。このRNAを、SINキャプシドタンパク質およびPmeIで線状化した構築物VCR−DH−Sglydll60および構築物VCR−DH−Scapに由来する糖タンパク質をコードする欠損ヘルパーRNAで同時トランスフェクトした。トランスフェクトした細胞を、34℃にて、24時間インキュベートし、この時間で、この培養物の上清を回収し、遠心分離によって清澄化し、連続的に希釈して、未処理(ナイーブ)のBHK−21細胞に感染するために約14時間にわたり使用した。フローサイトメトリーを使用して、この粒子力価をVCR−Chim2−GFPに類似の力価であると決定した。このことは、117bpから37bpに3’NTRのサイズを減少したことよっても、このレプリコンの機能性は維持されていることを実証している。
RNAまたはレプリコン粒子としての用途について上記のレプリコンに類似して、真核生物細胞内で直接的に機能するアルファウイルスDNAベースのレプリコン(例えば、真核生物階層ベクター開始システム(Eukaryotic Layered Vector Initiation System))は、本明細書中に提供される教示を使用して当業者によって誘導され得る。このようなDNAベースのレプリコンは、種々の親ウイルス配列(nsP3カルボキシ末端領域に由来する配列、構造タンパク質遺伝子領域、3’CSE領域、などが挙げられるがこれらに限定されない)から取り除かれ得る。
(実施例6)
(レプリコンRNAの送達のための異なる構造タンパク質の使用)
HIV抗原を、SIN構造タンパク質またはVEE構造タンパク質のいずれかを用いてパッケージングしたSINレプリコンRNAから、および以下のようなSIN構造タンパク質またはVEE構造タンパク質のいずれかを用いてパッケージングしたVEEレプリコンRNAから発現させた。具体的に、プラスミドpCMVKm2.GagMod.SF2由来のコドン最適化HIVp55gagをコードする異種遺伝子配列を含むフラグメント(zur Megede,J.Vitol.74:2628,2000)を、XhoI−NotI部位のSINCRレプリコンベクター(Gardnerら、2000、同書)に、BbνCI−NotI部位のVCRレプリコンベクターに、そしてBbνCI−MfeI部位のVCR−Chim2.1ベクターに挿入した。このp55gagコードレプリコン構造体は、SINCR−p55gag、VCR−p55gag、およびVCR−Chim2.1−p55gagをそれぞれ消化した。SIN、VEEおよびp55gagを発現するキメラレプリコン粒子を産生するために、上記のプラスミドを、単一の制限酵素PmeIを用いて直鎖化し、そしてRNAを、インビトロで転写した。このRNAを、以下に示されるように、PmeI直鎖化プラスミドから転写した、適切な構造タンパク質をコードする欠失ヘルパーRNAと一緒に同時トランスフェクトした。

トランスフェクトされた細胞を、34℃でインキュベートし、上清を、20時間および36時間目に回収し、続いて、遠心分離によって分類し、そして上記のようにクロマトフラフィーによって精製した(PCT WO 01/92552)。
粒子の力価を、精製された粒子沈殿物の一連の希釈物を用いて、16時間かけて感染させたBHK21細胞中で、gag発現のために細胞内染色させることによって、決定した。これらの細胞を、最初に、Cytofix/Cytoperm Kit(Pharmingen)を用いて透過化処理および固定化させ、次いで、HIV−1コア抗原に対するFITC結合体化抗原を用いて、細胞内p55gagを染色した(Coulter)。フローサイトメトリー分析を使用して、gag陽性細胞の割合を測定し、そしてこの粒子の力価を計算するために使用した。
げっ歯類モデルにおける免疫原性を、10または10IUレプリコン粒子用量で、HIVp55gagを発現する異なるアルファウイルスレプリコン粒子調製物を用いて免疫した後に決定した(図12)。各々が、免疫原性であることを見出し、そして1種のキメラ(VEErep/SINnev)が、特に強力な免疫原であることが見出された。
それらの構造タンパク質が異なる、アルファウイルスレプリコン粒子(例えば、上記のレプリコン粒子)を用いた、げっ歯類または霊長類の引き続く免疫の実証を、種々の経路(例えば、筋肉内、皮内、皮下、鼻内)を使用し、10IUから10IUの範囲、またはそれより多くの範囲の投薬量を用いて実施し得る。例えば、霊長類は、最初に、PBS希釈物(0.5mL)内に、VEE構造タンパク質を含む10のSINCR−p55粒子を用いて、皮下経路により免疫する。次いで、同一の物質を、同一の注射経路によって、2回、30日後に投与する。次いで、約6〜12ヶ月後、この動物を、PBS希釈物(0.5mL)内に、SIN構造タンパク質を含む10のSINCR−p55粒子を用いて、1回以上、筋肉内経路により免疫する。免疫原性の実証を、標準アッセイを使用して実施し、そして投与時に、単一タイプのレプリコン粒子を受容した対応する動物と比較し得る。
続く例は、2種の異なるアルファウイルス由来の、核酸、非構造タンパク質および構造タンパク質、ならびにそれらの一部を使用する、キメラアルファ粒子を調製するのに適した種々の技術を記載する。しかし、本明細書中で提供される教示を使用する当業者は、過度の実験なく、3種以上のウイルスからキメラアルファウイルス粒子を調製し得る。当業者に一般に利用可能である、他の明らかな技術的な開示の教示(特許、特許出願、科学雑誌、科学論文ならびに標準的な参考文献および教科書を含むが、これらに限定されない)と、本明細書に見出される教示を合わせることは、論理付けされる。
例えば、アルファウイルスキメラ粒子は、SINレプリコンベクターおよび少なくとも2種の欠失ヘルパーRNA分子を使用して作製される。このレプリコンRNAは、SIN非構造タンパク質、VEEパッケージングシグナルおよび目的の異種遺伝子をコードする。この第1の欠失ヘルパーRNAは、VEE RNA結合ドメインおよびWEE糖タンパク質相互作用ドメインを有するハイブリッドキャプシドタンパク質をコードする。この第2の欠失ヘルパーRNAは、WEE糖タンパク質をコードする。生じたキメラアルファウイルス粒子は、VEE/WEEハイブリッドキャプシドおよびWEEエンベロープ糖タンパク質を含むSIN由来の核酸を有する。
別の例において、キメラアルファウイルス粒子は、本発明の技術に従って作製され、ここで、SIN非構造タンパク質を有するSINレプリコンおよび目的の異種遺伝子を、2種の欠失ヘルパーRNA分子と組み合わせる。この第1の欠失ヘルパーRNAは、SIN RNA結合ドメインおよびSFV糖タンパク質相互作用ドメインを有する、ハイブリットキャプシドをコードする。この第2の欠失ヘルパーRNAは、VEEによって提供された糖タンパク質エンベロープの残基と共にSFV細胞質テールを有するハイブリッド糖タンパク質をコードする。生じたキメラアルファウイルス粒子は、SFV/VEEハイブリッドエンベロープ糖タンパク質と共に、SIV/SFVハイブリッドキャプシド中にキャプシド形成された目的の異種遺伝子を含むSIN核酸を有し、この糖タンパク質の外部ドメインは、VEEから誘導される。
なおさらなる別の実施形態において、4種の異なるアルファウイルスを使用して、キメラアルファウイルス粒子を調製する。この例において、SIN非構造タンパク質をコードするSINレプリコンRNA、VEEパッケージングシグナル、および目的の異種遺伝子が、提供される。第1の欠失ヘルパーRNAは、VEE RNA結合ドメインおよびWEE糖タンパク質相互作用ドメインを有するハイブリッドキャプシドをコードする。この第2の欠失ヘルパーRNAは、SFVによって提供される糖タンパク質の残基と共に、WEE細胞質テールを有するハイブリッド糖タンパク質をコードする。生じたキメラアルファウイルス粒子は、SIN RNA、および目的の異種遺伝子、VEE/WEEハイブリッドキャプシド、ならびにWEE/SFVハイブリッド糖タンパク質を有する、糖タンパク質の外部ドメイン部分は、SFVから誘導される。
多くの他の組み合わせが、可能であり、そして前記の例は、本発明の巨大な可能性を例示するのに役立つ。従って、これらの非制限例は、本発明の教示に従って作製され得る、莫大なキメラアルファウイルス粒子のうちの2、3種のみを表す。
(実施例7)
(異なる制御エレメントを有するアルファウイルスレプリコンベクターおよび欠損ヘルパーの使用)
異なる制御エレメントを有するベクター(例えば、レプリコンRNA、真核生物階層ベクター開始システム(eukaryotic layered vector initiation system)要素およびパッケージング(例えば、欠損ヘルパー、構造タンパク質発現カセット)要素を用いてアルファウイルスレプリコン粒子を生成するために、本発明に従って、広範な種々の組み合わせを使用し得る。例えば、SINパッケージング細胞株の構造タンパク質発現カセットに含まれる、非構造タンパク質により媒介される増幅(3’CSE)について必要とされる異なる3’配列を含むSINプラスミドDNAベースのレプリコン(真核生物階層ベクター開始システム)を、構築し得る。より詳細には、ウシ増殖ホルモン遺伝子由来のポリアデニル化シグナルを組み込むSIN3’末端の改変を、以下に記載されるように実施する。従って、得られる配列:

を、SINプラスミド構築物へと操作する。この新規の配列を、以下のように、プラスミドpSINCP(WO01/81690を参照のこと)の既存の3’末端、合成ポリAトラクト、リボザイム、およびBHGポリA部位と置換する。プラスミドpSINCP−bgal(bgalを発現するpSINCP)から、以下のプライマー:

(NotI部位(12〜19nt)、PmeI部位(30〜37nt)、および上記エレメントの下流のSINCP−bgal配列に相補的な38〜65ntを含み、NotI部位がそれらの前に存在する)

(SphI部位を含むプラスミド骨格領域に相補的である)
を用いるPCRによって、上記エレメントを失失させる。増幅した492bpフラグメントを、QIAquickゲル抽出キットを用いてアガロースゲルから精製し、NotIおよびSphIで消化し、そしてNotIおよびSphIで同様に消化したSINCP−bgalに連結して、既存の配列(1106bp)を除去する。新規に生成されたフラグメントを含むクローンを、配列決定により確認し、そしてこの中間構築物をSINCPt−bgalと呼ぶ。次いで、この新規の3’末端を、重複オリゴヌクレオチドを用いて生成する。

このオリゴヌクレオチドを混合し、リン酸化し、変性し、ゆっくりとアニールさせ、そして連結する。リガーゼを不活性化した後、DNAを、酵素NotIおよびPmeIで消化し、QIAquickゲル抽出キットを用いてゲル精製し、そして同一の酵素で消化したSINCPt−bgalに連結し、そしてアルカリホスファターゼで処理する。新規に生成されたフラグメントを含むクローンを、配列決定により確認し、そして最終構築物を、SINCP−pA−bgalと呼ぶ。
レプリコン粒子を生成するために、このプラスミドを、同様に改変された3’末端配列を有さない構造タンパク質発現カセットを含むSINパッケージング細胞株(Poloら、1999、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、96:4598−603)にトランスフェクトする。適切なインキュベーションの後、レプリコン粒子を収集し、そして上記のように精製する。
本明細書中の値の範囲の列挙は、その範囲に含まれる各々別個の値を個々に参照する略記方法として用いられることを意図するのみであり、本明細書中に他にそうでないことが示されない限り、各々の個々の値は、本明細書中で個々に列挙されるように、本明細書に組み込まれる。本明細書中に記載される全ての方法は、本明細書中に他にそうでないことが示されないかまたは文脈と明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順番で実施され得る。任意のおよび全ての実施例、または本明細書中で提供され得る例示の言語(例えば、「例えば、〜のような(such as)」の使用は、本発明をより良く説明することのみを意図し、そして他の方法で主張される本発明の範囲に対する限定を与えない。本発明の実施に必須の任意の非請求要素を示すことを意図する本明細書中の言語は存在しない。
本明細書中に開示される本発明の代替の要素または実施形態の分類は、限定を意図しない。各群のメンバーは、個々にかまたはその群の他のメンバーもしくは本明細書中で見出される他の要素との任意の組み合わせで参照され得、そして請求され得る。群の1つ以上のメンバーが、利便性および/または特許性の理由で、群に含まれ得るかまたは群から除外され得る。任意のこのような包含または除外が生じる場合、本明細書は、改変された群を本明細書中に含むとみなされ、従って添付の特許請求の範囲において用いられるマーカッシュ群の記載された説明を十分に満たす。
本発明の好ましい実施形態が、本明細書中に記載されており、これらは、本発明を実施するための本発明者らの認識している最良の様式を含む。当然、それらの好ましい実施形態におけるバリエーションは、上記の説明を読んだ当業者に明らかである。本発明者らは、当業者が、このようなバリエーションを適切に使用することを考慮しており、そして本発明者らは、本発明が、本明細書中に詳細に記載されたのと別の方法で実施されることを意図している。従って、本発明は、適用される法律により許容される場合、本明細書中に添付の特許請求の範囲に記載される主題の全ての改変および等価物を含む。さらに、それらの全ての可能性のあるバリエーションにおける上記エレメントの任意の組み合わせはは、本明細書中にそうでないことが示されるかまたは文脈から明らかに矛盾しない限り、本発明に含まれる。

Claims (9)

  1. 哺乳動物において免疫応答を生成するための組成物であって、キメラアルファウイルス粒子を含有し、該キメラアルファウイルス粒子は
    第1アルファウイルス由来の1つ以上の非構造タンパク質および該第1アルファウイルスと異なる第2アルファウイルス由来のパッケージングシグナルをコードするRNAであって、ここで、該パッケージングシグナルが、nsP3とnsP4との連結部、nsP4のオープンリーディングフレームの3’末端、および非構造タンパク質遺伝子における欠失からなる群より選択される部位に挿入される、RNA;
    該第2アルファウイルス由来のキャプシドタンパク質;ならびに
    該第1アルファウイルスと異なるアルファウイルス由来のエンベロープタンパク質、を含む、組成物
  2. 前記パッケージングシグナルが、非構造タンパク質遺伝子におけるカルボキシ末端欠失に挿入される、請求項1に記載の組成物
  3. 前記エンベロープタンパク質が、前記第2アルファウイルス由来である、請求項1または2に記載の組成物
  4. 前記粒子がレプリコン粒子であり、さらに、前記RNAが5’から3’への順番で、(i)非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる5’配列、(ii)アルファウイルス非構造タンパク質をコードするヌクレオチド配列、(iii)異種核酸を発現するための手段、(iv)該異種核酸配列、(v)非構造タンパク質媒介増幅に必要とされる3’配列、および(vi)ポリアデニル化トラクト、を含み、該異種核酸配列は、アルファウイルス構造タンパク質遺伝子と置き換わる、請求項1〜3のいずれかに記載の組成物
  5. 前記第1アルファウイルスが、シンドビスウイルス(SIN)であり、そして前記第2アルファウイルスがベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEE)である、請求項1〜4のいずれかに記載の組成物
  6. 前記第1アルファウイルスがVEEであり、前記第2アルファウイルスがSINである、請求項1〜4のいずれかに記載の組成物
  7. 前記RNAが、異種核酸配列をさらに含む、請求項1〜4のいずれかに記載の組成物
  8. 前記異種核酸が、少なくとも1つのアルファウイルス構造タンパク質と置き換わる、請求項7に記載の組成物
  9. 前記異種核酸配列が、治療因子または免疫原をコードする、請求項7に記載の組成物
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