JP5922095B2 - 薬理学的に誘導される導入遺伝子アブレーション系 - Google Patents

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Description

[発明の分野]
本発明は、薬理学的作用物質(pharmacological agent)、好ましくは経口製剤、例えば錠剤に反応して、永久的にもしくは一時的に、治療遺伝子産物を取り除くための内臓安全機序を備えて設計された複製欠損ウイルス組成物(1つもしくは複数)を用いる患者への治療用製品(therapeutic product)の送達のために考案された遺伝子治療系に関する。
[発明の背景]
遺伝子治療は、疾病を処置するかもしくは治療する目的で宿主細胞への遺伝物質の導入を伴う。多数の疾病は、必須タンパク質の欠乏をもたらす「欠陥」遺伝子により引き起こされる。欠陥のある遺伝子発現を修正する1つの方法は、機能しない、すなわち「欠陥のある」、病原遺伝子を置換するためにゲノム内の非特異的な場所に正常な遺伝子(導入遺伝子)を挿入することである。遺伝子治療はまた、治療用製品が長期間にわたって発現され、反復投与の必要性をなくすように、様々な疾病を処置するために治療タンパク質もしくはRNAの送達のためのプラットフォームとして用いることもできる。患者の標的細胞に導入遺伝子を送達するためにベクターと呼ばれる担体分子を使用しなければならず、最も一般的なベクターは、正常なヒト遺伝子を保有するように遺伝子操作されているウイルスである。ウイルスはそれらの遺伝子を封入しそして病因的にヒト細胞に送達する方法を生み出しており、従って、ウイルスゲノムは治療遺伝子を挿入するために操作することができる。
安定な導入遺伝子発現は、非分裂細胞へのアデノウイルスもしくはアデノ随伴ウイルス(AAV)に基づくベクターのインビボ送達後に、そしてまたレトロウイルスおよびレンチウイルスに基づくもののような、組込みおよび非組込みベクターでエクスビボで形質導入した幹細胞の移植によっても成し遂げることができる。AAVベクターは、とりわけ、AAVが非病原性であり、それが有害な免疫反応を引き起こさず、そしてAAV導入遺伝子発現が何年ももしくは動物モデルの生涯にわたって持続することが多いので遺伝子治療に用いられる(非特許文献1を参照)。AAVは、4.7kbである一本鎖DNAゲノムの線状鎖をパッケージングする小型の非エンベロープヒトパルボウイルスである。AAVによる増殖感染は、ヘルパーウイルス、アデノウイルスもしくはヘルペスウイルスのいずれかの存在下でのみ起こる。ヘルパーウイルスの不在下で、AAVは高い頻度で宿主ゲノムの特定部位(19q 13−qter)に組込み、AAVを部位特異的組込みの能力があることが知られている唯一の哺乳類DNAウイルスにする。非特許文献2を参照。しかしながら、いかなるウイルス遺伝子も含有せずそして治療遺伝子のみを含有する組換えAAVは、ゲノムに組込まない。代わりに、組換えウイルスゲノムは逆方向末端反復を介してその末端で融合して長期の遺伝子発現の主因であると予測される環状のエピソーム型を形成する(非特許文献1を参照)。
遺伝子治療の実質的に全ての前臨床および臨床応用は、構成的プロモーターから導入遺伝子を発現するベクターを使用しており、これはベクターゲノムが持続する限りそれが一定レベルで活性であることを意味する。しかしながら、遺伝子治療に適している多くの疾病は、導入遺伝子の発現を調節する必要があり得る。遺伝子発現を正に誘導するために興味のある遺伝子を薬剤誘導性の改変された転写因子の制御下に置くという一般的原理に基づくいくつかの系が記述されている(非特許文献3;非特許文献4)。様々な系は、2つの種類に分けることができる。第一において、テトラサイクリン、抗黄体ホルモンもしく
はエクジステロイドのような誘導物質によりアロステリックに調節されるDNA結合ドメインがトランス活性化ドメインに連結される。薬剤の添加(もしくはある場合には除去)によりDNA結合、従って転写活性化がもたらされる。第二において、アロステリック制御は、より一般的な誘導近接機序で置き換えられる。DNA結合および活性化ドメインは、二量化の化学誘導物質もしくは「二量化剤(dimerizer)」と呼ばれる、2価の小分子の添加により活性転写因子に再構成される別個のポリペプチドとして発現される。これらの系は導入遺伝子発現を誘導することを必要とする遺伝子治療系において有用であるが、それらは導入遺伝子発現をもはやそれが必要とされない場合にもしくは長期の薬剤投与に起因する毒性が結果として起きる場合に止めるかもしくは永久的に取り除くことができる必要性に応えていない。
Shyam et al.,Clin.Microbiol.Rev.24(4):583−593 Kotin et al.,1990,PNAS,87:2211−2215 Clackson et al.,1997,Curr Opin Chern Biol,1(2):210−8 Rossi et al.,Curr Opin Biotechnol,1998.9(5):p.451−6
[発明の要約]
本発明は、薬理学的作用物質、好ましくは経口製剤、例えば錠剤に反応して、永久的にもしくは一時的に、治療遺伝子産物を取り除くための内臓安全機序を備えて設計された複製欠損ウイルス組成物(1つもしくは複数)を用いる患者への治療用製品の送達用に考案された遺伝子治療系に関する。
本発明は、1つには、導入遺伝子を取り除くかもしくは導入遺伝子発現を負に調節するための、「PITA」(薬理学的に誘導される導入遺伝子アブレーション(ablation))と本明細書において呼ばれる、統合的方法の出願者等の開発に基づく。この方法において、治療用製品(RNAもしくはタンパク質)をコードする導入遺伝子を、それが患者において発現されるが薬理学的作用物質を投与することにより可逆的にもしくは不可逆的に停止させることができるように送達するために複製欠損ウイルスが用いられる。
本発明は、導入遺伝子の発現が薬理学的作用物質により正に調節される系に勝る多数の利点を提示する。そのような場合、レシピエントは、発現される導入遺伝子を必要とする期間、非常に長い可能性がありそしてそれ自体の毒性と関連し得る期間にわたって薬剤を服用しなければならない。
1つの態様において、本発明は、ウイルスゲノムが(a)転写を制御するプロモーターと機能的に結合した治療用製品をコードする第1の転写単位、該単位は少なくとも1つのアブレーション認識部位を含有する;および(b)プロモーターと機能的に結合した少なくとも1つのアブレーション認識部位に特異的なアブレーターをコードする第2の転写単位、ここで、転写および/もしくはアブレーション活性は薬理学的作用物質、例えば二量化剤により制御されるを含有するように改変されているヒト患者における使用に適当な複製欠損ウイルス組成物を提供する。例えば、1つの適当な薬理学的作用物質はラパマイシンもしくはラパマイシンアナログであることができる。ウイルス組成物は、2つもしくはそれ以上の異なるウイルスストックを含有することができる。
1つの態様において、本発明は、ウイルスゲノムが(a)転写を制御するプロモーターと機能的に結合した治療用製品をコードする第1の転写単位、該第1の転写単位はアブレーション認識部位を含有する;およびプロモーターと機能的に結合したアブレーション認識部位に特異的なアブレーターをコードする第2の転写単位、ここで、転写および/もしくはアブレーション活性は薬理学的作用物質により制御されるを含んでなるヒト患者における使用に適当な複製欠損ウイルス組成物を提供する。第1の転写単位は、1つより多くのアブレーション認識部位を含有することができる。ゲノムが1つより多くのアブレーション認識部位を含んでなる場合、該1つより多くのアブレーション認識部位は第1のアブレーション認識部位および該第1のアブレーション認識部位と異なる第2のアブレーション認識部位を含んでなり、該ウイルスは第1のアブレーション認識部位に特異的な第1のアブレーターおよび第2の認識部位に特異的な第2のアブレーターをさらに含んでなる。
1つの態様において、転写、生物活性および/もしくはアブレーターのDNA結合特異性は調節可能な系により制御される。調節可能な系は、tet−オン/オフ系、tetR−KRAB系、ミフェプリストン(RU486)調節可能な系、タモキシフェン依存的な調節可能な系、ラパマイシン調節可能な系もしくはエクジソンに基づく調節可能な系から選択することができる。
1つの態様において、アブレーターは、第1の転写単位中のアブレーション認識部位に結合しそしてDNAを切除するかもしくは取り除くエンドヌクレアーゼ、リコンビナーゼ、メガヌクレアーゼもしくはジンクフィンガーエンドヌクレアーゼおよび第1の転写単位のRNA転写産物を取り除くか、もしくは第1の転写単位のRNA転写産物の翻訳を抑制する干渉RNA、リボザイムもしくはアンチセンスよりなる群から選択される。1つの特定の態様において、アブレーターはCreであり、そしてアブレーション認識部位はloxPであるか、もしくはアブレーターはFLPであり、そしてアブレーション認識部位はFRTである。
1つの態様において、アブレーターはキメラの改変されたエンドヌクレアーゼであり、ここで、ウイルス組成物は(i)第1の薬理学的作用物質の結合ドメインに融合したエンドヌクレアーゼのDNA結合ドメインを含んでなる第1の配列を含んでなり;そしてここで、ウイルス組成物は(ii)第1の薬理学的作用物質の結合ドメインに融合したエンドヌクレアーゼのヌクレアーゼ切断ドメインをコードする第2の配列をさらに含んでなり、ここで、第1の配列(i)および第2の配列(ii)は各々その発現を制御する少なくとも1つのプロモーターと機能的に結合している。キメラの改変されたエンドヌクレアーゼは、第2の転写単位中の単一の2シストロン性オープンリーディングフレーム内に含有することができ、該転写単位は(i)と(ii)の間にリンカーをさらに含んでなる。場合により、配列(ii)は誘導性プロモーターを有する。別の態様において、キメラの改変されたエンドヌクレアーゼの融合相手/フラグメントは別個のオープンリーディングフレーム内に含有される。1つの態様において、第1の配列および第2の配列の各々は構成的プロモーターの制御下にあり、そしてアブレーターは第1の薬理学的作用物質により生物活性化される。
アブレーターのコーディング配列は、アブレーターコーディング配列の5’もしくは3’に位置する核局在化シグナルをさらに含んでなることができる。
1つの態様において、DNA結合ドメインはジンクフィンガー、ヘリックス−ターン−ヘリックス、HMG−ボックス、Statタンパク質、B3、ヘリックス−ループ−ヘリックス、ウィングドヘリックス−ターン−ヘリックス、ロイシンジッパー、ウィングドヘリックス、POUドメインおよびホメオドメインよりなる群から選択される。
さらに別の態様において、エンドヌクレアーゼはII型制限エンドヌクレアーゼ、イントロンエンドヌクレアーゼおよびセリンもしくはチロシンリコンビナーゼよりなる群から選択される。1つの特定の態様において、アブレーターはキメラのFok1酵素である。
さらに別の態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物において、ウイルスゲノムは、アブレーターの誘導性プロモーターを調節する転写因子の二量化可能なドメインを各々コードする、第3および第4の転写単位をさらに含んでなり、ここで:(c)第3の転写単位は、第1のプロモーターと機能的に結合した薬理学的作用物質の結合ドメインに融合した転写因子のDNA結合ドメインをコードし;そして(d)第4の転写単位は、第2のプロモーターと機能的に結合した薬理学的作用物質の結合ドメインに融合した転写因子の活性化ドメインをコードする。(c)の第1のプロモーターおよび(d)の第2のプロモーターは、構成的プロモーターおよび誘導性プロモーターから独立して選択される。別の態様において、第1および第2のプロモーターは両方とも構成的プロモーターであり、そして薬理学的作用物質は転写因子のドメインを二量化する二量化剤である。なおさらなる態様において、第1のプロモーターおよび第2のプロモーターの一方は誘導性プロモーターである。第3および第4の転写単位は、IRESもしくはフューリン−2Aを含有する2シストロン性単位であることができる。
1つの態様において、薬理学的作用物質はラパマイシンもしくはラパログである。
1つの態様において、ウイルスはAAVである。そのようなAAVは、例えばAAV1、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9およびrh10の中から選択することができる。例えばアデノウイルス、単純ヘルペスウイルスなどを包含する、さらに他のウイルスを本発明のDNA構築物および複製欠損ウイルスを作製するために用いることができる。
1つの態様において、治療用製品は、HIV感染性を中和する抗体もしくは抗体フラグメント、可溶性血管内皮成長因子受容体−l(sFlt−l)、第VIII因子、第IX因子、インシュリン様成長因子(IGF)、肝細胞成長因子(HGF)、ヘムオキシゲナーゼ−l(HO−1)または神経成長因子(NGF)である。
複製欠損ウイルス組成物の1つの態様において、第1の転写単位および第2の転写単位は組成物中の異なるウイルスストック上にある。場合により、第1の転写単位および第2の転写単位は第1のウイルスストック中にあり、そして第2のウイルスストックは第2のアブレーター(1つもしくは複数)を含んでなる。
1つの態様において、組換えDNA構築物はウイルスゲノムのパッケージングシグナルが隣接する第1および第2の転写単位を含んでなり、ここで:(a)第1の転写単位は、転写を制御するプロモーターと機能的に結合した治療用製品をコードし、該第1の転写因子は少なくとも1つのアブレーション認識部位を含有し;そして(b)第2の転写単位は、薬理学的作用物質に反応して転写を誘導するプロモーターと機能的に結合した少なくとも1つのアブレーション認識部位に特異的なアブレーターをコードする。転写単位に隣接するパッケージングシグナルは、AAV 5’逆方向末端反復(ITR)およびAAV 3’ITRであることができる。場合により、AAV ITRはAAV2、またはAAV1、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9もしくはrh10 ITRであることができる。1つの態様において、第1の転写単位にはAAV ITRが隣接し、そして第2、第3および第4の転写単位にはAAV ITRが隣接する。場合により、転写単位は2つもしくはそれ以上のDNA構築物中に含有される。
1つの態様において、治療用製品はHIV感染性を中和する抗体もしくは抗体フラグメ
ント、可溶性血管内皮成長因子受容体−l(sFlt−l)、第VIII因子、第IX因子、インシュリン様成長因子(IGF)、肝細胞成長因子(HGF)、ヘムオキシゲナーゼ−l(HO−1)または神経成長因子(NGF)である。
1つの態様において、治療用製品の転写を制御するプロモーターは構成的プロモーター、組織特異的プロモーター、細胞特異的プロモーター、誘導性プロモーターもしくは生理学的刺激に反応するプロモーターである。
治療用製品がVEGFアンタゴニストである、本明細書に記載の通りの複製欠損ウイルス組成物の有効量を投与することを含んでなる、ヒト患者における加齢性黄斑変性症を処置するための方法が記述される。
治療用製品が第VIII因子である、本明細書に記載の通りの複製欠損ウイルス組成物の有効量を投与することを含んでなる、ヒト患者における血友病Aを処置するための方法が記述される。
治療用製品が第IX因子である、本明細書に記載の通りの複製欠損ウイルス組成物の有効量を投与することを含んでなる、ヒト患者における血友病Bを処置するための方法が記述される。
治療用製品がインシュリン様成長因子もしくは肝細胞成長因子である、本明細書に記載の通りの複製欠損ウイルス組成物の有効量を投与することを含んでなる、ヒト患者における鬱血性心不全を処置するための方法が記述される。
治療用製品が神経成長因子である、本明細書に記載の通りの複製欠損ウイルス組成物の有効量を投与することを含んでなる、ヒト患者における中枢神経系疾患を処置するための方法が記述される。
治療用製品がHIVに対する中和抗体である、本明細書に記載の通りの複製欠損ウイルス組成物の有効量を投与することを含んでなる、ヒト患者におけるHIV感染を処置するための方法が記述される。
導入遺伝子産物の送達を制御することにおいて使用する複製欠損ウイルスが本明細書において提供される。該産物は、VEGFアンタゴニスト、第IX因子、第VIII因子、インシュリン様成長因子、肝細胞成長因子、神経成長因子およびHIVに対する中和抗体よりなる群から選択することができる。
本明細書において提供した通りの複製欠損ウイルスもしくはDNA構築物を含んでなる遺伝子操作された細胞が提供される。遺伝子操作された細胞は、植物、細菌もしくは非ヒト哺乳類細胞から選択することができる。
(a)患者から得られる組織サンプルにおける治療用製品の発現を検出すること、および(b)該患者における治療用製品の存在と関連する副作用を検出することを含んでなり、ここで、該患者における治療用製品の存在と関連する副作用の検出は、アブレーターの発現を誘導する薬理学的作用物質を投与する必要性を示す、治療用製品およびアブレーターを含有する本明細書に提供した通りの複製欠損ウイルスを受けた患者に治療用製品を取り除くために薬理学的作用物質をいつ投与するかを決定する方法が提供される。
該患者から得られる組織サンプルにおける治療用製品の存在と関連する毒性の生化学マーカーのレベルを検出することを含んでなり、ここで、毒性を表す該マーカーのレベルは
、アブレーターの発現を誘導する薬理学的作用物質を投与する必要性を示す、治療用製品およびアブレーターをコードする本明細書に記載の通りの複製欠損ウイルスを受けた患者に治療用製品を取り除くために薬理学的作用物質をいつ投与するかを決定する方法が提供される。
これらの方法は、アブレーターの発現を誘導する薬理学的作用物質での処置の後に患者からの組織サンプルにおける治療遺伝子産物をコードするDNA、そのRNA転写産物もしくはそのコードタンパク質の存在を決定することをさらに含んでなることができ、ここで、治療遺伝子産物をコードするDNA、そのRNA転写産物もしくはそのコードタンパク質の存在は、アブレーターの発現を誘導する薬理学的作用物質での反復処置の必要性を示す。
本発明はさらに、導入遺伝子産物の送達を制御することにおいて使用する本明細書に記載の通りの複製欠損ウイルスを提供する。
別の態様において、本発明は、本明細書に記載の通りの複製欠損ウイルスもしくはDNA構築物を含んでなる、遺伝子操作された細胞を提供する。そのような細胞は、植物、酵母、真菌、昆虫、細菌、非ヒト哺乳類細胞もしくはヒト細胞であることができる。
なおさらなる態様において、本発明は:(a)患者から得られる組織サンプルにおける治療用製品の発現を検出すること、および(b)該患者における治療用製品の存在と関連する副作用を検出することを含んでなり、ここで、該患者における治療用製品の存在と関連する副作用の検出は、アブレーターの発現を誘導する薬理学的作用物質を投与する必要性を示す、治療用製品およびアブレーターをコードする本明細書に記載の通りの複製欠損ウイルスを受けた患者に治療用製品を取り除くために薬理学的作用物質をいつ投与するかを決定する方法を提供する。なおさらなる態様において、本発明は、該患者から得られる組織サンプルにおける治療用製品の存在と関連する毒性の生化学マーカーのレベルを検出することを含んでなり、ここで、毒性を表す該マーカーのレベルは、アブレーターの発現を誘導する薬理学的作用物質を投与する必要性を示す、治療用製品およびアブレーターをコードする本明細書に記載の通りの複製欠損ウイルスを受けた患者に治療用製品を取り除くために薬理学的作用物質をいつ投与するかを決定する方法を提供する。
本発明の他の態様および利点は、以下の本発明の詳細な記述から容易に明らかである。
本明細書において用いる場合、以下の用語は示される意味を有する:
「単位」は転写単位をさす。
「導入遺伝子単位」は、(1)導入遺伝子をコードするDNA配列;(2)導入遺伝子内に含有されるかもしくはそれに隣接するアブレーション認識部位(ARS);および(3)導入遺伝子の発現を調節するプロモーター配列を含んでなるDNAをさす。
「アブレーション認識部位」もしくは「ARS」は、(1)導入遺伝子単位から導入遺伝子を取り除くかもしくは切除するアブレーターにより認識されることができるか;または(b)アブレーション認識RNA配列(ARRS)をコードするDNA配列をさす。
「アブレーション認識RNA配列」もしくは「ARRS」は、導入遺伝子の転写産物もしくはそのmRNAの翻訳を取り除くアブレーターにより認識されるRNA配列をさす。
「アブレーター」は、(a)導入遺伝子単位のARSを特異的に認識し/それに結合しそして導入遺伝子を切断するかもしくは切除する;または(b)転写された導入遺伝子単
位のARRSを特異的に認識し/それに結合しそしてmRNA転写産物の翻訳を切断するかもしくは妨げる任意の遺伝子産物、例えば翻訳もしくは転写産物をさす。
「アブレーション単位」は、(1)アブレーターをコードするDNA配列;および(b)該アブレーターの発現を制御するプロモーター配列を含んでなるDNAをさす。
「二量化可能な転写因子(TF)ドメイン単位」は、(1)プロモーターにより制御される二量化剤結合ドメインに融合したTFのDNA結合ドメイン(DNA結合ドメイン融合タンパク質)をコードするDNA配列;および(2)プロモーターにより制御される二量化剤結合ドメインに融合したTFの活性化ドメイン(活性化ドメイン融合タンパク質)をコードするDNA配列をさす。1つの態様において、二量化可能なドメインの各単位は構成的プロモーターにより制御され、そして該単位はアブレーターのプロモーターの制御に利用される。あるいはまた、プロモーターの1つもしくはそれ以上は誘導性プロモーターであることができる。
「二量化可能な融合タンパク質単位」は、(1)二量化剤結合ドメインに融合したタンパク質もしくは酵素(例えばアブレーター)の単位、サブユニットもしくはフラグメントをコードする第1のDNA配列および(2)発現されそして必要に応じて活性化されると、結合して融合タンパク質を形成する、タンパク質もしくは酵素の単位、サブユニットもしくはフラグメントをコードする第2のDNA配列をさす。この「二量化可能な融合タンパク質単位」は、アブレーターのプロモーターを活性化するため、DNA特異性を与えるため、結合ドメインと触媒ドメインを一緒にすることによりキメラのアブレーターを活性化するためもしくは所望の導入遺伝子を生成せしめるためを包含する様々な目的のために利用することができる。これらの単位(1)および(2)は、単一のプロモーターの制御下で適当なリンカー(例えば、IRESもしくは2A自己切断タンパク質)により分離された単一のオープンリーディングフレーム中であることができ、または独立したプロモーターの制御下で別個のオープンリーディングフレーム中であることができる。以下の詳細な記述から、この融合タンパク質単位を使用する用途により(例えばアブレーターの発現のため)、構成的もしくは誘導性プロモーターの様々な組み合わせをこの単位の2つの成分において利用できることは明らかである。1つの態様において、二量化可能な融合タンパク質単位は、例えばジンクフィンガーモチーフ、ホメオドメインモチーフ、HMG−ボックスドメイン、STATタンパク質、B3、ヘリックス−ループ−ヘリックス、ウィングドヘリックス−ターン−ヘリックス、ロイシンジッパー、ヘリックス−ターン−ヘリックス、ウィングドヘリックス、POUドメイン、リプレッサーのDNA結合ドメイン、癌遺伝子のDNA結合ドメインおよび>6塩基対を認識する天然に存在する配列特異的DNA結合ドメインが包含されるDNA結合ドメインを含有する。
「二量化剤」は、TFドメイン融合タンパク質もしくは二量化可能な融合タンパク質のヘテロ二量化可能な結合ドメインに結合しそして融合タンパク質の二量化もしくはオリゴマー化を誘導することができる化合物もしくは他の部分をさす。典型的に、二量化剤は製薬学的組成物として患者に送達される。
「副作用」は、本発明の複製欠損ウイルス組成物の投与によって患者に送達された導入遺伝子産物の所望の治療効果に加えて患者において起こる望ましくない二次的影響をさす。
「複製欠損ウイルス」もしくは「ウイルスベクター」は、複製欠損ウイルス粒子、すなわち、標的細胞に感染することができるが子孫ウイルス粒子を生成することができない粒子にパッケージングされる興味のある遺伝子を含有する合成もしくは人工ゲノムをさす。ウイルスベクターの人工ゲノムは、複製するために必要とされる酵素をコードする遺伝子
を含まない(ゲノムは、人工ゲノムの増幅およびパッケージングに必要とされるシグナルが隣接する興味のある導入遺伝子のみを含有する、「ガットレス(gutless)」であるように改変することができる)。従って、子孫ウイルス粒子による複製および感染は、複製に必要とされるウイルス酵素の存在下である場合を除いて起こることができないので、それは遺伝子治療における使用にとって安全であると考えられる。
「ウイルスストック」もしくは「複製欠損ウイルスのストック」は、同じ人工/合成ゲノム(言い換えれば、均質もしくはクローン集団)をパッケージングするウイルスベクターをさす。
結合ドメインに融合したエンドヌクレアーゼアブレーターの触媒ドメインをコードする配列および結合ドメインに融合したエンドヌクレアーゼのDNA結合ドメインをコードする配列が共発現される場合に「キメラの改変されたアブレーター」もしくは「キメラ酵素」が提供される。キメラの改変された酵素は二量体であり、DNA結合ドメインは例えばジンクフィンガーおよび他のホメオドメインモチーフ、HMG−ボックスドメイン、STATタンパク質、B3、ヘリックス−ループ−ヘリックス、ウィングドヘリックス−ターン−ヘリックス、ロイシンジッパー、ヘリックス−ターン−ヘリックス、ウィングドヘリックス、POUドメイン、リプレッサーのDNA結合ドメイン、癌遺伝子のDNA結合ドメインおよび>6塩基対を認識する天然に存在する配列特異的なDNA結合タンパク質の中から選択することができる。[1995年7月25日に交付済みのUS 5,436,150]。ヘテロ二量体が形成される場合、結合ドメインは、所望の酵素生物活性、DNA結合特異性および/もしくはアブレーターの転写を提供するために二量化を誘導する薬理学的作用物質に特異的である。典型的に、二重のドメイン、すなわち、容易に分離できる触媒ドメインおよびDNA結合ドメインを有する酵素が選択される。1つの態様において、II型制限エンドヌクレアーゼが選択される。1つの態様において、ATP加水分解に依存しない、2つの機能ドメインを有するエンドヌクレアーゼに基づいてキメラエンドヌクレアーゼが設計される。有用なヌクレアーゼには、FokIのようなII型Sエンドヌクレアーゼ、もしくはNaeIのようなエンドヌクレアーゼが包含される。別の適当なエンドヌクレアーゼは、例えばI−TevIのようなイントロンエンドヌクレアーゼの中から選択することができる。さらに他の適当なヌクレアーゼには、例えばインテグラーゼ(組込みを触媒する)、セリンリコンビナーゼ(組換えを触媒する)、チロシンリコンビナーゼ、インバーターゼ(例えばGin)(反転を触媒する)、リゾルバーゼ(例えばTn3)、および転位、分解(resolution)、挿入、欠失、分解もしくは交換を触媒するヌクレアーゼが包含される。しかしながら、他の適当なヌクレアーゼを選択することができる。
rAAV7生産性および培養培地への放出についてのトランスフェクション剤の比較。図1A〜1B:6ウェルプレートにHEK293細胞を蒔き、そしてトランスフェクション試薬としてリン酸カルシウム(図1A)もしくはポリエチレンイミン(PEI)(図1B)を用いて3つのプラスミド(それぞれ、ベクターゲノム、AAV2 rep/AAV7 cap遺伝子、およびアデノウイルスヘルパー機能を保有する)でトランスフェクションした。トランスフェクション後72時間で細胞溶解物および産生培養培地に存在するDNアーゼ耐性ベクターゲノムコピー(GC)をqPCRにより定量した。図1Cおよび1D:HEK293細胞を含有する10層コーニングセルスタックにリン酸カルシウム(図1C)もしくはPEI(図1D)法の両方により三重トランスフェクションし、そして120時間後に培養上清および細胞中のベクターGCを決定した。 500mM塩の存在下もしくは不在下でのPEIトランスフェクション後の異なる血清型の生産性および放出。15cmプレートのHEK293細胞にPEIおよび示される5つの異なるAAVキャプシド遺伝子の1つを含有するDNAミックスを用いて三重トランスフェクションした。トランスフェクション後5日で、培養培地および細胞を0.5M塩にさらすかもしくはさらさずに採取し、そしてDNアーゼ耐性ベクターゲノムコピー(GC)を定量した。細胞当たり産生されるGCは、各棒の上に示される上清中に見出されるベクターのパーセンテージと共に表される。 濃縮した産生培養上清からのrAAV7ベクターの大規模ヨージキサノール勾配に基づく精製。図3A:セルスタック培養培地からのrAAV7ベクターを濃縮し、ヨージキサノール勾配上で分離し、そしてチューブの底から画分を採取した(画分1)。ヨージキサノール密度は340nmでモニターし、そして各画分のゲノムコピー数はqPCRにより得られた。図3B:各画分の1x1010GCをSDS−PAGEにより分析し、そしてシプロルビー染色を用いてタンパク質を可視化した。V=検証ロット;M=分子量マーカー。AAVキャプシドタンパク質VP1、VP2およびVP3が示される。純粋なAAVベクターピークは、SDS−PAGEゲル上の白色のボックスにより示される。 大規模rAAV製造ロットの純度。1x1010GCの大規模AAV8およびAAV9ベクター調製物をSDS−PAGEゲルにのせ、そしてシプロルビー染色によりタンパク質を可視化した。全てのタンパク質バンドを定量し、そしてキャプシド(総タンパク質に対して示されるVP1、VP2およびVP3タンパク質)のパーセント純度を計算し、そしてゲルの下に示した。大規模ロットの純度を小規模CsCl勾配精製したAAV9ベクターと比較した。 大規模rAAV8およびrAAV9製造ロットにおける空:完全粒子比率の決定。大規模rAAV8およびrAAV9ベクター調製物を酢酸ウラニルでネガティブ染色し、そして透過型電子顕微鏡で調べた。図5Aはパイロットラン1である。図5Bはパイロットラン8である。図5Cはパイロットラン9である。図5Dはパイロットラン10である。図5Eはパイロットラン11である。図5Fはパイロットラン12である。空粒子は電子密度の高い中心に基づいて識別され、そして矢印で示される。空:完全粒子の比率および空粒子のパーセンテージは、画像の下に示される。図5Gは、比較のために分析に含まれる小規模AAV8ベクター調製物である。 インビトロにおけるrAAV8、rAAV9およびrAAV6ベクターの相対的形質導入。図6A〜F:アデノウイルスの存在下で1x10GC/細胞のMOIで大規模および小規模工程の両方により製造したrAAV−eGFPベクターロットをHEK293細胞に三重反復で感染させた。PI48時間でGFP導入遺伝子発現を撮影した。図6G:eGFP蛍光強度は、バックグラウンドレベルに対する明るさレベルおよびピクセルの積を決定することによりデジタル画像から直接定量した。 rAAV8およびrAAV9大規模製造ロットの肝臓形質導入。図7A〜7F:C57BL/6マウスに小規模および大規模工程により製造した1x1011GCのrAAV8−eGFPおよびrAAV9−eGFPベクターをi.v.注射した。図7AはAAV9のパイロットラン1であり、図7BはAAV9のパイロットラン9であり、そして図7CはAAV9のCsCl(小規模)である。図7DはAAV8のパイロットラン10である。図7EはAAV8のパイロットラン12であり、そして図7FはAAV8のCsCl(小規模)である。注射後9日でeGFP蛍光を肝臓切片において比較した。図7G:eGFP蛍光強度は、バックグラウンドレベルに対する明るさレベルおよびピクセルの積を決定することによりデジタル画像から直接定量した。各棒は、2匹の動物からの肝臓サンプルの平均強度値を表す。 二量化可能な転写因子ドメイン単位およびアブレーション単位を含有するPITA DNA構築物。図8Aは、二量化可能な転写因子ドメイン単位およびアブレーション単位を含んでなる、以下のDNA構築物の地図である:pAAV.CMV.TF.FRB−IRES−1xFKBP.Cre。図8Bは、プラスミドバックボーンに挿入された転写単位の絵である。様々なベクタードメインの記述は、本明細書における8.1節に見出すことができる。 二量化可能な転写因子ドメイン単位およびアブレーション単位を含有するPITA DNA構築物。図9Aは、二量化可能な転写因子ドメイン単位およびアブレーション単位を含んでなる、以下のDNA構築物の地図である:pAAV.CMV.TF.FRB−T2A−2xFKBP.Cre。図9Bは、プラスミドバックボーンに挿入された転写単位の絵である。様々なベクタードメインの記述は、本明細書における8.1節に見出すことができる。 二量化可能な転写因子ドメイン単位およびアブレーション単位を含有するPITA DNA構築物。図10Aは、二量化可能な転写因子ドメイン単位およびアブレーション単位を含んでなる、以下のDNA構築物の地図である:pAAV.CMV173.TF.FRB−T2A−3xFKBP.Cre。図10Bは、プラスミドバックボーンに挿入された転写単位の絵である。様々なベクタードメインの記述は、本明細書における8.1節に見出すことができる。 二量化可能な転写因子ドメイン単位およびアブレーション単位を含有するPITA DNA構築物。図11Aは、二量化可能な転写因子ドメイン単位およびアブレーション単位を含んでなる、以下のDNA構築物の地図である:pAAV.CMV.TF.FRB−T2A−2xFKBP.ISce−I。図11Bは、プラスミドバックボーンに挿入された転写単位の絵である。様々なベクタードメインの記述は、本明細書における8.1節に見出すことができる。 導入遺伝子単位を含有するPITA DNA構築物。図12Aは、導入遺伝子単位を含んでなる、以下のDNA構築物の地図である:pENN.CMV.PLloxP.Luc.SV40。図12Bは、プラスミドバックボーンに挿入された転写単位の絵である。様々なベクタードメインの記述は、本明細書における8.2節に見出すことができる。 導入遺伝子単位を含有するPITA DNA構築物。図13Aは、導入遺伝子単位を含有する、以下のDNA構築物の地図である:pENN.CMV.PISceI.UC.SV40。図13Bは、プラスミドバックボーンに挿入された転写単位の絵である。様々なベクタードメインの記述は、本明細書における8.2節に見出すことができる。 二量化可能な転写因子ドメイン単位および導入遺伝子単位を含有するPITA DNA構築物。図14は、導入遺伝子単位および二量化可能な転写因子ドメイン単位を含有するベクターの地図である。様々なベクタードメインの記述は、本明細書における8.1および8.2節に見出すことができる。 ラパマイシン処理後のルシフェラーゼのインビトロ誘導。図15Aは、ラパマイシンで処理されるかもしくはされないいずれかの48時間後の示されるDNA構築物(DNA構築物1〜6)でトランスフェクションした細胞における相対的ルシフェラーゼ活性を示す棒グラフである。図15Bは、ラパマイシンで処理されるかもしくはされないいずれかの72時間後の示されるDNA構築物(DNA構築物1〜6)でトランスフェクションした細胞における相対的ルシフェラーゼ活性を示す棒グラフである。 二量化剤誘導系のインビボモデルにおいて、4グループのマウスは以下のDNA構築物を含有するAAVベクターのIV注射を受けた。図16Aは、AAVベクターによってグループ1マウスに送達された、ユビキタスな構成的CMVプロモーターの制御下でGFP−ルシフェラーゼをコードするDNA構築物の略図である。図16Bは、AAVベクターによってグループ2マウスに送達された、(1)CMVプロモーターにより導かれる二量化可能な転写因子ドメイン単位(p65活性化ドメインと融合したFRBおよび3コピーのFKBPと融合したDNA結合ドメインZFHD);および(2)二量化したTFにより誘導されるプロモーターにより導かれるGFP−ルシフェラーゼを発現するAAVベクターをコードするDNA構築物の略図である。図16Cは、AAVベクターによってグループ3マウスに送達された、肝臓構成的プロモーターTBGの制御下でGFP−ルシフェラーゼをコードするDNA構築物の略図である。図16Dは、AAVベクターによってグループ4マウスに送達された、(1)TBGプロモーターにより導かれる二量化可能な転写因子ドメイン単位を発現するAAVベクター;および(2)二量化したTFにより誘導されるプロモーターにより導かれるGFP−ルシフェラーゼを発現するAAVベクターをコードするDNA構築物の略図である。 ルシフェラーゼの基質、ルシフェリンの注射後30分での様々なDNA構築物を含有する3x1011粒子のAAVウイルスを受けた4グループのマウスの画像。図17Aは、ラパマイシン投与の前(「Pre」)および後(「Post」)のグループ1マウスの様々な組織における、主に肺、肝臓および筋肉におけるルシフェラーゼ発現を示す。図17Bは、ラパマイシン投与の前(「Pre」)および後(「Post」)のグループ2マウスの主に肝臓および筋肉におけるルシフェラーゼ発現を示す。図17Cは、ラパマイシン投与の後(「Post」)の主に肝臓および筋肉におけるルシフェラーゼ発現を示し、そしてグループ3マウスにおけるラパマイシン投与の前(「Pre」)にルシフェラーゼ発現がないことを示す。図17Dは、ルシフェラーゼ発現がラパマイシン投与の後(「Post」)に肝臓に限定されることを示し、そしてラパマイシン投与の前(「Pre」)にルシフェラーゼ発現がないことを示す。 ルシフェラーゼの基質、ルシフェリンの注射後30分での様々なDNA構築物を含有する1x1011粒子のAAVウイルスを受けた4グループのマウスの画像。図18Aは、ラパマイシン投与の前(「Pre」)および後(「Post」)のグループ1マウスの様々な組織における、主に肺、肝臓および筋肉におけるルシフェラーゼ発現を示す。図18Bは、ラパマイシン投与の前(「Pre」)および後(「Post」)のグループ2マウスの主に肝臓および筋肉におけるルシフェラーゼ発現を示す。図18Cは、ラパマイシン投与の後(「Post」)の主に肝臓および筋肉におけるルシフェラーゼ発現を示し、そしてグループ3マウスにおいてラパマイシン投与の前(「Pre」)にルシフェラーゼ発現がないことを示す。図18Dは、ルシフェラーゼ発現がラパマイシン投与の後(「Post」)に肝臓に限定されることを示し、そしてラパマイシン投与の前(「Pre」)にルシフェラーゼ発現がないことを示す。 AMDを処置するためのPITA DNA構築物。図19Aは、可溶性VEGF受容体、sFlt−1をコードする導入遺伝子単位を含んでなるDNA構築物を示す。図19Bは、IRESにより調節されるアバスチンIgG重鎖(アバスチンH)および軽鎖(アバスチンL)を含んでなる2シストロン性DNA構築物を示す。図19Cは、T2A配列により分離されたアバスチンIgG重鎖(アバスチンH)および軽鎖(アバスチンL)を含んでなる2シストロン性DNA構築物を示す。 肝臓代謝性疾患を処置するためのPITA DNA構築物。図20Aは、第IX因子を含んでなる導入遺伝子単位を含有する、血友病Aおよび/もしくはBを処置するためのPITA DNA構築物を示す。図20Bは、HCVのIRESを標的とするshRNAの送達のためのDNA構築物を示す。 心臓疾患を処置するためのPITA DNA構築物。図21Aは、インシュリン様成長因子(IGF1)を含んでなる導入遺伝子単位を含有する、鬱血性心不全を処置するためのPITA DNA構築物を示す。図21Bは、肝細胞成長因子(HGF)を含んでなる導入遺伝子単位を含有する、鬱血性心不全を処置するためのPITA DNA構築物を示す。 CNS疾患のためのPITA DNA構築物。図22は、神経成長因子(NGF)を含んでなる導入遺伝子単位を含有する、アルツハイマー病を処置するためのPITA DNA構築物を示す。 HIV処置のためのPITA系。図23は、HIV抗体の重鎖および軽鎖を含んでなる導入遺伝子単位を含有するPITA DNA構築物ならびにアブレーション単位および二量化可能なTFドメイン単位を含有するPITA DNA構築物を示す。図23はまた、導入遺伝子単位を含有するPITA DNA構築物から導入遺伝子(HIV抗体の重鎖および軽鎖)を取り除くために、ラパマイシンアナログ(ラパログ)がアブレーター、creの発現を誘導できることも示す。 PITA系の1つの態様の例示。図24は、構成的プロモーターと機能的に結合している治療抗体をコードする導入遺伝子単位、転写因子誘導性プロモーターと機能的に結合しているエンドヌクレアーゼをコードするアブレーション単位、および各転写因子ドメイン融合配列が構成的プロモーターと機能的に結合している二量化可能なTFドメイン単位を示す。ラパマイシンもしくはラパログの投与の前に、治療抗体のそして2つの転写因子ドメイン融合タンパク質の基準発現がある。ラパマイシン投与の際に、二量化した転写因子はエンドヌクレアーゼの発現を誘導し、それは導入遺伝子単位中のエンドヌクレアーゼ認識ドメインを切断し、それにより導入遺伝子発現を取り除く。 25A〜25Bは、FokIのアブレーション部位を含む導入遺伝子を含有するDNAプラスミドをFokI酵素をコードするプラスミドと標的細胞に共トランスフェクションした場合に野生型FokIが導入遺伝子の発現を効果的に取り除いたことを例示する棒グラフである。図25A、棒1は50ngのpCMV.Luciferaseを表し、棒2は50ngのpCMV.Luciferase+200ngのpCMV.FokIを表し、棒3は50ngのpCMV.Luciferase+トランスフェクションしたFokIタンパク質を表し、棒4はトランスフェクションしたFokIタンパク質のみを表し;棒5はトランスフェクションしていないコントロールを表す。図25B、棒1は50ngのpCMV.Lucのみを表し、後の棒はpCMV.Luciferaseと共トランスフェクションした増加する濃度のZFHD−FokI発現プラスミド(6.25、12.5、25、50および100ng)を表す。本研究は、実施例11Aに記述される。 図26A〜Bは、ジンクフィンガーホメオドメインによりDNA上の非コグネイト認識部位に繋留されるキメラの改変された酵素が導入遺伝子の発現を効果的に取り除くことを例示する棒グラフである。図26Aは、pCMV.Luciferaseと共トランスフェクションした非繋留FokIをコードする発現プラスミドの増加する濃度(6.25ng、12.5ng、25ng、50ngおよび100ng)を比較する。第1の棒は、50ngのpCMV.Lucのみのポジティブコントロールを与える。図26Bは、pCMV.Luciferaseと共トランスフェクションしたジンクフィンガーホメオドメインとの融合によってDNAに繋留されるFokIをコードする発現プラスミドの増加する濃度(6.25ng、12.5ng、25ng、50ngおよび100ng)を比較する。第1の棒は、50ngのpCMV.Lucのみのコントロールを与える。本研究は、実施例11Bに記述される。 図27A〜Bは、キメラFokIのDNA結合特異性を様々な種類の異種DNA結合ドメインとの融合により再現性良く改変できることおよび標的導入遺伝子のアブレーションを異種核局在化シグナル(NLS)の付加によりさらに改善できることを例示する棒グラフである。図27Aは、HTH融合によってDNAに繋留されるFokIをコードする発現プラスミドの増加する濃度(6.25、12.5、25、50および100ng)とpCMV.Luciferaseの共トランスフェクションの結果を例示する。第1の棒は、50ngのpCMV.Luciferaseのみを示すコントロールである。図27Bは、そのN末端にNLSをさらに有する、HTH−FokI融合をコードする発現プラスミドの増加する濃度(6.25、12.5、25、50および100ng)とpCMV.Luciferaseの共トランスフェクションの結果を例示する。第1の棒は、50ngのpCMV.Luciferaseのみを示すコントロールである。本研究は、実施例11Cに記述される。
[発明の詳細な記述]
PITA系において、1つもしくはそれ以上の複製欠損ウイルスが複製欠損ウイルス組成物において用いられ、ここで、ウイルスゲノム(1つもしくは複数)は:(a)転写を制御するプロモーターと機能的に結合した治療用製品をコードする第1の転写単位、該単位は少なくとも1つのアブレーション認識部位を含有する;および(b)薬理学的作用物質に反応して転写を誘導するプロモーターと機能的に結合したアブレーション認識部位に特異的なアブレーター(もしくは融合タンパク質単位の一部としてそのフラグメント)をコードする第2の転写単位を含有するように改変されている。選択した結合ドメインのドメインを特異的に二量化する任意の薬理学的作用物質を用いることができる。1つの態様において、ラパマイシンおよび「ラパログ」と呼ばれるそのアナログを用いることができる。
第1の転写単位を含有するウイルスゲノムは、2つもしくはそれ以上の同じアブレーション認識部位または2つもしくはそれ以上の異なるアブレーション認識部位(すなわち、それらは他のアブレーション認識部位(1つもしくは複数)を認識するものと異なるアブレーターに特異的な部位である)を含有することができる。同じであろうと異なろうと、そのような2つもしくはそれ以上のアブレーション認識部位は相互にタンデムに位置することができ、またはもう一方に連続していない場所に位置することができる。さらに、アブレーション認識部位(1つもしくは複数)は、導入遺伝子のコーディング配列に対して任意の位置に、すなわち、導入遺伝子コーディング配列内、コーディング配列の5’(すぐ5’または1つもしくはそれ以上の塩基により分離されるいずれか、例えば、プロモーターの上流もしくは下流)もしくはコーディング配列の3’(例えばすぐ3’または1つもしくはそれ以上の塩基により分離されるいずれか、例えば、ポリA配列の上流)に位置することができる。
アブレーターは、(a)導入遺伝子単位のアブレーション認識部位(1つもしくは複数)(ARS)を特異的に認識し/それに結合し、そして導入遺伝子を切断するかもしくは切除する;または(b)転写された導入遺伝子のアブレーション認識RNA配列(ARRS)を特異的に認識し/それに結合し、そしてmRNA転写産物を切断するかもしくはその翻訳を妨げる任意の遺伝子産物、例えば翻訳もしくは転写産物である。本明細書に記載の通り、アブレーターは:第1の転写単位中のアブレーション認識部位に結合しそしてDNAを切除するかもしくは取り除くエンドヌクレアーゼ、リコンビナーゼ、メガヌクレアーゼもしくはジンクフィンガーエンドヌクレアーゼおよび第1の転写単位のRNA転写産物を取り除くか、もしくは第1の転写単位のRNA転写産物の翻訳を抑制する干渉RNA
、リボザイムもしくはアンチセンスよりなる群から選択することができる。1つの特定の態様において、アブレーターはCreであり(それはそのアブレーション認識部位としてloxPを有する)、もしくはアブレーターはFLPである(それはそのアブレーション認識部位としてFRTを有する)。1つの態様において、ATP加水分解に依存せずに働くエンドヌクレアーゼが選択される。そのようなアブレーターの例には、II型Sエンドヌクレアーゼ(例えばFokI)、NaeI、およびイントロンエンドヌクレアーゼ(例えばI−TevIのような)、インテグラーゼ(組込みを触媒する)、セリンリコンビナーゼ(組換えを触媒する)、チロシンリコンビナーゼ、インバーターゼ(例えばGin)(反転を触媒する)、リゾルバーゼ(例えばTn3)、および転位、分解、挿入、欠失、分解もしくは交換を触媒するヌクレアーゼを包含することができる。しかしながら、他の適当なヌクレアーゼを選択することができる。
治療導入遺伝子の永久的停止のためには、アブレーターは第1の転写単位中のアブレーション認識部位(1つもしくは複数)に結合しそして導入遺伝子を取り除くかもしくは切除するエンドヌクレアーゼであることができる。導入遺伝子の一時的停止が所望される場合、治療導入遺伝子のRNA転写産物中のアブレーション認識部位(1つもしくは複数)に結合しそして転写産物を取り除くかもしくはその翻訳を妨げるアブレーターが選択されるべきである。この場合、干渉RNA、リボザイムもしくはアンチセンス系を用いることができる。治療導入遺伝子が癌、当業者に容易に明らかである様々な遺伝病を処置するために、もしくは宿主免疫反応を媒介するために投与される場合、該系は特に望ましい。
アブレーターの発現は、例えば誘導性プロモーターを包含する1つもしくはそれ以上の要素によりそして/または本明細書に記述されるようなホモダイマーもしくはヘテロダイマー融合タンパク質系を利用するキメラアブレーターの使用により制御することができる。ホモダイマー系の使用が選択される場合、アブレーターの発現は誘導性プロモーターにより制御される。ヘテロダイマー系の使用が選択される場合、アブレーターの発現は薬理学的作用物質の添加および場合によりヘテロダイマー系を形成する融合タンパク質の一方もしくは両方のさらなる誘導性プロモーターにより制御される。1つの態様において、ホモおよびヘテロ二量化可能なアブレーターは、転写因子調節物質で構築物に安全性のさらなる層を与えるために選択される。これらの系は、本明細書において後でより詳細に記述される。
アデノ随伴ウイルス(「AAV」);アデノウイルス;ヘルペスウイルス;レンチウイルス;レトロウイルスなどが包含されるがこれらに限定されるものではない、遺伝子治療に適当な任意のウイルスを用いることができる。好ましい態様において、使用する複製欠損ウイルスはアデノ随伴ウイルス(「AAV」)である。AAV1、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9もしくはrh10は、ヒト患者における使用にとって特に魅力的である。パッケージングのためのAAVゲノムのサイズ制限のために、転写単位を2つもしくはそれ以上のAAVストックにおいて改変しそしてパッケージングすることができる。本発明のウイルス組成物として使用する1つのウイルスストックにおいて、もしくは本発明のウイルス組成物を形成する2つもしくはそれ以上のウイルスストックにおいてパッケージングしようと、処置に使用するウイルスゲノムは、治療導入遺伝子およびアブレーターをコードする第1および第2の転写単位をまとめて含有しなければならず;そして追加の転写単位をさらに含んでなることができる。例えば、第1の転写単位は1つのウイルスストックにおいてパッケージングし、そして第2、第3および第4の転写単位は第2のウイルスストックにおいてパッケージングすることができる。あるいはまた、第2の転写単位は1つのウイルスストックにおいてパッケージングし、そして第1、第3および第4の転写単位は第2のウイルスストックにおいてパッケージングすることができる。AAVゲノムをパッケージングすることにおけるサイズ制限のためにAAVに有用であるが、本発明のウイルス組成物を製造するために他のウイルスを用いることができる。別の態様にお
いて、本発明のウイルス組成物は、それらが多数のウイルスを含有する場合、異なる複製欠損ウイルス(例えばAAVおよびアデノウイルス)を含有することができる。
1つの態様において、本発明のウイルス組成物は、上記のような組み合わせにおいて、2つもしくはそれ以上の異なるAAV(もしくは別のウイルス)ストックを含有する。例えば、ウイルス組成物はアブレーター認識部位を有する治療遺伝子および第1のアブレーターを含んでなる第1のウイルスストックならびに追加のアブレーター(1つもしくは複数)を含む第2のウイルスストックを含有することができる。別のウイルス組成物は、治療遺伝子およびアブレーターのフラグメントを含んでなる第1のウイルスストックならびにアブレーターの別のフラグメントを含んでなる第2のウイルスストックを含有することができる。本発明のウイルス組成物における2つもしくはそれ以上のウイルスストックの様々な他の組み合わせは、本発明の系の成分の記述から明らかである。
ウイルスゲノム(1つもしくは複数)内のスペースを節約するために、2シストロン性転写単位を設計することができる。例えば、同じプロモーターにより調節することができる転写単位、例えば第3および第4の転写単位(および必要に応じて、治療導入遺伝子をコードする第1の転写単位)は、IRES(内部リボソーム侵入部位)もしくは2Aペプチドを含有する2シストロン性単位として設計することができ、それは翻訳後事象において自己切断し(例えばフューリン−2A)、そしてそれは導入遺伝子(もしくはアブレーターコーディング配列)が大きいか、マルチサブユニットからなるか、または2つの導入遺伝子を共送達するか、所望の導入遺伝子(1つもしくは複数)もしくはサブユニットを保有する組換えAAV(rAAV)を共投与して単一のベクターゲノムを形成するようにインビボでそれらをコンカテマー化させる場合に単一のプロモーターからのメッセージにより異種遺伝子産物の共発現を可能にする。そのような態様において、第1のAAVは単一の導入遺伝子を発現する発現カセットを保有することができ、そして第2のAAVは宿主細胞における共発現のために異なる導入遺伝子を発現する発現カセットを保有することができる。しかしながら、選択した導入遺伝子は任意の生物活性産物もしくは他の産物、例えば研究にとって望ましい産物をコードすることができる。単一のプロモーターは、単一のオープンリーディングフレーム(ORF)において、自己切断ペプチド(例えば2Aペプチド、T2A)もしくはプロテアーゼ認識部位(例えばフューリン)をコードする配列により相互に分離される2つもしくは3つの異種遺伝子(例えば第3および第4の転写単位、ならびに必要に応じて、治療導入遺伝子をコードする第1の転写単位)を含有するRNAの発現を導くことができる。従って、ORFは、翻訳中(T2Aの場合)もしくは後のいずれかに、個々のタンパク質に切断される単一のポリタンパク質をコードする。これらのIRESおよびポリタンパク質系は、AAVパッケージングスペースを節約するために用いることができ、それらは同じプロモーターにより導くことができる成分の発現にのみ用いることができる。
本発明はまた、複製欠損ウイルス組成物の製造用の細胞系を設計するために使用するDNA構築物;複製欠損ウイルス組成物を作製しそして製造する方法;植物、細菌、哺乳類細胞などを包含する様々な細胞タイプおよび系における発現、ならびに動物処置(例えば家畜および他の哺乳類における)を包含する遺伝子導入のためにそしてヒト患者における遺伝子治療を包含するインビボもしくはエクスビボ治療のために複製欠損ウイルス組成物を使用する処置の方法にも関する。
5.1.導入遺伝子アブレーション系
本発明は、薬理学的作用物質、好ましくは経口製剤、例えば導入遺伝子もしくはその転写産物に特異的なアブレーターの発現を誘導する小分子を含有する錠剤に反応して、永久的にもしくは一時的に、治療遺伝子産物を取り除くための内臓安全機序を備えて設計された複製欠損ウイルス組成物を用いる導入遺伝子(治療用製品−タンパク質もしくはRNA
をコードする)の送達のために考案された薬理学的に誘導される導入遺伝子アブレーション(PITA)系を提供する。しかしながら、薬理学的作用物質の他の送達経路を選択することができる。
PITA系において、ウイルスゲノム(1つもしくは複数)が導入遺伝子単位(本明細書における5.1.1節に記述される)およびアブレーション単位(本明細書における5.1.2節に記述される)を含有するように改変されている1つもしくはそれ以上の複製欠損ウイルスが用いられる。特に、ウイルスゲノム(1つもしくは複数)が(a)転写を制御するプロモーターと機能的に結合した治療用製品をコードする第1の転写単位、該単位は少なくとも1つのアブレーション認識部位を含有する(導入遺伝子単位);および(b)薬理学的作用物質に反応して転写を誘導するプロモーターと機能的に結合したアブレーション認識部位に特異的なアブレーターをコードする第2の転写単位(アブレーション単位)を含有するように改変されている1つもしくはそれ以上の複製欠損ウイルスが用いられる。
1つの態様において、PITA系は、複製欠損ウイルスのウイルスゲノム(1つもしくは複数)が二量化可能なドメイン単位(5.1.3節に記述される)を含有するようにさらに改変されるように設計される。1つの態様において、二量化可能なTFドメイン単位を送達することにより、標的細胞は、各々二量化剤結合ドメイン(5.1.3節に記述される)に融合した、2つの融合タンパク質:一方はアブレーターを制御する誘導性プロモーターに結合する転写因子のDNA結合ドメイン(DBD)を含有し、そしてもう一方はアブレーターを制御する誘導性プロモーターを活性化する転写因子の転写活性化ドメイン(AD)を含有するを共発現するように改変される。両方の融合タンパク質に存在する二量化剤結合ドメインと同時に相互作用することができる薬理学的作用物質、すなわち「二量化剤」(5.1.4節に記述される)の添加は、調節されるプロモーターへのAD融合タンパク質の動員をもたらし、アブレーターの転写を開始する。例えば、米国特許第5,834,266号および米国特許第7,109,317号に記述されるAriad ARGENT系を参照、これらの各々は引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる。リガンドおよび適切な最小プロモーターの不在下では相互に親和性を有さない二量化剤結合ドメインを用いることにより、転写を二量化剤の添加に完全に依存的にする。
この目的のために、複製欠損ウイルスのウイルスゲノム(1つもしくは複数)は、各々第2の転写単位中のアブレーターの誘導性プロモーターを調節する転写因子の二量化可能なドメインをコードする、第3および第4の転写単位(二量化可能なTFドメイン単位)を含有するようにさらに改変することができ、ここで:(c)第3の転写単位は、構成的プロモーターと機能的に結合した薬理学的作用物質の結合ドメインに融合した転写因子のDNA結合ドメインをコードし;そして(d)第4の転写単位は、プロモーターと機能的に結合した薬理学的作用物質の結合ドメインに融合した転写因子の活性化ドメインをコードする。1つの態様において、二量化可能なTFドメインの各成分は構成的プロモーター下で発現される。別の態様において、二量化可能なTFドメイン単位の少なくとも1つの成分は誘導性プロモーター下で発現される。
PITA系の1つの態様は図24において例示され、それは構成的プロモーターと機能的に結合している治療抗体をコードする導入遺伝子単位、転写因子誘導性プロモーターと機能的に結合しているエンドヌクレアーゼをコードするアブレーション単位、および各転写因子ドメイン融合配列が構成的プロモーターと機能的に結合している、二量化可能なTFドメイン単位を示す。ラパマイシンもしくはラパログの投与の前に、治療抗体のそして2つの転写因子ドメイン融合タンパク質の基準発現がある。ラパマイシン投与の際に、二量化した転写因子はエンドヌクレアーゼの発現を誘導し、それは導入遺伝子単位中のエンドヌクレアーゼ認識ドメインを切断し、それによって導入遺伝子発現を取り除く。
1つの態様において、PITA系において使用する複製欠損ウイルスはアデノ随伴ウイルス(「AAV」)(5.1.5節に記述される)である。AAV1、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9もしくはrh10は、ヒト患者における使用にとって特に魅力的である。パッケージングのためのAAVゲノムのサイズ制限のために、転写単位を2つもしくはそれ以上のAAVストックにおいて設計しそしてパッケージングすることができる。例えば、第1の転写単位は1つのAAVストックにおいてパッケージングし、そして第2、第3および第4の転写単位は第2のAAVストックにおいてパッケージングすることができる。あるいはまた、第2の転写単位は1つのAAVストックにおいてパッケージングし、そして第1、第3および第4の転写単位は第2のAAVストックにおいてパッケージングすることができる。
5.1.1.導入遺伝子単位
PITA系において、ウイルスゲノム(1つもしくは複数)が導入遺伝子単位を含有するように改変されている1つもしくはそれ以上の複製欠損ウイルスが用いられる。本明細書において用いる場合、「導入遺伝子単位」という用語は、(1)導入遺伝子をコードするDNA配列;(2)導入遺伝子もしくはその発現制御要素内もしくはそれに隣接する(例えば、プロモーターの上流もしくは下流および/またはポリAシグナルの上流)を包含する、導入遺伝子発現を妨げる位置に含まれる少なくとも1つのアブレーション認識部位(ARS);および(3)導入遺伝子の発現を調節するプロモーター配列を含んでなるDNAをさす。導入遺伝子をコードするDNAは、ゲノムDNA、cDNA、または例えば導入遺伝子の発現を高めることができる1つもしくはそれ以上のイントロンを含むcDNAであることができる。導入遺伝子の除去のために考案された系において、使用するARSは、導入遺伝子を取り除くかもしくは切除するアブレーター(5.1.2節に記述される)により認識されるもの、例えば、リコンビナーゼ(例えばCre/loxP系、FLP/FRT系)、メガヌクレアーゼ(例えばI−Scel系)、人工制限酵素系もしくは別の人工制限酵素系、例えばジンクフィンガーヌクレアーゼ、またはヒドゲノムにまれにしか存在しない制限部位に特異的な制限酵素などが包含されるがこれらに限定されるものではないエンドヌクレアーゼ認識配列である。導入遺伝子の発現を抑制するために、ARSはアブレーション認識RNA配列(ARRS)、すなわち、導入遺伝子の転写産物もしくはそのmRNAの翻訳を取り除くアブレーターにより認識されるRNA配列、例えばリボザイム認識配列、RNAi認識配列もしくはアンチセンス認識配列をコードすることができる。
本発明の導入遺伝子単位において設計することができる導入遺伝子の例には、HIV感染性を中和する抗体もしくは抗体フラグメント、治療抗体、例えばVEGF抗体、TNF−α抗体(例えばインフリキシマブ、アダリムマブ)、EGF−R抗体、バシリキシマブ、セツキシマブ、インフリキシマブ、リツキシマブ、アレムツズマブ−CLL、ダクリズマブ、エファリズマブ、オマリズマブ、パビリズマブ、トラスツズマブ、ゲムツズマブ、アダリムマブ、もしくは前述の治療抗体のいずれかの抗体フラグメント;可溶性血管内皮成長因子受容体−l(sFlt−l)、可溶性TNF−a受容体(例えばエタネルセプト)、第VIII因子、第IX因子、インシュリン、インシュリン様成長因子(IGF)、肝細胞成長因子(RGF)、ヘムオキシゲナーゼ−l(RO−1)、神経成長因子(NGF)、ベータ−IFN、IL−6、抗EGFR抗体、インターフェロン(IFN)、IFNベータ−1a、抗CD20抗体、グルカゴン様ペプチド−1(GLP−1)、抗細胞接着分子、a4−インテグリン抗体、グリア細胞株由来神経栄養因子(GDNF)、芳香族L−アミノ酸デカルボキシラーゼ(ADCC)、脳由来神経栄養因子(BDNF)、毛様体神経栄養因子(CNTF)、ガラニン、神経ペプチドY(NPY)、TNFアンタゴニスト、IL−8ファミリーからのケモカイン、BCl2、IL−10、治療siRNA、治療u6タンパク質、エンドスタチン、プラスミノーゲンもしくはそのフラグメント、T
IMP3、VEGF−A、RIFIアルファ、PEDF、またはIL−l受容体アンタゴニストをコードする導入遺伝子が包含されるがこれらに限定されるものではない。
導入遺伝子は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織特異的プロモーターもしくは生理学的刺激により調節されるプロモーターの制御下であることができる。
治療用製品の発現を制御するために適当な構成的プロモーターの例には、ヒトサイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、シミアンウイルス(SV40)の初期および後期プロモーター、U6プロモーター、メタロチオネインプロモーター、EFlaプロモーター、ユビキチンプロモーター、ヒポキサンチンホスホリボシルトランスフェラーゼ(HPRT)プロモーター、ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)プロモーター(Scharfmann et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:4626−4630(1991))、アデノシンデアミナーゼプロモーター、ホスホグリセロールキナーゼ(PGK)プロモーター、ピルビン酸キナーゼプロモーター、ホスホグリセロールムターゼプロモーター、β−アクチンプロモーター(Lai et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:10006−10010(1989))、モロニー白血病ウイルスおよび他のレトロウイルスの長い末端反復(LTR)、単純ヘルペスウイルスのチミジンキナーゼプロモーターならびに当業者に既知である他の構成的プロモーターが包含されるがこれらに限定されるものではない。
治療用製品の発現を制御するために適当な誘導性プロモーターには、外来性物質(例えば薬理学的作用物質)にもしくは生理学的刺激に応答するプロモーターが包含される。これらの応答配列には、HIF−Iαおよびβに結合する低酸素応答配列(HRE)、テトラサイクリン応答配列(Gossen & Bujard(1992,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:5547−551により記述されるような);エクジソン誘導性応答配列(No D et al.,1996,Proc.Natl.Acad.Sci.USA.93:3346−3351)、Mayo et al.(1982,Cell 29:99−108);Brinster et al.(1982,Nature 296:39−42)およびSearle et al.(1985,Mol.Cell.Biol.5:1480−1489)により記述されるような金属イオン応答配列;Nouer et al.(Heat Shock Response,ed.Nouer,L.,CRC,Boca Raton,Fla.,ppI67−220,1991中)により記述されるような熱ショック応答配列;またはLee et al.(1981,Nature 294:228−232);Hynes et al.(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 78:2038−2042,1981);Klock et al.(Nature 329:734−736,1987);およびIsrael and Kaufman(1989,Nucl.Acids Res.17:2589−2604)により記述されるようなホルモン応答配列ならびに当該技術分野において既知である他の誘導性プロモーターが包含されるがこれらに限定されるものではない。好ましくは、応答配列はエクジソン誘導性応答配列であり、より好ましくは応答配列はテトラサイクリン応答配列である。
本発明における使用に適当な組織特異的プロモーターの例には、表1に記載されるものおよび当該技術分野において既知である他の組織特異的プロモーターが包含されるがこれらに限定されるものではない。
Figure 0005922095
例えば、そして限定としてではなく、本発明の複製欠損ウイルス組成物はヒト患者における加速性黄斑変性症を処置するためにVEGFアンタゴニストを;ヒト患者における血友病Aを処置するために第VIII因子を;ヒト患者における血友病Bを処置するために第IX因子を;ヒト患者における鬱血性心不全を処置するためにインシュリン様成長因子(IGF)もしくは肝細胞成長因子(HGF)を;ヒト患者における中枢神経系疾患を処置するために神経成長因子(NGF)を;またはヒト患者におけるHIV感染を処置するためにHIVに対する中和抗体を送達するために用いることができる。
さらに他の有用な治療用製品には、インシュリン、グルカゴン、成長ホルモン(GH)、副甲状腺ホルモン(PTH)、成長ホルモン放出因子(GRF)、卵胞刺激ホルモン(FSH)、黄体形成ホルホン(LH)、ヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)、血管内皮成長因子(VEGF)、アンジオポエチン、アンジオスタチン、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)、エリスロポエチン(EPO)、結合組織成長因子(CTGF)、塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)、酸性線維芽細胞成長因子(aFGF)、上皮成長因子(EGF)、血小板由来成長因子(PDGF)、インシュリン成長因子IおよびII(IGF−IおよびIGF−II)、TGFαを包含するトランスフォーミング成長因子αスーパーファミリーのいずれか1つ、アクチビン、インヒビン、もしくは骨形態形成タンパク質(BMP)BMP1〜15のいずれか、成長因子のヘレグリン/ニューレグリン/ARIA/neu分化因子(NDF)ファミリーのいずれか1つ、神経成長因子(NGF)、脳由来神経栄養因子(BDNF)、ニューロトロフィンNT−3およびNT−4/5、毛様体神経栄養因子(CNTF)、グリア細胞株由来神経栄養因子(GDNF)、ニュールツリン、アグリン、セマフォリン/コラプシンのファミリーのいずれか1つ、ネトリン−1およびネトリン−2、肝細胞成長因子(HGF)、エフリン、ノギン、ソニック・ヘッジホッグおよびチロシンヒドロキシラーゼが包含されるがこれらに限定されるものではないホルモンならびに成長および分化因子が包含される。
他の有用な導入遺伝子産物には、サイトカインおよびリンホカイン、例えばトロンボポエチン(TPO)、インターロイキン(IL)IL−1〜IL−25(例えばIL−2、IL−4、IL−12およびIL−18を包含する)、単球走化性タンパク質、白血病抑制因子、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、Fasリガンド、腫瘍壊死因子αおよびβ、インターフェロンα、βおよびγ、幹細胞因子、flk−2/flt−3リガンドが包含されるがこれらに限定されるものではない免疫系を調節するタンパク質が包含される。免疫系により産生される遺伝子産物もまた本発明において有用である。これらには、免疫グロブリンIgG、IgM、IgA、IgDおよびIgE、キメラ免疫グロブリン、ヒト化抗体、一本鎖抗体、T細胞受容体、キメラT細胞受容体、一本鎖T細胞受容体、クラスIおよびクラスII MHC分子、ならびに改変された免疫グロブリンおよびMHC分子が包含されるがこれらに限定されるものではない。有用な遺伝子産物にはまた補体調節タンパク質、例えば補体調節タンパク質、膜補因子タンパク質(MCP)、分解促進因子(DAF)、CR1、CF2およびCD59も包含される。
さらに他の有用な遺伝子産物には、ホルモン、成長因子、サイトカイン、リンホカイン、調節タンパク質および免疫系タンパク質の受容体のいずれか1つが包含される。本発明には、低密度リポタンパク質(LDL)受容体、高密度リポタンパク質(HDL)受容体、超低密度リポタンパク質(VLDL)受容体およびスカベンジャー受容体が包含される、コレステロール調節および/もしくは脂質調節のための受容体が包含される。本発明にはまた、グルココルチコイド受容体およびエストロゲン受容体、ビタミンD受容体および他の核内受容体を包含するステロイドホルモン受容体スーパーファミリーのメンバーのような遺伝子産物も包含される。さらに、有用な遺伝子産物には転写因子、例えばjun、fos、max、mad、血清応答因子(SRF)、AP−1、AP2、myb、MyoDおよびミオゲニン、ETSボックス含有タンパク質、TFE3、E2F、ATF1、ATF2、ATF3、ATF4、ZF5、NFAT、CREB、HNF−4、C/EBP、SP1、CCAATボックス結合タンパク質、インターフェロン調節因子(IRF−1)、ウィルムス腫瘍タンパク質、ETS結合タンパク質、STAT、GATAボックス結合タンパク質、例えばGATA−3、ならびにウイングドヘリックスタンパク質のフォークヘッドファミリーが包含される。
他の有用な遺伝子産物には、カルバモイル合成酵素I、オルニチントランスカルバミラーゼ、アルギニノコハク酸合成酵素、アルギノコハク酸リアーゼ、アルギナーゼ、フマリルアセトアセテート加水分解酵素、フェニルアラニンヒドロキシラーゼ、アルファ−1抗トリプシン、グルコース−6−ホスファターゼ、ポルフォビリノーゲンデアミナーゼ、シスタチオニン(cystathione)ベータ・シンターゼ、分枝鎖ケト酸デカルボキシラーゼ、アルブミン、イソバレリル−coAデヒドロゲナーゼ、プロピオニルCoAカルボキシラーゼ、メチルマロニルCoAムターゼ、グルタリルCoAデヒドロゲナーゼ、インシュリン、ベータ−グルコシダーゼ、ピルビン酸塩カルボキシラーゼ、肝臓ホスホリラーゼ、ホスホリラーゼキナーゼ、グリシンデカルボキシラーゼ、H−タンパク質、T−タンパク質、嚢胞性線維症膜貫通調節因子(CFTR)配列およびジストロフィン遺伝子産物[例えば、ミニ−もしくはミクロ−ジストロフィン]が包含される。さらに他の有用な遺伝子産物には、酵素の欠損活性に起因する様々な症状において有用である、酵素補充療法において有用であり得るような酵素が包含される。例えば、マンノース−6−リン酸塩を含有する酵素は、リソソーム蓄積症の治療において利用することができる(例えば、適当な遺伝子にはβ−グルクロニダーゼ(GUSB)をコードするものが包含される)。
5.1.2.アブレーション単位
PITA系において使用する1つもしくはそれ以上の複製欠損ウイルスのウイルスゲノム(1つもしくは複数)は、本明細書に定義した通り、アブレーション単位もしくはアブ
レーターのコーディング配列をさらに含有するように改変される。
導入遺伝子発現の永久的停止のためには、アブレーターは、導入遺伝子単位のARSに結合しそして導入遺伝子を取り除くかもしくは切除する、リコンビナーゼ、メガヌクレアーゼ、ジンクフィンガーエンドヌクレアーゼもしくはヒトゲノムにまれにしか存在しない制限部位を有する任意の制限酵素が包含されるがこれらに限定されるものではないエンドヌクレアーゼであることができる。そのようなアブレーターの例には、Cre/loxP系(Groth et al.,2000,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 97,5995−6000);FLP/FRT系(Sorrell et al.,2005,Biotechnol.Adv.23,431−469);哺乳類ゲノムにおけるまれな配列、特定の非対称の18bp配列(T AGGGAT AACAGGGT
AAT(配列番号:25))を認識しそして二本鎖切断をもたらすI−SceIのようなメガヌクレアーゼ(Jasin,M.,1996,Trends Genet.,12,224−228);および人工制限酵素(例えば、哺乳類ゲノムに特有のARS配列を標的とするように改変することができるDNA切断ドメインにジンクフィンガーDNA結合ドメインを融合させることにより作製したジンクフィンガーヌクレアーゼ(Miller et al.,2008,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,105:5809−5814))が包含されるがこれらに限定されるものではない。1つの態様において、アブレーターはキメラ酵素であり、それはホモ二量体もしくはヘテロ二量体融合タンパク質に基づくことができる。
導入遺伝子の一時的停止が所望される場合、導入遺伝子単位のRNA転写産物のARRSに結合しそして転写産物を取り除くかもしくはその翻訳を妨げるアブレーターが選択されるべきである。そのようなアブレーターの例には、ARRSを認識する干渉RNA(RNAi)、リボスイッチのようなリボザイム(Bayer et al.,2005,Nat Biotechnol.23(3):337−43)、もしくはアンチセンスオリゴヌクレオチドが包含されるがこれらに限定されるものではない。ARRSを認識するRNAi、リボザイム、およびアンチセンスオリゴヌクレオチドは、当業者に既知である任意の方法を用いて設計しそして構築することができる。この系は、癌を処置するためにもしくは宿主免疫反応を媒介するために治療導入遺伝子が投与される場合に特に望ましい。
1つの態様において、アブレーターの発現は、アブレーター遺伝子の転写に対して厳格な制御を与える誘導性プロモーター、例えば薬理学的作用物質、または薬理学的作用物質もしくは代わりの態様において生理学的刺激により活性化される転写因子により制御されなければならない。漏洩せずそして厳格に制御することができるプロモーター系が好ましい。アブレーターの発現を制御するために適当な誘導性プロモーターは、例えば、テトラサイクリン(tet)応答配列(Gossen & Bujard(1992,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:5547−551)により記述されるような);エクジソン誘導性応答配列(No D et al.,1996,Proc.Natl.Acad.Sci.USA.93:3346−3351)、Mayo et al.(1982,Cell.29:99−108);Brinster et al.(1982,Nature 296:39−42)およびSearle et al.(1985,Mol.Cell.Biol.5:1480−1489)により記述されるような金属イオン応答配列;Nouer et al.(Heat Shock Response,ed.Nouer,L.,CRC,Boca Raton,Fla.,ppl67−220,1991中)により記述されるような熱ショック応答配列;もしくはLee
et al.(1981,Nature 294:228−232);Hynes et al.(1981,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 78:2038−2042);Klock et al.(1987,Nature 329:734−736);およびIsrael & Kaufman(1989,Nucl.Acid
s Res.17:2589−2604)により記述されるようなホルモン応答配列が包含されるがこれらに限定されるものではない応答配列および当該技術分野において既知である他の誘導性プロモーターである。そのようなプロモーターを用いて、例えば、ほんの数例を挙げればTet−オン/オフ系(Gossen et al.,1995,Science 268:1766−9;Gossen et al.,1992,Proc.Natl.Acad.Sci.USA.,89(12):5547−51);TetR−KRAB系(Urrutia R.,2003,Genome Biol.,4(10):231;Deuschle U et al.,1995,Mol Cell Biol.(4):1907−14);ミフェプリストン(RU486)調節可能な系(Geneswitch;Wang Y et al.,1994,Proc.Natl.Acad.Sci.USA.,91(17):8180−4;Schillinger et al.,2005,Proc.Natl.Acad.Sci.USA.102(39):13789−94);ヒト化タモキシフェン依存的な調節可能な系(Roscilli et al.,2002,Mol.Ther.6(5):653−63);およびエクジソン依存的な調節可能な系(Rheoswitch;Karns et al.,2001,BMC Biotechnol.1:11;Palli et al.,2003,Eur J Biochem.270(6):1308−15)により、アブレーターの発現を制御することができる。
キメラ酵素は、構成的もしくは誘導性プロモーターにより制御することができる。1つの態様において、系はキメラエンドヌクレアーゼを利用し、ここで、ヌクレアーゼは少なくとも2つのドメイン、すなわち、触媒ドメインおよび配列特異的DNA結合ドメインを有し、これらの各々は別個に制御されるプロモーター下で発現され、そしてこれらは機能的に連結される。2つのドメインが同時に発現される場合、2つのドメインの産物はキメラエンドヌクレアーゼを形成する。典型的に、DNA結合ドメインに連結されたドメインの各々を含有する別個の転写単位が提供される。そのようなDNA結合ドメインには、例えば、ジンクフィンガーモチーフ、ホメオドメインモチーフ、HMG−ボックスドメイン、STATタンパク質、B3、ヘリックス−ループ−ヘリックス、ウイングドヘリックス−ターン−ヘリックス、ロイシンジッパー、ヘリックス−ターン−ヘリックス、ウィングドヘリックス、POUドメイン、リプレッサーのDNA結合ドメイン、癌遺伝子のDNA結合ドメインおよび>6塩基対を認識する天然に存在する配列特異的DNA結合タンパク質[1995年7月25日に交付済みのUS 5,436,150]が包含される。
1つの態様において、アブレーターの発現は、5.1.3節に記述される二量化可能な転写因子ドメインにより調節される誘導性プロモーターの制御下にある。そのような誘導性プロモーターの例には、GAL4転写因子に応答するGAL4結合部位最小プロモーターが包含されるがこれに限定されるものではない。GAL4 DNA結合ドメインもしくはトランス活性化ドメインはまた、エクジソン受容体(EcR)のようなステロイド受容体に融合させることもできる。本明細書に記述されるようなさらに他の適当な誘導性プロモーターを選択することができる。
5.1.3.二量化可能な転写因子ドメイン単位
1つの態様において、PITA系は、ヘテロ二量体融合タンパク質である二量化可能な単位を含有するために複製欠損ウイルスのウイルスゲノム(1つもしくは複数)がさらに改変されるように設計される。これらの単位は、本明細書において定義した通りの二量化可能なTF単位もしくは別の二量化可能な融合タンパク質単位(例えば、キメラ酵素の一部)であることができる。そのような場合、二量化剤結合ドメインに結合しそしてDNA結合ドメイン融合タンパク質と活性化ドメイン融合タンパク質を二量化し(可逆的に架橋し)、二機能性転写因子を形成する二量化剤が用いられる(5.1.4節を参照)。例えば、米国公開第2002/0173474号、米国公開第200910100535号、
米国特許第5,834,266号、米国特許第7,109,317号、米国特許第7,485,441号、米国特許第5,830,462号、米国特許第5,869,337号、米国特許第5,871,753号、米国特許第6,011,018号、米国特許第6,043,082号、米国特許第6,046,047号、米国特許第6,063,625号、米国特許第6,140,120号、米国特許第6,165,787号、米国特許第6,972,193号、米国特許第6,326,166号、米国特許第7,008,780号、米国特許第6,133,456号、米国特許第6,150,527号、米国特許第6,506,379号、米国特許第6,258,823号、米国特許第6,693,189号、米国特許第6,127,521号、米国特許第6,150,137号、米国特許第6,464,974号、米国特許第6,509,152号、米国特許第6,015,709号、米国特許第6,117,680号、米国特許第6,479,653号、米国特許第6,187,757号、米国特許第6,649,595号、米国特許第6,984,635号、米国特許第7,067,526号、米国特許第7,196,192号、米国特許第6,476,200号、米国特許第6,492,106号、WO 94/18347、WO 96/20951、WO 96/06097、WO 97/31898、WO 96/41865、WO 98/02441、WO 95/33052、WO 99110508、WO 99110510、WO 99/36553、WO 99/41258,WO 01114387に記述されるAriad ARGENTTM系、ARGENTTM調節転写レトロウイルスキット、バージョン2.0(9109102)およびARGENTTM調節転写プラスミドキット、バージョン2.0(9109/02)を参照、これらの各々は引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる。
1つの態様において、二量化可能な単位を送達することにより、標的細胞は、各々二量化剤結合ドメインに融合した、使用する薬理学的作用物質により二量化される2つの融合タンパク質:一方はアブレーターを制御する誘導性プロモーターに結合する転写因子のDNA結合ドメイン(DBD)を含有しそしてもう一方はアブレーターを制御する誘導性プロモーターを活性化する転写因子の転写活性化ドメイン(AD)を含有するを共発現するように改変される。2つの融合タンパク質の発現は構成的であるか、もしくはさらなる安全機能として誘導性であることができる。融合タンパク質の一方の発現に誘導性プロモーターが選択される場合、プロモーターは調節可能であるが、ウイルス組成物中の任意の他の誘導性もしくは調節可能なプロモーターと異なり得る。両方の融合タンパク質に存在する二量化剤結合ドメインと同時に相互作用することができる薬理学的作用物質、すなわち「二量化剤」(5.1.4節に記述される)の添加は、調節されるプロモーターへのAD融合タンパク質の動員をもたらし、アブレーターの転写を開始する。リガンドおよび適切な最小プロモーターの不在下では相互に親和性を有さない二量化剤結合ドメインを使用することにより、転写を二量化剤の添加に完全に依存的にする。好適には、本発明の複製欠損ウイルス組成物は1つより多くの二量化可能なドメインを含有することができる。組成物中の様々な複製欠損ウイルスは異なるストックのものであることができ、それらは異なる転写単位(例えばインサイチューで二量化可能な単位を形成するための融合タンパク質)および/もしくは追加のアブレーターを提供する。
1つもしくはそれ以上の転写因子ドメインを含有する融合タンパク質は、本明細書に引用することによりそれらの全部が組み込まれるWO 94/18317、PCT/US94/08008、Spencer et al,上記およびBlau et al.(PNAS 1997 94:3076)に開示される。リガンド媒介遺伝子ノックアウトのためのそしてリガンド媒介遺伝子発現阻害もしくは遺伝子産物機能阻害のためのそのような融合タンパク質の設計および使用は、PCT/US95/10591に開示される。標的遺伝子の調節転写に関する態様において有用である新規DNA結合ドメインおよびそれらが結合するDNA配列は、例えば、Pomeranz et al,1995,Science 267:93 96に開示される。これらの参考文献は、同様の融合タンパク
質をコードするDNA構築物、標的遺伝子構築物の設計、構築および使用、ならびに本発明の実行者にも有用であり得る他の態様に関する実質的な情報、指針および実施例を提供する。
好ましくは、DNA結合ドメインおよびそれを含有する融合タンパク質は、他の多数であることが多い他のDNA配列の存在にもかかわらず選択したDNA配列への結合を検出することができる(インビトロにおいて測定した場合に直接的にもしくは間接的に)ように十分な選択性を有してその認識DNA配列に結合する。好ましくは、選択したDNA配列へのDNA結合ドメインを含んでなる融合タンパク質の結合は、インビトロにおける結合研究によりもしくは任意の代わりのDNA配列と比較した場合に選択したDNA配列と関連する遺伝子の転写の相対的割合もしくはレベルを測定することにより測定した場合に、任意の1つの代わりのDNA配列への結合よりも少なくとも2桁、より好ましくは3桁そしてさらにより好ましくは4桁以上大きい。本発明の二量化可能な転写因子(TF)ドメイン単位は、当該技術分野において既知である任意の転写因子のDNA結合ドメインおよび活性化ドメインをコードすることができる。そのような転写因子の例には、GAL4、ZFHD1、VPI6およびNF−KB(p65)が包含されるがこれらに限定されるものではない。
本発明の二量化可能な単位によりコードされる二量化剤結合ドメインは、米国公開第2002/0173474号、米国公開第200910100535号、米国特許第5,834,266号、米国特許第7,109,317号、米国特許第7,485,441号、米国特許第5,830,462号、米国特許第5,869,337号、米国特許第5,871,753号、米国特許第6,011,018号、米国特許第6,043,082号、米国特許第6,046,047号、米国特許第6,063,625号、米国特許第6,140,120号、米国特許第6,165,787号、米国特許第6,972,193号、米国特許第6,326,166号、米国特許第7,008,780号、米国特許第6,133,456号、米国特許第6,150,527号、米国特許第6,506,379号、米国特許第6,258,823号、米国特許第6,693,189号、米国特許第6,127,521号、米国特許第6,150,137号、米国特許第6,464,974号、米国特許第6,509,152号、米国特許第6,015,709号、米国特許第6,117,680号、米国特許第6,479,653号、米国特許第6,187,757号、米国特許第6,649,595号、米国特許第6,984,635号、米国特許第7,067,526号、米国特許第7,196,192号、米国特許第6,476,200号、米国特許第6,492,106号、WO 94118347、WO 96/20951、WO 96/06097、WO 97/31898、WO 96/41865、WO 98/02441、WO 95/33052、WO 99/10508、WO 99110510、WO 99/36553、WO 99/41258、WO 01114387に記述される任意の二量化剤結合ドメイン、ARGENTTM調節転写レトロウイルスキット、バージョン2.0(9/09/02)およびARGENTTM調節転写プラスミドキット、バージョン2.0(9/09/02)であることができ、これらの各々は引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる。
PITA系において用いることができる二量化剤結合ドメインは、イムノフィリンFKBP(FK506結合タンパク質)である。FKBPは、免疫抑制薬FK506およびラパマイシンの細胞内受容体として働く豊富な12kDa細胞質タンパク質である。調節転写は、転写因子のDNA結合ドメインおよび転写因子の活性化ドメインに多コピーのFKBPを融合させ、続いてFK1012(FK506のホモ二量体;Ho,S.N.,et
al.,1996,Nature,382(6594):822−6);もしくはAP1510のようなより単純な合成アナログ(Amara,J.F.,et al.,1997,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,94(20):10618−2
3)の添加により成し遂げることができる。これらの系の効能は、内因性FKBPとの相互作用を最小限に抑える故意の「バンプ(bumps)」を有する、AP1889のような合成二量化剤を用いることにより改善することができる(Pollock et al.,1999,Methods Enzymol,1999.306:p.263−81)。ヘテロ二量化に基づく改善された方法は、FK506およびラパマイシンがFKBPを第2の標的タンパク質と一緒にすることにより生来機能するという発見を利用する。これは、遺伝子発現を制御するために二量化剤として天然産物自体もしくはそのアナログを直接使用することを可能にする。
カルシニューリンホスファターゼに複合体形成したFKBP−FK506の構造(Griffith et al.,Cell,82:507 522,1995)が報告されている。カルシニューリンA(残基12 394)は、Gal4に融合した3つのFKBPおよびGal4活性化ドメインにC末端で融合したマウスカルシニューリンAの残基12〜394を用いて酵母における3ハイブリッド系を使用して二量化剤結合ドメインとして有効であることが示された(Ho,1996 Nature.382:822 826)。FK506の添加は、これらの細胞におけるレポーター遺伝子の転写を活性化した。より小さい、より機能的なドメインである、CABと呼ばれる「最小」カルシニューリンドメインは、二量化剤結合ドメインとして用いることができる。
本発明の二量化可能な融合タンパク質単位によりコードされるDNA結合ドメイン融合タンパク質および活性化ドメイン融合タンパク質は、1コピーもしくはそれ以上の1つもしくはそれ以上の異なる二量化剤結合ドメインを含有することができる。二量化剤結合ドメインは、DNA結合ドメインおよび活性化ドメインに対してN末端、C末端もしくは散在することができる。多コピーの二量化剤結合ドメインに関する態様は、通常は2、3もしくは4つのそのようなコピーを有する。融合タンパク質の様々なドメインは、場合により隣接するドメインの1つ由来であり得るかもしくは異種であり得る連結ペプチド領域により分離される。
本明細書において用いる場合、二量化剤結合ドメインのバリアントの文脈における「バリアント」という用語は、天然の二量化剤結合ドメインに対して欠失、挿入、置換もしくは他の改変を含有するが、二量化剤に結合するそれらの特異性を保持する二量化剤結合ドメインをさす。二量化剤結合ドメインのバリアントは、好ましくは10、9、8、7、6、5、4、3、2もしくは1アミノ酸残基以下の欠失、挿入、置換および/もしくは他の改変を有する。特定の態様において、二量化剤結合ドメインのバリアントは、1〜5アミノ酸が二量化剤結合ドメインのカルボキシおよび/もしくはアミノ末端から付加されるかもしくは除かれる(ここで、付加されるアミノ酸は天然の二量化剤結合ドメインに存在する隣接アミノ酸(1つもしくは複数)である)ことを除いて、上記に特定した通りの二量化剤結合ドメインの天然配列を有する。
ウイルスゲノム(1つもしくは複数)内のスペースを節約するために、2シストロン性転写単位を設計することができる。例えば、IRES(内部リボソーム侵入部位)を含有する2シストロン性単位として第3および第4の転写単位を設計することができ、それは単一プロモーターからのメッセージによる異種遺伝子産物の共発現を可能にする。あるいはまた、単一のプロモーターは、単一のオープンリーディングフレーム(ORF)において、自己切断ペプチド(例えばT2A)もしくはプロテアーゼ認識部位(例えばフューリン)をコードする配列により相互に分離される2つもしくは3つの異種遺伝子(例えば第3および第4の転写単位)を含有するRNAの発現を導くことができる。従って、ORFは、翻訳中(T2Aの場合)もしくは後のいずれかに、個々のタンパク質に切断される、単一のポリタンパク質をコードする。しかしながら、これらのIRESおよびポリタンパク質系はAAVパッケージングスペースを節約するために用いることができるが、それら
は同じプロモーターにより導くことができる成分の発現にのみ使用できることに留意すべきである。
以下の実施例において説明する通り、本発明の様々な成分には下記のものを包含することができる:
ITR:AAV血清型2の逆方向末端反復(168bp)。1つの態様において、AAV2 ITRは偽型AAV、すなわち、ITRが由来するAAVのものと異なるAAVからのキャプシドを有するAAVを生成せしめるように選択される。
CMV:エンハンサーを含む、完全なサイトメガロウイルス(CMV)プロモーター。CMV:エンハンサーを含まない、最小CMVプロモーター。1つの態様において,ヒトCMVプロモーターおよび/もしくはエンハンサーが選択される。
FRB−TA融合:二量化剤結合ドメインおよび転写因子の活性化ドメインの融合。FRBフラグメントは、細胞増殖および分裂を制御するホスホイノシチド3−キナーゼホモログ、FRAP(mTOR[ラパマイシンの哺乳類標的]としても知られている、FKBPラパマイシン関連タンパク質)のアミノ酸2021〜2113に対応する。FRAP配列は、ある種の非免疫抑制性ラパマイシンアナログ(ラパログ)の使用を可能にするために単一の点突然変異Thr2098Leu(FRAP)を含む。FRAPはラパマイシン(もしくはそのアナログ)およびFKBPに結合し、そして転写活性化因子としてヒトNF−KB p65(190アミノ酸)の一部に融合される。
ZFHD−FKBP融合:DNA結合ドメインおよび1コピーの二量化剤結合ドメイン、2コピーの薬剤結合ドメイン(2xFKBP)もしくは3(3xFKBP)コピーの薬剤結合ドメインの融合。イムノフィリンFKBP(FK506結合タンパク質)は、免疫抑制薬FK506およびラパマイシンの細胞内受容体として働く豊富な12kDa細胞質タンパク質である。ZFHDは、ジンクフィンガー対およびホメオドメインからなるDNA結合ドメインである。別の代替物において、様々な他のコピー数の選択した薬剤結合ドメインを選択することができる。そのような融合タンパク質は、5’および/もしくは3’末端にヒトc−MycからのN末端核局在化配列を含有することができる。
Z8I:ヒトインターロイキン−2(IL−2)遺伝子からの最小プロモーターが続くZFHDの8コピーの結合部位(Z8)を含有する(配列番号:32)。例えば、プロモーター、例えばIL−2からの最小プロモーターもしくは別の選択したプロモーターが続くZFHDの1〜約20コピーの結合部位を含有する、これのバリアントを用いることができる。
Cre:Creリコンビナーゼ。Creは、バクテリオファージP1から単離されたI型トポイソメラーゼである。Creは、2つのloxP部位の間のDNAにおける部位特異的組換えを媒介し、欠失もしくは遺伝子変換をもたらす(1029bp、配列番号:33)。
I−SceI:メガヌクレアーゼの大きいクラスであるイントロンエンドヌクレアーゼもしくはホーミングエンドヌクレアーゼのメンバー(708bp、配列番号:34)。それらは、細菌および植物において見出されるイントロンのような可動遺伝要素によりコードされる。I−SceIは、イントロンホーミング過程に関与する酵母エンドヌクレアーゼである。I−SceIは、哺乳類ゲノムにおけるまれな配列、特定の非対称の18bp配列を認識し、そして二本鎖切断をもたらす。Jasin,M.(1996)Trends Genet.,12,224−228を参照。
hGHポリA:ヒトGHからの最小ポリアデニル化シグナル(配列番号:35)。
IRES:ECMV(脳心筋炎ウイルス)からの内部リボソーム侵入部位配列(配列番号:36)。
5.1.4.二量化剤および薬理学的作用物質
本明細書において用いる場合、「二量化剤」という用語は、TFドメイン融合タンパク質(5.1.3節に記述される)の二量化剤結合ドメインに結合しそして融合タンパク質の二量化を誘導することができる化合物である。インビトロにおいてアッセイした場合に、転写因子のドメインを二量化する任意の薬理学的作用物質を用いることができる。好ましくは、ラパマイシンおよび「ラパログ」と呼ばれるそのアナログを用いることができる。以下に記述する二量化剤のいずれかを用いることができる:米国公開第2002/0173474号、米国公開第2009/0100535号、米国特許第5,834,266号、米国特許第7,109,317号、米国特許第7,485,441号、米国特許第5,830,462号、米国特許第5,869,337号、米国特許第5,871,753号、米国特許第6,011,018号、米国特許第6,043,082号、米国特許第6,046,047号、米国特許第6,063,625号、米国特許第6,140,120号、米国特許第6,165,787号、米国特許第6,972,193号、米国特許第6,326,166号、米国特許第7,008,780号、米国特許第6,133,456号、米国特許第6,150,527号、米国特許第6,506,379号、米国特許第6,258,823号、米国特許第6,693,189号、米国特許第6,127,521号、米国特許第6,150,137号、米国特許第6,464,974号、米国特許第6,509,152号、米国特許第6,015,709号、米国特許第6,117,680号、米国特許第6,479,653号、米国特許第6,187,757号、米国特許第6,649,595号、米国特許第6,984,635号、米国特許第7,067,526号、米国特許第7,196,192号、米国特許第6,476,200号、米国特許第6,492,106号、WO 94118347、WO 96/20951、WO 96/06097、WO 97/31898、WO 96/41865、WO 98/02441、WO 95/33052、WO 99/10508、WO 99/10510、WO
99/36553、WO 99/41258、WO 01114387、ARGENTTM調節転写レトロウイルスキット、バージョン2.0(9109/02)およびARGENTTM調節転写プラスミドキット、バージョン2.0(9/09/02)、これらの各々は引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる。
本発明において使用することができる二量化剤の例には、ラパマイシン、FK506、FKI012(FK506のホモ二量体)、内因性FKBPおよび/もしくはFRAPに対する親和性を減らすかもしくは除く「バンプ」を付加するために天然産物の化学修飾により容易に製造されるラパマイシンアナログ(「ラパログ」)が包含されるがこれらに限定されるものではない。ラパログの例には、例えば、内因性FKBPとの相互作用を最小限に抑える故意の「バンプ」を有する、AP26113(Ariad)、AP1510(Amara,J.F.,et al.,1997,Proc Natl Acad Sci USA,94(20):10618−23)、AP22660、AP22594、AP21370、AP22594、AP23054、AP1855、AP1856、AP1701、AP1861、AP1692およびAP1889が包含されるがこれらに限定されるものではない。
二量化剤結合ドメインにもしくは他の内因性成分に結合することができる他の二量化剤は、ファージ提示およびペプチジル結合化合物を同定するための他の生物学的方法;合成多様性もしくは組み合わせ方法(例えば、Gordon et al,1994,J Med Chem 37(9):1233−1251および37(10):1385−14
01;ならびにDeWitt et al,1993,PNAS USA 90:6909−6913を参照)ならびに通常のスクリーニングもしくは合成プログラムを包含する、様々な方法を用いて容易に同定することができる。興味のある二量化剤結合ドメインに結合することができる二量化剤は、アフィニティー精製の様々な方法によりまたはピン、ビーズ、チップなどのような固体担体上に固定した化合物へのタンパク質の結合に関するアッセイを包含する直接もしくは競合結合アッセイにより同定することができる。例えば、Gordon et al.,上記を参照。
一般的に言えば、二量化剤は好ましくは約10−6未満、より好ましくは約10−7未満、さらにより好ましくは約10−8未満、そしてある態様において約10−9M未満のKd値で、いずれかの順にもしくは同時に2つ(もしくはそれ以上)のタンパク質分子に結合することができる。二量化剤は好ましくは非タンパク質であり、そして約5kDa未満の分子量を有する。そのようにオリゴマー化されるタンパク質は、同じであるかもしくは異なることができる。
様々な二量化剤は疎水性であるか、もしくは親油基での適切な修飾によりそのようにすることができる。特に、連結部分を含有する二量化剤は、リンカー部分に約12〜24個の炭素原子の1つもしくはそれ以上の脂肪族側鎖を含むことにより親油性を高めるように改変することができる。
5.1.5.複製欠損ウイルス組成物を作製すること
アデノ随伴ウイルス(「AAV」);アデノウイルス;アルファウイルス;ヘルペスウイルス;レトロウイルス(例えばレンチウイルス);ワクシニアウイルスなどが包含されるがこれらに限定されるものではない、遺伝子導入(例えば遺伝子治療)に適当な任意のウイルスを、複製欠損ウイルスの1つもしくはそれ以上のストックに転写単位をパッケージングするために用いることができる。治療導入遺伝子単位、アブレーション単位、および場合により(しかし好ましくは)二量化可能な転写因子ドメイン単位を含有する複製欠損ウイルスを製造するために複製欠損ウイルスに外来遺伝子をパッケージングするための当該技術分野において周知である方法を用いることができる。例えば、Gray & Samulski,2008,“Optimizing gene delivery vectors for the treatment of heart disease,”Expert Opin.Biol.Ther.8:911−922;Murphy & High,2008,“Gene therapy for haemophilia,”Br.J.Haematology 140:479−487;Hu,2008,“Baculoviral vectors for gene delivery:総説,”Current Gene Therapy 8:54−65;Gomez et al.,2008,“The poxvirus vectors MV A and NYV AC as gene delivery systems for vaccination against infectious diseases and cancer,”Current Gene Therapy 8:97−120を参照。
好ましい態様において、治療的使用のための複製欠損ウイルス組成物はAAVを用いて作製される。遺伝子治療に適当なAAVを作製しそして単離する方法は、当該技術分野において既知である。一般的には、例えば、Grieger & Samulski,2005,“Adeno−associated virus as a gene therapy vector:Vector development,production and clinical applications,”Adv.Biochem.Engin/Biotechnol.99:119−145;Buning et al.,2008,“Recent developments in adeno−as
sociated virus vector technology,”J.Gene
Med.10:717−733;および以下に引用する参考文献を参照、これらの各々は引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる。
アデノ随伴ウイルス(ディペンドウイルス属、パルボウイルス科)は、ヒトおよび他の霊長類に感染する小型(約20〜26nm)の、非エンベロープ一本鎖(ss)DNAウイルスである。アデノ随伴ウイルスは、現在、疾病を引き起こさないことが知られている。アデノ随伴ウイルスは、分裂および非分裂細胞の両方に感染することができる。機能性ヘルパーウイルス(例えば、アデノウイルスもしくはヘルペスウイルス)の不在下で、AAVは複製欠損性である。アデノ随伴ウイルスは、宿主細胞核中でエピソームコンカテマーを形成する。非分裂細胞において、これらのコンカテマーは宿主細胞の生涯にわたって損なわれないままである。分裂細胞において、エピソームDNAは宿主細胞DNAと一緒に複製されないので、AAV DNAは細胞分裂によって失われる。しかしながら、AAV DNAはまた宿主ゲノムに低レベルで組込むこともできる。
AAVゲノムは、約4.7キロ塩基の長さである、プラスもしくマイナスセンスのいずれかのssDNAから成る。AAVのゲノムは、天然において存在する場合にDNA鎖の両末端の逆方向末端反復(ITR)、および2つのオープンリーディングフレーム(ORF):repおよびcapを含んでなる。前者はAAV生活環に必要とされるRepタンパク質をコードする4つの重複する遺伝子からなり、そして後者は正二十面体対称のキャプシドを形成するように相互作用するキャプシドタンパク質(Cap):VP1、VP2およびVP3をコードする重複する配列を含有する。
ITRは各々145塩基であり、そして第2のDNA鎖のプライマーゼ非依存的合成を可能にするいわゆる「自己プライミング」に寄与するヘアピンを形成する。ITRはまた、宿主細胞ゲノムへの(例えばヒトにおける第19染色体への)AAV DNA組込みおよびそれからのレスキューに、ならびにAAV DNAの効率の良いキャプシド封入およびAAV粒子の組立てにも必要とされるようである。
ビリオンに導入遺伝子をパッケージングするために、ITRは導入遺伝子と同じ構築物においてシスに必要とされる唯一のAAV成分である。capおよびrep遺伝子は、トランスに供給することができる。従って、DNA構築物は、AAV ITRが転写単位(すなわち、導入遺伝子単位、アブレーター単位、および二量化可能な転写因子単位)の1つもしくはそれ以上に隣接し、従って、増幅されそしてパッケージングされる領域を特定するように設計することができる(唯一の設計制約は、パッケージングされるDNAのサイズの上限である)(約4.5kb)。スペースを節約するために使用することができるアデノ随伴ウイルス工学および設計選択は、以下に記述される。
複製欠損ウイルス組成物を作製する方法
導入遺伝子をパッケージングする組換えAAV(rAAV)の効率の良い製造のために多数の方法が確立されており、本発明の複製欠損ウイルス組成物を作製するためにこれらを使用するかもしくは適用することができる。1つの系において、ITRが隣接する導入遺伝子をコードする構築物ならびにrepおよびcapをコードする構築物(1つもしくは複数)で産生細胞系を一過性トランスフェクションする。第2の系において、ITRが隣接する導入遺伝子をコードする構築物で、repおよびcapを安定に供給するパッケージング細胞系を一過性トランスフェクションする。第3の系において、ITRが隣接する導入遺伝子およびrep/capを供給する安定な細胞系を使用する。これらの系を用いて複製可能なAAV(rcAAV)を生成する可能性を最小限に抑える1つの方法は、rep/capカセットに隣接する領域および導入遺伝子に隣接するITR間の相同性の領域を除くことによってである。しかしながら、これらの系の各々において、AAVビリ
オンはヘルパーアデノウイルスもしくはヘルペスウイルスの感染に応答して産生され、混入ウイルスからのrAAVの分離を必要とする。
最近になって、AAVを回収するためにヘルパーウイルスの感染を必要としない系が開発されており、必要とされるヘルパー機能(すなわち、アデノウイルスE1、E2a、VAおよびE4もしくはヘルペスウイルスUL5、UL8、UL52およびUL29、ならびにヘルペスウイルスポリメラーゼ)もまた系によりトランスに供給される。これらのより新しい系において、ヘルパー機能は、必要とされるヘルパー機能をコードする構築物での細胞の一過性トランスフェクションにより供給することができ、もしくはその発現を転写もしくは転写後レベルで制御することができる、ヘルパー機能をコードする遺伝子を安定に含有するように細胞を改変することができる。さらに別の系において、ITRが隣接する導入遺伝子およびrep/cap遺伝子は、バキュロウイルスに基づくベクターでの感染により昆虫細胞に導入される。これらの産生系に関する総説は、一般的に、例えば、Grieger & Samulski,2005;およびBtining et al.,2008;Zhang et al.,2009,“Adenovirus−adeno−associated virus hybrid for large−scale recombinant adeno−associated virus production,”Human Gene Therapy 20:922−929を参照、これらの各々の内容は、引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる。これらおよび他のAAV産生系を作製しそして使用する方法はまた以下の米国特許にも記述され、その各々の内容は引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる:5,139,941;5,741,683;6,057,152;6,204,059;6,268,213;6,491,907;6,660,514;6,951,753;7,094,604;7,172,893;7,201,898;7,229,823;および7,439,065。また、これらの系およびそのバリアントを用いてAAV生産をスケールアップする方法を記述する以下の段落も参照。
パッケージングのためのAAVのサイズ制限のために(約4.5kbの導入遺伝子を許容する)、記載の転写単位(すなわち、導入遺伝子単位、アブレーター単位および二量化可能な転写因子単位)は、2つもしくはそれ以上の複製欠損AAVストックに設計されそしてパッケージングされる必要があり得る。パッケージング容量を上回ることは、より多数の「空」AAV粒子の生成につながり得るという証拠があるので、これは好ましい可能性がある。
あるいはまた、パッケージングに利用可能なスペースは、1つより多くの転写単位を単一の構築物に組み合わせ、そのようにして必要とされる調節配列スペースの量を減らすことにより節約することができる。例えば、単一のプロモーターは興味のある2つもしくは3つもしくはそれ以上の遺伝子をコードする単一のRNAの発現を導くことができ、そして下流遺伝子の翻訳はIRES配列により導かれる。別の例において、単一のプロモーターは、単一のオープンリーディングフレーム(ORF)において、自己切断ペプチド(例えばT2A)もしくはプロテアーゼ認識部位(例えばフューリン)をコードする配列により相互に分離される興味のある2つもしくは3つもしくはそれ以上の遺伝子を含有するRNAの発現を導くことができる。従って、ORFは、翻訳中(T2Aの場合)もしくは後のいずれかに、個々のタンパク質(例えば導入遺伝子および二量化可能な転写因子のような)に切断される、単一のポリタンパク質をコードする。しかしながら、これらのIRESおよびポリタンパク質系はAAVパッケージングスペースを節約するために用いることができるが、それらは同じプロモーターにより導くことができる成分の発現にのみ使用できることに留意すべきである。
別の代替物において、AAVの導入遺伝子容量は、頭尾コンカテマーを形成するように
アニーリングすることができる2つのゲノムのAAV ITRを提供することにより増加することができる。一般に、宿主細胞へのAAVの侵入の際に、導入遺伝子を含有する一本鎖DNAは宿主細胞DNAポリメラーゼ複合体により二本鎖DNAに転化され、その後にITRは核におけるコンカテマー形成を助ける。代替物して、AAVは自己相補的(sc)AAVであるように改変することができ、それは宿主細胞への侵入の際にウイルスが第2鎖合成の段階を回避することを可能にし、より速いそして潜在的により高い(例えば、100倍までの)導入遺伝子発現を有するscAAVウイルスを提供する。例えば、標的細胞への送達後にかみ合い、興味のある導入遺伝子単位をコードする二本鎖DNAを生成することができる、それぞれ導入遺伝子単位およびその相補物をコードする2つの連結された一本鎖DNAを含んでなるゲノムを有するようにAAVを改変することができる。自己相補的AAVは、例えば米国特許第6,596,535号;第7,125,717号;および第7,456,683号に記述され、これらの各々は引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる。
複製欠損rAAV中の転写単位(1つもしくは複数)は、本明細書に記述されるか、当該技術分野において既知であるか、もしくは発見されていない任意のAAVキャプシドタンパク質(Cap)でパッケージングすることができる。血清型AAV1、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9もしくはrh10からのCapは、ヒト患者において使用するrAAVを作製するために特に好ましい。好ましい態様において、rAAV Capは血清型AAV8に基づく。別の態様において、rAAV Capは2つもしくは3つもしくはそれ以上のAAV血清型からのCapに基づく。例えば、1つの態様において、rAAV CapはAAV6およびAAV9に基づく。
Capタンパク質は、AAVウイルスの宿主指向性、細胞、組織もしくは臓器特異性、受容体使用、感染効率および免疫原性に影響を与えることが報告されている。例えば、Grieger & Samulski,2005;Buning et al.,2008;およびこのサブセクションにおいて以下に引用される参考文献を参照;これらの全ては引用することによりそれらの全てが本明細書に組み込まれる。従って、rAAVにおいて使用するAAV Capは、例えば、処置する患者(例えば、ヒトもしくは非ヒト、患者の免疫学的状態、長期もしくは短期処置への患者の適合性など)もしくは特定の治療用途(例えば、特定の疾病もしくは疾患の処置、または特定の細胞、組織もしくは臓器への送達)の検討に基づいて選択することができる。
ある態様において、rAAV Capは、例えば、特定の治療が標的とする、特定の細胞、組織もしくは臓器に効率良く形質導入するその能力によって選択される。ある態様において、rAAV Capは、強固な内皮細胞関門、例えば血液−脳関門、血液−眼関門、血液−精巣関門、血液−卵巣関門、心臓の周りの内皮細胞関門もしくは血液−胎盤関門を乗り越えるその能力によって選択される。
アデノ随伴ウイルス(AAV)血清型の組織特異性はキャプシドの血清型により決定され、そして異なるAAVキャプシドに基づくウイルスベクターは異なる組織に感染するそれらの能力を考慮に入れて作製することができる。AAV2は、骨格筋、中枢神経系のニューロン、血管平滑筋細胞に対して生来の指向性を示す。AAV1は筋肉、関節炎の関節、膵島、心臓、血管内皮、中枢神経系(CNS)および肝臓細胞に形質導入することにおいてAAV2より効率が良いと記述されており、一方、AAV3は蝸牛内有毛細胞の形質導入に、AAV4は脳に、AAV5はCNS、肺、眼、関節炎の関節および肝臓細胞に、AAV6は筋肉、心臓および気道上皮に、AAV7は筋肉に、AAV8は筋肉、膵臓、心臓および肝臓に、そしてAAV9は心臓によく適しているようである。例えば、Buning et al.,2008を参照。当該技術分野において既知であるAAVの任意の血清型、例えば、血清型AAV1、AAV2、AAV3A、AAV3B、AAV4、AA
V5、AAV6、AAV7[WO 2003/042397を参照]、AAV8[例えば、米国特許7790449;米国特許7282199を参照]、AAV9[WO 2005/033321を参照]、AAV10、AAV11、AAV12、rh10、改変されたAAV[例えば、WO 2006/110689を参照]、もしくはまだ発見されていない、またはそれに基づく組換えAAVをrAAVキャプシドの供給源として用いることができる。
様々な天然に存在するそして組換えのAAV、それらのコードする核酸、AAV CapおよびRepタンパク質およびそれらの配列、ならびにそのようなAAVを単離するかもしくは作製し、増殖させ、そして精製する方法、そして特に、rAAVを製造することにおける使用に適当なそれらのキャプシドは、Gao et al.,2004,“Clades of adeno−associated viruses are widely disseminated in human tissues,”J.Virol.78:6381−6388;米国特許第7,319,002号;第7,056,502号;第7,282,199号;第7,198,951号;第7,235,393号;第6,156,303号;および第7,220,577号;米国特許出願公開第US 2003−0138772号;第US 2004−0052764号;第US 2007−0036760号;第US 2008−0075737号;および第US 2008−0075740号;ならびに国際特許出願公開第WO 20031014367号;第WO
20011083692号;第WO 2003/042397号(AAV7および様々なシミアンAAV);第WO 2003/052052号;第WO 2005/033321号;第WO 20061110689号;第WO 2008/027084号;および第WO 2007/127264号に記述され;これらの各々は引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる。
ある態様において、rAAVにおいて使用するAAV Capは、上記のAAV Capもしくはそのコードする核酸の1つの突然変異誘発により(すなわち、挿入、欠失もしくは置換により)作製することができる。ある態様において、AAV Capは上記のAAV Capの1つもしくはそれ以上に少なくとも70%同一であり、75%同一であり、80%同一であり、85%同一であり、90%同一であり、95%同一であり、98%同一であり、または99%もしくはそれ以上同一である。
ある態様において、AAV Capは、上記のAAV Capの2つもしくは3つもしくは4つもしくはそれ以上からのドメインを含んでなるキメラである。ある態様において、AAV Capは2つもしくは3つの異なるAAVもしくは組換えAAVからのVpl、Vp2およびVp3モノマーのモザイクである。ある態様において、rAAV組成物は上記のCapの1つより多くを含んでなる。
ある態様において、rAAV組成物において使用するAAV Capは、異種配列もしくは他の改変を含有するように設計される。例えば、選択的ターゲッティングもしくは免疫回避を与えるペプチドもしくはタンパク質配列をCapタンパク質中に設計することができる。あるいはまたもしくはさらに、Capは、rAAVの表面がポリエチレングリコール化(PEG化)されるように化学的に修飾することができ、それは免疫回避を容易にすることができる。Capタンパク質はまた、例えばその生来の受容体結合を除くために、もしくは免疫原性エピトープをマスクするために突然変異させることもできる。
AAVの拡張性のある(scalable)製造の方法
臨床応用において使用する好適に均質でありそして混入物質を含まないrAAV組成物を作製するために適応することができる、AAVの拡張性のある(例えば商業的規模での製造のための)製造の方法もまた、当該技術分野において既知であり、そして以下に簡潔
に要約される。
アデノ随伴ウイルスは、引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる、Thome et al.,2009,“Manufacturing recombinant adeno−associated viral vectors from producer cell clones,”Human Gene Therapy 20:707−714に記述される安定な産生細胞系を用いる方法のような、哺乳類細胞系に基づく方法を用いる規模で製造することができる。Thorpeおよび同僚等により記述される方法において、rAAVを作製するために必要な全ての成分、導入遺伝子構築物(ITRが隣接する導入遺伝子)ならびにAAV repおよびcap遺伝子を安定に含有する産生細胞系が設計され、それらは生のアデノウイルス5型(Ad5)のようなヘルパーウイルスの感染によりウイルスを作るように誘導される(当該技術分野において同様に周知である拡張性のある製造の方法)。産生細胞系は、(i)パッケージングカセット(所望の血清型のrepおよびcap遺伝子ならびにそれらの発現に必要とされる調節要素)、(ii)ITRが隣接する導入遺伝子、(iii)哺乳類細胞用の選択マーカー、ならびに(iv)細菌におけるプラスミド増殖に必要な成分を含有する構築物(1つもしくは複数)で安定にトランスフェクションされる。安定な産生細胞系は、パッケージング構築物(1つもしくは複数)をトランスフェクションし、薬剤耐性細胞を選択しそしてヘルパーウイルスの存在下で組換えAAVの産生を保証するためにレプリカ平板培養することにより得られ、それらを次に性能および品質についてスクリーニングする。いったん適切なクローンが選択されると、細胞系の増殖をスケールアップし、細胞にアデノウイルスヘルパーを感染させ、そして得られるrAAVを細胞から採取する。
Thorpe et al.により記述される方法の代わりとして、パッケージング細胞系をAAV repおよびcap遺伝子で安定にトランスフェクションし、そしてrAAVの産生が所望される場合に導入遺伝子構築物を別個に導入する。Thorpeおよび同僚等は産生細胞系にHeLa細胞を使用するが、ヘルパーウイルスの感染を受けやすく、rep遺伝子の安定に組込まれたコピーを維持することができ、そして好ましくはバイオリアクターにおける増殖および産生用に懸濁状態で良く増殖することができる任意の細胞系(例えば、Vero、A549、HEK293)をThorpe et al.に記述される方法に従って用いることができる。
前述の方法において、rAAVはヘルパーウイルスとしてアデノウイルスを用いて産生される。これらの方法の改変として、rAAVはアデノウイルスヘルパー機能を含有する1つもしくはそれ以上の構築物で安定にトランスフェクションした産生細胞を用いて作製することができ、アデノウイルスを細胞に感染させる必要を省く。バリエーションにおいて、アデノウイルスヘルパー機能の1つもしくはそれ以上はrepおよびcap遺伝子と同じ構築物内に含有される。これらの方法において、アデノウイルスヘルパー機能の発現は、アデノウイルス関連細胞毒性を防ぐために転写もしくは転写後制御下に置くことができる。
安定な細胞系を作製する代わりとして、AAVはまた、引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる、Wright,2009,“Transient transfection methods for clinical adeno−associated viral vector production,”Human Gene Therapy 20:698−706により記述されるような、一過性トランスフェクション方法を用いる規模で産生することもできる。Wrightの方法は、(i)ITRが隣接する興味のある導入遺伝子;(ii)AAV repおよびcap遺伝子;ならびに(iii)ゲノム複製およびパッケージングを助けるために必要とされるヘルパーウイルス(例えばアデノウイルス)遺伝子(あるいはまた、Thorpe et al.
に記載の通りのヘルパーウイルス)を含有する構築物での細胞のトランスフェクションを伴う。あるいはまた、アデノウイルスヘルパー機能は、repおよびcap遺伝子と同じ構築物内に含有することができる。従って、rAAVは、導入遺伝子およびrep/cap構築物の安定なトランスフェクションを保証する必要なしに産生される。これはAAVを作製するための柔軟性のあるそして迅速な方法を提供し、従って、前臨床および初期臨床開発に理想的である。組換えAAVは、当該技術分野において既知である一過性トランスフェクション方法を用いて構築物で哺乳類細胞系を一過性トランスフェクションすることにより作製することができる。例えば、大規模生産に最も適しているトランスフェクション方法には、リン酸カルシウムでのDNA共沈殿、ポリエチレンイミン(PE)のようなポリカチオンおよびカチオン性脂質の使用が包含される。
ヘルパーとしてのアデノウイルスの有効性はまた、例えばアデノウイルスおよびAAVに基づくハイブリッドウイルス(「Ad−AAVハイブリッド」)を用いて、大規模組換えAAV生産のための代替法を開発するためにも利用されている。この生産方法は、それがトランスフェクションを必要としないという利点を有し、rAAV生産に必要とされるのはアデノウイルスによるrep/capパッケージング細胞の感染だけである。この方法において、安定なrep/cap細胞系に機能性E1遺伝子を保有するヘルパーアデノウイルスをそして次にAAV導入遺伝子に加えてITR配列がアデノウイルスE1領域に挿入される組換えAd−AAVハイブリッドウイルスを感染させる。Ad−AAVハイブリッドを作製する方法および組換えAAV生産におけるそれらの使用は、引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる、Zhang et al.,2009に記述される。
別のバリエーションにおいて、rAAVは、引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる、Clement et al.,2009,“Large−scale adeno−associated viral vector production
using a herpesvirus−based system enables manufacturing for clinical studies,”Human Gene Therapy 20:796−806に記述されるような、AAVおよび単純ヘルペスウイルス1型(HSV)に基づくハイブリッドウイルス(「HSV/AAVハイブリッド」)を用いて作製することができる。この方法は、AAV生産用のヘルパーウイルスとしてHSVを使用する可能性を進展させる(当該技術分野において周知であり、そしてまたClement et al.において概説される)。簡潔に言えば、HSV/AAVハイブリッドはHSVバックボーン内にAAV導入遺伝子構築物を含んでなる。これらのハイブリッドは、rep/capおよびヘルペスウイルスヘルパー機能を供給する産生細胞に感染させるために用いることができ、もしくはヘルパー機能を供給する組換えHSVとの共感染において用いることができ、興味のある導入遺伝子をキャプシド封入するrAAVの生成をもたらす。
別の方法において、rAAV組成物は、例えば、引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる、Virag et al.,2009,“Producing recombinant adeno−associated virus in foster cells:Overcoming production limitations using a baculovirus−insect cell expression strategy,”Human Gene Therapy 20:807−817に記載の通り、昆虫細胞におけるAAV成分の組換えバキュロウイルス媒介発現を用いる規模で製造することができる。この系において、周知のバキュロウイルス発現ベクター(BEV)系は、組換えAAVを生産するように適応される。例えば、Virag et al.により記述される系は、(i)AAV repおよびcap(1つもしくは2つのBEVにおけるいずれか)および(ii)導入遺伝子構築物を提供する2つ(
もしくは3つ)の異なるBEVでのSf9昆虫細胞の感染を含んでなる。あるいはまた、Sf9細胞は、repおよびcapを発現するように安定に改変することができ、導入遺伝子構築物を含有する単一のBEVのみでの感染後に組換えAAVの生産を可能にする。RepおよびCapタンパク質の化学量論的生産を保証するために(これらのうち後者は効率の良いパッケージングに必要とされる)、BEVは遺伝子発現の転写前および転写後調節を可能にする特徴を含むように改変することができる。次に、Sf9細胞は導入遺伝子構築物をAAVキャプシドにパッケージングし、そして得られるrAAVを培養上清からもしくは細胞を溶解することにより採取することができる。
前述の方法の各々は、rAAV組成物の拡張性のある製造を可能にする。商業的用途(診療所における使用を包含する)に適当なrAAV組成物の製造方法はまた、混入細胞の除去の工程;ヘルパーウイルス(および内因性レトロウイルス様粒子のような任意の他の混入ウイルス)を除きそして不活性化する工程;任意のrcAAVを除きそして不活性化する工程;空(導入遺伝子なしの)AAV粒子の生産を最小限に抑え、定量しそして除く工程(例えば遠心分離により);rAAVを精製する工程(例えば、濾過またはサイズおよび/もしくは親和性に基づくクロマトグラフィーにより);および純度および安全性についてrAAV組成物を試験する工程も含んでならなければならない。これらの方法はまた前段落において引用される参考文献にも提供され、そしてこの目的のために本明細書に組み込まれる。
拡張性のあるrAAV生産の前述の方法の1つの不都合な点は、rAAVの多くが産生細胞を溶解することにより得られ、それはウイルスを得るためだけでなくそれを細胞混入物から単離するためにもかなりの努力を必要とすることである。これらの必要性を最小限に抑えるために、その内容が引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる、国際特許出願公開第WO 2007/127264号において提供されるような、細胞溶解を必要としないrAAV生産の拡張性のある方法を用いることができる。以下の6節の実施例において、細胞培養上清からrAAVを得る新規の拡張性のある方法が提供され、それはまた、本明細書に記載の方法に従って使用するrAAV組成物の製造に適用することもできる。
さらに別の態様において、本発明は、本発明のDNA構築物および/もしくはウイルス組成物の1つもしくはそれ以上を含有するヒトもしくは非ヒト細胞を提供する。そのような細胞は遺伝子操作することができ、そして例えば植物、細菌、非ヒト哺乳類もしくは哺乳類細胞を包含することができる。細胞タイプの選択は、本発明の制約ではない。
5.2.組成物
本発明は、ウイルスのゲノム(または組み合わせて使用する2つもしくはそれ以上の複製欠損ウイルスストックの集団ゲノム)が3.1.節において定義されそして上に記述される治療導入遺伝子単位およびアブレーター単位を含んでなり;そして二量化可能な融合タンパク質もしくはTFドメイン単位(1つもしくは複数)(二量化可能な単位(1つもしくは複数)と便宜上呼ばれる)をさらに含んでなることができる治療(インビボもしくはエクスビボ)における使用に適当な複製欠損ウイルス組成物を提供する。アデノ随伴ウイルス(「AAV」)、アデノウイルス、単純ヘルペスウイルス、レンチウイルスもしくはレトロウイルスが包含されるがこれらに限定されるものではない、遺伝子治療に適当な任意のウイルスを本発明の組成物において用いることができる。好ましい態様において、組成物は本明細書の5.2.1節においてさらに詳細に記述される複製欠損AAVである。
本発明の組成物は、ウイルスのゲノム(1つもしくは複数)が導入遺伝子単位、アブレーション単位、および/もしくは二量化可能な単位を含んでなる治療(インビボもしくは
エクスビボ)に適当な複製欠損ウイルス(1つもしくは複数)を含んでなる。1つの態様において、本発明の組成物は、ウイルスのゲノムが導入遺伝子単位を含んでなる遺伝子治療に適当なウイルスを含んでなる。別の態様において、本発明の組成物は、ウイルスのゲノムがアブレーション単位を含んでなる遺伝子治療に適当なウイルスを含んでなる。別の態様において、本発明の組成物は、ウイルスのゲノムが二量化可能な単位を含んでなる遺伝子治療に適当なウイルスを含んでなる。別の態様において、本発明の組成物は、ウイルスのゲノムが導入遺伝子単位およびアブレーション単位を含んでなる遺伝子治療に適当なウイルスを含んでなる。別の態様において、本発明の組成物は、ウイルスのゲノムが導入遺伝子単位および二量化可能な単位を含んでなる遺伝子治療に適当なウイルスを含んでなる。別の態様において、本発明の組成物は、ウイルスのゲノムがアブレーション単位および二量化可能な単位を含んでなる遺伝子治療に適当なウイルスを含んでなる。別の態様において、本発明の組成物は、ウイルスのゲノムが導入遺伝子単位、アブレーション単位および二量化可能な単位を含んでなる遺伝子治療に適当なウイルスを含んでなる。
本発明はまた、本明細書に記載の1つもしくはそれ以上の転写単位を含んでなる組換えDNA構築物を含んでなる組成物も提供する。組換えDNA構築物を含んでなる組成物は、5.2.2節においてさらに詳細に記述される。
5.2.1.遺伝子治療用の複製欠損ウイルス組成物
本発明は、複製欠損ウイルスストック(1つもしくは複数)を含んでなる組成物および生理学的に許容しうる担体における複製欠損ウイルス(1つもしくは複数)の製剤を提供する。これらの製剤は、遺伝子導入および/もしくは遺伝子治療に用いることができる。組成物のウイルスゲノムは:(a)転写を制御するプロモーターと機能的に結合した治療用製品をコードする第1の転写単位、該単位は少なくとも1つのアブレーション認識部位を含有する(導入遺伝子単位);および(b)プロモーターと機能的に結合したアブレーション認識部位に特異的なアブレーターもしくはそのフラグメントをコードする第2の転写単位を含んでなる。1つの態様において、複製欠損ウイルスのウイルスゲノム。アブレーターは、本明細書の他の所に定義した通りである。
AAVストック
好ましい態様において、本発明の組成物の複製欠損ウイルスはAAV、好ましくはAAV1、AAV6、AAV6.2、AAV7、AAV8、AAV9もしくはrh10である。1つの態様において、組成物のAAVはAAV8である。大部分の場合におけるAAVのパッケージング制限(約4.5kb)のために、製造しやすくするために、導入遺伝子単位、アブレーション単位および二量化可能な単位は2つもしくはそれ以上のウイルスベクター間に分割され、そして別個のAAVストックにパッケージングされる。1つの態様において、複製欠損ウイルス組成物は1つのAAVストックにパッケージングされる第1の転写単位(導入遺伝子単位)、ならびに第2のAAVストックにパッケージングされる第2(アブレーター単位)、第3および第4の転写単位(二量化可能なTFドメイン単位)を含んでなる。別の態様において、複製欠損ウイルス組成物は1つのAAVストックにパッケージングされる第2の転写単位(アブレーター単位)、ならびに第2のAAVストックにパッケージングされる第1(導入遺伝子単位)、第3および第4の転写単位(二量化可能なTFドメイン単位)を含んでなる。別の態様において、全ての4つの単位を1つのAAVストックにパッケージングすることができるが、これはパッケージングすることができるDNAのサイズに制限を課す。例えば、1つのAAVストックに全ての4つの単位をパッケージングするために、アブレーターとしてCreをそして二量化可能なTFドメインとしてFRB/FKBを使用する場合(以下の実施例において示されるように)、治療導入遺伝子をコードするDNAのサイズは約900塩基対未満の長さであるべきであり;これはサイトカインをコードするDNA、RNAi治療などに適応する。
パッケージングのためのAAVゲノムのサイズ制限のために、転写単位は2つもしくはそれ以上のAAVストックにおいて設計しそしてパッケージングすることができる。本発明のウイルス組成物として使用する1つのウイルスストックにおいて、もしくは本発明のウイルス組成物を形成する2つもしくはそれ以上のウイルスストックにおいてパッケージングしようと、処置に使用するウイルスゲノムは治療導入遺伝子およびアブレーターをコードする第1および第2の転写単位をまとめて含有しなければならず;そして追加の転写単位(例えば、二量化可能なTFドメインをコードする第3および第4の転写単位)をさらに含んでなることができる。例えば、第1の転写単位を1つのウイルスストックにパッケージングし、そして第2、第3および第4の転写単位を第2のウイルスストックにパッケージングすることができる。あるいはまた、第2の転写単位を1つのウイルスストックにパッケージングし、そして第1、第3および第4の転写単位を第2のウイルスストックにパッケージングすることができる。AAVゲノムをパッケージングすることにおけるサイズ制限のためにAAVに有用であるが、本発明のウイルス組成物を製造するために他のウイルスを用いることができる。別の態様において、本発明のウイルス組成物は、それらが多数のウイルスを含有する場合、異なる複製欠損ウイルス(例えばAAVおよびアデノウイルス)を含有することができる。
1つの態様において、本発明のウイルス組成物は、上記の通りのような組み合わせにおいて、2つもしくはそれ以上の異なるAAV(もしくは別のウイルス)ストックを含有する。例えば、ウイルス組成物は、アブレーター認識部位を有する治療遺伝子および第1のアブレーターを含んでなる第1のウイルスストックおよび追加のアブレーター(1つもしくは複数)を含む第2のウイルスストックを含有することができる。別のウイルス組成物は、治療遺伝子およびアブレーターのフラグメントを含んでなる第1のウイルスストックならびにアブレーターの別のフラグメントを含んでなる第2のウイルスストックを含有することができる。本発明のウイルス組成物における2つもしくはそれ以上のウイルスストックの様々な他の組み合わせは、本発明の系の成分の記述から明らかである。
ウイルス製剤
本発明の組成物は、獣医学的目的のための動物(例えば家畜(ウシ、ブタなど)、および他の非ヒト哺乳類患者への、ならびにヒト患者への送達用に調合することができる。複製欠損ウイルスは、遺伝子導入および遺伝子治療用途に使用する生理学的に許容しうる担体と調合することができる。ウイルスは複製欠損性であるので、製剤の投薬量はPFU(プラーク形成単位)として測定するかもしくは計算することができない。代わりに、ゲノムコピー(「GC」)の定量を製剤に含有される用量の尺度として使用することができる。
当該技術分野において既知である任意の方法を本発明の複製欠損ウイルス組成物のゲノムコピー(GC)数を決定するために用いることができる。AAV GC数の滴定を行うための1つの方法は下記の通りであり:精製されたAAVベクターサンプルを最初にDNアーゼで処理して製造工程からキャプシド封入されていないAAVゲノムDNAもしくは混入プラスミドDNAを除く。DNアーゼ耐性粒子を次に熱処理に供してキャプシドからゲノムを遊離させる。遊離したゲノムを次にウイルスゲノムの特定領域(通常はポリAシグナル)を標的とするプライマー/プローブ組を用いてリアルタイムPCRにより定量する。
また、複製欠損ウイルス組成物は、ヒト患者用に約1.0x10GC〜約1.0x1015GC(70kgの体重の平均患者を処置するため)、そして好ましくは1.0x1012GC〜1.0x1014GCの範囲である複製欠損ウイルスの量を含有するように投与単位において調合することができる。好ましくは、製剤における複製欠損ウイルスの用量は1.0x10GC、5.0X10GC、1.0X1010GC、5.0X10
10GC、1.0X1011GC、5.0X1011GC、1.0X1012GC、5.0X1012GCもしくは1.0x1013GC、5.0X1013GC、1.0X1014GC、5.0X1014GCもしくは1.0x1015GCである。
複製欠損ウイルスは、1つもしくはそれ以上の生理学的に許容しる担体もしくは賦形剤を用いて常法において調合することができる。複製欠損ウイルスは注射による、例えばボーラス注射もしくは連続注入による非経口投与用に調合することができる。注射用製剤は、防腐剤を加えて、単位投与携帯物において、例えばアンプルにおいてもしくは複数回投与容器において提供することができる。複製欠損ウイルス組成物は、油性もしくは水性賦形剤における懸濁剤、液剤もしくは乳剤のような形態をとることができ、そして懸濁化剤、安定剤および/もしくは分散剤のような調合剤を含有することができる。複製欠損ウイルス製剤の液状製剤は、懸濁化剤(例えばソルビトールシロップ、セルロース誘導体もしくは水素化食用脂);乳化剤(例えばレシチンもしくはアカシア);非水性賦形剤(例えば扁桃油、油性エステル、エチルアルコールもしくは分別植物油);および防腐剤(例えばメチルもしくはプロピル−p−ヒドロキシベンゾエートまたはソルビン酸)のような製薬学的に許容しうる添加剤と一緒に常法により製造することができる。製剤はまた、バッファー塩を含有することもできる。あるいはまた、組成物は、使用前の適当な賦形剤、例えば発熱性物質除去滅菌水での構成用の粉末形態であることができる。
また包含されるのは、本発明の複製欠損ウイルスと組み合わせたもしくは混合したアジュバントの使用である。意図されるアジュバントには、無機塩アジュバントもしくは無機塩ゲルアジュバント、粒子アジュバント、微粒子アジュバント、粘膜アジュバントおよび免疫賦活アジュバントが包含されるがこれらに限定されるものではない。アジュバントは、本発明の複製欠損ウイルスとの混合物として患者に投与するか、もしくは本発明の複製欠損ウイルスと組み合わせて使用することができる。
5.2.2.治療目的に有用な複製欠損ウイルスベクターの製造のための組換えDNA構築物組成物
本発明は、増幅されそして複製欠損ウイルス粒子にパッケージングされる領域を特定するウイルスシグナルが隣接する導入遺伝子単位、アブレーション単位、および/もしくは1もしくは2つの二量化可能なドメイン単位を含んでなる組換えDNA構築物組成物を提供する。これらのDNA構築物は、複製欠損ウイルス組成物およびストックを作製するために用いることができる。
1つの態様において、組換えDNA構築物はウイルスゲノムのパッケージングシグナルが隣接する導入遺伝子単位を含んでなる。別の態様において、本発明の組成物はウイルスゲノムのパッケージングシグナルが隣接するアブレーション単位を含んでなる組換えDNA構築物を含んでなる。別の態様において、組換えDNA構築物はウイルスゲノムのパッケージングシグナルが隣接する二量化可能な単位を含んでなる。別の態様において、組換えDNA構築物はウイルスゲノムのパッケージングシグナルが隣接する導入遺伝子単位およびアブレーション単位を含んでなる。別の態様において、組換えDNA構築物はウイルスゲノムのパッケージングシグナルが隣接する導入遺伝子単位および二量化可能な単位を含んでなる。別の態様において、組換えDNA構築物はウイルスゲノムのパッケージングシグナルが隣接するアブレーション単位および二量化可能な単位を含んでなる。別の態様において、組換えDNA構築物は、ウイルスゲノムのパッケージングシグナルが隣接する導入遺伝子単位、アブレーション単位および二量化可能な単位を含んでなる。
第1の転写単位は、転写を制御するプロモーターと機能的に結合した治療用製品をコードし、該単位は少なくとも1つのアブレーション認識部位を含有し(導入遺伝子単位);そして(b)第2の転写単位は、薬理学的作用物質に反応して転写を誘導するプロモータ
ーと機能的に結合したアブレーション認識部位に特異的なアブレーターもしくは結合ドメインに融合したそのフラグメントをコードする(アブレーション単位)。別の態様において、組換えDNA構築物は、ウイルスゲノムのパッケージングシグナルが隣接する二量化可能なTFドメイン単位を含んでなる。
好ましい態様において、組換えDNA構築物組成物は、ウイルスパッケージングシグナル内にネスト化された(nested)二量化可能な単位をさらに含んでなる。1つの態様において、各単位は、第2の転写単位の誘導性プロモーターを調節する転写因子の二量化可能なドメインをコードし、ここで、(c)第3の転写単位は、構成的プロモーターと機能的に結合した薬理学的作用物質の結合ドメインに融合した転写因子のDNA結合ドメインをコードし;そして(d)第4の転写単位は、構成的プロモーターと機能的に結合した薬理学的作用物質の結合ドメインに融合した転写因子の活性化ドメインをコードする。別の態様において、(c)もしくは(d)の少なくとも一方は誘導性プロモーター下で発現される。特定の態様において、組換えDNA構築物組成物の第2の単位と機能的に結合しているプロモーターの転写を誘導する薬理学的作用物質は、インビトロで測定した場合に転写因子のドメインを二量化する二量化剤である。さらに別の特定の態様において、組換えDNA構築物組成物の第2の単位と機能的に結合しているプロモーターの転写を誘導する薬理学的作用物質はラパマイシンである。なおさらなる態様において、組換えDNA構築物は二量化可能な融合タンパク質単位を含んでなる。例えば、二量化可能な融合タンパク質単位は、(a)結合ドメインに融合した酵素の結合ドメインおよび(b)結合ドメインに融合した酵素の触媒ドメインをコードすることができ、ここで、結合ドメインはDNA結合ドメインもしくは二量化剤の結合ドメインのいずれかである。
ウイルスゲノム(1つもしくは複数)内のスペースを節約するために、2シストロン性転写単位を設計することができる。例えば、第3および第4の転写単位はIRES(内部リボソーム侵入部位)を含有する2シストロン性単位として設計することができ、それは単一のプロモーターからのメッセージによる異種遺伝子産物の発現を可能にする。あるいはまた、単一のプロモーターは、単一のオープンリーディングフレーム(ORF)において、自己切断ペプチド(例えばT2A)もしくはプロテアーゼ認識部位(例えばフューリン)をコードする配列により相互に分離される2つもしくは3つの異種遺伝子(例えば第3および第4の転写単位)を含有するRNAの発現を導くことができる。従って、ORFは、翻訳中(T2Aの場合)もしくは後のいずれかに、個々のタンパク質に切断される単一のポリタンパク質をコードする。しかしながら、これらのIRESおよびポリタンパク質系は、AAVパッケージングスぺースを節約するために用いることができるが、それらは同じプロモーターにより導くことができる成分の発現にのみ使用できることに留意すべきである。
特定の態様において、二量化可能な単位を含んでなる組換えDNA構築物組成物はIRESを含んでなる。別の特定の態様において、第3および第4の転写単位(二量化可能なTFドメイン単位)を含んでなる組換えDNA構築物組成物はIRESを含んでなる。別の特定の態様において、導入遺伝子単位を含んでなる組換えDNA構築物組成物はIRESを含んでなる。別の特定の態様において、アブレーション単位を含んでなる組換えDNA構築物組成物はIRESを含んでなる。別の特定の態様において、二量化可能な単位を含んでなる組換えDNA構築物組成物はIRESを含んでなる。
特定の態様において、第3および第4の転写単位(二量化可能なTFドメイン単位)を含んでなる組換えDNA構築組成物はT2A配列を含んでなる。別の特定の態様において、導入遺伝子単位を含んでなる組換えDNA構築物組成物はT2A配列を含んでなる。別の特定の態様において、アブレーション単位を含んでなる組換えDNA構築物組成物はT2A配列を含んでなる。別の特定の態様において、二量化可能なTFドメイン単位を含ん
でなる組換えDNA構築物組成物はT2A配列を含んでなる。
1つの態様において、組換えDNA構築物組成物の第2の転写単位によりコードされるアブレーターは、第1の転写単位中のアブレーション認識部位に結合しそしてDNAを切除するかもしくは取り除くエンドヌクレアーゼ、リコンビナーゼ、メガヌクレアーゼもしくは人工ジンクフィンガーエンドヌクレアーゼである。特定の態様において、アブレーターはcreであり、そしてアブレーション認識部位はLoxPであるか、もしくはアブレーターはFLPであり、そしてアブレーション認識部位はFRTである。別の態様において、組換えDNA構築物組成物の第2の転写単位によりコードされるアブレーターは、第1の転写単位のRNA転写産物を取り除くか、もしくは第1の転写単位のRNA転写産物の翻訳を抑制する干渉RNA、リボザイムもしくはアンチセンスである。特定の態様において、アブレーターの転写はtet−オン/オフ系、tetR−KRAB系、ミフェプリストン(RU486)調節可能な系、タモキシフェン依存的な調節可能な系もしくはエクジソン依存的な調節可能な系により制御される。
組換えDNA構築物組成物は、複製欠損ウイルスベクターにおいて増幅されそしてパッケージングされることが所望される転写単位に隣接するパッケージングシグナルを含有する。特定の態様において、パッケージングシグナルはAAV ITRである。偽型AAVが産生される場合、ITRはキャプシドのAAV供給源と異なる供給源から選択される。例えば、AAV2 ITRは、AAV1、AAV8もしくはAAV9キャプシドなどとの使用のために選択することができる。
別の特定の態様において、AAV ITRはキャプシドと同じ供給源、例えば、AAV1、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、rh10 ITRなどからであることができる。別の特定の態様において、組換えDNA構築物組成物はAAV ITRが隣接する第1の転写単位(導入遺伝子単位)、ならびにAAV ITRが隣接する第2(アブレーション単位)、ならびに任意の第3および第4の転写単位(二量化可能なTFドメイン単位)、および/もしくは二量化可能な融合タンパク質単位(1つもしくは複数)を含んでなる。さらに別の特定の態様において、組換えDNA構築物組成物は、AAV ITRが隣接する第2の転写単位(アブレーション単位)を含んでなり、そして第1(導入遺伝子単位)、第3および第4の転写単位(二量化可能なTFドメイン単位)にはAAV ITRが隣接する。好ましい態様において、PITA系の転写単位は2つもしくはそれ以上の組換えDNA組成物に含有される。
特定の態様において、組換えDNA構築物は、以下の治療用製品のいずれか1つもしくはそれ以上をコードする導入遺伝子単位を含有する:HIV感染性を中和する抗体もしくは抗体フラグメント、可溶性血管内皮成長因子受容体−l(sFlt−l)、第VIII因子、第IX因子、インシュリン様成長因子(IGF)、肝細胞成長因子(HGF)、ヘムオキシゲナーゼ−l(HO−1)または神経成長因子(NGF)。特定の態様において、組換えDNA構築物は、治療遺伝子の転写を制御する以下のプロモーターのいずれか1つを含んでなる導入遺伝子単位を含有する:構成的プロモーター、組織特異的プロモーター、細胞特異的プロモーター、誘導性プロモーターもしくは生理学的刺激に応答するプロモーター。
DNA構築物は、複製欠損ウイルスストックを作製するために5.1.5節に記載の方法のいずれかにおいて用いることができる。
5.2.3.二量化剤の製薬学的組成物および製剤
本発明は、5.1.4節に記載の本発明の二量化剤を含んでなる製薬学的組成物を提供する。好ましい態様において、製薬学的組成物は製薬学的に許容しうる担体もしくは賦形
剤を含んでなる。場合により、これらの製薬学的組成物は、本明細書に記述されるような、獣医学的目的のために、例えば非ヒト哺乳類(例えば家畜)への送達のために適用される。
本発明の製薬学的組成物は、本発明の導入遺伝子単位の導入遺伝子を取り除くかもしくは切除するためにまたは導入遺伝子の転写産物を取り除くかもしくはその翻訳を抑制するために治療的に有効な用量で患者に投与することができる。治療的に有効な用量は、導入遺伝子の発現により引き起こされる症状、例えば毒性の改善をもたらすために、または導入遺伝子の発現の少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%もしくは100%の抑制をもたらすために十分な製薬学的組成物の量をさす。
1つの態様において、約0.1〜5マイクログラム(μg)/キログラム(kg)の範囲である本発明の二量化剤を含んでなる製薬学的組成物の量が投与される。この目的のために、本発明の二量化剤を含んでなる製薬学的組成物は、70kgの体重の平均患者を処置するために約7mg〜約350mgの範囲の用量において調合される。投与される本発明の二量化剤を含んでなる製薬学的組成物の量は:0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5もしくは5.0mg/kgである。製剤中の二量化剤の用量は、7、8、9、10、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、400、425、450、475、500、525、550、575、600、625、650、675、700、725もしくは750mgである(70kgの体重の平均患者を処置するために)。これらの用量は、好ましくは経口投与される。これらの用量は1回もしくは繰り返して、例えば毎日、隔日、毎週、隔週もしくは毎月与えることができる。好ましくは、製薬学的組成物は約4〜6週の期間にわたって毎週1回与えられる。ある態様において、二量化剤を含んでなる製薬学的組成物は単回投与において、もしくは2回投与において、もしくは3回投与において、もしくは4回投与において、もしくは5回投与において、または6回投与もしくはそれ以上において患者に投与される。投薬間隔は、例えば、導入遺伝子の発現により引き起こされる症状、例えば毒性を改善するために、導入遺伝子の発現の抑制の必要がある医師の決定に基づいて決定することができる。例えば、ある態様において導入遺伝子アブレーションの必要性が緊急である場合、二量化剤を含んでなる製薬学的組成物の毎日投薬量を投与することができる。他の態様において、例えば導入遺伝子アブレーションの必要性がそれほど緊急でないかもしくは緊急でない場合、二量化剤を含んでなる製薬学的組成物の毎週投薬量を投与することができる。
本発明に従って使用する製薬学的組成物は、1つもしくはそれ以上の生理学的に許容しうる担体もしくは賦形剤を用いて常法において調合することができる。従って、二量化剤およびそれらの生理学的に許容しうる塩および溶媒和物は、吸入もしくは吹送(口もしくは鼻のいずれかを介した)による投与、経口、口腔、非経口、直腸もしくは経皮投与用に調合することができる。非侵襲的投与方法もまた意図される。
経口投与のために、製薬学的組成物は、結合剤(例えば、アルファ化トウモロコシ澱粉、ポリビニルピロリドンもしくはヒドロキシプロピルメチルセルロース);増量剤(例えばラクトース、微結晶性セルロースもしくはリン酸水素カルシウム);潤滑剤(例えばステアリン酸マグネシウム、タルクもしくはシリカ);崩壊剤(例えばジャガイモ澱粉もしくは澱粉グリコール酸ナトリウム);もしくは湿潤剤(例えばラウリル硫酸ナトリウム)のような製薬学的に許容しうる賦形剤と共に常法により製造される例えば錠剤もしくはカプセル剤の形態をとることができる。錠剤は、当該技術分野において周知である方法によりコーティングすることができる。経口投与用の液状製剤は、例えば、液剤、シロップ剤
もしくは懸濁剤の形態をとることができ、またはそれらは使用前の水もしくは他の適当な賦形剤での構成用の乾燥製品として提供することができる。そのような液状製剤は、懸濁化剤(例えばソルビトールシロップ、セルロース誘導体もしくは水素化食用脂);乳化剤(例えばレシチンもしくはアカシア);非水性賦形剤(例えば扁桃油、油性エステル、エチルアルコールもしくは分別植物油);および防腐剤(例えばメチルもしくはプロピル−p−ヒドロキシベンゾエートまたはソルビン酸)のような製薬学的に許容しうる添加剤と共に常法により製造することができる。製剤はまた、適切な場合にバッファー塩、香料、着色料および甘味料を含有することもできる。
経口投与用の製剤は、二量化剤の制御放出を与えるように好適に調合することができる。
口腔投与用に、組成物は常法において調合される錠剤もしくはトローチ剤の形態をとることができる。
吸入による投与用に、本発明に従って使用する二量化剤は、適当な推進剤、例えばジクロロジフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロエタン、二酸化炭素もしくは他の適当なガスを用いて、加圧パックもしくはネブライザーからのエアロゾルスプレー提示の形態において都合よく送達される。加圧エアロゾルの場合、投薬単位は定量を送達するために弁を備えることにより決定することができる。吸入具もしくは吸入器において使用する例えばゼラチンのカプセルおよびカートリッジは、二量化剤およびラクトースもしくは澱粉のような適当な粉末ベースの粉末混合物を含有して調合することができる。
二量化剤は注射による、例えばボーラス注射もしくは連続注入による非経口投与用に調合することができる。注射用製剤は、防腐剤を加えて、単位投与形態物において、例えばアンプルにおいてもしくは複数回投与容器において提供することができる。組成物は油性もしくは水性賦形剤中の懸濁剤、液剤もしくは乳剤のような形態をとることができ、そして懸濁化剤、安定剤および/もしくは分散剤のような調合剤を含有することができる。あるいはまた、有効成分は、使用前の適当な賦形剤、例えば発熱物質除去滅菌水での構成用の粉末形態においてであることができる。
二量化剤はまた、例えば、ココアバターもしくは他のグリセリドのような通常の座薬ベースを含有する、座薬もしくは停留かん腸のような直腸組成物において調合することもできる。
前記の製剤に加えて、二量化剤はまたデポー製剤として調合することもできる。そのような長時間作用型製剤は埋め込みにより(例えば皮下にもしくは筋肉内に)もしくは筋肉内注射により投与することができる。従って、例えば、二量化剤は適当なポリマーもしくは疎水性材料(例えば許容しうる油中のエマルジョンとして)またはイオン交換樹脂と、あるいは難溶性誘導体として、例えば難溶性塩として調合することができる。
組成物は、所望に応じて、有効成分を含有する1つもしくはそれ以上の単位投与形態物を含有することができるパックもしくはディスペンサー装置において提供することができる。パックは例えば金属もしくはプラスチックホイル、例えばブリスターパックを含んでなることができる。パックもしくはディスペンサー装置には、投与のための説明書を添付することができる。
また包含されるのは、本発明の二量化剤と組み合わせたもしくは混合したアジュバントの使用である。意図されるアジュバントには、無機塩アジュバントもしくは無機塩ゲルア
ジュバント、粒子アジュバント、微粒子アジュバント、粘膜アジュバントおよび免疫賦活アジュバントが包含されるがこれらに限定されるものではない。アジュバントは、本発明の二量化剤との混合物として患者に投与するか、もしくは本発明の二量化剤と組み合わせて使用することができる。
5.3.疾病および疾患の処置
本発明は、遺伝子治療に適している任意の疾病もしくは疾患を処置する方法を提供する。1つの態様において、「処置」もしくは「処置すること」は、疾病もしくは疾患、またはその少なくとも1つの認められる症状の改善をさす。別の態様において、「処置」もしくは「処置すること」は、必ずしも患者により認識されない、疾病もしくは疾患と関連する少なくとも1つの測定可能な物理的パラメーターの改善をさす。さらに別の態様において、「処置」もしくは「処置すること」は、物理的に、例えば認められる症状の安定化、生理的に、例えば物理的パラメーターの安定化のいずれか、もしくは両方で疾病もしくは疾患の進行を抑制することをさす。癌、免疫疾患および獣医学的症状を包含する他の症状もまた処置することができる。
5.3.1.標的疾病
本発明の方法により処置することができる疾病および疾患のタイプには、加齢性黄斑変性症;糖尿病性網膜症;感染症、例えばHIV、汎発性インフルエンザ、生物兵器のカテゴリー1および2病原体、もしくは任意の新たに発生するウイルス感染;自己免疫疾患;癌;多発性骨髄腫;糖尿病;全身性エリテマトーデス(SLE);C型肝炎;多発性硬化症;アルツハイマー病;パーキンソン病;筋萎縮性側索硬化症(ALS)、ハンチントン病;てんかん;慢性閉塞性肺疾患(COPD);関節炎症、関節炎;心筋梗塞(MI);鬱血性心不全(CHF);血友病A;または血友病Bが包含されるがこれらに限定されるものではない。
本発明の方法により処置するかもしくは防ぐことができる感染症は、ウイルス、細菌、真菌、原虫、蠕虫および寄生虫が包含されるがこれらに限定されるものではない感染性病原体により引き起こされる。本発明は、細胞内病原体により引き起こされる感染症を処置するかもしくは防ぐことに限定されない。多数の医学関連微生物が文献に詳細に記述されている、例えば、その全内容が本明細書に引用することにより本明細書に組み込まれる、C.G.A Thomas,Medical Microbiology,Bailliere Tindall,Great Britain 1983を参照。
本発明の方法により処置するかもしくは防ぐことができる細菌感染もしくは疾病は、マイコバクテリア(例えば、マイコバクテリア・ツベルクローシス(Mycobacteria tuberculosis)、マイコバクテリア・ボビス(M bovis)、マイコバクテリア・アビウム(M avium)、マイコバクテリア・レプラ(M leprae)もしくはマイコバクテリア・アフリカヌム(M africanum))、リケッチア、マイコプラズマ、クラミジアおよびレジオネラのような、その生活環において細胞内段階を有する細菌が包含されるがこれらに限定されるものではない細菌により引き起こされる。意図される細菌感染の他の例には、グラム陽性バシラス(例えば、リステリア(Listeria)、バシラス(Bacillus)、例えばバシラス・アントラシス(Bacillus anthracis)、エリジペロトリックス(Erysipelothrix)種)、グラム陰性細菌(例えば、バルトネラ(Bartonella)、ブルセラ(Brucella)、カンピロバクター(Campylobacter)、エンテロバクター(Enterobacter)、エシェリキア(Escherichia)、フランシセラ(Francisella)、ヘモフィルス(Hemophilus)、クレブシエラ(Klebsiella)、モルガネラ(Morganella)、プロテウス(Proteus)、プロビデンシア(Providencia)、シュードモナ
ス(Pseudomonas)、サルモネラ(Salmonella)、セラチア(Serratia)、シゲラ(Shigella)、ビブリオ(Vibrio)およびエルシニア(Yersinia)種)、スピロヘータ菌(ライム病を引き起こすボレリア・ブルグドルフェリ(Borrelia burgdorferi)を包含するボレリア種)、嫌気性細菌(例えばアクチノミセス(Actinomyces)およびクロストリジウム(Clostridium)種)、グラム陽性および陰性球菌、エンテロコッカス(Enterococcus)種、ストレプトコッカス(Streptococcus)種、ニューモコッカス(Pneumococcus)種、スタヒロコッカス(Staphylococcus)種、ナイセリア(Neisseria)種により引き起こされる感染が包含されるがこれらに限定されるものではない。感染性細菌の具体例には:ヘリコバクター・ピロリ(Helicobacter pyloris)、ボレリア・ブルグドルフェリ(Borelia burgdorferi)、レジオネラ・ニューモフィリア(Legionella pneumophilia)、マイコバクテリア・ツベルクローシス(Mycobacteria tuberculosis)、マイコバクテリア・アビウム(M avium)、マイコバクテリア・イントラセルラエ(M intracellulare)、マイコバクテリア・カンサイ(M kansaii)、マイコバクテリア・ゴルドナエ(M gordonae)、スタヒロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)、ナイセリア・ゴノレア(Neisseria gonorrhoeae)、ナイセリア・メニンギチジス(Neisseria meningitidis)、リステリア・モノサイトゲネス(Listeria monocytogenes)、ストレプトコッカス・ピオゲネス(Streptococcus pyogenes)(A群ストレプトコッカス)、ストレプトコッカス・アガラクチアエ(Streptococcus agalactiae)(B群ストレプトコッカス)、ストレプトコッカス・ビリダンス(Streptococcus viridans)、ストレプトコッカス・フェカリス(Streptococcus faecalis)、ストレプトコッカス・ボビス(Streptococcus bovis)、ストレプトコッカス・ニューモニエ(Streptococcus pneumoniae)、ヘモフィルス・インフルエンザ(Haemophilus influenzae)、バシラス・アントラシス(Bacillus antracis)、コリネバクテリウム・ジフテリア(corynebacterium diphtheriae)、エリシペロトリックス・ルシオパシエ(Erysipelothrix rhusiopathiae)、クロストリジウム・パーフューリンゲン(Clostridium perfringens)、クロストリジウム・テタニ(Clostridium tetani)、エンテロバクター・アエロゲネス(Enterobacter aerogenes)、クレブシエラ・ニューモニエ(Klebsiella pneumoniae)、パスツレラ・ムルトシダ(Pasturella multocida)、フソバクテリウム・ヌクレアタム(Fusobacterium nucleatum)、ストレプトバシラス・モニリフォルミス(Streptobacillus moniliformis)、トレポネーマ・パリジウム(Treponema pallidium)、トレポネーマ・ペルテヌエ(Treponema pertenue)、レプトスピラ(Leptospira)、リケッチア(Rickettsia)およびアクチノマイセス・イスラエリ(Actinomyce israelli)が包含されるがこれらに限定されるものではない。
ヒトおよび非ヒト脊椎動物の両方の感染性ウイルスには、レトロウイルス、RNAウイルスおよびDNAウイルスが包含される。ヒトにおいて見出されているウイルスの例には:レトロウイルス科(例えばHIV−1(HTLV−III、LAVもしくはHTLV−III/LAVとも呼ばれる)もしくはHIV−IIIのようなヒト免疫不全ウイルス);およびHIV−LPのような他の分離株;ピコルナウイルス科(例えばポリオウイルス、A型肝炎ウイルス;エンテロウイルス、ヒトコクサッキーウイルス、ライノウイルス、エコーウイルス);カルシウイルス科(例えば胃腸炎を引き起こす株);トガウイルス科
(例えばウマ脳炎ウイルス、風疹ウイルス);フラウイルス科(例えばデングウイルス、脳炎ウイルス、黄熱病ウイルス);コロナウイルス科(例えばコロナウイルス);ラブドウイルス科(例えば水疱性口内炎ウイルス、狂犬病ウイルス);フィロウイルス科(例えばエボラウイルス);パラミクソウイルス科(例えばパラインフルエンザウイルス、おたふくかぜウイルス、麻疹ウイルス、呼吸器合胞体ウイルス);オルトミクソウイルス科(例えばインフルエンザウイルス);ブンガウイルス科(例えばハンターンウイルス、ブンガウイルス、フレボウイルスおよびナイロウイルス);アレナウイルス科(出血熱ウイルス);レオウイルス科(例えばレオウイルス、オルビウイルスおよびロタウイルス);ビルナウイルス科;ヘパドナウイルス科(B型肝炎ウイルス);パルボウイルス科(パルボウイルス);パポバウイルス科(パピローマウイルス、ポリオーマウイルス);アデノウイルス科(大部分のアデノウイルス);ヘルペスウイルス科(単純ヘルペスウイルス(HSV)1および2、帯状疱疹ウイルス、サイトメガロウイルス(CMV)、ヘルペスウイルス);ポックスウイルス科(天然痘ウイルス、ワクシニアウイルス、ポックスウイルス);およびイリドウイルス科(例えばアフリカブタ熱ウイルス);ならびに未分類のウイルス(例えば海綿状脳症の病因病原体、デルタ肝炎の病原体(B型肝炎ウイルスの欠損サテライト(defective satellite)であると考えられている)、非A、非B肝炎の病原体(クラス1=内部伝染;クラス2=非経口的伝染(すなわち、C型肝炎);ノーウォークおよび関連ウイルス、ならびにアストロウイルス)が包含されるがこれらに限定されるものではない。
本発明の方法により処置するかもしくは防ぐことができる寄生虫症には、アメーバ症、マラリア、リーシュマニア、コクシジウム、ランブル鞭毛虫症、クリプトスポリジウム症、トキソプラズマ症およびトリパノソーマ症が包含されるがこれらに限定されるものではない。また包含されるのは、回虫症、十二指腸虫症、鞭虫症、糞線虫症、トキソカラ症、旋毛虫病、オンコセルカ症、フィラリアおよびディロフィラリア症のようなしかしこれらに限定されるものではない様々な蠕虫による感染である。また包含されるのは、住血吸虫症、肺吸虫症および肝吸虫症が包含されるがこれらに限定されるものではない様々な吸虫による感染である。これらの疾病を引き起こす寄生虫は、それらが細胞内もしくは細胞外であるかに基づいて分類することができる。「細胞内寄生虫」は、本明細書において用いる場合、その全生活環が細胞内である寄生虫である。ヒト細胞内寄生虫の例には、リーシュマニア種(Leishmania spp.)、プラスモジウム種(Plasmodium spp.)、トリパノソーマ・クルージ(Trypanosoma cruzi)、トキソプラズマ・ゴンジイ(Toxoplasma gondii)、バベシア種(Babesia spp.)およびトリキネラ・スピラリス(Trichinella spiralis)が包含される。「細胞外寄生虫」は、本明細書において用いる場合、その全生活環が細胞外である寄生虫である。ヒトに感染することができる細胞外寄生虫には、エンタモエバ・ヒストリチカ(Entamoeba histolytica)、ジアルジア・ランブリア(Giardia lamblia)、エンテロシトゾオン・ビエネウシ(Enterocytozoon bieneusi)、ネグレリア(Naegleria)およびアカントアメーバ(Acanthamoeba)ならびに大部分の寄生蠕虫が包含される。寄生虫のさらに別の種類は、主に細胞外であるがそれらの生活環における重要な段階で偏性細胞内存在を有すると定義される。そのような寄生虫は、「偏性細胞内寄生虫」と本明細書において呼ばれる。これらの寄生虫はそれらの一生の大部分もしくはそれらの一生のほんの一部を細胞外環境において存在することができるが、それらは全てそれらの生活環において少なくとも1つの偏性細胞内段階を有する。寄生虫のこの後者のカテゴリーには、トリパノソーマ・ローデシエンス(Trypanosoma rhodesiense)およびトリパノソーマ・ガンビエンス(Trypanosoma gambiense)、イソスポラ種(Isospora spp.)、クリプトスポリジウム種(Cryptosporidium spp)、エイメリア種(Eimeria spp.)、ネオスポラ種(Neospora spp.)、サルコシスティス種(Sa
rcocystis spp.)およびシストソーマ種(Schistosoma spp.)が包含される。
本発明の方法により処置するかもしくは防ぐことができる癌のタイプには、ヒト肉腫および癌腫、例えば、線維肉腫、粘液肉腫、脂肪肉腫、軟骨肉腫、骨原性肉種、脊索腫、血管肉腫、内皮肉腫、リンパ管肉腫、リンパ管内皮肉腫、滑液腫瘍、中皮腫、ユーイング腫瘍、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、結腸癌、膵臓癌、乳癌、卵巣癌、前立腺癌、扁平上皮細胞癌、基底細胞癌、腺癌、汗腺癌、脂腺癌、乳頭癌、乳頭腺癌、嚢胞腺癌、髄様癌、気管支癌、腎細胞癌、肝臓癌、胆管癌、絨毛腫、精上皮腫、胎生期癌、ウィルムス腫瘍、子宮頸癌、精巣腫瘍、肺癌、小細胞肺癌、膀胱癌、上皮性癌、神経膠腫、星状細胞腫、髄芽細胞腫、頭蓋咽頭腫、上衣腫、松果体腫、血管芽細胞腫、聴神経腫、乏突起膠腫、髄膜腫、黒色腫、神経芽細胞腫、網膜芽細胞腫;白血病、例えば、急性リンパ性白血病および急性骨髄性白血病(骨髄芽球性、前骨髄球性、骨髄単球性、単球性および赤白血病);慢性白血病(慢性骨髄性(顆粒球性)白血病および慢性リンパ球性白血病);および真性赤血球増加症、リンパ腫(ホジキン病および非ホジキン病)、多発性骨髄腫、ワルデンストレームマクログロブリン血症および重鎖病が包含されるがこれらに限定されるものではない。
5.3.2.ウイルスベクターの投薬量および投与の方法
本発明の複製欠損ウイルス組成物は、当該技術分野において既知である任意の方法および処方計画によりヒト患者に投与することができる。例えば、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、様々な治療用途におけるAAVベクターを使用する方法に関する以下の特許および特許出願:その各々が引用することによりその全部が組み込まれる、米国特許第7,282,199号;第7,198,951号;米国特許出願公開第US 2008−0075737号;第US 2008−0075740号;国際特許出願公開第WO 2003/024502号;第WO 2004/108922号;第WO 20051033321号に記載の任意の方法によりヒト患者に投与することができる。
1つの態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、門静脈の腸間膜支流(mesenteric tributary)の注射により肝臓を介して全身的に送達される。別の態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、例えば大腿四頭筋もしくは二頭筋への筋肉内注射により筋肉を介して全身的に送達される。別の態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、両側定位固定注射によりマイネルト基底核(NBM)を含有する脳の基底前脳領域に送達される。別の態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、両側被殻内および/もしくは黒質内注射によりCNSに送達される。別の態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、関節内注射により関節に送達される。別の態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、冠動脈内注入により心臓に送達される。別の態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、網膜下腔への注射により網膜に送達される。
別の態様において、複製欠損ウイルス組成物の量は、ヒト患者に約1.0x10ゲノムコピー(GC)/キログラム(kg)〜約1.0x1014GC/kg、そして好ましくは1.0x1011GC/kg〜1.0x1013GC/kgの範囲である有効用量で投与される。好ましくは、投与される複製欠損ウイルス組成物の量は1.0x10GC/kg、5.0x10GC/kg、1.0x10GC/kg、5.0x10GC/kg、1.0x1010GC/kg、5.0x1010GC/kg、1.0x1011GC/kg、5.0x1011GC/kgもしくは1.0x1012GC/kg、5.0x1012GC/kg、1.0x1013GC/kg、5.0x1013GC/kg、1.0x1014GC/kgである。
これらの用量は1回もしくは繰り返して、例えば毎日、隔日、毎週、隔週もしくは毎月
、または適当な導入遺伝子発現が患者において検出されるまで与えることができる。1つの態様において、複製欠損ウイルス組成物は約4〜6週の期間にわたって毎週1回与えられ、そして投与の方法もしくは部位は好ましくは各投与によって異なる。反復注射は、導入遺伝子発現の完全なアブレーションに必要とされる可能性が高い。1回もしくはそれ以上の注射の間隔の後に同じ部位を繰り返すことができる。また、分割注射を与えることもできる。従って、例えば、用量の半分をある部位に、そしてもう半分を同じ日に別の部位に与えることができる。
2つもしくはそれ以上のウイルスストックにパッケージングされる場合、複製欠損ウイルス組成物は同時にもしくは逐次投与することができる。2つもしくはそれ以上のウイルスストックが逐次送達される場合、後に送達されるウイルスストックは、最初のウイルスストックの投与の1、2、3もしくは4日後に送達することができる。好ましくは、2つのウイルスストックが逐次送達される場合、2番目に送達されるウイルスストックは最初のウイルスストックの送達の1もしくは2日後に送達される。
本発明の複製欠損ウイルス組成物のゲノムコピー(GC)数を決定するために当該技術分野において既知である任意の方法を用いることができる。AAV GC数の滴定を行うための1つの方法は下記の通りである:精製されたAAVベクターサンプルを最初にDNアーゼで処理して製造工程からキャプシド封入されていないAAVゲノムDNAもしくは混入プラスミドDNAを除く。DNアーゼ耐性粒子を次に熱処理に供してキャプシドからゲノムを遊離させる。遊離したゲノムを次にウイルスゲノムの特定領域(通常はポリAシグナル)を標的とするプライマー/プローブ組を用いてリアルタイムPCRにより定量する。
1つの態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、約3.0x1012GC/kgの用量で門静脈の腸間膜支流の注射により肝臓を介して全身的に送達される。別の態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、約5.0x1012GC/kgの用量で大腿四頭筋もしくは二頭筋のいずれかへの20回までの筋肉内注射により筋肉を介して全身的に送達される。別の態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、約5.0x1011GC/kgの用量で両側定位固定注射によりマイネルト基底核(NBM)を含有する脳の基底前脳領域に送達される。別の態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、約1.0x1011GC/kg〜約5.0x1011GC/kgの範囲の用量で両側被殻内および/もしくは黒質内注射によりCNSに送達される。別の態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、炎症性関節炎の処置のために関節容量のmL当たり約1.0x1011GCの用量で関節内注射により関節に送達される。別の態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、約1.4x1011GC/kg〜約3.0x1012GC/kgの範囲の用量で冠動脈内注入注射により心臓に送達される。別の態様において、本発明の複製欠損ウイルス組成物は、約1.5x1010GC/kgの用量で網膜下腔への注射により網膜に送達される。
表2は、特定の疾病を処置するために本発明のPITA系により特定の組織/臓器を介して送達することができる導入遺伝子の例を示す。
Figure 0005922095
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1つの態様において、ヒト患者における加齢性黄斑変性症を処置する方法は、治療用製品がVEGFアンタゴニストである、複製欠損ウイルス組成物の有効量を投与することを含んでなる。
別の態様において、ヒト患者における血友病Aを処置する方法は、治療用製品が第VIII因子もしくはそのバリアント、例えばヘテロ二量体の軽鎖および重鎖ならびにB欠失ドメイン;米国特許第6,200,560号および米国特許第6,221,349号である、複製欠損ウイルス組成物の有効量を投与することを含んでなる。第VIII因子遺伝子は2351アミノ酸をコードし、そしてタンパク質は、アミノ末端から終末カルボキシ末端へA1−A2−B−A3−C1−C2と表される6つのドメインを有する[Wood
et al,Nature,312:330(1984);Vehar et al.,Nature 312:337(1984);およびToole et al,Nature,342:337(1984)]。ヒト第VIII因子は細胞内でプロセシングされてA1、A2およびBドメインを含有する重鎖ならびにA3、C1およびC2ドメインを含有する軽鎖を主に含んでなるヘテロ二量体をもたらす。一本鎖ポリペプチドおよびヘテロ二量体は両方とも、Bドメインを遊離しそしてA1およびA2ドメインからなる重鎖
をもたらす、A2およびBドメイン間のトロンビン切断により活性化されるまで、不活性前駆体として血漿中を循環する。Bドメインは、タンパク質の活性化された凝血促進型において欠失している。さらに、天然タンパク質において、Bドメインに隣接する2つのポリペプチド鎖(「a」および「b」)は2価のカルシウム陽イオンに結合している。ある場合において、ミニ遺伝子は、10アミノ酸のシグナル配列をコードする第VIII因子重鎖の最初の57塩基対、ならびにヒト成長ホルモン(hGH)ポリアデニル化配列を含んでなる。代わりの態様において、ミニ遺伝子はA1およびA2ドメイン、ならびにBドメインのN末端から5アミノ酸、および/もしくはBドメインのC末端の85アミノ酸、ならびにA3、C1およびC2ドメインをさらに含んでなる。さらに他の態様において、第VIII因子重鎖および軽鎖をコードする核酸は、Bドメインの14アミノ酸をコードする42の核酸により分離される単一のミニ遺伝子において提供される[米国特許第6,200,560号]。第VIII因子の天然に存在するおよび組換え型の例は、米国特許第5,563号、045号、米国特許第5,451,521号、米国特許第5,422,260号、米国特許第5,004,803号、米国特許第4,757,006号、米国特許第5,661,008号、米国特許第5,789,203号、米国特許第5,681,746号、米国特許第5,595,886号、米国特許第5,045,455号、米国特許第5,668,108号、米国特許第5,633,150号、米国特許第5,693,499号、米国特許第5,587,310号、米国特許第5,171,844号、米国特許第5,149,637号、米国特許第5,112,950号、米国特許第4,886,876号;国際特許公開第WO 94/11503号、第WO 87/07144号、第WO 92/16557号、第WO 91/09122号、第WO 97/03195号、第WO 96/21035号および第WO 91/07490号;欧州特許出願第EP
0 672 138号、第EP 0 270 618号、第EP 0 182 448号、第EP 0 162 067号、第EP 0 786 474号、第EP 0 533 862号、第EP 0 506 757号、第EP 0 874 057号、第EP
0 795 021号、第EP 0 670 332号、第EP 0 500 734号、第EP 0 232 112号および第EP 0 160 457号;Sanberg et al.,XXth Int.Congress of the World Fed.Of Hemophilia(1992)ならびにLind et al.,Eur.J. Biochem.,232:19(1995)を包含する特許および科学文献に見出すことができる。
別の態様において、ヒト患者における血友病Bを処置する方法は、治療用製品が第IX因子である、複製欠損ウイルス組成物の有効量を投与することを含んでなる。
別の態様において、ヒト患者における鬱血性心不全を処置する方法は、治療用製品がインシュリン様成長因子もしくは肝細胞成長因子である、複製欠損ウイルス組成物の有効量を投与することを含んでなる。
別の態様において、ヒト患者における中枢神経系疾患を処置する方法は、治療用製品が神経成長因子である、複製欠損ウイルス組成物の有効量を投与することを含んでなる。
5.4.導入遺伝子発現および望ましくない副作用をモニタリングすること
5.4.1.導入遺伝子発現をモニタリングすること
本発明の複製欠損ウイルス組成物の投与後に、導入遺伝子発現を当業者に既知である任意の方法によりモニターすることができる。投与した導入遺伝子の発現は、例えば、該導入遺伝子によりコードされるタンパク質および/もしくはRNAを定量することにより、容易に検出することができる。従って、タンパク質発現を検出しそして/もしくは可視化するための免疫測定法(例えば、ウェスタンブロット、免疫沈降続いてドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)、免疫細胞化学、切片への
免疫組織化学染色など)および/もしくは遺伝子をコードするmRNAをそれぞれ検出しそして/もしくは可視化することにより遺伝子発現を検出するためのハイブリダイゼーションアッセイ(例えば、ノーザンアッセイ、ドットブロット、インサイチューハイブリダイゼーションなど)が包含されるがこれらに限定されるものではない当該技術分野において標準的な多数の方法を用いることができる。ウイルスゲノムおよび導入遺伝子由来のRNAはまた、定量PCR(Q−PCR)により検出することもできる。そのようなアッセイは日常的であり、そして当該技術分野において既知である。免疫沈降プロトコルは、一般に、プロテインホスファターゼおよび/もしくはプロテアーゼ阻害剤(例えば、EDTA、PMSF、アプロチニン、バナジウム酸ナトリウム)を補足したRIPAバッファー(1%NP−40もしくはTriton x−100、1%デオキシコール酸ナトリウム、0.1%SDS、0.15M NaCl、pH7.2の0.01Mリン酸ナトリウム、1%トラシロール)のような溶解バッファーに細胞の集団を溶解すること、興味のある抗体を細胞溶解物に加えること、40℃で一定期間(例えば1〜4時間)インキュベーションすること、プロテインAおよび/もしくはプロテインGセファロースビーズを細胞溶解物に加えること、40℃で約1時間もしくはそれ以上の間インキュベーションすること、ビーズを溶解バッファー中で洗浄することおよびビーズをSDS/サンプルバッファーに再懸濁することを含んでなる。特定の抗原を免疫沈降させる興味のある抗体の能力は、例えばウェスタンブロット分析により評価することができる。当業者は、抗原への抗体の結合を増加しそしてバックグラウンドを減らすために改変することができるパラメーターに関して精通している(例えば、セファロースビーズで細胞溶解物を事前にきれいにすること)。
ウェスタンブロット分析は、一般に、タンパク質サンプルを調製すること、ポリアクリルアミドゲル(例えば、抗原の分子量により8%〜20%SDS−PAGE)におけるタンパク質サンプルの電気泳動,ポリアクリルアミドゲルからニトロセルロース、PVDFもしくはナイロンのような膜にタンパク質サンプルを移すこと、ブロッキング溶液(例えば、3%BSAもしくは無脂肪乳を有するPBS)中で膜をブロッキングすること、膜を洗浄バッファー(例えば、PBS−Tween20)中で洗浄すること、ブロッキングバッファーに希釈した一次抗体(興味のある抗体)と膜をインキュベーションすること、膜を洗浄バッファー中で洗浄すること、ブロッキングバッファーに希釈した酵素基質(例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼもしくはアルカリホスファターゼ)もしくは放射性分子(例えば、32pもしくは125I)に結合した二次抗体(これは一次抗体を認識する、例えば抗ヒト抗体)と膜をインキュベーションすること、膜を洗浄バッファー中で洗浄することおよび抗原の存在を検出することを含んでなる。当業者は、検出されるシグナルを増加するためにそしてバックグラウンドノイズを減らすために改変することができるパラメーターに関して精通している。
ELISAは、一般に、抗原を準備すること、抗原で96ウェルマイクロタイタープレートのウェルを被覆すること、酵素基質(例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼもしくはアルカリホスファターゼ)のような検出可能な物質に結合した興味のある抗体をウェルに加えそして一定期間インキュベーションすること、および抗原の存在を検出することを含んでなる。ELISAにおいて、興味のある抗体は検出可能な物質に結合される必要はなく;代わりに、検出可能な化合物に結合した二次抗体(これは興味のある抗体を認識する)をウェルに加えることができる。さらに、抗原でウェルを被覆する代わりに、抗体をウェルに被覆することができる。この場合、検出可能な物質に結合した二次抗体は、被覆したウェルに興味のある抗原を加えた後に加えることができる。当業者は、検出されるシグナルを増加するために改変することができるパラメーターおよび当該技術分野において既知であるELISAの他のバリエーションに関して精通している。
表現型もしくは生理的読み出しもまた、導入遺伝子の発現を評価するために用いること
ができる。例えば、疾病もしくはそれと関連する症状の重症度を改善する導入遺伝子産物の能力を評価することができる。さらに、陽電子放出断層撮影(PET)スキャンおよび中和抗体アッセイを行うことができる。
さらに、導入遺伝子産物の活性を当業者に周知である技術を利用して評価することができる。例えば、導入遺伝子産物の活性は、細胞二次メッセンジャー(例えば、細胞内Ca2+、ジアシルグリセロール、IP3など)の誘導を検出すること、タンパク質のリン酸化を検出すること、転写因子の活性化を検出すること、または細胞応答、例えば、細胞に基づくアッセイによって細胞分化もしくは細胞増殖もしくはアポトーシスを検出することにより決定することができる。細胞二次メッセンジャーもしくはタンパク質のリン酸化のレベルの改変は、例えば、当業者に周知でありそして本明細書に記述される免疫測定法により決定することができる。転写因子の活性化もしくは抑制は、例えば、電気泳動移動度シフトアッセイにより検出することができ、そして細胞増殖のような細胞応答は、例えば、トリパンブルー細胞計数、H−チミジンの取り込みおよびフローサイトメトリーにより検出することができる。
5.4.2.望ましくない副作用/毒性をモニタリングすること
患者への本発明の複製欠損ウイルス組成物の投与後に、導入遺伝子を取り除くかもしくは切除するために、または導入遺伝子の転写産物を取り除くかもしくはその翻訳を妨げるために二量化剤(5.2.3節に記述される)を含んでなる製薬学的組成物を患者に投与するかどうかを決定するために望ましくない副作用および/もしくは毒性を当業者に既知である任意の方法によりモニターすることができる。
本発明は、(a)患者から得られる組織サンプルにおける治療用製品の発現を検出すること、および(b)該患者における治療用製品の存在と関連する副作用を検出することを含んでなり、ここで、該患者における治療用製品の存在と関連する副作用の検出は、アブレーターの発現を誘導する薬理学的作用物質を投与する必要性を示す、治療用製品およびアブレーターをコードする複製欠損ウイルス組成物を受けた患者に治療用製品を取り除くための薬理学的作用物質をいつ投与するかを決定する方法を提供する。
本発明はまた、該患者から得られる組織サンプルにおける治療用製品の存在と関連する毒性の生化学マーカーのレベルを検出することを含んでなり、ここで、毒性を表す該マーカーのレベルはアブレーターの発現を誘導する薬理学的作用物質を投与する必要性を示す、治療用製品およびアブレーターをコードする複製欠損ウイルス組成物を受けた患者に治療用製品を取り除くための薬理学的作用物質をいつ投与するかを決定する方法も提供する。毒性の生化学マーカーは当該技術分野において既知であり、そして異常腎臓機能のマーカー(例えば、腎臓毒性に関する上昇した血液尿素窒素(BUN)およびクレアチニン);全身性炎症のマーカーとしての増加した赤血球沈降速度;骨髄毒性のマーカーとしての低い白血球数、血小板もしくは赤血球などのようなしかしこれらに限定されるものではない臨床病理学血清測定が包含される。肝臓毒性と関連する異常を検出するために肝臓機能検査(lft)を行うことができる。そのようなlftの例には、アルブミン、アラニントランスアミナーゼ、アルパラギン酸トランスアミナーゼ、アルカリホスファターゼ、ビリルビンおよびガンマグルタミルトランスペプチダーゼの検査が包含される。
本発明は、アブレーターの発現を誘導する薬理学的作用物質での処置の後に患者からの組織サンプルにおける治療遺伝子産物をコードするDNA、そのRNA転写産物もしくはそのコードタンパク質の存在を決定する方法をさらに含んでなり、ここで、治療遺伝子産物をコードするDNA、そのRNA転写産物もしくはそのコードタンパク質の存在は、アブレーターの発現を誘導する薬理学的作用物質での反復処置の必要性を示す。
本発明の複製欠損ウイルス組成物を受けている患者においてモニターすることができる1つの望ましくない副作用は、分泌された導入遺伝子産物への抗体反応である。分泌された導入遺伝子産物へのそのような抗体反応は、抗体が分泌された導入遺伝子産物にもしくは導入遺伝子産物とエピトープを共有する自己抗原に結合する場合に起こる。導入遺伝子産物が抗体である場合、該反応は「抗イディオタイプ」反応と呼ばれる。可溶性抗原が血管コンパートメントにおいて抗体と結合すると、それらは様々な臓器の血管床において非特異的に捕捉される循環免疫複合体を形成し、血清病、血管炎、腎炎、血管炎を有する全身性エリテマトーデスもしくは糸球体腎炎のような、いわゆる免疫複合体病を引き起こし得る。
分泌された導入遺伝子産物への別のより全身性の望ましくない免疫反応において、導入遺伝子産物への抗体反応は1つもしくはそれ以上の自己抗原への交差免疫反応をもたらし、ほとんどあらゆる種類の自己免疫を引き起こす。自己免疫は、免疫系が自己としてそれ自身の構成要素を認識できないことであり、それはそれ自体の細胞および組織に対する免疫反応を可能にし、自己免疫疾患を引き起こす。本発明の導入遺伝子産物への自己免疫は、強直性脊椎炎、クローン病、特発性炎症性腸疾患、皮膚筋炎、I型糖尿病、グッドパスチャー症候群、グレーブス病、ギラン・バレー症候群(GBS)、抗ガングリオシド、橋本病、特発性血小板減少性紫斑病、エリテマトーデス、混合性結合組織病、重症筋無力症、ナルコレプシー、尋常性天疱瘡、悪性貧血、乾癬、乾癬性関節炎、多発性筋炎、原発性胆汁性肝硬変、関節リウマチ、シェーグレン症候群、側頭動脈炎(「巨細胞性動脈炎」としても知られている)、潰瘍性大腸炎(2つのタイプの特発性炎症性腸疾患「IBD」の1つ)、血管炎およびウェゲナー肉芽腫症が包含されるがこれらに限定されるものではない任意の自己免疫疾患を引き起こし得る。
免疫複合体病および自己免疫は、当該技術分野において既知である任意の方法により本発明の複製欠損ウイルス組成物で処置されている患者において検出しそして/もしくはモニターすることができる。例えば、免疫複合体病および/もしくは自己免疫を測定するために行うことができる方法は免疫複合体試験であり、その目的は血液中の循環免疫複合体を示すこと、免疫複合体病および/もしくは自己免疫疾患の重症度を評価すること、ならびに二量化剤の投与後の反応をモニターすることである。免疫複合体試験は、当業者に既知である任意の方法により行うことができる。特に、免疫複合体試験は、その各々が引用することによりその全部が本明細書に組み込まれる、米国特許第4,141,965号、米国特許第4,210,622号、米国特許第4,210,622号、米国特許第4,331,649号、米国特許第4,544,640号、米国特許第4,753,893号および米国特許第5,888,834号に記載の方法のいずれか1つもしくはそれ以上を用いて行うことができる。
当該技術分野において既知である方法を用いる以下の自己免疫疾患のいずれか1つにより引き起こされるかもしくはそれと関連する症状の検出は、ヒト患者に投与した複製欠損ウイルス組成物によりコードされた分泌導入遺伝子産物により引き起こされる自己免疫もしくは免疫複合体病を検出するさらに別の方法である:強直性脊椎炎、クローン病、特発性炎症性腸疾患、皮膚筋炎、I型糖尿病、グッドパスチャー症候群、グレーブス病、ギラン・バレー症候群(GBS)、抗ガングリオシド、橋本病、特発性血小板減少性紫斑病、エリテマトーデス、混合性結合組織病、重症筋無力症、ナルコレプシー、尋常性天疱瘡、悪性貧血、乾癬、乾癬性関節炎、多発性筋炎、原発性胆汁性肝硬変、関節リウマチ、シェーグレン症候群、側頭動脈炎(「巨細胞性動脈炎」としても知られている)、潰瘍性大腸炎(2つのタイプの特発性炎症性腸疾患「IBD」の1つ)、血管炎およびウェゲナー肉芽腫症。
自己免疫および免疫複合体病に起因する共通疾患は、血管の炎症である血管炎である。
血管炎は、肥厚、弱化、狭窄および瘢痕化を包含する血管壁の変化を引き起こす。血管炎を診断するために用いることができる一般的な試験および方法には、赤血球沈降速度、C反応性タンパク質試験、完全血球算定および抗好中球細胞質抗体試験のような血液検査;タンパク質の増加した量を示すことができる尿検査;大動脈およびその支流のような、より大きい動脈が罹患しているかどうかを決定するためのX線、超音波、コンピュータ断層撮影(CT)および磁気共鳴画像法(MRI)のような画像検査;血管のX線(血管造影図);ならびに血管の一部の生検を行うことが包含されるがこれらに限定されるものではない。本発明の方法により処置した患者において認めることができる血管炎の一般的な兆候および症状には、熱、疲労、体重減少、筋肉および関節痛、食欲不振、およびしびれもしくは衰弱のような神経障害が包含されるがこれらに限定されるものではない。
本発明の複製欠損ウイルス組成物の投与が局所的導入遺伝子発現をもたらす場合、導入遺伝子を取り除くかもしくは切除するために、または導入遺伝子の転写産物を取り除くかもしくはその翻訳を抑制するために二量化剤(5.2.3節に記述される)を含んでなる製薬学的組成物を患者に投与するかどうかを決定するために局所的毒性を検出しそして/もしくはモニターすることができる。例えば、加齢性黄斑変性症の処置のためにVEGF阻害剤をコードする導入遺伝子単位を含んでなる複製欠損ウイルス組成物を網膜に投与する場合、VEGFは網膜において神経防護的である得ると考えられ、そしてそれを抑制することは神経節細胞の脱落のために視力を悪化させ得る。従って、そのような複製欠損ウイルス組成物の投与後に、視力を定期的にモニターすることができ、そして当該技術分野において既知である任意の方法、例えば網膜の非侵襲的画像診断により神経節細胞脱落を検出することができる。さらに、VEGF抑制はまた網膜において必要な微小血管系を枯渇させる可能性もあり、それはフルオレセイン血管造影もしくは当該技術分野において既知である任意の他の方法によりモニターすることができる。
一般に、患者に二量化剤(5.2.3節に記述される)を含んでなる製薬学的組成物を投与するかどうかを決定するために本発明の複製欠損ウイルスの投与後に患者において検出する/モニターすることができる副作用には、腸もしくは任意の臓器の出血、難聴、視力の喪失、腎不全、認知症、鬱病、糖尿病、下痢、嘔吐、勃起障害、熱、緑内障、脱毛、頭痛、高血圧症、心臓動悸、不眠症、乳酸アシドーシス、肝臓損傷、しみ、血栓症、持続勃起症、横紋筋融解症、発作、眠気、食欲増加、食欲減退、めまい、脳卒中、心不全もしくは心臓発作が包含されるがこれらに限定されるものではない。前述の症状もしくは任意の他の副作用を検出するために当該技術分野において一般に使用される任意の方法を用いることができる。
アブレーター治療;いったん本発明の方法により患者に送達された導入遺伝子産物が患者において望ましくない副作用を引き起こしていることが決定されると、二量化剤を含んでなる製薬学的組成物を本明細書の5.2.3節に記述される処方計画、投与の方法、もしくは用量のいずれかを用いて患者に投与することができる。
本発明は、本明細書に記述される特定の態様によって範囲が限定されるものではない。実際に、記述されるものに加えて本発明の様々な改変が、上記の記述および添付の図面から当業者に明らかになる。そのような改変は、添付の請求項の範囲内に入るものとする。
6.実施例1:スケールでの(at scale)組換えAAVベクターの製造
本実施例は、哺乳類細胞のポリエチレンイミン(PEI)媒介トランスフェクションおよび濃縮した培養上清のヨージキサノール勾配遠心分離に基づく高収率の組換えAAV製造方法を記述する。新規の方法で製造されるAAVベクターは、小規模の塩化セシウム(CsCl)勾配精製ベクターと比較した場合にインビトロおよびインビボの両方において同等のもしくはより良い形質導入を示す。さらに、記述されるヨージキサノール勾配精製方法は空キャプシドから機能性ベクター粒子を効果的に分離する(前臨床研究中の毒性および望ましくない免疫反応を減らすための望ましい特性)。
6.1.導入
近年、臨床遺伝子治療用途のための組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)ベクターの使用は増えており、そして前臨床および臨床試験の両方において関連毒性がほとんどなくそして優れた全体的安全性プロフィールを有する動物モデルにおけるrAAVベクターからの長期導入遺伝子発現の実証によるところが大きい(Snyder and Flotte 2002;Moss et al.2004;Warrington and Herzog 2006;Maguire et al.2008;Mueller and Flotte 2008;Brantly et al.2009)。最も初期のAAV遺伝子治療研究は血清型2(「AAV2」)ベクターで行われたが、より効率の良い遺伝子送達および異なる組織特異性を有する他のAAV血清型に基づくベクター系が現在ヒト試験中であり、そしてそれらの使用は増加すると思われる(Brantly et al.2009;Neinhuis 2009)。
遺伝子治療薬の開発および最終的マーケティングの主要な要求は、十分な規模で遺伝子送達ベクターを製造できることである。過去において、この要求はrAAVベクターの成功した応用への障壁であったが、最近になって臨床用途のための大規模製造に適合するいくつかの革新的な製造系が開発されている。これらの新規の系は、rAAVゲノムおよびトランスに作用するヘルパー機能を産生細胞に送達するためにアデノウイルス、ヘルペスウイルスおよびバキュロウイルスハイブリッドを使用し、そして最近概説されている(Clement et al.2009;Virag et al.2009;Zhang
et al.2009)。rAAVハイブリッドウイルス感染による産生細胞系への必要とされる遺伝要素の導入の容易さは、効率の良いrAAVベクター製造および重要なことにはバイオリアクターへの方法のスケールアップを可能にする。これらの系は最終的な臨床候補ベクターに特に適しているが、各ベクターにハイブリッドウイルスを作る必要性のために、それらは導入遺伝子およびベクター血清型のいくつかの組み合わせを評価する必要があり得る初期開発および前臨床研究にはあまり適していない。
多くの前臨床のrAAVに基づく遺伝子治療研究がマウスにおいて行われているが、より大型の動物において得られる結果は実際の臨床結果をより予測すると考えられることが多い。大型動物研究はより高いrAAVベクター用量を必要とし、そしてこれらの要求を満たすために、時間のかかる中間体製造の必要のないスケールで様々な試験ベクターを迅速に製造することができる汎用的製造系が必要とされる。HEK293細胞へのAAVベクターゲノム、AAVキャプシド遺伝子およびトランスに作用するヘルパー遺伝子を含有するプラスミドDNAのリン酸カルシウム共沈殿による一過性トランスフェクション(「三重トランスフェクション」として知られている方法)は、研究所においてrAAVを製造するための長年にわたり標準的な方法であった(Grimm et al.1998;Matsushita et al.1998;Salvetti et al.1998;Xiao et al.1998)。トランスフェクションに基づく方法は全てのrAAV製造技術の中で依然として最も汎用的であり、そして異なるrAAVベクターの同時製造を可能にする。しかしながら、三重トランスフェクションは、懸濁培養系との適合性がないために大規模rAAV製造にとって理想的と一般に考えられていない。しかしながら、最近、トランスフェクション試薬としてポリエチレンイミン(PEI)を使用するいくつかの有望な結果は、リットル当たり1〜3x1013ベクター粒子の未精製収量を有する哺乳類細胞懸濁培養におけるrAAV2ベクターの製造を示しており、これらは接着形態(培養皿上に単層として培養した細胞)トランスフェクション系からの収量に匹敵する(Durocher et al.2007;Hildinger et al.2
007)。PEIに基づくトランスフェクションの利点は、通常のリン酸カルシウム媒介トランスフェクションで典型的に必要とされる培地交換の必要なしに無血清培地中でもそれを実施できることである(Durocher et al.2007)。これらの特徴は、より低価格ならびにプリオンおよび他の外来因子の存在のような動物由来の血清に関する懸念の除去になる。
rAAVベクター製造のスケールアップのさらなる障害は、ベクターの下流処理中に生じる。小規模で、rAAVベクター精製に使用する最も一般的な方法は、複数回の一晩の塩化セシウム(CsCl)勾配遠心分離を伴う(Zolotukhin et al.1999)。この精製方法は標準的な実験室設備で容易に行うことができ、一般に高収量であり、そして注意深く行う場合に妥当な純度のベクターを生成せしめる。しかしながら、この技術の欠点は、第1に、CsClへの長期暴露がrAAVベクターの効能を落とすと報告されていること(Zolotukhin et al.1999;Auricchio et al.2001;Brument et al.2002)、そして第2に、勾配が細胞溶解物の限られたローディング容量を有し、それは今度はrAAV精製スケールアップを制限し得ることである。代わりの勾配媒質、ヨージキサノールもまたrAAVベクターを精製するために用いられている(Hermens et al.1999;Zolotukhin et al.1999)。この等張媒質は最初は冠動脈造影中に使用する造影剤として開発され、そして低い関連毒性および相対不活性は安全性およびベクター効能の観点の両方からCsClより勝っている(Zolotukhin et al.1999)。しかしながら、ヨージキサノールはrAAV製造培養細胞溶解物のローディング容量、従ってrAAV精製の拡張性が限られるという点においてCsClと同じ欠点を共有する。これらの勾配特異的制約を克服するために、研究者等はスケールでAAVを精製するためにイオン交換クロマトグラフィーそして最近では単一ドメイン重鎖抗体フラグメントを用いるアフィニティー精製に関心を寄せている(Auricchio et al.2001;Brument et al.2002;Kaludov et al.2002;Zolotukhin et al.2002;Davidoff et al.2004;Smith et al.2009)。これらの技術はAAV収量、拡張性および純度を高める。しかしながら、クロマトグラフィーに基づく技術を用いて完全に機能性のベクター粒子から一般に分離されない、空キャプシドのようなベクター関連不純物が残る。空および完全なベクター粒子のイオン交換に基づく分離を開発するためにAAV2ベクターを用いていくらかの進歩がなされているが(Qu et al.2007;Okada et al.2009)、CsCl勾配遠心分離はrAAVベクター調製物から空粒子を除くための依然として最も良く特性化された方法である。
最近、AAV2と対照的に、大部分の他のAAV血清型はリン酸カルシウムでトランスフェクションされた製造培養の培地中に主に放出され、そして細胞溶解物に保持されないことが認められた(Vandenberghe et al.2010)。この分配は細胞溶解なしに起こるので、製造培養培地はrAAVベクターの比較的純粋な供給源であると、そしてより低レベルの細胞混入物はローディング容量および精製勾配の分離を改善し得ると結論付けられた。
本実施例に記述されるのは、PEIトランスフェクションおよび上清採取に基づく、大型動物研究に適当なスケーリングした(scaled)rAAV製造方法である。該方法は高収量であり、異なる血清型および導入遺伝子でのベクターの製造に汎用性があり、そして十分に簡単であるので最低限の専門的技術および設備で大部分の研究室において行うことができる。さらに、本実施例は空粒子からのゲノム含有ベクターの分離のためのヨージキサノール勾配の使用を示す。
6.2.材料および方法
6.2.1.細胞培養
後期継代HEK293細胞培養物を10%ウシ胎仔血清(FBS;Hyclone laboratories Inc,South Logan,UT)を加えたDMEM(Mediatech Inc,Manassas,VA)中15cmプレート上で維持した。細胞を週に2回継代してそれらを指数増殖期において維持した。小規模トランスフェクションには、1x10のHEK293細胞を6ウェルプレートのウェル当たりに蒔き、そして1.5x10細胞を15cmディッシュに蒔いた。大規模製造には、トランスフェクションの4日前に16枚のコンフルエントな15cmプレートからのHEK293細胞を1リットルのDMEM/10%FBSを含有する2つの10層細胞スタック(Corning Inc.,Corning,NY)に分けた。トランスフェクションの前日に、2つの細胞スタックをトリプシン処理し、そして細胞を200mLの培地に再懸濁した。細胞塊を沈降させ、その後で6細胞スタックの各々に6.3x10細胞を平板培養した。トランスフェクションの前に細胞を24時間接着させた。細胞スタックのコンフルエンシーは、顕微鏡ステージ上に細胞スタックを収容するために位相差ハードウェアがそれから取り除かれているDiaphot倒立顕微鏡(Nikon Corp.)を用いてモニターした。
6.2.2.プラスミド
全てのトランスフェクションに使用したプラスミドは下記の通りであった:
1)AAV2 ITRが隣接するeGFP発現カセットを含有する、シスプラスミドpENNAAVCMVeGFP.RBG(「AAVシス」とも呼ばれる);
2)AAV2 rep遺伝子およびそれぞれAAV1、6、7、8からのキャプシドタンパク質遺伝子を含有する、トランスプラスミドpAAV2/1、pAAV2/6、pAAV2/7、pAAV2/8およびpAAV2/9(「AAVトランス」とも呼ばれる);ならびに
3)アデノウイルスヘルパープラスミドpAdΔF6。
15〜50mgロットの>90%スーパーコイル状プラスミドを入手し(Puresyn Inc.,Malvern,PA)、そして全てのトランスフェクションに使用した。
6.2.3.リン酸カルシウムトランスフェクション
小規模リン酸カルシウムトランスフェクションは、前述の通り(Gao et al.2002)AAVシス、AAVトランスおよびアデノウイルスヘルパープラスミドの三重トランスフェクションにより行った。簡潔に言えば、トランスフェクションの2時間前に6ウェルプレート中の85〜90%コンフルエントなHEK293単層上の培地をDMEM/10%FBSに変えた。2:1:1の比率のプラスミド(ウェル当たり1.73μgのアデノウイルスヘルパー/0.86μgのシス/0.86μgのトランス)をリン酸カルシウムで沈殿させ、そしてプレートに滴下して加えた。トランスフェクションを37℃で24時間インキュベーションし、この時点で培地をDMEM/10%FBSに再び変えた。培養物を感染後72時間までさらにインキュベーションし、その後で細胞および培地を別個に採取した。細胞スタックの大規模トランスフェクションには、プラスミド比率を一定に保つが、全ての試薬量を630倍増加した。トランスフェクション混合物を1LのDMEM/10%FBSに直接加え、そしてこの混合物を用いて細胞スタック中の培地を置換した。培地をトランスフェクション後24時間で変えた。細胞および培地を直接もしくは500mMのNaClの存在下で2時間さらにインキュベーションした後のいずれかでトランスフェクション後72時間もしくは120時間後に採取した。細胞に存在するベクターを定量しなければならない場合、細胞をトリプシン処理により遊離させ、そして3回の凍結/融解サイクルにより溶解物を生成せしめた。
6.2.4.小規模ベクター調製
40枚の15cmプレートをリン酸カルシウム法によりトランスフェクションし、そしてトランスフェクション後72時間で3連続サイクルの凍結/融解(−80℃/37℃)で細胞溶解物を調製した。細胞溶解物を2回の塩化セシウム(CsCl)遠心分離で精製し、そしてウルトラ15遠心濃縮器装置(Amicon;Millipore Corp.,Bedford MA)を用いて純粋な勾配画分を濃縮しそして脱塩した。
6.2.5.小規模ポリエチレンイミントランスフェクション
6ウェルプレート中のHEK293細胞のポリエチレンイミン(PEI)に基づく三重トランスフェクションには、同じプラスミド量をリン酸カルシウムトランスフェクションについて記載の通り使用した。PEI−max(Polysciences Inc.,Warrington,PA)を水中1mg/mLで溶解し、そしてpHを7.1に調整した。トランスフェクションするDNAのμg当たり2μgのPEIを使用した。PEIおよびDNAを各々100μLの無血清DMEMに加え、そして2つの溶液を合わせ、そしてボルテックスすることにより混合した。室温で15分のインキュベーション後に、混合物を1.2mLの無血清培地に加え、そしてウェル中の培地を置換するために使用した。さらなる培地交換は実施しなかった。15cmプレートには、プラスミド比率を一定に保つが、使用するプラスミドおよび他の試薬の量を15倍増やした。
6.2.6.大規模ポリエチレンイミントランスフェクション
大規模なPEIに基づくトランスフェクションをHEK293細胞の75%コンフルエントな単層を含有する10層細胞スタックにおいて行った。2:1:1の比率のプラスミド(細胞スタック当たり1092μgのアデノウイルスヘルパー/546μgのシス/546μgのトランス)を使用した。PEI−max:DNA比を2:1(重量/重量)で維持した。各細胞スタックには、無血清DMEMを含有する別個のチューブにプラスミド混物およびPEIを各々加えた(54mLの総容量)。チューブをボルテックスすることにより混合し、そして室温で15分間インキュベーションし、そしてその後で抗生物質を含有する1リットルの無血清DMEMに混合物を加えた。スタック中の培養培地をデカンテーションし、DMEM/PEI/DNA混合物で置換し、そしてスタックを標準的な5%CO、37℃インキュベーター中でインキュベーションした。トランスフェクション後72時間で、500mLの新しい無血清DMEMを加え、そしてインキュベーションをトランスフェクション後120時間まで続けた。この時点で、ベンゾナーゼ(EMD Chemicals,Gibbstown,NJ)を25ユニット/mLの最終濃度まで培養上清に加え、そしてスタックを2時間再インキュベーションした。NaClを500mMまで加え、そしてインキュベーションをさらに2時間再開し、その後で培養培地を採取した(この時点で、培養培地は「下流原料」と呼ばれた)。細胞関連ベクターを定量しなければならない場合、細胞をトリプシン処理により遊離させ、そして3回の連続凍結/融解サイクル(−80℃/37℃)により溶解物を生成せしめた。
6.2.7.下流処理
6つの細胞スタックからの10リットルの原料培養培地を10リットルのアレグロ培地バッグ(Pall Corp.,Fort Washington,NY)中に0.5μmProfile IIデプス(depth)フィルター(Pall Corp.,Fort Washington,NY)を通して清澄化した。清澄化した原料を次に特注の1/4”IDチューブおよびポートを有するNovaset−LS LVHホルダー(TangenX Technology Corp.,Shrewsbury,MA)および100kDa MWCO HyStream膜を有する0.1mSius−LS使い捨てTFFスクリーンチャンネルカセット(TangenX Technology Corp.,Shrewsbury,MA)を用いて接線流濾過により濃縮した。10〜12psiの膜間圧を工程を通して維持して85mLまでの125倍濃縮を製造業者の推奨
に従って行った。各ランの後にTFFフィルターを捨て、そしてラン間で系を0.2N NaOHで洗浄した。濃縮原料を10,500xgおよび15℃で20分間遠心分離により再清澄化し、そして上清を新しいチューブに注意深く取り除いた。6つのヨージキサノール段階勾配を下記の通りいくらかの改変を有してZoltukinin et al.(Zolotukhin et al.1999)の方法に従って形成した:10mM塩化マグネシウムおよび25mMカリウムを含有するPBS中の次第に濃いヨージキサノール(Optiprep;Sigma Chemical Co.,St Louis,MO)溶液を40mLのクイックシール遠心管(Beckman Instruments
Inc.,Palo Alto,CA)中に連続して下に置いた。勾配の段階は4mLの15%、9mLの25%、9mLの40%そして5mLの54%ヨージキサノールであった。14mLの清澄化した原料を次に勾配上に重ね、そしてチューブを密封した。チューブを18℃で70Tiローター(Beckman Instruments Inc.,Palo Alto,CA)中350,000xgで70分間遠心分離し、そしてチューブの底から約1cmで水平に挿入した18ゲージ針を通して勾配を分画した。画分をUV透過96ウェルプレート(Corning Inc.,Corning,NY)に水で20倍希釈し、そして吸光度を340nmで測定した。OD340の読み取りにおけるスパイクは主要な混入タンパク質バンドの存在を示し、そしてこのスパイクより下の全ての画分を集めそしてプールした。全ての6つの勾配からのプールした画分を合わせ、10容量の最終調合バッファー(PBS/35mM NaCl)に対して限外濾過し、そして100kDa MWCO Hystreamスクリーンチャンネル膜を有する0.01m使い捨てSius TFFカセット(TangenX Technology Corp.,Shrewsbury,MA)およびCentramate LVカセットホルダー(Pall Corp.,Fort Washington,NY)を用いて製造業者の説明書に従って接線流濾過により約10mLまで4倍濃縮した。10の膜間圧を工程を通して維持した。装置のホールドアップ容量を最短の白金硬化シリコーンチューブ(1.66mmの内径,Masterflex;Cole Palmer Instrument
Co.,Vernon Hills,IL)を用いて低く保った。さらに、表面へのベクターの結合を最小限に抑えるために全ての湿潤性部分を0.1%Pluronic F68(Invitrogen Corp.,Carlsbad, CA)で2時間前処理した。各ランの後にTFFフィルターを捨て、そしてラン間で系を0.2N NaOHで洗浄した。限外濾過し、濃縮した生成物にグリセロールを最終5%まで加え、そして調製物を等分し、−80℃で保存した。
6.2.8.ベクター特性化
導入遺伝子カセットにおいてコードされるポリアデニル化シグナルに対するプライマーおよびプローブを用いて、DNアーゼI耐性ベクターゲノムをTaqMan PCR増幅(Applied Biosystems Inc.,Foster City,CA)により滴定した。勾配画分および最終ベクターロットの純度をSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS PAGE)により評価し、そしてSYPROルビー染色(Invitrogen Corp.,Carlsbad, CA)およびUV励起を用いてDNAを可視化した。染色したゲル上で可視の非ベクター不純物に対する純度をGenetoolsソフトウェア(Syngene,Frederick,MD)を用いて決定した。ベクター調製物の空粒子含量をネガティブ染色および電子顕微鏡検査により評価した。銅グリッド(フォルムバー/薄カーボン膜で被覆した400メッシュ;Electron Microscopy Sciences,Hatfield,PA)を1%アルシアンブルー(Electron Microscopy Sciences,Hatfield,PA)で前処理し、そして5μlのベクター調製物をのせた。次にグリッドを洗浄し、1%酢酸ウラニル(Electron Microscopy Sciences,Hatfield,PA)で染色し、そしてPhilips CM100透過型電子顕微鏡を用いて観察した。
空:完全粒子比を電子顕微鏡写真の直接計数により決定した。
6.2.9.相対的ベクター効能評価
初期継代HEK293細胞を96ウェルプレートにおいて80%のコンフルエンシーまで平板培養し、そして野生型アデノウイルス5型(MOI:400)の存在下で10,000のMOIでAAVベクターに感染させた。感染後48時間で、GFP蛍光画像をデジタル的に撮り、そして蛍光強度を前述の通り(Wang et al.2010)ImageJソフトウェア(Rasband,19997−2006,National Institutes of health,Bethesda,MD,http://rsb.info.nih.gov/ij/)を用いて定量した。形質導入のインビボ分析のために、C57BL6マウスに1x1011ゲノムコピーのAAVベクターをi.v.注射した。動物を注射後9日で解剖し、肝臓を薄片にし、そして前述の通り(Wang et al.2010)GFP蛍光を撮像し、そして蛍光強度をImageJソフトウェアを用いて定量した。
6.3.rAAV製造用のトランスフェクション試薬の比較の結果
小規模でrAAVベクターを製造するための標準的な上流方法(全収量:約1〜2x1013ゲノムコピー(GC))は、40枚の15cm組織培養プレート中のHEK293細胞のリン酸カルシウム媒介三重トランスフェクションに基づく。この方法は細胞ペレットおよび培養培地の両方において優れた力価で様々なAAV血清型のベクターを再現性良く生成するが(Vandenberghe et al.2010)、それは技術的に面倒であり、動物血清の存在を必要とし、そして2回の培地交換を伴う。スケーリングしたrAAV製造には、ポリエチレンイミン(PEI)のようなあまり複雑でなく、より強力なトランスフェクション剤が好都合であり得ると結論付けられた。リン酸カルシウムもしくはPEI媒介三重トランスフェクションのいずれかの後のeGFP発現カセットを保有するrAAV7ベクター(rAAV7−eGFP)の生産は、6ウェルプレートHEK293製造培養の細胞および培地の両方におけるDNアーゼ耐性ベクターゲノムのqPCRにより定量した(図1A〜1D)。リン酸カルシウムでトランスフェクションした細胞におけるeGFP導入遺伝子のより強い発現にもかかわらず、いずれのトランスフェクション方法でも、rAAV7−eGFP生産は同様なレベルで細胞および培養培地間で均等に分配することが見出された。これらの結果は、製造培養における導入遺伝子発現レベルがrAAV製造収量の予測とならないこと、そしてrAAV7−eGFPはトランスフェクション技術にかかわらず同様なレベルで培養培地に放出されることを示す。
6.3.1.1.培養培地へのrAAV放出への血清型および塩添加の影響
PEI三重トランスフェクション後の培養培地へのrAAV7−eGFPの放出を立証し、すぐ次の目標は他のAAV血清型で同様な放出を示すことであった。さらに、目標は細胞と関連したままである45%の検出可能なベクター(図1A〜D)を培養培地に移動できるかどうかを見ることであった。標準的な72時間とは対照的に、PEIトランスフェクション後120時間まで採取を延ばすことにより、培養培地中の全ベクターは倍になることが見出された(データは示されない)。この戦略を適応して、15cmプレートのHEK293細胞をPEIを用いて三重トランスフェクションした。5つの異なるAAV血清型キャプシド遺伝子をコードするトランスプラスミドが様々なトランスフェクション混合物に含まれ、そして120時間のインキュベーション後に、即座にもしくは500mM NaClの添加後2時間のいずれかで培養培地および細胞を採取した。次に、細胞溶解物および培養培地中のキャプシド封入されたAAVゲノムをqPCRにより定量した(図2)。試験した5つのAAV血清型の各々は、61.5%〜86.3%の間の総GC収率のレベルで塩添加なしに5日のインキュベーション後に上清に放出された。この結果は、トランスフェクション後の増加したインキュベーション時間が培養培地中のAAVベク
ターのより高い力価をもたらすという初期開発ラン中の結果を裏付けた。塩を有する製造培養のインキュベーションは、おそらく細胞ストレスにより媒介される機序によって、上清へのAAV2の放出を引き起こすことが示されている(Atkinson et al.2005)。ここで行われた高塩インキュベーションは、培養培地へのAAV6およびAAV9ベクターのさらに約20%のGC放出をもたらしたが、他の血清型ではほとんど変化を引き出さなかった。
6.3.1.2.rAAV7ベクター収量へのスケールアップの影響
本研究の目標は、大型動物前臨床研究を支援するために標準的な装置を用いて大部分の研究所において行うことができるスケーリングしたAAV製造系を開発することであった。従って、PEIに基づくトランスフェクションをスケールアップするためにCorning 10層細胞スタックを、このタイプの組織培養容器は標準的な研究室インキュベーターにより収容することができるので選択した。最初に、単一の10層細胞スタックに単層が翌日に75%コンフルエントになるように6.3x10のHEK293細胞を蒔いた。トランスフェクションの前に底のHEK293単層のコンフルエンシーを評価するために、細胞スタックを収容できるように位相差ハードウェアを取り除くことにより標準的な研究室顕微鏡を適用した。1つの細胞スタックにAAV7−eGFPベクターを製造するための関連プラスミドをリン酸カルシウムもしくはPEIのいずれかを用いて三重トランスフェクションし(材料および方法を参照)、そして次に細胞および培地の両方におけるDNアーゼ耐性ベクターゲノムの定量の前に感染後120時間までインキュベーションした。PEIトランスフェクション細胞スタックからの細胞当たりの収量は、6ウェルおよび15cmプレートにおいて以前に得られたものと同様であった(図1A〜D、図2)。本実験における培養培地からの総収量は、細胞スタック当たり2.2x1013GCであった。リン酸カルシウムトランスフェクションスタックは、プレートにおいて以前に認められたものより細胞当たりかなり低いベクター収量をもたらし、そしてこの影響は細胞スタックの中央領域へのCOの拡散の欠如に起因し得る。10層細胞スタックトランスフェクション結果に基づき、PEIをスケーリングした方法のさらなる開発のためにトランスフェクション試薬として選択した。
6.3.1.3.rAAV7−eGFP製造培養培地の下流処理
スケーリングした製造方法を開発する目標は、任意のAAVベクターを一般的方法により精製することができるように柔軟性を維持することであった。密度およびサイズに基づく混入物質からのベクターの分離は、多数のベクター血清型に適用することができる精製方法である。従って、培養培地中のrAAVベクターを、ヨージキサノール密度勾配上での精製を可能にするために十分に少ない容量まで接線流濾過(TFF)により濃縮した。0.5μmデプスフィルターを通した製造培養培地の事前清澄化を行って細胞残屑および剥離細胞を取り除きそしてTFF膜の目詰まりを防いだ。次に、工程を通して10〜12psiの膜間圧を保ちながら、使い捨ての100kDaカットオフスクリーンチャンネルTFF膜を用いて130倍濃縮を行った。膜の使い捨てできることは、ラン間で汚れを除き(de−foul)そして洗浄する必要を省き、従って、方法の再現性を増加させた。製造培養培地をヌクレアーゼ(ベンゾナーゼ)で処理して混入プラスミドおよび細胞DNAを分解し、そして処理中にそれ自体への(Wright et al.2005)そして混入タンパク質へのベクターの凝集を最低限に抑えるために濃縮の前に500mM塩を加えた。後で、これら2つの処理はヨージキサノール勾配からの回収を増加すると決定された(データは示されない)。フルスケールパイロットランの下流工程および性能の開発中に、濃縮工程のために任意の時点でベクターの有意な損失は認められなかった(以下の表3を参照)。
Figure 0005922095
AAVベクターのヨージキサノール勾配精製は詳細に記述されており(Zolotukhin et al.1999)、そしてここで使用する段階勾配はこの研究から適用される。勾配層の容量は、混入物質からのベクターのより良い分離を得るために改変した(材料および方法を参照)。1つの細胞スタックの製造培養培地からの濃縮AAV7−eGFPベクターを含有する14ミリリットルのTFFリテンテート(retentate)を27mLのヨージキサノール段階勾配上にのせ、そして350,000xgで1時間遠心分離にかけた。次に、チューブの底から勾配を分画し、そして画分(275μl)をそれぞれqPCR、340nmでの光学密度(Schroder et al.1997)およびSDS−PAGEを用いてベクター含量、ヨージキサノール濃度およびベクター純度について分析した。1つのそのような勾配の代表的なプロフィールを図3に示す。減少するOD340の読み取りにより示されるヨージキサノール濃度の直線勾配は、画分22まで認められた。この時点の後、読み取りは増加し(図3A)、そしてSDS−PAGEにより(図3B)そして勾配に存在する薄いバンドの形態において裸眼により可視化される混入タンパク質のスパイクに対応した。OD340のスパイクはこの波長でのタンパク質およびヨージキサノールの重複する吸光度に起因すると思われ、そしてこの現象は混入タンパク質バンドの出現を検出する正確なそして再現性のある方法を提供した。
ベクターゲノムのピークは、混入する細胞タンパク質バンド(画分23〜28)の開始のすぐ下、1.31g/mL〜1.23g/mLのOD340推定ヨージキサノール濃度で画分12〜22の間の勾配の底3分の1に対して認められた(図3A)。このピークは、混入する細胞タンパク質のないAAVキャプシドタンパク質の存在により判断した場合に純粋なベクター粒子を含有する画分と一致した(図3B)。約50%のベクターゲノムは混入するタンパク質と常に共に移動し、そして異なるヨージキサノール濃度、回転時間、塩濃度および洗剤を用いてそのように行う試みにもかかわらず分離することができなかった(データは示されない)。SDS−PAGEゲル上に各画分の等しいゲノムコピー(1010GC)をのせたことにもかかわらず、画分26、27および28はより高いレベルのキャプシドタンパク質VP1、2および3を含有した(図3B)。この結果は、関連するもしくはパッケージングされたゲノムのない空キャプシドもしくはキャプシド集合中間体のいずれかのこれらの画分における存在を示唆した。ヨージキサノール勾配は、完全なおよび空のrAAV粒子を分離することができると結論付けられる(以前に公式に示されていない結果)。
6.3.1.4.大規模パイロット製造ラン回収および収率
上記の開発研究は、PEIトランスフェクションおよびヨージキサノール勾配精製の組み合わせを用いて単一の細胞スタックから高い力価で純粋なrAAV7ベクターを製造し得ることを示す。製造方法を特性化しそして再現性および他のAAV血清型への適用性を示すために、各々6細胞スタックを用いる、フルスケールパイロット製造ランを開始した。各ランの目標は、1014GCを上回る最終精製ベクターを製造することであり;用いる最終方法を以下の表4に要約し、そして材料および方法において十分に詳述する。
Figure 0005922095
rAAV8−eGFPおよびrAAV9−eGFPの各々3回のランをrAAV6−eGFPの2回のランと一緒に行った。工程中、サンプルを様々な段階で採取して下記の通り全体を通したベクター損失を評価した:1)ベンゾナーゼ/0.5M塩での培養培地の処理および清澄化の後に原料サンプルを採取し;2)TFF濃縮の後にリテンテートサンプルを採取し;3)勾配採取および画分プールの後にヨージキサノール勾配画分サンプルを採取し;そして4)バッファー交換および第2のTFF工程による最終濃縮後に最終生成物サンプルを採取した。様々なランのこれらの段階の各々でのキャプシド封入されたベクターゲノムコピーの回収を表3に記載する。
原料中のrAAV8およびrAAV9ベクターの平均回収は9.0x1014GCであり、一方、rAAV6ベクターでは平均回収は6.7x1013GCであった。rAAV6ベクターの同様な低い収率は開発中のトランスフェクションにおいて見られ(図2)、そしてまた標準的な小規模AAV製造工程においても常に認められる。
10Lから85mLへの原料の125倍濃縮(表3:TFFIリテンテート)は、損失が機械的故障のためであった1例を除いてベクターの損失をもたらさなかった。数例において、濃縮すると収率の明らかな増加があったが、これはqPCR反応の阻害を克服するために必要であった、リテンテートの過剰希釈により引き起こされる誤差のためであった。開発ラン中の場合のように、AAV8およびAAV9ベクターでは原料の35%〜50%の間の回収でパイロットヨージキサノール精製ラン中にベクターの損失があった。より多くの損失が精製中にAAV6ベクターで見られた(原料の80〜85%)。最終濃縮およびバッファー交換は、おそらく出発材料のより低い力価そしてそれ故にTFF装置の表面に吸収されるベクターのより大きい割合のために、AAV6ベクターでこれは最も顕著であったが、さらなる損失をもたらした。機械的損失が生じたランを除いて、AAV8およびAAV9ベクターの平均全工程収量は2.2x1014GC(原料の約26%)であった。
6.3.1.5.大規模製造ロットの特性化
パイロットランにおいて製造したベクターロットをSDS−PAGE分析によりキャプシドタンパク質純度についてそして電子顕微鏡検査により空粒子含量について特性化した。rAAV8およびrAAV9大規模製造ロットの各々においてAAVキャプシドタンパク質VP1、2および3に加えてほんの数本のマイナーバンドのみがSDS−PAGE分析により視覚化され、そして概算純度は1例を除いて90%を上回った(図4)。これらの結果は、85%を上回るベクター純度が日常的に得られる標準的な小規模工程と比べて遜色がなかった。大規模製造ロットの空粒子含量の概算は、電子顕微鏡写真上でネガティブ染色されたベクター粒子の直接観察により決定した(図5A〜G)。空粒子は、ネガティブ染色を排除する完全な粒子と比較してキャプシドの電子密度の高い中心領域によりこれらの画像上で識別される。パイロット製造ロットの空粒子含量は0.4%〜5%の間であった。未精製調製物において、空:完全比率は30:1と高い可能性があり(Sommer et al.2003)、従って、これらの結果は、ヨージキサノール勾配が空および完全rAAV粒子を分離できるという結論を裏付ける。
任意のrAAV製造ロットの必須の品質は、細胞において興味のある遺伝子を送達しそして発現するベクターの能力である。小規模工程により製造されるベクターに対するrAAV8およびrAAV9大規模製造ロットの効能は、インビトロにおいてeGFP発現によりそしてIV注射後のC57BL/6マウス肝臓において評価した(それぞれ、図6A〜Gおよび図7A〜G)。インビトロおよびインビボ分析の両方により、新規製造方法により製造される全てのrAAV8およびrAAV9ベクターは、標準的な小規模方法により製造される同一のベクターと比較した場合に等しいかもしくはより高い効能(3.5倍まで)を示した。rAAV6ベクター収率は常に低かったが、それにもかかわらず大規模製造ロットは小規模で製造されるrAAV6−eGFPと比較して2倍の形質導入改善を示した。
6.4.説明
臨床遺伝子治療用のrAAVベクターの需要は拡大し続け、そして該分野における現在の進歩が加速するにつれて、後期臨床試験において使用する大量のベクターが必要とされ得る。並行して、研究者がヒトにおける臨床結果の改善予測のために大型動物データにますます依存するにつれて前臨床研究の複雑な要求を満たすベクターに対する拡大する需要は増すと思われる。後期臨床試験に入れるために十分な収率でrAAVベクターを製造するいくつかの新規方法は、産業および学術機関の両方において開発研究所から製造スイート(production suites)に現在移っている(Clement et al.2009;Virag et al.2009;Zhang et al.2009)。しかしながら、これらの方法はハイブリッドウイルスおよびパッケージング細胞系のような中間体の時間のかかる構築を伴うことが多く、従って、導入遺伝子およびAAV
血清型のいくつかの組み合わせが厳密な時系列下で試験されなければならないことが多い前臨床環境に適していない。さらに、前臨床研究の大部分は、多数の大規模製造工程において使用される高度技術装置を利用できることが限定され得る学術機関において行われる。
前臨床研究グループのベクター要求を支援するために、標準的なAAV研究所において任意の所望のrAAV生成物を迅速に作製する柔軟性および簡単さを保持しながら大型動物研究用に十分なベクターを生成するスケーリングした製造方法が開発された。本実施例に記述される製造方法はPEI三重トランスフェクションに基づき、これは異なるAAV血清型/導入遺伝子の組み合わせの迅速なそして容易な置換のような、トランスフェクションに基づく製造技術のいくつかの特有の性質の保持を可能にする。新規方法の顕著な特徴は、ベクターの大部分が産生細胞からよりむしろ培養培地から採取することができ、従って、細胞溶解物に存在する細胞混入物質の大部分が回避されることである。上流工程は非常に効率が良く、そして6細胞スタックの細胞当たり2x10GCまで、もしくはロット当たり1x1015GCをもたらす(図2;表3)。下流工程用のヨージキサノール勾配遠心分離の選択は、全ての血清型の一般的な精製方法の維持に役立つ。ヨージキサノールの等張で比較的不活性の性質は、ベクター効能(Zolotukhin et al.1999)および全体的な製品安全性を維持することに関して有益であると判明している。ヨージキサノール段階勾配に濃縮した製造培養培地を適用することにより、非常に純粋なそして強力なrAAVベクターが単一の1時間の遠心分離工程において許容しうる収率で得られた。全工程は迅速であり(合計7日、表4)、そして費用効率が高い。AAV8およびAAV9ベクターの平均総収量は、26%の全工程回収で、2.2x1014GCであった。
現在のフォーマットにおいて、細胞はトランスフェクションの前に10%ウシ胎仔血清中で培養されるので製造方法は部分的に無血清である。しかしながら、293細胞用に市販されている動物性製品を含まない培地を用いて、安全規制に従って該方法を完全に無血清に適用することができる。同様に、全ての容器は密封されそして操作はバイオセイフティーキャビネット内で行われるので、該方法はcGMP適合性である。従って、前臨床研究に対するその有用性に加えて、該方法はまたベクター要求が低い初期臨床試験における使用にも、そして低いベクター用量が予測される遺伝性網膜疾患の処置のようなある種の適応症にも適用できる。
上流工程の開発中に、様々な血清型のrAAVがリン酸カルシウムおよびPEIでトランスフェクションした培養の両方において上清に放出され(図1A〜D)、そして明らかな細胞病変なしに起こるようである。使用するトランスフェクション技術は培養培地に放出されるベクターの量に大して影響しなかったが、トランスフェクション後のインキュベーション期間を延ばすことにより放出の実質的な増加がもたらされた。さらに、トランスフェクション後に連日培地を採取しそして置換する場合、培養培地中のrAAV7ベクターの回収は一定のままであった(データは示されない)。この結果は、工程へのかん流培養技術の導入が上流収量をなおさらに増加し得ることを示唆する。本実施例に報告される実験において、接着性HEK293細胞培養は簡単便利という理由で使用されたが、懸濁培養中でのrAAVの製造におけるPEIトランスフェクションの最近報告された使用を考慮すると(Durocher et al.2007;Hildinger et al.2007)、この上流工程はまたバイオリアクターに適用することもできる。そのような方法の利点は、前臨床および臨床ベクター製造の両方に同じ上流工程を使用できることであり、これは規制の観点から望ましい。
大部分のAAV血清型を製造培養培地から効率よく採取できる本実施例における実証(図2;Vandenberghe et al.2010)は、新規方法が大部分のAAVベクターに広く適用可能であることを示す。しかしながら、いくつかのAAV血清型には、改変が必要とされる。例えば、rAAV2は細胞中にほとんど保持され(Vandenberghe et al.2010)、そして培養培地へのこの血清型の放出は最適化される必要がある。rAAV6ベクターは、PEI三重トランスフェクション後に細胞もしくは培養培地のいずれにおいても効率よく生産されず(図2;表1)、そして標準的なリン酸カルシウムトランスフェクションおよびCsCl勾配精製により高い力価で再現性良く製造されなかった。
イオン交換、疎水性相互作用もしくはアフィニティーカラムクロマトグラフィーは、大量の培養培地からのAAVベクターの捕獲のための最適な方法である。これらの方法は、各AAV血清型に特異的に開発されなければならないことが多く、従って、前臨床ベクター製造には、多数の血清型に対応する一般的な精製方法がより良い解決策である。本実施例に記載のTFF濃縮/ヨージキサノール勾配法はrAAV精製の一般的な下流方法であり、そしてここに提示する研究において、純粋なそして空粒子を比較的含まないベクターピークをもたらした(図4および図5A〜G)。本実施例は、初めて、完全なrAAV粒子から空のものを分離するヨージキサノール勾配精製方法の能力を公式に示している。
本実施例に記載の方法により製造されるrAAV8およびrAAV9ベクターの効能は、通常の小規模製造方法により製造される同一のベクターよりわずかに優れているとまではいかないとしても少なくとも同等であるとインビトロおよびインビボ形質導入アッセイの両方で本明細書において示された(図6A〜Gおよび図7A〜G)。
結論として、本実施例に提示される大規模rAAVベクター製造方法は、前臨床試験に関与するAAV遺伝子治療研究所の要求に応じ、そして柔軟性のあるベクター製造の前臨床要求を包含する、これらの研究の大部分の要求を満たすと予測される。このAAV製造方法は、例えば試薬の簡単さ、工程速度およびベクター特異的不純物の除去の利点を保持しながら、臨床用途にrAAVベクターを供給するためにスケールアップする潜在能力を有する。
6.5.参考文献
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7.実施例2:AAVベクターのセシウム精製
本実施例は、トランスフェクションした細胞ペレットからのAAVベクターの塩化セシウム(CsCl)精製の新規方法を記述する。
1日目−ペレット処理およびCsCl回転
1)溶解物調製
・−80℃フリーザーから細胞を37℃で15分間融解する。
・40プレートの細胞についてそして20mLの最終容量用に細胞ペレットを〜20mLの再懸濁バッファー1(50mM Tris、pH8.0、2mM MgCl)に再懸濁し、そして氷上に置く。
・3回凍結/融解する(ドライアイスおよびエタノール浴/37℃水浴)。
・調製物当たり100μLのベンゾナーゼ(250U/mL)を加え、そして穏やかに
逆さにし、サンプルを37℃で20分間インキュベーションし、5分毎にチューブを逆さにする。
・6mLの5M NaClを加えて最終塩濃度を1Mにする。混合する。
・Sorval遠心分離機において4℃で8,000rpmで15分間回転させる。注記:Sorvalがきれいであることを確認する。遠心分離後に、さらに進める前に70%でチューブを滅菌する。上清を新しいチューブに移す。
・Sorvalにおいて4℃で8,000rpmで15分間再び回転させる。注記:Sorvalがきれいであることを確認する。遠心分離後に、さらに進める前に70%でチューブを滅菌する。
・1.8mLの10%OGPを0.5%の最終濃度になるように加え、そして反転により穏やかに混合する。
2)塩化セシウム段階勾配精製
・各調製用に、Beckman SW−28チューブ(ウルトラクリアチューブを使用しない)において7.5mLの1.5g/mL CsClおよび15mLの1.3g/mL CsClからなる2つの2リットル勾配を準備する。より密度が低いCsClを最初にのせ、そして次により重いCsClを底にのせる。
・15mLのサンプルを各勾配の最上部に加える。勾配を乱さないようにチューブの側面にサンプルをゆっくりと加える。チューブにロット#を付ける。
・15℃で25,000rpmで最低20時間回転させる。
2日目−第1のCsCl回転からAAVバンドを集め、そして第2のCsCl回転をセットする
1)CsCl回転からバンドを集める
・勾配を乱さないように注意して、バケットから遠心管(AおよびB)を注意深く取り出す。第1のチューブ(A)をチューブホルダー上に固定する。
・2つの1/16インチオス型ルアー(Fisher NC9507090)を装着したあらかじめ滅菌した2ftの長さのタイゴン−シリコーンチューブ(1.6mmの内径;Fisher NC9422080)を取り、そしてルアーに18G 1”針を挿入する。
・18G 1”針の1つをできるだけ底近くに直角にチューブに通し(ベベルを上に向けて)、そしてマスターフレックスポンプのイージーロードローラー中にチューブを固定する。速度を〜1mL/分まで穏やかに上げる。最初の4.5mLを15mLファルコンチューブに集め、そして次に96ウェルプレートに画分(250μL)を集め始める(チューブAから)。48画分を集める。
・20%の漂白溶液を含有するビーカーに勾配の残りを流し、そして針/チューブアセンブリを廃棄する。
・2つの1/16インチオス型ルアー(Fisher NC9507090)を装着した別のあらかじめ滅菌した2ftの長さのタイゴン−シリコーンチューブ(1.6mmの内径;Fisher NC9422080)を取り、そして第2のチューブから(チューブBから)画分を集めるためにルアーに18G 1”針を挿入する。
・チューブBについて全採取を繰り返す。使用後に針/チューブアセンブリを廃棄する。
2)屈折率(RI)を読み取る
・マルチチャンネルピペッターを用いて、(最初に96ウェルプレートAから集めた48の)各画分の10μLを新しいプレートに移し(1〜48とラベルを付ける)、そしてバイオセイフティーキャビネットに画分の残りを置いておく。
・各画分の5μLを取り、そして屈折計を用いてRIを読み取る。AAVを含有する画分は、1.3740〜1.3660の屈折率を有するはずである。RIを1.3650まで読み取り、そして次に1.3740〜1.3660の範囲のRIを有する画分をバイオセイフティーキャピネットにおいてプールする。(チューブ1および2に属する96ウェ
ルプレートの両方をプールした後に全容量を測定する。さらに加えるいくらかのスペースがまだある場合、1.375のRIを有するウェルから加える。)
・第2の96ウェルプレート(チューブBから)にこの工程を繰り返す。
3)第2の勾配をのせる
・(チューブAおよびBからの)各勾配からの全プール容量は5〜6mLのはずである。50mLファルコンチューブに2つの勾配採取をプールし、そしてCsClの1.41g/mL溶液で容量を13mLにする。ピペットでよく混合する。
・10mLシリンジおよび18G針を用いて、プールした第1の勾配採取を13mLの密封可能な遠心管に加える。溶液は、気泡なしにチューブの首上の線まで加えるべきである。
・ポータブルシーラー、金属チューブキャップおよびヒートシンクを用いてチューブを密封する。
・漏れを調べるためにチューブを押しつぶし、そして次に適切なバランスでTi70.1ローター中に置く。ローターキャップおよび蓋を挿入し、そして次に60,000rpm、15℃で20時間回転させる。
3日目−第2のCsCl回転からAAVバンドを集め、そして脱塩する。
1)CsCl回転からバンドを集める
・勾配を乱さないように注意して、バケットから遠心管を注意深く取り出す。チューブをチューブホルダー上に固定する。この時点でチューブのほぼ中ほどにボトム照明(bottom illumination)後に単一バンドが見えるはずである。
・2つの1/16インチオス型ルアー(Fisher NC9507090)を装着したあらかじめ滅菌した2ftの長さのタイゴン−シリコーンチューブ(1.6mmの内径;Fisher NC9422080)を取り、そしてルアーに18G 1”針を挿入する。調製物当たり1つの長さのチューブを使用する。
・18G 1”針の1つをできるだけ底近くに直角にチューブに通し(ベベルを上に向けて)、そしてマスターフレックスポンプのイージーロードローラー中にチューブを固定する。第2の18G針を最上部で再びチューブに通す。速度を〜1mL/分まで穏やかに上げ、そして次に96ウェルプレートに画分(250μL)を集め始める。全勾配を集める(〜45画分)。
2)屈折率(RI)を読み取る:
・マルチチャンネルピペッターを用いて、各画分の10μLを新しいプレートに移し、そしてバイオセイフティーキャビネット中に画分の残りを置いておく。
・各画分の5μLを取り、そして屈折計を用いてRIを読み取る。AAVを含有する画分は、1.3750〜1.3660の屈折率を有するはずである。RIを1.3650まで読み取り、そして次に1.3750〜1.3660の範囲のRIを有する画分をプールする。
3)脱塩:Amicon Ultra−I 5遠心濃縮器
この方法において、ベクターをPBSで希釈し、そして100kDa MWCOフィルター装置を通して低速で回転させた。AAV粒子の高分子量(〜5000kDa)のために、ベクターは膜により保持され、そして塩は通過する。ベクターは膜上に蓄積することができ、従って、最終段階ですすぎが必要とされる。
・50mLのPBS+35mM NaClを50mLチューブに等分する。
・上記の段階2からのプール画分をPBS+35mM NaClで15mLの総容量に希釈する。穏やかに混合し、そしてAmiconフィルター装置に加える。
・卓上Sorvall遠心機において2,000〜4,000rpmで2分間回転させる。ベクターが膜上に乾燥しないように常に液面をフィルター表面の最上部より上(〜1.8mL)に保つことは重要であるので、サンプルの流速を決定するために最初はより低速の回転を試みることが推奨される。目標は、リテンテートの容量を〜1.8mLまで減らすことである。これを成し遂げるために追加の短い回転が必要とされ得る。容量が所望
のものより少なくなる場合、それをPBS+35mM NaClで1.8mLまで戻す。
・さらに13.2mLのPBS+35mM NaClを加え、装置に残るリテンテートとピペットで混合し、そして上記の回転工程を繰り返す。あらかじめ等分した50mLのPBS+35mM NaClが全て装置を通して回転して落とされるまでこの工程を続ける。
・全表面に対して繰り返しピペッティングすることにより最終リテンテート(〜1.8mL)で膜をすすぐ。1mLおよび200μLのエッペンドルフチップを用いて適当な大きさの滅菌遠心管にリテンテートを回収する(200μLチップは1mLのチップには届かない装置の底の最終リテンテート用である)。最低100μLのPBS+35mM NaClを用いて膜を2回すすぎ、そしてそれを最終リテンテートと一緒にプールする。
・正確な容量を決定し、そしてグリセロールを5%まで加える。
・5x25μlアリコート、保管用に1x100μL、そして残りを105μLアリコートに等分する。
・−80℃で即座に凍結させる。
rAAV精製において使用する試薬
・再懸濁バッファー1[50mM Tris(pH8.0)、2mM MgCl]:50mL lM Tris(pH8.0)、2mL/M MgCl 948mLまでMQ水、フィルター滅菌。
・1.5g/mL CsCl溶液:675gのCsClを650mLのPBSに溶解し、そして最終容量を1000mLに調整する。密度を調べるために1mLの溶液を秤量する。溶液をフィルター滅菌する。
・1.3g/mL CsCl溶液:405gのCsClを906mLのPBSに溶解し、そして1000mLに最終容量を調整する。密度を調べるために1mLの溶液を秤量する。溶液をフィルター滅菌する。
・10%(W/V)オクチル−PD−グルコピラノシド(OGP)(Sigma,08001−10G):milliQ水で10グラムを100mLにする。溶液をフィルター滅菌する。
・最終調合バッファー:PBS+35mM NaCl。1リットルの滅菌PBSに、7.05mLの滅菌5M NaClを加える。
・滅菌グリセロール:100mLガラス瓶にグリセロールを等分する。液体サイクルで(on liquid cycle)20分間オートクレーブにかける。
8.実施例3:PITA AAVベクターの製造用のDNA構築物
本発明は、Creリコンビナーゼの発現を誘導する転写因子ドメインを二量化するために、ラパマイシンを用いるアブレーター発現の厳密な調節;および細胞におけるCre認識部位(loxP)を含有する導入遺伝子の成功した誘導性アブレーションを示す、実施例3〜5により例示される。アブレーターの発現の厳密な調節は、動物モデルにおいて示される。
下記のものはDNA構築物の例であり、DNA構築物および本発明のPITA系に従って使用する複製欠損AAVベクターを作製するためのそれらの使用は、以下の実施例において説明される。
8.1.二量化可能な転写因子ドメイン単位およびアブレーション単位をコードする構築物
図8A−B〜図12Bは、二量化可能な転写因子ドメイン単位およびアブレーション単位をコードするAAVベクターを作製するために使用することができる以下のDNA構築物の略図である:(1)pAAV.CMV.TF.FRB−IRES−1xFKBP.C
re(図8A−B);(2)pAAV.CMV.TF.FRB−T2A−2xFKBP.Cre(図9A−B);(3)pAAV.CMVI73.TF.FRB−T2A−3xFKBP.Cre(図10A−B);および(4)pAAV.CMV.TF.FRB−T2A−2xFKBP.ISce−I(図11A−B)。
DNA構築物に含まれる様々なドメインの記述は下記の通りである:
ITR:AAV血清型2の逆方向末端反復(168bp)。[配列番号:26]
CMV:エンハンサーを含む;全長サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター。[配列番号27]
CMV(173bp):エンハンサーを含まない、最小CMVプロモーター。[配列番号:28]
FRB−TA融合:二量化剤結合ドメインおよび転写因子の活性化ドメインの融合(900bp、配列番号:29)。タンパク質は、配列番号:30として本明細書において提供される。FRBフラグメントは、FRAP(mTOR[ラパマイシンの哺乳類標的]としても知られている、FKBPラパマイシン関連タンパク質)、細胞増殖および分裂を制御するホスホイノシチド3−キナーゼホモログのアミノ酸2021〜2113に対応する。FRAP配列は、ある種の非免疫抑制性ラパマイシンアナログ(ラパログ)の使用を可能にするために単一の点突然変異Thr2098Leu(FRAP)を含む。FRAPはラパマイシン(もしくはそのアナログ)およびFKBPに結合し、そして転写活性化因子としてヒトNF−KB p65の一部(190アミノ酸)に融合している。
ZFHD−FKBP融合:DNA結合ドメインおよび1コピーの二量化剤結合ドメイン(1xFKBP;732bp)、2コピーの薬剤結合ドメイン(2xFKBP;1059bp)もしくは3(3xFKBP;1389bp)コピーの薬剤結合ドメインの融合。イムノフィリンFKBP(FK506−結合タンパク質)は、免疫抑制薬FK506およびラパマイシンの細胞内受容体として働く豊富な12kDa細胞質タンパク質である。ZFHDは、ジンクフィンガー対およびホメオドメインからなるDNA結合ドメインである。両方の融合タンパク質は、5’末端にヒトc−MycからのN末端核局在化配列を含有する。配列番号:45を参照。
T2A:自己切断ペプチド2A(54bp)(配列番号:31)。
Z8I:ヒトインターロイキン−2(lL−2)遺伝子からの最小プロモーターが続くZFHDの8コピーの結合部位(Z8)(配列番号:32)。例えば、プロモーター、例えばIL−2からの最小プロモーターが続くZFHDの1〜約20コピーの結合部位を含有する、このプロモーターのバリアントを使用することができる。
Cre:Creリコンビナーゼ。Creは、バクテリオファージP1から単離されたI型トポイソメラーゼである。Creは、2つのloxP部位間のDNAにおける部位特異的組換えを媒介して欠失もしくは遺伝子変換をもたらす(1029bp、配列番号:33)。
I−SceI:メガヌクレアーゼの大きいクラスであるイントロンエンドヌレアーゼもしくはホーミングエンドヌクレアーゼのメンバー(708bp、配列番号:34)。それらは、細菌および植物において見られるイントロンのような可動遺伝要素によりコードされる。I−SceIは、イントロンホーミング過程に関与する酵母エンドヌクレアーゼである。I−SceIは、哺乳類ゲノムにおけるまれな配列、特定の非対称の18bp配列を認識し、そして二本鎖切断をもたらす。Jasin,M.(1996)Trends Genet.,12,224−228を参照。
hGHポリA:ヒトGHからの最小ポリアデニル化シグナル(配列番号:35)。
IRES:ECMV(脳心筋炎ウイルス)からの内部リボソーム侵入部位配列(配列番号:36)。
8.2.導入遺伝子単位をコードする構築物
図12A−Bおよび図13A−Bは、CreリコンビナーゼのloxP認識部位が隣接する導入遺伝子をコードするAAVベクターを作製するための以下のDNA構築物の略図である:
(1)pENN.CMV.Pl.loxP.Luc.SV40(図12A−B);および(2)pENN.CMV.Pl.sce.Luc.SV40(図13A−B)。構築部の様々なドメインの記述は下記の通りである:
ITR:AAV血清型2の逆方向末端反復(配列番号:26)。
CMV:前初期遺伝子発現を調節するサイトメガロウイルス(CMV)プロモーターおよびエンハンサー(832bp、配列番号:27)。
loxP:Creの認識配列。それは、方向性を与える8bp領域に隣接する2つの13bp逆方向反復を含んでなる34bp配列である(34bp、配列番号:37)。
Ffルシフェラーゼ:ホタルルシフェラーゼ(1656bp、配列番号:38)。
SV40:後期ポリアデニル化シグナル(239bp、配列番号:39)。
I−SceI部位:SceI認識部位(18bp、配列番号:25)。
8.3.導入遺伝子単位および二量化可能な転写因子ドメイン単位をコードする構築物
図14は、導入遺伝子単位および二量化可能な転写因子ドメイン単位を含有するAAVベクターを作製するためのDNA構築物の略図である。このプラスミドは、アンピシリン耐性遺伝子、AAV 5’ITR、転写因子(TF)ドメイン単位、CMVプロモーター、FRB(FRAP(mTOR[ラパマイシンの哺乳類標的]としても知られている、FKBPラマパイシン関連タンパク質)、細胞増殖および分裂を制御するホスホイノシチド3−キナーゼホモログのアミノ酸2021〜2113)、T2A自己切断ドメイン、FKBPドメイン、およびヒト成長ホルモンポリA部位を含有するAAVプラスミドバックボーン上に、CMVプロモーター、loxP部位、インターフェロンアルファコーディング配列およびSV40ポリA部位を提供する。アブレーション単位(cre発現カセット)は、別個の構築物上に位置することができる。この戦略は、上流のCMVプロモーターから導かれるcreの任意の潜在的なバックグラウンドレベル発現を最小限に抑えることができる。
9.実施例4:PITA用のインビトロモデル
本実施例は、AAVベクター中に設計されたDNA要素(単位)が細胞における導入遺伝子の厳密に制御された誘導性アブレーションを成功裏に成し遂げることを示す。特に、本実施例は、導入遺伝子単位(ルシフェラーゼを発現しそしてloxp部位を含有する)、アブレーション単位(Creを発現する)および二量化可能な転写因子ドメイン単位を含有する構築物でトランスフェクションした細胞の二量化剤(ラパマイシン)処理の際にルシフェラーゼ導入遺伝子発現を取り除くことができることを示す。
ヒト胎児腎臓線維芽細胞293細胞を12ウェルプレート上にまいた。本明細書の9.1節に記載の様々なDNA構築物での細胞のトランスフェクションは、Invitrog
enから購入したリポフェクトアミン2000を用いて細胞密度が90%のコンフルエンシーに到達した翌日に実施した。トランスフェクションの内部コントロールとして働くように高感度緑色蛍光タンパク質(EGFP)をコードするベクターを各ウェルに全DNAの10%で加えた。DMEMに懸濁したDNAをリポフェクトアミン2000と混合してDNA−脂質複合体を形成し、そしてInvitrogen Corporationにより提供される説明書に従ってトランスフェクションのために293細胞に加えた。トランスフェクション後6時間で、ウェルの半分を50nMの最終濃度でラパマイシンで処理した。培養培地(10%FBSを補足したDMEM)を新しいラパマイシンと共に毎日置き換えた。トランスフェクション後48および72時間で、細胞をPBSで1回洗浄し、そして次にウェルからこすり取り、Promegaから購入したルシフェラーゼアッセイキット中に供給される溶解バッファーに再懸濁した。細胞懸濁液をボルテックスにかけ、そして残屑を遠沈した。10μLの溶解物を100μLの基質と混合することによりルシフェラーゼ活性を決定し、そして秒当たりの発光を照度計から読み取った。
9.1.構築物
その大部分は8節、実施例3に記述される、以下の構築物を感染性の複製欠損AAVベクターを作製するために使用した:
1.CMVプロモーターを含有しそして導入遺伝子を含まない、コントロールとしてのpENN.AAV.CMV.RBG
2.pENN.CMV.Pl.loxP.Luc.SV40(図12A−B)/pENN.AAV.CMV.RBG(CMVプロモーターそして導入遺伝子なし)
3.pENN.CMV.Pl.loxP.Luc.SV40(図12A−B/pAAV.TF.CMV.FRB−T2A−2xFKBP.Cre(図9A−B)
4.pENN.CMV.Pl.loxP.Luc.SV40(図12A−B/pAAV.TF.CMV.FRB−IRES−FKBP.Cre(図8A−B)
5.pENN.CMV.Pl.loxP.Luc.SV40(図12A−B)/pAAV.CMVI73.FRB−T2A−3xFKBP.Cre(図10A−B)
6.構成的プロモーターからCre遺伝子を発現する、pENN.CMV.PI.loxP.Luc.SV40(図12A−B)/pENN.AAV.CMV.PI.Cre.RBG
9.2.結果
48時間での結果を図15Aに示し、そして72時間での結果を図15Bに示す。Creが構成的に発現されるコントロール(処置6)において、ルシフェラーゼ発現は、loxP部位のないルシフェラーゼのコントロール発現(処置2、ルシフェラーゼ構築物でトランスフェクションした細胞)と比較してラパマイシンとは関係なく取り除かれた。対照的に、ルシフェラーゼ構築物に隣接するloxPに加えてPITA系の制御下でcreを保有する構築物の1つを受けている細胞において(処置3、4および5)、レポーター遺伝子発現のレベルは二量化剤、ラパマイシンの不在下でコントロールに匹敵し、ほとんどもしくは全くcre発現が誘導されないことを示す。しかしながら、ラパマイシンでの処理による誘導の際に、PITA制御cre構築物を受けている細胞におけるレポーター遺伝子発現のレベルはコントロール(処置2)と比較して有意に減少しており、cre発現が活性化されたことを示す。これらの結果は、アブレーターの発現が二量化剤、ラパマイシンにより特異的に調節されることを裏付ける。
10.実施例5:二量化剤誘導系のインビボモデル
本実施例は、本明細書に記載の二量化剤誘導系により調節される肝臓特異的プロモーターを用いる導入遺伝子発現の厳密な組織特異的制御を示す。これらのデータは、PITA系におけるアブレーターの厳密な調節のモデルとして役立つ。
3匹のマウスの4グループは、それぞれ、3x1010、1x1011および3x1011粒子のウイルスの用量で2シストロン性レポーター遺伝子(GFP−ルシフェラーゼ)をコードするAAVベクターのIV注射を受けた:グループ1(G1、G2およびG3)は、ユビキタスな構成的CMVプロモーターの制御下でGFPルシフェラーゼを発現するAAVベクターを受けた(DNA構築物の略図は図16Aを参照)。グループ2(G4、G5およびG6)は、以下の2つのAAVベクター:(1)CMVプロモーターにより導かれる二量化可能な転写因子ドメイン単位(p65活性化ドメインと融合したFRBおよび3コピーのFKBPと融合したDNA結合ドメインZFHD)を発現するAAVベクター(図9Bに示されるDNA構築物);および(2)二量化したTFにより誘導されるプロモーターにより導かれるGFP−ルシフェラーゼを発現するAAVベクター(DNA構築物の略図は図19Cを参照)の共注射を受けた。グループ3(G7、G8およびG9)は、肝臓構成的プロモーター、TBGの制御下でGFP−ルシフェラーゼを発現するAAVベクターを受けた(DNA構築物の略図は図16Cを参照)。グループ4(G10、G11、G12)は、以下の2つのAAVベクター:(1)TBGプロモーターにより導かれる二量化可能な転写因子ドメイン単位(p65活性化ドメインと融合したFRBおよび3コピーのFKBPと融合したDNA結合ドメインZFHD)を発現するAAVベクター;および(2)二量化したTFにより誘導されるプロモーターにより導かれるGFP−ルシフェラーゼを発現するAAVベクター(DNA構築物の略図は図16Dを参照)の共注射を受けた。
ウイルス投与後約2週で、マウスに2mg/kgの用量で二量化剤、ラパマイシンのIP注射を与えた。翌日開始してルシフェラーゼ発現をXenogen画像解析によりモニターした。ラパマイシン注射後約24時間で、マウスにルシフェラーゼの基質、ルシフェリンをIP注射し、次に造影のために麻酔をかけた。
3x1011粒子のウイルスを受けたマウスは、ルシフェリン注射後30分で画像を撮った(図17A−D)。GFP−ルシフェラーゼを保有するベクターを受けたグループ1マウスでは、CMVプロモーターにより導かれる発現、ルシフェラーゼ発現は様々な組織において、そして主に肺、肝臓および筋肉において認められた(図17A参照)。対照的に、ルシフェラーゼ発現は、TBGプロモーターにより発現が制御されるルシフェラーゼベクターを受けたグループ3マウスにおいて肝臓に限定された(図17B参照)。グループ2マウスにおいて、ルシフェラーゼ発現のレベルは、誘導前のレベルと比較して2logより多く上昇しており、そして発現は主に肝臓および筋肉においてである(図17C参照)。グループ4マウスにおいて、誘導前と比較して、100倍より多いルシフェラーゼ発現が誘導されそして肝臓に限定された(図17D参照)。
1x1011粒子のウイルスを受けたマウスは、高用量群のものと同様であるが、誘導の際により低いレベルの発現で、そして主に肝臓における結果を示す(図18A−Dを参照)。
結論:
1.二量化剤誘導系は、ベースラインに対して2logより多いルシフェラーゼ発現のピークレベルを有して強力であり、そして1週以内にベースライン近くまで戻る(示されない)。
2.肝臓は、ウイルスをIVで与えた場合に感染を受ける最も効率の良い組織である。
3.肝臓はまた、二量化剤誘導系が働くために重要である2つのウイルスで共形質導入される最も効率の良い組織でもある。
4.CMVプロモーターにより制御される転写因子発現を有するその二量化剤誘導系により調節されるルシフェラーゼ発現は、調節なしのCMVプロモーター由来の発現よりマウ
ス肝臓において有意に高い。これは、誘導性プロモーターがCMVプロモーターと比較していったんそれが活性化されると肝臓においてより強力なプロモーターであることを示した。
5.ルシフェラーゼ発現は、誘導性TBGプロモーター系を保有するベクターを受けているマウスにおいてラパマイシンによる誘導の際に肝臓において特異的に検出された。肝臓特異的な調節可能なベクターにより媒介されるルシフェラーゼ発現はラパマイシンによる誘導に完全に依存的であり、そしてルシフェラーゼ発現のピークレベルはTBGプロモーターの制御下のものに匹敵する。本研究は、肝臓特異的な二量化剤誘導系のAAV媒介遺伝子送達により肝臓特異的遺伝子調節を行うことができることを裏付けた。
11.実施例6:加齢性黄斑変性症(AMD)治療のためのPITA
モノクローナル抗体の硝子体内投与は、患者の亜集団において疾病進行を遅らせそして視力を改善するためのAMDの有効な治療であると判明している。しかしながら、この方法の重大な制約は、反復硝子体内注射の必要性である。遺伝子治療は長期補正を提供する可能性を有し、そして単回注射は治療効果を得るために十分なはずである。図19A〜Cは、抗VEGF抗体(アバスチン重鎖(アバスチンH)およびアバスチン軽鎖(アバスチンL);図19Bおよび19C)もしくは可溶性VEGF受容体(sFlt−1;図19A)のようなVEGFアンタゴニストを含んでなる導入遺伝子単位を含有する、AMDを処置するためのPITA DNA構築物を示す。これらのDNA構築物を含んでなるベクターは、0.1〜10mg/kgの用量で網膜下注射によって送達することができる。導入遺伝子発現のアブレーションは、長期抗VEGF治療の悪影響が認められる場合に経口二量化剤投与により行うことができる。
12.実施例7:肝臓代謝疾患治療のためのPITA
PITAは、C型肝炎および血友病のような肝臓代謝疾患を処置するために潜在的に有用である。図20Aは、第IX因子を含んでなる導入遺伝子単位を含有する、血友病Aおよび/もしくはBを処置するためのPITA構築物を示す。第VIII因子もまた、それぞれ血友病AおよびBの処置のために送達することができる(それぞれ、血友病AおよびBのために第VIIIおよびIX因子)。治療は、阻害剤形成が起こる場合に患者において取り除くことができる。図20Bは、HCVのIRESを標的とするshRNAの送達のためのPITA構築物を示す。この構築物を含んでなるベクターは、3x1012GC/kgの用量で門静脈の腸間膜支流を介して注射することができる。shRNAの発現は、RNA干渉の非特異的毒性が生じるかもしくは治療がもはや必要とされない場合に取り除くことができる。
13.実施例8:心臓疾患治療のためのPITA
PITAは、鬱血性心不全(CHF)および心筋梗塞(MI)が包含されるがこれらに限定されるものではない心臓疾患用途に利用することができる。CHFの処置は、図21Aおよび21Bに示される構築物を用いるインシュリン様成長因子(IGF)もしくは肝細胞成長因子(HGF)の送達を含むことができる。心筋梗塞の処置には、MIの初期段階における遺伝子の送達は、虚血の悪影響から心臓を保護することができるが、もはや必要とされない場合に治療のアブレーションを可能にする。この方法の治療遺伝子には、虚血性損傷の程度を限定するように働くことができるヘムオキシゲナーゼ−1(HO−1)が包含される。心臓へのベクター媒介遺伝子送達の送達方法には、経皮、血管内、筋肉内および心臓肺バイパス技術が包含される。ヒトには、最適なベクター媒介遺伝子送達プロトコルは冠状動脈もしくは前心静脈への逆行もしくは順行トランス冠状動脈送達を利用すると思われる。
14.実施例9:中枢神経系(CNS)疾患治療のためのPITA
中枢神経系におけるPITAの適用の魅力的な候補には、アルツハイマー病、パーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、ハンチントン病および眼疾患の処置のための神経栄養因子が包含される。図22は、神経成長因子(NGF)を含んでなる導入遺伝子単位を含有する、アルツハイマー病を処置するためのPITA構築物を示す。NGFのAAVベクター媒介遺伝子送達は、アルツハイマー病の処置のためにCeregeneにより実施される第1相臨床試験において現在研究されている。NGFは、神経変性疾患の動物モデルにおいてコリン作動性細胞消失を減らすことにおいて有効であることが示されておりそしてAD患者において記憶および認知能力の喪失を防ぐことにおいて有効であり得る、神経栄養因子である。該方法の送達方法は、マイネルト基底核(NBM)を含有する脳の基底前脳領域を標的とする両側定位固定注射からなる。処置を止める必要をもたらす副作用の可能性のために、PITAを含むように構築物をさらに改変することが必要とされる。
てんかんの処置のための中枢神経系におけるPITAの適用もまた、発作に関する問題がいったん解消されるようになると遺伝子発現を取り除く可能性のためにならびに薬剤治療に反応せずそして外科的に処置することが難しいてんかんの処置に利用可用な限られた代替法のために有用であり得る。これらの場合において、特に、治療遺伝子を発現するベクターの定位固定注射を伴う送達方法は、代わりの外科的処置よりはるかに低侵襲性である。遺伝子発現の候補には、ガラニン、神経ペプチドY(NPY)およびグリア細胞系由来神経栄養因子、GDNFを包含することができ、これらはてんかんの動物モデルにおいて治療効果を有することが示されている。他の適用には、アルツハイマー病に神経成長因子(NGF)をそしてパーキンソン病に芳香族L−アミノ酸デカルボキシラーゼ(ADCC)を送達することが包含される。
15.実施例10:HIV治療のためのPITA
HIVに対する自然に誘導される中和抗体は、長期感染患者の血清において同定されている。AAVにより送達される中和抗体の効率の悪い誘導しかし十分なレベルをもたらしている、能動的ワクチン法の代わりとして、PITAは受動免疫治療用の抗HIV中和抗体を送達するために有望な方法である。図23を参照。構築物設計は、AMD治療のためのアバスチン遺伝子送達と同様である(図19Bおよび19Cを参照)。肝臓特異的プロモーター(TBG)により調節される抗体をコードする構築物を含んでなるベクターは、3x1012GC/kgの用量で肝臓に注射することができる。あるいはまた、抗体発現を導くユビキタスなCB7プロモーターを保有する構築物を含んでなるベクターは、大腿四頭筋および二頭筋に20回までの注射にわたって5x1012GC/mLの用量で筋肉内注射により送達することができる。治療は、それがもはや必要とされない場合にもしくは抗薬剤抗体の誘導のために毒性が生じる場合に取り除くことができる。
16.実施例11:
以下の実施例において記述するDNA構築物は、本発明の複製欠損AAVウイルスおよびウイルス組成物を製造するために用いることができる。
様々なエンドヌクレアーゼをコードするオープンリーディングフレームはコドン最適化され、そしてGeneArtによりデノボ合成された。アブレーター発現および標的プラスミドは、標準的な分子生物学クローニング技術を用いて作製した。トランスフェクションは、リポフェクトアミンTM2000トランスフェクション試薬(Life Technologies)を用いてHEK293細胞において行った。全てのトランスフェクシ
ョンは、トランスフェクション試薬プロトコルにおいて定義した通りの最適なトランスフェクション条件を用いて行った。簡潔に言えば、200〜250ngのプラスミドDNA(トランスフェクションコントロールプラスミドを除く)をリポフェクトアミンと複合体形成させ、そして96ウェルプレート中の細胞に加えた。DNA量は、試験プラスミドと同じプロモーターを含有する関係のないプラスミドでの補完により全ての条件にわたって一定であった。トランスフェクション試薬プロトコル通りトランスフェクション複合体を細胞と4〜6時間インキュベーションし、その後でFBS補足培地を加えた。トランスフェクションした細胞を37℃で24〜72時間インキュベーションした。インキュベーション後に、Bio Tek Clarityプレートリーダー上でPromegaデュアルルシフェラーゼ検出キットを製造業者の説明書に従って用いて細胞をレポーター遺伝子発現についてアッセイし、そしてウミシイタケルシフェラーゼをトランスフェクション効率を制御するために使用した。全てのサンプルは四重反復で行い、そして平均の標準誤差を計算した。
A.野生型FokIの共発現は、FokIタンパク質の送達より効果的に導入遺伝子の発現を取り除く
FokI酵素のアミノ酸配列は配列番号:12に提供され、ここで、アミノ酸1〜387はDNA結合ドメインであり、アミノ酸387〜584は触媒ドメインである。コドン最適化したFokI配列は配列番号:1に提供される。
図25は、野生型FokIがHEK293細胞への共トランスフェクション後にルシフェラーゼレポーター遺伝子の発現を効果的に取り除いたことを例示し(図25A棒2)、一方、FokIタンパク質を細胞に送達した場合には部分的なアブレーションのみが認められた(図25A、棒3)。
用量依存的実験において、FokI発現ベクターはジンクフィンガーDNA結合ドメイン(ZFHD)に融合したFokI触媒ドメインを含有した。963bpであるこの構築物は配列番号:21に提供され、そして塩基対1〜366bpZFHD、367〜372bpリンカーおよび373〜963bpFokI触媒ドメインからなる。得られる発現産物はアミノ酸1〜122(ZFHD)を含んでなり、アミノ酸123〜124はリンカーであり、そしてアミノ酸125〜321はFokI触媒ドメインからである。図25Bは、FokIの濃度を増加することによりLucレポーターの用量依存的アブレーションがもたらされたことを例示する。ルシフェラーゼは多数の天然のFokI部位を含有するので、この例示において導入遺伝子を含有する転写単位中にアブレーション部位を設計する必要はなかった。
これは、細胞への送達用の導入遺伝子を含有する転写単位中の特定のアブレーション部位に向けられるトランスフェクションしたFokI酵素を用いるPITA系の使用への裏付けを提供する。
B.ジンクフィンガー−ホメオドメインによりDNA上の非コグネイト認識部位に繋留されるキメラの改変されたFokIはLucレポーター遺伝子の発現を効果的に取り除く
本実施例におけるプラスミド構築物は、FokI触媒ドメイン(全長タンパク質のアミノ酸387〜584に対応する198アミノ酸(配列番号:14))(非繋留FokI)もしくは上記のA部分に記載の通りの963bpのZFHD−FokI触媒ドメイン(繋留FokI)のいずれかを含有する。最高濃度でさえ、DNAに繋留されないFokIの触媒ドメインは、Lucレポーター遺伝子の発現に効果を有さない(図26A)。ZFHDとの融合を介してDNAに繋留されるキメラの改変されたFokIは、増加する濃度のZF−HD−FokI発現プラスミドをHEK293細胞に共トランスフェクションした場合に用量依存的にルシフェラーゼレポーターの発現を効果的に取り除いた(図26B)
これは、PITA系および細胞への送達用の導入遺伝子を含有する転写単位中の特定のアブレーション部位に向けられるキメラ酵素により提供される追加の安全要素の使用を裏付ける。
C.キメラのFokIのDNA結合特異性は異種DNA結合ドメインの様々な種類との融合により再現性良く変えることができ、そして標的導入遺伝子のアブレーションは異種NLSの付加によりさらに改善することができる
本実施例は、ジンクフィンガーホメオドメイン(ZFHD)がキメラの改変された酵素により媒介されるアブレーションの特異性を改変するために適当な唯一のドメインではないことを例示する。FokIは、HTH DNA結合ドメインをFokI触媒ドメインに融合した場合に用量依存的にルシフェラーゼレポーターの発現を効果的に取り除いた(図27A)。別個の実験において(図27B)、HTH−FokIの活性は、HTH−FokIコーディング配列のN末端に異種NLSを付加することによりさらに改善された。
HTH−FokI触媒ドメイン(配列番号:5)は、Gin(セリンリコンビナーゼ)からの1〜171bpHTH、リンカー(bp172〜177)およびコドンを最適化したFokI由来のFokI触媒ドメイン(178〜768bp)からなる。得られるキメラ酵素(配列番号:6)は、GinからのHTHのaa1〜57、リンカー(aa58〜59)およびFokI触媒ドメイン(アミノ酸60〜256)を含有する。
図27A〜27Bは、キメラのFokIのDNA結合特異性を別の種類の異種DNA結合ドメインとの融合により再現性良く変更できそして標的導入遺伝子のアブレーションが異種核局在化シグナル(NLS)の付加によりさらに改善できることを例示する棒グラフである。図27Aは、HTH融合によってDNAに繋留されたFokIをコードする発現プラスミドの増加する濃度とpCMV.Luciferaseの共トランスフェクションの結果を例示する(6.25、12.5、25、50および100ng)。最初の棒は、50ngのpCMV.Luciferaseのみを示すコントロールである。図27B そのN末端にNLSをさらに有する、HTH−FokI融合をコードする発現プラスミドの増加する濃度とpCMV.Luciferase。
17.実施例12:
ここで例示されないが、他のキメラ酵素が本明細書に記載の技術を用いて作製されている:
SV40 T−Agの核局在化シグナル(1〜24bp)およびGin、セリンリコンビナーゼからのHTH(25〜192bp)を含む、SV40 T−Ag NLS−Ginからのヘリックス−ターン−ヘリックス(HTH)(192bp、配列番号:7)を含有するAAVプラスミド。得られる酵素(配列番号:8)において、アミノ酸1〜8はSV40 T−Ag NLSからであり、そしてアミノ酸9〜64はGinからのHTHである;
SV40 T−Ag NLS(bp1〜24)、GinからのHTH(bp25〜192)、リンカー(bp193〜198)およびFokIの触媒ドメイン(bp199〜789)含む、SV40 T−Ag NLS−HTH−FokI触媒ドメイン(789bp、配列番号:9)を含有するAAVプラスミド。得られるキメラ酵素(配列番号:10)において、アミノ酸1〜8はSV40 T−Ag NLSからであり、アミノ酸9〜64はGinからのHTHであり、アミノ酸65〜66はリンカー残基であり、そしてアミノ酸67〜263はFokI触媒ドメインである。
SV40 T−Ag NLS(bp1〜24)、ジンクフィンガーホメオドメイン(b
p25〜387)、リンカー(bp388〜393)およびFokI触媒ドメイン(bp394〜984)を含む、SV40 T−Ag NLS−ZFHD−FokI触媒ドメイン(984bp)を含有するAAVプラスミドを作製した(配列番号:23)。得られるキメラ酵素(配列番号:21、328aa)において、アミノ酸1〜8はSV40 T−Ag NLSであり、アミノ酸9〜129はZFHDであり、アミノ酸130〜131はリンカー残基であり、そしてアミノ酸132〜138はFokI触媒ドメインである。
これらおよび他の構築物は、ウイルス組成物およびPITA系用に本発明の方法に従ってウイルスを製造するために用いることができる。
18.実施例13:HIVの処置における複製欠損AAVウイルス組成物の使用
本組成物は、HIVの処置における安全機序として潜在的に使用することができる。最近、エイズへの進行なしに数十年にわたってHIV状態を維持する個体、長期非進行者からの広範に中和する抗体が、いくつかの研究グループにより同定されている。
HIVに対する中和抗体(HIV NAb)の全てのコーディング領域が、AAVの逆方向末端反復(ITR)の間に置かれる。構築物の全サイズが4.7kb未満(2つのITRを含む)である場合、それらはAAVキャプシドにパッケージングされる。選択するAAV血清型キャプシドは、遺伝子発現のレベル、送達の方法および必要とされる注射部位からの生体内分布の程度によって決まる。さらに、HIV NAbの発現に使用する構成的プロモーター(および潜在的に1つの小分子の場合における誘導系の部分)は、標的とする組織タイプによって決まる。潜在的臨床研究の以下の実施例において、選択するベクター血清型は、肝臓特異的プロモーターTBGの利用を可能にする静脈内注射により投与されるAAV8である。
HIV患者において、これらのHIV中和抗体の1つもしくはそれ以上を発現するAAVベクターの投与は、1つもしくはそれ以上の広範HIV NAbの長期の高レベル発現をもたらし、そしてウイルス量を減らし、HIVの獲得を潜在的に防ぐ。この場合、個体は5x1012ゲノムコピー/各ベクターのキログラムの用量で2つのAAVベクターの静脈内注射を受ける。2つのAAVベクターに含まれるのは、構成的プロモーターの制御下のHIV中和抗体であり、ベクターの投与後に発現が迅速に起こることを可能にする。
A.ヘテロ二量体および2つの小分子
HIV NAbに対する潜在的毒性の最初の兆候の後、誘導系の成分、この場合、FKBPに連結されたDNA結合ドメインおよびエンドヌクレアーゼ酵素の触媒ドメインに連結されたFRAPの発現を誘導するために第1の小分子薬剤が投与される。これは、HIV NAbに対するさらなる毒性が生じる場合に系を作用のために準備することを可能にする。毒性レベルが上昇し続ける場合、エンドヌクレアーゼ活性の開始は、活性酵素の形成およびHIV NAb遺伝子発現のアブレーションをもたらす第2の小分子薬剤の投与により誘導される。
B.ヘテロ二量体および1つの小分子
また構成的発現の制御下であるのは、ラパマイシン誘導系の要素、FKBPおよびFRAPである。AAVベクターの投与後に、患者は数年間にわたって一定の間隔で綿密にモニターされる。HIV NAbに対する毒性が生じる場合、ラパマイシンもしくはラパログの送達が実行される。反復投与まで増やす可能性を有してまず最初に1mg/kgのラパマイシン/ラパログのIV投与が、HIV抗体の発現を取り除くために与えられる。
毒性およびHIV抗体レベルは、HIV NAbの発現が検出できないレベルに到達するまで綿密にモニターされる。従って、HIV NAbの遺伝子発現のアブレーションは、克服できない毒性が生じる場合に遺伝子発現を取り除くための安全スイッチを提供する。
本明細書において引用される全ての公開、特許および特許出願、ならびに優先出願米国特許出願第61/318,755号および配列表は、各個々の公開もしくは特許出願が引用することにより組み込まれると明確にそして個々に示されるように引用することによりそれらの全部が本明細書に組み込まれる。前述の発明は理解を明らかにする目的のために例示および実施例としていくらか詳細に記述されているが、添付の請求項の精神もしくは範囲から逸脱せずにある種の変更および改変をそれに行うことができることは本発明の教示を考慮すると当業者に容易に明らかである。

Claims (15)

  1. ヒト患者における使用するための複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物であって、2種以上のアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターのストックを含んでなり、かつ
    (a)治療用製品の転写を制御するプロモーターと機能的に結合した治療用製品をコードする第1の転写単位であって、キメラの改変されたヌクレアーゼアブレーターに特異的なアブレーション認識部位を含有する該第1の転写単位;および
    (b)調節可能なプロモーターと機能的に結合したアブレーション認識部位に特異的なアブレーターをコードする少なくとも一つの第2の転写単位であって、該転写および/もしくはアブレーション活性薬理学的作用物質により制御される該第2の転写単位
    を含んでなり、
    該アブレーターが第1の配列(i)および第2の配列(ii)を有するキメラの改変されたヌクレアーゼであり、第1の配列におけるヌクレアーゼのDNA結合ドメインが薬理学的作用物質の二量化可能な結合ドメインに融合しており、第2の配列におけるヌクレアーゼヌクレアーゼ切断ドメインが薬理学的作用物質の二量化可能な結合ドメインに融合しており、かつ、第1の配列(i)及び第2の配列(II)は各々プロモーターの発現を制御する少なくとも一つ該プロモーターと機能的に結合している、
    前記組成物。
  2. 請求項1に記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物であって、以下の任意の特徴:(i)該第1の転写単位が1つより多くのアブレーション認識部位を含有すること、または
    (ii)該第1の転写単位を担持するAAVベクターのストックが1つより多くのアブレーション認識部位を含んでなり、該1つより多くのアブレーション認識部位が第1のアブレーション認識部位および該第1のアブレーション認識部位と異なる第2のアブレーション認識部位を含んでなり、該組成物が第1のアブレーション認識部位に特異的な第1のアブレーターおよび第2の認識部位に特異的な第2のアブレーターをさらに含むこと
    有する、組成物。
  3. 調節可能なプロモーター系がtet−オン/オフ系、tetR−KRAB系、ミフェプリストン(RU486)調節可能な系、タモキシフェン依存的な調節可能な系、ラパマイシンで調節可能な系もしくはエクジソンに基づく調節可能な系から選択される請求項1に記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物。
  4. アブレーターが、第1の転写単位中のアブレーション認識部位に結合しそしてDNAを切除するかもしくは取り除くエンドヌクレアーゼ、リコンビナーゼ、メガヌクレアーゼもしくはジンクフィンガーエンドヌクレアーゼよりなる群から選択される、請求項1〜3のいずれかに記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物。
  5. アブレーターがCreリコンビナーゼであり、そしてアブレーション認識部位がloxPであるか、またはアブレーターがFLPリコンビナーゼであり、そしてアブレーション認識部位がFRTである、請求項4に記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物。
  6. 請求項1に記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物であって、アブレーターがキメラの改変されたエンドヌクレアーゼであり、かつ、第1の配列(i)および第2の配列(ii)が各々その発現を制御する少なくとも1つのプロモーターと機能的に結合している、組成物。
  7. 請求項6記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物であって、以下の任意の特徴:
    (a)キメラの改変されたエンドヌクレアーゼがバイシストロン性の転写単位中の単一のバイシストロン性オープンリーディングフレーム内に含有され、該転写単位が(i)と(ii)の間にリンカーをさらに含んでなること、または
    (b)配列(i)および/もしくは配列(ii)が誘導性プロモーターを有すること、または
    (c)キメラの改変されたエンドヌクレアーゼが別個のオープンリーディングフレーム内に含有されていること
    有する、組成物。
  8. アブレーターのコーディング配列が、アブレーターコーディング配列の5’もしくは3’に位置する核局在化シグナルをさらに含んでなる、請求項1〜7のいずれかに記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物。
  9. 請求項〜8のいずれかに記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物であって、以下の任意の特徴:
    (i)DNA結合ドメインがジンクフィンガー、ヘリックス−ターン−ヘリックス、HMG−ボックス、Statタンパク質、B3、ヘリックス−ループ−ヘリックス、ウィングドヘリックス−ターン−ヘリックス、ロイシンジッパー、ウィングドヘリックス、POUドメインおよびホメオドメインよりなる群から選択されること、または
    (ii)エンドヌクレアーゼがII型制限エンドヌクレアーゼ、イントロンエンドヌクレアーゼ、およびセリンもしくはチロシンリコンビナーゼよりなる群から選択されること
    を有する、組成物。
  10. ブレーターがキメラのFokI酵素である、請求項6〜9の(ii)のいずれかに記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物。
  11. 第1の配列(i)および第2の配列(ii)がIRESもしくはフューリン−2Aを含有するバイシストロン性単位であり、かつ、第1のプロモーターと第2のプロモーターが同一である、請求項1〜10のいずれかに記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物。
  12. 請求項1〜11のいずれかに記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物であって、以下の任意の特徴:
    (i)薬理学的作用物質がラパマイシンもしくはラパログであること、または
    (ii)アデノ随伴ウイルス(AAV)がAAV1、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9もしくはrh10よりなる群から選択されること、または
    (iii)(a)の第1の転写単位および(b)のアブレーター系組成物中の異なるAAVベクターのストック上にあること
    有する、組成物。
  13. 請求項1〜12のいずれかに記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物であって、第1のAAVベクターのストックがAAV5’逆方向末端反復(ITR)配列および第1の転写単位に隣接するAAV3’ITR配列を含んでなる、組成物。
  14. 請求項13に記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物であって、AAV ITRsがAAV1、AAV2、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9もしくはrh10ITRsから選択される、組成物。
  15. 請求項1〜14のいずれかに記載の複製欠損アデノ随伴ウイルス組成物であって、治療用製品がHIV感染性を中和する抗体もしくは抗体フラグメント、可溶性血管内皮成長因子受容体−1(sFlt−1)、第VIII因子、第IX因子、インシュリン様成長因子(IGF)、肝細胞成長因子(HGF)、ヘムオキシゲナーゼ−1(HO−1)または神経成長因子(NGF)である、組成物。
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