JP6387350B2 - 希突起神経膠細胞を標的とするアデノ随伴ウイルスベクター - Google Patents

希突起神経膠細胞を標的とするアデノ随伴ウイルスベクター Download PDF

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Description

[優先権の陳述]
本出願は、その内容全体が参照により本明細書に援用される、2012年9月28日に出願された米国仮出願第61/707,108号の利益を主張する。
[発明の分野]
本発明は、希突起神経膠細胞(オリゴデンドロサイト)を標的とするキメラアデノ随伴ウイルス(AAV)カプシド、それを含むウイルスベクター、および該ベクターを使用して希突起神経膠細胞を標的とする方法に関する。
10年以上も前に、アデノ随伴ウイルス(AAV)が筋肉を効率的に形質導入することが最初に報告されている(Xiao他、(1996)J.Virol.70:8098〜8108)。外来性の発現カセットおよびAAV逆方向末端反復(ITR)配列から構成される組換えAAV(rAAV)ゲノムは、真核細胞において持続的な導入遺伝子の発現に関与するエピソーム形態で存在する(Schnepp他、(2003)J.Virol.77:3495〜3504)。AAVベクターは良好な安全性プロファイルを有する。ヒト疾患は野生型AAVの感染とは無関係であり、rAAVによる形質導入後のヒト対象では低毒性が観察される(Manno他、(2003)Blood 101:2963〜2972)。
脳では、AAVベクターの大部分は神経細胞への優勢な選択性を示し、希突起神経膠細胞等のその他の細胞型に対する有効性は非常に低い。AAV改変および指向性進化における最近の進歩により、向性が変更されているベクターを含む新規のAAV血清型の開発能力が増大されている(Gray他、(2010)Mol.Ther.18:570〜578)。しかしながら、中枢神経系では、AAV4を除く全てのAAVベクターおよびキメラは優勢な神経細胞向性を示す。希突起神経膠細胞を効率的に標的とするAAVベクターは開発されていない。
本発明は、希突起神経膠細胞に対する優勢な向性を示すキメラAAVカプシド配列の開発に部分的に基づく。キメラカプシドを使用して、対象の中枢神経系(CNS)中における希突起神経膠細胞を形質導入するAAVベクターを創製することができる。
そのため、本発明の一態様は、AAVカプシドをコードする核酸であって、(a)配列番号1のヌクレオチド配列または(b)配列番号2〜4のうちのいずれか1つをコードするヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するAAVカプシドコード配列を含む核酸と、該核酸を含む細胞およびウイルス粒子とに関する。
本発明の別の態様は、配列番号2〜4のうちのいずれか1つと少なくとも96%の同一性を有するアミノ酸配列を含むAAVカプシドと、AAVベクターゲノムおよび本発明に係るAAVカプシドを含むAAV粒子とに関する。
本発明のさらなる態様は、AAVカプシドを含む組換えAAV粒子を産生する方法であって、細胞にインビトロで、本発明に係る核酸、AAVのrepをコードする配列、異種核酸を含むAAVベクターゲノム、および増殖性のAAV感染を生じさせるためのヘルパー機能を提供することと、AAVベクターゲノムをカプシド形成して、AAVカプシドを含む組換えAAV粒子を構築することとを含む方法に関する。
本発明の追加の態様は、薬学的に許容される担体中に、本発明に係る核酸、ウイルス粒子、AAVカプシド、またはAAV粒子を含む医薬製剤に関する。
本発明の別の態様は、目的の核酸を希突起神経膠細胞に送達する方法であって、希突起神経膠細胞を本発明に係るAAV粒子と接触させることを含む方法に関する。
本発明のさらなる態様は、対象となる哺乳動物において目的の核酸を希突起神経膠細胞に送達する方法であって、有効量の、本発明に係るAAV粒子または医薬製剤を対象となる哺乳動物に投与することを含む方法に関する。
本発明の追加の態様は、対象となる哺乳動物において目的の核酸を損なわれた(compromised)血液脳関門領域と隣接するCNSの領域に送達する方法であって、有効量の、本発明に係るAAV粒子または医薬製剤を対象となる哺乳動物に静脈内投与することを含む方法に関する。
本発明の別の態様は、それを必要とする哺乳動物対象において希突起神経膠細胞の機能不全を伴う障害を処置する方法であって、治療有効量の、本発明に係るAAV粒子または医薬製剤を対象となる哺乳動物に投与することを含む方法に関する。
本発明のさらなる態様は、目的の向性プロファイルを有するAAVカプシドを調製する方法であって、本発明に係るAAVカプシドを改変して、目的の向性プロファイルをもたらすアミノ酸配列を挿入することを含む方法に関する。
本発明のこれらの態様およびその他の態様を、以下の本発明の説明においてより詳細に述べる。
BNP61、BNP62およびBNP63のAAVカプシドクローンのキメラ構造を示す図である。 ラットの尾状核における希突起神経膠細胞に対するBNP61の向性を示す写真である。(A)は、BNP61−CBh−GFPベクターの注入後1週目のラットの尾状核におけるGFP陽性の希突起神経膠細胞を示す写真である。GFP陽性の神経細胞がないことに留意すべきである。(B)は、希突起神経膠細胞の形態を明瞭に示す、より高い倍率の写真であり、(C)は、星状膠細胞に対する細胞マーカーであるGFAP(赤色)と共存するGFP陽性細胞がないことを示す写真である。 図3Aおよび図3Bは、初代の希突起神経膠細胞培養における希突起神経膠細胞に対するBNP61の向性を示す写真である。 定量PCRにより決定した、雌の野生型マウスにおける静脈内注射後のBNP61(MG001)および親(parent)カプシドの体内分布を示すグラフである。Y軸は、2倍体のマウスゲノム当たりのGFPのコピー数を表す。 末梢性投与後にBNP61が損なわれた血液脳関門を通過することを示す写真である。 ラットの梨状皮質における希突起神経膠細胞に対するBNP63の向性を示す写真である。
本発明は、希突起神経膠細胞に対する向性を示すキメラAAVカプシド配列の開発に部分的に基づく。このキメラカプシドを使用して、対象のCNS中における希突起神経膠細胞を形質導入するAAVベクターを創製することができる。
以下に本発明をより詳細に説明する。この説明は、本発明を実施することができる様々な方法の全てまたは本発明に追加することのできる特徴の全ての詳細な列挙を意図するものではない。例えば、一実施形態に関して例示した特徴をその他の実施形態に組み込むことができ、特定の実施形態に関して例示した特徴をその実施形態から削除することができる。さらに、本開示を踏まえて、本明細書に示した様々な実施形態に対する、本発明から逸脱しない様々な変更および追加が当業者には明らかである。そのため、以下の詳述は、本発明のいくつかの特定の実施形態を例示することを意図するものであり、それらの全ての置き換え、組み合わせおよび変更を余すことなく詳述することを意図するものではない。
文脈が別段のことを指示しない限り、本明細書に記載する本発明の様々な特徴を任意の組み合わせで使用することができることが明確に意図される。さらに、本発明はまた、本発明のいくつかの実施形態において、本明細書で述べる任意の特徴または特徴の組み合わせを除外することができるまたは省略することができることも意図するものである。例示すると、ある複合体が構成要素A、BおよびCを含むことが本明細書で述べられている場合、A、BもしくはCのうちのいずれかまたはそれらの組み合わせを単独でまたは任意の組み合わせで省略して特許請求の範囲から除外することができることが明確に意図される。
別段の定義がない限り、本明細書で使用する全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者により、一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書において本発明の説明で使用する専門用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的とし、本発明を限定することを意図するものではない。
別段の具体的な指示がない限り、本明細書では、ヌクレオチド配列を左から右へ5’から3’方向に一本鎖のみで示す。本明細書では、ヌクレオチドおよびアミノ酸の両方を、米国特許規則1.822および確立された用法に従って、IUPAC−IUB Biochemical Nomenclature Commissionにより推奨された様式でまたは(アミノ酸に関しては)1文字表記もしくは3文字表記のいずれかにより表す。
別段に指示されている場合を除き、当業者に既知である標準的な方法を、組換えポリペプチドおよび合成ポリペプチド、抗体またはその抗原結合フラグメントの産生、核酸配列の操作、形質転換細胞の産生、rAAV構築物、改変カプシドタンパク質、AAVのrep配列および/またはcap配列を発現するパッケージングベクターならびに一時的におよび安定して遺伝子導入されたパッケージング細胞の構築に使用することができる。そのような技法は当業者に既知である。例えば、SAMBROOK他、MOLECULAR CLONING:A LABORATORY MANUAL第2版(Cold Spring Harbor、NY、1989)、F.M.AUSUBEL他、CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY(Green Publishing Associates,Inc.およびJohn Wiley&Sons,Inc.、New York)を参照。
本明細書で言及する全ての刊行物、特許出願、特許、ヌクレオチド配列、アミノ酸配列およびその他の参考文献は、その全体が参照により援用される。
I.定義
本発明の説明および添付した特許請求の範囲におけるAAVカプシドサブユニットにおける全てのアミノ酸位置の指定は、VP1カプシドサブユニットの番号付けに対するものである。
本発明の説明および添付した特許請求の範囲で使用する場合、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈が別段のことを明確に指示しない限り複数形も含むことを意図するものである。
本明細書で使用する場合、「および/または」は、列挙した関連事項のうちの1つまたは複数の任意の組み合わせおよび全ての可能な組み合わせ、ならびに選択肢(「または」)として解釈した場合には組み合わせの欠如を指し、これらを包含する。
さらに、本発明はまた、本発明のいくつかの実施形態において、本明細書で述べる任意の特徴または特徴の組み合わせを除外することができるまたは省略することができることも意図するものである。
さらに、用語「約」は本明細書で使用する場合、例えば本発明における化合物または薬剤の量、用量、時間、温度等の測定可能な値を指す場合に、特定の量の±20%、±10%、±5%、±1%、±0.5%または±0.1%のばらつきを包含することを意味する。
用語「〜から本質的になる」は核酸、タンパク質またはカプシド構造に関して本明細書で使用する場合、該核酸、タンパク質またはカプシド構造が該核酸、タンパク質またはカプシド構造の目的の機能、例えば該タンパク質もしくはカプシドのまたは核酸によりコードされるタンパク質もしくはカプシドの向性プロファイルを著しく(例えば約1%、5%または10%を超えて)変更する、列挙した要素以外の任意の要素を含有しないことを意味する。
本発明に関連する用語「アデノ随伴ウイルス」(AAV)には、AAV1型、AAV2型、AAV3型(3A型および3B型を含む)、AAV4型、AAV5型、AAV6型、AAV7型、AAV8型、AAV9型、AAV10型、AAV11型、トリAAV、ウシAAV、イヌAAV、ウマAAVならびにヒツジAAV、ならびに未知のまたは後に発見される任意の他のAAVが含まれるがこれらに限定されない。例えば、BERNARD N.FIELDS他、VIROLOGY、第2巻、第69章(第4版、Lippincott−Raven Publishers)を参照。多くのさらなるAAVの血清型およびクレードも同定されており(例えばGao他、(2004)J.Virol.78:6381〜6388および表1を参照)、これらも用語「AAV」に包含される。
様々なAAVおよび自律性パルボウイルスのゲノム配列ならびにITR、Repタンパク質およびカプシドサブユニットの配列は当分野で既知である。そのような配列を、文献にまたはGenBank(登録商標)データベース等の公共データベースに見出すことができる。例えば、GenBank(登録商標)受託番号NC002077、NC001401、NC001729、NC001863、NC001829、NC001862、NC000883、NC001701、NC001510、AF063497、U89790、AF043303、AF028705、AF028704、J02275、J01901、J02275、X01457、AF288061、AH009962、AY028226、AY028223、NC001358、NC001540、AF513851、AF513852、AY530579、AY631965、AY631966を参照し、これらの開示はその全体が本明細書に援用される。また、例えばSrivistava他、(1983)J.Virol.45:555;Chiorini他、(1998)J.Virol.71:6823;Chiorini他、(1999)J.Virol.73:1309;Bantel−Schaal他、(1999)J.Virol.73:939;Xiao他、(1999)J.Virol.73:3994;Muramatsu他、(1996)Virology 221:208;Shade他、(1986)J.Virol.58:921;Gao他、(2002)Proc.Nat.Acad.Sci.USA 99:11854;国際公開第00/28061号、国際公開第99/61601号、国際公開第98/11244号;米国特許第6,156,303号も参照し、これらの開示はその全体が本明細書に援用される。また、表1も参照。Xiao,X.(1996)、「Characterization of Adeno−associated virus(AAV)DNA replication and integration」、博士論文、ピッツバーグ大学、ピッツバーグ、ペンシルバニア州(その全体が本明細書に援用される)には、AAV1、AAV2およびAAV3の末端反復配列の初期の説明が記載されている。
「キメラ」AAV核酸カプシドコード配列または「キメラ」AAVカプシドタンパク質とは、2種以上のカプシド配列の一部を組み合わせるものである。「キメラ」AAVのビリオンまたは粒子は、キメラAAVカプシドタンパク質を含む。
用語「向性」は本明細書で使用する場合、ある種の細胞型もしくは組織型へのウイルスの選択的侵入、ならびに/または、ある種の細胞型もしくは組織型への侵入を促進する、細胞表面との選択的相互作用を指し、任意選択的におよび好ましくはその後にウイルスゲノムにより運搬された配列の細胞内での発現(例えば転写および任意選択的に翻訳)、例えば組換えウイルスに関しては異種ヌクレオチド配列の発現も指す。例えば誘導性プロモーター用のトランス活性因子またはそれ以外の調節核酸配列が存在しない場合にウイルスゲノムからの異種核酸配列の転写を開始することができないことを当業者は理解する。rAAVゲノムの場合には、ウイルスゲノムからの遺伝子発現は、安定的に組み込まれたプロウイルス由来であり得、および/または組み込まれていないエピソーム由来であり得、ならびにウイルス核酸が細胞内で取り得る任意の他の形態であり得る。
用語「向性プロファイル」は、1種または複数の標的細胞、組織および/または器官の形質導入のパターンを指す。キメラAAVカプシドの代表的な例は、神経細胞、星状膠細胞およびその他のCNS細胞の形質導入のみが低く、希突起神経膠細胞の形質導入が効率的であることを特徴とする向性プロファイルを有する。
用語「希突起神経膠細胞に特異的な」は本明細書で使用する場合、CNS中に直接投与した場合に神経細胞、星状膠細胞およびその他のCNS細胞型よりも、希突起神経膠細胞を選択的に形質導入するウイルスベクターを指す。いくつかの実施形態では、形質導入細胞の少なくとも約80%が希突起神経膠細胞であり、例えば少なくとも約85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%またはより多くが希突起神経膠細胞である。
用語「希突起神経膠細胞の機能不全を伴う障害」は本明細書で使用する場合、希突起神経膠細胞が損傷している、欠失しているまたは不適切に機能する疾患、障害または傷害を指す。この用語は、希突起神経膠細胞が直接影響を受ける疾患、障害および傷害、ならびにその他の細胞の損傷(例えば脊髄傷害)によって希突起神経膠細胞が二次的に機能不全になる疾患、障害および傷害を含む。
用語「損なわれた血液脳関門領域と隣接する」は本明細書で使用する場合、関門機能が損なわれている血液脳関門の一部に隣接する中枢神経系(CNS)の細胞を指す。
本明細書で使用する場合、ウイルスベクター(例えばAAVベクター)による細胞の「形質導入」は、ベクターの細胞内への侵入、ならびにウイルスベクター内への核酸の取り込みおよびその後のウイルスベクターを介した細胞内への移入による遺伝物質の細胞内への移入を意味する。
別段の指示がない限り、適切な陽性コントロールまたは陰性コントロールを参照して、「効率的な形質導入」または「効率的な向性」または同様の用語を決定することができる(例えば、形質導入もしくは向性それぞれが陽性コントロールの少なくとも約50%、60%、70%、80%、85%、90%、95%であるかもしくはより高い、または、形質導入もしくは向性それぞれが陰性コントロールの少なくとも約110%、120%、150%、200%、300%、500%、1000%であるかもしくはより高い)。
同様に、適切なコントロールを参照して、ウイルスが標的組織を「効率的に形質導入しない」もしくは標的組織に対して「効率的な向性を有しない」かどうかをまたは同様の用語を決定することができる。特定の実施形態では、ウイルスベクターは、肝臓、腎臓、生殖腺および/または生殖細胞を効率的に形質導入しない(すなわち、これらに対して効率的な向性を有しない)。特定の実施形態では、組織(例えば肝臓)の望ましくない形質導入は、所望の標的組織(例えば骨格筋、横隔膜筋および/または心筋)の形質導入レベルの20%以下であり、10%以下であり、5%以下であり、1%以下であり、0.1%以下である。
本明細書で使用する場合、用語「ポリペプチド」は、別段の指示がない限りペプチドおよびタンパク質の両方を包含する。
「核酸」または「ヌクレオチド配列」とはヌクレオチド塩基の配列のことであり、これらはRNA、DNAまたはDAN−RNAハイブリッド配列(天然に存在するヌクレオチドおよび天然には存在しないヌクレオチドの両方が挙げられる)であり得るが、好ましくは一本鎖DNA配列または二本鎖DNA配列のいずれかである。
本明細書で使用する場合、「単離された」核酸またはヌクレオチド配列(例えば「単離されたDNA」または「単離されたRNA」)は、天然に存在する生物もしくはウイルスのその他の成分、例えば細胞もしくはウイルスの構造成分または核酸もしくはヌクレオチド配列と関連して一般に見出されるその他のポリペプチドもしくは核酸の少なくともいくつかから分離されたまたはそれを実質的に含まない核酸またはヌクレオチド配列を意味する。
同様に、「単離された」ポリペプチドは、分離されたまたは天然に存在する生物もしくはウイルスのその他の成分、例えば細胞もしくはウイルスの構造成分またはポリペプチドと関連して一般に見出されるその他のポリペプチドもしくは核酸の少なくともいくつかを実質的に含まないポリペプチドを意味する。
用語「処置する(treat)」、「処置すること(treating)」もしくは「〜の処置(treatment of)」(または文法的に等価の用語)は、対象の状態の重症度が低減されるまたは少なくとも部分的に改善されるもしくは寛解されること、および/または少なくとも1種の臨床症状のある程度の軽減、緩和もしくは低減が達成されること、および/または状態の進行の遅延、および/または疾患もしくは障害の発症の予防もしくは遅延を意味する。用語「処置する(treat)」、「処置する(treats)」、「処置すること(treating)」または「〜の処置(treatment of)」等には、(例えば感染または癌または障害の発症を予防するための)対象の予防的処置も含まれる。本明細書で使用する場合、用語「予防する(prevent)」、「予防する(prevents)」または「予防(prevention)」(およびこれらと文法的に等価な用語)は、疾患の完全な消滅を暗示することを意味せず、状態の発生率を低減させる、状態の発症および/もしくは進行を遅延させる、ならびに/または状態に関連する症状を低減させる任意の種類の予防的処置を包含する。そのため、文脈が別段のことを指示しない限り、用語「処置する(treat)」、「処置すること(treating)」もしくは「〜の処置(treatment of)」(または文法的に等価の用語)は、予防レジメンおよび治療レジメンの両方を指す。
「有効」量または「治療有効」量とは本明細書で使用する場合、対象にある程度の改善または利益をもたらすのに十分な量のことである。換言すると、「有効」量または「治療有効」量とは、対象における少なくとも1種の臨床症状のある程度の軽減、緩和または低減をもたらすことができる量のことである。ある程度の利益が対象にもたらされる限り、治療効果が完璧であるまたは治癒的である必要はないことを当業者は認識する。
「異種ヌクレオチド配列」または「異種核酸」とは、ウイルス中に天然には存在しない配列のことである。一般に、異種核酸または異種ヌクレオチド配列は、ポリペプチドおよび/または非翻訳RNAをコードするオープンリーディングフレームを含む。
「治療用ポリペプチド」は、細胞中におけるまたは対象中におけるタンパク質の不存在または欠損に起因する症状を軽減するまたは低減することができるポリペプチドであり得る。さらに、「治療用ポリペプチド」は、別な方法で対象に利益を付与するポリペプチドであり得、利益として例えば抗癌効果または移植片の残存性の改善が挙げられる。
本明細書で使用する場合、用語「ベクター」、「ウイルスベクター」、「送達ベクター」(および同様の用語)は、核酸送達媒体として機能し、ビリオン内にパッケージングされたウイルス核酸(すなわちベクターゲノム)を含むウイルス粒子を一般に指す。本発明に係るウイルスベクターは本発明に係るキメラAAVカプシドを含み、AAVゲノムもしくはrAAVゲノムまたはウイルス核酸を含む任意の他の核酸をパッケージングすることができる。また、いくつかの文脈では、ビリオンが存在しないベクターゲノム(例えばvDNA)を指すために、および/またはカプシドに繋がれた分子もしくはカプシド内にパッケージングされた分子を送達するために輸送体としての役割を果たすウイルスカプシドを指すために、用語「ベクター」、「ウイルスベクター」「送達ベクター」(および同様の用語)を使用することができる。
「組換えAAVベクターゲノム」または「rAAVゲノム」とは、少なくとも1つの逆方向末端反復(例えば、1つの、2つのまたは3つの逆方向末端反復)と、1つまたは複数の異種ヌクレオチド配列とを含むAAVゲノム(すなわちvDNA)のことである。rAAVベクターは、ウイルスを生成するために145塩基の末端反復(TR)をシスで一般に保持するが、部分的にまたは完全に合成の配列を含む改変AAV TRおよび非AAV TRも、この目的に役立つことができる。全てのその他のウイルス配列が必ずしも必要ではなく、トランスで供給されてもよい(Muzyczka、(1992)Curr.Topics Microbiol.Immunol.158:97)。rAAVベクターは2つのTR(例えばAAV TR)を任意選択的に含み、これらのTRは一般に異種ヌクレオチド配列の5’末端および3’末端にあることができるが、それらに隣接している必要はない。これらのTRは互いに同じであり得る、または互いに異なることができる。ベクターゲノムはまた、その3’末端または5’末端に単一のITRを含有することもできる。
用語「末端反復」または「TR」には、任意のウイルス末端反復、またはヘアピン構造を形成し逆方向末端反復として機能する(すなわち、例えば複製、ウイルスパッケージング、組み込みおよび/もしくはプロウイルスレスキュー(rescue)等の所望の機能を媒介する)合成配列が含まれる。TRは、AAV TRまたは非AAV TRであり得る。例えば、その他のパルボウイルス(例えば、イヌパルボウイルス(CPV)、マウスパルボウイルス(MVM)、ヒトパルボウイルスB−19)の非AAV TR配列等の非AAV TR配列またはSV40複製の開始点としての役割を果たすSV40ヘアピンをTRとして使用することができ、非AAV TR配列またはSV40ヘアピンを短縮化、置換、欠失、挿入および/または追加によりさらに改変することができる。さらに、TRは、Samulski他に対する米国特許第5,478,745号に記載されている「二重D配列」等の部分的なまたは完全な合成物であり得る。
「AAV末端反復」または「AAV TR」は、血清型1、2、3、4、5、6、7、8、9、10もしくは11または未知のもしくは後に発見される任意の他のAAV(例えば表1を参照)が挙げられるがそれらに限定されない任意のAAV由来であり得る。AAV末端反復が所望の機能、例えば複製、ウイルスパッケージング、組み込みおよび/またはプロウイルスレスキュー等を媒介する限り、AAV末端反復は、天然の末端反復配列を有する必要はない(例えば、天然のAAV TR配列を挿入、欠失、短縮化および/またはミスセンス変異により変更することができる)。
本明細書では用語「rAAV粒子」および「rAAVビリオン」を互換的に使用する。「rAAV粒子」または「rAAVビリオン」は、AAVカプシド内にパッケージングされているrAAVベクターゲノムを含む。
AAVカプシド構造は、BERNARD N.FIELDS他、VIROLOGY、第2巻、第69章および第70章(第4版、Lippincott−Raven Publishers)により詳細に説明されている。
特性を「実質的に保持する」とは、特性(例えば活性またはその他の測定可能な特徴)の少なくとも約75%、85%、90%、95%、97%、98%、99%または100%が保持されることを意味する。
II.希突起神経膠細胞を標的とするキメラAAVカプシド
本発明者らは、中枢神経系(CNS)の神経細胞およびその他の細胞よりも、希突起神経膠細胞を選択的に形質導入することが可能なキメラAAVカプシド構造体を同定した。そのため、本発明の一態様は、AAVカプシドをコードする核酸であって、(a)配列番号1のヌクレオチド配列または(b)配列番号2をコードするヌクレオチド配列と、少なくとも90%の同一性を有するAAVカプシドコード配列を含む、該配列から本質的になるまたは該配列からなる核酸と、キメラAAVカプシドを含むウイルスとに関する。いくつかの実施形態では、AAVカプシドコード配列は、(a)または(b)のヌクレオチド配列と少なくとも91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%の同一性を有する。別の実施形態では、AAVカプシドコード配列は、(a)または(b)のヌクレオチド配列を含むか、該配列から本質的になるか、または該配列からなる。
いくつかの実施形態では、AAVカプシドをコードする核酸は、配列番号3または4をコードするヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有するAAVカプシドコード配列を含み、該配列から本質的になり、または該配列からなり、ウイルスはキメラAAVカプシドを含む。いくつかの実施形態では、AAVカプシドコード配列は、配列番号3または4をコードするヌクレオチド配列と少なくとも91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%の同一性を有する。別の実施形態では、AAVカプシドコード配列は、配列番号3または4をコードするヌクレオチド配列を含むか、該配列から本質的になるか、または該配列からなる。
配列番号2〜4は、本発明におけるVP1カプシドタンパク質配列を例示する。本発明の説明および添付した特許請求の範囲における全てのアミノ酸位置の指定は、VP1の番号付けに対するものである。AAVカプシドは、より小さいVP2カプシドタンパク質およびVP3カプシドタンパク質も一般に含有することを当業者は理解する。AAVカプシドタンパク質のコード配列の重複に起因して、VP2カプシドタンパク質およびVP3カプシドタンパク質の核酸コード配列およびアミノ酸配列は、配列番号1〜4で示すVP1配列から明らかである。具体的には、VP2は、配列番号1のヌクレオチド412位(acg)および配列番号2のトレオニン148位から始まる。VP3は、配列番号1のヌクレオチド607位(atg)および配列番号2のメチオニン203位から始まる。ある実施形態では、配列番号2〜4由来の配列を含む、単離されたVP2カプシドタンパク質およびVP3カプシドタンパク質、ならびにVP2タンパク質もしくはVP3タンパク質またはその両方をコードする、単離された核酸が意図される。
本発明はまた、キメラAAVカプシドタンパク質およびキメラカプシドも提供し、カプシドタンパク質は、配列番号2〜4のうちの1つに示すアミノ酸配列を含むか、該配列から本質的になるか、または該配列からなり、配列番号2〜4のうちの1つのカプシドタンパク質コード配列中のアミノ酸の1個、2個以下、3個以下、4個以下、5個以下、6個以下、7個以下、8個以下、9個以下、10個以下、12個以下、15個以下、20個以下、25個以下、30個以下、40個以下もしくは50個以下が(天然に存在する、改変されたおよび/もしくは合成の)別のアミノ酸に置換され得、任意選択的に保存的アミノ酸置換され得、かつ/または欠失し得、ならびに/または1個、2個以下、3個以下、4個以下、5個以下、6個以下、7個以下、8個以下、9個以下、10個以下、12個以下、15個以下、20個以下、25個以下、30個以下、40個以下もしくは50個以下のアミノ酸が挿入され得(N末端伸長およびC末端伸長を含む)、または置換、欠失および/もしくは挿入が任意の組み合わせで行なわれ得、置換、欠失および/または挿入は、バリアントカプシドタンパク質またはカプシドを含むビリオン(例えばAAVビリオン)の構造および/または機能を過度に損なわない。例えば、本発明の代表的な実施形態では、キメラカプシドタンパク質を含むAAVビリオンは、配列番号2〜4のうちの1つに示すキメラカプシドタンパク質を含むキメラビリオンの少なくとも1つの特性を実質的に保持する。例えば、キメラカプシドタンパク質を含むビリオンは、配列番号2〜4のうちの1つに示すキメラAAVカプシドタンパク質を含むビリオンの希突起神経膠細胞への向性プロファイルを実質的に保持することができる。ウイルス形質導入等の生物学的特性を評価する方法は当分野で公知である(例えば実施例を参照)。
保存的アミノ酸置換は当分野で既知である。特定の実施形態では、保存的アミノ酸置換として、以下の群の1つまたは複数内での置換が挙げられる。グリシン、アラニン;バリン、イソロイシン、ロイシン;アスパラギン酸、グルタミン酸;アスパラギン、グルタミン;セリン、トレオニン;リシン、アルギニン;および/またはフェニルアラニン、チロシン。
所望の特性を付与するために当分野で既知であるその他の改変を組み込むべく、配列番号2〜4のキメラAAVカプシドタンパク質のアミノ酸配列をさらに改変することができることが当業者には明らかである。非限定的な可能性として、カプシドタンパク質を改変して標的化配列(例えばRGD)または精製および/もしくは検出を容易にする配列を組み込むことができる。例えば、カプシドタンパク質を、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ、マルトース結合タンパク質、ヘパリン/ヘパラン硫酸結合ドメイン、ポリ−His、リガンドおよび/またはレポータータンパク質(例えば、緑色蛍光タンパク質、β−グルクロニダーゼ、β−ガラクトシダーゼ、ルシフェラーゼ等)、免疫グロブリンFcフラグメント、単鎖抗体、赤血球凝集素、c−myc、FLAGエピトープ等の全てまたは一部と融合させて融合タンパク質を形成することができる。標的化ペプチドをAAVカプシドに挿入する方法は当分野で既知である(例えば、国際公開第00/28004号、Nicklin他、(2001)Mol.Ther.474〜181、White他、(2004)Circulation 109:513〜319、Muller他、(2003)Nature Biotech.21:1040〜1046を参照。
本発明に係るウイルスは、国際公開第01/92551号および米国特許第7,465,583号に記載されたように二本鎖ウイルスゲノムをさらに含むことができる。
本発明はまた、本発明に係るキメラAAVカプシドタンパク質を含むAAVカプシドおよびそれを含むウイルス粒子(すなわちビリオン)も提供し、ウイルス粒子はベクターゲノムをパッケージングし(すなわちカプシド形成し)、任意選択的にAAVベクターゲノムをパッケージングする。特定の実施形態では、本発明は、本発明に係るAAVカプシドタンパク質を含むAAVカプシドを含むAAV粒子を提供し、AAVカプシドはAAVベクターゲノムをパッケージングする。本発明はまた、本発明に係るキメラ核酸カプシドコード配列によりコードされたAAVカプシドまたはAAVカプシドタンパク質を含むAAV粒子も提供する。
特定の実施形態では、ビリオンは、目的の異種核酸、例えば細胞に送達するための異種核酸を含む組み替えベクターである。そのため、本発明は、インビトロでの、エクスビボでの、およびインビボでの核酸の細胞への送達に有用である。代表的な実施形態では、本発明に係る組換えベクターを有利に用いて、核酸を動物(例えば哺乳動物)細胞へ送達または移入させることができる。
本発明に係るウイルスベクターにより、任意の異種ヌクレオチド配列を送達することができる。目的の核酸として、ポリペプチドをコードし、任意選択的に治療用(例えば医学的用途のまたは獣医学的用途の)ポリペプチドおよび/または免疫原性(例えばワクチン用の)ポリペプチドをコードする核酸が挙げられる。
いくつかの実施形態では、ポリペプチドは、希突起神経膠細胞の増殖および/または分化を刺激するポリペプチドである。例として、インスリン様増殖因子−1、グリア由来神経栄養因子、ニューロトロフィン−3、アルテミン、形質転換増殖因子アルファ、血小板由来増殖因子、白血病抑制因子、プロラクチン、モノカルボン酸トランスポーター1または核内因子1Aが挙げられるがこれらに限定されない。
治療用ポリペプチドとして、嚢胞性線維症膜貫通調節タンパク質(CFTR)、ジストロフィン(ジストロフィンのミニ遺伝子またはマイクロ遺伝子のタンパク質産物等、例えば、Vincent他、(1993)Nature Genetics 5:130、米国特許公開第2003017131号、Wang他、(2000)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 97:13714〜9[ミニジストロフィン]、Harper他、(2002)Nature Med.8:253〜61[マイクロジストロフィン]を参照);ミニアグリン、ラミニン−α2、サルコグリカン(α、β、γまたはδ)、フクチン関連タンパク質、ミオスタチンプロペプチド、フォリスタチン、ドミナントネガティブミオスタチン、血管新生因子(例えばVEGF、アンジオポエチン−1またはアンジオポエチン−2)、抗アポトーシス因子(例えばヘムオキシゲナーゼ−1、TGF−β、プロアポトーシスシグナルの阻害因子、例えばカスパーゼ、プロテアーゼ、キナーゼ、細胞死受容体[例えばCD−095]、チトクロムC放出の調節因子、ミトコンドリアの開孔および膨張の阻害因子);アクチビンII型可溶性受容体、抗炎症性ポリペプチド、例えばIカッパB優性変異体、サルコスパン、ユートロフィン、ミニユートロフィン、ミオスタチンまたはミオスタチンプロペプチドに対する抗体または抗体フラグメント、細胞周期調節因子、Rhoキナーゼ調節因子、例えば改変された細菌C3外酵素であるCethrin[BioAxone Therapeutics,Inc.、サンローラン、ケベック州、カナダから入手可能]、BCL−xL、BCL2、XIAP、FLICEc−s、ドミナントネガティブカスパーゼ−8、ドミナントネガティブカスパーゼ−9、SPI−6(例えば米国特許出願第20070026076号を参照)、転写因子PGC−α1、Pinch遺伝子、ILK遺伝子およびチモシンβ4遺伝子)、凝固因子(例えば、第VIII因子、第IX因子、第X因子等)、エリスロポエチン、アンジオスタチン、エンドスタチン、カタラーゼ、チロシンヒドロキシラーゼ、細胞内のおよび/または細胞外のスーパーオキシドジスムターゼ、レプチン、LDL受容体、ネプリライシン、リポタンパク質リパーゼ、オルニチントランスカルバミラーゼ、β−グロビン、α−グロビン、スペクトリン、α−抗トリプシン、アデノシンデアミナーゼ、ヒポキサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ、β−グルコセレブロシダーゼ、スフィンゴミエリナーゼ、リソソームヘキソサミニダーゼA、分枝鎖ケト酸デヒドロゲナーゼ、RP65タンパク質、サイトカイン(例えばα−インターフェロン、β−インターフェロン、インターフェロン−γ、インターロイキン1〜14、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、リンフォトキシン等)、ペプチド増殖因子、神経栄養因子およびホルモン(例えばソマトトロピン、インスリン、IGF−1およびIGF−2等のインスリン様増殖因子、GLP−1、血小板由来増殖因子、表皮増殖因子、繊維芽細胞増殖因子、神経増殖因子、神経栄養因子−3および神経栄養因子−4、脳由来神経栄養因子、グリア由来増殖因子、形質転換増殖因子−αおよび形質転換増殖因子−β等)、骨形態形成タンパク質(RANKLおよびVEGFを含む)、リソソームタンパク質、グルタミン酸受容体、リンフォカイン、可溶性CD4、Fc受容体、T細胞受容体、ApoE、ApoC、タンパク質ホスファターゼ阻害因子1の阻害因子1(I−1)、ホスホランバン、serca2a、リソソーム酸α−グルコシダーゼ、α−ガラクトシダーゼA、Barkct、β2−アドレナリン受容体、β2−アドレナリン受容体キナーゼ(BARK)、ホスホイノシチド−3キナーゼ(PI3キナーゼ)、カルサルシン、受容体(例えば腫瘍壊死増殖因子−α可溶性受容体)、抗炎症性因子、例えばIRAP、Pim−1、PGC−1α、SOD−1、SOD−2、ECF−SOD、カリクレイン、チモシン−β4、低酸素誘導転写因子[HIF]、血管新生因子、S100A1、パルブアルブミン、アデニリルシクラーゼ6型、Gタンパク質共役受容体キナーゼ2型ノックダウンをもたらす分子、例えば短縮型の構成的に活性なbARKct;ホスホランバン阻害分子またはドミナントネガティブ分子、例えばホスホランバンS16E、モノクローナル抗体(単鎖モノクローナル抗体を含む)または自殺遺伝子産物(例えばチミジンキナーゼ、シトシンデアミナーゼ、ジフテリア毒素および腫瘍壊死因子、例えばTNF−α)、ならびにそれを必要とする対象で治療効果を有する任意の他のポリペプチドが挙げられるがこれらに限定されない。
ポリペプチドをコードする異種ヌクレオチド配列として、レポーターポリペプチド(例えば酵素)をコードする異種ヌクレオチド配列が挙げられる。レポーターポリペプチドは当分野で既知であり、該レポーターポリペプチドとして、緑色蛍光タンパク質、β−ガラクトシダーゼ、アルカリホスファターゼ、ルシフェラーゼおよびクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼが挙げられるがこれらに限定されない。
また、異種核酸は、アンチセンスオリゴヌクレオチド、リボザイム(例えば、米国特許第5,877,022号に記載されている)、スプライソソーム媒介トランス−スプライシングをもたらすRNA(Puttaraju他、(1999)Nature Biotech.17:246、米国特許第6,013,487号、米国特許第6,083,702号を参照)、遺伝子サイレンシングを媒介する低分子干渉RNA(siRNA)を含む干渉RNA(RNAi)(Sharp他、(2000)Science 287:2431を参照)、マイクロRNAまたは「ガイド」RNA(Gorman他、(1998)Proc.Nat.Acad.Sci.USA 95:4929、Yuan他に対する米国特許第5,869,248号)等のその他の非翻訳「機能性」RNA等をコードすることができる。例示的な非翻訳RNAとして、(例えば、腫瘍を治療するためのおよび/もしくは化学療法による損傷を予防するための心臓への投与のための)多剤耐性(MDR)遺伝子産物に対するRNAiまたはアンチセンスRNA、ミオスタチン(デュシェンヌ型のもしくはベッカー型の筋ジストロフィー)に対するRNAiまたはアンチセンスRNA、VEGFまたは(腫瘍を処置するための)本明細書に具体的に記載した腫瘍免疫原が挙げられるがこれに限定されない腫瘍免疫原に対するRNAiまたはアンチセンスRNA、変異ジストロフィン(デュシェンヌ型のもしくはベッカー型の筋ジストロフィー)を標的とするRNAiまたはアンチセンスオリゴヌクレオチド、(B型肝炎感染を防止および/もしくは処置するための)B型肝炎表面抗原遺伝子に対するRNAiまたはアンチセンスRNA、(HIVを予防および/もしくは処置するための)HIVtat遺伝子および/またはHIVrev遺伝子に対するRNAiまたはアンチセンスRNA、ならびに/または(病原体から対象を保護するための)病原体由来の任意の他の免疫原または(疾患を予防するまたは処置するための)欠陥遺伝子産物に対するRNAiまたはアンチセンスRNAが挙げられる。上記した標的または任意の他の標的に対するRNAiまたはアンチセンスRNAを研究試薬として用いることもできる。
当分野で知られているように、アンチセンス核酸(例えばDNAまたはRNA)配列および阻害性RNA(例えばマイクロRANおよびRNAi、例えばsiRNAまたはshRNA)配列を使用して、ジストロフィン遺伝子の欠如から生じる筋ジストロフィーを有する患者で「エクソンスキッピング」を誘発することができる。そのため、異種核酸は、適切なエクソンスキッピングを誘発するアンチセンス核酸または阻害性RNAをコードすることができる。エクソンスキッピングのための特定のアプローチはジストロフィン遺伝子の根本的な欠如の性質に依存し、多くのそのような戦略が当分野で既知であることを当業者は認識する。例示的なアンチセンス核酸配列および阻害性RNA配列は、1つまたは複数のジストロフィンエクソン(例えばエクソン19または23)の上流の分岐点および/または下流のドナースプライス部位および/または内部スプライシングエンハンサー配列を標的とする。例えば、特定の実施形態では、異種核酸は、ジストロフィン遺伝子のエクソン19または23の上流の分岐点および下流のスプライスドナー部位に対するアンチセンス核酸または阻害性RNAをコードする。そのような配列を、改変U7snRNAとアンチセンス核酸または阻害性RNAとを送達するAAVベクターに組み込むことができる(例えばGoyenvalle他、(2004)Science 306:1796〜1799を参照)。別の戦略として、改変U1snRNAを、ジストロフィンエクソン(例えばエクソン19または23)の上流のおよび下流のスプライス部位に相補的なsiRNA、マイクロRNAまたはアンチセンスRNAと共にAAVベクターに組み込むことができる(例えばDenti他、(2006)Proc.Nat.Acad.Sci.USA 103:3758〜3763を参照)。さらに、アンチセンス核酸および阻害性RNAは、エクソン19、43、45または53中のスプライシングエンハンサー配列を標的とすることができる(例えば米国特許第6,653,467号、米国特許第6,727,355号および米国特許第6,653,466号を参照)。
リボザイムとは、部位特異的な方法で核酸を切断するRNA−タンパク質複合体のことである。リボザイムは、エンドヌクレアーゼ活性を保持する特定の触媒ドメインを有する(Kim他、(1987)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:8788、Gerlach他、(1987)Nature 328:802、ForsterおよびSymons、(1987)Cell 49:211)。例えば、多くのリボザイムは、高度に特異的なリン酸エステル転移反応を促進し、オリゴヌクレオチド基質のいくつかのリン酸エステルのうちの1つのみを切断することが多い(MichelおよびWesthof、(1990)J.Mol.Biol.216:585、Reinhold−HurekおよびShub、(1992)Nature 357:173)。この特異性は、化学反応前に基質が特異的な塩基対形成相互作用を介してリボザイムの内部ガイド配列(「IGS」)に結合するという要求に起因している。
リボザイム触媒反応は、核酸に関わる配列特異的切断/連結反応の一部として主に観察されている(Joyce、(1989)Nature 338:217)。例えば、米国特許第5,354,855号では、ある種のリボザイムが、配列特異性が既知のリボヌクレアーゼの配列特異性よりも高くてDNA制限酵素の配列特異性に近いエンドヌクレアーゼとして作用することができることが報告されている。そのため、核酸発現の配列特異性リボザイム媒介阻害は治療用途に特に適し得る(Scanlon他、(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:10591、Sarver他(1990)Science 247:1222、Sioud他、(1992)J.Mol.Biol.223:831)。
マイクロRNA(mir)とは、mRNAの安定性を制御することにより多重遺伝子の発現を調節することができる天然の細胞RNA分子のことである。特定のマイクロRNAの過剰発現または減少を使用して機能不全を処置することができ、多くの病状および疾患の動物モデルで有効であることが分かっている(例えばCouzin、(2008)Science 319:1782〜4を参照)。遺伝的疾患および後天性疾患を処置するために、またはある種の組織の機能性を高め増殖を促進するために、キメラAAVを使用してマイクロRNAを細胞、組織および対象中に送達することができる。例えば、mir−1、mir−133、mir−206および/またはmir−208を使用して心疾患および骨格筋疾患を処置することができる(例えばChen他、(2006)Genet.38:228〜33、van Rooij他、(2008)Trends Genet.24:159〜66を参照)。マイクロRNAを使用して、遺伝子送達後に免疫系を調節することもできる(Brown他、(2007)Blood 110:4144〜52)。
用語「アンチセンスオリゴヌクレオチド」(「アンチセンスRNA」を含む)は本明細書で使用する場合、特定のDNA配列またはRNA配列に相補的であり特異的にハイブリダイズする核酸を指す。アンチセンスオリゴヌクレオチドおよびそれをコードする核酸を、従来の技法に従って産生することができる。例えば、Tullisに対する米国特許第5,023,243号、Pedersonに対する米国特許第5,149,797号を参照。
配列相同性の程度が、アンチセンスヌクレオチド配列のその標的(上記で定義した)への特異的ハイブリダイズおよびタンパク質産物の産生の(例えば少なくとも約30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%またはより多くの)低減に十分である限り、アンチセンスオリゴヌクレオチドが標的配列に完全に相補的であることは必要ではないことを当業者は認識する。
ハイブリダイゼーションの特異性を決定するために、低ストリンジェンシー条件下で、中間ストリンジェンシー条件下で、さらにはストリンジェントな条件下で、そのようなオリゴヌクレオチドの標的配列へのハイブリダイゼーションを実行することができる。低ストリンジェンシーの、中間ストリンジェンシーのおよびストリンジェントなハイブリダイゼーション条件を実現するための適切な条件は本明細書に記載した通りである。
換言すると、特定の実施形態では、本発明におけるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、標的配列の相補体と少なくとも約60%、70%、80%、90%、95%、97%、98%のまたはより高い配列同一性を有し、タンパク質産物(上記で定義した)の産生を低減する。いくつかの実施形態では、アンチセンス配列は、標的配列と比較して1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個または10個のミスマッチを含有する。
核酸配列のパーセント同一性を決定する方法を、本明細書の他の箇所により詳細に記載する。
アンチセンスオリゴヌクレオチドが目的の標的に特異的にハイブリダイズし、タンパク質産物(上記で定義した)の産生を低減する限り、アンチセンスオリゴヌクレオチドの長さは重要ではなく、常法に従って決定することができる。一般に、アンチセンスヌクレオチドは、少なくとも約8、10もしくは12もしくは15のヌクレオチド長であり、かつ/または約20未満、30未満、40未満、50未満、60未満、70未満、80未満、100未満もしくは150未満のヌクレオチド長である。
RNA干渉(RNAi)は、タンパク質産物(例えばshRNAまたはsiRNA)の産生の低減に有用な別のアプローチである。RNAiとは、目的の標的配列に対応する二本鎖RNA(dsRNA)が細胞または生物に取り込まれ、対応するmRNAが分解する転写後遺伝子サイレンシング機構のことである。RNAiにより遺伝子サイレンシングが実現される機構は、Sharp他、(2001)Genes Dev 15:485〜490およびHammond他、(2001)Nature Rev.Gen.2:110〜119)に概説されている。RNAiの効果が複数回の細胞分裂にわたって持続した後に遺伝子発現が回復する。したがって、RNAiは、RNAレベルで、標的化したノックアウトまたは「ノックダウン」を行なう強力な方法である。RNAiは、ヒト胚腎細胞およびHeLa細胞を含むヒト細胞での成功が証明されている(例えばElbashir他、Nature(2001)411:494〜8を参照)。
哺乳動物細胞でRNAiを使用する初期の試みにより、dsRNA分子に応じたPKRを含む抗ウイルス防御機構が得られた(例えばGil他、(2000)Apoptosis 5:107を参照)。その後、「短干渉RNA」(siRNA)として既知である約21個のヌクレオチドの短い合成dsRNAが、抗ウイルス応答を誘発することなく哺乳動物細胞でサイレンシングを媒介することができることが証明されている(例えばElbashir他、Nature(2001)411:494〜8、Caplen他、(2001)Proc.Nat.Acad.Sci.USA 98:9742を参照)。
RNAi分子(siRNA分子を含む)は短いヘアピンRNA(shRNA;Paddison他、(2002)、Proc.Nat.Acad.Sci.USA 99:1443〜1448を参照)であり得、RNaseIII様酵素であるDicerの作用により細胞内で20〜25merのsiRNA分子にプロセシングされると考えられる。shRNAは一般に、ループアウトする短スペーサー配列により2つの逆方向反復配列が分離されているステム−ループ構造を有する。3〜23のヌクレオオチド長の範囲のループを有するshRNAが報告されている。ループ配列は一般に重要ではない。例示的なループ構造として以下のモチーフが挙げられる。AUG、CCC、UUCG、CCACC、CTCGAG、AAGCUU、CCACACCおよびUUCAAGAGA。
RNAiは、センス領域とアンチセンス領域との間でのdsRNA形成時に「ダンベル」型の構造を形成するために、両側に2つのループ領域を有するセンス領域およびアンチセンス領域を含む環状分子をさらに含むことができる。この分子をインビトロまたはインビボでプロセシングして、dsRNA部分、例えばsiRNAを遊離させることができる。
国際公開第01/77350号には、真核細胞中で異種配列のセンス転写産物およびアンチセンス転写産物の両方を生成するための双方向性転写用のベクターが記載されている。この技法を用いて、本発明に係る使用のためのRNAiを産生することができる。
Shinagawa他、(2003)Genes Dev.17:1340には、CMVプロモーター(pol IIプロモーター)由来の長dsRNAを発現させる方法が報告されており、この方法を組織特異的pol IIプロモーターに適用することもできる。同様に、Xia他、(2002)Nature Biotech.20:1006のアプローチはポリ(A)尾部付加を回避し、組織特異的プロモーターに関連して使用され得る。
RNAiを生成する方法として、化学合成、インビトロ転写、(インビトロまたはインビボでの)Dicerによる長dsRNAの消化、送達ベクターからのインビボでの発現、およびPCR由来RNAi発現カセットからのインビボでの発現が挙げられる(例えばAmbion,Inc.、オースティン テキサス州からのTechNotes 10(3)“Five Ways to Produce siRNAs”を参照;www.ambion.comで入手可能)。
siRNA分子を設計するためのガイドラインが入手可能である(例えばAmbion,Inc.、オースティン テキサス州からの文献を参照;www.ambion.comで入手可能)。特定の実施形態では、siRNA配列は約30〜50%のG/C含有量を有する。さらに、RNAポリメラーゼIIIをRNAの転写に使用する場合、4個のT残基またはA残基よりも大きい長ストレッチを一般に避ける。例えば、Whitehead Institute of Biomedical Research(www.jura.wi.mit.edu)を介してAmbion,Inc.(www.ambion.com)から、またはDharmacon Research,Inc.(www.dharmacon.com)から、オンラインsiRNAターゲットファインダー(Online siRNA target finder)が入手可能である。
RNAi分子のアンチセンス領域は標的配列に完全に相補的であり得るが、該アンチセンス領域が標的配列(上記に定義した)に特異的にハイブリダイズしてタンパク質産物の産生を(例えば少なくとも約30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%またはより多く)低減する限り、標的配列に完全に相補的である必要はない。いくつかの実施形態では、上記で定義したように、そのようなオリゴヌクレオチドの標的配列へのハイブリダイゼーションを低ストリンジェンシー条件下で、中間ストリンジェンシー条件下で、さらにはストリンジェントな条件下で実行することができる。
その他の実施形態では、RNAiのアンチセンス領域は、標的配列の相補体と少なくとも約60%、70%、80%、90%、95%、97%、98%のまたはより高い配列同一性を有し、タンパク質産物の産生を(例えば少なくとも約30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%またはより多く)低減する。いくつかの実施形態では、アンチセンス領域は、標的配列と比較して1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個または10個のミスマッチを含有する。ミスマッチは、dsRNAの中心部分よりも端部で一般に許容される。
特定の実施形態では、RNAiは、2つの別々のセンス分子とアンチセン分子との間の分子間複合体化により形成される。RNAiは、2つの別々の鎖の間の分子間塩基対合により形成される二本鎖領域を含む。その他の実施形態では、RNAiは、典型的には逆方向反復として、センス領域およびアンチセンス領域の両方を含む単一の核酸分子内の分子間塩基対合により形成されたds領域を含む(例えばshRNAもしくはその他のステムループ構造、または環状RNAi分子)。RNAiは、センス領域とアンチセンス領域との間にスペーサー領域をさらに含むことができる。
一般に、RNAi分子は高選択的である。必要に応じて、当業者は、例えばBLAST(www.ncbi.nlm.nih.gov/BLASTで入手可能)を使用して、その他の既知の配列との実質的な配列相同性を有しないRNAi配列を同定すべく関連するデータベースを検索することにより、標的以外の核酸の発現を妨げる可能性がある候補RNAiを容易に除くことができる。
RNAiの産生用キットは市販されており、例えばNew England Biolabs,Inc.およびAmbion,Inc.から市販されている。
組換えウイルスベクターはまた、宿主染色体の遺伝子座と相同性を共有し該遺伝子座と組み換わる異種ヌクレオチド配列を含むこともできる。このアプローチを用いて、宿主細胞での遺伝子欠損を修正することができる。
本発明はまた、例えばワクチン接種のための、免疫原性ポリペプチドを発現する組換えウイルスベクターも提供する。異種核酸は、当分野で既知の目的の任意の免疫原をコードすることができ、該免疫原として、ヒト免疫不全ウイルス、インフルエンザウイルス、gagタンパク質、腫瘍抗原、癌抗原、細菌性抗原、ウイルス抗原等からの免疫原が挙げられるがこれらに限定されない。また、免疫原は、ウイルスカプシド中に存在する(例えばウイルスカプシド中に組み込まれる)ことができる、または(例えば共有結合改変により)ウイルスカプシドに繋がれ得る。
パルボウイルスのワクチンとしての使用は当分野で既知である(例えばMiyamura他、(1994)Proc.Nat.Acad.Sci.USA 91:8507、Young他に対する米国特許第5,916,563号、Mazzara他に対する米国特許第5,905,040号、米国特許第5,882,652号、Samulski他に対する米国特許第5,863,541号、これらの開示はその全体が参照により本明細書に援用される)。抗原がウイルスカプシド中に存在することができる。また、組換えベクターゲノムに導入した異種核酸から抗原を発現させることができる。
免疫原性ポリペプチドまたは免疫原は、疾患に対して対象を防御するのに適した任意のポリペプチドであり得、該疾患として、微生物による疾患、細菌による疾患、原虫による疾患、寄生虫による疾患、真菌による疾患およびウイルスによる疾患が挙げられるがこれらに限定されない。例えば、免疫原は、オルソミクソウイルス免疫原(例えばインフルエンザウイルス免疫原、例えばインフルエンザウイルス赤血球凝集素(HA)表面タンパク質もしくはインフルエンザウイルス核タンパク質遺伝子、またはウマインフルエンザウイルス免疫原)、またはレンチウイルス免疫原(例えばウマ伝染性貧血ウイルス免疫原、サル免疫不全ウイルス(SIV)免疫原またはヒト免疫不全ウイルス(HIV)免疫原、例えばHIVもしくはSIVのエンベロープGP160タンパク質、HIVもしくはSIVのマトリックス/カプシドタンパク質、ならびにHIVもしくはSIVのgag遺伝子産物、pol遺伝子産物およびenv遺伝子産物)であり得る。免疫原はまた、アレナウイルス免疫原(例えばラッサ熱ウイルス免疫原、例えばラッサ熱ウイルスのヌクレオカプシドタンパク質遺伝子およびラッサ熱エンベロープ糖タンパク質遺伝子)、ポックスウイルス免疫原(例えばワクシニア、例えばワクシニアのL1遺伝子またはL8遺伝子)、フラビウイルス免疫原(例えば黄熱病ウイルス免疫原または日本脳炎ウイルス免疫原)、フィロウイルス免疫原(例えばエボラウイルス免疫原またはマールブルグウイルス免疫原、例えばNP遺伝子およびGP遺伝子)、ブニヤウイルス免疫原(例えばRVFVウイルス、CCHFウイルスおよびSFSウイルス)、またはコロナウイルス免疫原(例えば感染性ヒトコロナウイルス免疫原、例えばヒトコロナウイルスのエンベロープ糖タンパク質遺伝子またはブタ伝染性胃腸炎ウイルス免疫原またはトリ伝染性気管支炎ウイルス免疫原または重症急性呼吸器症候群(SARS)免疫原、例えばS[S1もしくはS2]タンパク質、Mタンパク質、Eタンパク質またはNタンパク質またはそれらの免疫原性フラグメント)であることもできる。免疫原はさらに、ポリオ免疫原、ヘルペス免疫原(例えばCMV免疫原、EBV免疫原、HSV免疫原)、流行性耳下腺炎免疫原、麻疹免疫原、風疹免疫原、ジフテリア毒素もしくはその他のジフテリア免疫原、百日咳抗原、肝炎(例えばA型肝炎、B型肝炎もしくはC型肝炎)免疫原または当分野で既知の任意の他のワクチン免疫原であり得る。
また、免疫原は、任意の腫瘍細胞抗原または癌細胞抗原であり得る。任意選択的に、腫瘍抗原または癌抗抗原を癌細胞の表面上で発現させる。例示的な癌細胞抗原および腫瘍細胞抗原がS.A.Rosenberg、(1999)Immunity 10:281)に記載されている。例示的な癌抗原および腫瘍抗原として、BRCA1遺伝子産物、BRCA2遺伝子産物、gp100、チロシナーゼ、GAGE−1/2、BAGE、RAGE、NY−ESO−1、CDK−4、β−カテニン、MUM−1、カスパーゼ−8、KIAA0205、HPVE、SART−1、PRAME、p15、MART−1(Coulie他、(1991)J.Exp.Med.180:35)を含むメラノーマ腫瘍抗原(Kawakami他、(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:3515、Kawakami他、(1994)J.Exp.Med.、180:347、Kawakami他、(1994)Cancer Res.54:3124)、gp100(Wick他、(1988)J.Cutan.Pathol.4:201)ならびにMAGE抗原(MAGE−1、MAGE−2およびMAGE−3)(Van der Bruggen他、(1991)Science、254:1643)、CEA、TRP−1;TRP−2;P−15およびチロシナーゼ(Brichard他、(1993)J.Exp.Med.178:489);HER−2/neu遺伝子産物(米国特許第4,968,603号);CA125;HE4;LK26;FB5(エンドシアリン);TAG72;AFP;CA19−9;NSE;DU−PAN−2;CA50;Span−1;CA72−4;HCG;STN(シアリルTn抗原);c−erbB−2タンパク質;PSA;L−CanAg;エストロゲン受容体;乳脂肪グロブリン;p53腫瘍サプレッサータンパク質(Levine、(1993)Ann.Rev.Biochem.62:623);ムチン抗原(国際公開第90/05142号);テロメラーゼ;核マトリックスタンパク質;前立腺酸性ホスファターゼ;パピローマウイルス抗原;ならびに以下の癌に関連する抗原:メラノーマ、腺がん、胸腺腫、肉腫、肺癌、肝臓癌、結腸癌、非ホジキンリンパ腫、ホジキンリンパ腫、白血病、子宮癌、乳癌、前立腺癌、卵巣癌、子宮頚部癌、膀胱癌、腎臓癌、膵臓癌、脳癌、腎臓癌、胃癌、食道癌、頭頚部癌およびその他(例えばRosenberg、(1996)Ann.Rev.Med.47:481〜91を参照)が挙げられるがこれらに限定されない。
また、異種ヌクレオチド配列は、望ましくはインビトロ、エクスビボでまたはインビボで細胞中において産生される任意のポリペプチドをコードすることができる。例えば、ウイルスベクターを培養細胞に導入し、発現したタンパク質産物を培養細胞から単離することができる。
目的の異種核酸を適切な制御配列と作動可能に結合させることができることを当業者は理解する。例えば、異種核酸を、発現制御エレメント、例えば転写/翻訳制御シグナル、複製開始点、ポリアデニル化シグナル、内部リボソーム進入部位(IRES)、プロモーター、エンハンサー等と作動可能に結合させることができる。
所望のレベルおよび組織特異的発現に応じて様々なプロモーター/エンハンサーエレメントを使用することができることを当業者はさらに認識する。所望の発現パターンに応じて、プロモーター/エンハンサーは構成的であり得る、または誘導性であり得る。プロモーター/エンハンサーは生来または外来性であり得、天然配列または合成配列であり得る。外来性とは、転写開始領域が、該転写開始領域が導入されている野生型宿主において見出されないことを意図するものである。
プロモーター/エンハンサーエレメントは、標的細胞もしくは処置する対象に対して生来のものであり得、および/または異種核酸配列に対して生来のものであり得る。プロモーター/エンハンサーエレメントは一般に、目的の標的細胞中で機能することができるように選択される。代表的な実施形態では、プロモーター/エンハンサーエレメントは哺乳動物のプロモーター/エンハンサーエレメントである。プロモーター/エンハンサー(enhance)エレメントは構成的または誘導性であり得る。
誘導性発現制御エレメントは一般に、異種核酸配列の発現に対する調節をもたらすことが望ましい用途で使用される。遺伝子送達用の誘導性プロモーター/エンハンサーエレメントは、組織特異的なまたは組織優先的なプロモーター/エンハンサーエレメントであり得、該エレメントには、(心臓、骨格および/または平滑筋を含む)筋肉に特異的なまたは優先的な、(脳特異的を含む)神経組織に特異的なまたは優先的な、(網膜特異的および角膜特異的を含む)眼、肝臓に特異的なまたは優先的な、骨髄に特異的なまたは優先的な、膵臓に特異的なまたは優先的な、脾臓に特異的なまたは優先的な、および肺に特異的なまたは優先的なプロモーター/エンハンサーエレメントが含まれる。一実施形態では、希突起神経膠細胞に特異的なまたは希突起神経膠細胞に優先的なプロモーターを使用する。例として、ミエリン塩基性タンパク質、環状ヌクレオチドホスホジエステラーゼ、プロテオリピドタンパク質、GtxおよびSox10が挙げられるがこれらに限定されない。希突起神経膠細胞に特異的なまたは優先的なプロモーターを使用することにより、異種核酸の発現を希突起神経膠細胞にさらに限定することによってキメラAAVベクターによって実現される特異性を増加させることができる。その他の誘導性プロモーター/エンハンサーエレメントとして、ホルモン誘導性エレメントおよび金属誘導性エレメントが挙げられる。例示的な誘導性プロモーター/エンハンサーエレメントとして、Tetオン/オフエレメント、RU486−誘導性プロモーター、エクジソン誘導性プロモーター、ラパマイシン誘導性プロモーターおよびメタロチオネインプロモーターが挙げられるがこれらに限定されない。
標的細胞において異種核酸配列が転写され、次いで翻訳される実施形態では、挿入されたタンパク質コード配列の効率的な翻訳のために、特異的な開始シグナルを一般に用いる。ATG開始コドンおよび隣接配列を含むことができるこれらの外因性翻訳制御配列は様々な起源であり得、すなわち天然および合成のどちらでもあることができる。
本発明はまた、AAVカプシドおよびAAVゲノムを含むキメラAAV粒子も提供し、AAVゲノムは、AAVカプシドに「対応する」(すなわちAAVカプシドをコードする)。そのようなキメラAAV粒子のコレクションまたはライブラリも提供され、コレクションまたはライブラリは、2個以上、10個以上、50個以上、100個以上、1000個以上、10個以上、10個以上または10個以上の特徴的な配列を含む。
本発明は、本発明に係るキメラAAVカプシドタンパク質を含む、該タンパク質からなる、または該タンパク質から本質的になる「空の」(すなわちベクターゲノムが存在しない)カプシド粒子をさらに包含する。米国特許第5,863,541号に記載されているように、本発明に係るキメラAAVカプシドを「カプシド媒体」として使用することができる。ウイルスカプセルに共有結合で連結させることができ、結合させることができ、またはウイルスカプシドによりパッケージングすることができ、細胞に移入させることができる分子として、DNA、RNA、脂質、炭水化物、ポリペプチド、有機小分子またはそれらの組み合わせが挙げられる。さらに、分子を宿主標的細胞中に移入させるために、分子をウイルスカプシドの外側に結合させることができる(例えば「繋ぐことができる」)。本発明の一実施形態では、分子はカプシドタンパク質に共有結合で連結している(すなわち、接合している、または化学的に連結している)。分子を共有結合で連結させる方法は当業者に既知である。
本発明に係るウイルスカプシドにより、新規のカプシド構造に対する抗体を産生させる際の使用も見出される。さらなる代替として、細胞への抗原提示のために、例えば外因性アミノ酸配列への免疫応答をもたらすための対象への投与のために、外因性アミノ酸配列をウイルスカプシドに挿入することができる。
本発明はまた、キメラウイルスカプシドをコードする核酸(例えば単離された核酸)および本発明に係るキメラカプシドタンパク質も提供する。核酸を含むベクターならびに本発明に係る核酸および/またはベクターを含む(インビボでのまたは培養下での)細胞がさらに提供される。そのような核酸、ベクターおよび細胞を、例えば本明細書に記載したウイルスベクターの産生用の試薬(例えばヘルパー構築物またはパッケージング細胞)として使用することができる。
例示的な実施形態では、本発明は、配列番号2〜4のAAVカプシドをコードする核酸配列または配列番号1のヌクレオチド配列と少なくとも90%同一の核酸配列を提供する。本発明はまた、上記したAAVカプシドバリアント、カプシドタンパク質バリアントおよび融合タンパク質をコードする核酸も提供する。特定の実施形態では、核酸は、当業者に既知の標準的な条件下で本明細書に具体的に開示した核酸配列の相補体にハイブリダイズし、バリアントカプシドおよび/またはカプシドタンパク質をコードする。任意選択的に、バリアントカプシドまたはカプシドタンパク質は、カプシドおよび/または配列番号1の核酸配列でコードされたカプシドもしくはカプシドタンパク質の少なくとも1つの特性を実質的に保持する。例えば、バリアントカプシドまたはバリアントカプシドタンパク質を含むウイルス粒子は、配列番号1の核酸コード配列でコードされたカプシドまたはカプシドタンパク質を含むウイルス粒子の希突起神経膠細胞への向性プロファイルを実質的に保持することができる。
例えば、低ストリンジェンシー条件下で、中程度のストリンジェンシー条件下で、さらにはストリンジェントな条件下で、そのような配列のハイブリダイゼーションを実行することができる。低ストリンジェンシーの、中程度のストリンジェンシーの、およびストリンジェントなハイブリダイゼーションの例示的条件は以下の通りである。(例えば、それぞれ、37℃での、5×デンハルト溶液、0.5%SDSおよび1×SSPEを加えた35〜40%ホルムアミドからなる洗浄ストリンジェンシーで表される条件、42℃での、5×デンハルト溶液、0.5%SDSおよび1×SSPEを加えた40〜45%ホルムアミドからなる洗浄ストリンジェンシーで表される条件、ならびに42℃での、5×デンハルト溶液、0.5%SDSおよび1×SSPEを加えた50%ホルムアミドからなる洗浄ストリンジェンシーで表される条件)。例えばSambrook他、Molecular Cloning,A Laboratory Manual(第2版、1989)(Cold Spring Harbor Laboratory)を参照。
その他の実施形態では、本発明におけるバリアントカプシドまたはカプシドタンパク質をコードする核酸配列は、配列番号1の核酸配列との少なくとも約90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%のまたはより高い配列同一性を有し、配列番号1の核酸でコードされたカプシドまたはカプシドタンパク質の少なくとも1つの特性を実質的に保持するバリアントカプシドまたはカプシドタンパク質を任意選択的にコードする。
当分野で既知であるように、多くの異なるプログラムを使用して、核酸またはポリペプチドが既知の配列に対する配列同一性を有するかどうかを確認することができる。パーセント同一性は本明細書で使用する場合、BLASTNを使用してその他の核酸(またはその相補鎖)と(適切なヌクレオチドの挿入または欠失により)最適にアライメントした場合に、核酸またはそのフラグメントが別の核酸に対する特定のパーセント同一性を共有することを意味する。2つの異なる核酸の間のパーセント同一性を決定するために、BLASTNプログラム「BLAST 2 sequences」を使用してパーセント同一性を決定することができる。このプログラムは、インターネット上でNational Center for Biotechnology Information(NCBI)から公共で使用するために入手可能である(Altschul他、(1997)Nucleic Acids Res.25(17):3389〜3402)。使用するパラメータは、デフォルトパラメータを丸括弧で示す、算出したパーセント同一性(以下で算出する)が最も高い以下のあらゆる組み合わせである。プログラム−−blastn Matrix−−0 BLOSUM62 Reward for a match−−0または1(1)ミスマッチに対するペナルティ−−0、−1、−2または−3(−2)オープンギャップペナルティ−−0、1、2、3、4または5(5)伸長ギャップペナルティ−−0または1(1)ギャップx_ドロップオフ−−0または50(50)期待値−−10。
ポリペプチドに言及する場合のパーセント同一性またはパーセント類似性は、問題となるポリペプチドがBLASTPを使用して決定した共通の長さにわたって別のタンパク質またはその一部と比較した場合に特定のパーセント同一性またはパーセント類似性を表すことを示す。このプログラムも、インターネット上でNational Center for Biotechnology Information(NCBI)から公共で使用するために入手可能である(Altschul他、(1997)Nucleic Acids Res.25(17):3389〜3402)。ポリペプチドに関するパーセント同一性またはパーセント類似性を典型的には、配列解析ソフトウェアを使用して測定する。例えばthe Sequence Analysis Software Package of the Genetics Computer Group、University of Wisconsin Biotechnology Center、910ユニバーシティアベニュー、マディソン、ウイスコンシン州、53705を参照。タンパク質解析ソフトウェアは、様々な置換、欠失およびその他の改変に割り当てられる相同性の基準を使用して類似の配列をマッチさせる。保存的置換として、以下の群内での置換が典型的には挙げられる。グリシン、アラニン;バリン、イソロイシン、ロイシン;アスパラギン酸、グルタミン酸;アスパラギン、グルタミン;セリン、トレオニン;リシン、アルギニン;およびフェニルアラニン、チロシン。
特定の実施形態では、核酸は、プラスミド、ファージ、ウイルスベクター(例えばAAVベクター、アデノウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクターまたはバキュロウイルスベクター)、細菌人工染色体(BAC)または酵母人工染色体(YAC)が挙げられるがこれらに限定されないベクターを含むことができるか、該ベクターから本質的になることができるか、または該ベクターからなることができる。例えば、核酸は、5’末端反復および/または3’末端反復(例えば5’AAV末端反復および/または3’AAV末端反復)を含むAAVベクターを含むことができるか、該AAVベクターからなることができるか、または該AAVベクターから本質的になることができる。
いくつかの実施形態では、キメラAAVカプシドタンパク質をコードする核酸は、AAVrepコード配列をさらに含む。例えば、核酸は、ウイルスのストックを産生するためのヘルパー構築物であり得る。
本発明はまた、本発明に係る核酸を安定的に含むパッケージング細胞も提供する。例えば、核酸を細胞のゲノムに安定的に組み込むことができる、またはエピソーム形態(例えば「EBVベースの核エピソーム」)で安定的に維持することができる。
核酸を、ウイルス送達ベクター等の送達ベクターに組み込むことができる。例示すると、本発明に係る核酸を、AAV粒子、アデノウイルス粒子、ヘルペスウイルス粒子、バキュロウイルス粒子または任意の他の適切なウイルス粒子中にパッケージングすることができる。
さらに、核酸をプロモーターエレメントと作動可能に結合させることができる。プロモーターエレメントを本明細書でより詳細に説明する。
本発明は、本発明に係るウイルスベクターを産生する方法をさらに提供する。代表的な実施形態では、本発明は、組換えウイルスベクターを産生する方法であって、細胞にインビトロで、(a)(i)異種核酸および(ii)AAVテンプレートのウイルス粒子へのカプシド形成に十分なパッケージングシグナル配列(例えば、AAV末端反復等の1つまたは複数の(例えば2つの)末端反復)を含むテンプレートと、(b)テンプレートの複製およびウイルス粒子へのカプシド形成に十分なAAV配列(例えば、本発明に係るAAVカプシドをコードするAAVrep配列およびAAVcap配列)とを提供することを含む方法を提供する。カプシド内にパッケージングされたテンプレートを含む組換えウイルス粒子が細胞中で産生されるような条件下で、テンプレート配列およびAAV複製配列およびカプシド配列が提供される。本方法は、細胞からウイルス粒子を回収する工程をさらに含むことができる。培地からかつ/または細胞を溶解させることにより、ウイルス粒子を回収することができる。
一つの例示的な実施形態では、本発明は、AAVカプシドを含むrAAV粒子を産生する方法であって、細胞にインビトロで、本発明に係るキメラAAVカプシドをコードする核酸、AAVのrepをコードする配列、異種核酸を含むAAVベクターゲノム、および増殖性のAAV感染を生じさせるためのヘルパー機能を提供することと、AAVベクターゲノムをカプシド形成して(カプシドで包んで)、AAVカプシドを含むAAV粒子を構築することとを含む方法を提供する。
細胞は典型的には、AAVウイルス複製を許容する細胞である。哺乳動物細胞等の当分野で既知の任意の適切な細胞を用いることができる。複製欠陥性ヘルパーウイルス、例えば293細胞またはその他のE1aトランス相補性細胞から欠失した機能を提供するトランス相補性パッケージング細胞株も適している。
当分野で既知の任意の方法により、AAV複製配列およびカプシド配列を供給することができる。最新のプロトコルにより、単一のプラスミド上でAAVrep/cap遺伝子が典型的には発現される。AAV複製配列およびパッケージング配列を共に供給する必要はないが、そのようにすることが便利な場合がある。AAVrep配列および/またはAAVcap配列を、任意のウイルスベクターまたは非ウイルスベクターにより供給することができる。例えば、rep/cap配列を、ハイブリッドアデノウイルスベクターまたはハイブリッドヘルペスウイルスベクターにより供給することができる(例えば、欠失アデノウイルスベクターのEa1領域またはE3領域に挿入することができる)。EBVベクターを用いてAAVcap遺伝子およびAAVrep遺伝子を発現させることもできる。この方法の1つの利点は、EBVベクターがエピソームであるが、連続的な細胞分裂を通して高コピー数を維持することができる(すなわち、EBVベースの核エピソームと命名した染色体外エレメントとして細胞に安定的に組み込まれる)ことである。
さらなる代替として、rep/cap配列は細胞内で安定的に保有され得る(エピソームであり得る、または組み込まれ得る)。
典型的には、AAVrep/cap配列がAAVパッケージング配列(例えばAAV ITR)に隣接せず、これらの配列のレスキューおよび/またはパッケージングを防止することができる。
当分野で既知の任意の方法を使用して、テンプレート(例えばrAAVベクターゲノム)を細胞に供給することができる。例えば、非ウイルス(例えばプラスミド)ベクターまたはウイルスベクターにより、テンプレートを供給することができる。特定の実施形態では、テンプレートは、ヘルペスウイルスベクターまたはアデノウイルスベクターにより供給される(例えば、欠失アデノウイルスのE1a領域またはE3領域に挿入される)。別の例示として、AAV ITRに隣接するレポーター遺伝子を保有するバキュロウイルスベクターがPalombo他、(1998)J.Virol.72:5025に記載されている。EBVベクターを用いて、rep/cap遺伝子に関して上記に記載したようにテンプレートを送達することもできる。
別の代表的な実施形態では、rAAVウイルスを複製することによりテンプレートが供給される。さらに他の実施形態では、AAVプロウイルスが細胞の染色体に安定的に組み込まれる。
最大のウイルス力価を得るために、増殖性AAV感染に必須のヘルパーウイルス機能(例えばアデノウイルスまたはヘルペスウイルス)が細胞に概して供給される。AAV複製に必要なヘルパーウイルス配列は当分野で既知である。典型的には、これらの配列は、ヘルパーアデノウイルスベクターまたはヘルパーヘルペスウイルスベクターにより供給される。また、別の非ウイルスベクターまたはウイルスベクターにより、例えばFerrari他、(1997)Nature Med.3:1295ならびに米国特許第6,040,183号および米国特許第6,093,570号に記載されているように効率的なAAV産生に必要である全てのヘルパー遺伝子を保有する非感染性のアデノウイルスミニプラスミドとして、アデノウイルス配列またはヘルペスウイルス配列を供給することができる。
さらに、染色体に組み込まれた、または安定的な染色体外エレメントとして維持されたヘルパー遺伝子を有するパッケージング細胞により、ヘルパーウイルス機能を提供することができる。代表的な実施形態では、ヘルパーウイルス配列をAAVビリオン中にパッケージングすることはできず、例えばAAV ITRに隣接していない。
AAV複製配列およびカプシド配列ならびにヘルパーウイルス配列(例えばアデノウイルス配列)を単一のヘルパー構築物上に供給することが有利であり得ることを当業者は認識する。このヘルパー構築物は非ウイルス構築物またはウイルス構築物であり得るが、任意選択的に、AAVrep/cap遺伝子を含むハイブリッドアデノウイルスまたはハイブリッドヘルペスウイルスであり得る。
一つの特定の実施形態では、単一のアデノウイルスヘルパーベクターによりAAVrep/cap配列およびアデノウイルスヘルパー配列が供給される。このベクターはrAAVテンプレートをさらに含有する。AAVrep/cap配列および/またはrAAVテンプレートを、アデノウイルスの欠失領域(例えばE1a領域またはE3領域)に挿入することができる。
さらなる実施形態では、単一のアデノウイルスヘルパーベクターによりAAVrep/cap配列およびアデノウイルスヘルパー配列が供給される。rAAVテンプレートはプラスミドテンプレートとして供給される。
別の例示的な実施形態では、単一のアデノウイルスヘルパーベクターによりAAVrep/cap配列およびアデノウイルスヘルパー配列が供給され、rAAVテンプレートはプロウイルスとして細胞に組み込まれる。また、染色体外エレメントとして(例えば「EBVベースの核エピソーム」として、Margolski、(1992)Curr.Top.Microbiol.Immun.158:67を参照)細胞内に維持されるEBVベクターによりrAAVテンプレートが供給される。
さらに例示的な実施形態では、単一のアデノウイルスヘルパーによりAAVrep/cap配列およびアデノウイルスヘルパー配列が供給される。rAAVテンプレートは別々の複製ウイルスベクターとして供給される。例えば、rAAV粒子によりまたは別の組換えアデノウイルス粒子によりrAAVテンプレートを供給することができる。
上述の方法によれば、ハイブリッドアデノウイルスベクターは、アデノウイルスの複製およびパッケージングに十分なアデノウイルスの5’シス配列および3’シス配列(すなわち、アデノウイルスの末端反復およびPAC配列)を典型的には含む。AAVrep/cap配列および存在する場合にはrAAVテンプレートはアデノウイルスバックボーンに埋め込まれており、5’シス配列および3’シス配列に隣接しており、そのため、これらの配列をアデノウイルスカプシド中にパッケージングすることができる。上記に記載したように、代表的な実施形態では、アデノウイルスヘルパー配列およびAAVrep/cap配列はAAVパッケージング配列(例えばAAV ITR)に隣接しておらず、そのため、これらの配列はAAVビリオン中にパッケージングされない。
AAVパッケージング法において、ヘルペスウイルスをヘルパーウイルスとして使用することもできる。AAVrepタンパク質をコードするハイブリッドヘルペスウイルスは、よりスケーラブルなAAVベクター産生スキームを有利に促進することができる。AAV−2rep遺伝子およびAAV−2cap遺伝子を発現するハイブリッド単純ヘルペスウイルスI型(HSV−1)が記載されている(Conway他、(1999)Gene Therapy 6:986および国際公開第00/17377号、これらの開示はその全体が本明細書に援用される)。
さらなる代替として、Urabe他、(2002)Human Gene Therapy 13:1935〜43に記載されているようにrep/cap遺伝子およびrAAVテンプレートの送達にバキュロウイルスベクターを使用して、本発明に係るウイルスベクターを昆虫細胞中で産生することができる。
AAVを産生するその他の方法は、安定的に形質転換されたパッケージング細胞を使用する(例えば米国特許第5,658,785号を参照)。
当分野で既知の任意の方法により、ヘルパーウイルスの夾雑がないAAVベクターストックを得ることができる。例えば、AAVおよびヘルパーウイルスをサイズに基づいて容易に区別することができる。AAVをヘパリン基質に対する親和性に基づいてヘルパーウイルスから分離することもできる(Zolotukhin他、(1999)Gene Therapy 6:973)。代表的な実施形態では、いかなる夾雑ヘルパーウイルスも複製能を有しないように、欠失した複製欠損ヘルパーウイルスを使用する。さらなる代替として、アデノウイルスの初期遺伝子発現のみがAAVウイルスのパッケージングの媒介に必要であることから、後期遺伝子発現を欠いているアデノウイルスヘルパーを用いることができる。後期遺伝子発現が不完全なアデノウイルス変異体は当分野で既知である(例えばts100Kアデノウイルス変異体およびts149アデノウイルス変異体)。
本発明におけるパッケージング法を用いて、ウイルス粒子の高力価ストックを産生することができる。特定の実施形態では、ウイルスストックは、少なくとも約10形質導入単位(tu)/ml、少なくとも約10tu/ml、少なくとも約10tu/ml、少なくとも約10tu/ml、少なくとも約10tu/mlまたは少なくとも約1010tu/mlの力価を有する。
新規のカプシドタンパク質およびカプシド構造により、抗体の産生での用途、例えば診断用途もしくは治療用途、または研究試薬としての用途が見出される。そのため、本発明はまた、本発明に係る新規のカプシドタンパク質およびカプシドに対する抗体も提供する。
用語「抗体(antibody)」または「抗体(antibodies)」は本明細書で使用する場合、IgG、IgM、IgA、IgDおよびIgEを含む全種類の免疫グロブリンを指す。抗体は、モノクローナルまたはポリクローナルであり得、および(例えば)マウス、ラット、ウサギ、ウマ、ヤギ、ヒツジまたはヒト等の任意の種に由来することができる、またはキメラ抗体であり得る。例えばWalker他、Mol.Immunol.26、403〜11(1989)を参照。抗体は、例えば米国特許第4,474,893号または米国特許第4,816,567号に開示された方法に従って産生される組換えモノクローナル抗体であり得る。例えば米国特許第4,676,980号に開示された方法に従って、抗体を化学的に構築することもできる。
本発明の範囲に含まれる抗体フラグメントとして、例えばFabフラグメント、F(ab’)2フラグメントおよびFcフラグメント、ならびにIgG以外の抗体から得られる対応するフラグメントが挙げられる。そのようなフラグメントを既知の技法により産生することができる。例えば、抗体分子のペプシン消化によりF(ab’)2フラグメントを産生することができ、F(ab’)2フラグメントのジスルフィド架橋を還元することによりFabフラグメントを生成することができる。また、Fab発現ライブラリを構築して、所望の特異性を有するモノクローナルFabフラグメントの迅速で容易な同定を可能にすることができる(Huse他、(1989)Science 254、1275〜1281)。
標的に対するモノクローナル抗体が結合する抗原で適切な動物(例えばウサギ、ヤギ等)を免疫化すること、動物から免疫血清を採取すること、および既知の手順に従って免疫血清からポリクローナル抗体を分離することにより、ポリクローナル抗体を産生することができる。
KohlerおよびMilstein、(1975)Nature 265、495〜97の技法に従って、モノクローナル抗体をハイブリドーマ細胞株中で産生することができる。例えば、適切な抗原を含有する溶液をマウスに注入し、十分な時間後にマウスを屠殺して脾臓細胞を得ることができる。次いで、典型的にはポリエチレングリコールの存在下で、脾臓細胞を骨髄腫細胞とまたはリンパ腫細胞と融合させてハイブリドーマ細胞を産生することにより、脾臓細胞を不死化する。次いで、ハイブリドーマ細胞を適切な培地中で増殖させ、所望の特異性を有するモノクローナル抗体に関して上清をスクリーニングする。当業者に既知の組換え技法により、モノクローナルFabフラグメントを大腸菌(E.coli)中で産生することができる。例えばW.Huse、(1989)Science 246、1275〜81を参照。
標的ポリペプチドに特異的な抗体を、当分野で既知のファージディスプレイ技法により得ることもできる。
様々なイムノアッセイを、所望の特異性を有する抗体を同定するためのスクリーニングに使用することができる。確立された特異性を有するポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体のいずれかを使用する競合結合アッセイまたは免疫放射定量アッセイのための多くのプロトコルが当分野で公知である。そのようなイムノアッセイは、抗原とその特異的抗体との間での複合体形成(例えば抗原/抗体複合体形成)の測定を典型的には含む。2つの非干渉エピトープに対して反応性であるモノクローナル抗体を利用する二部位のモノクローナルベースのイムノアッセイを、競合結合アッセイと同様に使用することができる。
既知の技法に従って、抗体を固体支持体(例えば、ラテックスまたはポリスチレン等の材料で形成されたビーズ、プレート、スライドまたはウェル)にコンジュゲートさせることができる。同様に、既知の技法に従って、検出可能な基、例えば放射性標識(例えば35S、125I、131I)、酵素標識(例えばホースラディッシュペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ)および蛍光標識(例えばフルオロセイン)に抗体を直接的にまたは間接的にコンジュゲートさせることができる。当分野で周知であるように、例えば沈殿、凝集、フロキュレーション、放射活性、発色または変色、蛍光、発光等の検出により、本発明に係る方法における抗体/抗原複合体の形成を定量することができる。
III.キメラAAVカプシドを使用する方法
本発明はまた、異種ヌクレオチド配列を希突起神経膠細胞中に送達する方法にも関する。本発明に係るウイルスベクターを用いて例えば目的のヌクレオチド配列をインビトロで希突起神経膠細胞に送達し、例えばインビトロのまたはエクスビボの遺伝子治療でポリペプチドまたは核酸を産生することができる。ベクターは、例えば治療用のまたは免疫原性のポリペプチドまたは核酸を発現するために、それを必要とする対象にヌクレオチド配列を送達する方法でさらに有用である。したがって、このようにしてポリペプチドまたは核酸を対象中においてインビボで産生することができる。このポリペプチドまたは核酸を対象が必要としている場合がある。なぜならば、対象がこのポリペプチドを欠乏しているからであるか、または処置の方法もしくはその他の方法としておよび以下でさらに説明するように、対象中でのポリペプチドもしくは核酸の産生により、ある程度の治療効果を付与することができるからである。
特定の実施形態では、ベクターは、希突起神経膠細胞に有益な効果をもたらすポリペプチドまたは核酸を発現するのに有用であり、例えば希突起神経膠細胞の増殖および/または分化を促進するのに有用である。ベクターを希突起神経膠細胞に標的化する能力は、希突起神経膠細胞の機能不全および/または神経細胞の脱髄を伴う疾患または障害を処置するのに特に有用であり得る。その他の実施形態では、ベクターは、希突起神経膠細胞付近の細胞(例えば神経細胞)に有益な効果をもたらすポリペプチドまたは核酸を発現するのに有用である。
そのため、本発明の一態様は、目的の核酸を希突起神経膠細胞に送達する方法であって、希突起神経膠細胞を本発明に係るAAV粒子と接触させることを含む方法に関する。
別の態様では、本発明は、対象となる哺乳動物において目的の核酸を希突起神経膠細胞に送達する方法であって、有効量の、本発明に係るAAV粒子または医薬製剤を対象となる哺乳動物に投与することを含む方法に関する。
本発明のさらなる態様は、それを必要とする対象において希突起神経膠細胞の機能不全を伴う障害の処置を処置する方法であって、治療有効量の、本発明に係るAAV粒子を対象に投与することを含む方法に関する。一実施形態では、希突起神経膠細胞の機能不全を伴う障害は脱髄疾患である。一実施形態では、希突起神経膠細胞の機能不全を伴う障害は、多発性硬化症、ペリツェウス・メルツバッハー病、クラッベ病、異染性白質ジストロフィー、副腎白質ジストロフィー、カナバン病、アレキサンダー病、正染性白質ジストロフィー、ツェルウェガー病、18q−症候群、脳性麻痺、脊髄損傷、外傷性脳損傷、脳卒中、フェニルケトン尿症もしくはウイルス感染症、または希突起神経膠細胞の機能不全を伴うことが知られているまたは後に分かる任意の他の障害である。別の実施形態では、本発明に係る方法を使用して、希突起神経膠細胞の機能不全を直接伴わないが、神経細胞、星状膠細胞またはその他のCNS細胞型中における発現に加えてまたは該発現の代わりに、希突起神経膠細胞中における異種ポリペプチドまたは核酸の発現により利益を得る障害を処置する。例として、神経変性障害、例えばアルツハイマー病、パーキンソン病およびハンチントン病、CNS腫瘍ならびにその他のCNS障害が挙げられるがこれらに限定されない。
CNS障害として、思考および認知の障害、例えば統合失調症およびせん妄;健忘障害;気分の障害、例えば感情障害および不安障害(心的外傷後ストレス障害、分離不安障害、選択性無言症、反応性愛着障害、常同性運動障害、恐怖障害、広場恐怖症、特定恐怖症、社会恐怖症、強迫性障害、急性ストレス障害、全般性不安障害、物質誘発性うつ病性障害および/または不特定の不安障害等);社会的行動障害;学習および記憶の障害、例えば学習障害(例えば失読症);運動能力障害;コミュニケーション障害(例えば吃音症);広汎性発達障害(例えば自閉症性障害、レット障害、小児期崩壊性障害、アスペルガー障害および/または不特定の広汎性発達障害)ならびに認知症が挙げられるがこれらに限定されない。したがって、用語「中枢神経系障害」は、上記に列挙した障害と、抑うつ障害(大うつ病性障害、気分変調性障害(dysthmyic disorder)、不特定の抑うつ障害、産後うつ病等);季節性感情障害;躁病;双極性障害(双極性I型障害、双極性II型障害、気分循環性障害、不特定の双極性障害等);注意欠陥および破壊的行動障害(多動性障害を伴う注意欠陥障害、行動障害、反抗挑戦性障害および/または不特定の破壊的行動障害等);薬物依存症/物質乱用(アヘン剤、アンフェタミン、アルコール、幻覚剤、大麻、吸入薬、フェンシクリジン、鎮静剤、睡眠薬、抗不安薬(anxyolytic)および/またはコカインの乱用等);アルコールにより誘発される障害;アンフェタミンにより誘発される障害;カフェインにより誘発される障害;大麻により誘発される障害;コカインにより誘発される障害;幻覚剤により誘発される障害;吸入薬により誘発される障害;ニコチンにより誘発される障害;オピオイドにより誘発される障害;フェンシクリジンにより誘発される障害;鎮痛剤、睡眠薬または抗不安薬(anxyolytic)により誘発される障害;激越;感情鈍麻;精神病;過敏性;脱抑制;統合失調症様障害;統合失調感情障害;妄想性障害;短期精神病性障害、共有精神病性障害;物質誘発精神病性障害;不特定の精神障害;単極性障害、気分障害(例えば精神病の特徴を伴う気分障害);身体表現性障害;虚偽性障害;解離性障害(disassociative disorder);精神遅滞;乳児期または幼児期の栄養補給障害および摂食障害;摂食障害、例えば神経性食欲不振症、神経性過食症および/または不特定の摂食障害;睡眠障害(例えば睡眠異常、例えば原発性不眠症、原発性過眠症、ナルコプシー、呼吸関連睡眠障害および概日リズム睡眠障害ならびに/または睡眠時随伴症);衝動制御障害(例えば窃盗癖、放火癖、抜毛癖、ギャンブル依存症および/または間欠性爆発性障害);適応障害;人格障害(例えば妄想性人格障害、統合失調質人格障害、統合失調症型人格障害、反社会性人格障害、境界型人格障害、演技性人格障害、自己愛パーソナリティー障害、回避性人格障害、依存性人格障害および/または強迫性障害);チック障害(例えばトゥレット障害、慢性運動または音声チック障害、一過性チック障害および/または不特定のチック障害);排泄障害;ならびに上述の任意の組み合わせ、ならびにDiagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders−第4版(DSM−IV;the American Psychiatric Association、ワシントンD.C.1994)に記載された任意の他の障害またはそれらの障害の群とを包含する。「中枢神経系障害」として、神経変性障害、例えばアルツハイマー病、不随意運動障害、例えばパーキンソン病、ハンチントン病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)等が挙げられるがそれらに限定されない、CNSに関与するその他の状態も挙げられる。その他のCNS障害として、てんかん、多発性硬化症、神経原性疼痛、心因性疼痛および偏頭痛が挙げられるがこれらに限定されない。その他の実施形態では、CNS障害は、上述の疾患の任意のサブセットを包含する、または上述の状態のいずれか1つまたは複数を除外する。特定の実施形態では、用語「中枢神経系障害」は、CNSの良性の腫瘍および/または悪性の腫瘍を包含しない。
本発明の別の態様では、本発明に係るキメラAAVカプシドおよびベクターは、以下で論じるように1つまたは複数の末梢の器官または組織を標的とするために所望の向性プロファイルにさらに改変することができる、完全に脱標的化された(detargeted)またはほぼ完全に脱標的化されたベクターである。この態様では、本発明はまた、異種ヌクレオチド配列を、分裂細胞および非分裂細胞を含む広範囲の細胞中に送達する方法にも関する。本発明に係るウイルスベクターを用いて目的のヌクレオチド配列を細胞にインビトロで送達し、例えばインビトロまたはエクスビボの遺伝子治療でポリペプチドを産生することができる。ベクターは、例えば治療用のまたは免疫原性のポリペプチドまたは核酸を発現するために、それを必要とする対象にヌクレオチド配列を送達する方法でさらに有用である。したがって、このようにしてポリペプチドまたは核酸を対象中においてインビボで産生することができる。このポリペプチドまたは核酸を対象が必要としている場合がある。なぜならば、対象がこのポリペプチドを欠乏しているからである、または処置の方法もしくはその他の方法としておよび以下でさらに説明するように、対象中でのポリペプチドもしくは核酸の産生により、ある程度の治療効果を付与することができるからである。
一般に、本発明に係るウイルスベクターを用いて、遺伝子発現に関連する任意の障害を伴う症状を処置するまたは改善する生物学的効果を有する任意の外来核酸を送達することができる。さらに、本発明を使用して、治療用ポリペプチドを送達することが効果的である任意の病状を処置することができる。例示的な病状として、嚢胞性線維症(嚢胞性線維症膜貫通制御タンパク質)および肺のその他の疾患、血友病A(第VIII因子)、血友病B(第IX因子)、サラセミア(β−グロビン)、貧血症(エリスロポエチン)およびその他の血液疾患、アルツハイマー病(GDF;ネプリライシン)、多発性硬化症(β−インターフェロン)、パーキンソン病(グリア細胞株由来の神経栄養因子[GDNF])、ハンチントン病(反復を除去するための、siRNAもしくはshRNA等のRNAi、アンチセンスRNAまたはマイクロRNAを含むがこれらに限定されない阻害性RNA)、筋萎縮性側索硬化症、てんかん(ガラニン、神経栄養因子)およびその他の神経障害、癌(エンドスタチン、アンジオスタチン、TRAIL、FASリガンド、インターフェロンを含むサイトカイン;VEGF、多剤耐性遺伝子産物または癌の免疫原に対する阻害性RNAを含む、RNAi(例えばsiRNAもしくはshRNA)、アンチセンスRNAおよびマイクロRNAを含むがこれらに限定されない阻害性RNA)、糖尿病(インスリン、PGC−α1、GLP−1、ミオスタチンプロペプチド、グルコーストランスポーター4)、デュシェンヌ型およびベッカー型を含む筋ジストロフィー(例えばジストロフィン、ミニジストロフィン、マイクロジストロフィン、インスリン様増殖因子I、サルコグリカン[例えばα、β、γ]、ミオスタチンまたはミオスタチンプロペプチドに対する阻害性RNA[例えばRNAi、アンチセンスRNAもしくはマイクロRNA]、ラミニン−アルファ2、フクチン関連タンパク質、ドミナントネガティブミオスタチン、フォリスタチン、アクチビンII型可溶性受容体、抗炎症性ポリペプチド、例えばIカッパB優性変異体、サルコスパン、ユートロフィン、ミニユートロフィン、エクソンスキッピングを誘発するための、ジストロフィン遺伝子のスプライス部位に対する阻害性RNA[例えばRNAi、アンチセンスRNAもしくはマイクロRNA][例えばWO/2003/095647を参照]、エクソンスキッピングを誘発するための、U7 snRNAに対する阻害性RNA(例えばRNAi、アンチセンスRNAまたはマイクロRNA][例えばWO/2006/021724を参照]、およびミオスタチンまたはミオスタチンプロペプチドに対する抗体または抗体フラグメント)、ゴーシェ病(グルコセレブロシダーゼ)、ハーラー病(α−L−イズロニダーゼ)、アデノシンデアミナーゼ欠乏症(アデノシンデアミナーゼ)、グリコーゲン蓄積症(例えばファブリー病[α−ガラクトシダーゼ]およびポンペ病[リソソーム酸性α−グルコシダーゼ])およびその他のリソソーム蓄積障害およびグリコーゲン蓄積障害を含むその他の代謝欠損、先天性肺気腫(α1−抗トリプシン)、レッシュ・ナイハン症候群(ヒポキサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ)、ニーマン・ピック病(スフィンゴミエリナーゼ)、メープルシロップ尿症(分枝鎖ケト酸脱水素酵素)、網膜変性疾患(ならびに眼および網膜のその他の疾患;例えば、黄斑変性症に関するPDGF、エンドスタチンおよび/またはアンギオスタチン)、固形臓器の疾患、例えば脳(パーキンソン病[GDNF]、星状細胞腫[エンドスタチン、アンギオスタチンおよび/またはVEGFに対するRNAi]、神経膠芽腫[エンドスタチン、アンギオスタチンおよび/またはVEGFに対するRNAi])、肝臓(B型肝炎遺伝子および/またはC型肝炎遺伝子に関する、siRNAもしくはshRNA等のRNAi、マイクロRNAまたはアンチセンスRNA)、腎臓、うっ血性心不全または末梢動脈疾患(PAD)を含む心臓(例えば、プロテインホスファターゼ阻害剤I[I−1]、ホスホランバン、筋小胞体Ca2+−ATPアーゼ[serca2a]、ホスホランバン遺伝子を調節する亜鉛フィンガータンパク質、Pim−1、PGC−1α、SOD−1、SOD−2、ECF−SOD、カリクレイン、チモシンβ4、低酸素誘導転写因子[HIF]、βarkct、β2アドレナリン受容体、β2アドレナリン受容体キナーゼ[βARK]、ホスホイノシチド−3キナーゼ[PI3キナーゼ]、カルサルシン、血管新生因子、S100A1、パルブアルブミン、アデニリルシクラーゼ6型、例えば短縮型の構成的に活性なbARKct等のGタンパク質共役受容体キナーゼ2型ノックダウンを引き起こす分子、ホスホランバンに対する阻害性RNA[例えばRNAi、アンチセンスRNAもしくはマイクロRNA];例えばホスホランバンA16E等のホスホランバン阻害またはドミナントネガティブ分子等の送達による)、関節炎(インスリン様増殖因子)、関節障害(インスリン様増殖因子)、内膜過形成(例えば、内皮型一酸化窒素合成酵素、誘導型一酸化窒素合成酵素の送達による)、心臓移植の生存期間の改善(スーパーオキシドジスムターゼ)、AIDS(可溶性CD4)、筋消耗(インスリン様増殖因子I、ミオスタチンプロペプチド、抗アポトーシス因子、フォリスタチン)、肢虚血(VEGF、FGF、PGC−1α、EC−SOD、HIF)、腎臓欠乏症(エリスロポエチン)、貧血症(エリスロポエチン)、関節炎(抗炎症性因子、例えばIRAPおよびTNFα可溶性受容体)、肝炎(α−インターフェロン)、LDL受容体欠乏症(LDL受容体)、高アンモニア血症(オルニチントランスカルバミラーゼ)、SCA1、SCA2およびSCA3を含む脊髄小脳失調症、フェニルケトン尿症(フェニルアラニンヒドロキシラーゼ)、自己免疫疾患等が挙げられるがこれらに限定されない。臓器移植後に本発明をさらに使用して、(例えば、免疫抑制剤または阻害性核酸を投与してサイトカイン産生を遮断することにより)移植の成功を高めかつ/または臓器移植もしくは補助療法のマイナスの副作用を低減することができる。別の例として、例えば癌患者において切断または外科切除後に、骨移植により骨形態形成タンパク質(RANKLおよび/またはVEGF等)を投与することができる。
本発明に従って処置することできる例示的なリソソーム蓄積症として、ハーラー症候群(MPS IH)、シャイエ症候群(MPS IH)およびハーラー・シャイエ症候群(MPS IH/S)(α−L−イズロニダーゼ);ハンター症候群(MPS II)(イズロン酸硫酸スルファターゼ);サンフィリポA症候群(MPS IIIA)(ヘパラン−S−硫酸スルファミニダーゼ)、サンフィリポB症候群(MPS IIIB)(N−アセチル−D−グルコサミニダーゼ)、サンフィリポC症候群(MPS IIIC)(アセチル−CoA−グルコサミニドN−アセチルトランスフェラーゼ)、サンフィリポD症候群(MPS IIID)(N−アセチル−グルコサミニン−6−硫酸スルファターゼ);モルキオA病(MPS IV A)(ガラクトサミン−6−硫酸スルファターゼ)、モルキオB病(MPS IV B)(β−ガラクトシダーゼ);マロトー・ラミー病(MPS VI)(アリールスルファターゼB);スライ症候群(MPS VII)(β−グルクロニダーゼ);ヒアルロニダーゼ欠乏症(MPS IX)(ヒアルロニダーゼ);シアリドーシス(ムコリピドーシスI)、ムコリピドーシスII(I細胞病)(N−アセチルグルコサミニル(actylglucos−aminyl)−1−ホスホトランスフェラーゼ触媒サブユニット)、ムコリピドーシスIII(偽性ハーラーポリジストロフィー)(N−アセチルグルコサミニル−1−ホスホトランスフェラーゼ;IIIA型[触媒サブユニット]およびIIIC型[基質認識サブユニット]);GM1ガングリオシドーシス(ガングリオシドβ−ガラクトシダーゼ)、GM2ガングリオシドーシスI型(テイ・サックス病)(β−ヘキサミニダーゼA)、GM2ガングリオシドーシスII型(サンドホフ病)(β−ヘキソサミニダーゼB);ニーマン・ピック病(A型およびB型)(スフィンゴミエリナーゼ);ゴーシェ病(グルコセレブロシダーゼ);ファーバー病(セラミニダーゼ);ファブリー病(α−ガラクトシダーゼA);クラッベ病(ガラクトシルセラミドβ−ガラクトシダーゼ);異染性白質ジストロフィー(アリールスルファターゼA);ウォルマン病等のリソソーム酸リパーゼ欠乏症(リソソーム酸リパーゼ);バッテン病(若年型神経セロイドリポフスチン症)(リソソーム膜貫通CLN3タンパク質)シアリドーシス(ノイラミニダーゼ1);ガラクトシアリドーシス(ゴールドバーグ症候群)(防御タンパク質/カテプシンA);αマンノース症(α−D−マンノシダーゼ);βマンノース症(β−D−マンノシドーシス);フコシドーシス(α−D−フコシダーゼ);アスパルチルグルコサミン尿症(N−アスパルチルグルコサミニダーゼ);ならびにシアル酸尿症(リン酸Na共輸送体)が挙げられるがこれらに限定されない。
本発明に従って処置することができる例示的なグリコーゲン蓄積症として、Ia型GSD(フォンギールケ病)(グルコース−6−ホスファターゼ)、Ib型GSD(グルコース−6−リン酸トランスロカーゼ)、Ic型GSD(ミクロソームのリン酸輸送体またはピロリン酸輸送体)、Id型GSD(ミクロソームのグルコース輸送体)、ポンペ病または乳児のIIa型GSD(リソソーム酸α−グルコシダーゼ)およびIIb型(ダノン)(リソソーム膜タンパク質2)等のII型GSD、IIIa型GSDおよびIIIb型GSD(脱分枝酵素;アミログルコシダーゼおよびオリゴグルカノトランスフェラーゼ)、IV型GSD(アンダーソン病)(分枝酵素)、V型GSD(マックアードル病)(筋ホスホリラーゼ)、VI型GSD(ハース病)(肝臓ホスホリラーゼ)、VII型GSD(垂井病)(ホスホフルクトキナーゼ)、GSD VIII/IXa型(X連鎖性のホスホリラーゼキナーゼ)、GSD IXb型(肝臓ホスホリラーゼキナーゼおよび筋ホスホリラーゼキナーゼ)、GSD IXc型(肝臓ホスホリラーゼキナーゼ)、GSD IXd型(筋ホスホリラーゼキナーゼ)、GSD O(グリコーゲンシンターゼ)、ファンコニー・ビッケル症候群(グルコース輸送体2)、ホスホグルコイソメラーゼ欠乏症、筋ホスホグリセリン酸キナーゼ欠乏症、ホスホグリセリン酸ムターゼ欠乏症、フルクトース1,6−ジホスファターゼ欠乏症、ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ欠乏症ならびに乳酸デヒドロゲナーゼ欠乏症が挙げられるがこれらに限定されない。
心筋に送達することができる核酸およびポリペプチドとして、損傷した、変性したまたは萎縮した心筋および/または先天性の心臓欠陥の処置に有効である核酸およびポリペプチドが挙げられる。例えば、心疾患の処置での血管新生の促進に有用な血管新生因子として、血管内皮増殖因子(VEGF)、VEGF II、VEGF−B、VEGF−C、VEGF−D、VEGF−E、VEGF121、VEGF138、VEGF145、VEGF165、VEGF189、VEGF206、低酸素誘導因子1α(HIF 1α)、内皮NO合成酵素(eNOS)、iNOS、VEFGR−1(Flt1)、VEGFR−2(KDR/Flk1)、VEGFR−3(Flt4)、アンジオゲニン、内皮増殖因子(EGF)、アンジオポエチン、血小板由来増殖因子、血管新生因子、形質転換増殖因子−α(TGF−α)、形質転換増殖因子−β(TGF−β)、血管透過性因子(VPF)、腫瘍壊死因子アルファ(TNF−α)、インターロイキン−3(IL−3)、インターロイキン−8(IL−8)、血小板由来内皮増殖因子(PD−EGF)、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)、肝細胞増殖因子(HGF)、散乱因子(SF)、プレイオトロフィン(pleitrophin)、プロリフェリン、フォリスタチン、胎盤増殖因子(PIGF)、ミッドカイン、血小板由来増殖因子−BB(PDGF)、フラクタルカイン、ICAM−1、アンジオポエチン−1およびアンジオポエチン−2(ANg1およびAng2)、Tie−2、ニューロピリン−1、ICAM−1、平滑筋細胞の、単球のまたは白血球の遊走を刺激するケモカインおよびサイトカイン、抗アポトーシスのペプチドおよびタンパク質、繊維芽細胞増殖因子(FGF)、FGF−1、FGF−1b、FGF−1c、FGF−2、FGF−2b、FGF−2c、FGF−3、FGF−3b、FGF−3c、FGF−4、FGF−5、FGF−7、FGF−9、酸性FGF、塩基性FGF、単球走化性タンパク質−1、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、インスリン様増殖因子−1(IGF−1)、IGF−2、初期増殖応答因子−1(EGF−1)、ETS−1、ヒト組織カリクレイン(HK)、マトリックスメタロプロテアーゼ、キマーゼ、ウロキナーゼ型プラスミノーゲン活性化因子およびヘパリナーゼが挙げられるがこれらに限定されない。(例えば米国特許出願第20060287259号および米国特許出願第20070059288号を参照)。
成人で最も頻繁に発見される先天性心疾患は二尖大動脈弁であるが、成人で見られる先天性心疾患の30〜40%を心房中隔欠損症が占める。小児集団で最も頻繁に観察される先天性心臓欠陥は心室中隔欠損症である。その他の先天性心疾患として、アイゼンメンガー症候群、動脈管開存症、肺動脈弁狭窄症、大動脈縮窄症、大血管転位症、三尖弁閉鎖症、単心室症、エブスタイン奇形および両大血管右室起始症が挙げられる。多くの研究により、これらの先天性心疾患の1つまたは複数と関連する推定遺伝子座が同定されている。例えば、ダウン症候群と関連する先天性心疾患に関する推定遺伝子は、ETS2とMX1との間の21q22.2〜q22.3である。同様に、ディジョージ症候群のほとんどのケースは、染色体22q11.2(ディジョージ症候群染色体領域、すなわちDGCR)の欠失に起因する。推定転写因子TUPLE1を含むこの欠失では、いくつかの遺伝子が脱落している。この欠失は、様々な表現型、例えばシュプリンツェン症候群;円錐動脈幹異常顔貌(またはタカオ症候群);およびファロー四徴症、総動脈幹症および大動脈弓離断症等の心臓の流出路分離欠陥(isolated outflow tract defect)と関連する。上述の疾患全てを本発明に従って処置することができる。
心臓および血管系のその他の重大な疾患も遺伝子の、典型的には多遺伝子の、病理学的要素を有すると考えられる。この疾患として、例えば左心低形成症候群、心臓弁形成異常、ファイファー心頭蓋症候群、眼顔面心歯症候群、ケーパー・トリエロ症候群、ソノダ症候群、オード眼瞼裂狭小症候群、心手症候群、ピエール・ロバン症候群、ヒルシュスプルング病、クーセフ症候群、グレーンジ閉塞性動脈症候群、カーンズ・セイヤ症候群、カルタゲナー症候群、アラジール症候群、リッチャー・スキンゼル症候群、アイブマーク症候群、ヤング・シンプソン症候群、ヘモクロマトーシス、ホルツグリーブ症候群、バース症候群、スミス・レムリ・オピッツ症候群、グリコーゲン蓄積症、ゴーシェ様蓄積症、ファブリー病、ローリー・マクリーン症候群、レット症候群、オピッツ症候群、マルファン症候群、ミラー・ディーカー脳回欠損症候群、ムコ多糖症、ブルガダ症候群(Bruada syndrome)、上腕骨脊椎異骨症、ファバー症候群、マクドナー症候群、マルファン様過可動症候群、無トランスフェリン血症、コルネリア・デ・ランジェ症候群、レオパード症候群、ダイアモンド・ブラックファン貧血、スタインフェルド症候群、早老症およびウイリアムズ・ボイレン症候群が挙げられる。これらの疾患全てを本発明に従って処置することができる。
抗アポトーシス因子を骨格筋、横隔膜筋および/または心筋に送達して、筋消耗性疾患、肢虚血、心筋梗塞、心不全、冠動脈疾患および/またはI型糖尿病もしくはII型糖尿病を処置することができる。
骨格筋に送達することができる核酸として、損傷した、変性したおよび/または萎縮した骨格筋の処置に有効である核酸が挙げられる。筋ジストロフィーを引き起こす遺伝子欠陥が多くの型の疾患で既知である。この欠陥遺伝子により、タンパク質産物を産生することができない、適切に機能することができないタンパク質産物が産生される、または細胞の適切な機能を妨げる機能不全のタンパク質産物が産生される。異種核酸は、機能不全のタンパク質の産生または活性を阻害する治療上機能的なタンパク質またはポリヌクレオチドをコードすることができる。(例えばRNAi、マイクロRNAまたはアンチセンスRNAの送達により)送達された核酸から発現され得るまたは送達された核酸により阻害され得るポリペプチドとして、ジストロフィン、ミニジストロフィンまたはマイクロジストロフィン(デュシェンヌ型MDおよびベッカー型MD);ジストロフィン関連糖タンパク質β−サルコグリカン(肢帯型MD 2E)、δ−サルコグリカン(肢帯型MD 2 2F)、α−サルコグリカン(肢帯型MD 2D)およびγ−サルコグリカン(肢帯型MD 2C)、ユートロフィン、カルパイン(常染色体劣性の肢帯型MDタイプ2A)、カベオリン−3(常染色体優性の肢帯型MD)、ラミニン−アルファ2(メロシン欠損型の先天性MD)、ミニアグリン(ラミニン−アルファ2欠損型の先天性MD)、フクチン(福山型の先天性MD)、エメリン((エメリ・ドレフュス型MD)、ミオティリン、ラミンA/C、カルパイン−3、ジスフェリンならびに/またはテレソニンが挙げられるがこれらに限定されない。さらに、異種核酸は、mir−1、mir−133、mir−206、mir−208またはアンチセンスRNA、RNAi(例えばsiRNAもしくはshRNA)またはマイクロRNAをコードして、欠損したジストロフィン遺伝子でのエクソンスキッピングを誘発することができる。
特定の実施形態では、(例えばジストロフィー性の舌を処置するために)核酸を舌筋に送達する。舌に送達する方法は、直接注入、経口投与、舌への局所投与、静脈内投与、関節内投与等を含む当分野で既知の任意の方法によることができる。
上述のタンパク質を横隔膜筋に投与して筋ジストロフィーを処置することもできる。
また、任意の他の治療用ポリペプチドをコードする遺伝子導入用ベクターを投与することができる。
特定の実施形態では、本発明に係るウイルスベクターを使用して、本明細書に記載した目的の核酸を骨格筋、横隔膜筋および/または心筋に送達して、例えば、これらの組織の1つまたは複数と関連する疾患、例えば筋ジストロフィー、心疾患(PADおよびうっ血性心不全等)等を処置する。
遺伝子移入は、病状の理解および治療の提供における実質的に潜在的な用途を有する。欠損遺伝子が既知でありクローニングされている遺伝病が数多く存在する。一般に、上記の病状は以下の2つのクラスに分けられる。一般に劣性遺伝する(通常は酵素の)欠乏状態、および調節タンパク質または構造タンパク質に関わる可能性があり、典型的には優性遺伝する不均衡状態。欠乏状態の疾患の場合、遺伝子導入を使用することにより、補充療法を目的として正常な遺伝子を患部組織に導くことができ、および阻害性RNA、例えばRNAi(例えばsiRNAもしくはshRNA)、マイクロRNAまたはアンチセンスRNAを使用して疾患の動物モデルを創製することができる。不均衡の病状の場合、遺伝子導入を使用することにより、モデルシステムで病状を創製し、次いで病状に拮抗するために使用することができる。そのため、本発明に係るウイルスベクターは遺伝性疾患の処置を可能にする。本明細書で使用する場合、病状は、疾患を引き起こすまたは疾患をより重症にする欠乏症または不均衡を部分的にまたは完全に治療することにより処置される。核酸配列の部位特異的な組換えを使用して変異を引き起こすまたは欠損を訂正することも可能である。
本発明に係るウイルスベクターを用いて、アンチセンス核酸または阻害性RNA(例えばマイクロRNAまたはRNAi、例えばsiRNAもしくはshRNA)をインビトロでまたはインビボで細胞に供給することもできる。標的細胞中での阻害性RNAの発現により、細胞による特定のタンパク質の発現が弱まる。したがって、阻害性RNAを投与して、それを必要とする対象において特定のタンパク質の発現を減少させることができる。阻害性RNAをインビトロで細胞に投与して細胞生理学を調節することもでき、例えば細胞培養システムまたは組織培養システムを最適化することもできる。
さらなる態様として、本発明に係るウイルスベクターを使用して対象中で免疫応答を生じさせることができる。この実施形態によれば、免疫原をコードする核酸を含むウイルスベクターを対象に投与することができ、対象により免疫原に対する能動的な免疫応答(任意選択として防御免疫応答)が開始される。免疫原は上述した通りである。
また、ウイルスベクターをエクスビボで細胞に投与することができ、変異細胞を対象に投与する。異種核酸を細胞に導入して該細胞を対象に投与し、免疫原をコードする異種核酸が任意選択的に発現させ、対象において該免疫原に対する免疫応答を誘発する。特定の実施形態では、細胞は抗原提示細胞(例えば樹状細胞)である。
「能動的な免疫応答」または「能動免疫」は、「免疫原との遭遇後における宿主の組織および細胞の関与を特徴とする。それには、リンパ細網組織における免疫担当細胞の分化および増殖が関与し、これらにより、抗体の合成もしくは細胞媒介反応性の発生またはその両方に至る」。Herbert B.Herscowitz、Immunophysiology:Cell Function and Cellular Interactions in Antibody Formation,in IMMUNOLOGY:BASIC PROCESSES 117(Joseph A.Bellanti編、1985)。換言すると、能動的な免疫応答は、感染またはワクチン接種による免疫原への曝露後に宿主によって開始される。能動免疫を受動免疫と対比することができ、受動免疫は「能動免疫された宿主から非免疫宿主への、予め形成された物質(抗体、移入因子、胸腺移植片、インターロイキン−2)の移入」を介して起こる。同文献。
「防御」免疫応答または「防御」免疫は本明細書で使用する場合、疾患の発生を予防するまたは低減するという点で、免疫応答が対象にある程度の利益を付与することを示す。また、防御免疫応答または防御免疫は、疾患の処置に有用であり得、(例えば、癌もしくは腫瘍の退縮を引き起こすことにより、および/または転移を予防することにより、および/または転移性小結節の増殖を予防することにより)特に癌または腫瘍の処置で有用であり得る。処置の利益が該処置の任意の不利益を上回る限り、防御効果は完全であってもよいし部分的であってもよい。
癌細胞抗原を発現するウイルスベクター(もしくは免疫学的に類似の分子)または癌細胞に対する免疫応答を引き起こす任意の他の免疫原の投与により、癌免疫療法を目的として本発明に係るウイルスベクターを投与することもできる。例示として、癌細胞抗原をコードする異種ヌクレオチド配列を含むウイルスベクターを投与することにより、対象中において癌細胞抗原に対して免疫応答を引き起こし、例えば、癌を有する患者を処置することができる。本明細書に記載したように、インビボまたはエクスビボ法を使用することにより、ウイルスベクターを対象に投与することができる。
本明細書で使用する場合、用語「癌」は腫瘍形成癌を包含する。同様に、用語「癌組織」は腫瘍を包含する。「癌細胞抗原」は腫瘍抗原を包含する。
用語「癌」は、当分野で理解されるその意味、例えば身体の遠位部位に広がる(すなわち転移する)可能性がある組織の制御不能な増殖を有する。例示的な癌として、白血病、リンパ腫(例えばホジキンリンパ腫および非ホジキンリンパ腫)、結腸直腸癌、腎癌、肝癌、乳癌、肺癌、前立腺癌、精巣腫瘍、卵巣癌、子宮癌、子宮頚部癌、脳癌(例えば神経膠腫および神経膠芽細胞腫)、骨癌、肉腫、黒色腫、頭頚部癌、食道癌、甲状腺癌等が挙げられるがこれらに限定されない。本発明の実施形態では、本発明を実行して腫瘍形成癌を処置および/または予防する。
用語「腫瘍」はまた、例えば多細胞生物内での未分化細胞の異常な腫瘤として当分野で理解される。腫瘍は悪性でもよいし良性でもよい。代表的な実施形態では、本明細書に開示した方法を使用して、悪性腫瘍を予防および処置する。
癌細胞抗原は上述されている。用語「癌を処置する」または「癌の処置」とは、癌の重症度を低減するまたは癌を予防するもしくは少なくとも部分的に除去することを意図するものである。例えば、具体的な文脈において、これらの用語は、癌の転移を予防するまたは低減するまたは少なくとも部分的に除去することを示す。さらに代表的な実施形態では、これらの用語は、(例えば原発腫瘍の外科的切除後に)転移性小結節の増殖を予防するまたは低減するまたは少なくとも部分的に除去することを示す。用語「癌の予防」または「癌を予防する」とは、癌の発生率または発症を少なくとも部分的に除去するまたは低減する方法を意図するものである。換言すると、対象における癌の発症または悪化を緩慢にする、調節する、それらの確率もしくは可能性を低減する、または遅延させることができる。
特定の実施形態では、癌を有する対象から細胞を取り出し、本発明に係るウイルスベクターと接触させることができる。次いで、改変細胞を対象に投与し、それにより癌細胞抗原に対する免疫応答を誘発する。この方法は、インビボで十分な免疫応答を開始することができない(すなわち、十分な量の促進抗体を産生することができない)免疫不全対象に特に有利に用いられる。
免疫調節サイトカイン(例えばα−インターフェロン、β−インターフェロン、γ−インターフェロン、ω−インターフェロン、τ−インターフェロン、インターロイキン−1α、インターロイキン−1β、インターロイキン−2、インターロイキン−3、インターロイキン−4、インターロイキン5、インターロイキン−6、インターロイキン−7、インターロイキン−8、インターロイキン−9、インターロイキン−10、インターロイキン−11、インターロイキン12、インターロイキン−13、インターロイキン−14、インターロイキン−18、B細胞増殖因子、CD40リガンド、腫瘍壊死因子−α、腫瘍壊死因子−β、単球走化性タンパク質−1、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子およびリンフォトキシン)により免疫応答を増強することができることは当分野で既知である。したがって、免疫調節サイトカイン(例えばCTL誘導性サイトカイン)をウイルスベクターと共に対象に投与することができる。
当分野で既知の任意の方法によりサイトカインを投与することができる。外因性サイトカインを対象に投与することができる、または適切なベクターを使用して、サイトカインをコードするヌクレオチド配列を対象に送達し、サイトカインをインビボで産生することができる。
ウイルスベクターは、研究目的で希突起神経膠細胞を標的とするのにさらに有用であり、例えば、インビトロでのもしくは動物でのCNS機能の研究のために、または疾患の動物モデルの創製および/もしくは研究での使用にさらに有用である。例えば、脱髄疾患の動物モデルにおいて、ベクターを使用して異種核酸を希突起神経膠細胞に送達することができる。ウイルス(例えばセムリキウイルス、マウス肝炎ウイルスまたはタイラーマウス脳脊髄炎ウイルス)の投与および化学物質(例えばクプリゾン、臭化エチジウムまたはリゾレシチン)の投与が挙げられるがこれらに限定されない様々な方法により、動物モデルで脱髄を誘発することができる。いくつかの実施形態では、実験的自己免疫性脳脊髄炎の動物モデルでベクターを使用することもできる。例えば、カイナイト、SIN−1、抗ガラクトセレブロシドの投与または照射により、この状態を誘発することができる。その他の実施形態では、ウイルスベクターを使用して毒剤または毒剤を産生する酵素(例えばチミジンキナーゼ)を希突起神経膠細胞に特異的に送達して、細胞の一部または全てを死滅させることができる。
さらに、診断方法およびスクリーニング方法での本発明に係るウイルスベクターのさらなる用途が見出され、これにより、目的の遺伝子が細胞培養システム中でまたは遺伝子導入動物モデル中で過渡的にまたは安定的に発現される。例えば研究目的、産業目的または商業目的のタンパク質産生を目的として核酸を送達するために本発明を実行することもできる。
獣医学での応用および医学での応用の両方での本発明に係る組換えウイルスベクターの用途が見出される。適切な対象(被験体)としてトリおよび哺乳動物の両方が含まれる。本明細書で使用する場合、用語「トリ」には、ニワトリ、アヒル、ガチョウ、ウズラ、シチメンチョウ、キジ、オウム、インコが含まれるがこれらに限定されない。本明細書で使用する場合、用語「哺乳動物」には、ヒト、霊長類非ヒト霊長類(例えばサルおよびヒヒ)、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ブタ、ウマ、ネコ、イヌ、ウサギ、齧歯類(例えばラット、マウス、ハムスター等)等が含まれるがこれらに限定されない。ヒト対象として、新生児、乳幼児、児童および成人が挙げられる。任意選択的に、対象は本発明に係る方法を「必要とする」。なぜならば、例えば、対象が本明細書に記載したものを含む障害を有するもしくは対象に該疾患のリスクがあると考えられるからである、または本明細書に記載したものを含む核酸の送達により対象が利益を得るからである。例えば、特定の実施形態では、対象は脱髄疾患もしくは脊髄損傷もしくは脳損傷を有する(もしくは有していた)、または対象にこれらのリスクがある。さらなる選択肢として、対象は実験動物および/または疾患の動物モデルであり得る。
特定の実施形態では、本発明は、薬学的に許容される担体中の本発明に係るウイルスベクターと、任意選択的にその他の薬剤、医薬品、安定化剤、緩衝剤、担体、アジュバント、希釈剤等とを含む医薬組成物を提供する。注射では、担体は典型的には液体となる。その他の投与の方法では、担体は固体でもよいし液体でもよい。吸入投与では、担体は呼吸に適し、好ましくは固体または液体粒子形態となる。
「薬学的に許容される」とは、毒性ではないまたはそれ以外の望ましくはないものではない材料を意味し、すなわち、任意の望ましくない生物学的影響を引き起こすことなく材料を対象に投与することができる。
本発明の一態様は、ヌクレオチド配列をインビトロで細胞へ移入する方法である。特定の標的細胞に適した標準的な形質導入法により、感染の適切な多重度でウイルスベクターを細胞に導入することができる。投与するウイルスベクターまたはカプシドの力価は、標的細胞の型および数、ならびに具体的なウイルスベクターまたはカプシドに応じて異なることができ、過度の実験を行なうことなく当業者により決定され得る。特定の実施形態では、少なくとも約10感染単位を、より好ましくは少なくとも約10感染単位を細胞に導入する。
ウイルスベクターを導入することができる細胞は、神経細胞(末梢神経系、中枢神経系、特に脳細胞、例えば神経細胞、希突起神経膠細胞、グリア細胞、星状膠細胞を含む)、肺細胞、眼の細胞(網膜細胞、網膜色素上皮および角膜細胞を含む)、上皮細胞(例えば腸上皮細胞および呼吸上皮細胞)、骨格筋細胞(筋芽細胞、筋管および筋繊維を含む)、横隔膜筋細胞、樹状細胞、膵臓細胞(島細胞を含む)、肝細胞、消化管の細胞(平滑筋細胞、上皮細胞を含む)、心臓細胞(心筋細胞を含む)、骨細胞(例えば骨髄幹細胞)、造血幹細胞、脾臓細胞、角化細胞、線維芽細胞、内皮細胞、前立腺細胞、関節細胞(例えば軟骨、半月板、滑膜および骨髄を含む)、生殖細胞等が挙げられるがこれらに限定されない任意の種類であり得る。また、細胞は任意の前駆細胞であり得る。さらにまた、細胞は幹細胞(例えば神経幹細胞、肝幹細胞)であり得る。さらにまた、細胞は癌細胞または腫瘍細胞(上記に記載している癌および腫瘍)であり得る。さらに、上記に示したように、細胞は任意の種類の起源由来であり得る。
改変細胞を対象に投与する目的で、ウイルスベクターをインビトロで細胞に導入することができる。特定の実施形態では、対象から細胞を取り出し、細胞にウイルスベクターを導入し、次いで細胞を対象内に戻す。エクスビボでの処置のために対象から細胞を取り出し、続いて対象内に戻す方法は当分野で既知である(例えば米国特許第5,399,346号を参照)。または、組換えウイルスベクターを、別の対象由来の細胞に、培養細胞に、または任意のその他の適切な供給源由来の細胞に導入し、それを必要とする対象に該細胞を投与する。
エクスビボでの遺伝子治療に適した細胞は上記に記載した通りである。対象に投与する細胞の投与量は、対象の年齢、状態および種、細胞型、細胞により発現される核酸、投与の様式等に応じて異なることができる。典型的には、薬学的に許容される担体中、投与1回当たり少なくとも約10〜約10個のまたは約10〜10個の細胞を投与することができる。特定の実施形態では、ウイルスベクターにより形質導入された細胞を有効量で、薬学的に許容される担体と共に対象に投与する。
いくつかの実施形態では、ウイルスベクターにより形質導入されている細胞を投与して、送達されたポリペプチド(例えば導入遺伝子として発現される、またはカプシド中で発現される)に対する免疫応答を誘発することができる。典型的には、有効量のポリペプチドを発現する量の細胞を、薬学的に許容される担体と共に投与する。任意選択的に、投与量は防御免疫応答(上記で定義した)を引き起こすのに十分である。免疫原性ポリペプチドを投与する利点が該投与の任意の不利益を上回る限り、付与される防御の程度が完全である必要はない、または持続性である必要はない。
本発明のさらなる態様は、本発明に係るウイルスベクターまたはカプシドを対象に投与する方法である。特定の実施形態では、本方法は、目的の核酸を対象となる動物に送達する方法を含み、該方法は、有効量の、本発明に係るウイルスベクターを対象となる動物に投与することを含む。当分野で既知の任意の手段により、それを必要とする対象となるヒトまたは動物に本発明に係るウイルスベクターを投与することができる。任意選択的に、薬学的に許容される担体中のウイルスベクターを有効な用量で送達する。
さらに、本発明に係るウイルスベクターを(例えばワクチンとして)対象に投与して、免疫原性応答を誘発することができる。典型的には、本発明におけるワクチンは、有効量のウイルスを薬学的に許容される担体と共に含む。任意選択的に、投与量は防御免疫応答(上記で定義した)を引き起こすのに十分である。免疫原性ポリペプチドを投与する利点が該投与の任意の不利益を上回る限り、付与される防御の程度が完全である必要はない、または持続性である必要はない。対象および免疫原は上記に記載した通りである。
対象に投与するウイルスベクターの投与量を、投与の様式、処置する疾患または状態、個々の対象の状態、具体的なウイルスベクターおよび送達する核酸によって決めることができ、定常的な方法で決定することができる。治療効果を達成する例示的な用量は、少なくとも約10、10、10、10、10、1010、1011、1012、10、1014、1015形質導入単位またはより多くであり、好ましくは約10または10、10、1010、1011、1012、1013または1014形質導入単位であり、さらにより好ましくは約1012形質導入単位である。
特定の実施形態では、複数回の投与(例えば2回、3回、4回またはより多くの投与)を用いて、様々な間隔の期間にわたり、例えば日毎に、週毎に、月毎に、年毎に等で所望のレベルの遺伝子発現を達成することができる。
投与の例示的な様式として、経口、直腸、経粘膜、局所、鼻腔内、(例えばエアロゾルを介する)吸入、口腔(例えば舌下)、膣、髄腔内、眼内、経皮、子宮内(または卵内)、非経口(例えば静脈内、皮下、皮内、筋肉内[骨格筋、横隔膜筋および/または心筋への投与等]、皮内、胸腔内、脳内および関節内)、局所(例えば皮膚表面と気道表面を含む粘膜表面との両方、および経皮投与)、リンパ管内等、ならびに組織または器官への(例えば肝臓、骨格筋、心筋、横隔膜筋または脳への)直接注入が挙げられる。腫瘍(例えば腫瘍またはリンパ節の内部または近傍)に投与することもできる。いずれの場合であっても、最も適切な経路を、処置する状態の性質および重症度、ならびに使用する具体的なベクターの性質によって決めることができる。
いくつかの実施形態では、ウイルスベクターをCNSに、例えば脳または脊髄に直接投与する。直接投与により、例えば形質導入細胞の少なくとも80%が、85%が、90%が、95%がまたはより多くが希突起神経膠細胞である希突起神経膠細胞の形質導入の高い特異性を得ることができる。当分野で既知の任意の方法を使用して、ベクターをCNSに直接投与することができる。ベクターを、脊髄、脳幹(延髄、脳橋)、中脳(視床下部、視床、視床上部、脳下垂体、松果体)、小脳、終脳(線条体、後頭部、側頭部、頭頂部および前頭葉、皮質、基底核、海馬および扁桃体を含む大脳)、辺縁系、新皮質、線条体、大脳ならびに下丘に導入することができる。ベクターを、眼の様々な領域、例えば網膜、角膜または視神経に投与することもできる。ベクターをより分散して投与するために、(例えば腰椎穿刺により)ベクターを脳脊髄液に送達することができる。
送達ベクターを、髄腔内、脳内、脳室内、鼻腔内、耳内、眼内(例えば硝子体内、網膜下、前房)送達および眼周囲(例えばサブテノン領域)送達またはこれらの任意の組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない当分野で既知の任意の経路でCNSの所望の領域に投与することができる。
典型的には、ウイルスベクターを、直接注入(例えば定位的注入)により液剤でCNA中における所望の領域または区画に投与することができる。いくつかの実施形態では、リザーバおよび/またはポンプによってベクターを送達することができる。その他の実施形態では、所望の領域への局所適用によりまたはエアロゾル剤の鼻腔内投与により、ベクターを供給することができる。液滴の局所適用により、眼にまたは耳中に投与することができる。さらなる代替として、ベクターを固形の徐放剤として投与することができる。パルボウイルスおよびAAVベクターの放出制御が国際公開第01/91803号に記載されている。
対象が損なわれた血液脳関門(BBB)を有するいくつかの実施形態では、ウイルスベクターを対象に全身的に(例えば静脈内に)送達することができ、ベクターは、BBBが損なわれた(例えばBBBと隣接する)領域における希突起神経膠細胞を形質導入する。ある実施形態では、ベクターは損なわれた領域中の細胞を形質導入するが、損なわれていない領域中の細胞を形質導入しない。そのため、本発明の一態様は、対象となる哺乳動物において目的の核酸を、損なわれた血液脳関門領域と隣接するCNSの領域に送達する方法であって、有効量の、本発明に係るAAV粒子を静脈内投与することを含む方法に関する。
いくつかの実施形態では、BBBにおける損傷(compromise)は疾患または障害に起因する。例として、神経変性疾患、例えばアルツハイマー、パーキンソン病、疾患、筋萎縮性側索硬化症および多発性硬化症、てんかん、CNS腫瘍または脳梗塞が挙げられるがこれらに限定されない。その他の実施形態では、BBB損傷とは、例えば薬剤のCNSへの送達を促進するための、誘発された崩壊であり得る。一時的なBBB損傷を、例えば毒性化学物質(例えばメトラゾール、VP−16、シスプラチン、ヒドロキシ尿素、フルオロウラシルおよびエトポシド)、浸透圧剤(例えばマンニトールおよびアラビノース)、生物学的薬剤(例えばレチノイン酸、酢酸ミリスチン酸ホルボール、ロイコトリエンC4、ブラジキニン、ヒスタミン,RMP−7およびアルキルグリセロール)または照射(例えば超音波照射もしくは電磁照射)により誘発することができる。
本発明に係る骨格筋への投与として、四肢(例えば上腕、前腕、上腿および/もしくは下腿)、背部、頚部、頭部(例えば舌)、胸部、腹部、骨盤/会陰部ならびに/または指の骨格筋への投与が挙げられるがこれらに限定されない。適切な骨格筋組織として、(手の)小指外転筋、(足の)小指外転筋、母指外転筋、第五中足骨外転筋(abductor ossis metatarsi quinti)、短母指外転筋、長母指外転筋、短内転筋、母趾内転筋、長内転筋、大内転筋、母指内転筋、肘筋、前斜角筋、膝関節筋、上腕二頭筋、大腿二頭筋、上腕筋、腕橈骨筋、頬筋、烏口腕筋、皺眉筋、三角筋、口角下制筋、下唇下制筋、顎二腹筋、(手の)背側骨間筋、(足の)背側骨間筋、短橈側手根伸筋、長橈側手根伸筋、尺側手根伸筋、小指伸筋、指伸筋、短趾伸筋、長趾伸筋、短母趾伸筋、長母趾伸筋、示指伸筋、短母指伸筋、長母指伸筋、橈側手根屈筋、尺側手根屈筋、(手の)短小指屈筋、(足の)短小指屈筋、短趾屈筋、長趾屈筋、深指屈筋、浅指屈筋、短母趾屈筋、長母趾屈筋、短母指屈筋、長母指屈筋、前頭筋、腓腹筋、オトガイ舌骨筋、大臀筋、中臀筋、小臀筋、薄筋、頸腸肋筋、腰腸肋筋、腸骨筋(illiacus)、下双子筋、下斜筋、下直筋、棘下筋、棘間筋、横突間筋(intertransversi)、外側翼突筋、外直筋、広背筋、口角挙筋、上唇挙筋、上唇鼻翼挙筋、上眼瞼挙筋、肩甲挙筋、長回旋筋、頭最長筋、頸最長筋、胸最長筋、頭長筋、頸長筋、(手の)虫様筋、(足の)虫様筋、咬筋、内側翼突筋、内直筋、中斜角筋、多裂筋、顎舌骨筋、下頭斜筋、上頭斜筋、外閉鎖筋、内閉鎖筋、後頭筋、肩甲舌骨筋、小指対立筋、母指対立筋、眼輪筋、口輪筋、掌側骨間筋、短掌筋、長掌筋、恥骨筋、大胸筋、小胸筋、短腓骨筋、長腓骨筋、第三腓骨筋、梨状筋、底側骨間筋、足底筋、広頸筋、膝窩筋、後斜角筋、方形回内筋、円回内筋、大腰筋、大腿方形筋、足底方形筋、前頭直筋、外側頭直筋、大後頭直筋、小後頭直筋、大腿直筋、大菱形筋、小菱形筋、笑筋、縫工筋、最小斜角筋、半膜様筋、頭半棘筋、頸半棘筋、胸半棘筋、半腱様筋、前鋸筋、短回旋筋、ヒラメ筋、頭棘筋、頸棘筋、胸棘筋、頭板状筋、頸板状筋、胸鎖乳突筋、胸骨舌骨筋、胸骨甲状筋、茎突舌骨筋、鎖骨下筋、肩甲下筋、上双子筋、上斜筋、上直筋、回外筋、棘上筋、側頭筋、大腿筋膜張筋、大円筋、小円筋、胸部筋(thoracis)、甲状舌骨筋、前脛骨筋、後脛骨筋、僧帽筋、上腕三頭筋、中間広筋、外側広筋、内側広筋、大頬骨筋および小頬骨筋、ならびに当分野で既知の任意の他の適切な骨格筋が挙げられるがこれらに限定されない。
静脈内投与、動脈内投与、腹腔内投与、(脚および/もしくは腕の)分離式肢灌流(例えばArruda他、(2005)Blood 105:3458〜3464を参照)ならびに/または直接的な筋肉注射が挙げられるがこれらに限定されない任意の適切な方法により、ウイルベクターを骨格筋に送達することができる。
心筋への投与として、左心房、右心房、左心室、右心室および/または隔膜への投与が挙げられるがこれらに限定されない。例えば、静脈内投与、動脈内投与、例えば大動脈内投与、(例えば左心房中への、右心房中への、左心室中への、右心室中への)直接的な心臓注射および/または冠動脈潅流等の当分野で既知の任意の方法により、ウイルスベクターを心筋に送達することができる。
静脈内投与、動脈内投与および/または腹腔内投与等の任意の適切な方法により、横隔膜筋に投与することができる。
ウイルスベクターを含むデポー剤を送達することにより、これらの組織のいずれかへの送達を達成することもでき、デポー剤は、骨格筋組織、心筋組織および/もしくは横隔膜筋組織に埋め込むことができ、または該組織を、ウイルスベクターを含むフィルムまたはその他のマトリックスと接触させることができる。そのような埋め込み可能なマトリックスまたは基質の例が米国特許第7,201,898号に記載されている。
特定の実施形態では、(例えば筋ジストロフィーまたは心疾患[例えばPADもしくはうっ血性心不全]を処置するために)本発明に係るウイルスベクターを骨格筋、横隔膜筋および/または心筋に投与する。
本発明を使用して、骨格筋、心筋および/または横隔膜筋の障害を処置することができる。また、本発明を実行して、核酸を骨格筋、心筋および/または横隔膜筋に送達することができ、本発明は、通常は血液中を循環するタンパク質産物(例えば酵素)もしくは非翻訳RNA(例えばRNAi、マイクロRNA、アンチセンスRNA)の産生用の、または疾患(例えば代謝障害、例えば糖尿病(例えばインスリン)、血友病(例えば第IX因子もしくは第VIII因子)またはリソソーム蓄積障害(例えばゴーシェ病[グルコセレブロシダーゼ]、ポンペ病[リソソーム酸性α−グルコシダーゼ]またはファブリー病[α−ガラクトシダーゼA]またはグリコーゲン蓄積障害(例えばポンペ病[リソソーム酸性αグルコシダーゼ])を処置するためのその他の組織への全身的送達用のプラットフォームとして使用される。代謝障害の処置に適したその他のタンパク質は上記に記載されている。
代表的な実施形態では、本発明は、それを必要とする対象において筋ジストロフィーを処置する方法であって、有効量の、本発明に係るウイルスベクターを対象となる哺乳動物に投与することを含む方法を提供し、ウイルスベクターは、筋ジストロフィーを処置するのに有効な異種核酸を含む。例示的な実施形態では、本方法は、有効量の、本発明に係るウイルスベクターを対象となる哺乳動物に投与することを含み、ウイルスベクターは、ジストロフィン、ミニジストロフィン、マイクロジストロフィン、ユートロフィン、ミニユートロフィン、ラミニン−α2、ミニアグリン、フクチン関連タンパク質、フォリスタチン、ドミナントネガティブミオスタチン、α−サルコグリカン、β−サルコグリカン、γ−サルコグリカン、δ−サルコグリカン、IGF−1、ミオスタチンプロペプチド、アクチビンII型可溶性受容体、抗炎症性ポリペプチド、例えばIカッパB優性変異体、サルコスパン、ミオスタチンまたはミオスタチンプロペプチドに対する抗体または抗体フラグメント、またはミオスタチンに対する阻害性RNA(例えばアンチセンスRNA、マイクロRNAもしくはRNAi)、mir−1、mir−133、mir−206、mir−208、または欠陥ジストロフィン遺伝子でのエクソンスキッピングを誘発するための阻害性RNA(例えばマイクロRNA、RNAiもしくはアンチセンスRNA)をコードする異種核酸を含む。特定の実施形態では、本明細書の他の箇所で記載したようにウイルスベクターを骨格筋、横隔膜筋および/または心筋に投与することができる。
本発明は、それを必要とする対象において代謝障害を処置する方法をさらに包含する。代表的な実施形態では、本方法は、有効量の、本発明に係るウイルスベクターを対象の骨格筋に投与することを含み、ウイルスベクターはポリペプチドをコードする異種核酸を含み、代謝障害は、ポリペプチドの欠乏および/またな欠損の結果である。例示的な代謝障害とポリペプチドをコードする異種核酸とは本明細書に記載されている。さらなる選択肢として、異種核酸は分泌タンパク質をコードすることができる。本発明を実行して、全身的送達用の阻害性RNA(例えばアンチセンスRNA、マイクロRNAまたはRNAi)を産生することもできる。
本発明はまた、それを必要とする対象において先天性心不全を処置する方法であって、有効量の、本発明に係るウイルスベクターを対象となる哺乳動物に投与することを含む方法も提供し、ウイルスベクターは、先天性心不全を処置するのに有効な異種核酸を含む。代表的な実施形態では、本方法は、有効量の、本発明に係るウイルスベクターを対象となる哺乳動物に投与することを含み、ウイルスベクターは、筋小胞体Ca2+−ATPアーゼ(SERCA2a)、血管新生因子、ホスホランバン、PI3キナーゼ、カルサルシン(calsarcan)、β−アドレナリン受容体キナーゼ(βARK)、βARKct、タンパク質ホスファターゼ1の阻害因子1、Pim−1、PGC−1α、SOD−1、SOD−2、EC−SOD、カリクレイン、HIF、チモシン−β4、S100A1、パルブアルブミン、アデニリルシクラーゼ6型、Gタンパク質共役受容体キナーゼ2型ノックダウンをもたらす分子、例えば短縮型の構成的に活性なbARKct;ホスホランバン阻害分子またはドミナントネガティブ分子、例えばホスホランバンS16E、mir−1、mir−133、mir−206、mir−208をコードする異種核酸を含む。
注射剤を、溶液または懸濁液、注射前に溶液または懸濁液に適した固形状として、またはエマルションとしてのいずれかの従来の形態で調製することができる。また、ウイルスベクターを例えばデポー剤または徐放性製剤で全身的な様式ではなくて局所に投与することができる。さらに、(例えば米国特許第7,201,898号に記載されているように)ウイルスベクターを、例えば骨移植代替物、縫合糸、ステント等の外科的に埋め込み可能なマトリックスに乾燥して送達することができる。
経口投与に適した医薬組成物を、それぞれ所定の量の本発明に係る組成物を含有するカプセル、カシェ剤、ロゼンジ剤もしくはタブレット等の個別の単位で;粉末または顆粒として;水性のもしくは非水性の液体の溶液もしくは懸濁液として;または水中油型のもしくは油中水型のエマルションとして提供することができる。本発明に係るウイルスベクターと動物の腸内において消化酵素による分解に耐えることが可能な担体との複合体化により、経口送達を行なうことができる。そのような担体の例として、当分野で既知であるようにプラスチックカプセルまたはタブレットが挙げられる。そのような製剤を薬学の任意の適切な方法により調製し、該方法は、組成物と、(上記で述べた1種または複数の副成分を含有することができる)好適な担体とを結合させる工程を含む。一般に、組成物と液体の担体もしくは微粉化した固体の担体またはその両方とを均一にかつ密接に混合し、次いで、必要な場合には得られた混合物を成形することにより、本発明の実施形態に係る医薬組成物を調製する。例えば、組成物と任意選択的に1種または複数の副成分とを含有する粉末または顆粒を圧縮するまたは成型することにより、タブレットを調製することができる。結合剤、潤滑剤、不活性希釈剤および/または界面活性剤/分散剤と任意選択的に混合した、粉末または顆粒等の易流動形態の組成物を適切な機械中で圧縮することにより、圧縮タブレットを調製する。不活性な液体結合剤で湿らせた粉末状化合物を適切な機械中で成型することにより、成型タブレットを作製する。
頬側(舌下)投与に適した医薬組成物として、通常はスクロースおよびアラビアゴムまたはトラガントである風味付け基剤中に本発明に係る組成物を含むロゼンジ剤;ならびにゼラチンおよびグリセリンまたはスクロースおよびアカシアゴム等の不活性基剤中に組成物を含むパステル剤が挙げられる。
非経口投与に適した医薬組成物は、本発明に係る組成物の無菌の水性注射液および非水性注射液を構成することができ、これらの調製液は、対象の受容者の血液と任意選択的に等張である。これらの調製液は、組成物と対象の受容者の血液とを等張にする抗酸化剤、緩衝剤、静菌薬および溶液を含有することができる。水性のおよび非水性の無菌の懸濁液、溶液およびエマルションは、懸濁剤および増粘剤を含むことができる。非水性溶媒の例は、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、オリーブ油等の植物油、オレイン酸エチル等の注射可能な有機エステルである。水性担体として、水、アルコール性/水性の溶液、食塩水および緩衝媒体を含むエマルションまたは懸濁液が挙げられる。非経口媒体として、塩化ナトリウム溶液、リンゲルデキストロース(Ringer’s dextrose)、デキストロースおよび塩化ナトリウム、乳酸化リンゲル(lactated Ringer’s)または不揮発性油が挙げられる。静脈内媒体として、流体および栄養補充液、電解質補充液(例えばリンゲルデキストロースをベースとするもの)等が挙げられる。例えば抗菌剤、抗酸化剤、キレート剤および不活性ガス等の、防腐剤およびその他の添加剤が存在することもできる。
組成物は、単位/用量のまたは複数回用量の容器中の状態で、例えば密封したアンプルおよびバイアル中の状態で存在することができ、使用直前に無菌の液体担体、例えば食塩水または注射用水の添加のみを必要とするフリーズドライした(凍結乾燥した)状態で貯蔵され得る。
即時注射用の溶液および懸濁液を、上記した種類の無菌の粉末、顆粒およびタブレットから調製することができる。例えば、密封した容器中における単位剤形の形態で、本発明に係る注射可能な安定した無菌の組成物を提供することができる。組成物を凍結乾燥した形態で提供することができ、該組成物を適切な薬学的に許容される担体と再構成して対象への注射に適した液体組成物を形成することができる。単位剤形は、約1μg〜約10グラムの本発明に係る組成物であり得る。組成物が実質的に水不溶性である場合、十分な量の生理的に許容される乳化剤が、水性担体中で組成物を乳化させるのに十分な量で含有され得る。そのような有用な乳化剤の一つはホスファチジルコリンである。
直腸投与に適した医薬組成物が単位用量の座薬として存在することができる。組成物と例えばカカオ脂等の1種または複数の従来の固体担体とを混合し、次いで得られた混合物を成形することにより、この座薬を調製することができる。
皮膚への局所投与に適した本発明に係る医薬組成物は、軟膏、クリーム、ローション、ペースト、ゲル、スプレー、エアロゾルおよび/またはオイルの形態を取ることができる。使用することができる担体として、ワセリン、ラノリン、ポリエチレングリコール、アルコール、経皮エンハンサーおよびこれらの2種以上の組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態では、例えば本発明に係る医薬組成物と皮膚を通過可能な親油性試薬(例えばDMSO)とを混合することにより、局所送達を行なうことができる。
経皮投与に適した医薬組成物は、長時間にわたり対象の表皮に密接させた状態で保つのに適した個別パッチの形態であり得る。経皮投与に適した組成物をイオン導入(例えばPharm.Res.3:318(1986)を参照)により送達することもでき、該組成物は任意選択的に緩衝した本発明に係る組成物の水溶液の形態を典型的にはとる。適切な製剤は、クエン酸塩緩衝液もしくはビス/トリス緩衝剤(pH6)またはエタノール/水を含むことができ、0.1〜0.2Mの活性成分を含有することができる。
任意の適切な手段により、例えば、対象が吸入する、ウイルスベクターから構成される呼吸用粒子のエアロゾル懸濁液を投与することにより、本明細書中に開示したウイルスベクターを対象の肺に投与することができる。吸入用粒子は液体または固体であり得る。当業者に既知であるように、任意の適切な手段により、例えば圧力駆動式のエアロゾル噴霧器または超音波噴霧器により、ウイルスベクターを含む液体粒子のエアロゾルを産生することができる。例えば米国特許第4,501,729号を参照。ウイルスベクターを含む固体粒子のエアロゾルも同様に、製薬分野で既知の技法により、任意の固体粒子の薬剤エアロゾル発生器により産生することができる。
IV.末梢組織を標的とするためのAAVカプシドの使用
本発明に係るAAVカプシドおよびベクターは、末梢器官および末梢組織について完全に脱標的化しているまたはほぼ完全に脱標的化していることが実証されている(図4を参照)。この脱標的化により、所望の向性プロファイルを生じさせるために、例えば特定の器官および組織を標的とし、かつ/またはその他の器官および組織を脱標的化するために変更され得る「ブランク」ベクターとして理想的なベクターが作製される。そのため、本発明の一態様は、目的の向性プロファイルを有するAAVカプシドを調製する方法であって、本発明に係るAAVカプシドを改変して、目的の向性プロファイルをもたらすアミノ酸配列を挿入することを含む方法に関する。いくつかの実施形態では、目的の向性プロファイルは、骨格筋、心筋、横隔膜、腎臓、肝臓、膵臓、脾臓、消化管、肺、関節組織、舌、卵巣、精巣、生殖細胞、癌細胞もしくはそれらの組み合わせから選択される組織に対して選択的に増強され、かつ/または肝臓、卵巣、精巣、生殖細胞もしくはそれらの組み合わせに対して選択的に低減される。
特異的な標的化配列および脱標的化配列の例は当分野で既知である。一例は、ヘパリンを有するいずれかの血清型の相互作用に関与すると思われる連続した基本的なフットプリントに対する優先的な肝臓向性の分子基盤であり、該分子基盤はAAV2およびAAV6の場合にマッピングされている。特に、AAV6上の単一のリシン残基(K531)がヘパリン結合能を左右し、その結果として肝臓向性を左右することが既に実証されている。推論では、リシン残基を有するその他の血清型上の対応するグルタミン酸/アスパラギン酸残基の置換変異性生成により、場合によってはカプシド表面上の最小の連続的した基本的なフットプリントを形成することによってヘパリン結合が付与される。別の例は、その全体が参照により本明細書に援用される国際公開第2012/093784号で開示されている3回転軸ループ(three−fold axis loop)4の変化を含むカプシド変異体である。この変異体は、(i)肝臓の形質導入の低減、(ii)内皮細胞を横切る移動の増強、(iii)全身的な形質導入、(iv)筋肉組織(例えば骨格筋、心筋および/もしくは横隔膜筋)の形質導入の増強、ならびに/または(v)脳組織(例えば神経)の形質導入の低減を含む1つまたは複数の特性を示す。その他の向性配列がLi他、(2012)J.Virol.86:7752〜7759、Pulicherla他、(2011)Mol.Ther.19:1070〜1078、Bowles他、(2012)Mol.Ther.20:443〜455、Asokan他、(2012)Mol.Ther.20:699〜708およびAsokan他、(2010)Nature Biotechnol.28:79〜82に記載されており、それぞれはその全体が参照により援用される。
いくつかの実施形態では、所望の向性プロファイルを有する改変カプシドを同定するためのDNAスクランブリングおよび/または指向性進化により、本発明に係るAAVカプシドを改変することができる。AAVカプシドのDNAスクランブリングおよび指向性進化に関する技法は国際公開第2009/137006号に記載されており、その全体が参照により本明細書に援用される。
本発明を説明してきたが、本発明を以下の実施例でより詳細に説明することができ、実施例は例示目的のみで本明細書に記載されており、本発明を限定すること意図するものではない。
[実施例1:BNP61 AAVクローンの発見および特徴付け]
変異体DNAシャフリングしたAAVカプシドライブラリを、パーキンソン病のラットモデルに静脈注射し、3日後の細胞を尾状核から分離した。PCRレスキューを使用すると、単一クローンが出現した(BNP61)。追加のシャフリングおよび選別でも同じクローンを得た。図1に示すように、このクローンは、いくつかのAAV血清型のキメラである。
このBNP61クローンのラットの脳への直接注入により、驚くべき細胞の形質導入パターンが生じた。これまでの知見では、遺伝子発現が構成的プロモーターにより駆動される場合には、ほとんど全ての多様なAAV血清型およびキメラは神経細胞に対して95%超の向性を示す。これとは大いに異なり、BNP61は、星状膠細胞(アストロサイト)またはミクログリアの形質導入の所見を呈することなく、神経細胞の最小の形質導入を示し、希突起神経膠細胞(オリゴデンドロサイト)に対して95%超の向性を示した(図2A〜2C)。図2Aは、BNP61−CBh−GFPベクターの注入後1週目のラットの尾状核におけるGFP陽性希突起神経膠細胞を示す。ここで、GFP陽性の神経細胞がないことに留意すべきである。図2Bは、希突起神経膠細胞の形態を明瞭に示す、より高い倍率を示し、図2Cは、星状膠細胞に対する細胞マーカーであるGFAP(赤色)と共存するGFP陽性細胞がないことを示す。
また、初代の希突起神経膠細胞培養では、BNP61は希突起神経膠細胞を形質導入するが、下層の星状膠細胞を形質導入しない(図3A〜3B)。10日目の混合グリア培養物を100ウイルス粒子のMOI(感染多重度)でBNP61−GFPにより形質導入し、72時間後に画像を取得した。図3Aは、グリア培養物の明画像である。図3Bは、図3Aと同じフレームから取得したAAV GFP陽性細胞の蛍光画像である。下層の星状膠細胞は形質導入されず、ほとんど全てのGFP発現細胞は形態学的に希突起神経膠細胞として現れている。矢印は、希突起神経膠細胞の前駆培養形態と一致するプロセスを示す短焦点の希突起神経膠細胞を示す。そのため、BNP61 AAVベクターは、これまでに特徴付けられているその他のAAVベクターと明らかに異なる特性を示す。
末梢性の体内分布を評価するために、BNP61−CBh−GFPベクターをマウスに静脈内投与し、その後に末梢器官を採取した。特に示している場合を除き、全てのマウスに成体として5×1010vgを注入した。新生児マウスには2.5×1010vgを注入した。注入後10日目に成体マウスを屠殺し、注入後4週目に新生児マウスを屠殺した。*は、試験しなかったサンプルを示す。凡例では、各ベクターに関する動物の数を丸括弧内に示す。エラーバーは標準誤差である。図4に示すように、いずれの末梢器官においてもBNP61が蓄積しなかった。
[実施例2:BNP61は損なわれた(compromised)血液脳関門を通過する]
最初の選択ラウンドの後に、BNP61クローンをGFPでパッケージングし、組換えウイルスを産生した。次いで、6−OHDA処置後2週目に、組換えウイルスを8×1011個のベクターゲノム/kgの用量で静脈投与した。1ヶ月後に、ラットを屠殺して脳を切開した。この処置後2週のラットでは、6−OHDA処置線条体内の突起神経膠細胞およびいくつかの神経細胞で実質的な遺伝子発現が見られたが(図5)、一方で、対側線条体、皮質における注入管(injector tract)または遠位の脳構造では遺伝子発現が見られなかった。孤立したNeuN陽性神経細胞を取り囲む多くの希突起神経膠細胞とのNeuN共存の欠如に留意すべきである(図5)。そのため、静脈内投与後に、この新規のAAVクローンは6−OHDAで損なわれた血液脳関門を通過する能力を示すが、損傷を受けていない(intact)血液脳関門を通過する能力を示さないと考えられる。
[実施例3:希突起神経膠細胞を標的としたさらなるクローンの生成]
実施例1に記載した同じAAV DNAカプシドシャフリングおよびインビボの指向性進化プロセスを使用して、希突起神経膠細胞を標的とした2種のさらなるクローンBNP62およびBNP63を同定した。図1に示すように、またBNP61と同様に、これらのクローンはいくつかのAAV血清型のキメラである。これらのクローン間のアミノ酸配列の同一性を表2に示す。3種のクローン全ては、アミノ酸レベルで互いに95%を超える同一性を有する。
図6は、ラットの梨状皮質においてBNP63クローンが希突起神経膠細胞を形質導入することを示す。BNP63形質導入細胞(緑色)は、星状膠細胞の細胞マーカー(GFAP、赤色)と共存しない。また、形質導入細胞は、明瞭な希突起神経膠細胞の形態を示す。
前述は本発明を例示するものであり、本発明を限定すると解釈すべきではない。本発明は、以下の特許請求の範囲によって定義され、特許請求の均等物は特許請求の範囲に含まれるべきである。

Claims (33)

  1. アデノ随伴ウイルスのカプシドをコードする核酸であって、
    (a)配列番号1のヌクレオチド配列、または
    (b)配列番号2〜4のうちの1つをコードするヌクレオチド配列
    と同であるアデノ随伴ウイルスカプシドコード配列を含む、核酸。
  2. プラスミド、ファージ、ウイルスベクター、細菌人工染色体または酵母人工染色体である、請求項1に記載の核酸。
  3. 前記アデノ随伴ウイルスカプシドコード配列を含むアデノ随伴ウイルスベクターである、請求項1または2に記載の核酸。
  4. アデノ随伴ウイルスのrepをコードする配列をさらに含む、請求項1からのいずれか1項に記載の核酸。
  5. ゲノムに安定的に組み込まれた請求項1からのいずれか1項に記載の核酸を含む、インビトロの細胞。
  6. 請求項1からのいずれか1項に記載の核酸を含む、ウイルス粒子。
  7. アデノ随伴ウイルス粒子、アデノウイルス粒子、ヘルペスウイルス粒子またはバキュロウイルス粒子である、請求項に記載のウイルス粒子。
  8. 配列番号2〜4のうちの1つと同であるアミノ酸配列を含む、アデノ随伴ウイルスカプシド。
  9. DNA分子、RNA分子、ポリペプチド、炭水化物、脂質および有機小分子からなる群から選択される化合物に共有結合で連結しているか、結合しているか、または前記化合物をカプシド形成している、請求項に記載のアデノ随伴ウイルスカプシド。
  10. アデノ随伴ウイルスベクターゲノムと、
    請求項に記載のアデノ随伴ウイルスカプシドと
    を含み、前記アデノ随伴ウイルスカプシドは前記アデノ随伴ウイルスベクターゲノムをカプシド形成している、アデノ随伴ウイルス粒子。
  11. 前記アデノ随伴ウイルスベクターゲノムが異種核酸を含む、請求項10に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  12. 前記異種核酸がアンチセンスRNA、マイクロRNAまたはRNAiをコードする、請求項11に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  13. 前記異種核酸がポリペプチドをコードする、請求項11に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  14. 前記異種核酸が治療用ポリペプチドをコードする、請求項13に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  15. 前記異種核酸が増殖因子または分化因子をコードする、請求項13に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  16. 前記異種核酸がインスリン増殖因子−1、グリア由来神経栄養因子、ニューロトロフィン−3、アルテミン、形質転換増殖因子アルファ、血小板由来増殖因子、白血病抑制因子、プロラクチン、モノカルボン酸トランスポーター1または核内因子1Aをコードする、請求項13に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  17. 前記異種核酸がレポータータンパク質をコードする、請求項13に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  18. 前記異種核酸が構成的プロモーターに作動可能に連結している、請求項11から17のいずれか1項に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  19. 前記異種核酸が、希突起神経膠細胞に特異的な、または希突起神経膠細胞に優先的なプロモーターに作動可能に連結している、請求項11から17のいずれか1項に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  20. 前記希突起神経膠細胞に特異的な、または希突起神経膠細胞に優先的なプロモーターが、ミエリン塩基性タンパク質、環状ヌクレオチドホスホジエステラーゼ、プロテオリピドタンパク質、GtxまたはSox10から選択されるプロモーターである、請求項19に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  21. アデノ随伴ウイルスカプシドを含む組換えアデノ随伴ウイルス粒子を産生する方法であって、
    細胞にインビトロで、請求項1からのいずれか1項に記載の核酸、アデノ随伴ウイルスのrepをコードする配列、異種核酸を含むアデノ随伴ウイルスベクターゲノム、および増殖性のアデノ随伴ウイルス感染を生じさせるためのヘルパー機能を提供することと、
    前記アデノ随伴ウイルスベクターゲノムをカプシド形成して、前記アデノ随伴ウイルスカプシドを含む前記組換えアデノ随伴ウイルス粒子を構築することと
    を含む、方法。
  22. 請求項21に記載の方法により産生された、アデノ随伴ウイルス粒子。
  23. 薬学的に許容される担体中に、請求項1からのいずれか1項に記載の核酸、請求項またはに記載のウイルス粒子、請求項またはに記載のアデノ随伴ウイルスカプシド、または請求項10から20もしくは22のいずれか1項に記載のアデノ随伴ウイルス粒子を含む、医薬製剤。
  24. 目的の核酸をインビトロにおいて希突起神経膠細胞に送達する方法であって、前記希突起神経膠細胞を請求項10から20もしくは22のいずれか1項に記載のアデノ随伴ウイルス粒子と接触させることを含む、方法。
  25. 対象となる哺乳動物において目的の核酸を希突起神経膠細胞に送達するための、請求項23に記載の医薬製剤
  26. 前記対象となる哺乳動物がヒトである、請求項25に記載の医薬製剤
  27. 前記アデノ随伴ウイルス粒子を中枢神経系に送達する、請求項25または26に記載の医薬製剤
  28. 前記アデノ随伴ウイルス粒子を、髄腔内送達、脳内送達、心室内送達、鼻腔内送達、耳内送達、眼内送達もしくは眼周囲送達またはこれらの任意の組み合わせにより前記中枢神経系に直接送達する、請求項27に記載の医薬製剤
  29. 前記対象が損なわれた血液脳関門を有し、前記アデノ随伴ウイルス粒子を静脈内投与により前記中枢神経系に送達する、請求項27に記載の医薬製剤
  30. 対象となる哺乳動物において目的の核酸を損なわれた血液脳関門領域と隣接する中枢神経系の領域に送達するための、請求項23に記載の医薬製剤
  31. 希突起神経膠細胞の機能不全を伴う障害を処置することを必要とする対象となる哺乳動物において該障害を処置するための、請求項23に記載の医薬製剤
  32. 前記希突起神経膠細胞の機能不全を伴う障害が脱髄疾患である、請求項31に記載の医薬製剤
  33. 前記希突起神経膠細胞の機能不全を伴う障害が、多発性硬化症、ペリツェウス・メルツバッハー病、クラッベ病、異染性白質ジストロフィー、副腎白質ジストロフィー、カナバン病、アレキサンダー病、正染性白質ジストロフィー、ツェルウェガー病、18q−症候群、脳性麻痺、脊髄損傷、外傷性脳損傷、脳卒中、フェニルケトン尿症またはウイルス感染症である、請求項31に記載の医薬製剤
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