JP6557234B2 - 弱毒化ニューカッスル病ウイルスを特徴とする組成物並びに新生物を治療するための使用方法 - Google Patents

弱毒化ニューカッスル病ウイルスを特徴とする組成物並びに新生物を治療するための使用方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2013年9月3日に提出された米国仮出願第61/873,039号明細書の利益を主張する。尚、上記出願は、その内容を参照により本明細書に組み込むものとする。
ニューカッスル病ウイルス(NDV)は、多くの家禽及び野生鳥類が罹患するトリ伝染病を引き起こすトリウイルスである。感染した鳥にヒトが曝露されると(例えば、食鳥処理施設で)、軽度の結膜炎及びインフルエンザ様症状を引き起こし得るが、そうでなければNDVは人の健康に害を及ぼすことはなく、大部分の人は、NDVに対して血清反応陰性である。ニワトリにおけるウイルス病原性に基づき、NDV病原性は、脳内病原性インデックス(ICPI)により決定されるように、高(短潜伏期性)、中(亜病原性)又は低(長潜伏期性)として分類される。農業に関する懸念のために、ニワトリビルレンス(ICPI>0.7)を有する亜病原性及び短期潜伏性NDVは、USDAによって、2008年以降「指定生物剤(select agent)」として分類されている。指定生物剤及び毒素リスト(Select Agent and Toxin List)は、ヒト及び動物の健康、植物の健康、又は動物及び植物製品に重大な脅威をもたらす可能性を有する生物由来物質を含む。
天然に存在するNDVの形態は、免疫療法及びウイルス療法生物学的製剤として臨床試験に用いられている。NDVは、正常細胞に対する毒性が限定的で、ヒト腫瘍細胞を選択的に殺傷するウイルスの能力によって、抗がん剤として有望である。しかし、NDVが指定生物剤として再分類されたため、抗がん剤としてのNDVの開発は進まなかった。他の腫瘍溶解性ウイルスは、臨床試験においてかなり有望であることが明らかにされている。癌療法としてのNDVの開発を促進するためには、このウイルスの新しい形態が必要である。理想的には、このような新規の形態は、腫瘍細胞をターゲティングする能力を保持するが、トリにおいてもはや疾患を引き起こさないものである。
以下に記載するように、本発明は、新生物の治療のための組成物及び方法を特徴とする。
一態様において、本発明は、概して、NDV LaSota株又はサイトメガロウイルス(CMV)の糖タンパク質B(gB)(S116)のFタンパク質切断部位を有する弱毒化ニューカッスル病ウイルス(NDV)を提供する。本発明の一実施形態では、修飾されたFタンパク質切断配列(FPCS)は、以下の配列修飾の1つを含む:
Figure 0006557234
別の実施形態では、弱毒化ウイルス株は、修飾73T株である。また別の実施形態では、弱毒化NDVウイルスは、r73T−R116ウイルスである。別の実施形態では、ウイルスは、増大したHN−L遺伝子間領域を有する。また別の実施形態では、HN−L遺伝子間領域は、長さが少なくとも約50〜300アミノヌクレオチドの非コード配列である。別の実施形態では、非コード配列は、パラミクソウイルス1型(APMV−1)、RSウイルス(RSV)又はランダム配列から得られる。また別の実施形態では、HN及びL遺伝子間非コード配列は、長さが60、102、144、198又は318ntである。別の実施形態では、ウイルスは、P−M結合部及び/又はHN−L結合部に挿入された1つ又は複数の異種ポリヌクレオチド配列を有する。さらに別の実施形態では、ウイルスは、2つ以上の異種ポリヌクレオチド配列を有し、ここで、少なくとも1つの異種ポリヌクレオチド配列がP−M結合部に挿入されると共に、少なくとも1つがHN−L結合部に挿入されている。他の実施形態では、異種ポリヌクレオチド配列は、ウイルスの腫瘍溶解性を増強するポリペプチドをコード化するトランスジーンである。また別の実施形態では、トランスジーンは、サイトカイン、細胞表面リガンド、及び/又はケモカインをコード化する。他の実施形態では、サイトカインは、GM−CSF、IL−2、IL−21、IL−15、IL−12、及びIL−12p70からなる群から選択される。特定の実施形態では、サイトカインは、ヒトGM−CSFである。他の実施形態では、異種ポリヌクレオチド配列は、検出可能な部分をコード化するトランスジーンである。特定の実施形態では、検出可能な部分の発現レベルは、ウイルス複製と相関する。また別の実施形態では、NDVのF及びHN遺伝子は、イヌパラインフルエンザウイルス5(PIV5)又はハトパラミクソウイルス1型(PPMV−1)の対応する細胞外ドメインによって置換される。別の具体的実施形態では、ウイルスは、73T−R116i−hGM−CSFである。他の実施形態では、弱毒化ウイルスは、90時間を超えるか、又は約90〜156時間の鶏卵中平均致死時間(MDT)を有する。別の実施形態では、弱毒化ウイルスは、約0〜0.7の脳内病原性インデックスを有する。別の実施形態では、弱毒化ウイルスは、約0の脳内病原性インデックスを有する。また別の実施形態では、弱毒化ウイルスは、HT1080細胞において約15%未満の細胞傷害性を有する。別の実施形態では、弱毒化ウイルスは、少なくとも10又は15%の殺傷効率で、腫瘍細胞を選択的に殺傷する。別の実施形態では、腫瘍細胞殺傷効率は、約75%〜100%である。
本発明の別の態様は、概して、腫瘍細胞を選択的に殺傷する方法を特徴とし、これは、腫瘍細胞を本明細書に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルスと接触させるステップを含む。本発明の別の態様では、腫瘍細胞は、膀胱癌、卵巣癌、脳腫瘍、膵臓癌、前立腺癌、肉腫、肺癌、乳癌、子宮頸癌、肝臓癌、頭部及び頸部の癌、胃癌、腎臓癌、黒色腫、リンパ腫、白血病、甲状腺癌、結腸癌の細胞、並びに黒色腫癌細胞である。また別の実施形態では、本方法は、有効量の本明細書に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルスを被験者に投与するステップを含む。さらに別の実施形態では、弱毒化ニューカッスル病ウイルスは、全身に、腹腔内、又は腫瘍内に送達される。別の実施形態では、ウイルスは、約107pfu〜約109pfuの用量で投与される。さらなる実施形態では、ウイルスは、約109pfu〜約1011pfuの用量で静脈内投与される。別の実施形態では、被験者は、膀胱癌、卵巣癌、脳腫瘍、膵臓癌、前立腺癌、肉腫、肺癌、乳癌、子宮頸癌、肝臓癌、頭部及び頸部の癌、胃癌、腎臓癌、黒色腫、リンパ腫、白血病、甲状腺癌、結腸癌、並びに黒色腫癌からなる群から選択される癌を有する。
さらに別の態様では、本発明は概して、抗NDV免疫応答を発生した被験者における新生物を治療する方法を特徴とし、本方法は、有効量の本明細書に記載の弱毒化キメラニューカッスル病ウイルスを被験者に投与するステップを含み、前記ウイルスは、イヌパラインフルエンザウイルス5(PIV5)又はハトパラミクソウイルス1型(PPMV−1)のF及び/又はHN遺伝子を含むキメラウイルスであり、キメラニューカッスル病ウイルスは、NDVとは抗原が異なる。本発明の一実施形態では、本方法は、抗NDV免疫応答を発生しているが、キメラニューカッスル病ウイルスを受けていない対照被験者に存在する腫瘍溶解性ウイルスのレベルと比較して、被験者に存在する腫瘍溶解性ウイルスのレベルを増大させる。
定義
別に定義されていない限り、本明細書で使用する技術及び科学用語は全て、本発明が属する分野の技術者によって一般に理解されている意味を有する。以下の参照文献は、当業者に、本発明で使用する多数の用語の一般的定義を提供するものである:Singleton et al.,Dictionary of Microbiology and Molecular Biology(2nd ed.1994);The Cambridge Dictionary of Science and Technology(Walker ed.,1988);The Glossary of Genetics,5th Ed.,R.Rieger et al.(eds.),Springer Verlag(1991);及びHale&Marham,The Harper Collins Dictionary of Biology(1991)。本明細書で用いる場合、以下の用語は、別に記載されていない限り、各用語に付与される下記の意味を有する。
「弱毒化ニューカッスル病ウイルス」とは、腫瘍細胞を選択的に殺傷するが、家禽に脅威を及ぼさないニューカッスル病ウイルスを意味する。一実施形態では、弱毒化ニューカッスル病ウイルスは、約0.4又は0.7未満のICPIを有する。他の実施形態では、弱毒化ニューカッスル病ウイルスは、約0〜0.1のICPIを有する。
「異種ポリヌクレオチド配列」とは、野生型の状態には存在しない組換えポリヌクレオチドを意味する。
「検出可能な標識」とは、目的の分子に結合すると、分光学、光化学、生化学、免疫化学、又は化学的手段によって、該分子を検出可能にする組成物を意味する。例えば、有用な標識としては、放射性同位体、磁気ビーズ、金属ビーズ、コロイド粒子、蛍光色素、高電子密度試薬、酵素(例えば、ELISAに一般的に用いられているものなど)、ビオチン、ジゴキシゲニン、又はハプテンが挙げられる。
「剤(物質)」とは、任意の小分子化学化合物、抗体、核酸分子、若しくはポリペプチド、又はこれらの断片を意味する。
「改変」又は「変化」とは、増加又は減少を意味する。改変は、1%、2%、3%、4%、5%、10%、20%、30%という低い程度であっても、あるいは40%、50%、60%程度、又は70%、75%、80%、90%、若しくは100%という高い程度であってもよい。
本明細書で用いる場合、「抗体」という用語は、抗原の抗原決定基の特徴と相補的な内部表面形状及び電荷分布を備えた3次元結合空間を有するポリペプチド鎖のフォールディングから形成される少なくとも1つの結合ドメインからなるポリペプチド又はポリペプチド群を指す。抗体は、典型的に四量体を有し、これは、2つの同じポリペプチド鎖ペアを含み、各ペアは、1本の「軽鎖」と1本の「重鎖」を有する。各軽/重鎖ペアの可変領域、又は可変鎖ポリペプチドは、抗体結合部位を形成する。
「mAb」という用語は、モノクローナル抗体を指す。本発明の抗体は、限定はしないが、全ネイティブ抗体、二重特異性抗体;キメラ抗体;Fab、Fab’、単一鎖V領域断片(scFv)、融合ポリペプチド、及び特殊抗体を含む。
「生体サンプル」とは、in vivo若しくはin situで取得又は採取される生体組織若しくは体液由来のサンプルなど、被験者から取得したサンプルを意味する。具体的実施形態では、生体サンプルは、生物に由来するあらゆる細胞、組織、体液、又はその他の物質を含む。
「捕捉試薬」とは、核酸分子又はポリペプチドを選択若しくは単離するために、核酸分子又はポリペプチドに特異的に結合する試薬を意味する。
「臨床的攻撃力」とは、新生物の重症度を意味する。攻撃性新生物は、低攻撃性新生物より転移する可能性が高い。組織保存的方法は、低攻撃性新生物に適しているが、より攻撃性の新生物には、より積極的な治療レジメンが必要である。
本明細書で用いる場合、「決定する(こと)」、「評価する(こと)」、「アッセイする(こと)」、「測定する(こと)」及び「検出する(こと)」という用語は、定量及び定性決定の両方を指し、そのため、用語「決定する(こと)」は、本明細書において、「アッセイする(こと)」、「測定する(こと)」などと置き換え可能に用いられる。定量決定が意図される場合、被検物質などの「量を決定する(こと)」というフレーズが用いられる。定量及び/又は定性決定が意図される場合、被検物質の「レベルを決定する(こと)」又は被検物質を「検出する(こと)」というフレーズが用いられる。
「被験者」又は「患者」という用語は、治療、観察、又は実験の対象である動物を指す。あくまでも例として、被験者は、限定はしないが、ヒト又はヒト以外の動物、例えば、非ヒト霊長類、マウス、ウシ、ウマ、イヌ、ヒツジ、若しくはネコなどの動物を含むが、これらに限定されるわけではない。
「減少する」又は「増加する」という用語は、それぞれマイナス又はプラスに変化することを意味する。変化は、5%、10%、25%、30%、50%、75%程度であっても、又は100%であってもよい。
「標準」とは、比較の標準を意味する。
「定期的な」とは、規則的間隔で起こることを意味する。患者の定期的モニタリングは、例えば、毎日、週2回、月2回、毎月、年2回、又は毎年実施される試験のスケジュールを含む。
「新生物の重症度」とは、病理の程度を意味する。新生物の重症度は、例えば、新生物の病期又は等級が増すにつれて高くなる。
本発明の方法に有用な核酸分子は、本発明のポリペプチド又はその断片をコード化する任意の核酸分子を含む。このような核酸分子は、内在性核酸配列と100%同一である必要はないが、典型的には、実質的同一性を呈示するものである。内在性配列と「実質的同一性」を有するポリヌクレオチドは、典型的に、二本鎖核酸分子の少なくとも1つの鎖とハイブリダイズすることができる。「ハイブリダイズする」とは、多様なストリンジェンシー条件下、相補的ポリヌクレオチド配列(例えば、本明細書に記載する遺伝子)、又はその部分の間で、二本鎖分子を形成するペアを意味する(例えば、Wahl,G.M.及びS.L.Berger(1987)Methods Enzymol.152:399;Kimmel,A.R.(1987)Methods Enzymol.152:507を参照のこと)。
例えば、ストリンジェントな塩濃度は、通常、約750mM NaCl及び75mM クエン酸三ナトリウム未満、好ましくは約500mM NaCl及び50mM クエン酸三ナトリウム未満、並びにより好ましくは約250mM NaCl及び25mM クエン酸三ナトリウム未満である。低ストリジェンシーハイブリダイゼーションは、有機溶媒、例えば、ホルムアルデヒドの非存在下で得られるのに対し、高ストリジェンシーハイブリダイゼーションは、少なくとも約35%ホルムアミド、より好ましくは少なくとも約50%ホルムアミドの存在下で得ることができる。ストリンジェントな温度条件は、通常、少なくとも約30℃、より好ましくは少なくとも約37℃、最も好ましくは少なくとも約42℃の温度を含む。それ以外の変動するパラメータ、例えば、ハイブリダイゼーション時間、デタージェント(例:ドデシル硫酸ナトリウム(SDS))の濃度、及び担体DNAの含有又は除外は、当業者には周知である。必要に応じてこれらの多様な条件を組み合わせることにより、様々なレベルのストリジェンシーが達成される。好ましい実施形態では、ハイブリダイゼーションは、750mM NaCl、75mMクエン酸三ナトリウム、及び1%SDS中、30℃で実施される。より好ましい実施形態では、ハイブリダイゼーションは、500mM NaCl、50mMクエン酸三ナトリウム、1%SDS、35%ホルムアミド、及び100μg/mlの変性サケ精子DNA(ssDNA)中、37℃で実施される。最も好ましい実施形態では、ハイブリダイゼーションは、250mM NaCl、25mMクエン酸三ナトリウム、1%SDS、50%ホルムアミド、及び200.mu.g/mlのssDNA中、42℃で実施される。これらの条件に対する有用な変更は、当業者には容易に明らかであろう。
大部分の用途について、ハイブリダイゼーション後の洗浄ステップも、ストリジェンシーが変動し得る。洗浄ストリジェンシー条件は、塩濃度及び温度によって決定することができる。前述のように、洗浄ストリジェンシーは、塩濃度を低下させるか、又は温度を高くすることにより、高めることができる。例えば、洗浄ステップのためのストリンジェントな塩濃度は、好ましくは約30mM NaCl及び3mMクエン酸三ナトリウム未満であり、最も好ましくは約15mM NaCl及び1.5mMクエン酸三ナトリウム未満である。洗浄ステップのためのストリンジェントな温度条件は、通常、少なくとも約25℃、より好ましくは少なくとも約42℃、さらに好ましくは少なくとも約68℃の温度を含む。好ましい実施形態では、洗浄ステップは、30mM NaCl、3mMクエン酸三ナトリウム、及び0.1%SDS中、25℃で実施される。より好ましい実施形態では、洗浄ステップは、15mM NaCl、1.5mMクエン酸三ナトリウム、及び0.1%SDS中、42℃で実施される。さらに好ましい実施形態では、洗浄ステップは、15mM NaCl、1.5mMクエン酸三ナトリウム、及び0.1%SDS中、68℃で実施される。これらの条件に対する上記以外の変更は、当業者には容易に明らかであろう。ハイブリダイゼーション技術は、当業者には周知であり、例えば、以下の文献に記載されている:Benton及びDavis(Science 196:180,1977);Grunstein及びHogness(Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 72:3961,1975);Ausubel et al.(Current Protocols in Molecular Biology,Wiley Interscience,New York,2001);Berger Kimmel(Guide to Molecular Cloning Techniques,1987,Academic Press,New York);並びにSambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,New York。
「実質的に同一」とは、標準アミノ酸配列(例えば、本明細書に記載するアミノ酸配列のいずれか1つ)又は核酸配列(例えば、本明細書に記載する核酸配列のいずれか1つ)に対して少なくとも50%の同一性を示すポリペプチド又は核酸分子を意味する。好ましくは、このような配列は、比較のために用いられる配列に対して、アミノ酸レベル又は核酸で、少なくとも60%、より好ましくは80%若しくは85%、さらに好ましくは90%、95%、96%、97%、98%、あるいは、99%以上同一である。
配列同一性は、典型的に、配列分析ソフトウェア(例えば、Sequence Analysis Software Package of the Genetics Computer Group,University of Wisconsin Biotechnology Center,1710 University Avenue,Madison,Wis.53705、BLAST、BESTFIT、GAP、又はPILEUP/PRETTYBOXプログラム)を用いて測定する。このようなソフトウェアは、種々の置換、欠失、及び/又はその他の修飾に様々な程度の相同性を割り当てることによって、同一若しくは類似配列をマッチングする。保存的置換は、典型的に、下記の基における置換を含む: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;及びフェニルアラニン、チロシン。同一性の程度を決定する例示的手法では、BLASTプログラムを用いてよく、その場合、e-3〜e-100の確率スコアは、極めて関連する配列を示す。
本明細書で用いる場合、「実質的に純粋な」とは、対象の種が、存在する優勢な(すなわち、モル基準で、組成物中の他のあらゆる個別種より多量に存在する)種であることを意味し、好ましくは、実質的に精製された画分は、対象の種が、存在する全高分子種の少なくとも約50%(モル基準で)を占める組成物である。一般に、実質的に純粋な組成物は、組成物中に存在する全高分子種の約80%超、より好ましくは約85%、90%、95%、及び99%超を占める。最も好ましくは、組成物が、単一の高分子種から実質的に構成される場合には、対象の種を実質的な均質性(従来の検出方法では混入種を組成物中に検出することができない)まで精製する。
本明細書で用いる場合、「治療する」、「治療する(こと)」、「治療」という用語、及び類似用語は、障害及び/又はそれに関連する症状を軽減若しくは改善することを指す。予め排除してはいないが、障害又は状態を治療することは、障害、それに関連する状態若しくは症状を完全に取り除くことを必要としないことが理解されよう。従って、治療の成功は、患者の生存を延長するか、又は望ましくない症状を緩和することであってもよい。
本明細書で用いる場合、「予防する」、「予防する(こと)」、「予防」、「予防的処置」という用語、及び類似用語は、障害若しくは状態を有していないが、それを発症するリスクを有するか、又は発症しやすい被験者において、障害若しくは状態を発症する可能性を低減することを指す。
1用量は、治療組成物の単回投与を指す。投薬量は、1用量中の治療活性分子の量を指す。治療レジメンは、1つ又は複数の用量の投与の投薬量、スケジュール、及び方法を指す。サイクルとは、治療レジメン内の1又は複数回用量の反復可能な単位を指す。一部の治療レジメンでは、投薬量は、各用量について均一である。別の治療レジメンでは、投薬量は、均一ではなくてもよい。例えば、患者において要望されるレベルまで治療分子の濃度を上げるために、1又は複数回の負荷用量を用いてもよい。負荷用量の投与は、1又は複数回の維持用量の後に実施してよく、維持用量は、一般に、患者において、要望される治療分子の濃度を維持するのに十分な、より低い投薬量(例えば、負荷用量の半分以下)を含む。患者における治療分子の濃度を徐々に下げるために、1又は複数回の漸減用量を用いてもよい。
「特異的に結合する」とは、分子(例えば、ポリペプチド)を認識して、これに結合するが、他の分子を実質的に認識して、結合することはない化合物(例えば、抗体)を意味する。
本明細書で用いる場合、特に記載されているか、又は文脈から明らかでない限り、「約」という用語は、当分野で一般的誤差の範囲内、例えば、平均値の2つの標準偏差の範囲内として理解される。「約」は、表示した値の10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%、若しくは0.01%の範囲内として理解することができる。文脈から別の趣旨が明らかでない限り、本明細書に記載する数値は全て、「約」という用語により修正される。
本明細書に記載する範囲は、前記範囲内の値の全てを簡潔にしたものと理解される。例えば、1〜50の範囲は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、若しくは50からなる群からの任意の数、数の組合せ、又は部分範囲を含むことが理解される。
本明細書に記載する任意の化合物、組成物、又は方法は、本明細書に記載する他の組成物及び方法のいずれかの1つ又は複数と組み合わせることができる。
本明細書で用いる場合、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」、及び「その(the)」は、文脈が別の意味に解すべきでない限り、複数形を包含する。従って、例えば、「1つのバイオマーカ」への言及は、2つ以上のバイオマーカへの言及を包含する。
本明細書で用いる場合、特に記載されているか、又は文脈から明らかでない限り、「又は」という用語は、包括的であると理解される。
「含む」という用語は、本明細書では、「限定はしないが、〜を含む」を意味するために用いられ、このフレーズと置き換え可能に用いられる。
本明細書で用いる場合、「含む」、「含んでいる(こと)」、「含有する(こと)」、「有する(こと)」という用語、及び類似用語は、米国特許法においてそれらに付与された意味を有し、「含む」、「含んでいる(こと)」、及び類似語を意味し得る;「から実質的に構成される(こと)」又は「実質的に構成される」などは、米国特許法においてそれらに付与された意味を有し、この用語は制約がなく、記載されているものの基本的又は新規の特徴が、記載されているものより多くの存在によって変えられない限り、記載されているものより多くの存在を許容するが、従来技術の実施形態は除外する。
配列
完全長NDVウイルス73Tの例示的ヌクレオチド配列は、以下の通りである。
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wtFタンパク質の例示的ヌクレオチド配列は、以下の通りであり、下線を引いた配列は、Fタンパク質切断部位のヌクレオチド配列を表す。
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野生型Fタンパク質の例示的アミノ酸配列(下線を引いた配列は、Fタンパク質切断部位のアミノ酸配列を表す)。
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マウスGM−CSFの例示的ヌクレオチド配列は、以下の通りである。
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マウスGM−CSFの例示的アミノ酸配列は、以下の通りである。
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ヒトGM−CSFの例示的ヌクレオチド配列は、以下の通りである。
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ヒトGM−CSFの例示的アミノ酸配列は、以下の通りである。
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図1は、NDV73TアンチゲノムcDNA株73Tの構築を示す。ウイルスRNAのRT−PCRのためのDNAオリゴヌクレオチドを設計する目的で、共通配列を取得するために、GenBankのNDV配列をアラインメントした。高忠実度RT−PCRにより作製した6つのサブゲノムcDNAオーバーラップ断片をpUC19ベクターにアセンブリングした。NDV73T株の完全長アンチゲノムcDNAをp73Tと称した。73TにおけるFタンパク質切断部位(FPCS)のヌクレオチド及び推定アミノ酸配列を、NDV LaSota株(長潜伏期性、lento)の配列又はサイトメガロウイルス(CMV)の糖gBの配列(S116)として修飾した。ダブルスラッシュは、Fタンパク質の切断部位を示す。さらに、73T株cDNAプラスミド(p73T)は、5’末端に27ヌクレオチド(nt)T7RNAポリメラーゼプロモータを、3’末端に189nt含有のHDVアンチゲノムリボザイム配列及びT7RNAポリメラーゼ転写終結シグナルを含む。非ビルレントNDVを作製するために、融合タンパク質のプロテアーゼ切断部位をコード化する配列を、部位指定突然変異誘発により、非ビルレントNDV LaSota株(長潜伏期性、lento)の配列又はサイトメガロウイルスの糖タンパク質B(gB)の配列(S116)として修飾した。 図2A及び2Bは、NDV73Tゲノムへのトランスジーンカセットの挿入を示す。図2Aは、P−M結合部へのトランスジーンの挿入を示す。SacII−PmlI断片を含有するサブクローンプラスミドのnt3148に、AfeI制限部位を導入した。コドン最適化ヒト若しくはマウス顆粒球−マクロファージコロニー刺激因子(GM−CSF)又はインターロイキン(IL−2)をコード化するcDNA。挿入した遺伝子カセットは、トランスジーンの遺伝子終止(GE;5’−TTAAGAAAAAA−3’)、遺伝子間ヌクレオチド(T)、遺伝子開始配列(GS;5’−ACGGGTAGA−3’)及びオープンリーディングフレーム(ORF)を含有する。さらに、Kozak配列を導入するために、10のヌクレオチド(5’−cgccgccacc−3’)を開始部位の上流に挿入した。得られたプラスミドからのSacII−PmlI断片をプラスミドr73Tにシャッフルして、p73T−P1と名付けた。さらに、図2Aは、HN ORFとHNの遺伝子終止シグナル(GE)配列との間のHN−L結合部へのトランスジーンの挿入を示し、AgeI−XbaI断片を含むプラスミドのnt8231にAfeI制限部位が導入された。リン酸センス及びアンチセンスプライマーのペアを用いたPCRにより遺伝子カセットを作製し(表3)、AfeI部位に挿入した。得られたプラスミドからのAgeI−XbaI断片をプラスミドp73Tにシャッフルして、p73T−HN1を取得した。P−M又はHN−L結合部にトランスジーンを含む完全長(FL)p73TcDNAをそれぞれp73T−P1又はp73T−HN1と称した。図2Bは、P−M結合部への2つのトランスジーンカセットの挿入を示す。GM−CSFのORFの終端(nt3169)にAfeI部位を導入した。GE及びGS配列を含有するリン酸センス及びアンチセンスプライマーのペアを用いて、IL−2 ORFを増幅した後、AfeI部位に挿入した。GM−CSF及びIL−2転写カセットを含む、得られたプラスミドからのSacII−PmlI断片をプラスミドr73Tに戻して置換し、p73T−P2を取得した。 図3A〜3Cは、修飾FPCSを含む感染性組換えNDV株73T(r73T)の回収を示し、in vitroでのFタンパク質切断及び融合活性を表示する。図3Aは、どのようにしてNDV73TNP、P、Lタンパク質及び抗原cDNA(p73T−lento又はp73T−S116)を、T7RNAポリメラーゼプロモータ及びターミネータの制御下でクローン化したかを示す。4つのプラスミドを、細胞株を発現するRNAポリメラーゼ発現細胞株に同時トランスフェクトした。回収したウイルスをr73T−lento又はr73T−S116と称した。r73T−lento及びr73T−S116を、トリプシン補充を含む、若しくは含まない培地を用いて、ベロ細胞において継代させた。r73T−lentoの増殖はトリプシン依存的であるのに対し、r73T−S116は、トリプシン補充なしの培地中で増殖することができる。r73T−S116におけるFPCS及びトランスジーンの遺伝的安定性を評価するために、P−M結合部にhGM−CSFを有する、又は有していないr73T−S116を、トリプシン補充有り、又はなしの培地において、MOI0.001で、ベロ細胞及びヒト線維肉腫HT1080にて10継代にわたりさらに継代させた。FPCSにおける突然変異(R113K及び/又はQ114M)が継代7で出現し、S116R突然変異が継代9で検出された。継代10で、F、HN及びトランスジーンを配列決定したが、それ以上の突然変異は認められなかった。 図3A〜3Cは、修飾FPCSを含む感染性組換えNDV株73T(r73T)の回収を示し、in vitroでのFタンパク質切断及び融合活性を表示する。図3B及び3Cは、細胞融合及びFタンパク質切断部位に対するFタンパク質切断部位(FPCS)突然変異の作用を示す。2つのトランスジーン、GFP及びNDV F又はHN遺伝子を同時発現するプラスミドの構築のために、NDV F又はHN遺伝子のタンパク質オープンリーディングフレームをPCRにより増幅して、サイトメガロウイルス(CMV)プロモータの制御下で、プラスミドpVitro2−neo−MCS(Invitrogen)にクローン化した。翌日、293T細胞をトランスフェクションのために6ウェルプレートに5×105細胞/ウェルで接種した。図3Bは、2μgのNDV FプラスミドDNAで1日かけてトランスフェクトした後、抗NDV F特異的ポリクローナル抗血清を用いたウエスタンブロット分析のためにタンパク質溶解バッファー中で採取した細胞を示す。長潜伏期性切断部位及びS116を有するNDV Fタンパク質は切断されず、F0のみが検出された。R116及びS116−KMのFタンパク質は、F1タンパク質バンドの出現によって示されるように部分的に切断された。図3Cは、wtHNプラスミドと一緒に異なるFプラスミドで同時トランスフェクトし、蛍光顕微鏡により融合物形成を検査した細胞を示す。wtFタンパク質が、融合物形成において最も効率的であった。 図4は、r73T−lento及びr73T−S116誘導体の特徴をまとめた表である。a全てのウイルスが、P−M結合部にhGM−CSFを含む。bFPCS−116とは異なるFPCS中のアミノ酸は、下線で示す。c36時間のインキュベーション後のオーバーレイ中のトリプシンなしのベロ細胞におけるプラーク形成であり、10倍率で視覚化したもの。d鶏卵中の平均致死時間(MDT)。e脳内病原性インデックス(ICPI)による1日齢病原体除去ニワトリにおけるNDVの病原性。ICPIアッセイは、国立獣医学検査機関(National Veterinary Service Laboratories)(NVSL)(Ames,Iowa)で実施した。f感染後72時間時点での、感染多重度(MOI)0.01での感染後のヒト線維肉腫HT1080細胞に対するウイルスの細胞傷害作用。100%生存性と認められた非処置細胞と各サンプルを比較することにより、生存細胞の相対パーセンテージを決定する。表に示すデータは、死細胞の相対パーセンテージである。g0.01のMOIでの感染後のベロ細胞中で増殖させ、トリプシン補充なしのOPTI−MEMにおいて37℃で3〜5日間培養したウイルス。h孵化鶏卵中で増殖させたウイルス。10〜11日齢孵化鶏卵を1,000pfuのr73Tに感染させた。37℃で72時間のインキュベーション後に尿膜液を採取した。感染性ウイルス力価をベロ細胞においてプラークアッセイにより決定した。 図5A及び5Bは、ニワトリにおいてr73T−R116ウイルスビルレンスを弱毒化するための戦略を示す。図5Aは、P−M結合部(1)及びHN−L結合部(2)へのトランスジーンの挿入、並びに非コード配列(3)の挿入によるHN−L遺伝子間領域の伸長を示す。P−M結合部へのトランスジーンカセットの挿入は、図2Aに示したものと同じである。第2トランスジーンカセットは、トランスジーンのL遺伝子開始配列(GS;5’−ACGGGTAGA−3’)、オープンリーディングフレーム(ORF)、L遺伝子の3’非翻訳領域からの配列(斜体で強調)及びL遺伝子終止配列(GE;5’−TTAAGAAAAAA−3’)を含む。HN−L結合部を伸長するために用いた非コード配列は、パラミクソウイルス1型(APMV−1)、RSウイルス(RSV)又はいずれの既知配列とも相同性のないランダム配列から取得した。挿入配列は、60〜318ntの範囲内であってよい。HN−Lへの第2トランスジーンの挿入により、ウイルスは、2つのトランスジーン(例えば、hGM−CSF及びGFP)を発現することが可能になった。 図5A及び5Bは、ニワトリにおいてr73T−R116ウイルスビルレンスを弱毒化するための戦略を示す。図5Bは、HN−L結合部に挿入された配列を表示する(図5B)。 図6Aは、r73T−R116誘導体の特徴をまとめた表である。a全てのウイルスが、P−M結合部にhGM−CSFを含む。b図5Bに示すようにHN−L結合部に挿入された配列。c36時間のインキュベーション後のオーバーレイ中のトリプシンなしベロ細胞におけるプラーク形成であり、10倍率で視覚化したもの。d鶏卵中の平均致死時間(MDT)。e脳内病原性インデックス(ICPI)による1日齢病原体除去ニワトリにおけるNDVの病原性。ICPIアッセイは、国立獣医学検査機関(National Veterinary Service Laboratories)(NVSL)(Ames,Iowa)で実施した。f感染後72時間時点での、感染多重度(MOI)0.01で感染後のヒト線維肉腫HT1080細胞に対するウイルスの細胞傷害作用。100%生存性と認められた非処置細胞と各サンプルを比較することにより、生存細胞の相対パーセンテージを決定する。表に示すデータは、死細胞の相対パーセンテージである。g0.01のMOIでの感染後のベロ細胞中で増殖させ、トリプシン補充なしのOPTI−MEMにおいて37℃で3〜5日間培養したウイルス。h孵化鶏卵中で増殖させたウイルス。10〜11日齢孵化鶏卵を1000pfuのr73Tに感染させた。37℃で72時間のインキュベーション後、尿膜液を採取した。感染力価をベロ細胞においてプラークアッセイにより決定した。 図6B〜6Eは、DF−1細胞及びベロ細胞における組換えNDVの増殖動態を示すグラフである。6ウェルプレート中のDF−1細胞及びベロ細胞を感染多重度(m.o.i)5.0(単一サイクル、図6B及びC)又は0.01(複数サイクル、図6C及びD)で各表示ウイルスに感染させた。感染した細胞培養上清を、感染から50時間後まで10時間毎に採取し、ウイルス力価をプラークアッセイにより決定した。 図6F及び6Gは、DF−1細胞におけるウイルスRNA及びタンパク質合成を示す。DF−1細胞を5.0のm.o.iで各表示ウイルスに感染させ、20時間インキュベートした後、全細胞内RNAをノーザンブロット分析のために抽出し(図6F)、第2セットの感染細胞を、タンパク質合成についてウエスタンブロッティングにより調べた(図6G)。RNAをホルムアルデヒドアガロースゲル中の電気泳動により分離し、ニトロセルロース膜に移してから、HN、NP、P、及びL遺伝子に対して特異的なビオチン標識RNAプローブとハイブリダイズさせた。L遺伝子の陽性RNAプローブを用いて、ウイルスゲノムRNAを検出した。全タンパク質をSDS−PAGE上で分離し、抗NP、F、HN及びL血清と一緒にブロッティングした。ゲル上にロードした全タンパク質をアクチン特異的抗体により検出した。HN及びL遺伝子間配列の間に198ntを有する組換えNDV R116iは、DF−1細胞において全体的に低減したRNA及びタンパク質合成を示した。 図6H及び6Iは、ベロ細胞におけるウイルスRNA及びタンパク質合成を示す。図6Hは、RNA合成のノーザンブロット分析を示す。ベロ細胞を5.0のm.o.iでウイルスに感染させ、20時間インキュベートした後、全細胞内RNAを抽出した。RNAをホルムアルデヒドアガロースゲル中の電気泳動により分離し、ニトロセルロース膜に移してから、NP及びL遺伝子に対して特異的なビオチン標識RNAプローブ、又は陽性センスL遺伝子RNAとハイブリダイズさせて、ゲノムRNAを検出した。図6Iは、感染ベロ細胞におけるウイルスタンパク質合成のウエスタンブロット分析を示す。全タンパク質をSDS−PAGE上で分離し、ニトロセルロース膜に移してから、抗NP、F、HN及びL血清と一緒にブロッティングした。ゲル上にロードした全タンパク質をアクチン特異的抗体により検出した。198nt挿入を有するR116iウイルスは、S116及びwtNDVと比較して、ゲノムRNAを減少させたが、NPmRNAを大幅に増加した。LmRNAレベルは低すぎて、差がわからなかった。ベロ細胞において、L遺伝子上流のタンパク質は上方制御されたが、Lタンパク質レベルは低下した。 図6J及び6Kは、ウエスタンブロット分析による、低感染多重度での感染DF−1細胞及びベロ細胞におけるタンパク質合成の比較を示す。DF−1細胞及びベロ細胞を0.001のm.o.iで各表示ウイルスに感染させ、72時間インキュベートした後、タンパク質溶解バッファー中で採取した。全タンパク質をSDS−PAGE上で分離し、ニトロセルロース膜に移してから、抗NP、F、HN及びL血清と一緒にブロッティングした。ゲル上にロードしたタンパク質をアクチンに対する抗体によって検出した。Lタンパク質のレベルは、両細胞株で低下したものの、L遺伝子上流のタンパク質は、DF−1細胞において下方制御されたが、ベロ細胞においては上方制御された。 図6Lは、DF−1細胞と比較した、感染ヒト細胞におけるウイルスタンパク質合成を示す。ヒトHT1080、ヒーラ細胞及びDF−1細胞を5.0のm.o.iで各表示ウイルスに感染させ、20時間インキュベートした後、タンパク質溶解バッファー中で採取した。タンパク質をSDS−PAGE上で分離し、ニトロセルロース膜に移してから、抗NP及び抗L血清と一緒にブロッティングした。HN及びL結合部の間に198ntを有するR116iのHNタンパク質発現は、HT1080及びヒーラ細胞において増大するが、DF−1細胞において低減する。Lタンパク質は、R116i−198又は198RSVに感染した3つの細胞株全てにおいて減少した。 図7は、孵化鶏卵におけるr73Tウイルスの増殖動態を示すグラフである。r73Tウイルスの増殖状態を決定するために、鶏卵において増殖動態試験を実施した。孵化鶏卵を卵当たり100、1000、10,000又は100,000PFUの表示ウイルスに感染させ、2、3若しくは4日にわたってインキュベートした(上方左が、73Twt;上方右が、R116;中央左が、R116i−318;中央右が、R116i−198−RSV;下方左が、R116i−198−ランダム;下方右が、S116−KM)。尿膜液を採取し、ウイルス力価をFFAによって決定した。100FFU/卵の接種は、1日目に低い力価を有したが、2日目にはピーク力価に達する。全体として、ほとんどのウイルスが、用いた接種材料の用量に関係なく、2日目に約8log/mLのピーク力価に到達した。R116i−198は、最も低い力価を有し、低い接種材料用量で2日目に最高収量を産生したが、これは、欠損粒子の蓄積があり得ることを示している。R116i−318−APMV挿入も、約7logというより低いピーク力価を有した。R116i−198−RSVは、7.5logのピーク力価に達した。逆遺伝学によって再誘導したS116は、鶏卵においてウイルス産生の低下を全く示さなかった。従って、R116誘導体の中でも、RSV−198nt挿入を有するウイルスが、鶏卵における増殖性に関して、腫瘍溶解性ウイルスの第1位の候補であった。 図8は、ベロ細胞におけるr73Tウイルスの増殖動態を示すグラフである。ウイルスはまた、無血清ベロ細胞クローン51D11(MedImmuneにより作製された専売細胞株)においても評価した。全てのウイルスが、両方のmoi条件(高:0.001;低:0.0001)下で同様に良好に複製した。73T FPCSの修飾並びにR116のHN−L結合部における遺伝子間挿入は、ベロ細胞におけるウイルス増殖に影響を与えなかった。 図9A〜9Dは、rT3Tウイルスが腫瘍細胞において選択的に複製し、腫瘍細胞に対して細胞傷害性を有することを示す。データは、72時間にわたる1〜100,000PFUの範囲の様々な用量のr73T誘導体による感染後に取得した。図9Aは、非処置対照細胞と比較した、ヒト線維肉腫HT1080における細胞殺傷についてのrT3T及びその誘導体の評価を示すグラフである。HT1080癌細胞において、長潜伏期性FPCSを有するウイルスは、最小殺傷を有し、FPCSにS116を有するウイルスは中程度であり、また、FPCSにR116を有するウイルスは、r73Twtウイルスと同じくらい効率的な細胞殺傷を呈示した。図9Bは、非処置対照細胞と比較した、正常ヒト皮膚線維芽CCD1122Sk細胞における細胞殺傷についてのrT3T及びその誘導体の評価を示すグラフである。正常CCD1122SK細胞の場合、全てのウイルスが、癌細胞ほど効率的に細胞を殺傷せず、殺傷効率の低下は、約100倍であった。FPCS配列とは関係なく、全てのウイルスが、正常細胞において同様の殺傷効率を示したが、これは、恐らく単一サイクルの複製によると考えられる(ウイルス拡散なし)。図9Cは、Prism6.0を用いて用量応答曲線から補間した50%有効濃度(EC50)として表した癌及び正常細胞における細胞殺傷効率を示す表である。R116誘導体は、r73Twtと同様のEC50値(EC50:10PFU)を有したが、これは、FPCSの修飾が、癌細胞におけるウイルス複製及び細胞殺傷に影響を与えなかったことを示している。図9Dは、感染後3日目の、MOI0.01でのHT1080及びCCD1122SK細胞におけるウイルスの複製を示すグラフである。全てのウイルスは、約1.5〜2.0logの差で、正常細胞よりも癌細胞において優先的に複製した。 図10A及び10Bは、r73T誘導体が、局所又は全身で投与したとき、腫瘍退縮に有効であることを示すグラフである。in vivoで腫瘍溶解活性を評価するために、5〜6週齢のBalb/C無胸腺ヌードマウスに、5×106細胞/0.1mlの濃度でHT1080細胞を皮下注射することにより、HT1080異種移植片モデルを樹立した。図10Aは、腫瘍内(it)又は静脈内(iv)投与したR116i−318−hGM−CSFの作用を示すグラフである。データは、R116i−318−hGM−CSF誘導体が、ヒト腫瘍異種移植片を保有する免疫欠損マウスに全身又は腫瘍内のいずれかで送達したとき、in vivoで抗腫瘍活性を有したことを示す。腫瘍増殖速度を処置及び対照群の間で比較した。2つの投与経路によって誘導した腫瘍退縮は、いずれも対照群とは有意に相違した。腫瘍体積が約65mm3に達したとき、マウスを表示のようにランダムに群分けした(n=10)。マウスは、PBS又は腫瘍内(IT)投与した2×107Pfu若しくは尾静脈注射により静脈内(IV)投与した1×108PFUのr73T−hGM−CSF−R116i−198いずれかの単回用量を受けた。*P<0.05、独立スチューデントT検定。図10Bは、1×108PFUのIT注射による、HT1080異種移植片におけるr73T誘導体の腫瘍溶解活性を比較するグラフである。2用量のr73T誘導体は、有効性に差はあったものの、有意な腫瘍退縮を誘導することができた。r73T−lentoが、腫瘍退縮において最も有効性が低かったのに対し、r73Twtは、腫瘍退縮において最も有効であった。r73T−lentoは、S116ウイルスと同等の効果を有したが、S116ウイルスは、in vitro細胞殺傷について10倍低いEC50を有した(図9Aを参照)。r73T−R116i−318は、2回目用量から9日後(腫瘍移植後19日目)まで、腫瘍増殖の阻害において、73Twtと同じくらい強力であり、腫瘍は、その後R116i処置マウスで再び増殖したが、73Twt処置群ではそれはなかった。腫瘍体積が約180mm3に達したとき、マウスをランダムに群分けした(n=7)。マウスは、PBS又は1×108PFUのr73T−hGM−CSF−lento(lento)若しくはr73T−hGM−CSF−S116K113M114(S116 KM)若しくはr73T−hGM−CSF−R116i−318ntAPMV−N(R116i)若しくはr73T−hGM−CSF(R73Twt)のいずれかをIV投与により受けた。3〜4日毎に腫瘍サイズを測定した。*p<0.05、独立スチューデントT検定。これらのデータは、r73T誘導体が、ヒト腫瘍異種移植片を保有する免疫欠損マウスに全身又は腫瘍内のいずれで送達したときも、in vivoで抗腫瘍活性を有することを立証するものであった。Fタンパク質の効率的な切断は、in vitro及びin vivoでのウイルス複製にとって重要である。FPCSにR116を有するウイルスは、in vitro及びin vivoでの細胞殺傷において、より強力であった。 図11A〜11Gは、静脈内送達後のr73T誘導体の組織生体内分布及び腫瘍増殖阻害に対するマウス対ヒトGM−CSFの作用を示す。腫瘍溶解性NDVウイルスが、腫瘍組織において選択的に複製するか否か、並びにウイルスクリアランスを決定するために、様々な臓器内でのウイルス分布を決定した。サイズ約250mm3の皮下HT1080腫瘍を保有する無胸腺ヌードマウスを、用量1×108PFUのR116i(r73T−hGM−CSF−R116i−318ntAPMV−N)で処置し、1、4、又は8日目に死なせた(1時点につきn=3)。血清、肺、脾臓、卵巣及び腫瘍を採取し、ウイルスの存在を定量した。腫瘍及び臓器におけるウイルス複製を感染後1、4、及び8日目に評価した。図11Aは、ベロ細胞におけるプラークアッセイによる組織中のウイルスの定量を表すグラフである。ウイルスは、臓器では1日目にしか検出されず(卵巣には全ての時点でウイルスは全く検出されなかった;データは示していない)、腫瘍組織中のウイルス負荷は、肺及び脾臓より約100倍高かった。腫瘍中のウイルスの存在は、少なくとも8日間持続したが、これは、ウイルスが腫瘍組織において選択的に複製したことを示している。 図11Bは、hGM−CSFトランスジーンのELISAアッセイによる、組織中にウイルスによって発現されたGM−CSFの定量を表すグラフである。プラークアッセイにより得られたウイルス複製データと一致して、hGM−CSFのレベルが最も高く、8日を超えて腫瘍組織中に持続した。これらのデータによって、NDVウイルスが、腫瘍組織において有効に複製し、トランスジーンが局所腫瘍組織に有効に送達されることが立証された。 図11Cは、HT1080異種移植片マウス腫瘍モデルにおける腫瘍阻害に対する、mGM−CSFの作用を示すグラフを表す。7匹の群における5〜6週齢の無胸腺ヌードマウスに、5×106HT1080細胞を右脇腹に皮下(s.c.)移植した。腫瘍が体積約110mm3に達したとき(6日目)、腫瘍に、単一用量:1×108pfuのrNDV、mGM−CSF又はhGM−CSFを有するR116i−198RSVを注射した。3〜4日毎に腫瘍サイズを測定した。mGM−CSFを有するR116i−198RSVは、hGM−CSFトランスジーンより腫瘍増殖阻害力が低かった。しかし、mGM−CSF又はhGM−CSFのいずれかを有するS116について腫瘍増殖阻害に差は認められなかった。 図11Dは、HT1080異種移植片マウス腫瘍モデルにおける腫瘍からのウイルスクリアランスに対する、mGM−CSFの作用を示すグラフを表す。3匹の群における無胸腺ヌードマウスに、5×106HT1080細胞を右脇腹に皮下(s.c.)移植した。腫瘍が体積180mm3に達したとき(10日目)、マウスに、1用量:1×108pfuのR116i−198RSV又はS116KMを静脈内処置した。腫瘍を4日目又は7日目に採取し、腫瘍組織中のウイルス力価をプラークアッセイにより決定した。mGM−CSF又はhGM−CSFのいずれかを有するR116i−198RSV及びS116KMは両方とも、4日目に同等の力価を示した。7日目に、mGM−CSFを有するR116i−198RSVは、hGM−CSFを有するR116i−198RSVと比較して、大幅に減少した。比較すると、S116mGM−CSF及びhGM−CSFの力価は同等であった。 図11Eは、HT1080異種移植片マウス腫瘍モデルにおける腫瘍中への免疫細胞浸潤に対する、R116i−198RSV又はS116KMの作用を示すグラフである。3匹の群における無胸腺ヌードマウスに、5×106HT1080細胞を右脇腹に皮下(s.c.)移植した。腫瘍が体積180mm3に達したとき(10日目)、マウスを、1用量:1×108pfuの表示ウイルスで静脈内処置した。腫瘍を4日目に採取し、FACS分析により、組織を好中球、NK細胞及びマクロファージ染色について処理した。R:R116i−198−RSV、S:S116−KM。mGM−CSFを有するR116i−198RSVは、より多くの免疫細胞浸潤を示した。 図11Fは、HT1080異種移植片マウス腫瘍モデルにおいて、サイトカイン及びケモカインが上方制御されたことを示す表である。3匹の群における無胸腺ヌードマウスに、5×106HT1080細胞を右脇腹に皮下(s.c.)移植した。腫瘍が体積180mm3に達したとき(10日目)、マウスを、1用量:1×108pfuのmGM−CSF若しくはhGM−CSFを有するR116i−198RSV又はS116KMで静脈内処置した。腫瘍を4日目に採取し、Luminex分析により、組織をサイトカイン及びケモカインのレベルについて処理した。ウイルス感染は、局所腫瘍組織においてサイトカイン及びケモカインの産生を誘導し、そのレベルは、ウイルス骨格及びヒト又はマウスGM−CSFに応じて変動した。 図11Gは、HT1080異種移植片マウス腫瘍モデルの腫瘍増殖阻害において、R116i−198RSV−hGM−CSF及びR116i−318APMV−hGM−CSFが同等であったことを示すグラフを表す。7匹の群における無胸腺ヌードマウスに、5×106HT1080細胞を右脇腹に皮下(s.c.)移植した。腫瘍が体積約110mm3に達したとき(6日目)、単一用量:1×108pfuのウイルスを腫瘍内注射した。3〜4日毎に腫瘍サイズを測定し、グラフ化した。198及び318ntの挿入長さは、R116i腫瘍溶解活性に影響しなかった。 図12A及び12Bは、キメラF及び/又はHN遺伝子を含む73TのアンチゲノムcDNAの構築及びその特性決定を示し、図12Cでは、RNAポリメラーゼ複合体活性の機能を比較する。ウイルス表面糖タンパク質は、ニワトリにおける免疫原性及びビルレンスにとって重要な抗原である。個別に又は組み合わせて、ニワトリにおいてビルレントではない他のパラミクソウイルスの対応する細胞外(エクト(ecto))ドメインによって、NDVのF及び/又はHN遺伝子を置換した。パラインフルエンザウイルス5(PIV5)は、イヌパラミクソウイルスであり、ヒトには疾患を引き起こさず、また、ハトパラミクソウイルス1型(PPMV−1)は、ニワトリにおいて非ビルレントであることが証明されている。図12Aは、完全長アンチゲノムNDV73T cDNAのF及び/又はHN糖タンパク質エクトドメインを、PPMV−1及び/又はPIV5で置換したことを示す。NDV、PIV5及びPPMV−1配列は、それぞれ、青、紫又は緑で色付けしたボックスで表示する。個別のタンパク質又はタンパク質ドメインのアミノ酸長さを示す。 図12A及び12Bは、キメラF及び/又はHN遺伝子を含む73TのアンチゲノムcDNAの構築及びその特性決定を示し、図12Cでは、RNAポリメラーゼ複合体活性の機能を比較する。ウイルス表面糖タンパク質は、ニワトリにおける免疫原性及びビルレンスにとって重要な抗原である。個別に又は組み合わせて、ニワトリにおいてビルレントではない他のパラミクソウイルスの対応する細胞外(エクト(ecto))ドメインによって、NDVのF及び/又はHN遺伝子を置換した。パラインフルエンザウイルス5(PIV5)は、イヌパラミクソウイルスであり、ヒトには疾患を引き起こさず、また、ハトパラミクソウイルス1型(PPMV−1)は、ニワトリにおいて非ビルレントであることが証明されている。図12Bは、キメラF及び/又はHN遺伝子を含む73T誘導体の特性決定を示す表である。ベロ細胞におけるプラーク形成、相対HT1080細胞殺傷及びMDTを既述のように実施した。PIV−5 F−HNを除いて、キメラウイルスを回収し、外性トリプシンの非存在下、細胞において増殖させた。3つのウイルスは全て良好な大きさのプラークを形成し、効率的な細胞間拡散を示した。PPMV−1 F−HN又はFキメラウイルスは、それぞれ、79及び84時間のMDT値を有し、ニワトリにおいて可能性のあるビルレンスを示した。いずれのPPMI−1キメラウイルスも、71及び61%のレベルで、効率的にHT1080細胞を殺傷した。PIV5−Fキメラは、卵では増殖しなかったため、ニワトリにおいてビルレントではなく、HT1080細胞を47%で殺傷した。2用量の1×108PFUのr73T−R116iをIV投与したマウスから採取した血清を用いた中和アッセイにより、NDVとPPMV−1又はPIV5キメラとの間の血清交差反応性を調べた。r73Tウイルスは、NDV感染血清(力価960)により中和することができるが、PPMV−1及びPIV5キメラは中和されなかった(力価<4)ため、NDVとPPMV−1又はPIV5キメラとの間に交差反応性はないことが確認された。異なる抗原性を有するキメラウイルスは、過去のNDV治療の際に抗NDV免疫応答を発生した患者のための追加腫瘍溶解性ウイルスとして役立つ可能性を有する。 図12Cは、ミニゲノムアッセイによる他のパラミクソウイルスとのNDV RNAポリメラーゼ活性の比較を示す。T7を発現する細胞を、NDVのNP、P、Lタンパク質を発現する3つのプラスミド、並びにLipofectamine2000を用いてGFP遺伝子をコード化するNDVアンチミニゲノムcDNAをコード化するプラスミド、又は麻疹ウイルス(MV)若しくはRSウイルス(RSV)のN、P、L遺伝子をコード化するプラスミド及びそれぞれのRSV若しくはMV GFPアンチミニゲノムcDNAプラスミドでトランスフェクトした。トランスフェクションから2又は3日後に、GFPタンパク質の発現により示されるミニゲノム複製を蛍光顕微鏡で調べた。NDVは、麻疹ウイルス及びRSVと比較して、最も強力なポリメラーゼ活性を有した。 図13A及び13Bは、rNDV変異体に対する癌細胞株の感受性を示す。様々な組織に由来する癌細胞株をMOI0.1でNDVS116又はNDVR116iに感染させ、感染から72時間後、Cell Titer Gloを用いて、細胞生存性を評価した。NDVに対する感受性は、感染から72時間後、30%超の細胞殺傷率として定義される。図13Aは、少なくとも16の多様な適応症についてのNDV感受性ヒト癌細胞株のパーセンテージのグラフを表す。各群内の細胞株の数を数字で示し、表に記載する。図13Bは、NDV変異体に対応する22の癌細胞株の感受性のグラフを表す。細胞殺傷率(%)は、非処置対照細胞のパーセンテージとして決定する。 図14は、recNDVGM-CSFに対する癌細胞株の許容度を示すグラフである。代表的腫瘍細胞株におけるR116i−GM−CSFの細胞殺傷率を図14に示す。最大殺傷率(%)は、MOI0.1で、腫瘍細胞株の感染から3日後に、非感染対照に対して決定した。いくつかの細胞株は、同じ腫瘍タイプ、例えば、膀胱、胃、前立腺、黒色腫、乳房、膵臓及び肺癌などに由来するが、ウイルス殺傷に対して異なる感受性を示した。>50%の割合でR116i−GM−CSFにより殺傷され得る各腫瘍適応症からの細胞株の数を表1にまとめる。 図15A〜15Fは、NDV誘導体が、様々なマウス癌モデルにおいて腫瘍増殖を阻害することを示すグラフである。図15A及び15Bは、recNDVGM-CSF株が、同一遺伝子マウス黒色腫モデルにおいて腫瘍増殖を阻害することを示すグラフである(B16F10 AP3)。73T−R116i−hGM−CSF(図15A左側)及びR116i−mGM−CSF(図15A右側)を、予備実験において、B16黒色腫モデルにおけるその腫瘍溶解作用について評価した。B16マウスにおけるウイルス耐容性を評価する場合、群のサイズは小さかった(n=3)。各ウイルスを11日目及び14日目に2回2×107pfuで静脈内(i.v);11日目及び14日目に2回2×107pfuで腹腔内(i.p);又は11日目に1回1×107pfuで腫瘍内(i.t)投与した。3つの投与経路によりR116−hGM−CSF又はmGM−CSFで処置した群は、非処置群と比較して低速の腫瘍増殖速度を示した。腫瘍阻害率は、対照群と有意に相違した。図15Bは、1×108pfuのS116NDV変異体の腫瘍内投与によるB16F10同一遺伝子黒色腫モデルにおける効力試験を示す。腫瘍増殖阻害を左側パネルに、個別のマウス測定値を中央のパネルに、生存プロットを右側に示す。 図15Cは、NDVが、免疫応答性マウスCT26結腸直腸腫瘍モデルにおいて強力な抗腫瘍活性を有することを示す。特に、図15Cは、1×108pfuのヒトGM−CSFコード化NDV変異体の腫瘍内投与によるCT26同一遺伝子結腸直腸腫瘍モデルにおける効率試験を提供する。腫瘍増殖阻害を右側パネルに示し、残る腫瘍のIHC分析をH&E及びNDV染色を用いて、右側に示す。腫瘍の壊死領域、すなわち多核合胞体のエビデンス及び生存領域を示す。 図15D〜5Fは、卵巣異種移植片モデルにおける腫瘍増殖阻害を示す。無胸腺ヌードマウスに、Ovcar4細胞を右脇腹に皮下(s.c.)移植した。腫瘍が体積100mm3に達したとき、マウスを、ランダムに処理群に分けた。樹立した腫瘍に、毎週1回2.5×107pfuのrNDV、mGM−SF若しくはhGM−CSFを有するR116i−318を注射した。腫瘍曲線(図15D)及び腫瘍の組織学的分析(図15E及び図15F)を示す。 図16は、NDV構築物の特徴をまとめた表である。36時間のインキュベーション後のオーバーレイ中のトリプシンなしベロ細胞におけるプラーク形成であり、10倍率で視覚化したもの。感染後72時間時点での、感染多重度(MOI)0.01で感染後のヒト線維肉腫HT1080細胞に対するウイルスの細胞傷害作用。100%生存性と認められた非処置細胞と各サンプルを比較することにより、生存細胞の相対パーセンテージを決定する。表に示すデータは、死細胞の相対パーセンテージである。脳内病原性インデックス(ICPI)による1日齢病原体除去ニワトリにおけるNDVの病原性。ICPIアッセイは、国立獣医学検査機関(National Veterinary Service Laboratories)(NVSL)(Ames,Iowa)で実施した。 図17は、鶏卵及びヒト細胞株から産生されたNDVが、補体媒介不活性化に対して様々な感受性を呈示したことを示すグラフである。確認された補体(C’)活性(Sigma,St.Louis,MO)を有するヒト血清をPBSで階段希釈し、100pfuのNDVと一緒に37℃で1時間インキュベートした後、プラークアッセイのためにベロ細胞を感染させた。37℃で6日間のインキュベーション後、プラークをクリスタルバイオレットにより視覚化し、スコア付けした。孵化鶏卵中に増殖したウイルスは、1:10〜1:40で希釈した血清により大部分が不活性化した。293増殖ウイルスは、鶏卵増殖ウイルスよりもC’に対して耐性であり、約40%感染率を1:40の血清濃度で保持した。しかし、ヒーラ細胞増殖ウイルスが、C’媒介不活性化に対して最も耐性であった。約90%の生存ウイルスが、1:40の血清濃度で感染性であった。 図18A及び18Bは、293細胞及びヒーラ細胞中のRCAタンパク質レベル並びにこれらの2つの細胞株から産生されたウイルス中のレベルの比較を示すウエスタンブロットである。図18Aの場合、等量の293細胞及びヒーラS3細胞をウエスタンブロットのためにSDS−PAGE上にロードした。ヒーラ細胞は、293細胞より高レベルのhCD46、hCD55及びhCD59タンパク質を含有していた。図18Bは、感染性した293細胞又はヒーラ細胞由来のウイルス中のタンパク質量を調べるために実施したウエスタンブロットを示す。非感染細胞(モック)は対照として使用した。3つのCD分子が、293細胞由来のものより高レベルで感染ヒーラ細胞由来のウイルス中に検出された。 図19は、C’媒介不活性化における膜結合C’調節物質(RCA)タンパク質の評価を示す。hCD55、hCD59及びhCD46をコード化するcDNAを、Origene(Rockville,MD)又はGenscript(Piscataway,NJ)により合成した。各遺伝子カセットをNDVアンチゲノムcDNAのP−N遺伝子間領域に挿入し、逆遺伝額により組換えウイルスを作製した。組換えウイルスを鶏卵中で増幅し、15〜60%スクロース勾配により精製した後、ウイルスバンドを遠心分離によりペレット化した。組換えNDVによる各RCAタンパク質の発現をウエスタンブロッティングにより確認した。 図20は、CD55が、NDVのC’不活性化を阻止するための主要RCAタンパク質であることを示すグラフである。hCD46、hCD55及びhCD59を有するNDVを鶏卵中で増幅し、スクロース勾配により精製してから、1:10〜1:40で希釈したヒト血漿で1時間インキュベートした後、ベロ細胞中のプラークアッセイによりウイルス感染度を調べた。鶏卵中に産生されたhCD55を有するNDVは、ヒーラ細胞中に産生されたNDVと比較して、C’に対し同様の耐性を有し、1:20の血漿濃度で約65%の生存ウイルス及び1:40の血漿濃度で約80%の生存ウイルスであった。hCD46は、1:40希釈ヒト血漿とインキュベートしたとき、NDV対照と比較して、C’媒介不活性化にウイルスの耐性をわずかに、又は最低限改善し、生存ウイルスが約20%高かった。これより低い血漿希釈度では、差は認められなかった。
本発明は、弱毒化ニューカッスル病ウイルスを含む組成物並びに新生物の治療のために該ウイルスを使用する方法を特徴とする。
本発明は、少なくとも一部が、低減したニワトリビルレンスを有する腫瘍溶解性NDVの発見に基づく。以下に詳しく記載するように、NDV73T株は、1948年に初めて市販された商業的家禽ワクチン(亜病原性)である、NDV MK−107に由来するものであった。NDV MK−107株は、エールリッヒ(Ehrlich)腹水腫瘍細胞において73継代を通して維持された(Cassel et al.,Cancer.1965 Jul;18:863−8)。NDV MK−107は、1970年代に、第1相及び第2相臨床試験のシリーズで用いられた。NDV MK−107はまた、1980年代に、後期黒色腫患者を治療するための免疫療法薬としても用いられた(Cassel et al.,Cancer.1983 1;52:856−860;Murray et al.,Cancer.1977.40:680−686)。
ニワトリビルレンスが低減した腫瘍溶解性NDVを生成するために、組換えNDV73T株は、いくつかの遺伝子修飾を含む。特に、Fタンパク質切断配列が改変され、HN−L遺伝子間配列の長さが増加した。有利には、目的のトランスジーンを発現させるために、修飾ウイルスを用いることができる。一実施形態では、NDV73T株は、組換えNDVの腫瘍溶解性を増強するポリペプチドをコード化するトランスジーンを含む。別の実施形態では、NDV73T株は、ウイルス複製をモニターする上で有用な読取りを提供するバイオマーカをコード化するトランスジーンを含む。要望されれば、NDV73T株は、標準ゲノムの正常な転写極性を破壊して、ニワトリにおけるウイルスビルレンスをさらに低減すると予想される追加遺伝情報を組み込むように修飾することもできる。従って、本発明は、その選択的癌細胞殺傷能力を維持しながら、ニワトリにおけるその病原性を低減するために逆遺伝学を用いて生産された組換えニューカッスル病ウイルス(NDV)、並びにそのようなウイルスを生産する方法を提供する。本発明はまた、癌治療の増強のための異種遺伝子産物を送達及び発現させるためのウイルスベクターとしてのNDVの構築及び使用も提供する。NDVにより送達することができる例示的治療薬をコード化するトランスジーンについては、以下に記載する。本明細書において以下に記載する実施例では、顆粒球マクロファージ−コロニー刺激因子(GM−CSF)を発現する新規のNDVウイルス構築物は、癌細胞を選択的に殺傷したが、正常細胞は殺傷しなかった。この選択的な癌細胞殺傷作用は、いくつかの癌細胞株、並びに異種移植片HT1080腫瘍モデルで試験した際、in vivoでも観察された。また、組換え弱毒化ニューカッスル病ウイルス(NDV)の効力及び選択性は、黒色腫モデルでも立証されており、この場合、腫瘍退縮が観察された。要約すると、本発明は、組換え弱毒化NDVベクターへの特定のトランスジーンの挿入、及び腫瘍環境でのコード化タンパク質の効率的な発現を可能にする。
ニューカッスル病ウイルス
ニューカッスル病ウイルス(NDV)は、線状、一本鎖、非分節性、マイナス鎖RNAゲノムを含むエンベロープウイルスである。NDVのマイナス鎖、一本鎖ゲノムは、RNA指令RNAポリメラーゼ、融合(F)タンパク質、ヘマグルチニン−ノイラミニダーゼ(HN)タンパク質、基質タンパク質、リンタンパク質及び核タンパク質をコード化する。ゲノムRNAは、次の順:3’−NP−P−M−F−HN−Lで遺伝子を含有する。NDV RNAゲノムの組織については、以下により詳細に説明する。ゲノムRNAは、3’末端にリーダ配列も含有する。
ビリオンの構造要素は、細胞膜に由来する脂質二重層であるウイルスエンベロープを含む。糖タンパク質、ヘマグルチニン−ノイラミニダーゼ(HN)は、エンベロープから突き出ており、ウイルスがヘマグルチニン及びノイラミニダーゼ活性の両方を含有することを可能にする。内在性膜タンパク質である、融合糖タンパク質(F)は、不活性前駆体として最初に生成された後、翻訳後に切断されて、2つのジスルフィド結合ポリペプチドを生成する。活性Fタンパク質は、ウイルスエンベロープと宿主細胞膜との融合を促進することによって、宿主細胞へのNDVの貫通に関与する。基質タンパク質(M)は、ウイルス構築に関与し、ウイルス膜並びにヌクレオカプシドタンパク質のいずれとも相互作用する。
ヌクレオカプシドの主要タンパク質サブユニットは、ヌクレオカプシドタンパク質(NP)であり、これは、カプシドの螺旋対称を付与する。ヌクレオカプシドと関連しているのは、P及びLタンパク質である。リン酸化を受けるリンタンパク質(P)は、転写において調節の役割を果たすと考えられており、メチル化、リン酸化及びポリアデニル化にも関与し得る。RNA依存性RNAポリメラーゼをコード化するL遺伝子は、Pタンパク質と共に、ウイルスRNA合成に必要である。ウイルスゲノムのコード能力のほぼ半分を取り込むLタンパク質は、ウイルスタンパク質の中で最大であり、転写及び複製の両方で重要な役割を果たす。
NDVを含む全てのマイナス鎖RNAウイルスの複製は、RNAを複製するのに必要な細胞機構がないために、複雑化する。さらに、マイナス鎖ゲノムは、タンパク質に直接翻訳することができないが、まずプラス鎖(mRNA)コピーに転写されなければならない。そのため、宿主細胞に侵入すると、ゲノムRNAは、必要なRNA依存性RNAポリメラーゼを単独で合成することができない。L、P及びNPタンパク質が、感染時にゲノムと一緒に細胞に侵入しなければならない。
特定の理論に束縛されるわけではないが、NDVmRNAを転写するウイルスタンパク質の大部分又は全部は、複製も実施することが仮定される。タンパク質の同じ補体の代替使用(すなわち、転写又は複製)を調節する機構はまだ明らかにされていない。ウイルスの貫通直後に、ヌクレオカプシド中のマイナス鎖RNAを鋳型として用いて、Lタンパク質により転写が開始される。ウイルスRNA合成は、転写中にモノシストロン性mRNAを生成するように調節される。転写に続いて、ウイルスゲノム複製が、マイナス鎖RNAウイルスによる細胞の感染時に起こる2番目のイベントである。他のマイナス鎖RNAウイルスと同様に、ニューカッスル病ウイルス(NDV)のウイルスゲノム複製は、ウイルス特異的タンパク質により媒介される。複製RNA合成の最初の産物は、NDVゲノムRNAの相補的コピー(すなわち、プラス極性)(cRNA)である。これらのプラス鎖コピー(アンチゲノム)は、その末端の構造が、プラス鎖mRNA転写物とは異なる。mRNA転写物とは異なり、抗ゲノムcRNAは、5’末端でキャッピング及びメチル化されておらず、かつ3’末端で切断及びポリアデニル化されていない。cRNAは、それらのマイナス鎖鋳型と共末端(coterminal)であり、相補的形態の各ゲノムRNAセグメントに全遺伝子情報を含んでいる。cRNAは、NDVマイナス鎖ウイルスゲノム(vRNA)の合成のための鋳型として役立つ。
NDVマイナス鎖ゲノム(vRNA)及びアンチゲノム(cRNA)のいずれも、ヌクレオカプシドタンパク質によって包膜され;唯一包膜されないRNA種は、ウイルスmRNAである。NDVの場合、細胞質は、それが転写の部位であるのと全く同じように、ウイルスRNA複製の部位でもある。ウイルス成分の構築は、恐らく宿主細胞膜で起こると思われる。その後、成熟ウイルスが出芽により細胞から放出される。
腫瘍溶解性ウイルス
ウイルスは、腫瘍細胞に対して、腫瘍溶解作用を及ぼすことが知られており、治療薬としての腫瘍溶解性ウイルスの使用が報告されている。一部では、その天然の宿主に対して中度から高度の病原性を示す非ヒトウイルスを癌患者の治療に使用する取組みがなされている。本発明は、ヒト被験者において腫瘍の退縮を誘導する方法を開示し、該方法は、修飾されたFタンパク質切断部位を有するニューカッスル病ウイルス(NDV)の修飾亜病原性株を使用し、これは、家禽に対しては非病原性(長潜伏期性)であるが、腫瘍溶解性を発揮する。開示する方法は、それを必要とする個体の腫瘍の退縮を誘導する安全、有効かつ信頼できる手段を提供する。これらの方法によって、ヒトの治療法のためにウイルスの病原性株を使用する問題点が解消される。
従って、一態様では、本発明は、被験者における腫瘍の退縮を誘導する方法を提供し、この方法は、治療に有効な量の長潜伏期性腫瘍溶解性NDV株を含む医薬組成物を被験者に投与するステップを含む。一実施形態によれば、長潜伏期性腫瘍溶解性NDV株は、NDVr73T−R116である。
腫瘍溶解性ウイルスは、正常細胞にほとんど若しくは全く作用することなく、腫瘍細胞に対して細胞傷害性又は殺傷作用をin vitro及びin vivoで及ぼすことができる。「腫瘍溶解活性」という用語は、腫瘍細胞をターゲティングするウイルスの細胞傷害性又は殺傷活性を指す。いずれの作用機構にも束縛される意図はないが、長潜伏期性NDV株(例えば、r73T−R116)により及ぼされる腫瘍溶解活性は、恐らく、主として細胞アポトーシス、より低い程度で原形質膜溶解によるものであり、後者は、細胞環境への生存子孫の放出を伴い、それらが、その後隣接細胞に感染する。特定の理論に束縛される意図はないが、NDVは、癌細胞に対して直接的細胞溶解活性を有すると考えられる。また、NDVは、正常の健全な細胞から癌細胞を特異的に分化させることができるとも考えられている。結果から、癌細胞に悪性挙動を付与することが知られるいくつかの癌遺伝子(H−ras、N−ras及びN−myc)は、NDVによる殺傷に対する細胞の感受性を増強することが判明した。Lorence,R.M.,Reichard,K.W.,Cascino,C.J.et al.(1992)Proc.Am.Assoc.Cancer Res.,33,398;Reichard,K.W.,Lorence,R.M.,Cascino,C.J.,et al.(1992)Surg.Forum,43,603−606を参照されたい。さらに、レチン酸(ビタミンA)による細胞の処理によっても、NDVによる癌細胞の溶解を増強することが観察されている。Reichard,K.W.,Lorence,R.M.,Katubig,B.B.,et al.(1993)J.Pediatr.Surg.,28,1221。
in vitro又はin vivo条件下での細胞傷害作用は、例えば、細胞増殖の阻害、ガドリニウム増強MRIスキャニングを用いた腫瘍サイズの検出、腫瘍の放射性標識などにより、当分野では公知の多様な手段によって検出することができる。
臨床試験の場合、ウイルス均質性を確実にするように、クローンウイルスを取得することが望ましい。クローンウイルスは、当業者が利用可能な任意の方法に従って生産することができる。例えば、クローンウイルスは、限界希釈又はプラーク精製によって生産することができる。
NDV培養
本発明で使用するウイルスは、様々な方法によって調製することができる。例えば、NDVは、8〜10日齢の受精鶏卵(SPAFAS,Inc.,Roanoke,Ill.)を用いて調製することができる。ウイルスを単離する方法は、当分野において公知であり、例えば、Weiss,S.R.&Bratt,M.A.(1974)J.Virol,13,1220−1230を参照されたい。この方法は、以下の実施例1でさらに説明する。単離方法を用いて、約90〜95%純度のNDVを取得することができる。
あるいは、ウイルスは、in vitro細胞培養物中で調製してもよい。好ましくは、細胞培養物は、哺乳動物細胞を含み、より好ましくは、細胞は、ベロ細胞などのウイルス製造に用いることができる。ウイルスは、クロマトグラフ又はその他の適切な方法により精製する。細胞は、足場依存性又は足場非依存性のいずれでもよい。
ウイルス調製に使用することができる細胞培養技術は、当分野において公知であり、表面積の大きい静置培養フラスコ又はローラ式フラスコの使用を含み得る。好ましくは、選択する培養システムのタイプは、比較的多数の細胞を支持することができる。大量のウイルスを生産するためには、バイオリアクタ法を実施し、ウイルス感染及び生産のためには、細胞をミクロキャリアビーズに増殖させる。
ウイルス生産に使用することができる細胞培地は、当業者には周知である。培地は、典型的に、栄養供給源、抗生物質及びアルブミン、又は増殖因子を含有する血清供給源を含む。培養に使用される細胞に好適な具体的培地及び培地成分を選択することは、当業者の技能の範囲内である。特定の実施形態では、トリプシンが増殖培地に含まれる。他の実施形態では、トリプシンは含まれない。
培養条件は、典型的に、要望される温度(例えば、37℃)、並びに選択される濃度の酸素及び二酸化炭素でのインキュベーションを含む。選択される特定の培養条件は、培養に使用される細胞に応じて決定することができ、こうした条件の決定は、当業者の技能の範囲内である。
細胞を培養容器中に配置し、選択した培養容器条件下でインキュベート及び増殖させる。好ましくは、足場依存性細胞を密集又はピーク増殖まで増殖させる。増殖に必要な時間は、培養容器に添加した最初の細胞接種材料のサイズ、及び使用中の細胞株の倍加時間に応じて変動し得る。好ましくは、cm2当たり約3×103〜約3×105個の細胞を平板培養し、1〜5日にわたって増殖させる。細胞培養物のウイルス接種のために、細胞から培地を除去(接着細胞の場合には、培地の吸引により;懸濁液中で増殖させた細胞の場合には、細胞懸濁液の遠心分離及び細胞上清の吸引により)した後、脱水を予防するために、最小量の培地又は食塩水(例えば、ハンクス平衡塩類溶液(Hank’s Balanced Salt Solution)、Gibco)中の細胞にウイルス(再構成後)を添加する。好ましくは、この量は、培養容器表面積cm2又は細胞105個当たり約10〜約2500マイクロリットルの範囲である。ウイルス接種材料の好ましい希釈度は、細胞当たり約0.001〜約10感染単位であり、最適な比率は具体的ウイルス及び細胞株によって変動する。続いて、ウイルスを約1〜7日かけて増殖させるが、時間の長さは、主として細胞株の残存によって決定される。NDVの場合、最適な採取時点は、ウイルス接種から1〜5日後である。
次に、上澄みを除去し、これを12〜48時間の間隔で新鮮な培地若しくは新鮮な細胞を含む新鮮な培地と取り替えるか、又は細胞を凍結−解凍して、ウイルスを上清中に放出させることによって、ウイルスを採取することができる。続いて、上清を遠心分離及び超遠心分離して、比較的純粋な形態でウイルスを回収するか、又はクロマトグラフィー法に付すことができる。ウイルス調製物の純度をタンパク質定量及び/又は電気泳動により試験してもよい。次に、以下に詳しく記載する薬学的に許容される担体にウイルスを添加することができる。
療法
療法は、癌療法が実施されるあらゆる場所:自宅、医院、診療所、病院の外来診療部門、又は病院で施すことができる。一実施形態では、本発明は、ニューカッスル病ウイルス(NDV)(例えば、r73T−R116)の使用を可能にする。
治療は、一般に、病院で開始し、これにより、医者が治療の効果をつぶさに観察し、必要な調整を加えることができるようにする。治療の期間は、治療対象の癌の種類、患者の年齢及び状態、患者の疾患の病期及びタイプ、並びに治療に対して患者の身体がどのように応答するかに応じて変動する。投薬は、様々な間隔(例えば、毎日、毎週、又は毎月)で実施してよい。治療は、オン−オフサイクルで実施してもよく、これは、患者の身体が新しい健康な細胞を形成し、その力を回復するように、休息時間を含む。
癌のタイプ及びその発生段階に応じて、癌の広がりを遅らせる、癌の増殖を遅らせる、原発腫瘍から身体の他の部分に広がった可能性のある癌細胞を殺傷若しくは停止させる、癌によって生じた症状を軽減する、又はそもそも癌を予防するために、本療法を用いることができる。癌増殖は、制御されず、進行性であり、正常細胞の増殖を誘発しないか、又はその停止を引き起こすような条件下で起こる。
前述したように、要望されれば、本発明の組成物による治療を増殖性疾患の治療のための様々な療法(例えば、放射線療法、手術、又は化学療法)と組み合わせてもよい。
医薬組成物の製剤化
腫瘍の治療用の本発明のウイルス(例えば、NDVr73T−R116)の投与は、他の成分と併用して、腫瘍の予防、改善、又は軽減に有効な治療薬の濃度をもたらす任意の好適な手段によって行うことができる。薬剤は、任意の好適な担体物質中に任意の適切な量で含有させてよく、一般に、組成物の全重量の1〜95重量%の量で存在する。組成物は、非経口(例えば、皮下、静脈内、筋肉内、又は腹腔内)投与経路に好適な投薬形態で提供してよい。医薬組成物は、慣行的薬局業務規範(pharmaceutical practice)に従って製剤化することができる(例えば、Remington:The Science and Practice of Pharmacy(20th ed.),ed.A.R.Gennaro,Lippincott Williams&Wilkins,2000及びEncyclopedia of Pharmaceutical Technology,eds.J.Swarbrick and J.C.Boylan,1988−1999,Marcel Dekker,New Yorkを参照のこと)。
本発明の医薬組成物は、ほぼ投与直後、又は投与からの予定時点若しくは予定時間後に、活性化合物を放出するように製剤化することができる。後者のタイプの組成物は、一般に、制御放出製剤として知られ、これは、(i)長期間にわたり身体内に実質的に一定の薬物濃度を形成する製剤;(ii)予定ラグタイム後に、長期間にわたり身体内に実質的に一定の薬物濃度を形成する製剤;(iii)活性物質の血漿レベルの変動に伴う望ましくない副作用を最小限に抑えながら、身体中に比較的一定の有効なレベルを維持することによって予定期間にわたり作用を持続する製剤(鋸歯状動力学パターン);(iv)例えば、肉腫に隣接した、若しくは肉腫内での制御放出組成物の空間的配置により、作用を局在化する製剤(v)用量が、例えば、毎週又は2週間に1回投与されるように、好都合な投薬を可能にする製剤;並びに(vi)肉腫細胞に治療薬を送達するために担体若しくは化学誘導体を用いることにより、増殖する新生物細胞をターゲティングする製剤を含む。一部の用途について、制御放出製剤は、血漿レベルを治療レベルに維持するために日中頻繁に投薬する必要がなくなる。
放出速度が、当該化合物の代謝速度を上回る制御放出を達成するために、いくつかの戦略のいずれを遂行してもよい。一例では、制御放出は、多様な製剤パラメータ及び成分、例えば、各種制御放出組成物及びコーティングの適切な選択によって達成される。従って、治療薬を適切な賦形剤と一緒に、医薬組成物に製剤化することができ、この組成物は、投与後、治療薬を制御された様式で放出する。例として、単一若しくは複数単位錠剤又はカプセル組成物、油剤、懸濁液、エマルジョン、マイクロカプセル、マイクロスフェア、分子錯体、ナノ粒子、パッチ、及びリポソームが挙げられる。
本発明の医薬組成物は、単位投与形態で、薬学的に許容される希釈剤、担体、若しくは賦形剤を用いて投与してもよい。過剰な細胞増殖を原因とする疾患に罹患した患者に化合物を投与する上で好適な製剤又は組成物を提供するために、慣行的薬局業務規範を使用してもよい。投与は、患者が症状を示す前に開始してもよい。
任意の好適な投与経路を使用してよく、例えば、投与は、非経口、静脈内、動脈内、皮下、腫瘍内、筋肉内、頭蓋内、眼窩内、眼、脳室内、肝臓内、嚢内、鞘内、槽内、腹腔内、鼻内、エアロゾル、座薬、又は経口投与であってよい。例えば、治療製剤は、溶液又は懸濁液の形態であってもよく;経口投与の場合には、製剤は、錠剤若しくはカプセルの形態であってよく;鼻内製剤の場合には、粉末、点鼻薬、若しくはエアロゾルの形態であってよい。前述した適用方法のいずれについても、本発明の組成物は、望ましくは静脈内に投与するか、又はアポトーシスイベントが必要な部位に適用する(例えば、注射により)。
製剤を製造するための当分野で公知の方法は、例えば、“Remington:The Science and Practice of Pharmacy”Ed.A.R.Gennaro,Lippincourt Williams&Wilkins,Philadelphia,Pa.,2000にみいだされる。非経口投与のための製剤は、例えば、賦形剤、滅菌水、又は食塩水、ポリエチレングリコールなどのポリアルキレングリコール、植物由来の油、又は水添ナフタレンを含有してもよい。化合物の放出を制御するために、生体適合性、生分解性ラクチドポリマー、ラクチド/グリコリドコポリマー、又はポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンコポリマーを用いてもよい。薬剤を送達するための他の有用と見込まれる非経口送達系として、エチレン−酢酸ビニルコポリマー粒子、浸透圧ポンプ、植え込み型注入装置、及びリポソームが挙げられる。吸入のための製剤は、賦形剤、例えば、ラクトースを含有してもよいし、又は例えば、ポリオキシエチレン−9−ラウリルエーテル、グリコール酸塩及びデオキシコール酸塩を含有する水溶液であってもよいし、あるいは、点鼻薬の形態での、又はゲルとしての投与の場合には、油性溶液であってよい。
製剤は、疾患又は状態に対する療法を提供するために、治療に有効な量(例えば、病的状態を予防、排除、又は軽減する量)でヒト患者に投与することができる。本発明の組成物の好ましい投与量は、障害のタイプ及び程度、具体的患者の全体的健康状態、化合物賦形剤の製剤化、及びその投与経路などの変数に応じて変動する可能性がある。
本明細書に記載する任意の療法についてのヒト投与量は、当業者が、動物モデルと比較してヒトに対する投与量を変更することはルーチンであると認識されるように、マウスに用いた化合物の量から外挿することによって、初めに決定することができる。特定の実施形態では、投与量は、約107pfu〜約1011pfu;又は約108pfu〜約1010pfu;又は約109pfu〜約1011pfuに変動し得ることが考慮される。他の実施形態では、この用量は、約107pfu、108pfu、109pfu、1010pfu、1011pfuであってよい。もちろん、こうした治療プロトコルではルーチン的になされているように、初期臨床試験の結果及び具体的患者のニーズに応じて、投与量を上下に調節してもよい。
治療方法の選択
被験者が新生物を有すると診断されたら、治療方法を選択する。例えば、新生物の場合、いくつかの標準的治療レジメンが利用可能である。治療方法を選択する際、新生物のマーカプロフィールを用いる。一実施形態では、NDV(例えば、r73T−R116)による細胞殺傷に応答性の新生物細胞。
低攻撃性の新生物は、伝統的治療方法に対して感受性であると考えられる。より攻撃性の新生物(例えば、転移性新生物)は、伝統的治療方法に対して感受性が低いため、再発する傾向がある。本発明の方法によって、新生物が極めて攻撃性であることを示す場合、積極的な治療方法を選択すべきである。積極的治療レジメンは、典型的に、以下の療法:外科的切除、放射線療法、又は化学療法の1つ又は複数を含む。
細胞生存性を測定するアッセイ
本発明の方法に有用な薬剤(例えば、NDV)は、新生物細胞の死を誘導し、及び/又は新生物細胞生存、すなわち生存性を低下させるものを含む。
細胞生存性を測定するためのアッセイは当分野では公知であり、例えば、Crouch et al.(J.Immunol.Meth.160,81−8);Kangas et al.(Med.Biol.62,338−43,1984);Lundin et al.,(Meth.Enzymol.133,27−42,1986);Petty et al.(Comparison of J.Biolum.Chemilum.10,29_34,.1995);及びCree et al.(AntiCancer Drugs 6:398−404,1995)により記載されている。細胞生存性は、MTT(3−(4,5−ジメチルチアゾリル)−2,5−ジフェニルテトラゾリウムブロミド)を含む、様々な方法を用いてアッセイすることができる(Barltrop,Bioorg.&Med.Chem.Lett.1:611,1991;Cory et al.,Cancer Comm.3,207_12,1991;Paull J.Heterocyclic Chem.25,911,1988)。細胞生存性のアッセイは、市販のものも入手可能である。これらのアッセイとして、限定はしないが、ルシフェラーゼ技術を用いて、ATPを検出し、培養中の細胞の健康状態又は数を定量するCELLTITER−GLO(登録商標)Luminescent Cell Viability Assay(Promega)、及び乳酸デヒドロゲナーゼ(LDH)細胞傷害性アッセイであるCellTiter−Glo(登録商標)Luminescent Cell Viability Assay(Promega)が挙げられる。
新生物細胞死を誘導又は増大する(例えば、アポトーシスを増大し、細胞生存を低減する)候補化合物は、抗新生物治療薬としても有用である。細胞アポトーシスを測定するためのアッセイは、当業者には周知である。アポトーシス細胞は、特有の形態学的変化、例えば、クロマチン凝縮、細胞萎縮及び膜泡形成などを特徴とし、これらは、光学顕微鏡検査によりはっきりと観察することができる。アポトーシスの生化学的特徴としては、DNA断片化、特定の位置でのタンパク質切断、ミトコンドリア膜透過性増大、及び細胞膜表面上へのホスファチジルセリンの出現が挙げられる。アポトーシスのアッセイは、当分野では公知である。例示的アッセイとして、TUNEL(末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼビオチン−dUTPニック末端標識)アッセイ、カスパーゼ活性(具体的には、カスパーゼ−3)アッセイ、並びにfasリガンド及びアネキシVについてのアッセイが挙げられる。アポトーシスを検出するための市販の製品として、例えば、以下のものが挙げられる:Apo−ONE(登録商標)Homogeneous Caspase−3/7 Assay、FragEL TUNELキット(ONCOGENE RESEARCH PRODUCTS,San Diego,CA)、ApoBrdU DNA Fragmentation Assay(BIOVISION,Mountain View,CA)、及びQuick Apoptotic DNA Ladder Detection Kit(BIOVISION,Mountain View,CA)。
新生物細胞は、その発生位置から全身にわたる遠位まで転移、又は拡散する傾向を有する。転移の可能性又は侵入力についてのアッセイは、当業者には周知である。こうしたアッセイとして、接触阻害の消失についてのin vitroアッセイ(Kim et al.,Proc Natl Acad Sci U S A.101:16251−6,2004)、in vitroでの軟寒天コロニー形成アッセイ(Zhong et al.,Int J Oncol.24(6):1573−9,2004)、肺転移モデル(Datta et al.,In vivo,16:451−7,2002)及びマトリゲルベースの細胞侵入アッセイ(Hagemann et al.Carcinogenesis.25:1543−1549,2004)が挙げられる。細胞侵入力についてのin vivoスクリーニング方法も当分野において公知であり、例えば、無胸腺ヌードマウスにおける腫瘍原性スクリーニングがある。転移を評価するために一般に用いられているin vitroアッセイは、マトリゲルベースの細胞侵入アッセイ(Matrigel−Based Cell Invasion Assay)(BD Bioscience,Franklin Lakes,NJ)である。
必要であれば、本明細書に記載するスクリーニング方法のいずれかを用いて選択した候補化合物を、新生物の動物モデルを用い、その効力について試験する。一実施形態では、マウスに新生物ヒト細胞を注射する。次に、新生物細胞を含むマウスに、ビヒクル(PBS)又は候補化合物を毎日、実験により決定した時間にわたって注射(例えば、腹腔内)する。続いて、マウスを安楽死させ、新生物の組織を採取し、本明細書に記載する方法を用いて、NDV、NDVポリペプチド、及び/又はNDVマーカ(例えば、検出可能な部分をコード化するトランスジーン)のレベルについて分析する。対照レベルと比較して、NDV、NDVポリペプチド、又はNDVマーカレベルmRNA若しくはタンパク質発現を低減する化合物は、被験者(例えば、ヒト患者)における新生物の治療に有効であると予想される。別の実施形態では、腫瘍負荷に対する候補化合物の作用を、ヒト新生物細胞を注射したマウスにおいて分析する。新生物細胞を増殖させて塊を形成させる。次に、候補化合物又はビヒクル(PBS)で、実験により決定した時間にわたり、毎日マウスを処置する。マウスを安楽死させ、新生物組織を採取する。選択した候補化合物で処置したマウスにおける新生物組織の塊を、対応する対照マウスに存在する新生物組織の塊と比較する。
キット
本発明は、肉腫の治療又は予防のためのキットを提供する。一実施形態では、キットは、単位投与形態に有効量のNDV(例えば、r73T−R116)を含有する治療又は予防組成物を含む。別の実施形態では、キットは、単位投与形態に有効量のNDV(例えば、r73T−R116)を含有する治療又は予防組成物を含む。
一部の実施形態では、キットは、治療又は予防組成物を含有する滅菌容器を含み;このような容器は、箱、アンプル、瓶、バイアル、チューブ、バッグ、ポーチ、ブリスターパック、又は当分野では公知の他の好適な容器形態であってよい。こうした容器は、プラスチック、ガラス、積層加工紙、金属ホイル、又は薬剤を保持するのに適したその他の材料から製造することができる。
必要であれば、本発明の抗体は、新生物を有するか、それを発症するリスクがある被験者にNDV(例えば、r73T−R116)を投与する上での指示と一緒に提供される。これらの指示は、一般に、新生物の治療又は予防のための組成物の使用に関する情報を含む。他の実施形態では、指示は、以下に挙げるものの少なくとも1つを含む:治療薬の説明;投薬スケジュール及び新生物又はその症状の治療又は予防のための投与;使用上の注意;警告;適応症;禁忌;過量についての情報;有害な反応;動物薬理学;臨床試験;及び/又は備考。指示は、容器に直接印刷してもよいし(存在する場合)、又は容器に貼り付けたラベル、又は容器内若しくは容器と一緒に提供される個別の用紙、パンフレット、カード、若しくはフォルダの形態であってもよい。
本発明の実施では、別に示されていない限り、分子生物学(組換え技術を含む)、微生物学、細胞生物学、生化学及び免疫学の従来の技術を使用し、これらは、十分に当業者の技能の範囲内である。こうした技術は、以下のような文献に十分に説明されている:“Molecular Cloning:A Laboratory Manual”,second edition(Sambrook,1989);“Oligonucleotide Synthesis(Gait,1984);“Animal Cell Culture”(Freshney,1987);“Methods in Enzymology”“Handbook of Experimental Immunology”(Weir,1996);“Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells”(Miller and Calos,1987);“Current Protocols in Molecular Biology”(Ausubel,1987);“PCR:The Polymerase Chain Reaction”,(Mullis,1994);“Current Protocols in Immunology (Coligan,1991)。これらの技術は、本発明のポリヌクレオチド及びポリペプチドの生成に適用可能であり、そのため、本発明を実現及び実施する際に考慮してもよい。具体的実施形態に特に有用な技術については、以下のセクションで詳述する。
以下の実施例は、本発明のアッセイ、スクリーニング、及び治療方法をどのようにして実施及び使用するかについての完全な開示及び説明を当業者に提供するために記載するものであり、本発明者らがその発明として考慮する範囲を限定することを意図しない。
実施例1.NDV株73TのアンチゲノムcDNAの構築
高忠実度RT−PCRにより作製した6つのサブゲノムcDNA断片をpUC19ベクターに構築した。NDV73Tの完全長cDNAをp73Tと称した。73TにおけるFタンパク質切断部位(FPCS)のヌクレオチド及び推定アミノ酸配列を、NDV LaSota株(長潜伏期性、lento)の配列又はサイトメガロウイルス(CMV)の糖タンパク質B(gB)の配列(S116)に修飾した(図1;ダブルスラッシュは、Fタンパク質の切断部位を示す)。ウイルス配列を確認するために、cDNAを完全に配列決定した。Fタンパク質切断部位:Wt:ggg agg aga cag aaa cgc ttt;Lento:ggg ggg aga cag gaa cgc ctt; S116:cat aat aga acg aaa tcc ttt;S116KM:cat aat aaa atg aaa tcc ttt;R116:cat aat aga acg aaa cgc ttt。
実施例2.NDV73Tゲノムへのトランスジーン挿入
トランスジーンをp73Tの2つの位置:P及びMの間の遺伝子間配列又はHN及びL結合部の間の遺伝子間配列に挿入した(図2A)。P−M又はHN−L結合部に単一のトランスジーンカセットを挿入するために、P−M又はHN−L結合部にトランスジーンを含有するp73TcDNAの構築を、P及びM遺伝子間(nt3148)又はHN及びL遺伝子間(nt8231)に形成したAfeI部位にトランスジーンカセットを挿入することによって実施した。挿入した遺伝子カセットは、トランスジーンの遺伝子終止
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、遺伝子間ヌクレオチド(T)、遺伝子開始配列(GS;5’−ACGGGTAGA −3’)、及びオープンリーディングフレーム(ORF)を含有する。さらに、Kozak配列を導入するために、10のヌクレオチド(5’−cgccgccacc−3’)を開始部位の上流に挿入した。P−M又はHN−L結合部にトランスジーンを含有する完全長(FL)73TcDNAをそれぞれp73T−P1又はp73T−HN1と称した。単一ゲノムにおいてP−M及びHN−L結合部に2つの個別のトランスジーンを含有する完全長cDNAを構築し、p73T−P1−HN1と称した(図2B)。同じ結合部(例えば、P−M)に2つのトランスジーンカセットを挿入するために、第1トランスジーン(#1)のORFの終端にAfeI部位を導入した(nt3169)。第2トランスジーンORFを、GE及びGS配列を含有するプライマーを用いてPCR増幅した後、AfeI部位に挿入した。P−M結合部に2つのトランスジーンカセットを含有するアンチゲノムcDNAをp73T−P2と称した。
実施例3.修飾FPCSを含む感染性組換えNDV株73T(r73T)の回収
NDV73TNP、P、Lタンパク質及び抗原cDNA(p73T−lento又はp73T−S116)を、T7RNAポリメラーゼプロモータ及びターミネータの制御下でクローン化した。4つのプラスミドを、RNAポリメラーゼ発現細胞株に同時トランスフェクトした(図3A)。回収したウイルスをr73T−lento又はr73T−S116と称した。r73T−lento及びr73T−S116を、トリプシン補充有り、又はなしの培地を用いて、ベロ細胞において継代させた。r73T−lentoの増殖はトリプシン依存的であるのに対し、r73T−S116は、トリプシン補充なしの培地中で増殖することができる。P−M結合部にhGM−CSFを有する、又は有していないr73T−S116におけるFタンパク質切断配列(FPCS)を評価した。73T−S116株は、トリプシン補充なしの培地中、MOI0.01でベロ細胞及びヒト線維肉腫HT1080において10継代にわたりさらに継代させた。FPCSにおける突然変異(R113K及び/又はQ114M)が継代7で出現した。S116R突然変異は、継代9で検出された。継代10で、F、HN及びトランスジーンを配列決定したが、それ以上の突然変異は認められなかった。
実施例4:異なるFタンパク質切断配列を有する組換え73T株の特性決定
新規の修飾Fタンパク質切断配列(FPCS)を有する組換え73T株は、以下の配列を含んだ:
Figure 0006557234
異なるFPCSを有する組換え73T株を、MDT、ICPI、相対HT1080細胞殺傷、ベロ細胞における複製、及び卵における複製に関して特性決定した(図4)。
NDVのビルレンスは、主に、Fタンパク質切断配列(FPCS)によって決定される。r73T−lentoは、非ビルレント株LaSotaのFPCSを含むように改変した。Fタンパク質を切断することができないため、組織培養物におけるLaSotaウイルスの複製はトリプシン依存性である。r73T−lentoは、トリプシン補充がない場合、ベロ細胞中に小さなプラークを形成するが、これは、Fタンパク質が切断されず、ウイルスが細胞から細胞へと効率的に拡散することができないことを示している。r73T−lentoは、ベロ細胞においては低レベル(7.5×103pfu/ml)で複製したが、内在性トリプシン様酵素を含む卵中では効率的に(5.7×108pfu/ml)複製した。r73T−lentoは、ウイルスを接種した胚の平均致死時間(MDT)(MDT>156時間)により、並びに脳内病原性インデックス(ICPI;ICPI=0.00)により決定されるように、ニワトリにおいてビルレントではなく、また、HT1080細胞において低細胞傷害性(13%細胞殺傷)を有する。
r73T−S116は、比較的大きなプラークを形成することができ、ベロ細胞中で4.4×106pfu/mlの力価に到達する。これは、r73T−S116をトリプシン補充のベロ細胞において増殖させたときに得られた力価と同等であった。このデータから、r73T−S116の融合タンパク質切断部位(FPCS)が、組織培養物において外性トリプシンなしで切断され得ることがわかった。これは、ニワトリにおいてビルレントではなく、HT1080細胞では31%細胞殺傷を示した。r73T−S116を、in vitro細胞継代によりその遺伝的安定性について調べた。
ベロ細胞又はHT1080細胞における10継代後に、FPCSにアミノ酸置換:R113K、Q114M、及び/又はS116Rが認められた。さらなる配列変化がウイルスゲノムに起こった可能性を排除するために、組換えr73T−S116突然変異型ウイルスを逆遺伝子学により構築して、評価した。r73T−R116を除いて、r73T−S116及びその誘導体は、それらの突然変異型ウイルスがニワトリにおいてビルレントではなく、同等レベルのHT1080細胞殺傷が可能であった点で、親S116と類似していた。HT1080細胞殺傷は、単一突然変異の場合、29%〜31%であり、二重突然変異では48%であった。
M114及びK113M114のプラークサイズは、S116より有意に大きかった。r73T−R116突然変異体は、FPCSにおいて残基116(S116R)に1つのアミノ酸変化を獲得した。切断部位に隣接するR116は、Fタンパク質の効率的な切断にとって重要であることがわかっている。r73T−R116は、ベロ細胞に大きなプラークを形成し、トリプシン補充有り無しの両方で同様の力価まで増殖し、効率的にHT1080細胞を殺傷した(80%)。R116は、MDTアッセイによって示されるように、ニワトリビルレンスを増大した(72、80時間)。一試験においてICPI値(0.65)は<0.7であったが、そのニワトリビルレンスをさらに低減することが好ましい。
実施例5:r73T−R116誘導体は、ニワトリビルレンスを低減した。
P−M結合部にトランスジーン(1)を、HN−L結合部に第2トランスジーン(2)を、そして、非コード配列(3)の挿入により伸長される増大したHN−L遺伝子間領域を発現するように、ウイルスを改変することができる(図5A)。P−M結合部でのトランスジーンカセットの挿入のために図2Aと同じ設計をここで用いる。第2トランスジーンカセットは、トランスジーンのL遺伝子開始配列(GS;5’−ACGGGTAGA−3’)、オープンリーディングフレーム(ORF)、L遺伝子の3’非翻訳領域からの配列(斜体で強調)及びL遺伝子終止配列(GE;5’−TTAAGAAAAAA−3’)を含む。HN−L結合部を増大するために用いた非コード配列は、パラミクソウイルス1型(APMV−1)、RSウイルス(RSV)又はいずれの既知配列とも相同性のないランダム配列から取得した。挿入は、60〜318ntの範囲内であってよい。HN−Lでの第2トランスジーンの挿入により、ウイルスは、2つのトランスジーン、例えば、hGM−CSF及びGFPを発現することが可能になった。HN−L結合部に挿入された配列を列挙する(図5B)。
実施例6:r73T−R116の修飾及びr73T−R116誘導体の特性決定
ニワトリにおけるr73T−R116ビルレンスを低減するために、様々な長さの配列の挿入によって、HN及びL遺伝子間配列を増大するように、r73T−R116を修飾した。r73T−R116誘導体を、細胞及び卵におけるプラーク形成及び複製を調べることにより、感染性について;MDT及びICPIを調べることにより、トリ病原性について、並びに腫瘍細胞殺傷について評価した(図6A)。
APMVからの318nt、RSVからの198nt及び198ランダム配列の遺伝子間挿入によって、ニワトリにおけるビルレンスが確かに低減し、MDT>156時間、並びにICPIはそれぞれ、0.27、0.0375及び0であった。長い挿入(ランダム198nt)は、短い挿入(ランダム60nt)よりもビルレンスの低減に対し大きな作用を有した。144、102及び60ntの挿入は、ニワトリにおいてある程度のビルレンスを有したが、MDT時間は短くなった。144、102及び60ntの挿入についてのICPI値は、それぞれ、0.74、0.51及び0.78であった。非ウイルス配列(ランダム198nt)の挿入は、ウイルス配列(RSV−198nt)の挿入よりも有効にビルレンスを低減した。HN−L結合部への第2トランスジーンカセット(EGFP)の挿入は、ニワトリビルレンスを低減しなかった(MDT:86時間及びICPI:0.82)。全ての挿入が、卵での複製をやや低減した(最大4倍)が、ベロ細胞でのウイルス複製には作用しなかった(約106pfu/ml)。突然変異型ウイルスは、ニワトリにおいて、より弱毒化されたが、腫瘍細胞殺傷機能は影響を受けなかった。全てのr73T−R116誘導体は、感染3日目に75%〜86%の範囲の腫瘍細胞殺傷効率を有した。
実施例7:鶏卵及びベロ細胞におけるr73Tウイルスの増殖動態
r73Tウイルスの増殖状態を決定するために、増殖動態試験を鶏卵(図7)及びベロ細胞(図8)において実施した。孵化鶏卵を100、1000、10,000又は100,000FFU/卵の表示ウイルスに感染させ、2、3若しくは4日にわたってインキュベートした。尿膜液を採取し、ウイルス力価をFFAによって決定した。図7に示すように、100FFU/卵は、1日目に低い力価を有したが、2日目にはピーク力価に達した。全体的に、ほとんどのウイルスが、用いた接種材料用量に関係なく、2日目に約8log/mLのピーク力価に到達した。R116i−198は、最も低い力価を有し、低い接種材料用量で2日目に最高収量を産生したが、これは、欠損粒子の蓄積があり得ることを示している。R116i−318−APMV挿入も、約7logというより低いピーク力価を有した。R116i−198−RSVは、7.5logのピーク力価に達した。逆遺伝学によって構築したS116は、卵でのウイルス産生の低減を全く示さなかった。従って、R116誘導体の中でも、RSV−198nt挿入を有すウイルスが、卵における増殖性に関して、腫瘍溶解性ウイルスの第1位の候補であった。
ウイルスはまた、無血清ベロ細胞クローン51D11(MedImmuneにより作製された専売細胞株)においても評価した。全てのウイルスが、両方のMOI条件(0.001及び0.0001)下で十分に複製した(図8)。73T FPCSの修飾並びにR116のHN−L結合部における遺伝子間挿入は、ベロ細胞におけるウイルス増殖に影響を与えなかった。
実施例8:正常細胞と比較した癌細胞におけるr73T及び誘導体の選択的細胞殺傷
rT3T及びその誘導体を、非処置対照細胞に対し、正常ヒト皮膚線維芽細胞CCD1122Sk細胞と比較したヒト線維肉腫HT1080におけるその細胞殺傷について評価した(図9A及び9B)。データは、72時間にわたる1〜100,000PFUの範囲の様々な用量のr73T誘導体による感染後に取得した。HT1080癌細胞において、長潜伏期性FPCSを有するウイルスは、最小殺傷、FPCSにS116を有するウイルスは中間、また、FPCSにR116を有するウイルスは、r73Twtウイルスと同じくらい効率的な細胞殺傷を呈示した。正常CCD1122SK細胞の場合、全てのウイルスの細胞殺傷が、癌細胞の場合ほど効率的ではなかった。殺傷効率の低下は、約100倍であった。FPCS配列とは関係なく、全てのウイルスは、正常細胞において同様の殺傷効率を示した。癌及び正常細胞における細胞殺傷効率は、Prism6.0を用いた用量応答曲線から補間した50%有効濃度(EC50)として表した(図9C)。R116誘導体は、r73Twtと同様のEC50値(EC50:10PFU)を有したが、これは、FPCSの修飾が、癌細胞におけるウイルス複製及び細胞殺傷に影響を与えなかったことを示している。MOI0.01でのHT1080及びCCD1122SK細胞におけるこれらウイルスの複製を感染後3日目に決定した(図9D)。全てのウイルスは、約1.5〜2.0logの差で、正常細胞に対し、癌細胞において優先的に複製した。
実施例9:r73T誘導体は、ヒト腫瘍異種移植片を保有する免疫欠損マウスに全身又は腫瘍内のいずれかで送達したとき、in vivoで抗腫瘍活性を有した。
in vivoで腫瘍溶解活性を評価するために、5〜6週齢のBalb/C無胸腺ヌードマウスに、5×106細胞/0.1mlの濃度でHT1080細胞を皮下注射することにより、HT1080異種移植片モデルを作製した。hGM−CSFは、マウスにおいて交差反応性がないため、この試験は、トランスジーンの評価ではなく、各種r73T構築物の腫瘍溶解能力を評価することを目標とする。R116−318i−hGM−CSFを腫瘍内(it)又は静脈内(iv)に投与して、腫瘍増殖速度を処置及び対照群の間で比較した(図10A)。
腫瘍体積が約65mm3に達したとき、マウスを表示のようにランダムに群分けした(N=10)。マウスは、PBS又は腫瘍内(IT)投与した2×107Pfuのr73T−hGM−CSF−R116i−198若しくは尾静脈注射により静脈内(IV)投与した1×108PFUいずれかの単回用量を受けた。3〜4日毎に腫瘍サイズを測定した。図10Aに示すように、r73T−R116iは、IV又はITのいずれを投与した場合にも、有意な腫瘍退縮を誘導することができた。2つの経路により誘導された腫瘍退縮の量は同等であり、対照群とは有意な差があった。
r73T誘導体の腫瘍溶解活性を1×108PFUのIT注射によりHT1080異種移植片において比較した(図10B)。腫瘍体積が約180mm3に達したとき、マウスをランダムに群分けした(N=7)。マウスは、PBS又は1×108PFUのr73T−hGM−CSF−lento(lento)若しくはr73T−hGM−CSF−S116K113M114(S116 KM)若しくはr73T−hGM−CSF−R116i−318ntAPMV−N(R116i)若しくはr73T−hGM−CSF(r73Twt)のいずれかを受けた。3〜4日毎に腫瘍サイズを測定した(*p<0.05、独立スチューデントt検定)。2用量のr73T誘導体は、有効性に差はあったものの、有意な腫瘍退縮を誘導することができた。r73T−lentoが、最も有効性が低かったのに対し、r73Twtは、腫瘍退縮において最も有効であった。r73T−lentoは、S116ウイルスと同等の効果を有したが、S116ウイルスは、in vitro細胞殺傷について10倍低いEC50を有した(図9A)。r73T−R116i−318は、2回目用量後9日目(腫瘍移植後19日目)まで、腫瘍増殖の阻害において、73Twtと同じくらい強力であり、腫瘍は、その後R116i処置マウスで再び増殖したが、73Twt処置群ではそれはなかった。これらのデータは、r73T誘導体が、ヒト腫瘍異種移植片を保有する免疫欠損マウスに全身又は腫瘍内のいずれで送達したときも、in vivoで抗腫瘍活性を有することを立証するものであった。Fタンパク質の効率的な切断は、in vitro及びin vivoでのウイルス複製にとって重要である。FPCSにR116を有するウイルスは、in vitro及びin vivoでの細胞殺傷において、より強力であった。
実施例10:静脈内送達後のr73T誘導体の組織生体内分布
腫瘍溶解性NDVウイルスが、腫瘍組織において、選択的に複製するか否か、並びにウイルスクリアランスを決定するために、様々な臓器内でのウイルス分布を決定した。サイズ約250mm3の皮下HT1080腫瘍を保有する無胸腺ヌードマウスを、用量1×108PFUのR116i(r73T−hGM−CSF−R116i−318ntAPMV−N)で静脈内処置し、1、4、又は8日目に死なせた(1時点につきn=3)。血清、肺、脾臓、卵巣及び腫瘍を収集した。
ウイルスの存在をベロ細胞においてプラークアッセイにより定量した後、hGM−CSFトランスジーン発現をELISAアッセイにより測定した。腫瘍及び臓器におけるウイルス複製を感染後1、4、及び8日目に評価した。ウイルスは、臓器では1日目にしか検出されず(卵巣には全ての時点でウイルスは全く検出されなかった)、腫瘍組織中のウイルス負荷は、肺及び脾臓より約100倍高かった(図11A)。腫瘍中のウイルスの存在は、少なくとも8日間持続したが、これは、ウイルスが腫瘍組織において選択的に複製したことを示している。ウイルス複製データと一致して、hGM−CSFのレベルが最も高く、8日超持続した(図11B)。これらのデータによって、NDVウイルスが、腫瘍組織において有効に複製し、トランスジーンを局所腫瘍組織に有効に送達することができることが立証された。
実施例11.キメラF及び/又はHN遺伝子を含有する73TのアンチゲノムcDNA
ウイルス表面糖タンパク質は、ニワトリにおける免疫原性及びビルレンスに対する重要な抗原である。個別に又は組み合わせて、ニワトリにおいてビルレントではない他のパラミクソウイルスの対応する細胞外(エクト(ecto))ドメインによってNDVのF及びHN遺伝子を置換するために、様々な戦略を探究した。パラミクソウイルス5(PIV5)は、イヌパラミクソウイルスであり、ヒトには疾患を引き起こさない。ハトパラミクソウイルス1型(PPMV−1)変異体は、以前報告されているように、ICPIが0.025で、ニワトリにおいて非ビルレントであることが証明されており、NDVとは抗原が異なる(Dortmans et al,Veterinary Microbiology,2010,vo.143,page139−144.)。同一の短潜伏期性融合タンパク質切断部位を有するが、ビルレンスが極めて対照的な2つの遺伝子的に極めて関連するハトパラミクソウイルス1型(PPMV−1)が存在する(Veterinary Microbiology,2010,143:139−144)。F及び/又はHN糖タンパク質エクトドメインが、PPMV−1及び/又はPIV5で置換されたNDV73Tの完全長アンチゲノムcDNAを作製した(図12A)。NDV、PIV5及びPPMV−1配列は、それぞれ、青、紫又は緑で色付けしたボックスで示す)。
個別のタンパク質又はタンパク質ドメインのアミノ酸長さを示す。ベロにおけるプラーク形成、相対HT1080細胞殺傷及びMDTを既述のように実施した(図12B)。PIV−5F−HNを除いて、キメラウイルスが回収され、外性トリプシンの非存在下、細胞において増殖することができた。3つのウイルスは全て十分な大きさのプラークを形成したが、これは、効率的な細胞間拡散を示している。PPMV−1F−HN又はFキメラウイルスは、それぞれ、79及び84時間のMDT値を有し、ニワトリにおいて可能性のあるビルレンスを示した。いずれのPPMI−1キメラも、71及び61%のレベルで、効率的にHT1080細胞を殺傷した。PIV5−Fキメラは、卵では増殖しなかったため、ニワトリにおいてビルレントではなく、HT1080細胞を47%で殺傷した。2用量の1×108PFUのr73T−R116iを静脈内で受けたマウスから採取した血清を用いた中和アッセイにより、NDVとPPMV−1又はPIV5キメラとの間の血清交差反応性を調べた。r73Tウイルスは、NDV感染血清(力価960)によって中和されたが、PPMV−1又はPIV5キメラは中和されなかった(力価<4)。この結果から、NDVとPPMV−1又はPIV5との間に交差反応性はないことが確認された。異なる抗原性を有するキメラウイルスは、以前のNDV治療の際に抗NDV免疫応答を発生した患者のための追加腫瘍溶解性ウイルスとして役立つ可能性を有する。
ミニゲノムアッセイによる他のパラミクソウイルスとのNDVRNAポリメラーゼ活性の比較(図12C)。T7を発現する細胞を、NDVのNP、P、Lタンパク質を発現する3つのプラスミド、並びにLipofectamine2000を用いてGFP遺伝子をコード化するNDVアンチミニゲノムcDNAをコード化するプラスミド、又は麻疹ウイルス(MV)若しくはRSウイルス(RSV)のN、P、L遺伝子をコード化するプラスミド及びそれぞれのRSV若しくはMV GFPアンチミニゲノムcDNAプラスミドでトランスフェクトした。トランスフェクション後2又は3日目に、GFPタンパク質の発現により示されるミニゲノム複製を蛍光顕微鏡で調べた。NDVは、麻疹ウイルス及びRSVと比較して、最も強力なポリメラーゼ活性を有した。
実施例12.NDVに対して感受性の癌細胞を細胞パネルスクリーニングにより同定した。
どの腫瘍タイプがNDV腫瘍溶解性に対して感受性であり得るかを理解するために、多種多様な腫瘍タイプ及び適応症を含む180の癌細胞株を、組換えNDV及びその変異体に対する感受性について試験した。細胞株は、American Type Tissue Collection(Manassas,VA)又はEuropean Collection of cell cultures(ECACC)から取得し、供給者により推奨される条件下で培地中に培養した。10,000個の癌細胞株を96ウェルプレートに接種し、6時間後ウイルスに感染させた。ウイルス濃度は、MOI10〜0.0001(又はウェル当たり1〜100,000pfu)の範囲であった。感染から48〜96時間後に細胞生存性を決定した。0.1のMOIのウイルスによる感染から72時間後、>30%細胞殺傷率のカットオフを用いて、感受性を決定した。図13A及び13Bは、腫瘍タイプによる感受性の概要を示す。造血系癌細胞株(白血病及びリンパ腫)は、NDV腫瘍溶解性に対して比較的非感受性であったが、試験した黒色腫、卵巣及び膵臓細胞株の大部分は、NDVに対して感受性であった。試験した全ヒト癌細胞株の約58%が、FPCSでのNDV R116iに対して感受性であったのに対し、試験した細胞株の4%が、Sベースのウイルスに対して感受性であった。これは、恐らくプロテアーゼによるFタンパク質の切断によるものと考えられる。R116iウイルスは、遍在性フリン様プロテアーゼにより切断される可能性が高いのに対し、S116Fタンパク質を切断する傾向があるプロテアーゼは、不明瞭であり、恐らくそれほど遍在的に発現されないと思われる。再誘導したS116−KM変異体は、より大きなプラークサイズをもたらし、オリジナルのS116変異体に対して腫瘍溶解能を増強した。これをさらに試験するために、NDVR116ウイルスに対して様々な感受性を有することが判明した22の癌細胞株の小さな群をGFP発現変異体に感染させて、感染から72時間後に細胞生存性を決定した。前述と同じ感受性カットオフを用いたところ、試験細胞株の41%がR116iに対して感受性で、4%がS116に対し感受性であり、再誘導S−KMは、試験細胞株の27%が感受性と、S116NDVより強力であった。
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実施例13.r73T誘導体は、同一遺伝子黒色腫モデルにおいて腫瘍殺傷及び/又は腫瘍増殖阻害活性を有した。
腫瘍モデル精製の後、S116−RD NDVコード化ヒト又はマウスGM−CSFを、精製B16F10同一遺伝子モデルにおける効力について試験した(図15A及び15B)。1×108pfuを3回の用量で腫瘍内に注射し、1群当たり最低8匹のマウスがいた。有意な腫瘍増殖阻害は、>80%腫瘍増殖阻害で明らかにされる(図15B)。短期腫瘍退縮が、反復腫瘍内(i.t.)投与により達成され、これは、処置群の42日に対する対照の生存期間18日にも有意な増加をもたらした。3回の用量後に処置を停止すると、腫瘍の再増殖が起こった。50日目にS116−mGM−CSF群において残留腫瘍のエビデンスがなかった唯1匹の動物を、いずれか一方の脇腹でのB16F10腫瘍細胞の移植により再攻撃した。腫瘍増殖は遅延したが、阻害されなかったことから、このモデルでは、この唯1匹の動物において十分な免疫記憶応答が達成されなかったことを示唆している。
腫瘍増殖に対する腫瘍溶解及び免疫の作用を評価するために、それぞれhGM−CF又はmGM−CSFをコード化するNDV変異体R116i及びS116を、マウス同一遺伝子免疫応答性CT26結腸直腸腫瘍モデルにおける効力について試験した。各ウイルスは、1×108PFUのウイルスを4用量腫瘍内に投与した。投与開始前に、腫瘍は、最小100mm3であった。ウイルスで処置したマウスは全て、単剤療法として強力な抗腫瘍活性を示した。ヒトGM−CSFをコード化するR116で処置後、12匹のマウスのうち11匹は腫瘍がなくなり、これは、92%の完全奏効率である。より低溶解性の再誘導S116−KMウイルスは、腫瘍増殖阻害が低く、53%TGIを達成し、36%の完全奏効率であった。しかし、ヒトGM−CSFとは異なり、マウスモデルにおいて活性化するマウスGM−CSFの存在下では、この奏効率は、54%に増加し、腫瘍増殖阻害は75%であった。従って、S116ウイルスにGM−CSFを賦与することにより、抗腫瘍活性を増強し得ると考えられる。
Figure 0006557234
残った腫瘍を組織学的分析のために採取し、ヘマトキシリン及びエオシン染色剤(H及びE)により、NDV検出のための免疫組織化学法を用いて染色した(図15C)。NDV発現の明らかなエビデンスが存在し、これは、腫瘍の壊死領域の周囲に濃縮していると思われ、NDVが、腫瘍細胞死及び壊死に寄与していることを示唆している。また、腫瘍及び壊死領域への免疫細胞浸潤の明らかなエビデンスも認められる。NDVの強度の染色を有する領域には、多核細胞合胞体形成も認めることができる。さらに、ごくわずかな生存腫瘍しか残っていないようであり、腫瘍増殖阻害データが、このモデルにおけるNDVの活性を過小評価している可能性があることを示している。
図15Cは、NDVが、免疫応答性マウスCT26結腸直腸腫瘍モデルにおいて強力な抗腫瘍活性を有することを示す。腫瘍増殖に対する腫瘍溶解及び免疫の作用を評価するために、NDV変異体(それぞれhGM−CF又はmGM−CSFをコード化するR116i及びS116を、マウス同一遺伝子免疫応答性CT26結腸直腸腫瘍モデルにおける効力について試験した。各ウイルスは、1×108PFUのウイルスを4用量腫瘍内に投与した。投与開始前に、腫瘍は、最小100mm3であった。ウイルスで処置したマウスは全て、単剤療法として強力な抗腫瘍活性を示した。ヒトGM−CSFをコード化するR116で処置後、12匹のマウスのうち11匹は腫瘍がなくなり、これは、92%の完全奏効率である。より低溶解性の再誘導S116−KMウイルスは、腫瘍増殖阻害が低く、53%TGIを達成し、36%の完全奏効率であった。しかし、ヒトGM−CSFとは異なり、マウスモデルにおいて活性化するマウスGM−CSFの存在下では、この奏効率は、54%に増加し、腫瘍増殖阻害は75%であった。従って、S116ウイルスにGM−CSFを賦与することにより、抗腫瘍活性を増強する。
図15D〜Fは、rNDVR116iの複数回投与によって、腫瘍増殖阻害が起こり、免疫細胞動員を卵巣癌(OVCAR4)異種移植片モデル中に推進したことを示す。in vivoでのrNDV腫瘍溶解活性をさらに評価するために、ヒト卵巣癌異種移植片モデル(OVCAR4)を使用した。このモデルは、増殖が遅く、未分化細胞形態及び腹水様液体で満ちた大きな領域を有するヒト卵巣癌を暗示する大まかな病理を有する。腫瘍が100mm3に達したら、マウスに対しランダムに、マウス若しくはヒトGM−CSFのいずれかをコード化するR116iNDVを8用量又は対照としてPBSを投与した。マウス遺伝子配列からの産物のみがマウスモデルにおいて生体活性であるはずである。2.5×107pfuを週1回50μl未満の量で腫瘍内注射した。腫瘍増殖曲線を図15Dに示す。長期腫瘍阻害が、いずれのNDV変異体で処置した腫瘍保有マウスにおいても達成された。試験の終了時(最後の用量から24時間後)に腫瘍内に、RT−PCRを用いてウイルスゲノムのエビデンスも認められた。組織学的分析の後、残留腫瘍において、免疫浸潤並びに他の組織学的変化の明らかなエビデンスが認められる(図15E及びF)。処置した腫瘍は、対照処置マウスよりはるかに脱分化が少なく、腹水に満ちた領域も少ないようである。残留腫瘍に隣接するいくつかの処置済腫瘍に高レベルの炎症性浸潤が認められ、免疫組織化学(IHC)分析から、これらの免疫浸潤が、NDVタンパク質について陽性であることが明らかにされている。NDV処置群において腫瘍への強度の先天性免疫細胞動員が存在する。これらのデータは、直接の腫瘍溶解及び先天性免疫動員及び活性化によって引き起こされ得る形態学的に関連する卵巣癌モデルにおける強力な抗腫瘍効果を立証するものである。
実施例14.NDVウイルスは、腫瘍退縮を誘導した。
B16黒色腫モデルにおける腫瘍溶解効果について、73T−R116i−hGM−CSF及び73T−R116i−mGM−CSFを評価した。この試験では、B16マウスにおいてウイルス耐容性を評価した。各ウイルスは、11日目及び14日目に2×107pfuで2回静脈内(i.v)若しくは腹腔内(i.p)に、又は11日目に1.1×107pfuで1回腫瘍内(i.t)に投与した。3つの異なる投与経路によりR116−hGM−SCF又はmGM−SCFで処置した群は、非処置群と比較して遅い腫瘍増殖速度を有した(図15A)。各群は3匹のマウスを含んだ。腫瘍阻害速度は、対照群から統計的に有意であった。従って、本発明のr73T誘導体は、有利には低いトリ病原性、高い腫瘍溶解活性を有し、鶏卵において高い力価まで複製した。これらの結果に基づき、本発明のウイルスは、腫瘍退縮を誘導し、癌患者治療成果を高める上で有用である(図16)。
GM−CSFのほかに、腫瘍殺傷を増強するために、いくつかのトランスジーン(表2)をNDV73T株に挿入してもよい。これらのトランスジーンは、以下を含む:
(1)サイトカイン又はサイトカインの改変された変異体、例えば、GM−CSF、IL−2、IL−21、IL−15、IL−12及びIL−12p70
(2)OX40L、CD40L、ICOSL、Flt3:、B.1(CD80)、CD137L、CXCL10(IP−10)、CCL5、CXCL9などの細胞表面リガンド及びケモカイン。(3)Myc阻害物質:Omomyc。(4)例えば、放射線ウイルス療法(radiovirotherapy)のためのヨウ化ナトリウムシンポータ(Sodium iodide symporter)(NIS)媒介放射線ウイルス療法などのin vivoイメージングを目的とするトランスジーン。(5)腫瘍殺傷を増強するための腫瘍細胞生存のさらなる調節物質(例えば、限定はしないが、細胞周期進行の阻害物質、抗アポトーシスタンパク質の阻害、アポトーシス促進性タンパク質の増強、悪性形質転換の重要な発癌ドライバの阻害など)。これらは、腫瘍細胞における選択的NDV複製後のタンパク質のトランスジーン送達、選択的若しくは広範な活性siRNAの生成、miRNAの送達又は選択されたmiRNAの阻害を含み得る。(6)E6、E7などの腫瘍抗原、癌・精巣抗原、癌胎児抗原、人工若しくは過剰発現タンパク質、例えば、単独又は他のトランスジーンと組み合わせた新規の腫瘍抗原。(7)負の調節を阻止するか、又はT細胞機能を増強するアゴニスト作用シグナルを提供するために、免疫調節タンパク質をターゲティングする抗体又は組換え融合タンパク質。このような抗体の例として、限定はしないが、以下:PD−L1、CTLA4、CD−137(4−1BB)、OX40、GITR、TIM−3、CD73、PD−1、HVEM、LIGHTが挙げられ得る。(8)タンパク質をrecNDV上に輸送する細胞においてrecNDVを改変又は発現することよって、補体によるクリアランスを低減するか、又はNDVに対する適応免疫応答を低減することによる、recNDVの薬力学/薬動態活性の増大。
Figure 0006557234
実施例15.免疫調節mAbと組み合わせた腫瘍溶解性NDVの投与を含む癌療法
NDV腫瘍溶解性ウイルスは、必要に応じて、治療抗体又はアゴニスト作用融合タンパク質(例えば、抗PD−L1、抗CTLA4、抗OX40、抗GITR、抗TIM−3、抗PD−1及び抗ICOS)と同時に、又は順次投与することができる。本明細書に記載する新規のNDV構築物と組み合わせて、腫瘍モデルにおけるNDVの活性を増強する分子の最も有効な用量及びスケジュールを確立する前臨床データを取得する。トランスジーンは、例えば、新規のNDV変異体により誘導される腫瘍細胞死を増強するために、複数のモードの活性を送達するように、単独で又は組み合わせて、発現用の組換えNDVに挿入することができる。免疫調節アプローチと組み合わせた腫瘍細胞抗原の放出の増大は、これらの遊離した腫瘍抗原に対する適応免疫応答を増大する能力を有する。
実施例16.Fタンパク質切断効率及び融合活性は、Fタンパク質切断部位にR、S又はS−KM突然変異を有するFタンパク質において低減した。
Fタンパク質切断部位の差が、感染細胞におけるFタンパク質切断及び融合活性へのその影響に作用するかどうかを理解するために、Fタンパク質プラスミドを293細胞にトランスフェクトして、Fタンパク質切断を調べた。さらに、F及びHNタンパク質のいずれも融合形成に必要であるため、F及びHNプラスミドを同時トランスフェクトして、トランジェントアッセイで融合活性を調べた(図3B及び3C)。wtFタンパク質は、宿主プロテアーゼによって、Fタンパク質切断部位にR、S又はS−KM突然変異を有するFタンパク質よりも効率的に切断され、S切断部位を有するFにはFタンパク質切断産物(F1)がほとんど検出されず、また、長潜伏期性Fプラスミドトランスフェクト細胞には切断産物が全く検出されなかった。R及びS構築物のFタンパク質は、切断部位にN結合グリコシル化部位(NXT)を有することから、KM突然変異がグリコシル化部位を無効にしたために、SDS−PAGEでの移動運動性がlento及びS−KMより遅くなる。これらのデータは、Fタンパク質切断部位でのR及びS突然変異が、Fタンパク質切断に作用して、S−KMが、Sより効率的になることを立証した。F及びHN遺伝子は各々、EGFP遺伝子をコード化するpVitro2−neo−MCSベクターにクローン化されたことから、融合した緑色細胞により、合胞体形成を視覚化することができる。wtF及びHNプラスミドトランスフェクト293細胞に、大きな合胞体形成が観察された。Fタンパク質切断部位にR、S又はS−KM残基を有するF突然変異体は全て、合胞体形成を大幅に減少させた。
実施例17.198nt挿入を有するr73T−R116iウイルスは、ベロ細胞と比較して、DF−1細胞において低速の増殖と、差次的なRNA及びタンパク質合成プロフィールを示した。
HN−L結合部間に198ntが挿入されたR116iウイルスは、図6B及び6Dに示すように、高いmoi条件下で、ニワトリDF−1細胞において、より低速の増殖動態を示した。198nt挿入を有するR116iの増殖の差は、wt及びRウイルス(感染の早期時点(10〜20時間)で遺伝子間挿入を含まない)と比較して、小さくなった。ベロ細胞では、これらのウイルス同士の増殖の差は、あまりはっきりとしなかった(図6C及び6E)。R116iウイルスにおける遺伝子間挿入が、ウイルスRNA転写及び複製に影響を及ぼしたかどうかを理解するために、感染DF−1細胞におけるウイルスRNA及びタンパク質合成を、それぞれ、ノーザン及びウエスタンブロッティング分析により調べた(図6F及び6G)。198nt挿入を有するR116iのRNA及びタンパク質合成は、感染DF−1細胞において大幅に低減した。対照的に、感染ベロ細胞においては、NPmRNAのような上流遺伝子転写物は、R116i−198又は198RSV感染細胞において大幅に増加したが、これら2つのウイルスのゲノムRNAは減少した。これら2つのウイルスのLタンパク質のレベルは低下したが、図6H及びIに示すように、NP、F及びHNなどの他のウイルスタンパク質産物は増加した。図6F〜Iにおいて得られたデータは、高いmoi条件(moi=5)で実施した。さらに、RNA及びタンパク質合成は、低いmoi条件(moi=0.001)で実施した。ここでも、R116i−198又は198RSVは、DF−1及びベロ細胞において差次的なRNA及びタンパク質合成プロフィールを有した。R116i−198又は198RSVのRNA及びタンパク質合成のいずれも、ニワトリDF−1細胞において低減した(図6J)。対照的に、上流のRNA及びタンパク質は、ベロ細胞において増加したが、LmRNA及びLタンパク質のレベルは、198nt配列の遺伝子間挿入のために低下した(図6K)。ウイルスRNA及びタンパク質合成をさらに、ヒト細胞、ヒト線維肉腫HT1080及びヒーラ細胞、及びDF−1細胞の場合と比較した(図6L)。これらのデータによって、R116i−198又は198RSVが差次的発現を有しており、上流のRNA及びタンパク質合成は増大したのに対し、Lタンパク質発現は下方制御されたことが確認された。これらのデータは、R116i−198又は198RSVウイルスが、何故ベロ、ヒトHT1080及びヒーラ細胞などの哺乳動物細胞株において良好に複製したのに、孵化鶏卵及びニワトリDF−1細胞では良好に増殖しなかったのかを説明するものであった。これはまた、その低い脳内病原性インデックス(ICPI)によって示されるように、これらのR116iウイルスのニワトリ病原性低減の根拠も提供した。
実施例18.マウスGM−CSFトランスジーン発現は、R116i−198RSVにおいて、ヒトGM−CSFトランスジーン発現より低い腫瘍増殖阻害効果を有したが、S116−KMにおいてはそうでなかった。
図11Cでは、HT1080異種移植片マウス腫瘍モデルにおけるR116i−198RSV及びS116−KMの腫瘍溶解活性に対する、mGM−CSFの寄与をhGM−CSFトランスジーン発現と比較した。hGM−CSFトランスジーンは、mGM−CSFと交差反応しないため、対照として使用した。腫瘍内投与されたR116i−198におけるmGM−CSFトランスジーンは、hGM−CSFと比較して、腫瘍増殖阻害に低い効力を示した。mGM−CSF及びhGM−CSFの同様の腫瘍増殖阻害が、S116ウイルスについて観察された。ウイルス処置腫瘍増殖阻害におけるウイルス力価をプラークアッセイにより決定した(図11D)。腫瘍注射後4日目に、ペアとしてmGM−CSF又はhGM−CSFを有するR116i−198RSV及びS116−KMについて同様の力価が検出された。しかし、注射後7日目に、mGM−CSFを有するR116i−198RSVは検出されなかったが、hGM−CSFを有するR116i−198RSVは、ウイルス力価:約4.5log/g組織を有した。hGM−CSF又はmGM−CSFを有するS116のウイルス力価に差はなかった。これらのデータは、R116iによるmGM−CSFの発現が、ウイルスクリアランスを促進したことを示している。
ウイルス感染腫瘍細胞中の免疫細胞浸潤を調べた(図11E)。mGM−CSFを有するR116i−198RSVは、hGM−CSFを有するR116i−198RSV、並びにS116hGM−CSFとmGM−CSFのペアと比較して、処置腫瘍において最多数の好中球、NK及びマクロファージ細胞を有した。ウイルス処置腫瘍中のサイトカイン及びケモカインは、ルミネックス(luminex)アッセイにより決定した(図11F)。4つのウイルスは全て、非処置腫瘍組織と比較して、何倍もサイトカイン及びケモカイン産生を刺激した。R116iによるmGM−CSFの発現は、S116の約10倍高い(106.7対9.9倍)。
図11Gは、HT1080異種移植マウス腫瘍モデルにおいて、同じhGM−CSFトランスジーンを含む、HN−L結合部の間に挿入された198又は318ntを有するR116iの同様の腫瘍増殖阻害活性を示す。HN−L結合部における318ヌクレオチド挿入は、ウイルス腫瘍溶解性ウイルス活性を低減しなかった。
実施例19.補体媒介NDV不活性化の評価及び補体回避における調節タンパク質の役割
補体(C’)系は、宿主において微生物侵入に対する主要な防御系である。ヒトの補体系には約30の異なる糖タンパク質があり、そのうちの20が、血漿において作用し、10が細胞膜に対する調節物質又は受容体である。膜結合C’調節物質(RCA)は、4つの十分に特性決定された分子:hCD46、hCD55、hCD59及びhCD35を含む。これらの主要な機能は、外来因子を排除するC’の役割に作用することなく、オートロガス補体攻撃からヒト細胞を防御することである。これらのRCAタンパク質は、宿主種特異的である。過去にウイルス療法のために用いられたNDVは、一般に、孵化鶏卵において生産された。癌患者に対し静脈内注射により投与されたNDV腫瘍溶解性ウイルスは、急速に排泄されるため、有効なウイルス用量が低下すると予想される。ヒト細胞から産生されるエンベロープウイルスは、感染細胞からのその放出中に、RCAタンパク質を取り込むことから、C’媒介のウイルス溶解又は不活性化を低減するようにヒト細胞培養物中にNDVを生産することが望ましい。
C’媒介ウイルス不活性化に対するNDVの感受性は、孵化鶏卵、ヒト293及びヒーラS3懸濁細胞株において生産されたNDVを調べることにより評価した(図17)。鶏卵中に増殖するウイルスは、C’不活性化に対して感受性であったため、血清の熱処理(56℃で30分)により血清阻害を無効にした。モルモット補体は、同様のレベルのウイルス不活性化を有し(データは、示していない)、ウイルス不活性化がC’に起因することを確認した。さらに、ヒーラ細胞から産生されるウイルスは、293細胞及び鶏卵よりも、ヒトC’媒介ウイルス不活性化に耐性であった。従って、データは、ヒーラ細胞が、NDV腫瘍溶解性ウイルス生産について、293細胞より優れており、恐らくそのために、より低速のウイルスのクリアランスが起こり、従って、治療インデックスが増加したことを示唆している。
ヒーラS3細胞から産生されるNDVが、何故C’に対して、より耐性であるかを説明するために、293及びヒーラS懸濁細胞株を、4つの十分に特性決定されたヒトRCAタンパク質:hCD46、hCD55、hCD59及びhCD35のレベルについて評価した。ウェスタン分析により、hCD35は、293細胞及びヒーラ細胞中に検出されなかったため、データは、図18に示していない。hCD46、hCD55、及びhCD59は、293細胞よりヒーラS3細胞においてより多量に検出された。従って、RCAタンパク質のレベルは、C’に対するウイルス感受性と逆に相関する。
3つのRCAタンパク質の全てがC’機能を調節するかどうかを決定するために、hCD55、hCD59又はhCD46トランスジーンを逆遺伝学によりNDVゲノムに挿入し、3つのRCAタンパク質の各々を発現する組換えウイルスを生産した。ウエスタンブロット分析により、これらのRCAタンパク質の各々が、ウイルスによって発現され、ビリオンに組み込まれたことが明らかにされた(図19)。hCD55は、C’不活性化機能に付与する主要RCAタンパク質であることが判明した(図20)。ビリオンに組み込まれたhCD55を有する鶏卵に産生されるhCD55発現ウイルスが、C’媒介不活性化に対して最も耐性であり、これは、ヒーラ細胞に産生されるウイルスと酷似している。比較すると、hCD46は、C’不活性化に対するウイルス耐性に関して最低限の改善を有し、hCD59は、C’調節において検出可能な役割を呈示しなかった。
結論として、腫瘍溶解性ウイルス療法についてのウイルスクリアランスを低減すると共に、NDV治療インデックスを向上させるためには、ヒーラ細胞が、ウイルス生産に最適な細胞株であると考えられる。
本明細書に記載する結果は、以下の材料及び方法を用いて得られた。
細胞及びウイルス:
以下の細胞株及び対応する培地を用いた:アフリカミドリザル腎臓ベロ細胞株(ATCC)及びヒト線維肉腫(HT1080、ATCC)、10%ウシ胎仔血清(FBS)を含むイーグル最小必須培地(EMEM、Hyclone);ベロクローン51D11株(MedImmune)、1%グルタミンを含む無血清培地(SFMMegaVir、Hyclone);正常ヒト皮膚線維芽細胞(CCD1122Sk、ATCC)、10%FBSを含むATCC製剤化イスコフ改変ダルベッコ培地(IMEM)。組換えニューカッスル病ウイルス(NDV)を10〜11日齢特定病原体除去(SPF)孵化鶏卵の尿膜腔、ベロ細胞、又はベロクローン51D11細胞において増殖させた。
NDVアンチゲノムcDNA及び支持プラスミドNP、P及びLの構築
NDV株73TのウイルスRNAは、Mark Peeles博士(Nationwide Children’s Hospital)から取得した。ウイルスRNAのRT−PCR用のDNAオリゴヌクレオチドを設計する目的で、共通配列を取得するために、NDV配列(GenBank)をアラインメントした。NDVゲノム全体にわたる6つのサブゲノムcDNAオーバーラップ断片を高忠実度RT−PCRにより生成した(図1)。NDV73T株の完全長アンチゲノムcDNAの連続的アセンブリのために、EcoRI及びHindIII部位の間に導入された制限部位を含有する88ntオリゴヌクレオチドリンカーを含むように、pUC19ベクターを修飾した。さらに、73T株cDNAプラスミド(p73T)は、5’末端に27ヌクレオチド(nt)T7RNAポリメラーゼプロモータを、3’末端にHDVアンチゲノムリボザイム配列を有する189ntと、T7RNAポリメラーゼ転写終結シグナルを含む。非ビルレントNDVを作製するために、融合タンパク質のプロテアーゼ切断部位をコード化する配列を、部位指定突然変異誘発により、非ビルレントNDV LaSota株(長潜伏期性、lento)又はサイトメガロウイルス(S116)の糖タンパク質B(gB)の配列に修飾した。NPの構築のために、P及びL発現プラスミド、タンパク質オープンリーディングフレーム(ORF)をRT−PCRにより増幅してから、T7RNAポリメラーゼの制御下でプラスミドpCITE2aにクローン化した。
NDVへのトランスジーンの挿入
P−M結合部でのトランスジーンの挿入のために、SacII−PmlI断片を含有するサブクローンプラスミドのnt3148に、AfeI制限部位を導入した(図2A)。ヒト若しくはマウス顆粒球−マクロファージコロニー刺激因子(GM−CSF)又はインターロイキン(IL−2)をコード化するcDNAをコドン最適化した後、DNA2.0により合成した。遺伝子カセットは、Nの遺伝子終止(GE)、Pの遺伝子開始(GS)及びトランスジーンのオープンリーディングフレーム(ORF)を含有し、これをAfeI部位に挿入した。得られたプラスミドからのSacII−PmlI断片をプラスミドr73Tにシャッフルして、p73T−P1と名付けた。
HN ORFとHNの遺伝子終止シグナル(GE)配列との間のHN−L結合部にトランスジーンを挿入するために、AgeI−XbaI断片を含有するプラスミドのnt8231にAfeI制限部位を導入した(図2A)。リン酸センス及びアンチセンスプライマーのペアを用いたPCRにより遺伝子カセットを作製し(表3)、AfeI部位に挿入した。
Figure 0006557234
得られたプラスミドからのAgeI−XbaI断片をプラスミドp73Tにシャッフルして、p73T−HN1を取得した。HN−L結合部に配列を挿入する別の戦略は、nt8359に導入されたAfeI部位において、HNの遺伝子終止シグナル(GE)とLの遺伝子開始シグナル(GS)との間(図4)に、トランスジーンカセット配列又は他のパラミクソウイルス由来の配列を挿入することである。FLcDNAプラスミドは、p73T−R116iと称した。NDVゲノムの長さは、6ヌクレオチドの倍数でなければならない(6の法則)ため、様々な構築物のアンチゲノムcDNAが6の法則を順守するようにした。
2つの転写カセットをP−M結合部に挿入するために、GM−CSFのORFの終点(nt3619)にAfeI部位を導入した(図2B)。GE及びGS配列を含むリン酸センス及びアンチセンスプライマーのペアを用いて、IL−2ORFを増幅してから、AfeI部位に挿入した。GM−CSF及びIL−2転写カセットを含む、得られたプラスミドからのSacII−PmlI断片をプラスミドr73Tに戻して置換し、p73T−P2を取得した。
他のパラミクソウイルスのエクトドメインを含むr73Tキメラウイルスの作製
NDVのF及びHNをハトパラミクソウイルス1(PPMV−1)のそれらで置換することにより、キメラNDVゲノムDNAを作製した。NDV73TFの細胞質尾部及び膜貫通部分のC末端コード配列(アミノ酸残基503〜553)をPPMV−1のエクトドメインFタンパク質コード配列(残基1〜502)と連結し、NDV HNのN末端コード配列(アミノ酸配列残基1〜45)を、GeneArt kit(Invitrogen)を用いたオーバーラップPCR反応により、HN(残基46〜577)と融合させた。増幅した断片を消化し、PmlI−AgeI消化NDV cDNAにクローン化した。同様のクローン化戦略により、パラインフルエンザウイルス5(PIV−5)F又はHNをNDV73TアンチゲノムcDNAに導入した。PIV5F(残基1〜486)エクトドメインをNDV73TFの膜貫通部分及び細胞質尾部(残基503〜553)と融合させた。NDV HN(残基1〜45)をPIV5 HNエクトドメイン(残基36〜565)と連結させた。cDNA断片をPmlI−AgeI消化NDVアンチゲノムcDNAにクローン化した。
トランスフェクトcDNAプラスミドからの組換えNDVの回収
BHK−T7細胞などのT7RNAポリメラーゼを発現する哺乳動物細胞株を、NDV NP、P及びLタンパク質を発現する3つのプラスミド(それぞれ、6ウェルディッシュのウェル当たり0.4μg、0.4μg、および0.2μg)並びにNDVアンチゲノムcDNAをコード化するプラスミド(1.6μg)で、Lipofectamine 2000を用いてトランスフェクトした。トランスフェクションから3日後に、細胞培養物上清を10〜11日齢のSPF孵化鶏卵の尿膜腔に注入するか、又はベロ細胞中で継代させて、レスキューされたウイルスを増幅した。ウイルスの回収は、1%ニワトリ赤血球(RBC)を用いた血球凝集反応アッセイによって確認した。ウイルスのレスキューは、以前記載されているように、T7RNAポリメラーゼを発現するプラスミドと一緒に、NP、P、L、アンチゲノムcDNAプラスミドをベロ細胞にエレクトロポレーションすることによっても実施することができる(Kaur et al.,Optimization of plasmid−only rescue of highly attenuated and temperature−sensitive respiratory syncytial virus(RSV)vaccine candidates for human trials.2008 J.Virol.Methods 153:196−202)。回収したウイルスをRT−PCR増幅cDNAの配列決定により確認した。
安定したFタンパク質切断部位を有するウイルスを選択するためのin vitro継代
Fタンパク質切断部位(FPCS)が安定しているかどうか、並びに組織培養物中での継代後にいずれかの安定化突然変異を選択することができるかどうかを調べるために、MOI:0.01で、ベロ及びヒト線維肉腫HT1080細胞においてr73T−S116を連続的に10回継代させた。2〜3継代毎に、ウイルスRNAを培地から単離し、cDNAをRT−PCRにより増幅して、F及び/又はHN遺伝子を配列決定した。
ベロ細胞におけるウイルスプラーク形態学及びプラークアッセイによる力価定量
6ウェルプレート上のベロ細胞を、階段希釈したウイルスに感染させた後、ウイルス力価定量用のトリプシン(TrpyLE(商標),Invitrogen)の存在下でプラーク形態学のために、1%メチルセルロースオーバーレイの下、37℃で3日又は6日にわたりインキュベートした。細胞単層をメタノールで固定し、全不活性化NDVウイルスに対してニワトリ抗NDVポリクローナル抗体で染色した後、セイヨウワサビペルオキシダーゼ(HRP)結合抗ニワトリ抗体(Dako)に暴露した。
鶏卵平均致死時間(MDT)によるウイルスニワトリ病原性試験及び脳内病原性インデックス(ICPI)アッセイ
10日齢SPF孵化鶏卵における平均致死時間(MDT)により、r73Tウイルスの病原性を決定した。1日齢SPFニワトリにおけるICPI試験は、USDA’s National Veterinary Service Laboratory(NVSL,Ames,Iowa)で実施した。MDT試験のために、10-6〜10-9の10倍希釈シリーズの0.1mlを、希釈物当たり8〜10個の9〜10日齢鶏卵の尿膜腔に接種した後、37℃でインキュベートした。7日間にわたって鶏卵を毎日2回検査し、胚致死時間を記録した。MDTは、ウイルスの最小致死用量が、全ての接種胚を死滅させるのにかかる平均時間(hr)として計算した。MDTアッセイは、ウイルスの病原性の妥当な予測を提供する。MDT<60時間のウイルスは、通常短潜伏期性(ビルレント)株であり;MDT=60〜90時間のウイルスは、亜病原性(中間)株であり;>90時間は、長潜伏期性(非ビルレント)株である。ICPI試験のために、各ウイルスについて、新鮮な感染尿膜液の1:10希釈物を0.05mlずつ、10羽の1日齢のSPFニワトリの群に脳内経路により接種した。8日間にわたり、8時間ごとに1回臨床的症状及び死亡についてニワトリを観察した。観察のたびに、ニワトリを次のようにスコア付けした:正常であれば、0、病的状態であれば、1、致死は2。ICPIは、8日間にわたる観察毎の1羽当たりのスコアの平均値である。ICPI値は、0.0〜2.0の範囲である。低ビルレント(LoND):ICPI<0.7;ビルレント(vND):ICPI≧0.7。
細胞生存性アッセイにより評価したウイルス細胞殺傷
細胞を5×103細胞/ウェルで96ウェルプレートに塗布し、様々なMOIでr73Tに一晩感染させた。CellTiter Glo kit(Promega)により、製造者のマニュアルに従って細胞生存性を決定した。各試験サンプルのATPレベルを、100%生存の非処置サンプル対照と比較することにより、生存細胞の相対パーセントを決定した。表に示すデータは、死滅細胞の相対パーセントである。
皮下HT1080異種移植モデルにおいて評価したNDV腫瘍殺傷の効果
無胸腺NCR均質ヌードマウス(Taconic)に、5×106HT1080細胞(100μLのPBS中)を一方の脇腹に皮下(s.c.)移植した。腫瘍が65〜300mm3の体積に達したら、ウイルス処置を開始した。100μL中の組換え73Tを様々な用量で、腫瘍内(i.t.)注射により局所的に、又は尾静脈への腫瘍内(i.t.)注射により全身に、のいずれかでそれぞれ投与した。対照マウスには、100μLのPBSのみを注射した。デジタルノギスを用いて、腫瘍増殖を測定し、腫瘍体積を0.5×(高さ)×幅×長さ(mm3)として計算した。体重が元の体重の20%減少するか、又は腫瘍体積が2000mm3を超えたら、マウスを死なせた。
HT1080異種移植マウスにおけるウイルス生体分布
HT1080ヒト線維肉腫異種移植片皮下腫瘍を担持する9匹のヌードマウスに、108pfuのr73T−R116i−hGM−CSFをi.vで注射した。注射から1、4及び8日後に3匹のマウスを死なせた。PBSを注入した1匹のマウスは8日目に死なせた。腫瘍、肺、脾臓、卵巣及び血清サンプルを収集した。組織ホモジネートの感染性ウイルス力価をプラークアッセイにより定量した。
ELISAによるGM−CSFタンパク質レベルの定量
gentle MACS Dissociator(Miltenyi Biotec)を用いて、製造者の指示に従い、PBSにおけるNDV感染及びPBS注入マウスからの腫瘍を均質化した。マウスから収集した均質化組織又は血清の上清を、Duoset ELISA kit(R&D)により、GM−CSFのレベルについて試験した。
統計的分析
統計的分析は全て、GraphPad Prism 6.0ソフトウェアを用いて実施した。独立t検定を用いて、群同士の腫瘍退縮の差を評価した。GraphPad Prismソフトウェアは、正常及び腫瘍細胞におけるin vitro細胞殺傷についてrNDV73TのIC50を計算するのにも用いた。
その他の実施形態
以上の説明から、様々な用途及び条件に合わせて、本明細書に記載した本発明に変更及び修正を加え得ることは明らかであろう。こうした実施形態も、以下に示す特許請求の範囲に含まれる。
本明細書における変数の任意の定義において要素を列挙した記載は、列挙した要素のいずれか単一の要素又はそれらの組合せ(若しくは部分的組合せ)としてのその変数の定義を包含する。本明細書におけるある実施形態の記載は、任意の単一実施形態、又はいずれか他の実施形態若しくはその一部との組合せとしてのその実施形態を包含する。
本明細書に挙げた全ての特許、刊行物、CAS、及びアクセッション番号は、あたかも各々独立した特許、刊行物、及びアクセッション番号が、具体的かつ個別に、参照により組み込まれることが示されているのと同じ程度まで、参照により本明細書に組み込まれるものとする。
本発明はまた、以下に関する。
[項目1]
サイトメガロウイルス(CMV)の糖タンパク質B(gB)由来のFタンパク質切断部位(S116)を含む弱毒化ニューカッスル病ウイルス(NDV)。
[項目2]
前記修飾Fタンパク質切断配列(FPCS)が、以下:
[化1]
Figure 0006557234
からなる群から選択される配列を含む、項目1に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目3]
前記弱毒化ウイルス株が、修飾73T株である、項目1又は2に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目4]
前記弱毒化NDVウイルスが、r73T−R116ウイルスである、項目1又は2に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目5]
前記ウイルスが、増大したHN−L遺伝子間領域を有する、項目1又は2に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目6]
前記HN−L遺伝子間領域が、少なくとも約50〜300アミノヌクレオチドの長さの非コード配列である、項目1〜5のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目7]
前記非コード配列が、パラミクソウイルス1型(APMV−1)、RSウイルス(RSV)又はランダム配列から得られる、項目6に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目8]
前記HN及びL遺伝子間非コード配列が、60、102、144、198又は318ntの長さである、項目6に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目9]
前記ウイルスが、前記P−M結合部及び/又はHN−L結合部に挿入された1つ又は複数の異種ポリヌクレオチド配列を有する、項目1〜8のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目10]
前記ウイルスが、2つ以上の異種ポリヌクレオチド配列を含み、ここで、少なくとも1つの異種ポリヌクレオチド配列が前記P−M結合部に挿入されると共に、少なくとも1つが前記HN−L結合部に挿入されている、項目9に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目11]
前記異種ポリヌクレオチド配列が、前記ウイルスの腫瘍溶解性を増強するポリペプチドをコード化するトランスジーンである、項目9に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目12]
前記トランスジーンが、サイトカイン、細胞表面リガンド、及び/又はケモカインをコード化する、項目10に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目13]
前記サイトカインが、GM−CSF、IL−2、IL−21、IL−15、IL−12、及びIL−12p70からなる群から選択される、項目10に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目14]
前記サイトカインが、ヒトGM−CSFである、項目13に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目15]
前記異種ポリヌクレオチド配列が、検出可能な部分をコード化するトランスジーンである、項目9に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目16]
前記検出可能な部分の発現レベルが、ウイルス複製と相関する、項目15に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目17]
NDVのF及びHN遺伝子が、イヌパラインフルエンザウイルス5(PIV5)又はハトパラミクソウイルス1型(PPMV−1)の対応する細胞外ドメインによって置換される、項目1〜16のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目18]
前記ウイルスが、73T−R116i−hGM−CSFである、項目1又は2に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目19]
前記弱毒化ウイルスが、90時間を超えるか、又は約90〜156時間の鶏卵中平均致死時間(MDT)を有する、項目1又は2に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目20]
前記弱毒化ウイルスが、約0〜0.7の脳内病原性インデックスを有する、項目1又は2に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目21]
前記弱毒化ウイルスが、約0の脳内病原性インデックスを有する、項目1又は2に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目22]
前記弱毒化ウイルスが、HT1080細胞において約15%未満の細胞傷害性を有する、項目1又は2に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目23]
前記弱毒化ウイルスが、少なくとも10又は15%の殺傷効率で、腫瘍細胞を選択的に殺傷する、項目1又は2に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目24]
前記腫瘍細胞殺傷効率が、約75%〜100%である、項目23に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目25]
腫瘍細胞を選択的に殺傷する方法であって、腫瘍細胞を項目1〜22のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルスと接触させるステップを含む方法。
[項目26]
被験者における腫瘍退縮を誘導する方法であって、腫瘍細胞を項目1〜22のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルスと接触させるステップを含む方法。
[項目27]
腫瘍細胞生存又は増殖を低減する方法であって、腫瘍細胞を項目1〜22のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルスと接触させるステップを含む方法。
[項目28]
前記細胞が、膀胱癌、卵巣癌、脳腫瘍、膵臓癌、前立腺癌、肉腫、肺癌、乳癌、子宮頸癌、骨、肝臓癌、頭部及び頸部の癌、胃癌、腎臓癌、黒色腫、リンパ腫、白血病、甲状腺癌、結腸癌、結腸直腸癌、並びに黒色腫癌細胞からなる群から選択される癌細胞である、項目25〜27のいずれか一項に記載の方法。
[項目29]
被験者における新生物を治療する方法であって、有効量の項目1〜22のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルスを前記被験者に投与するステップを含む方法。
[項目30]
前記弱毒化ニューカッスル病ウイルスが、r73T−S116である、項目25〜29のいずれか一項に記載の方法。
[項目31]
前記弱毒化ニューカッスル病ウイルスが、全身、腹腔内、又は腫瘍内に送達される、項目26に記載の方法。
[項目32]
前記ウイルスが、約107pfu〜約109pfuの用量で投与される、項目26に記載の方法。
[項目33]
前記ウイルスが、約109pfu〜約1011pfuの用量で静脈内投与される、項目26に記載の方法。
[項目34]
前記被験者が、膀胱癌、卵巣癌、脳腫瘍、膵臓癌、前立腺癌、肉腫、肺癌、乳癌、子宮頸癌、骨、肝臓癌、頭部及び頸部の癌、胃癌、腎臓癌、黒色腫、リンパ腫、白血病、甲状腺癌、結腸癌、結腸直腸癌、並びに黒色腫癌からなる群から選択される新生物を有する、項目29に記載の方法。
[項目35]
抗NDV免疫応答を発生した被験者における新生物を治療する方法であって、有効量の項目1〜22のいずれか一項に記載の弱毒化キメラニューカッスル病ウイルスを前記被験者に投与するステップを含み、前記ウイルスが、イヌパラインフルエンザウイルス5(PIV5)又はハトパラミクソウイルス1型(PPMV−1)のF及び/又はHN遺伝子を含むキメラウイルスであり、前記キメラニューカッスル病ウイルスが、NDVとは抗原が異なる方法。
[項目36]
前記方法が、抗NDV免疫応答を発生しているが、キメラニューカッスル病ウイルスを受けていない対照被験者に存在する腫瘍溶解性ウイルスのレベルと比較して、前記被験者に存在する腫瘍溶解性ウイルスのレベルを増大させる、項目29に記載の方法。
[項目37]
73Tの完全長cDNAを含む核酸であって、前記核酸が、以下:
[化2]
Figure 0006557234
からなる群から選択される修飾Fタンパク質切断配列をコード化する核酸。
[項目38]
73Tの完全長cDNAを含むベクターであって、前記ベクターが、以下:
[化3]
Figure 0006557234
からなる群から選択される修飾Fタンパク質切断配列をコード化するベクター。
[項目39]
項目37に記載の核酸を含む、ビルレント粒子。
[項目40]
項目1〜24のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルスに感染した宿主細胞。
[項目41]
項目37に記載の核酸を含む、宿主細胞。
[項目42]
前記ニューカッスル病ウイルス株が、73Tである、項目1〜24のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
[項目43]
前記トランスジーンが、表5に記載のトランスジーンから選択される、項目10に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。

Claims (20)

  1. 修飾Fタンパク質切断配列(FPCS)を含む弱毒化ニューカッスル病ウイルス(NDV)73T株であって、前記修飾FPCSが、以下:
    Figure 0006557234
    からなる群から選択される、弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
  2. 前記修飾FPCSが、以下:
    Figure 0006557234
    である、請求項1に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
  3. 前記ウイルスが、60〜318ヌクレオチドの長さの非コード配列を含む増大したHN−L遺伝子間領域を有する、請求項1又は2に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
  4. 前記非コード配列が、パラミクソウイルス1型(APMV−1)、RSウイルス(RSV)又はランダム配列から得られる、請求項3に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
  5. 前記HN−L遺伝子間非コード配列が、60、102、144、198又は318ヌクレオチドの長さである、請求項3に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
  6. 前記ウイルスが、P−M結合部及び/又はHN−L結合部に挿入された1つ又は複数の異種ポリヌクレオチド配列を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
  7. 前記異種ポリヌクレオチド配列が、前記ウイルスの腫瘍溶解性を増強するポリペプチドをコード化するトランスジーンである、請求項6に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
  8. 前記トランスジーンが、サイトカイン、細胞表面リガンド、及び/又はケモカインをコード化する、請求項7に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
  9. 前記サイトカインが、GM−CSF、IL−2、IL−21、IL−15、IL−12、及びIL−12p70からなる群から選択される、請求項8に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
  10. 前記サイトカインが、ヒトGM−CSFである、請求項9に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
  11. 前記ウイルスが、73T−R116i−hGM−CSFである、請求項1又は2に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルス。
  12. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルスを含む、腫瘍細胞を選択的に殺傷するための組成物。
  13. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルスを含む、被験者における腫瘍退縮を誘導するための組成物。
  14. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルスを含む、腫瘍細胞生存又は増殖を低減するための組成物。
  15. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルスを含む、被験者における新生物を治療するための組成物。
  16. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルスをコード化する核酸。
  17. 請求項16に記載の核酸を含む、ベクター。
  18. 請求項16に記載の核酸を含む、ビルレント粒子。
  19. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の弱毒化ニューカッスル病ウイルスに感染した宿主細胞。
  20. 請求項16に記載の核酸を含む、宿主細胞。
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