JP6741345B2 - パルボウイルスビリオンを含む組成物におけるdna不純物 - Google Patents
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Description
a)上記組成物を核酸シークエンシングに供してヌクレオチド配列のランダムリードを得るステップ;
b)ステップa)からのランダムリードと、上記組成物を生産するためのプロセスにおいて使用される生物学的成分のヌクレオチド配列とを比較し、それによってランダムリードと生物学的成分のヌクレオチド配列の間のマッチ度が核酸不純物を同定するステップ;
c)パルボウイルスベクター当たりのリードの平均数を決定するステップ;及び
d)過剰に存在する核酸不純物のヌクレオチド当たりのリードの数を決定するステップであって、核酸不純物は、リードの分布が、ランダムではなく、過剰に存在する不純物が、生物学的成分のリードの平均数の2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20若しくは50倍を含む場合に、又は核酸不純物のヌクレオチド当たりのリードの数が、パルボウイルスベクター当たりのリードの平均数の少なくとも0.001、0.01、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、2.0、3.0、5.0、7.0若しくは10%である場合に、過剰に存在する不純物として同定されるステップ。
好ましい実施形態において、パルボウイルスベクターは、組換えアデノ関連ウイルス(rAAV)ベクターである。
a)上に定義されている核酸不純物の核酸当たりのリードの平均数;並びに
i)参照配列の核酸当たりのリードの平均数;及び/若しくは
ii)組成物中のパルボウイルスベクター当たりのリードの平均数
によって決定され、ここで、リードの数は、上に定義されている方法によって決定される;並びに/又は
b)上に定義されている核酸不純物;並びに
i)参照配列;及び/若しくは
ii)パルボウイルスベクターのヌクレオチド配列
の増幅によって決定される。
i)上に定義されているパルボウイルスベクター組成物中の核酸不純物を定量するステップ;並びに
ii)上に定義されている核酸不純物が、核酸不純物の相対存在量によって決定される場合に参照配列及び/又は導入遺伝子と比べて少なくとも10、100、250、1000倍少なく存在するなら、組成物を臨床的に純粋であると決定するステップ。
好ましい実施形態において、パルボウイルスベクターは、組成物中に含有される。組成物は、医薬組成物であることが好ましい。医薬組成物は、薬学的に許容される担体を含むことがさらに好ましい。任意の適切な薬学的に許容される担体又は賦形剤を、本発明の組成物において使用することができる(例えば、Remington:The Science and Practice of Pharmacy、Alfonso R. Gennaro (Editor) Mack Publishing Company、April 1997を参照されたい)。
本発明による方法では、組成物中の過剰に存在する核酸不純物が、同定及び定量される。過剰に存在する核酸不純物を同定する及び定量する方法は、サンガーシークエンシング又はハイスループットシークエンシングを含むが、これらに限定されない。
本発明の実施形態において、上に記載されている通り得たランダムリードは、組成物を生産するためのプロセスに使用される生物学的成分のヌクレオチド配列と比較され、ここで、ランダムリードと上記生物学的成分からのヌクレオチド配列の比較は、過剰に存在する核酸不純物の同定をもたらす。生物学的成分のこのヌクレオチド配列は、疑われる又は疑われていない供給源のヌクレオチド配列であってもよい。
本発明は、組成物中の過剰に存在する核酸不純物を同定する及び定量する方法を開示し、上記方法は、組成物を核酸シークエンシングに供してヌクレオチド配列のランダムリードを得るステップを含む。核酸不純物は、上に示される通り同定され得る。同定された核酸不純物は、その後、組成物中の過剰に存在する核酸不純物の核酸当たりのリードの数を決定するステップによって定量され得る。
本発明の好ましい実施形態において、組成物は、パルボウイルスベクターを含む。特に、本発明による好ましい方法において、パルボウイルスベクターは、組換えアデノ関連ウイルス(rAAV)ベクターである。パルボウイルス科のウイルスはスモールDNA動物ウイルスである。パルボウイルス科は、2つの亜科:脊椎動物に感染するパルボウイルス亜科(Parvovirinae)、及び昆虫に感染するデンソウイルス亜科(Densovirinae)に分けることができる。パルボウイルス亜科のメンバーは、本明細書ではパルボウイルスと称され、ディペンドウイルス属を含む。それらの属の名称から推定することができる通り、ディペンドウイルスのメンバーは、通常、細胞培養物において増殖性感染するためにはアデノウイルス又はヘルペスウイルス等のヘルパーウイルスとの同時感染を必要とするという点で独特である。ディペンドウイルス属には、通常ヒトに感染するAAV(例えば、血清型1、2、3A、3B、4、5、及び6)又は霊長類に感染するAAV(例えば、血清型1及び4)、及び他の温血動物に感染する関連ウイルス(例えば、ウシアデノ随伴ウイルス、イヌアデノ随伴ウイルス、ウマアデノ随伴ウイルス、及びヒツジアデノ随伴ウイルス)が含まれる。パルボウイルス及びパルボウイルス科の他のメンバーに関するさらなる情報は、Kenneth I. Berns、”Parvoviridae:The Viruses and Their Replication,” Chapter 69 in Fields Virology (3d Ed. 1996)に記載されている。
本発明による組成物におけるrAAVベクターは、rAAVについての古典的な生産法を用いて生産され得る。このような古典的な生産法は、標的/プロデューサー細胞の一過性トランスフェクションプロトコールに基づいている(Mertenら、Gene Ther、2006,12:S51−S61)。これは、トランス相補性及び一過性トランスフェクションベースのアプローチであり、以下の遺伝子エレメントを必要としている:(i)rAAVゲノムの配列。rAAVゲノムの配列は、プラスミド(いわゆるウイルス性ベクタープラスミド)にクローン化することができる。通常、このウイルス性ベクタープラスミドは、少なくとも1つのITR及び導入遺伝子の発現のための発現カセットを含む;(ii)rep及びcapをコードする配列、並びに(iii)天然の補助的なウイルス、例えば、アデノウイルス及び/又は単純ヘルペスウイルスによってコードされる、必要とされるヘルパー機能。
代わりに又は上に定義されている通り任意の実施形態と組み合わせて、本発明は、過剰に存在する核酸不純物の定量にさらに関する。特に、本発明は、特定のDNA不純物が、パルボウイルスベクターを含む組成物中に過剰に存在するとの発見に関する。これらのDNA不純物は、パルボウイルスビリオンの生産プロセスの間にパルボウイルスヌクレオチド配列のITRにすぐに隣接するヌクレオチド配列を含む。したがって、例えば、パルボウイルスの左ITRの配列上流及び/又はパルボウイルスの右ITRの配列下流は、パルボウイルスビリオンにおいて過剰に存在する。
本発明の実施形態において、方法は、核酸不純物の相対存在量を決定するステップを含む。相対存在量は、同じ又は別の組成物における、第1の核酸分子の(一部の)存在と比較した第2の核酸分子の(一部の)存在と本明細書で定義される。相対存在量が2つ以上の組成物の間で決定されるケースにおいて、第2の核酸分子は、第1の核酸分子と同じ又は別のヌクレオチド配列を含んでいてもよい。相対存在量が1つの組成物において決定されるケースにおいて、第1及び第2の核酸分子は、少なくとも部分的に異なるヌクレオチド配列を含む。
a)上に定義されている核酸不純物の核酸当たりのリードの平均数;並びに
i)参照配列の核酸当たりのリードの平均数;及び/若しくは
ii)組成物中のパルボウイルスベクター当たりのリードの平均数
によって決定され、ここで、リードの数は、上に概説されている任意の方法によって決定される;並びに/又は
b)上に定義されている核酸不純物;並びに
i)参照配列;及び/若しくは
ii)パルボウイルスベクターのヌクレオチド配列
の増幅によって決定される。
パルボウイルスベクターを含む組成物は、特に組成物が薬物療法に使用される場合、高い程度の核酸不純物を含有すべきでない。特に、このような核酸不純物は、通常の既に脆弱な患者における有害な反応の原因となり、重篤な合併症に導かれるであろう。本発明は、DNA不純物が、パルボウイルスビリオン内にランダムに封入されないとの発見に関する。代わりに、パルボウイルスビリオンの生産の間にITRに隣接する配列は、過剰に存在する。別の態様において、本発明は、パルボウイルスベクターを含む組成物が臨床的に純粋であると考慮されるかどうかを決定する方法に関し、上記方法は以下のステップを含む:
i)上に概説されている任意の方法に従って、パルボウイルスベクターを含む組成物中の核酸不純物を定量するステップ;並びに
ii)上に定義されている核酸不純物が、核酸不純物の相対存在量によって決定される場合に参照配列及び/又は導入遺伝子と比べて少なくとも10、100、250、1000倍少なく存在するなら、組成物を臨床的に純粋であると決定するステップ。
1.1.材料及び方法
残留DNAがAAV1粒子においてパッケージングされるかどうかを調べるために、残留DNAがデオキシリボヌクレアーゼ耐性であるかどうかを検査した。試料をベンゾナーゼ(Benzonase)(9U/mL)で処理し、DNAの量をQ−PCRを用いて分析した。
[DNA]=S・D・C
式中:
S=測定された平均量(gc)
D=ウイルス性DNAの希釈係数(500倍又は1000倍のいずれか)
C=10μl試料から1mL試料で算出される補正係数(100)
式中:
X=gからμgに関する換算係数(106)
A=アボガドロ数(6.022x1023)
Mw=DNAのモル重量。バキュロウイルスゲノムは、135kbp 二本鎖DNAからなる。一bp当たりの平均モル重量は、649Daである。バキュロウイルスDNA(プライマーセット180/181又は340/341を用いる決定後)についてのMwとして、135000・649のMw=8.76x107Daを使用した。
AAV1ゲノムは、3630bp 一本鎖DNAからなる。AAV1 DNAの量を計算するため、3630bp・340DaのMw=1.23x106Daを使用した。
バキュロウイルスDNAの量を、2つの異なるプライマーセットを用いるQ−PCRで決定した。プライマーセット180/181はAAV導入遺伝子カセットに近いORF1629中の配列を検出し、プライマーセット340/341に関する配列はカセットから遠くに位置する。表1中の結果は、2つのプライマーセットが、バキュロウイルスDNAのgc/mLの量について非常に異なる値を与えることを示す(プライマーセット180/181は、プライマーセット340/341によって得られるよりも平均20倍高い値を与える)。
2.1.材料及び方法
バキュロウイルスゲノムのどの部分が試料中に存在していたのか、また異なる配列の量における可能な差違をさらに調べるために、異なるプライマーセット(図2を参照されたい)でQ−PCRを実施した。各プライマーセットについて、標準系統を実験に含めた。導入遺伝子コピーの量を、プライマーセット59/60を用いて決定した。その後、導入遺伝子コピーと比較してゲノムコピーの相対量を決定した。AAV粒子が自身のゲノムの長さよりも長いDNA配列を組み込み得ることが公知であるので(Griegerら 2005、Alloccaら 2008)、導入遺伝子カセットに隣接するORFの開始部及び終了部並びにITRの10kb上流及び下流にプライマーを選択した。
バキュロウイルスDNAの量を、バキュロウイルスのhr3配列近くに位置する単位複製配列73555−73604を増幅するプライマーセット340/341を用いて決定した。これらのプライマーで決定されたゲノムコピーの量が、全バキュロウイルスゲノムのものを代表することが推定された。しかし、AAV導入遺伝子カセットにより近い異なるプライマーセットターゲティング配列を用いる類似する実験により、単位複製配列がITRを含有するAAV導入遺伝子カセットのより近くに位置する場合、多数のゲノムコピーが見いだされたことが示された(図3)。AAVがより大きなDNA配列(8.9kbまで、おそらくさらに大きい(Alloccaら、2008))をパッケージし得ることが知られているので、本発明者らは、これらの配列が粒子の内側にパッケージングされることを期待する。これは、以下の2種類の残留バキュロウイルスDNA配列が存在することを示唆している;
1)本発明者らがプライマーセット340/341で決定し、導入遺伝子のゲノムコピーの量の僅か0.1%に見いだされる、ランダム配列及び
2)導入遺伝子ゲノムコピーの量の1%と2.5%の間に見いだされる、導入遺伝子カセットから10kb内(AAVパッケージング限度の範囲内)のバキュロウイルス配列。両方の配列は、おそらくAAV1粒子の内側にパッケージングされる又はカプシドと会合する。
3.1.材料及び方法
製造されたrAAVベクターにおけるDNA不純物の程度及び起源を調べるために、ディープシークエンシングによって4つの異なるバッチのrAAVベクターを分析した。DNAを、Nucleospin抽出IIキット(Macherey Nagel、Duren、Germany)を用いてこれらのrAAV ベクターから単離した。
全DNAシークエンシングを使用して、異なるAAVバッチのDNA組成物を分析した。分析を、Ilumina GAI−IIの単一のリードシークエンシング手順に基づくBaseclear (Leiden、The Netherlands)によって実施した。生じた品質トリムした生の配列データ(quality trimmed raw sequence data)を、CLC_bioバイオインフォマティクソフトウェアの支援のもとで分析した。リードを、rAAVベクター調製物中の潜在的に存在するDNA分子、すなわち、バキュロウイルス骨格、cap特異的、rep特異的及び導入遺伝子特異的なDNAを表す参照配列に参照アセンブリした。予想どおり、生成された約2千万のリードのうちの大多数、99.7%超が、意図されるDNA導入遺伝子カセットに対して及び公知の生産関連DNA不純物に対してアセンブリした。任意の言及された参照配列に対してアセンブリさせられない、全ての他の配列(0.3%未満)は、シークエンシングエラー、リンカー多量体化、低品質リード及び他のDNA配列を表すことがある。
Xbac=Sbac/S導入遺伝子*Cbac*100%
式中:
Xbac − 導入遺伝子カセットと関連したバキュロウイルスのDNA不純物のパーセンテージ
Sbac − バキュロウイルス骨格について取得された平均カウント
S導入遺伝子 − 導入遺伝子カセットについて取得された平均カウント
Cbac − 分子長補正係数、ここで、Cbac=バキュロウイルス骨格長(nt)/導入遺伝子カセット長(nt)
4.1.材料及び方法
次のステップは、バキュロウイルスから得られたDNA不純物の正確な起源を決定することであった。この目的を達するために、異なるバッチのrAAVベクターを、上に記載される通りIlluminaプラットホームでディープシークエンシングした。バキュロウイルスゲノムに対するリードのアラインメントにより、ディープシークエンシングライブラリー中の各(バキュロウイルス由来)ヌクレオチドの頻度を検査するための手段が提供される。加えて、平均頻度を、バキュロウイルスゲノムにマップされるリードの総数をヌクレオチドの数で割ることによって算出した。
図5は、ディープシークエンシング後のバキュロウイルスゲノムに対するリードのアラインメントを図示する。DNA不純物がランダムにバキュロウイルスゲノムから由来する場合、相対的に一様な分布が、ヌクレオチド当たり約1200リードで観察されるであろう。一様な分布は、バキュロウイルスゲノムの中央に実際にみられる。しかし、バキュロウイルスゲノムの始めに及び終わりで、リード数における激しい増加が観察される。これにより、これらの領域が、rAAVにおけるDNA不純物として過剰に存在することが示される。
5.1.材料及び方法
異なるNGS法(すなわち、Solexa及び454Roche)の定量的な性能を調べるために、得られたNGSリード分布を、qPCRでのバキュロウイルスゲノムにわたって位置する様々な標的の測定値と比較した(図6)。QPCR標的は、高度に過剰に存在する(180/181)、平均分布にマッチングする(426/427、428/429;1018/1019;1020/1021;1024/1025)及び過少に存在する(340/341)領域を表す。後者の領域を、全ての他の測定値についてのキャリブレーターとして使用した。
3つの異なる技術を、rAAVベクターにおけるDNA不純物のレベルを試験するため調べた。図6にされる通り、3つの技術は互いによく相関することから、rAAVベクターにおけるDNA不純物の検出のために並列して使用することができる。
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Claims (9)
- パルボウイルスベクターを含む組成物中の過剰に存在する核酸不純物を同定する及び定量する方法であって、
a)前記組成物を核酸シークエンシングに供してヌクレオチド配列のランダムリードを得るステップであって、前記核酸シークエンシングが、ハイスループットシークエンシングを含む、ステップ;
b)ステップa)からのランダムリードと、前記組成物を生産するためのプロセスにおいて使用される生物学的成分のヌクレオチド配列とを比較し、それによってランダムリードと生物学的成分のヌクレオチド配列の間のマッチ度が核酸不純物を同定するステップ;
c)パルボウイルスベクター当たりのリードの平均数を決定するステップ;及び
d)過剰に存在する核酸不純物のヌクレオチド当たりのリードの数を決定するステップであって、核酸不純物は、リードの分布が、ランダムではなく、過剰に存在する不純物が、前記生物学的成分のヌクレオチド配列のリードの平均数の2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20若しくは50倍を含む場合に、又は核酸不純物のヌクレオチド当たりのリードの数が、パルボウイルスベクター当たりのリードの平均数の少なくとも0.001、0.01、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、2.0、3.0、5.0、7.0若しくは10%である場合に、過剰に存在する不純物として同定されるステップ
を含む方法。 - パルボウイルスベクターが、組換えアデノ関連ウイルス(rAAV)ベクターである、請求項1に記載の方法。
- 生物学的成分のヌクレオチド配列が、宿主細胞、プラスミド、組換えパルボウイルスベクター以外のベクター及びヘルパーウイルスのヌクレオチド配列からなる群から選択され、前記ベクターが、バキュロウイルスベクターである、請求項1又は2に記載の方法。
- ヘルパーウイルスが、組換えアデノウイルス及び/又は組換え単純ヘルペスウイルスである、請求項3に記載の方法。
- 前記生物学的成分のヌクレオチド配列が、Rep、Cap及び/又は導入遺伝子をコードするヌクレオチド配列を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記生物学的成分が、導入遺伝子をコードするヌクレオチド配列を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記生物学的成分が、少なくとも1つのパルボウイルスITRと隣接する導入遺伝子をコードするヌクレオチド配列を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記生物学的成分が、各側において少なくとも1つのパルボウイルスITRと隣接する導入遺伝子をコードするヌクレオチド配列を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 過剰に存在する核酸不純物が、第2又はさらなる組成物において定量される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
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