JP6741590B2 - コレステロールレベルを低下させるためのldlr変異体および組成物中でのそれらの使用 - Google Patents
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- C12N2830/00—Vector systems having a special element relevant for transcription
- C12N2830/008—Vector systems having a special element relevant for transcription cell type or tissue specific enhancer/promoter combination
Description
出願者は、ここに、これとともに電子的形態で提出される配列表資料を引用することにより組み込む。本ファイルは「14−7025PCT_ST25.txt」と表示される。
本研究は、国立保健研究所心・肺・血液研究所(National Institutes of Health,Heart.Lung and Blood Institute)からの助成金P01−HL059407−15により部分的に支援された。米国政府は本発明においてある種の権利を有しうる。
非特許文献12]、および低LDL−Cレベルを引き起こした機能喪失型変異[非特許文献13]に基づいて発見された。PCSK9機能の喪失は心血管系疾患の88%低下を伴い、そしてPCSK9の阻害に基づく新たな分類のコレステロール降下薬の開発につながった[非特許文献14;非特許文献15]。FHを伴う患者はPCSK9の有意により高い血漿レベルを有する[非特許文献16]。
んでなる発現カセットを含んでなる。
本明細書に記述される新規の操作されたヒト低密度リポタンパク質受容体(hLDLR)変異体は、プロタンパク質転換酵素スブチリシン/ケキシン9型(PCSK9)による分解を実質的に回避しかつ/若しくはLDLRの誘導可能な分解物質(inducible degrader of LDLR)(IDOL)による分解を実質的に回避するそれらの能力に少なくとも部分的により、天然のhLDLRと比較して増大された半減期およびコレステロールレベルの低下における増大された有効性を特徴とする。
代謝の遺伝性障害を指す。本明細書で別の方法で明記されない限り、ホモ接合性FH(hoFH)被験体およびヘテロ接合性FH(heFH)被験体双方がFHという用語内に包括される。
くは加えて、PCSK9分解に抵抗性の他のhLDLR変異体を本明細書で同定されるもののなかから選択しうる。これらは例えばN295、H306、V307、N309および/若しくはD310(配列番号1に基づく位置番号)の置換を包含しうる。PCSK9分解に対する抵抗性の決定および/若しくは野生型hLDLRと比較した増大された循環半減期の測定方法は当該技術分野で既知であり、そして最低1種のこれらアッセイを下の実施例で具体的に説明する。
のペプチドフラグメント、または対応する核酸配列コーディングシークエンサー(nucleic acid sequence coding sequencer)について容易に決定しうる。適するアミノ酸フラグメントは長さが最低約8アミノ酸であることができ、そして約700アミノ酸まででありうる。一般に、2種の異なる配列間の「同一性」、「相同性」若しくは「類似性」を指す場合、「同一性」、「相同性」若しくは「類似性」は「整列される」配列に関して決定される。「整列される」配列若しくは「アライメント」は、参照配列と比較して欠けている若しくは付加的な塩基若しくはアミノ酸に対する是正をしばしば含有する複数の核酸配列若しくはタンパク質(アミノ酸)配列を指す。アライメントは多様な公的若しくは商業的に利用可能な多配列アライメントプログラムのいずれかを使用して実施する。配列アライメントプログラム、例えば「Clustal X」、「MAP」、「PIMA」、「MSA」、「BLOCKMAKER」、「MEME」および「Match−Box」プログラムがアミノ酸配列に利用可能である。一般に、これらのプログラムのいずれもデフォルトの設定で使用されるとは言え、当業者はこれらの設定を必要とされるとおり変更し得る。あるいは、当業者は、少なくとも、参照されるアルゴリズムおよびプログラムにより提供されるもののような同一性若しくはアライメントの水準を提供する別のアルゴリズム若しくはコンピュータプログラムを利用し得る。例えば、J.D.Thomsonら、Nucl.Acids.Res.、“A comprehensive comparison of multiple sequence
alignments”、27(13):2682−2690(1999)を参照されたい。
リプシン(A1AT);ヒトアルブミン Miyatakeら、J.Virol.、71:5124 32(1997)、humAlb;およびB型肝炎ウイルスコアプロモーター、Sandigら、Gene Ther.、3:1002 9(1996)を参照されたい]。TTRミニマルエンハンサー/プロモーター、αアンチトリプシンプロモーター、LSP(845nt)25(イントロンレスscAAVを必要とする)。より少なく望ましいとは言え、ウイルスプロモーター、構成的プロモーター、調節可能なプロモーター[例えば第WO 2011/126808号明細書および第WO 2013/04943号明細書を参照されたい]、若しくは生理学的合図に応答性のプロモーターのような他のプロモーターを、本明細書に記述されるベクターで使用し利用しうる。
sis”、Gene Therapy、(August 2001)、Vol 8、Number 16、1248−1254ページを参照されたい。自己相補型AAVは、例えば米国特許第6,596,535号明細書;同第7,125,717号明細書;および同第7,456,683号明細書(それらのそれぞれはそっくりそのまま引用することにより本明細書に組み込まれる)に記述されている。
号明細書、第WO 2006/110689号明細書;および第US 7588772 B2号明細書を参照されたい]。ある1系において、産生体細胞株を、ITRならびにrepおよびcapをコードする構築物(1種若しくは複数)により隣接されている導入遺伝子をコードする構築物で一過性にトランスフェクトする。ある第二の系において、repおよびcapを安定に供給するパッケージング細胞株を、ITRにより隣接されている導入遺伝子をコードする構築物で一過性にトランスフェクトする。これらの系のそれぞれにおいて、AAVビリオンが、ヘルパーアデノウイルス若しくはヘルペスウイルスへの感染に応答して産生され、汚染するウイルスからのrAAVの分離を必要とする。より最近、AAVを回収するためにヘルパーウイルスへの感染を必要としない系が開発された。すなわち、必要とされるヘルパー機能(すなわちアデノウイルスE1、E2a、VAおよびE4若しくはヘルペスウイルスUL5、UL8、UL52およびUL29、ならびにヘルペスウイルスポリメラーゼ)もまた該系によりトランスで供給される。これらのより新しい系において、ヘルパー機能は、必要とされるヘルパー機能をコードする構築物への細胞の一過性トランスフェクションにより供給し得るか、若しくは、細胞を、ヘルパー機能をコードする遺伝子を安定に含有するように操作することができ、その発現を転写若しくは翻訳後レベルで制御し得る。なお別の系において、ITRおよびrep/cap遺伝子により隣接されている導入遺伝子を、バキュロウイルスに基づくベクターへの感染により昆虫細胞中に導入する。これら産生系に関する総説については、全般として、例えばZhangら、2009、“Adenovirus−adeno−associated virus hybrid for large−scale recombinant adeno−associated virus production”、Human Gene Therapy 20:922−929(そのそれぞれの内容はそっくりそのまま引用することにより本明細書に組み込まれる)を参照されたい。これらおよび他のAAV産生系の作成および使用方法は、以下の米国特許(そのそれぞれの内容はそっくりそのまま引用することにより本明細書に組み込まれる):第5,139,941号明細書;第5,741,683号明細書;第6,057,152号明細書;第6,204,059号明細書;第6,268,213号明細書;第6,491,907号明細書;第6,660,514号明細書;第6,951,753号明細書;第7,094,604号明細書;第7,172,893号明細書;第7,201,898号明細書;第7,229,823号明細書;および第7,439,065号明細書にもまた記述されている。全般として、例えば、GriegerとSamulski、2005、“Adeno−associated virus as a gene therapy vector: Vector development,production and clinical applications、”Adv.Biochem.Engin/Biotechnol.99:119−145;Buningら、2008、“Recent developments in adeno−associated virus vector technology、”J.Gene Med.10:717−733;および下に引用される参考文献(そのそれぞれはそっくりそのまま引用することにより本明細書に組み込まれる)を参照されたい。本発明のいずれかの態様を構築するのに使用される方法は核酸操作の当業者に既知であり、そして遺伝子工学、組換え工学および合成技術を包含する。例えば、GreenとSambrookら、Molecular Cloning:A
Laboratory Manual、Cold Spring Harbor Press、ニューヨーク州コールドスプリングハーバー(2012)を参照されたい。同様に、rAAVビリオンの生成方法は公知であり、そして適する方法の選択は本発明に対する制限でない。例えばK.Fisherら、(1993)J.Virol.、70:520−532および米国特許第5,478,745号明細書を参照されたい。
ルペスウイルス;レンチウイルス;レトロウイルスなどを包含し得る)。適しては、これら他のベクターの1種が生成される場合、それは複製欠損ウイルスベクターとして製造される。
塩水、乳糖、ショ糖、リン酸カルシウム、ゼラチン、デキストラン、寒天、ペクチン、ラッカセイ油、ゴマ油および水を包含する。担体の選択は本発明の制限でない。
of)」言語を使用して解釈および記述されることもまた意図している。
異常な状態を示すために互換性に使用される。
A.実験動物
全部の動物研究はペンシルベニア大学で施設内審査委員会(IRB)により承認された。LDLR-/-、APOBEC−1-/-二重ノックアウトマウス(DKO)およびLDLR-/-、APOBEC−1-/-ヒトApoB100トランスジェニック(LAHB)をペンシルベニア大学で飼養した。これらのマウスはhPCSK9を過剰発現する。この動物モデルにおける内因性マウスLDLR発現の非存在は、マウスLDLRからの妨害を伴わないhLDLR導入遺伝子発現の上昇を可能にする。hPCSK9の過剰発現はhPCSK9を発現するAAVベクター(AAV9.TBG.hPCSK9)を共投与することにより達成され、その製造法は本実施例のC部に記述される。
突然変異誘発のため標的とされたアミノ酸残基(配列番号1に基づく位置番号)は後に続くとおりであった:
肝特異的チロキシン結合グロブリン(TBG)プロモーターから野生型hLDLR cDNAを発現するAAV8ベクターは以前に記述されており、そしてペンシルベニア大学ベクター中核施設(the Vector Core at the University of Pennsylvania)から得た。簡潔には、HEK293細胞をAdヘルパープラスミドと一緒にAAVシスおよびトランスプラスミドを使用して三重トランスフェクトした。AAV粒子を培養上清から精製し、そしてプライマーを使用してbGHポリアデニル化配列に対し定量化した。ベクター調製物を、動物への注入前に制限消化によるDNA構造およびエンドトキシン汚染(<20EU/mL)について分析した。野生型hLDLR cDNAを部位特異的突然変異誘発のための鋳型として使用して、製造元の推奨に従ってQuickchange XLキット(Stratagene)を使用してアミノ酸置換を導入した。
6ウェルプレート中で増殖するHEK 293細胞を、hPCSK9若しくはhIDOLと一緒にhLDLRを発現するプラスミドで一夜トランスフェクトした。全部のcDNAをサイトメガロウイルスプロモーター(CMV)の後ろにクローン化してHEK293細胞中で発現を得た。対照細胞はhLDLRおよび無関係の導入遺伝子(A1AT)を発現するプラスミドでトランスフェクトした。1種のベクターの用量がより低く滴定された研究で、無関係のプラスミドを添加して、プラスミドの総量が1実験ウェルから別のものまで異ならなかったことを確認した。翌日、細胞を4μg/mLの濃度のBODIPY−LDL(Invitrogen)でパルスした。細胞を2hr後に取り出し、そしてフローサイトメーター(FC500、Beckman Coulter)を使用して蛍光LDL取り込みについて評価した。
ヒトLDLRを発現する細胞若しくはマウス肝から調製された50μgの全細胞ライセートを、PVDFメンブレン(Invitrogen)に転写する前に4−12%勾配プレキャストミニゲル(Invitrogen)上で電気泳動した。抗hLDLRヤギポリクローナル抗体(Invitrogen)(1/1000希釈)、次いでアルカリホスファターゼに結合された二次抗ヤギ抗体(Invitrogen)を使用してメンブレンをプロービングした。マウス血清中のヒトPCSK9発現レベルを、製造元の説明書に従いELISAキット(R&D)を使用して分析した。
全部の実験はテューキーの事後検定を使用して評価される平均コレステロールレベルのペアワイズ集団差を伴う一元配置分散分析モデルを使用して解析した。しかしながら、C
57BL/6マウスにおけるPCSK9の影響を評価する実験については、線形混合効果モデルを使用して、同一マウスでの反復された測定間の相関を考慮に入れながらコレステロールレベルの集団差を評価した。同様に、AAVで形質導入されたhLDLRでのPCSK9の分析は共分散分析モデル化に頼り、後コレステロールレベル(post−cholesterol level)は前コレステロール(pre−cholesterol)レベルおよび群で逆行した。統計学的有意性は全部の実験について0.05水準で考慮した。
G.hLDLR中のアミノ酸置換はPCSK9抵抗性を付与する
PCSK9への潜在的に低下された結合を伴う9種のLDLR変異体(N295D、D299N、H306G、V307D、N309A、D310N、L311T、L318DおよびL318H 表1を参照されたい、配列番号1の番号付けに基づく位置番号)を、hPCSK9の存在若しくは非存在下の蛍光標識されたLDL(BODPIY−LDLTM)の取り込みについてのin vitroアッセイを使用して、HEK293細胞で最初にスクリーニングした。
マウスにおけるhLDLRの野生型およびL318Dの形態の活性を評価することは、外因性hLDLRタンパク質と内因性のマウスPCSK9タンパク質の間の潜在的な減少された相互作用により複雑であった。hoFH表現型(生殖系列妨害によってLDLRおよびAPOBEC−1を欠く)をもちかつhPCSK9を過剰発現する[肝特異的プロモーターTBGを介してhPCSK9を発現するAAV9ベクター(AAV9.hPCSK9)のi.v.注入後]完全にヒト化されたマウスモデルを創成した(本実施例のA部に記述されるLDLR−/−、ApoBec−/−二重ノックアウト(DKO)マウス。AAV9.hPCSK9ベクターの発現を、最初に、増大する用量のhPCSK9を受領したC57BL/6マウスで評価した。高用量ベクター(すなわち5×1010GC)で血清
非HDLコレステロールはおよそ2.5倍増大し(p=0.0015)、hPCSK9とmLDLRの間の何らかのレベルの相互作用を示す。図1Cを参照されたい。
類似の戦略を使用して、hPCSK9を過剰発現するDKOマウスにおけるhLDLR−L318Dの活性を評価し、そして該結果を野生型hLDLRで形質導入されたマウスと比較した。期待されたとおり、hLDLRでの形質導入は第30日までに血清コレステロールの劇的な低下をもたらし(ベースラインの10%);一方、hPCSK9との共形質導入は、ベースラインのわずか23%の非HDLコレステロールレベルを伴う低下されたhLDLR活性をもたらした(p<0.0001、図3A)。対照的に、L318D置換は、hLDLR−L318D若しくはhPCSK9と一緒のhLDLR−L318Dを受領した動物間の非HDLレベルの差違が統計学的に有意でなかった(10%対14%;p=0.1337)ことにおいて受容体分解を明らかに予防した。さらに、研究の終了時(第30日)に収集された肝のイムノブロッティングは、hLDLRタンパク質レベルがhPCSK9と一緒に野生型hLDLRを受領した動物でのみ有意に減少したが、しかしhLDLR単独を受領したものでしなかったことを示した(図3B)。しかしながら、hLDLR−L318Dの肝レベルはhPCSK9との共発現により影響されず、そしてhPCSK9の非存在下に野生型hLDLRで観察されたと同一であった(図3B)。観察された差違がmRNA発現の変化から生じなかったことを確認するため、hLDLR転写物を定量的PCRアッセイを使用して肝で分析した。これらの研究は、hLDLRタンパク質の減少より実質的により少なかった、野生型hLDLRで処置されたマウスにおける控えめのみの減少を示した(図3B)。
LDLR発現は、IDOL;オキシステロールの細胞内濃度の増大後に肝X受容体(LXR)により転写的に上方制御されるE3ユビキチンリガーゼによる調節もまた受ける。活性化されたIDOLは受容体分解につながるLDLRの細胞質側末端領域と相互作用す
る[Zhang Lら、Arterioscler Thromb Vasc Biol.2012;32:2541−2546]。K809RおよびC818Aアミノ酸置換を含有するhLDLRを発現するAAV8ベクター(AAV8.hLDLR−K808R\C818A)を構築した。この構築物を最初にhIDOLの存在若しくは非存在下にHEK293細胞中で評価し;ヒトIDOLの供給源として、hIDOLを発現するプラスミドをhLDLRと共発現させた。期待されたとおり、野生型hLDLRのトランスフェクションは細胞の28%におけるLDL取り込みをもたらし;しかしながら、hLDLRと一緒のhIDOLのコトランスフェクションはLDL陽性細胞をわずか2%に劇的に低下させた(図4A)。K808R\C818Aアミノ酸置換は受容体活性に影響せず、また、LDLR−K809R\C818A構築物はIDOLの非存在下でLDLの内部移行において野生型hLDLRと同じくらい効率的であった(LDLR対LDLR−K809R\C818A、28%対22%)。しかしながら、該2構築物間の差違はhIDOLとコトランスフェクトした場合に出現したのであった。hLDLR−K809R\C818A構築物はhIDOLの影響に対しより抵抗性であり、野生型LDLRでの2%と対照的に蛍光LDLを取り込むおよそ14%の細胞をもたらした。全細胞ライセートのイムノブロッティングは、LDL取り込みの観察された差違が、hIDOLの存在下でhLDLRタンパク質の低下されたレベルと相関しかつhLDLR−K809R\C818Aとしなかったことをさらに確認した(図4A)。
L318D、K809RおよびC818Aアミノ酸置換を単一ベクターにクローン化して、双方の経路による調節に抵抗性であるとみられる構築物を創成した。該ベクターを、IDOLエスケープ突然変異を評価する場合に低用量(3×109GC)で;若しくはP
CSK9エスケープ突然変異を評価する場合により高用量(5×1010GC)でDKOマウスに投与した。低用量で投与される場合、hLDLR−L318D\K809R\C818Aは、血清コレステロールの控えめな減少のみがいずれのベクター投与後にも実現された(図5A)ことにおいて野生型hLDLRと比較可能であった(p>0.05)。しかしながら、hIDOLの存在下で投与される場合、該変異体ベクターのみが、血清コレステロールレベルが野生型hLDLRおよびhIDOLで見られたものより有意により低い(p=0.0002)ままであったことにおいて、hIDOLに対する何らかの抵抗性を示した。肝試料のイムノブロッティングは、該変異体ベクターがhIDOLに媒介される分解に対しより抵抗性であったことを確認した(図5A)。ベクターをhPCSK9と一緒により高用量で投与した同時の研究において、該変異体タンパク質は、hPCSK9を過剰発現するマウスにおいて、対照野生型LDLRより血清コレステロールの低下において有意により良好に遂行した(p=0.0007、図5B)。肝のイムノブロット分析はhPCSK9の存在下で野生型hLDLRのほぼ完全な非存在を示し;対照的に、該変異体ベクターは保護されかつhPCSK9によりより少なく分解された。
パーセントを図7に示す。
Claims (10)
- 改変されたhLDLR遺伝子を含む発現カセットを有するrAAVベクターであって、
前記hLDLR遺伝子が、配列番号1の番号付けに基づく、L318Dアミノ酸置換、K809RおよびC818Aアミノ酸置換とを含む改変されたhLDLRをコードし、
それにより、改変されたhLDLRの前記置換が、野生型hLDLR IDOL経路を妨害し、およびPCSK9経路を妨害することによりhLDLRの分解に抵抗性である、
ベクター。 - 前記ベクターが、AAV8、rh64R1、AAV9またはrh10から選択されるキャプシドを含む、請求項1に記載のrAAVベクター。
- 前記発現カセットが、肝細胞中での改変されたhLDLRの発現を特異的に指図するプロモーターを含む、請求項1または2に記載のrAAVベクター。
- 製薬学的に許容できる担体と、請求項1−3のいずれか1つに記載のrAAVベクターとを含む、製薬学的組成物。
- 請求項1−3のいずれか1つに記載のrAAVベクターを含む、それの必要な被験体における循環コレステロールレベルを低下させるための製薬学的組成物であって、
前記発現カセットが、前記被験体での改変されたhLDLRの発現を指図する調節制御配列をさらに含む、
組成物。 - 請求項1−3のいずれか1つに記載のrAAVベクターを含む、それの必要な被験体におけるhLDLRの循環半減期を増大させるための製薬学的組成物であって、
前記発現カセットが、前記被験体での改変されたhLDLRの発現を指図する調節制御配列をさらに含む、
組成物。 - それの必要な被験体における循環コレステロールレベルを低下させるための請求項4に記載の組成物であって、
前記発現カセットが、前記被験体での改変されたhLDLRの発現を指図する調節制御配列をさらに含む、
組成物。 - それの必要な被験体におけるhLDLRの循環半減期を増大させるための請求項4に記載の組成物であって、
前記発現カセットが、前記被験体での改変されたhLDLRの発現を指図する調節制御配列をさらに含む、
組成物。 - 家族性高コレステロール血症を処置するためのレジメンでの使用のための、請求項1−3のいずれか1つに記載のrAAVベクターを含む、製薬学的組成物。
- 家族性高コレステロール血症を処置するためのレジメンでの使用のための、請求項6に記載の組成物。
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