JP6755284B2 - 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.18:570〜57
8)。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(com
promised)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 Bioc
hemical 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re
p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 Spri
ng Harbor、NY、1989)、F.M.AUSUBEL他、CURRENT
PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY(Green Pub
lishing Associates,Inc.およびJohn Wiley&Son
s,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、Lippinco
tt−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.78:6
381〜6388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、NC0014
01、NC001729、NC001863、NC001829、NC001862、N
C000883、NC001701、NC001510、AF063497、U8979
0、AF043303、AF028705、AF028704、J02275、J019
01、J02275、X01457、AF288061、AH009962、AY028
226、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.73:93
9;Xiao他、(1999)J.Virol.73:3994;Muramatsu他
、(1996)Virology 221:208;Shade他、(1986)J.V
irol.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99/616
01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.(1
996)、「Characterization of Adeno−associat
ed virus(AAV)DNA replication and integra
tion」、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。r
AAV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%、6
0%、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%、1
50%、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(treat
s)」、「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(tre
ating)」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v
DNA)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。r
AAV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AA
V 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。AA
V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 Publ
ishers)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%、9
5%、96%、97%、98%または99%の同一性を有する。別の実施形態では、AA
V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(a
cg)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−Hi
s、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、N
icklin他、(2001)Mol.Ther.474〜181、White他、(2
004)Circulation 109:513〜319、Muller他、(200
3)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AA
V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]、Harpe
r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Cet
hrin[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、SP
I−6(例えば米国特許出願第20070026076号を参照)、転写因子PGC−α
1、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(P
I3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b
ARKct;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 Biot
ech.17:246、米国特許第6,013,487号、米国特許第6,083,70
2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 287:243
1を参照)、マイクロRNAまたは「ガイド」RNA(Gorman他、(1998)P
roc.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R
NA、(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sh
RNA)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siR
NA、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.US
A 103:3758〜3763を参照)。さらに、アンチセンス核酸および阻害性RN
A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 84:87
88、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We
sthof、(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)Pro
c.Natl.Acad.Sci.USA 88:10591、Sarver他(199
0)Science 247:1222、Sioud他、(1992)J.Mol.Bi
ol.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)Sc
ience 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%、4
0%、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 15:485〜4
90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)Apoptosi
s 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Elb
ashir他、Nature(2001)411:494〜8、Caplen他、(20
01)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;Padd
ison他、(2002)、Proc.Nat.Acad.Sci.USA 99:14
43〜1448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。sh
RNA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、CT
CGAG、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、CM
V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.a
mbion.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.co
m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、Whitehea
d Institute of Biomedical Research(www.j
ura.wi.mit.edu)を介してAmbion,Inc.(www.ambio
n.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(O
nline 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%、6
0%、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R
NAi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 Biol
abs,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、g
ag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Miyamur
a他、(1994)Proc.Nat.Acad.Sci.USA 91:8507、Y
oung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、BR
CA2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、KIA
A0205、HPVE、SART−1、PRAME、p15、MART−1(Couli
e他、(1991)J.Exp.Med.180:35)を含むメラノーマ腫瘍抗原(K
awakami他、(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91
:3515、Kawakami他、(1994)J.Exp.Med.、180:347
、Kawakami他、(1994)Cancer Res.54:3124)、gp1
00(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 B
ruggen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4,9
68,603号);CA125;HE4;LK26;FB5(エンドシアリン);TAG
72;AFP;CA19−9;NSE;DU−PAN−2;CA50;Span−1;C
A72−4;HCG;STN(シアリルTn抗原);c−erbB−2タンパク質;PS
A;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.62:62
3);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R
osenberg、(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(e
nhance)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3
5〜40%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)(C
old 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、BLA
STN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 C
enter 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)Nuc
leic 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 Ma
trix−−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 A
cids 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 Pac
kage of the Genetics Computer Group、Univ
ersity 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AA
V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、AA
Vrep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AA
V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A
AVcap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Ferrar
i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AA
V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AAVre
p/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rAA
V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AAVre
p/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「E
BVベースの核エピソーム」として、Margolski、(1992)Curr.To
p.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/c
ap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/c
ap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。AA
V−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 Thera
py 13:1935〜43に記載されているようにrep/cap遺伝子およびrAA
V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 T
herapy 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10
10tu/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.Immun
ol.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(a
b’)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、1275〜1
281)。
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)Scien
ce 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
S、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(anxy
olytic)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(anxyo
lytic)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(disassociati
ve 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Diagno
stic and Statistical Manual of Mental Di
sorders−第4版(DSM−IV;the American Psychiat
ric 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RN
A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/2003/0
95647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R
NAi、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[H
IF]、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[β
ARK]、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RN
A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、FG
F、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GS
D(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G
SD(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、V
EGF−D、VEGF−E、VEGF121、VEGF138、VEGF145、VEG
165、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(P
IGF)、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An
g2)、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−1
c、FGF−2、FGF−2b、FGF−2c、FGF−3、FGF−3b、FGF−3
c、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200
70059288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 de
fect)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R
NA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 2
F)、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sh
RNA)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、Immunophysi
ology:Cell Function and Cellular Interac
tions in Antibody Formation,in IMMUNOLOG
Y: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−1
α、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5,399,34
6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、1
、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(abducto
r 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 dext
rose)、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P
harm.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、(20
12)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2
A〜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8×10
11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BNP
62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(GF
AP、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 (36)

  1. 25個以下のアミノ酸置換、欠失および/または挿入を有する配列番号2〜4のうちの1つに示すアミノ酸配列であって、配列番号2〜4のうちの1つと少なくとも97%の同一性を有するアミノ酸配列(ただし、配列番号2、3または4に示すアミノ酸配列を除く)を含み、かつ、星状膠細胞、ミクログリアおよび神経細胞よりも希突起神経膠細胞に対して優先的な向性を示す、アデノ随伴ウイルスカプシド。
  2. 配列番号2〜4のうちの1つと少なくとも99%の同一性を有するアミノ酸配列(ただし、配列番号2、3または4に示すアミノ酸配列を除く)を含む、請求項1に記載のアデノ随伴ウイルスカプシド。
  3. 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1または2に記載のアデノ随伴ウイルスカプシド。
  4. アデノ随伴ウイルスベクターゲノムと、
    請求項1〜3のいずれか1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。
  5. 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4に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  6. 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5に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  7. 前記異種核酸がポリペプチドをコードする、請求項5に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  8. 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7に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  9. 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7に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  10. 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7に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  11. 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7に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  12. 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5〜11のいずれか1項に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  13. 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5〜11のいずれか1項に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  14. 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13に記載のアデノ随伴ウイルス粒子。
  15. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のアデノ随伴ウイルスカプシドをコードする核酸。
  16. 配列番号1のヌクレオチド配列と少なくとも90%の同一性を有する、請求項15に記載の核酸。
  17. 配列番号1のヌクレオチド配列と少なくとも95%の同一性を有する、請求項16に記載の核酸。
  18. 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15〜17のいずれか1項に記載の核酸。
  19. 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15〜18のいずれか1項に記載の核酸。
  20. 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15〜19のいずれか1項に記載の核酸。
  21. ゲノムに安定的に組み込まれた請求項15〜20のいずれか1項に記載の核酸を含む、インビトロの細胞。
  22. 請求項15〜20のいずれか1項に記載の核酸を含む、ウイルス粒子。
  23. 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22に記載のウイルス粒子。
  24. 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1〜3のいずれか1項に記載のアデノ随伴ウイルスカプシドをコードする核酸、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。
  25. 請求項24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。
  26. 薬学的に許容される担体中に、請求項15〜20のいずれか1項に記載の核酸、請求項22または23のいずれか1項に記載のウイルス粒子、請求項1〜3のいずれか1項に記載のアデノ随伴ウイルスカプシド、または請求項4〜14もしくは25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。
  27. 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4〜14もしくは25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。
  28. 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において使用するための請求項26に記載の医薬製剤。
  29. 前記対象となる哺乳動物がヒトである、請求項28に記載の医薬製剤。
  30. 前記アデノ随伴ウイルス粒子を中枢神経系に送達するために使用するための、請求項28または29に記載の医薬製剤。
  31. 前記医薬製剤を、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30に記載の医薬製剤。
  32. 前記対象が損なわれた血液脳関門を有し、前記医薬製剤を静脈内投与により前記中枢神経系に送達する、請求項30に記載の医薬製剤。
  33. 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方法において使用するための請求項26に記載の医薬製剤。
  34. 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方法において使用するための請求項26に記載の医薬製剤。
  35. 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34に記載の医薬製剤
  36. 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34に記載の医薬製剤
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