JP6759196B2 - Dna配列をコードするポリ(a)配列の安定化 - Google Patents

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Description

RNAの使用は、DNAの治療的使用に関連する潜在的な安全性リスクを回避する魅力的なDNAの代替策を提供する。インビトロ転写されたRNA(IVT−RNA)は治療アプローチにおいて特に興味深い。RNAの治療的使用の利点には、一過性の発現および非形質転換特性が含まれる。RNAは、発現されるために核内に入る必要がなく、さらに宿主ゲノムに組み込まれることができないので、それにより発癌の危険性が排除される。ワクチン接種に使用された場合、RNAの注入は、インビボで細胞性および体液性の両方の免疫応答を誘導することができる。しかし、臨床適用のためのRNAの使用は、特にRNAの短い半減期によって大きく制限される。
IVTベクターは、インビトロ転写のための鋳型として標準化された方法で使用し得る。そのようなIVTベクターは、以下の構造を有し得る:RNA転写を可能にする5’RNAポリメラーゼプロモーター、次いで3’および/または5’側のいずれかで非翻訳領域(UTR)が隣接する対象遺伝子、ならびにAヌクレオチドを含有する3’ポリアデニルカセット。インビトロ転写の前に、環状プラスミドはII型制限酵素(認識配列は切断部位に対応する)によってポリアデニルカセットの下流で線状化される。ポリアデニルカセットは、したがって転写産物における後期ポリ(A)配列に対応する。
RNAの3’ポリ(A)配列は、真核生物メッセンジャーRNA(mRNA)の核外輸送、RNAの安定性および翻訳効率のために重要である。3’ポリ(A)配列は経時的に短縮され、十分に短くなれば、RNAは酵素的に分解される。
我々は以前に、120ヌクレオチドの長さを有する3’ポリ(A)配列(A120)がRNAの安定性および翻訳効率に著明な作用を及ぼし、したがって全体的なRNAの有効性に有益であることを明らかにした。
しかし、3’ポリ(A)配列(3’ポリアデニルカセット)をコードするDNA配列、すなわち一続きの連続するdA:dT塩基対は、大腸菌(E.coli)内で増殖させた場合、一部の細菌サブクローンで短縮を受けることが観察されている。したがって、インビトロ転写の出発物質としてプラスミドDNAを作製する前に、正しい長さの3’ポリ(A)配列をコードする正しい長さの3’ポリアデニルカセットを有する単一クローンを得るために、多数の細菌クローンを、例えば適切な制限分析により3’ポリアデニルカセットの長さを決定することによって、試験しなければならない。
大腸菌内でコードプラスミドDNAと共に持続的な増殖を示し、およびRNAの安定性と翻訳効率を支持することについての作用を維持する3’ポリ(A)配列をコードする、3’ポリアデニルカセットを見出すことが本発明の目的であった。
この目的は、特許請求の範囲の主題により本発明に従って達成される。
本発明によれば、4個のヌクレオチド(リンカー)が等しく分布する、10ヌクレオチドのランダムな配列による3’ポリアデニルカセット(ポリ(dA:dT)領域)の分断は、コードされるRNAの機能性にごくわずかな影響しか及ぼさないが、大腸菌における3’ポリアデニルカセットの安定性を増大させることが見出された。さらに、3’ポリ(A)配列内のリンカーの配列または位置のいずれもが、インビトロ転写RNA(IVT RNA)の翻訳効率および安定性の低減をもたらさなかった。
3’ポリ(A)配列をコードするIVTベクター領域の安定性試験のために、SIINFEKLペプチドをポリ(dA:dT)領域の上流でクローン化した。この構築物は、50〜60%のポリ(dA:dT)不安定性(すなわち短縮されたポリ(dA:dT)での増殖後のクローンの割合)を示した。記述されている制限分析法を用いた詳細な分析は、30〜50位の領域をポリ(dA:dT)ストレッチの短縮に特に感受性であると同定した。この感受性領域に10ヌクレオチドのランダムな配列を導入すると、ポリ(dA:dT)安定性の増大をもたらした。30または40個のアデノシンヌクレオチド、次いでリンカー配列およびそれぞれ別の70または60個のアデノシン(A30L70およびA40L60)を有する構築物は、大腸菌中で3〜4%のポリ(dA:dT)不安定性しかもたらさなかった。結果は、いくつかの異なる大腸菌株において前記構築物を試験することによって確認された。
安定化されたポリ(dA:dT)尾部を担持するDNAによってコードされるIVT RNAの機能性を種々のアッセイで試験した。体細胞株だけでなく未熟樹状細胞などの免疫細胞においても、IVT RNAの電気穿孔は、72時間にわたってA120と比較して翻訳能力の差を示さなかった。ルシフェラーゼをコードするIVT RNAのマウスへの注入は、挿入された3’ポリ(A)配列の種類とは無関係に等しいタンパク質翻訳を確認した。
種々の3’ポリ(A)配列の免疫学的応答への影響を、SIINFEKL IVT RNAの注入後の抗原特異的CD8 T細胞の量の比較によって分析した。実験は、A120とその安定化型A30L70およびA40L60との間で差を示さなかった。
合わせて考慮すると、我々は、ポリ(dA:dT)領域の30位と50位の間に10ヌクレオチドのランダムな配列を挿入することが大腸菌中で10倍を超える配列安定化をもたらすことを示す。鋳型DNAから転写されたRNAの対応する修飾3’ポリ(A)配列は、古典的A120と同じ機能性、すなわちインビボおよびインビトロでの安定性および翻訳効率を有する。加えて、免疫学的応答は修飾ポリ(A)配列の使用によって変化しない。
1つの態様では、本発明は、転写の5’→3’方向に、
(a)プロモーター;
(b)転写可能な核酸配列または転写可能な核酸配列を導入するための核酸配列;および
(c)プロモーター(a)の制御下で転写された場合、転写産物において少なくとも80個の連続するヌクレオチドのヌクレオチド配列をコードする核酸配列であって、転写産物中の少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列が、ポリアデニル配列内に、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの配列を含むポリアデニル配列である、核酸配列
を含む核酸分子に関する。
1つの実施形態では、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列は、2つ以上の連続するヌクレオチドの配列、好ましくは恣意的な配列であり、ここで2つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列の最初と最後のヌクレオチドは、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドである。
言い換えると、本発明の核酸分子は、もっぱらA残基だけから成る配列をコードしない配列による少なくとも1つの分断を含む3’ポリアデニルカセット(ポリ(dA:dT)領域)を含み、すなわちポリ(dA:dT)領域は、(dA:dT)以外の塩基対を含む1つ以上のストレッチの塩基対によって分断されている。したがって、核酸配列(c)は、プロモーター(a)の制御下で転写された場合、転写産物において少なくとも80個の連続するヌクレオチドのヌクレオチド配列をコードし、ここで転写産物中の少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列はポリアデニル配列であり、ここでポリアデニル配列の少なくとも1つの部分は、2つ以上の連続するヌクレオチドの配列などのAヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する配列によって置換されており、ここで2つ以上のヌクレオチドの前記配列の最初と最後のヌクレオチドは、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドである。言い換えると、核酸配列(c)は、プロモーター(a)の制御下で転写された場合、1つ以上のヌクレオチドの1つ以上の配列ストレッチを、前記ポリアデニル配列内に散在して含有するポリアデニル配列をコードし、ここで前記配列ストレッチは各々、AヌクレオチドまたはAヌクレオチドのストレッチ、すなわちオリゴA配列またはポリA配列ではない。
1つの実施形態では、前記核酸分子はDNA分子である。1つの実施形態では、前記核酸分子は、IVTベクターなどの発現ベクターまたはプラスミドである。
1つの実施形態では、前記核酸配列(c)は、プロモーター(a)の制御下で転写された場合、転写産物において少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列と同じ長さのポリアデニル配列をコードする核酸配列(c)’を前記核酸配列(c)の代わりに含む核酸分子と比較して、大腸菌での前記核酸分子の増殖時により高い安定性を示す。
1つの実施形態では、少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列は、少なくとも90個のヌクレオチド、好ましくは少なくとも100個のヌクレオチド、好ましくは少なくとも110個のヌクレオチドを含む。1つの実施形態では、少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列は、約120個のヌクレオチドを含む。特定の実施形態では、少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列は、最大で200個まで、好ましくは150個まで、特に130個までのヌクレオチドを含む。1つの実施形態では、少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列のヌクレオチドの少なくとも90%、好ましくは少なくとも92%、好ましくは少なくとも95%、97%または98%は、前記ポリアデニル配列中のAヌクレオチドである(Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列中にはAヌクレオチドを含まない)。
1つの実施形態では、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列は、前記ポリアデニル配列の21位から80位まで、好ましくは21位から60位まで、より好ましくは31位から50位までの領域内に位置する。
1つの実施形態では、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列の前には、前記ポリアデニル配列中の少なくとも20個のA残基、好ましくは少なくとも30、40または50個のA残基が先行する。特定の実施形態では、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列の前には、前記ポリアデニル配列中の最大で80個までのA残基、好ましくは70個または60個までのA残基が先行する。
1つの実施形態では、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列の後には、前記ポリアデニル配列中の少なくとも20個のA残基、好ましくは少なくとも30、40、50、60または70個のA残基が続く。特定の実施形態では、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列の後には、前記ポリアデニル配列中の最大で100個までのA残基、好ましくは80個までのA残基が続く。
1つの実施形態では、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列の前には、前記ポリアデニル配列中の20〜50個、好ましくは30〜40個のA残基が先行し、および前記配列の後には、前記ポリアデニル配列中の30〜80個、好ましくは40〜70個のA残基が続く。
1つの実施形態では、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列は、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも8個、好ましくは少なくとも10個、より好ましくは少なくとも15個のヌクレオチドの長さを有する。
1つの実施形態では、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列は、50個未満、好ましくは30個未満、より好ましくは20個未満のヌクレオチドの長さを有する。
1つの実施形態では、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列は、3個を超える連続するA残基を含まず、好ましくは2個以下の連続するA残基を含み、好ましくは連続するA残基を全く含まない。
1つの実施形態では、プロモーター(a)の制御下の核酸配列(b)および(c)は、転写されて共通の転写産物を与えることができる。
1つの実施形態では、前記転写産物において少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列は3’末端に位置する。
1つの実施形態では、本発明の核酸分子は閉環状分子または直鎖状分子である。
1つの実施形態では、転写可能な核酸配列は、ペプチドまたはタンパク質をコードする核酸配列を含み、転写可能な核酸配列を導入するための核酸配列はマルチクローニングサイトである。
1つの実施形態では、本発明の核酸分子は、(i)レポーター遺伝子;(ii)選択マーカー;および(iii)複製起点から成る群より選択される1つ以上の成員をさらに含む。
1つの実施形態では、本発明の核酸分子は、特に線状化後に、RNA、特にmRNAのインビトロ転写に適する。
好ましくは、核酸配列(c)から転写された核酸配列、すなわち少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列は、転写可能な核酸配列(b)から転写された核酸配列の翻訳効率および/または安定性を高めるために、好ましくは活性である。
インビトロ転写の前に、環状IVTベクターは、一般にII型制限酵素(認識配列は切断部位に対応する)によってポリアデニルカセットの下流で線状化される。ポリアデニルカセットは、したがって転写産物における後期ポリ(A)配列に対応する。この手順の結果として、一部のヌクレオチドは線状化後に酵素切断部位の一部として残存し、3’末端でポリ(A)配列を伸長するかまたはマスクする。しかし、開放末端ポリ(A)配列を有するRNAは、末端がマスクされたポリ(A)配列を有するRNAよりも効率的に翻訳されることが見出された。
したがって、発現ベクターとして使用された場合、本発明の核酸分子は、好ましくはポリ(A)配列を有するRNAの転写を可能にし、その前記ポリ(A)配列は、好ましくは、前記RNA中で開放末端を有する、すなわち、前記ポリ(A)配列の3’末端に隣接するAヌクレオチド以外のヌクレオチドを有するものである。RNA中の開放末端ポリ(A)配列は、RNAが5’RNAポリメラーゼプロモーターの制御下で転写されることを可能にするものであり、またポリアデニルカセットを含むものである発現ベクターに、IIS型制限切断部位を導入することによって達成できる。ここでポリアデニルカセット内において、認識配列がポリアデニルカセットの下流に位置し、一方切断部位が上流に位置する。IIS型制限切断部位での制限切断は、プラスミドをポリアデニルカセット内で線状化することを可能にする。線状化プラスミドは、その後インビトロ転写のための鋳型として使用することができ、生じる転写産物はマスクされていないポリ(A)配列で終了する。
したがって、1つの実施形態では、本発明の核酸分子を、その切断が、転写の5’→3’方向に、プロモーター(a)、核酸配列(b)および核酸配列(c)の少なくとも一部を含む核酸分子をもたらすように核酸配列(c)内で、好ましくは酵素的にまたは別の生化学的方法で切断できることが好ましく、ここで核酸配列(c)の前記少なくとも一部は、プロモーター(a)の制御下で転写された場合、転写産物において少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列をコードし、および転写産物において3’末端のヌクレオチドは、少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列のAヌクレオチドである。
好ましくは、切断後、核酸分子は、少なくとも80個の連続するヌクレオチドのヌクレオチド配列の鋳型として働く鎖の末端に、転写産物中の少なくとも80個の連続するヌクレオチドのヌクレオチド配列の鋳型として働く核酸配列の一部であるTヌクレオチドを有する。
本発明の核酸分子は、好ましくは、切断前は閉環状分子であり、切断後は直鎖状分子である。
好ましくは、切断は、好ましくはIIS型制限エンドヌクレアーゼの制限切断部位である制限切断部位を用いて実施される。
1つの実施形態では、IIS型制限エンドヌクレアーゼの認識配列は、核酸配列(c)の3’末端の5〜26塩基対、好ましくは24〜26塩基対下流に位置する。
1つの実施形態では、本発明による核酸分子は閉環状立体配座であり、および好ましくは、特に線状化後に、RNA、特にmRNAのインビトロ転写に適する。
さらなる態様では、本発明は、上述した核酸分子の線状化によって、好ましくは核酸配列(c)内の切断によって得られる核酸分子に関し、およびプロモーター(a)の制御下での上述した核酸分子を用いた転写、好ましくはインビトロ転写によって得られるRNAに関する。
さらなる態様では、本発明は、
(i)本発明の核酸分子を提供すること、および
(ii)前記核酸分子を大腸菌中で増殖させること
を含む、核酸分子を増殖させる方法に関する。
1つの実施形態では、大腸菌中で前記核酸分子を増殖させることは、前記核酸分子で大腸菌を形質転換することおよび前記形質転換した大腸菌を培養することを含む。
1つの実施形態では、本発明の方法は、増殖後に大腸菌から前記核酸分子を単離することをさらに含む。
さらなる態様では、本発明は、
(i)核酸分子を増殖させる本発明の方法に従って核酸分子を増殖させること、および
(ii)前記核酸分子を鋳型として使用してRNAをインビトロ転写すること
を含む、RNAを得る方法に関する。
さらなる態様では、本発明は、ペプチドまたはタンパク質を得る方法であって、
(i)RNAを得る本発明の方法に従って前記ペプチドまたはタンパク質をコードするmRNAを得ること、および
(ii)mRNAを翻訳すること
を含む方法に関する。
1つの実施形態では、RNAを得る方法またはペプチドもしくはタンパク質を得る方法は、核酸分子の転写の前に、核酸分子を切断することをさらに含む。
1つの実施形態では、切断は、このようにして得られた核酸の転写が、その3’末端に少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列を有する転写産物を生じるように核酸配列(c)内で行われ、ここで前記転写産物の3’末端ヌクレオチドは、少なくとも80個の連続するヌクレオチドのヌクレオチド配列のAヌクレオチドである。
本発明による方法のすべての態様において、切断は、好ましくは制限切断部位を用いて実施され、好ましくはIIS型制限エンドヌクレアーゼの制限切断部位を用いて実施される。
1つの実施形態では、IIS型制限エンドヌクレアーゼの認識配列は、核酸配列(c)の3’末端の5〜26塩基対、好ましくは24〜26塩基対下流である。
本発明はまた、RNAを得る、本発明に従う方法によって得られるRNAに関する。
本発明は、例えば細胞の転写および発現において組換えタンパク質の発現を増大させるために利用し得る。より具体的には、組換えタンパク質を生産する場合、細胞系での組換え核酸の転写および組換えタンパク質の発現のために本発明の発現ベクターを使用することが可能である。これには、例えば組換え抗体、ホルモン、サイトカイン、酵素等の作製が含まれる。これは、中でも特に生産コストを低減することを可能にする。
また、遺伝子治療適用に本発明の核酸分子を使用することも可能である。したがって、本発明の核酸分子は遺伝子治療ベクターであり得、導入遺伝子の発現のために使用し得る。この目的で、任意の核酸(DNA/RNA)に基づくベクター系(例えばプラスミド、アデノウイルスベクター、ポックスウイルスベクター、インフルエンザウイルスベクター、アルファウイルスベクター等)も使用し得る。例えばリンパ球もしくは樹状細胞では、インビトロで細胞をこれらのベクターでトランスフェクトすることができ、またはインビボで直接投与によってトランスフェクトすることもできる。
本発明のRNA(本明細書で述べる核酸分子を転写鋳型として使用して得られる)は、例えば、可能な適用分野が、インビトロで細胞にトランスフェクトされるかまたはインビボで直接投与されるRNAベースのワクチンである、遺伝子の一過性発現のため、例えば細胞において分化過程を開始させるもしくはタンパク質の機能を検討するためのインビトロでの機能性組換えタンパク質の一過性発現のため、およびインビボで、特に医薬品としての、エリスロポエチン、ホルモン、凝固阻害因子等のような機能性組換えタンパク質の一過性発現のために使用し得る。
本発明のRNAは、特に抗原提示細胞をトランスフェクトするために、したがって提示される抗原を送達するためおよび抗原提示細胞に、特に切断などの細胞内プロセシングによって、前記RNAから発現されるペプチドもしくはタンパク質に対応するかまたはそれに由来する、提示されるべき前記抗原を負荷するためのツールとして使用することができ、すなわち提示される抗原は、例えばRNAから発現されるペプチドまたはタンパク質のフラグメントである。そのような抗原提示細胞は、T細胞、特にCD4および/またはCD8 T細胞を刺激するために使用し得る。
したがって、さらなる態様では、本発明は、宿主細胞をトランスフェクトための本発明のRNAの使用に関する。1つの実施形態では、宿主細胞は抗原提示細胞、特に樹状細胞、単球またはマクロファージである。
さらなる態様では、本発明は、ワクチン接種のための本発明のRNAに使用に関する。
[図1]ポリ(dA:dT)安定性に関する半自動スクリーニング
ポリ(dA:dT)領域を有するプラスミドDNAを担持する96個の大腸菌クローンを採取し、96ウェルプレートの1.4mL中に14〜16時間接種した(37℃、225rpm)。細菌培養懸濁液を採取し、Nucleospin 96well kit(Macherey & Nagel)を製造者のプロトコルに従って使用してプラスミドDNAを精製した。プラスミドDNA濃度を紫外分光法(Nanodrop 2000,Thermo Scientific)によって測定した。ポリ(dA:dT)の完全性をSacI制限分析(New England Biolabs)によって判定した。生じたフラグメントを自動キャピラリーゲル電気泳動(Qiagen)で分離した。
8個のクローンのポリ(dA:dT)分析の例。25bpおよび500bpの内部サイズマーカーのバンドを黒い星印で示す。142bpおよび270bpの正しい長さのポリ(dA:dT)配列についての予想されるバンドを黒い矢印で示す。クローン1およびクローン4は、赤い星印で示した、短縮ポリ(dA:dT)配列から生じる付加的なバンドを示す。 5’非翻訳領域(5UTR)、対象とする遺伝子(GOI)、3’非翻訳領域(3UTR)およびポリ(A)尾部(A120)から成るmRNAをコードするベクターマップの例。SacI制限部位を表示し、SacIとのインキュベーション後のフラグメントの長さを示している。 種々のポリ(dA:dT)構築物の安定性 各々のポリ(dA:dT)構築物の96個の大腸菌クローンのプラスミドDNAを精製し、SacI制限分析を実施した。構築物名:A+数:リンカー配列の5’側のアデノシンの数+L:リンカー配列+数:リンカー配列の3’側のアデノシンの数。短縮ポリ(dA:dT)配列を有するクローンを決定し、大腸菌クローンの総数のパーセントとして示している。 種々の大腸菌株におけるポリ(dA:dT)構築物の安定性 大腸菌株TOP10、DH5αおよびXL1−blueを、SacI制限分析によるポリ(dA:dT)完全性試験に使用した。構築物A120、A30L70およびA40L60についての96個のクローンを試験した。短縮ポリ(dA:dT)配列を有するクローンの数を総数のパーセントで示している。 [図4]種々のポリ(A)尾部の機能的インビトロ特徴付け A120、A30L70またはA40L60のいずれかを含むホタルルシフェラーゼ遺伝子をコードするプラスミドを、クラスIIS制限酵素を用いてポリ(dA:dT)の下流で線状化し、それによってポリ(dA:dT)以降に付加的なヌクレオチドを有さない鋳型を作製した。線状化プラスミドDNAを、カルボキシル化磁気ビーズ(Invitrogen)を用いて精製し、分光光度法で定量化して、インビトロ転写に供した。インビトロ転写のために、T7 RNAポリメラーゼ(Fermentas)、それぞれの反応緩衝液および6mM NTPを使用した。RNAの効率的なキャッピングのために、GTP濃度を1.5mMに下げ、6mMのβ−S−ARCA(D2)を反応物に添加して、37℃で2時間半インキュベートした。RNAをカルボキシル化磁気ビーズ(Invitrogen)によって精製し、RNA濃度および品質を分光測光法および2100 Bionanalyzer(Agilent)での分析によって評価した。 1×10のヒト未熟樹状細胞(iDC)を10pmolのRNAと混合し、電気穿孔に供した。5×10細胞を24ウェル皿において添加物を含むX−VIVO15培地(Lonza)に接種した。接種後2、4、8、24、48および72時間目に、蛍光リーダー(TECAN)においてLuciferin(Promega)を添加することによってホタルルシフェラーゼ活性を測定した。 1×10のヒト線維芽細胞(CCD)を10pmolのRNAと混合し、電気穿孔に供した。5×10細胞を24ウェル皿において添加物を含むX−VIVO15培地(Lonza)に接種した。接種後2、4、8、24、48および72時間目に、蛍光リーダー(TECAN)においてLuciferin(Promega)を添加することによってホタルルシフェラーゼ活性を測定した。 1×10のマウス筋芽細胞腫細胞(C2C12)を10pmolのRNAと混合し、電気穿孔に供した。5×10細胞を24ウェル皿において添加物を含むX−VIVO15培地(Lonza)に接種した。接種後2、4、8、24、48および72時間目に、蛍光リーダー(TECAN)においてLuciferin(Promega)を添加することによってホタルルシフェラーゼ活性を測定した。 [図5]種々のポリ(A)尾部の機能的インビボ特徴付け BALB/cマウス(n=5)に、ルシフェラーゼをコードし、種々のポリ(A)尾部A120、A30L70またはA40L60を担持するRNA 20μg(Luc−RNA)を含有するRNA−リポプレックスを静脈内注射した。Luc−RNAの取込みと翻訳を、IVIS Lumina imaging system(Caliper Life Sciences)を用いたインビボ生物発光イメージングによって評価した。簡単に述べると、D−ルシフェリン(150mg/kg体重)(BD Biosciences)の水溶液をRNAリポプレックスの投与の6時間後にi.p.注射した。その5分後、放射された光子を定量化した(積分時間1分)。対象とする領域におけるインビボ生物発光を、IVIS Living Image 4.0ソフトウェアを用いて平均放射輝度(p[光子]/秒/cm/sr[ステラジアン])として定量化した。動物の体内のルシフェラーゼ発現細胞から生じる透過光の強度をカラースケール画像として表し、青色は最も弱く、赤色は最も強い生物発光シグナルである。マウスのグレースケール参照画像をLED微光照明下で得た。Living Image 4.0ソフトウェアを用いて画像を重ね合わせた。ルシフェラーゼシグナルを48時間にわたって観測した。 マウスの脾臓におけるルシフェラーゼ活性を示す。 48時間にわたって観測した累積ルシフェラーゼシグナルの定量化。 [図6]種々のポリ(A)尾部の免疫学的応答の比較 C57/BL6マウス(n=5)を、0日目および3日目に種々のポリ(A)尾部A120、A30L70またはA40L60を担持するSIINFEKLペプチドをコードするRNA 20μgを含有するRNA−リポプレックスにより静脈内経路で2組ずつ免疫した。抗原特異的CD8 T細胞の頻度を、最後の免疫の5日後(8日目)にSIINFEKL−MHC四量体染色によって末梢血中で測定した。簡単に述べると、低張溶解した血液試料を抗CD8抗体(Invitrogen)およびH−2 K/SIINFEKL四量体(Beckman−Coulter)と共に4℃でインキュベートし、洗浄して非結合抗体を除去した後、フローサイトメトリ分析に供した。FACS−Calibur分析フローサイトメータでフローサイトメトリデータを取得し、FlowJo(Tree Star)ソフトウェアを用いることによって分析した。RNAプロフィールを、ポリ(A)尾部A40L60、A30L70およびA120をそれぞれ担持するルシフェラーゼをコードするRNAの2100 Bioanalyzerから得た。 抗原特異的CD8T細胞のゲーティング戦略。 CD8T細胞中の抗原特異的CD8T細胞の頻度。
本発明を以下で詳細に説明するが、本発明は、本明細書で述べる特定の方法、プロトコルおよび試薬に限定されず、これらは異なり得ることが理解されるべきである。また、本明細書で使用される用語は特定の実施形態を説明することだけを目的とし、本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、本発明の範囲は付属の特許請求の範囲によってのみ限定されることも理解されるべきである。特に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術および学術用語は、当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
以下において、本発明の要素を説明する。これらの要素を具体的な実施形態と共に列挙するが、それらを任意の方法および任意の数で組み合わせて付加的な実施形態を創製し得ることが理解されるべきである。様々に説明される実施例および好ましい実施形態は、本発明を明確に説明される実施形態だけに限定すると解釈されるべきではない。この説明は、明確に説明される実施形態を任意の数の開示されるおよび/または好ましい要素と組み合わせた実施形態を裏付け、包含することが理解されるべきである。さらに、本出願で述べるすべての要素の任意の順序および組合せは、文脈上特に指示されない限り、本出願の説明によって開示されるとみなされるべきである。例えば、1つの好ましい実施形態においてAヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの配列の前に、前記ポリアデニル配列中の少なくとも20個のA残基が先行する場合、および別の好ましい実施形態においてAヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの配列の後に、前記ポリアデニル配列中の少なくとも20個のA残基が続く場合、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの配列の前に前記ポリアデニル配列中の少なくとも20個のA残基が先行し、および前記ヌクレオチドの配列の後に前記ポリアデニル配列中の少なくとも20個のA残基が続くことが、企図される好ましい実施形態である。
好ましくは、本明細書で使用される用語は、“A multilingual glossary of biotechnological terms:(IUPAC Recommendations)”,H.G.W.Leuenberger,B.Nagel,and H. Koelbl,Eds.,Helvetica Chimica Acta,CH−4010 Basel,Switzerland,(1995)に記載されているように定義される。
本発明の実施は、特に指示されない限り、当該分野の文献中で説明される化学、生化学、細胞生物学、免疫学および組換えDNA技術の従来の方法を用いる(例えばMolecular Cloning:A Laboratory Manual,2nd Edition,J.Sambrook et al.eds.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor 1989参照)。
本明細書および以下の特許請求の範囲全体を通して、文脈上特に必要とされない限り、「含む」という語および「含むこと」などの変形は、記述される成員、整数もしくは工程または成員、整数もしくは工程の群の包含を意味するが、いかなる他の成員、整数もしくは工程または成員、整数もしくは工程の群の排除も意味しないことが理解される。本発明の説明に関連して(特に特許請求の範囲に関連して)使用される「1つの」および「その」という用語および同様の言及は、本明細書で特に指示されない限りまたは文脈と明らかに矛盾しない限り、単数および複数の両方を含むと解釈されるべきである。本明細書中の数値の範囲の列挙は、単に範囲内に属する各々別々の数値を個別に言及することの簡略化した方法としての役割を果たすことが意図されている。本明細書で特に指示されない限り、各々個別の数値は、本明細書で個別に列挙されるがごとくに本明細書に組み込まれる。本明細書で述べるすべての方法は、本明細書で特に指示されない限りまたは文脈と明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実施することができる。本明細書で提供されるありとあらゆる例または例示的な言語(例えば「など」)の使用は、単に本発明をよりよく説明することが意図されており、特に記載されない限り特許請求される本発明の範囲に限定を課すものではない。本明細書中のいかなる言語も、本発明の実施に必須の特許請求されない要素を指示すると解釈されるべきではない。
いくつかの資料が本明細書の本文全体にわたって引用される。上記または下記で、本明細書において引用される資料(すべての特許、特許出願、学術出版物、製造者の仕様書、指示書等を含む)の各々は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。本明細書のいかなる内容も、本発明が先行発明を理由にそのような開示に先行する権利を有さないことの承認と解釈されるべきではない。
本発明は、大腸菌中で短縮を受けることなく持続的な増殖を示す修飾された3’ポリ(dA:dT)カセット(修飾された3’ポリ(A)配列をコードする)を含むRNA発現ベクターとして有用なDNAプラスミドなどの核酸分子を説明する。
大腸菌は、温血生物の大腸で一般的に認められるエシェリキア属のグラム陰性、通性嫌気性の杆菌である。この細菌は研究室環境で容易におよび安価に増殖させることができ、60年以上にわたって集中的に研究されてきた。大腸菌は最も広く検討されているモデル原核生物であり、生物工学および微生物学の分野において重要な種であって、これらの分野で大腸菌は組換えDNAに関する研究の大部分に宿主生物としての役割を果たしてきた。本発明に従う大腸菌株には以下のものが含まれる:AG1、AB1157、B2155、BL21、BNN93、BNN97、BW26434、C600、CSH50、D1210、DB3.1、DH1、DH5α、DH10B、DH12S、DM1、E.cloni(登録商標)、大腸菌K12 ER2738、ER2566、ER2267、HB101、IJ1126、IJ1127、JM83、JM101、JM103、JM105、JM106、JM107、JM108、JM109、JM110、JM2.300、LE392、Mach1、MC1061、MC4100、MFDpir、MG1655、OmniMAX2、RR1、RV308、SOLR、SS320、STBL2、STBL3、STBL4、SURE、SURE2、TG1、TOP10、Top10F’、W3110、WM3064、XL1−Blue、XL2−Blue、XL1−RedおよびXL10−Gold。
本発明によれば、核酸分子または核酸配列とは、好ましくはデオキシリボ核酸(DNA)またはリボ核酸(RNA)である核酸を指す。本発明によれば、核酸は、ゲノムDNA、cDNA、mRNA、組換え作製された分子および化学合成された分子を含む。本発明によれば、核酸は、一本鎖または二本鎖の、直鎖状または共有結合閉環状分子の形態であり得る。
本発明に関連して、「RNA」という用語は、リボヌクレオチド残基を含有し、好ましくは完全にまたは実質的にリボヌクレオチド残基から成る分子に関する。「リボヌクレオチド」という用語は、β−D−リボフラノシル基の2’位置にヒドロキシル基を有するヌクレオチドに関する。「RNA」という用語は、二本鎖RNA、一本鎖RNA、部分的にまたは完全に精製されたRNAなどの単離されたRNA、基本的に純粋なRNA、合成RNA、ならびに1個以上のヌクレオチドの付加、欠失、置換および/または変化によって天然に存在するRNAとは異なる修飾されたRNAなどの組換え生成されたRNAを含む。そのような変化には、例えばRNAの末端へのまたは内部での、例えばRNAの1個以上のヌクレオチドにおける非ヌクレオチド物質の付加が含まれ得る。RNA分子中のヌクレオチドには、天然には存在しないヌクレオチドまたは化学合成ヌクレオチドもしくはデオキシヌクレオチドなどの、非標準ヌクレオチドも含まれ得る。これらの変化したRNAは、類似体、特に天然に存在するRNAの類似体と称され得る。本発明によれば、RNAはmRNAを包含する。
「mRNA」という用語は「メッセンジャーRNA」を意味し、DNA鋳型を使用することによって生成され、ペプチドまたはタンパク質をコードする「転写産物」に関する。典型的には、mRNAは、5’−UTR、タンパク質コード領域および3’−UTRを含む。mRNAは、DNA鋳型からインビトロ転写によって生成され得る。インビトロ転写の方法は当業者に公知である。例えば、様々なインビトロ転写キットが市販されている。本発明によれば、mRNAは、本発明による修飾に加えて、さらなる安定化修飾およびキャップ形成によって修飾され得る。
1つの実施形態では、「修飾」という用語は、RNAに5’キャップまたは5’キャップ類似体を与えることに関する。「5’キャップ」という用語は、mRNA分子の5’末端に認められるキャップ構造を指し、一般に独特の5’−5’三リン酸結合によってmRNAに連結されたグアノシンヌクレオチドから成る。1つの実施形態では、このグアノシンは7位でメチル化されている。「従来の5’キャップ」という用語は、天然に存在するRNAの5’キャップ、好ましくは7−メチルグアノシンキャップ(mG)を指す。本発明に関連して、「5’キャップ」という用語は、RNAキャップ構造に類似し、好ましくはインビボおよび/または細胞中で、RNAに結合した場合RNAを安定化する能力を有するように修飾されている5’キャップ類似体を包含する。RNAに5’キャップまたは5’キャップ類似体を与えることは、前記5’キャップまたは5’キャップ類似体の存在下でのDNA鋳型のインビトロ転写によって達成することができ、この場合前記5’キャップは生成されたRNA鎖に共転写的に組み込まれ、またはRNAは、例えばインビトロ転写によって生成することができ、5’キャップは、キャッピング酵素、例えばワクシニアウイルスのキャッピング酵素を用いて転写後に生成し得る。
本発明による「核酸」という用語はまた、ヌクレオチド塩基、糖またはリン酸における核酸の化学的誘導体ならびに非天然のヌクレオチドおよびヌクレオチド類似体を含有する核酸も含む。
本発明によれば、「核酸配列に由来する核酸配列」とは、それが由来する核酸と比較して、単一または複数のヌクレオチド置換、欠失および/または付加を含む核酸を指す。好ましくは、前記核酸の間にはある程度の相同性が存在し、および前記核酸のヌクレオチド配列は有意の直接的または相補的な方法で対応する。本発明によれば、核酸に由来する核酸は、それが由来する核酸の機能的特性を有する。そのような機能的特性には、特に、RNAに転写され得る核酸(転写可能な核酸配列)との機能的連結において、完全なRNA分子中でこの核酸から生成されるRNAの安定性および/または翻訳効率を高める能力が含まれる。
本発明によれば、「機能的連結」または「機能的に連結された」は、機能的関係の範囲内での連結に関する。核酸は、別の核酸配列と機能的に関連している場合、「機能的に連結されて」いる。例えば、プロモーターは、コード配列の転写に影響を及ぼす場合、前記コード配列に機能的に連結されている。機能的に連結された核酸は、該当する場合はさらなる核酸配列によって隔てられて、典型的には互いに隣接しており、特定の実施形態では、RNAポリメラーゼによって転写されて、単一RNA分子(共通転写産物)を生じる。
本発明に従って述べる核酸は、好ましくは単離されている。「単離された核酸」という用語は、本発明によれば、核酸が、(i)インビトロで、例えばポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって増幅された、(ii)クローニングによって組換え生産された、(iii)例えば切断とゲル電気泳動による分画によって精製された、または(iv)例えば化学合成によって合成されたことを意味する。単離された核酸は、組換えDNA技術による操作に利用可能な核酸である。
核酸は、2つの配列が互いにハイブリダイズして、安定な二重鎖を形成することができる場合、別の核酸に「相補的」であり、前記ハイブリダイゼーションは、好ましくはポリヌクレオチド間の特異的ハイブリダイゼーションを可能にする条件(ストリンジェント条件)下で実施される。ストリンジェント条件は、例えばMolecular Cloning:A Laboratory Manual,J.Sambrook et al.,eds., 2nd edition,Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York 1989またはCurrent Protocols in Molecular Biology, F.M.Ausubel et al., eds., John Wiley & Sons, Inc., New Yorkに記載されており、および、例えばハイブリダイゼーション緩衝液(3.5×SSC、0.02%フィコール、0.02%ポリビニルピロリドン、0.02%ウシ血清アルブミン、2.5mM NaHPO(pH7)、0.5%SDS、2mM EDTA)中65℃でのハイブリダイゼーションを指す。SSCは、0.15M塩化ナトリウム/0.15Mクエン酸ナトリウム、pH7である。ハイブリダイゼーション後、DNAが転写された膜を、例えば2×SSC中室温で、次に0.1〜0.5×SSC/0.1×SDS中68℃までの温度で洗浄する。
本発明によれば、相同な核酸は、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%、少なくとも98%または少なくとも99%同一であるヌクレオチドを有する。
「%同一」という用語は、比較する2つの配列間の最適なアライメントにおいて同一であるヌクレオチドのパーセントを指すことが意図されており、前記パーセントは純粋に統計学的であって、前記2つの配列間の相違は、配列の全長にわたってランダムに分布していてもよく、また2つの配列間の最適アライメントを得るために、比較する配列は参照配列に比べて付加または欠失を含んでいてもよい。2つの配列の比較は通常、対応する配列の局所領域を同定するために、最適なアライメント後に前記配列をセグメントまたは「比較ウィンドウ」に関して比較することによって実施される。比較のための最適なアライメントは、手操作でまたはSmith and Waterman,1981,Ads App.Math.2,482による局所相同性アルゴリズム、Neddleman and Wunsch,1970,J.Mol.Biol.48,443による局所相同性アルゴリズムおよびPearson and Lipman,1988,Proc.Natl Acad.Sci.USA 85,2444による類似性検索アルゴリズムを用いて、または前記アルゴリズムを使用したコンピュータプログラム(Wisconsin Genetics Software Package,Genetics Computer Group,575 Science Drive,Madison,Wis.のGAP、BESTFIT、FASTA、BLAST P、BLAST NおよびTFASTA)を援用して実施し得る。
同一性パーセントは、比較する配列が一致する同一位置の数を決定し、この数を比較した位置の数で除して、この結果に100を乗じることによって得られる。
例えば、ウェブサイトhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/bl2seq/wblast2.cgiで入手できるBLASTプログラム「BLAST 2配列」を使用し得る。
「核酸の3’末端」とは、本発明によれば、遊離ヒドロキシ基を有するその末端を指す。二本鎖核酸、特にDNAの図式表示では、3’末端は常に右側にある。「核酸の5’末端」とは、本発明によれば、遊離リン酸基を有するその末端を指す。二本鎖核酸、特にDNAの図式表示では、5’末端は常に左側にある。
5’末端 5’−−P−NNNNNNN−OH−3’ 3’末端
3’−HO−NNNNNNN−P−−5’
特定の実施形態では、核酸は、本発明によれば、その核酸に相同であってもよくまたは異種であってもよい発現制御配列に機能的に連結されている。
転写可能な核酸配列、特にペプチドまたはタンパク質をコードする核酸配列と発現制御配列は、それらが、転写可能な、および特にコード核酸配列の転写または発現が前記発現制御配列の制御下または影響下にあるように互いに共有結合されている場合、互いに「機能的に」連結されている。核酸配列が機能的ペプチドまたはタンパク質に翻訳される場合、そのコード配列に機能的に連結された発現制御配列の誘導は、コード配列にフレームシフトを引き起こすことなくまたはコード配列が所望のタンパク質もしくはペプチドに翻訳されるのを不可能にすることなく、前記コード配列の転写をもたらす。
「発現制御配列」という用語は、本発明によれば、プロモーター、リボソーム結合配列および遺伝子の転写または誘導されるRNAの翻訳を制御する他の制御エレメントを含む。本発明の特定の実施形態では、発現制御配列は調節され得る。発現制御配列の厳密な構造は種または細胞型に依存して異なり得るが、通常は、TATAボックス、キャッピング配列、CAAT配列等のような、それぞれ転写および翻訳を開始することに関与する5’非転写配列ならびに5’および3’非翻訳配列を含む。より具体的には、5’非転写発現制御配列は、機能的に連結された遺伝子の転写制御のためのプロモーター配列を包含するプロモーター領域を含む。発現制御配列はまた、エンハンサー配列または上流活性化配列も含み得る。
本明細書で特定される核酸配列、特に転写可能なおよびコード核酸配列は、前記核酸配列に相同であってもよくまたは異種であってもよい任意の発現制御配列、特にプロモーターと組み合わせてもよく、「相同」という用語は、核酸配列が天然でも発現制御配列に機能的に連結されているという事実を表し、「異種」という用語は、核酸配列が天然では発現制御配列に機能的に連結されていないという事実を表す。
「プロモーター」または「プロモーター領域」という用語は、遺伝子のコード配列の上流(5’)のDNA配列であって、RNAポリメラーゼの認識および結合部位を提供することによって前記コード配列の発現を制御するDNA配列を指す。プロモーター領域は、前記遺伝子の転写を調節することに関与するさらなる因子のためのさらなる認識または結合部位を含み得る。プロモーターは原核生物または真核生物遺伝子の転写を制御し得る。プロモーターは、「誘導的」であり得、誘導物質に応答して転写を開始させ得るか、または転写が誘導物質によって制御されない場合は「構成的」であり得る。誘導的プロモーターは、誘導物質が存在しない場合は、極めてわずかな程度にしか発現されないかまたは全く発現されない。誘導物質の存在下では、遺伝子は「スイッチが入る」かまたは転写のレベルが上昇する。これは通常、特定の転写因子の結合によって媒介される。
本発明による好ましいプロモーターの例は、SP6、T3またはT7ポリメラーゼのプロモーターである。
本発明によれば、「発現」という用語は、その最も一般的な意味で使用され、RNAの産生またはRNAとタンパク質の産生を含む。この用語はまた、核酸の部分的発現も含む。さらに、発現は一過性であってもよくまたは安定であってもよい。RNAに関して、「発現」または「翻訳」という用語は、メッセンジャーRNAの鎖がペプチドまたはタンパク質を作製するようにアミノ酸の配列の構築を指令する、細胞のリボソームにおける過程に関する。
「転写されて共通の転写産物を生じることができる核酸配列」という用語は、前記核酸配列が、該当する場合は前記核酸配列を含む核酸分子、特に閉環状核酸分子の制限酵素切断などの線状化後に、プロモーターの制御下での転写が、該当する場合はその間に位置する配列によって隔てられて、互いに共有結合された前記核酸配列の転写産物を含むRNA分子を生じるように、互いに機能的に連結されていることを意味する。
本発明に関連して、「転写」という用語は、DNA配列中の遺伝暗号がRNAに転写される過程に関する。その後、RNAはタンパク質へと翻訳され得る。本発明によれば、「転写」という用語は「インビトロ転写」を包含し、ここで「インビトロ転写」という用語は、RNA、特にmRNAが無細胞系でインビトロ合成される過程に関する。好ましくは、クローニングベクターが転写産物の生成に適用される。これらのクローニングベクターは、一般に転写ベクターと称され、本発明によれば「ベクター」という用語に包含される。本発明によれば、RNAは、好ましくはインビトロ転写RNA(IVT−RNA)であり、適切なDNA鋳型のインビトロ転写によって入手し得る。転写を制御するためのプロモーターは、任意のRNAポリメラーゼの任意のプロモーターであり得る。インビトロ転写のためのDNA鋳型は、核酸、特にcDNAをクローニングし、それをインビトロ転写のための適切なベクターに導入することによって入手し得る。cDNAは、RNAの逆転写によって入手し得る。
「核酸配列から転写された核酸配列」という用語は、前者の核酸配列の転写産物である、該当する場合は完全なRNA分子の一部としての、RNAを指す。
「核酸配列の翻訳効率および/または安定性を高めるために活性である核酸配列」という用語は、第一の核酸配列が、第二の核酸配列との共通転写産物において、前記第二核酸配列の翻訳効率および/または安定性が前記第一核酸配列の不在下での前記第二核酸配列の翻訳効率および/または安定性に比べて上昇するように、前記第二核酸配列の翻訳効率および/または安定性を修飾することができることを意味する。これに関連して、「翻訳効率」という用語は、特定の期間内にRNA分子によって提供される翻訳産物の量に関し、「安定性」という用語は、RNA分子の半減期に関する。
RNA分子において、特にヒトβ−グロビン遺伝子の2つの3’非翻訳領域(UTR)が、2つの個々のUTRを使用して予測される全体的効果を明らかに上回るように翻訳効率を改善することが実証されている。
RNAの修飾ならびにそれによる安定化および/または翻訳効率の増大は、本発明によれば、本発明の発現核酸分子を、発現ベクターとして使用した場合に、その3’末端に、好ましくはペプチドまたはタンパク質をコードする配列(オープンリーディングフレーム)とポリ(A)配列またはAヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの配列を含むポリ(A)配列との間に、2つ以上の3’非翻訳領域を有するRNAの転写を可能にするように遺伝的に修飾することによって達成され得る。
したがって、本発明の核酸分子は、好ましくは核酸配列(b)と核酸配列(c)の間に、2つ以上の核酸配列を含んでもよく、前記2つ以上の核酸配列の各々は、遺伝子の3’非翻訳領域に対応するかまたはそれに由来する。前記2つ以上の核酸配列は同一であってもよくまたは異なっていてもよい。好ましい実施形態では、前記2つ以上の核酸配列は、互いに独立して、α2グロビン、α1グロビン、βグロビンおよび成長ホルモン、好ましくはヒトβグロビンなどのグロビン遺伝子から成る群より選択される遺伝子に由来する。
3’非翻訳領域は、タンパク質コード領域の終止コドンの下流の、遺伝子の3’末端に位置し、転写されるがアミノ酸配列に翻訳されない領域に関する。
本発明によれば、第一ポリヌクレオチド領域は、前記第一ポリヌクレオチド領域の5’末端が第二ポリヌクレオチド領域の3’末端に最も近い前記第一ポリヌクレオチド領域の一部である場合、前記第二ポリヌクレオチド領域の下流に位置するとみなされる。
3’非翻訳領域は、典型的には翻訳産物の終止コドンから、通常は転写過程後に付加されるポリ(A)配列へと伸びる。哺乳動物mRNAの3’非翻訳領域は、典型的にはAAUAAAヘキサヌクレオチド配列として公知の相同性領域を有する。この配列はおそらくポリ(A)付加シグナルであり、ポリ(A)付加部位の10〜30塩基上流に位置することが多い。
3’非翻訳領域は、エキソリボヌクレアーゼに対するバリアとして働くかまたはRNAの安定性を高めることが公知のタンパク質(例えばRNA結合タンパク質)と相互作用するステム−ループ構造が生じるように折りたたむことができる1つ以上の逆方向反復を含み得る。
5’および/または3’非翻訳領域は、本発明によれば、転写可能な、特にコード核酸と、前記転写可能な核酸から転写されたRNAの安定性および/または翻訳効率が上昇するようにこれらの領域を前記核酸と結合させるために、機能的に連結され得る。
免疫グロブリンmRNAの3’非翻訳領域は比較的短く(約300ヌクレオチドより短い)が、他の遺伝子の3’非翻訳領域は比較的長い。例えばtPAの3’非翻訳領域は約800ヌクレオチドの長さであり、第VIII因子の3’非翻訳領域は約1800ヌクレオチドの長さであり、およびエリスロポエチンの3’非翻訳領域は約560ヌクレオチドの長さである。
本発明によれば、3’非翻訳領域またはそれに由来する核酸配列がRNAの安定性および/または翻訳効率を高めるかどうかは、前記3’非翻訳領域またはそれに由来する核酸配列を遺伝子の3’非翻訳領域に組み込み、前記組込みが合成されるタンパク質の量を増大させるかどうかを測定することによって判定することができる。
上記の内容は、したがって、本発明に従って核酸が2つ以上の3’非翻訳領域を含み、前記2つ以上の3’非翻訳領域が、好ましくは、その間にリンカーが存在してまたは存在せずに、好ましくは「ヘッド・トゥ・テール関係」(すなわち3’非翻訳領域は同じ配向、好ましくは核酸において天然に存在する配向を有する)で、連続的に結合されている場合に適用される。
本発明によれば、「遺伝子」という用語は、1つ以上の細胞産物を産生するおよび/または1つ以上の細胞間もしくは細胞内機能を達成する役割を担う特定の核酸配列を指す。より具体的には、前記用語は、特定のタンパク質または機能RNA分子もしくは構造RNA分子をコードする核酸を含むDNAの部分に関する。
ポリアデニル化とは、一次転写産物RNAにポリ(A)配列または尾部を付加することである。ポリ(A)配列は複数のアデノシン一リン酸から成る。言い換えると、ポリ(A)配列はアデニン塩基だけを有する一続きのRNAである。真核生物では、ポリアデニル化は、翻訳のために成熟メッセンジャーRNA(mRNA)を産生する過程の一部である。ポリアデニル化は、それゆえ、遺伝子発現のより大きな過程の一部を形成する。ポリアデニル化の過程は、遺伝子の転写が終了するまたは終結すると共に開始される。新たに作製されたプレmRNAの3’末端セグメントが最初に1セットのタンパク質によって切断される;次にこれらのタンパク質がRNAの3’末端にポリ(A)配列を合成する。ポリ(A)配列は、mRNAの核外輸送、翻訳および安定性のために重要である。前記配列は経時的に短縮され、十分に短くなったとき、mRNAは酵素的に分解される。
「ポリアデニル配列」、「ポリ(A)配列」または「ポリ(A)尾部」という用語は、典型的にはRNA分子の3’末端に位置するアデニル残基の配列を指す。本発明は、コード鎖に相補的な鎖中の反復チミジル残基に基づくDNA鋳型を介したRNA転写の間に付加されるそのような配列を提供するが、前記配列は通常DNAにはコードされておらず、核内で転写後に鋳型非依存性RNAポリメラーゼによってRNAの自由3’末端に付加される。「Aヌクレオチド」または「A」という用語はアデニル残基を指す。
好ましい実施形態では、本発明による核酸分子はベクターである。「ベクター」という用語は、本明細書ではその最も一般的な意味で使用され、例えば核酸が原核生物および/または真核生物の宿主細胞に導入され、該当する場合は、ゲノムに組み込まれることを可能にする、前記核酸のための任意の中間ビヒクルを含む。そのようなベクターは、好ましくは細胞内で複製されるおよび/または発現される。ベクターは、プラスミド、ファージミドまたはウイルスゲノムを含む。「プラスミド」という用語は、本明細書で使用される場合、一般に染色体DNAとは独立して複製することができる染色体外遺伝物質の構築物、通常は環状DNA二本鎖に関する。
本発明によれば、「宿主細胞」という用語は、外因性核酸で形質転換またはトランスフェクションすることができる任意の細胞を指す。「宿主細胞」という用語は、本発明によれば、原核細胞(例えば大腸菌)または真核細胞(例えば酵母細胞および昆虫細胞)を含む。ヒト、マウス、ハムスター、ブタ、ヤギ、霊長動物由来の細胞などの哺乳動物細胞が特に好ましい。細胞は多様な組織型に由来してよく、一次細胞および細胞株を含む。具体的な例としては、ケラチノサイト、末梢血白血球、骨髄幹細胞および胚性幹細胞が含まれる。他の実施形態では、宿主細胞は抗原提示細胞、特に樹状細胞、単球またはマクロファージである。核酸は1コピーまたは数コピーで宿主細胞中に存在してよく、1つの実施形態では宿主細胞内で発現される。
本発明によれば、「ペプチド」という用語は、オリゴペプチドおよびポリペプチドを含み、ペプチド結合によって互いに連結された2つ以上、好ましくは3以上、好ましくは4以上、好ましくは6以上、好ましくは8以上、好ましくは10以上、好ましくは13以上、好ましくは16以上、好ましくは20以上、および好ましくは最大で50まで、好ましくは100までまたは好ましくは150までの連続するアミノ酸を含む物質を指す。
「タンパク質」という用語は、大きなペプチド、好ましくは少なくとも151個のアミノ酸を有するペプチドを指すが、「ペプチド」と「タンパク質」という用語は、本明細書では通常同義語として使用される。「ペプチド」および「タンパク質」という用語は、本発明によれば、アミノ酸成分だけでなく、糖およびリン酸構造体などの非アミノ酸成分も含有する物質を含み、またエステル結合、チオエーテル結合またはジスルフィド結合などの結合を含有する物質も含む。
本発明によれば、RNAなどの核酸は、ペプチドまたはタンパク質をコードし得る。したがって、転写可能な核酸配列またはその転写産物は、ペプチドまたはタンパク質をコードするオープンリーディングフレーム(ORF)を含み得る。前記核酸は、コードされるペプチドまたはタンパク質を発現し得る。例えば前記核酸は、抗原または免疫学的に活性な化合物(好ましくは抗原ではない)などの医薬的に活性なペプチドもしくはタンパク質をコードし、発現する核酸であり得る。
本発明によれば、「ペプチドまたはタンパク質をコードする核酸」という用語は、核酸が、適切な環境、好ましくは細胞内に存在する場合、翻訳の過程の間にペプチドまたはタンパク質を産生するようにアミノ酸の構築を指令できることを意味する。好ましくは、本発明に従うRNAは、ペプチドまたはタンパク質の翻訳を可能にする細胞翻訳機構と相互作用することができる。
本発明によれば、1つの実施形態では、RNAは、医薬的に活性なRNAを含むまたは医薬的に活性なRNAから成る。「医薬的に活性なRNA」とは、医薬的に活性なペプチドまたはタンパク質をコードするRNAであり得る。
「医薬的に活性なペプチドまたはタンパク質」は、治療有効量で被験体に投与された場合、被験体の状態または疾患状態にプラスのまたは有益な作用を及ぼす。好ましくは、医薬的に活性なペプチドまたはタンパク質は治療特性または緩和特性を有しており、疾患または障害の1つ以上の症状の重症度を改善する、緩和する、軽減する、逆転させる、発症を遅らせるまたは重症度を減少させるために投与され得る。医薬的に活性なペプチドまたはタンパク質は予防特性を有していてもよく、疾患の発症を遅らせるためまたはそのような疾患もしくは病的状態の重症度を減少させるために使用され得る。「医薬的に活性なペプチドまたはタンパク質」という用語は、タンパク質またはポリペプチド全体を包含し、医薬的に活性なそのフラグメントも意味し得る。前記用語はまた、ペプチドまたはタンパク質の医薬的に活性な類似体も包含し得る。「医薬的に活性なペプチドまたはタンパク質」という用語は、抗原であるペプチドおよびタンパク質、すなわちペプチドまたはタンパク質の被験体への投与が、被験体において治療的であり得るまたは部分的もしくは完全に保護的であり得る免疫応答を誘発するペプチドおよびタンパク質を包含する。
医薬的に活性なタンパク質の例には、サイトカインおよび免疫系タンパク質、例えば免疫学的に活性な化合物(例えばインターロイキン、コロニー刺激因子(CSF)、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)、顆粒球−マクロファージコロニー刺激因子(GM−CSF)、エリスロポエチン、腫瘍壊死因子(TNF)、インターフェロン、インテグリン、アドレシン、セレチン、ホーミング受容体、T細胞受容体、免疫グロブリン、可溶性主要組織適合遺伝子複合体抗原、免疫学的に活性な抗原、例えば細菌、寄生生物またはウイルス抗原、アレルゲン、自己抗原、抗体)、ホルモン(インスリン、甲状腺ホルモン、カテコールアミン、ゴナドトロピン、刺激ホルモン、プロラクチン、オキシトシン、ドーパミン、ウシソマトトロピン、レプチン等)、成長ホルモン(例えばヒト成長ホルモン)、増殖因子(例えば上皮増殖因子、神経成長因子、インスリン様増殖因子等)、増殖因子受容体、酵素(組織プラスミノーゲン活性化因子、ストレプトキナーゼ、コレステロール生合成または分解性酵素、ステロイド産生酵素、キナーゼ、ホスホジエステラーゼ、メチラーゼ、デメチラーゼ、デヒドロゲナーゼ、セルラーゼ、プロテアーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、アロマターゼ、シトクロム、アデニル酸またはグアニル酸シクラーゼ、ノイラミニダーゼ等)、受容体(ステロイドホルモン受容体、ペプチド受容体)、結合タンパク質(成長ホルモンまたは増殖因子結合タンパク質等)、転写因子および翻訳因子、腫瘍成長抑制タンパク質(例えば血管新生を阻害するタンパク質)、構造タンパク質(例えばコラーゲン、フィブロイン、フィブリノーゲン、エラスチン、チューブリン、アクチンおよびミオシン)、血液タンパク質(トロンピン、血清アルブミン、第VII因子、第VIII因子、インスリン、第IX因子、第X因子、組織プラスミノーゲン活性化因子、プロテインC、フォンビルブランド因子、アンチトロンビンIII、グルコセレブロシダーゼ、エリスロポエチン、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)または改変第VIII因子、抗凝固因子等)が含まれるが、これらに限定されない。
1つの実施形態では、本発明による医薬的に活性なタンパク質は、リンパ球ホメオスタシスを調節することに関与するサイトカイン、好ましくは、T細胞の発生、プライミング、増殖、分化および/または生存に関与し、および好ましくはそれを誘導するまたは増強するサイトカインである。1つの実施形態では、サイトカインはインターロイキンである。1つの実施形態では、本発明による医薬的に活性なタンパク質は、IL−2、IL−7、IL−12、IL−15およびIL−21から成る群より選択されるインターロイキンである。
「免疫学的に活性な化合物」という用語は、好ましくは免疫細胞の成熟を誘導するおよび/もしくは抑制することによって、免疫応答を改変する、サイトカイン生合成を誘導するおよび/もしくは抑制する、ならびに/またはB細胞による抗体産生を刺激することによって体液性免疫を改変する任意の化合物に関する。免疫学的に活性な化合物は、抗ウイルスおよび抗腫瘍活性を含むがこれらに限定されない強力な免疫刺激活性を有し、また免疫応答の他の態様を下方調節することもでき、例えば免疫応答をTH2免疫応答からシフトさせることができ、これは広範囲のTH2媒介性疾患を処置するのに有用である。免疫学的に活性な化合物はワクチンアジュバントとして有用であり得る。
本発明によれば、RNAを本明細書で述べるように使用することによって免疫応答を誘導するまたは増強することを所望する場合、RNAによって免疫応答を誘発または増強し得る。例えばRNAによってコードされるタンパク質もしくはペプチドまたはそのプロセシング産物は、抗原提示細胞上に発現された主要組織適合遺伝子複合体(MHC)タンパク質によって提示され得る。MHCペプチド複合体は、その後、それらの活性化をもたらすT細胞などの免疫細胞によって認識され得る。
「疾患」という用語は、個体の身体を侵す異常な状態を指す。疾患はしばしば、特定の症状および徴候と関連する医学的状態と解釈される。疾患は、感染性疾患などの、もともと外部起源からの因子によって引き起こされ得るか、または自己免疫疾患などの、内部機能不全によって引き起こされ得る。
本発明によれば、「疾患」という用語は癌疾患も指す。「癌疾患」または「癌」(医薬用語:悪性新生物)という用語は、細胞の群が制御されない成長(正常限界を超える分裂)、浸潤(隣接組織への侵入およびその破壊)ならびに時として転移(リンパまたは血液を介した体内の他の場所への拡大)を示す疾患のクラスを指す。癌のこれら3つの悪性特性は癌を良性腫瘍と区別し、良性腫瘍は自己限定的で、浸潤または転移しない。大部分の癌は腫瘍、すなわち細胞(新生細胞または腫瘍細胞と呼ばれる)の異常増殖によって形成される腫脹または病変を形成するが、白血病のような一部の癌は腫瘍を形成しない。癌の例には、癌腫、リンパ腫、芽細胞腫、肉腫、神経膠腫および白血病が含まれるが、これらに限定されない。より特定すると、そのような癌の例には、骨癌、血液癌、肺癌、肝癌、膵癌、皮膚癌、頭頸部癌、皮膚または眼内悪性黒色腫、子宮癌、卵巣癌、直腸癌、肛門部の癌、胃癌、結腸癌、乳癌、前立腺癌、子宮癌、性器および生殖器の癌、ホジキン病、食道癌、小腸癌、内分泌系の癌、甲状腺癌、副甲状腺癌、副腎癌、軟組織の肉腫、膀胱癌、腎癌、腎細胞癌、腎盂の癌、中枢神経系(CNS)の新生物、神経外胚葉癌、脊髄軸の腫瘍、神経膠腫、髄膜腫ならびに下垂体腺腫が含まれる。本発明による「癌」という用語は癌転移も含む。
「感染性疾患」という用語は、個体から個体へまたは生物から生物へと伝播され得る、微生物因子によって引き起こされる任意の疾患(例えば普通の風邪)を指す。感染性疾患の例には、ウイルス感染症、例えばAIDS(HIV)、A型、B型またはC型肝炎、疱疹、帯状疱疹(水痘)、風疹(風疹ウイルス)、黄熱病、デング熱等、フラビウイルス、インフルエンザウイルス、出血性感染症(マールブルグウイルスまたはエボラウイルス)、および重症急性呼吸器症候群(SARS)、細菌感染症、例えばレジオネラ病(レジオネラ属(Legionella))、性感染症(例えばクラミジアまたは淋病)、胃潰瘍(ヘリコバクター属(Helicobacter))、コレラ(ビブリオ属(Vibrio))、結核、ジフテリア、大腸菌、ブドウ球菌属(Staphylococci)、サルモネラ属(Salmonella)または連鎖球菌属(Streptococci)による感染(破傷風);原生動物病原体による感染、例えばマラリア、睡眠病、リーシュマニア症;トキソプラズマ症、すなわちプラスモディウム属(Plasmodium)、トリパノソーマ属(Trypanosoma)、リーシュマニア属(Leishmania)およびトキソプラズマ属(Toxoplasma)による感染;または真菌感染症、例えばクリプトコックス・ネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)、ヒストプラスマ・カプスラーツム(Histoplasma capsulatum)、コクシジオイデス・イミチス(Coccidioides immitis)、ブラストミセス・デルマチチディス(Blastomyces dermatitidis)またはカンジダ・アルビカンス(Candida albicans)によって引き起こされる真菌感染症が含まれる。
「自己免疫疾患」という用語は、身体が自らの組織の何らかの成分に対して免疫原性(すなわち免疫系)応答を生じる任意の疾患を指す。言い換えると、免疫系は、体内の何らかの組織または系を自己として認識するその能力を喪失しており、それが異物であるかのごとくに標的とし、攻撃する。自己免疫疾患は、主として1つの器官が侵されるもの(例えば溶血性貧血および自己免疫性甲状腺炎)、ならびに自己免疫疾患の過程が多くの組織を介して拡散するもの(例えば全身性エリテマトーデス)に分類することができる。例えば多発性硬化症は、脳および脊髄の神経線維を取り囲む鞘を攻撃するT細胞によって引き起こされると考えられている。これは、協調の喪失、衰弱および視朦をもたらす。自己免疫疾患は当分野で公知であり、例えば橋本甲状腺炎、グレーヴズ病、狼瘡、多発性硬化症、関節リウマチ、溶血性貧血、自己免疫性甲状腺炎、全身性エリテマトーデス、セリアック病、クローン病、大腸炎、糖尿病、強皮症、乾癬等が含まれる。
本発明によれば、免疫応答は、抗原またはそのフラグメント、例えば疾患関連抗原をコードする適切なmRNAを被験体に導入することによって刺激し得る。
「抗原」という用語は、それに対して免疫応答が引き起こされるエピトープを含有する作用物質に関する。「抗原」という用語は、特にタンパク質、ペプチド、多糖、核酸、特にRNAおよびDNA、ならびにヌクレオチドを包含する。「抗原」という用語はまた、形質転換を通してのみ抗原性になる−および感作させる−(例えば分子中で中間的にまたは体タンパク質で完全に)作用物質も包含する。抗原は、好ましくは、樹状細胞またはマクロファージのような抗原提示細胞などの免疫系の細胞によって提示可能である。加えて、抗原またはそのプロセシング産物は、好ましくはTもしくはB細胞受容体によって、または抗体などの免疫グロブリン分子によって認識可能である。好ましい実施形態では、抗原は疾患関連抗原、例えば腫瘍関連抗原、ウイルス抗原または細菌抗原である。
「疾患関連抗原」という用語は、その最も広い意味で使用され、疾患に関連する任意の抗原を指す。疾患関連抗原は、宿主の免疫系を刺激して、疾患に対する細胞性抗原特異的免疫応答および/または体液性抗体応答を生じさせるエピトープを含有する分子である。疾患関連抗原は、それゆえ、治療目的に使用され得る。疾患関連抗原は、好ましくは微生物、典型的には微生物抗原による感染に関連するか、または癌、典型的には腫瘍に関連する。
「抗原に関わる疾患」という用語は、抗原が関与する任意の疾患、例えば抗原の存在を特徴とする疾患を指す。抗原に関わる疾患は、感染性疾患、自己免疫疾患、または癌疾患もしくは単に癌であり得る。上述したように、抗原は疾患関連抗原、例えば腫瘍関連抗原、ウイルス抗原または細菌抗原であり得る。
1つの実施形態では、疾患関連抗原は腫瘍関連抗原である。この実施形態では、本発明は癌または癌転移を処置するのに有用であり得る。好ましくは、罹患器官または組織は、疾患関連抗原を発現するおよび/またはその表面と疾患関連抗原の結合を特徴とする癌細胞などの異常細胞を特徴とする。無傷または実質的に無傷の腫瘍関連抗原またはそのフラグメント、例えばMHCクラスIおよびクラスIIペプチドまたはそのような抗原もしくはフラグメントをコードする核酸、特にmRNAでの免疫は、MHCクラスIおよび/またはクラスII型応答を誘発し、したがって、癌細胞を溶解することができるCD8+細胞傷害性Tリンパ球および/またはCD4+T細胞などのT細胞を刺激することを可能にする。そのような免疫はまた、腫瘍関連抗原に対する抗体の産生をもたらす体液性免疫応答(B細胞応答)も誘発し得る。さらに、樹状細胞(DC)などの抗原提示細胞(APC)に、インビトロで腫瘍抗原をコードする核酸でのトランスフェクションによってMHCクラスI提示ペプチドを負荷し、患者に投与することができる。1つの実施形態では、「腫瘍関連抗原」という用語は、細胞質、細胞表面および細胞核に由来し得る癌細胞の成分を指す。特に、この用語は、腫瘍細胞の細胞内でまたは腫瘍細胞上に表面抗原として、好ましくは大量に、産生される抗原を指す。腫瘍抗原の例には、HER2、EGFR、VEGF、CAMPATH1抗原、CD22、CA−125、HLA−DR、ホジキンリンパ腫またはムチン1が含まれるが、これらに限定されない。
本発明によれば、腫瘍関連抗原は、好ましくは、腫瘍または癌に特徴的であり、ならびに型および/または発現レベルに関して腫瘍細胞または癌細胞に特徴的である何らかの抗原を含む。1つの実施形態では、「腫瘍関連抗原」という用語は、正常条件下では、すなわち健常被験体では、限られた数の組織および/もしくは器官においてまたは特定の発生段階で特異的に発現されるタンパク質に関し、例えば腫瘍関連抗原は、正常条件下では胃組織、好ましくは胃粘膜において、生殖器官、例えば精巣において、栄養膜組織、例えば胎盤において、または生殖系列細胞において特異的に発現され得、および1つ以上の腫瘍または癌組織で発現されるまたは異常発現される。これに関連して、「限られた数」とは、好ましくは3以下、より好ましくは2以下または1を意味する。本発明に関連して腫瘍関連抗原には、例えば分化抗原、好ましくは細胞型特異的分化抗原、すなわち正常条件下では特定の分化段階で特定の細胞型において特異的に発現されるタンパク質、癌/精巣抗原、すなわち正常条件下では精巣においておよび時として胎盤において特異的に発現されるタンパク質、ならびに生殖細胞特異抗原が含まれる。本発明に関連して、腫瘍関連抗原は、好ましくは正常組織では発現されないもしくはごくまれにしか発現されないかまたは腫瘍細胞では変異している。好ましくは、腫瘍関連抗原または腫瘍関連抗原の異常発現は癌細胞を同定する。本発明に関連して、被験体、例えば癌疾患に罹患している患者において癌細胞によって発現される腫瘍関連抗原は、好ましくは前記被験体における自己タンパク質である。好ましい実施形態では、本発明に関連して腫瘍関連抗原は、正常条件下では、必須ではない組織もしくは器官、すなわち免疫系によって損傷された場合に被験体の死をもたらさない組織もしくは器官において、または免疫系がアクセスできないもしくはほとんどアクセスできない身体の器官もしくは構造体において特異的に発現される。好ましくは、腫瘍関連抗原は、それが発現されている癌細胞によってMHC分子に関連して提示される。
腫瘍免疫療法、特に腫瘍ワクチン接種における標的構造体として本発明によって企図される腫瘍関連抗原の基準を理想的に満たす分化抗原の例は、CLDN6およびCLDN18.2などのクローディンファミリーの細胞表面タンパク質である。これらの分化抗原は様々な起源の腫瘍で発現され、それらの選択的発現(毒性に関わる正常組織では発現されない)および形質膜への局在化により、抗体媒介性癌免疫療法に関連する標的構造体として特に適する。
本発明において有用であり得る抗原のさらなる例は、p53、ART−4、BAGE、β−カテニン/m、Bcr−abL CAMEL、CAP−1、CASP−8、CDC27/m、CDK4/m、CEA、クローディン12、c−MYC、CT、Cyp−B、DAM、ELF2M、ETV6−AML1、G250、GAGE、GnT−V、Gap100、HAGE、HER−2/neu、HPV−E7、HPV−E6、HAST−2、hTERT(またはhTRT)、LAGE、LDLR/FUT、MAGE−A、好ましくはMAGE−A1、MAGE−A2、MAGE−A3、MAGE−A4、MAGE−A5、MAGE−A6、MAGE−A7、MAGE−A8、MAGE−A9、MAGE−A10、MAGE−A11またはMAGE−A12、MAGE−B、MAGE−C、MART−1/メランA、MC1R、ミオシン/m、MUC1、MUM−1、−2、−3、NA88−A、NF1、NY−ESO−1、NY−BR−1、p190マイナーBCR−abL、Pm1/RARa、PRAME、プロテイナーゼ3、PSA、PSM、RAGE、RU1またはRU2、SAGE、SART−1またはSART−3、SCGB3A2、SCP1、SCP2、SCP3、SSX、サバイビン、TEL/AML1、TPI/m、TRP−1、TRP−2、TRP−2/INT2、TPTEおよびWT、好ましくはWT−1である。
「ウイルス抗原」という用語は、抗原性を有する、すなわち個体において免疫応答を誘発することができる任意のウイルス成分を指す。ウイルス抗原は、ウイルスリボ核タンパク質またはエンベロープタンパク質であり得る。
「細菌抗原」という用語は、抗原性を有する、すなわち個体において免疫応答を誘発することができる任意の細菌成分を指す。細菌抗原は、細菌の細胞壁または細胞質膜に由来し得る。
「免疫応答」という用語は、本明細書で使用される場合、細菌またはウイルスなどの免疫原性生物、細胞または物質などに対する免疫系の反応に関する。「免疫応答」という用語は、先天性免疫応答および適応免疫応答を包含する。好ましくは、免疫応答は、免疫細胞の活性化、サイトカイン生合成の誘導および/または抗体産生に関連する。免疫応答は、樹状細胞および/またはマクロファージなどの抗原提示細胞の活性化、前記抗原提示細胞による抗原またはそのフラグメントの提示ならびにこの提示による細胞傷害性T細胞の活性化の工程を含むことが好ましい。
「処置する」または「処置」という用語は、個体の健康状態を改善するおよび/または生存期間を延長する(増大させる)任意の処置に関する。前記処置は、個体において疾患を排除し得る、個体において疾患の発症を停止もしくは遅らせ得る、個体において疾患の発症を阻止もしくは遅らせ得る、個体において症状の頻度もしくは重症度を減少させ得る、および/または現在疾患を有しているもしくは以前に疾患を有していたことがある個体において再発を減少させ得る。
特に、「疾患の処置」という用語は、疾患またはその症状を治癒する、期間を短縮する、改善する、進行または悪化を遅らせるまたは阻止することを包含する。
「免疫療法」という用語は、好ましくは特定の免疫反応および/または免疫エフェクター機能を含む処置に関する。
「免疫」または「ワクチン接種」という用語は、治療的または予防的理由で被験体を処置する過程を表す。
「被験体」または「個体」という用語は、本明細書で使用される場合、好ましくは哺乳動物に関する。例えば、本発明に関連して哺乳動物は、ヒト、非ヒト霊長動物、家畜、例えばイヌ、ネコ、ヒツジ、ウシ、ヤギ、ブタ、ウマ等、実験動物、例えばマウス、ラット、ウサギ、モルモット等、ならびに飼育動物、例えば動物園の動物である。好ましい実施形態では、被験体はヒトである。
「抗原提示細胞」(APC)という用語は、その細胞表面上に(またはその細胞表面において)少なくとも1つの抗原または抗原フラグメントを展示する、獲得するおよび/または提示することができる様々な細胞の1つに関する。抗原提示細胞は、プロフェッショナル抗原提示細胞と非プロフェッショナル抗原提示細胞に分類することができる。
「プロフェッショナル抗原提示細胞」という用語は、ナイーブT細胞との相互作用に必要な主要組織適合遺伝子複合体クラスII(MHCクラスII)分子を構成的に発現する抗原提示細胞に関する。T細胞が抗原提示細胞の膜上でMHCクラスII分子複合体と相互作用した場合、抗原提示細胞は、T細胞の活性化を誘導する共刺激分子を産生する。プロフェッショナル抗原提示細胞は、樹状細胞およびマクロファージを含む。
「非プロフェッショナル抗原提示細胞」という用語は、MHCクラスII分子を構成的には発現しないが、インターフェロンγなどの特定のサイトカインによる刺激後にMHCクラスII分子を発現する抗原提示細胞に関する。例示的な非プロフェッショナル抗原提示細胞には、線維芽細胞、胸腺上皮細胞、甲状腺上皮細胞、グリア細胞、膵ベータ細胞または血管内皮細胞が含まれる。
本発明の1つの実施形態では、RNAなどの核酸をエクスビボ法によって、すなわち患者から細胞を取り出し、前記細胞を遺伝的に修飾して、修飾された細胞を再び患者に導入することによって患者に投与する。トランスフェクションおよび形質導入法は当業者に公知である。
本発明によれば、「トランスフェクション」という用語は、1つ以上の核酸を生物にまたは宿主細胞に導入することを指す。本発明に従ってインビトロまたはインビボで核酸を細胞に導入するために様々な方法を使用し得る。そのような方法には、核酸−CaPO沈殿物のトランスフェクション、DEAEと会合した核酸のトランスフェクション、対象とする核酸を担持するウイルスによるトランスフェクションまたは感染、リポソーム媒介性トランスフェクション等が含まれる。
本発明によれば、核酸は特定の細胞に向けられ得る。そのような実施形態では、核酸を細胞に投与するために使用される担体(例えばレトロウイルスまたはリポソーム)は、結合標的分子を有し得る。例えば、標的細胞上の表面膜タンパク質に特異的な抗体または標的細胞上の受容体のリガンドなどの分子を核酸担体に組み込み得るかまたは結合し得る。リポソームによる核酸の投与を所望する場合は、標的化および/または吸収を可能にするためにエンドサイトーシスに関連する表面膜タンパク質に結合しているタンパク質をリポソーム製剤に組み込み得る。そのようなタンパク質には、特定の細胞型に特異的なキャプシドタンパク質またはそのフラグメント、インターナライズされるタンパク質に対する抗体、細胞内部位を標的とするタンパク質等が含まれる。
「レポーター」とは、レポーター遺伝子によってコードされ、レポーターアッセイで測定される分子、典型的にはペプチドまたはタンパク質に関する。従来の系は、通常酵素レポーターを使用し、前記レポーターの活性を測定する。
「マルチクローニングサイト」という用語は、そのいずれか1つが、例えばベクターの切断および核酸の挿入に使用され得る制限酵素部位を含む核酸領域を指す。
本発明によれば、ヌクレオチドまたはアミノ酸などの2つのエレメントは、それらが互いに直接隣接している場合、中断することなく連続している。例えば、x個の連続するヌクレオチドNの配列は、配列(N)を指す。
「制限エンドヌクレアーゼ」または「制限酵素」とは、特定の塩基配列内でDNA分子の両方の鎖のホスホジエステル結合を切断する酵素のクラスを指す。それらは、二本鎖DNA分子上の、認識配列と称される特定の結合部位を認識する。DNA中の前記ホスホジエステル結合が前記酵素によって切断される部位は切断部位と称される。IIS型酵素の場合、切断部位はDNA結合部位から所定の距離を置いて位置する。本発明によれば、「制限エンドヌクレアーゼ」という用語は、例えば酵素SapI、EciI、BpiI、AarI、AloI、BaeI、BbvCI、PpiIおよびPsrI、BsrD1、BtsI、EarI、BmrI、BsaI、BsmBI、FauI、BbsI、BciVI、BfuAI、BspMI、BseRI、EciI、BtgZI、BpuEI、BsgI、MmeI、CspCI、BaeI、BsaMI、Mva1269I、PctI、Bse3DI、BseMI、Bst6I、Eam1104I、Ksp632I、BfiI、Bso31I、BspTNI、Eco31I、Esp3I、BfuI、Acc36I、AarI、Eco57I、Eco57MI、GsuI、AloI、Hin4I、PpiIおよびPsrIを含む。
RNAの「安定性」という用語は、RNAの「半減期」に関する。「半減期」とは、分子の活性、量または数の半分を除去するのに必要とされる時間に関する。本発明に関連して、RNAの半減期は前記RNAの安定性の指標である。
本明細書で述べるRNAなどの核酸は、特に本明細書で述べる処置のために使用される場合、核酸ならびに場合により1つ以上の医薬的に許容される担体、希釈剤および/または賦形剤を含む医薬組成物またはキットの形態で存在し得る。
医薬組成物は、好ましくは無菌であり、有効量の核酸を含有する。
医薬組成物は、通常は均一剤形で提供され、当分野で公知の方法で調製され得る。医薬組成物は、例えば溶液または懸濁液の形態であり得る。
医薬組成物は、塩、緩衝物質、防腐剤、担体、希釈剤および/または賦形剤を含有してよく、それらすべてが、好ましくは医薬的に許容される。「医薬的に許容される」という用語は、医薬組成物の活性成分(1つまたは複数)の作用と相互作用しない物質の非毒性を指す。
医薬的に許容されない塩は、医薬的に許容される塩を調製するために使用してよく、本発明に包含される。この種の医薬的に許容される塩は、非限定的に、以下の酸:塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸、マレイン酸、酢酸、サリチル酸、クエン酸、ギ酸、マロン酸、コハク酸等から調製されるものを含む。医薬的に許容される塩はまた、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩、例えばナトリウム塩、カリウム塩またはカルシウム塩としても調製され得る。
医薬組成物における使用のための適切な緩衝物質には、塩中の酢酸、塩中のクエン酸、塩中のホウ酸および塩中のリン酸が含まれる。
医薬組成物における使用のための適切な防腐剤には、塩化ベンザルコニウム、クロロブタノール、パラベンおよびチメロサールが含まれる。
「担体」という用語は、適用を容易にする、増強するまたは可能にするために活性成分と組み合わせる、天然または非天然(合成)の有機または無機成分を指す。本発明によれば、「担体」という用語はまた、患者への投与に適した、1つ以上の適合性の固体または液体充填剤、希釈剤または被包物質も包含する。
非経口投与のための可能な担体物質は、例えば滅菌水、グルコース溶液、リンガー液、乳酸リンガー液、滅菌塩化ナトリウム溶液、ポリアルキレングリコール、水素化ナフタレンおよび、特に生体適合性ラクチドポリマー、ラクチド/グリコリドコポリマーまたはポリオキシエチレン/ポリオキシプロピレンコポリマーである。
本明細書で使用される場合の「賦形剤」という用語は、医薬組成物中に存在してもよく、および活性成分ではないすべての物質、例えば担体、結合剤、潤滑剤、増粘剤、界面活性剤、防腐剤、乳化剤、緩衝剤、着香剤または着色剤を指示することが意図されている。
本明細書で述べる医薬組成物は、任意の従来の経路によって、例えば注射または注入を含む非経口投与によって投与し得る。投与は、好ましくは非経口的であり、例えば静脈内、動脈内、皮下、リンパ節内、皮内または筋肉内経路である。
非経口投与に適する組成物は、通常、好ましくは受容者の血液と等張である、活性化合物の滅菌水性または非水性調製物を含む。適合性担体および溶媒の例は、リンガー液および等張塩化ナトリウム溶液である。加えて、通常は滅菌の、固定油が溶液または懸濁媒質として使用される。
本明細書で述べる作用物質および組成物は、好ましくは有効量で投与される。「有効量」とは、単独でまたはさらなる用量と共に所望の反応または所望の作用を達成する量を指す。特定の疾患または特定の状態の処置の場合、所望の反応は、好ましくは疾患の経過の阻止に関する。これは、疾患の進行を遅らせることおよび、特に疾患の進行を妨げるまたは逆転させることを含む。疾患または状態の処置における所望の反応はまた、前記疾患または前記状態の発症の遅延または発症の予防であり得る。
本明細書で述べる作用物質または組成物の有効量は、処置される状態、疾患の重症度、患者の年齢、生理的状態、体格および体重を含む患者の個別パラメータ、処置の期間、併用療法の種類(存在する場合)、特定の投与経路ならびに同様の因子に依存する。したがって、本明細書で述べる作用物質の投与される用量は、これらのパラメータのいくつかに依存し得る。患者における反応が初期用量で不十分である場合は、より高用量(または異なる、より限局された投与経路によって達成される効果的により高い用量)を使用し得る。
本発明を以下の図面および実施例によって詳細に説明するが、これらは例示のみを目的とするものであり、限定と解釈されるべきではない。説明および実施例に基づき、さらなる実施形態が当業者に容易に理解され、それらも同様に本発明の範囲内である。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 転写の5’→3’方向に、
(a)プロモーター;
(b)転写可能な核酸配列または転写可能な核酸配列を導入するための核酸配列;および
(c)前記プロモーター(a)の制御下で転写された場合、転写産物において少なくとも80個の連続するヌクレオチドのヌクレオチド配列をコードする核酸配列であって、前記転写産物中の少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列が、ポリアデニル配列内に、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの配列を含む前記ポリアデニル配列である、核酸配列
を含む核酸分子。
2. Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列が、2つ以上の連続する、ヌクレオチドの配列、好ましくは恣意的な配列であり、2つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列の最初と最後のヌクレオチドがAヌクレオチド以外のヌクレオチドである、1.に記載の核酸分子。
3. 前記核酸配列(c)が、前記核酸配列(c)の代わりに、前記プロモーター(a)の制御下で転写された場合、転写産物において少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列と同じ長さのポリアデニル配列をコードする核酸配列(c)’を含む核酸分子と比較して、大腸菌での前記核酸分子の増殖時により高い安定性を示す、1.または2.に記載の核酸分子。
4. 少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列が、少なくとも90個のヌクレオチド、好ましくは少なくとも100個のヌクレオチドを含む、1.から3.のいずれか一つに記載の核酸分子。
5. Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列が、前記ポリアデニル配列の21位から80位まで、好ましくは21位から60位まで、より好ましくは31位から50位までの領域内に位置する、1.から4.のいずれか一つに記載の核酸分子。
6. Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列に、前記ポリアデニル配列中の少なくとも20個のA残基が先行するおよび/または前記ポリアデニル配列中の少なくとも20個のA残基が続く、1.から5.のいずれか一つに記載の核酸分子。
7. Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列が、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも8個、好ましくは少なくとも10個、より好ましくは少なくとも15個のヌクレオチドの長さを有する、1.から6.のいずれか一つに記載の核酸分子。
8. Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列が、50個未満、好ましくは30個未満、より好ましくは20個未満のヌクレオチドの長さを有する、1.から7.のいずれか一つに記載の核酸分子。
9. Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列が、3個より多い連続するA残基を含まず、好ましくは2個以下の連続するA残基を含み、好ましくは連続するA残基を全く含まない、1.から8.のいずれか一つに記載の核酸分子。
10. 前記プロモーター(a)の制御下の前記核酸配列(b)および(c)が、転写されて共通の転写産物を与えることができる、1.から9.のいずれか一つに記載の核酸分子。
11. 前記転写産物において少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列が3’末端に位置する、1.から10.のいずれか一つに記載の核酸分子。
12. 閉環状分子または直鎖状分子である、1.から11.のいずれか一つに記載の核酸分子。
13. 前記転写可能な核酸配列がペプチドまたはタンパク質をコードする核酸配列を含み、および転写可能な核酸配列を導入するための前記核酸配列がマルチクローニングサイトである、1.から12.のいずれか一つに記載の核酸分子。
14. (i)レポーター遺伝子;(ii)選択マーカー;および(iii)複製起点から成る群より選択される1つ以上の成員をさらに含む、1.から13.のいずれか一つに記載の核酸分子。
15. 特に線状化後に、RNA、特にmRNAのインビトロ転写に適する、1.から14.のいずれか一つに記載の核酸分子。
16. 1.から15.のいずれか一つに記載の核酸分子を鋳型として使用して、転写によって、好ましくはインビトロ転写によって得られるRNA。
17. 核酸分子を増殖させる方法であって、
(i)1.から15.のいずれか一つに記載の核酸分子を提供する工程、および
(ii)前記核酸分子を大腸菌中で増殖させる工程
を含む方法。
18. 大腸菌中で前記核酸分子を増殖させる工程が、前記核酸分子で大腸菌を形質転換する工程および前記形質転換した大腸菌を培養する工程を含む、17.に記載の方法。
19. 増殖後に大腸菌から前記核酸分子を単離する工程をさらに含む、17.または18.に記載の方法。
20. RNAを得る方法であって、
(i)17.から19.のいずれか一つに記載の方法に従って核酸分子を増殖させる工程、および
(ii)前記核酸分子を鋳型として使用してRNAをインビトロ転写する工程
を含む方法。
21. ペプチドまたはタンパク質を得る方法であって、
(i)20.に記載の方法に従って前記ペプチドまたはタンパク質をコードするmRNAを得る工程、および
(ii)前記mRNAを翻訳する工程
を含む方法。
22. 前記核酸分子の転写の前に、前記核酸分子の切断をさらに含む工程を特徴とする、20.または21.に記載の方法。
23. 宿主細胞をトランスフェクトするための、16.に記載のRNAの使用。
24. 前記宿主細胞が抗原提示細胞、特に樹状細胞、単球またはマクロファージである、23.に記載の使用。
25. ワクチン接種のための、16.に記載のRNAの使用。
[実施例1]
ポリ(dA:dT)安定性に関する半自動スクリーニング
個々の大腸菌クローンによって担持されるプラスミド上にコードされる重要なポリ(dA:dT)配列領域の完全性に関して多数の大腸菌クローンをスクリーニングするため、半自動工程を確立した。1つの特定のポリ(dA:dT)構築物のスクリーニングのために、96個の大腸菌クローンを96ウェルプレート中37℃で接種し、インキュベートした。細胞を遠心分離によって採取し、96ウェルプレートの減圧に基づく精製プラットフォームでプラスミドを精製した。試験したプラスミドDNAは3つのSacI制限部位を含み、ベクターを3−UTR(3’非翻訳領域)内で2回およびポリ(dA:dT)配列の下流で1回切断した。SacI制限は、常に142bpと270bpのサイズの2つの特異的バンドをもたらし、ポリ(dA:dT)の長さの計算を可能にした。3番目のバンドは、ベクター骨格および挿入された抗原(GOI=対象とする遺伝子)に依存するサイズの抗原を表した。制限部位の位置およびフラグメントの長さを含む例示的なベクターマップを図1Bに示す。
多数のクローンを観測するため、SacI制限消化物の試料を半自動キャピラリーゲル電気泳動システムに適用し、25bpから500bpの間のバンドパターンを高分解能で分析した(図1Aは8個のクローンの制限分析の例を示す)。25bpおよび500bpの内部サイズ標準品のバンドを黒い星印()で示す。142bpおよび270bpの無傷ポリ(dA:dT)を表すバンドを黒い矢印(→)で示す。クローン1およびクローン4は、142bpと270bpの間に付加的なバンド(赤い星印()で示す)をもたらす短縮ポリ(dA:dT)領域を有する亜集団を示す。ポリ(dA:dT)の不安定性を、短縮ポリ(dA:dT)配列を有するクローンと無傷ポリ(dA:dT)配列を有するクローンとの比率として示す。
[実施例2]
種々のポリ(dA:dT)構築物の安定性試験
モデル抗原としてSIINFEKLペプチドを選択した。その理由は、以前の実験でこの抗原のポリ(dA:dT)不安定性が再現可能に50〜60%と測定され、それゆえ安定性試験のために大きな実験ウィンドウを提供するからである。10個の異なるポリ(dA:dT)構築物を設計し、SIINFEKLペプチドの後に直接融合した。10個のヌクレオチドリンカー(L)をポリ(dA:dT)配列の異なる位置でポリ(dA:dT)ストレッチに挿入した。リンカー配列(GCATATGACT)は、4個すべてのヌクレオチド(2×G、2×C、3×Tおよび3×A)のバランスの取れた寄与を含むように選択した。4つの構築物を、ポリ(dA:dT)の中央にリンカーを配置し、各々の側で45個のアデノシン残基(45×A)から出発して(A45L45)、両側に5×Aを段階的に増加し、リンカーの各々の側の60×Aで終了する(それぞれA50L50、A55L55およびA60L60)ように設計した。
残りの6個の構築物は、A50L50のように合計で100×Aを含んだ。しかし、20×Aの後にリンカーを挿入し、その後にはリンカー配列および別の80×Aが続いた(A20L80)。したがって、リンカーを、30×Aの後(A30L70)、40×Aの後(A40L60)、60×Aの後(A60L40)、70×Aの後(A70L30)および80×Aの後(A80L20)にそれぞれ挿入した。
10個の構築物の各々の96個のクローンを、前述した制限分析法でポリ(dA:dT)の完全性に関して分析した。10個のリンカーすべてを含む構築物は、A120と比較してポリ(dA:dT)安定性に有益な作用を示した(図2参照)。測定された安定性データを表1に要約する。構築物A45L45は、対照のA120に比べて6倍以上高い安定性を示したが、ポリ(dA:dT)の全長の段階的な増加は、A60L60のわずかに1.66倍の残存安定化に反映されるようにより高い不安定性をもたらした。100×Aおよびポリ(dA:dT)配列の様々な位置にリンカーを有する構築物の安定化は、A20L80についての2.9倍からA40L60の13倍までにわたった。驚くべきことに、A30L70およびA40L60は、ポリ(dA:dT)領域の特に高い安定化を示した。合わせて考慮すると、我々の結果は、10個のヌクレオチドのランダムな配列の挿入がポリ(dA:dT)の完全性に安定化作用を及ぼすことを明らかにする。特にポリ(dA:dT)領域の30位から50位の間の領域は、ポリ(dA:dT)の短縮に特に感受性である。この配列領域へのリンカー配列の導入は、その他の構築物と比較して少なくとも2倍のポリ(dA:dT)安定性のさらなる増大をもたらした(表1および図2参照)。
[実施例3]
種々の大腸菌株におけるポリ(dA:dT)構築物の安定性
さらなる実験では、構築物A30L70およびA40L60の卓越した安定性の特異性と機能性を試験した。安定性試験で認められた結果が試験した大腸菌株TOP10に限定されるという可能性を、他の2つの大腸菌株を試験に含めることによって評価した。A30L70およびA40L60についての試験を、DH5α、XL1−blueおよびTOP10を対照として用いてそれぞれ反復した。これらの菌株は、i)高い遺伝的多様性を有する(表2参照)およびii)分子生物学研究室において広く使用されている大腸菌株を代表する、として選択した。
A120の不安定性は、DH5αについては42%およびXL1−blueについては61.8%と測定され、それゆえ大腸菌TOP10株に関して検出された不安定性と同等とみなされた(図3参照)。A30L70およびA40L60はどちらも3〜4%の不安定性を示し、TOP10におけるA40L60に関してのみ、不安定性がわずかに6.8%まで上昇した。大腸菌の3つの異なる研究室株の試験は、ポリ(dA:dT)安定化に関する結果を確認した。30〜50位の切断感受性領域への10ヌクレオチドのリンカー配列の導入は、種々の大腸菌株におけるポリ(dA:dT)配列の遺伝的安定化のための一般原則として同定された。
[実施例4]
種々のポリ(A)尾部の機能的インビトロ特徴付け
同定された安定化ポリ(A)尾部A30L70およびA40L60の、RNA分子の機能性への影響を明らかにするため、ルシフェラーゼレポーターに基づく実験を実施した。構築物A30L70、A40L60およびA120をホタルルシフェラーゼレポーター遺伝子に融合し、それぞれのメッセンジャーRNAをインビトロ転写によって作製した。RNA分子は同等の完全性を示し、これらを細胞電気穿孔に使用した(表3参照)。RNAを、関連のmRNA腫瘍ワクチンアプローチの標的細胞である、ヒト血液から単離したヒト未熟樹状細胞に電気穿孔した。ルシフェラーゼ翻訳を72時間にわたって観測した。3つの異なるmRNA分子はごくわずかの差で等しく発現された(図4A)。一般的なmRNAの機能性がポリ(A)尾部の性質によって影響されないことを証明するため、ヒト線維芽細胞株(CCD細胞)およびマウス筋芽細胞株(C2C12)において実験を反復した(図4Bおよび図4C)。mRNA翻訳の細胞型特異的パターンを経時的に観測したが、ヒトまたはマウス細胞株のいずれもが、異なるポリ(A)尾部を含むmRNAによるタンパク質発現の相違を示さなかった。
これらの結果は、選択したポリ(A)尾部がインビトロで全体的なmRNAの機能性にごくわずかな影響しか及ぼさないことを明らかにする。それゆえ、それぞれ30位および40位のポリ(dA:dT)領域へのリンカー配列の挿入は、それぞれのRNA分子の完全な機能性を維持することによって実質的な遺伝的安定化を可能にする。
[実施例5]
種々のポリ(A)尾部の機能的インビボ特徴付け
ワクチン接種のためのmRNAの全身的インビボ適用のために、RNAを脂質と共に製剤することによってRNAリポプレックスを作製し、静脈内投与した。RNAリポプレックスは、脾臓を標的とし、それぞれのmRNAを翻訳する未熟樹状細胞によって取り込まれるように作製されている。インビボでの機能性タンパク質発現を確実にするためにマウス実験において2つの安定化ポリ(A)尾部、すなわちA30L70とA40L60を試験することを目的とした。A120を有するRNAを発現対照として使用した。各5匹の動物のBALB/cマウスの3つの群に、種々のポリ(A)尾部(A30L70、A40L60およびA120)を有する機能的インビトロ試験に使用したRNA(表3)をコードするホタルルシフェラーゼを含有するRNA−リポプレックスを静脈内注射した。インビボ生物発光イメージングシステムを用いて48時間にわたってホタルルシフェラーゼ発現を観測した(図5A)。累積ルシフェラーゼシグナルの定量化を図5Bに示す。ルシフェラーゼシグナルの位置または強度のいずれもが、異なるポリ(A)尾部を有するRNAの間で有意に異ならず、両方の安定化ポリ(A)尾部が全身的インビボ適用に適することを証明した。
[実施例6]
種々のポリ(A)尾部に対する免疫学的応答
最後のセットの実験では、安定化ポリ(A)尾部、A30L70およびA40L60が、mRNAワクチンによって誘導される特異的免疫応答に影響を及ぼすかどうかを評価した。それゆえ、安定化ポリ(A)尾部および対照A120を先の安定性試験に関してのSIINFEKLペプチドに融合した。ポリ(A)尾部A30L70、A40L60およびA120を含む3つのRNAをインビトロ転写によって作製し、これらのRNAは同等の品質と完全性を示した(表4)。C57/BL6マウスの3つの群に、各々5匹の動物で2回、0日目と3日目に種々のSIINFEKL RNAを含むRNA−リポプレックスを2組ずつ静脈注射した。抗原特異的CD8 T細胞の頻度を最後の免疫の5日後(8日目)にSIINFEKL−MHC四量体染色によって測定することにより、RNA誘導性免疫応答を分析した。FACS分析によるそれぞれのゲーティング戦略を図6Aに示す。抗原特異的CD8 T細胞頻度の比較は、試験したすべてのポリ(A)尾部を有するRNAが免疫応答を誘導することを示した。それにより、同じ群内(各RNAについて2×5匹の動物)または異なるIVT RNAを摂取した3つの群間のいずれにおいても有意差は検出されず、安定化ポリ(A)尾部がmRNAによって誘導される特異的免疫応答に影響を及ぼさないことが実証された(図6B)。
制限ベースの分析法を確立することにより、我々はここで、mRNAのポリ(A)尾部をコードするポリ(dA:dT)領域が一般的な大腸菌株において遺伝的に不安定であることを示すことができる。この不安定性は、安定なポリ(dA:dT)配列を有するクローンを得るために多大の労力を要するスクリーニング作業をもたらす。我々は、10ヌクレオチドのリンカー配列の挿入がこの配列ストレッチを安定化することを明らかにした。それにより30位から50位までがポリ(dA:dT)短縮に特に感受性であると同定された。この特定領域へのリンカー挿入は、他の位置における挿入に比べて安定性を少なくとも2倍、さらに増大させた。安定性試験は、いくつかの一般的に使用される大腸菌株において確認された。配列挿入は、いくつかの細胞株においておよびマウスでのインビボ活性の比較によって実証されたように、それぞれのインビトロ転写RNAの機能性を変化させなかった。最後に、RNA誘導性免疫応答はポリ(A)尾部の修飾によって影響を受けなかった。合わせて考慮すると、我々は、それぞれのプラスミドDNAの取り扱いを容易にし、およびそれによりインビトロおよびインビボでのRNAの機能性またはRNA特異的免疫応答の誘導に影響を及ぼさない、ポリ(dA:dT)領域を遺伝的に安定化するツールを同定した。

Claims (22)

  1. 転写の5’→3’方向に、
    (a)プロモーター;
    (b)転写可能な核酸配列または転写可能な核酸配列を導入するための核酸配列;および
    (c)前記プロモーター(a)の制御下で転写された場合、転写産物において少なくとも80個の連続するヌクレオチドのヌクレオチド配列をコードする核酸配列であって、前記転写産物中の少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列が、ポリアデニル配列内に、Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの配列を含む前記ポリアデニル配列である、核酸配列を含み、
    3個から20個のヌクレオチドの長さを有するAヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列に、前記ポリアデニル配列中の少なくとも20個の連続するA残基が先行する、および前記ポリアデニル配列中の少なくとも20個の連続するA残基が続くものであり
    前記核酸配列(c)が、前記核酸配列(c)の代わりに、前記プロモーター(a)の制御下で転写された場合、転写産物において少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列と同じ長さのポリアデニル配列をコードする核酸配列(c)’を含む核酸分子と比較して、大腸菌での前記核酸分子の増殖時により高い安定性を示す、
    核酸分子。
  2. Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列が、2つ以上の連続するヌクレオチドの配列であり、2つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列の最初と最後のヌクレオチドがAヌクレオチド以外のヌクレオチドである、請求項1に記載の核酸分子。
  3. 少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列が、少なくとも90個のヌクレオチド、又は少なくとも100個のヌクレオチドを含む、請求項1又は2に記載の核酸分子。
  4. Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列が、前記ポリアデニル配列の21位から80位まで、21位から60位まで、又は31位から50位までの領域内に位置する、請求項1からのいずれか一項に記載の核酸分子。
  5. Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列が、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも8個、少なくとも10個、又は少なくとも15個のヌクレオチドの長さを有する、請求項1からのいずれか一項に記載の核酸分子。
  6. Aヌクレオチド以外のヌクレオチドを含有する1つ以上の連続するヌクレオチドの前記配列が、3個より多い連続するA残基を含まず、2個以下の連続するA残基を含まず、又は連続するA残基を全く含まない、請求項1からのいずれか一項に記載の核酸分子。
  7. 前記プロモーター(a)の制御下の前記核酸配列(b)および(c)が、転写されて共通の転写産物を与えることができる、請求項1からのいずれか一項に記載の核酸分子。
  8. 前記転写産物において少なくとも80個の連続するヌクレオチドの前記ヌクレオチド配列が3’末端に位置する、請求項1からのいずれか一項に記載の核酸分子。
  9. 閉環状分子または直鎖状分子である、請求項1からのいずれか一項に記載の核酸分子。
  10. 前記転写可能な核酸配列がペプチドまたはタンパク質をコードする核酸配列を含み、および転写可能な核酸配列を導入するための前記核酸配列がマルチクローニングサイトである、請求項1からのいずれか一項に記載の核酸分子。
  11. (i)レポーター遺伝子;(ii)選択マーカー;および(iii)複製起点から成る群より選択される1つ以上の成員をさらに含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の核酸分子。
  12. 線状化後に、RNA、又はmRNAのインビトロ転写に適する、請求項1から11のいずれか一項に記載の核酸分子。
  13. 請求項1から12のいずれか一項に記載の核酸分子を鋳型として使用して、転写によって、又はインビトロ転写によって得られるRNA。
  14. 核酸分子を増殖させる方法であって、
    (i)請求項1から12のいずれか一項に記載の核酸分子を提供する工程、および
    (ii)前記核酸分子を大腸菌中で増殖させる工程
    を含む方法。
  15. 大腸菌中で前記核酸分子を増殖させる工程が、前記核酸分子で大腸菌を形質転換する工程および前記形質転換した大腸菌を培養する工程を含む、請求項14に記載の方法。
  16. 増殖後に大腸菌から前記核酸分子を単離する工程をさらに含む、請求項14または15に記載の方法。
  17. RNAを得る方法であって、
    (i)請求項14から16のいずれか一項に記載の方法に従って核酸分子を増殖させる工程、および
    (ii)前記核酸分子を鋳型として使用してRNAをインビトロ転写する工程
    を含む方法。
  18. ペプチドまたはタンパク質を得る方法であって、
    (i)請求項17に記載の方法に従って前記ペプチドまたはタンパク質をコードするmRNAを得る工程、および
    (ii)前記mRNAを翻訳する工程
    を含む方法。
  19. 前記核酸分子の転写の前に、前記核酸分子の切断をさらに含む工程を特徴とする、請求項17または18に記載の方法。
  20. 宿主細胞をトランスフェクトするための、請求項13に記載のRNA。
  21. 前記宿主細胞が抗原提示細胞、特に樹状細胞、単球またはマクロファージである、請求項20に記載のRNA。
  22. ワクチン接種のために使用される、請求項13に記載のRNA。
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