JP6805174B2 - 神経成長因子シグナルペプチド及び副甲状腺ホルモンを含むaav分離株及び融合タンパク質 - Google Patents

神経成長因子シグナルペプチド及び副甲状腺ホルモンを含むaav分離株及び融合タンパク質 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本特許出願は、2015年5月12日出願の米国仮特許出願第62/160,522号及び2016年5月4日出願の米国仮特許出願第62,331,699号(参照により組み込まれる)の利益を主張する。
配列表
本明細書と同時提出されるヌクレオチド/アミノ酸の配列表が、参照により、本明細書中にその全体が組み込まれる。
発明の背景
AAVはパルボウイルス科(Parvoviridae family)のメンバーであり、約5,000ヌクレオチド未満の、直鎖状の一本鎖DNAゲノムを含む。AAVは、効率的な複製のために、ヘルパーウイルス(即ち、アデノウイルス又はヘルペスウイルス)との共感染、又はヘルパー遺伝子の発現を必要とする。治療用核酸の投与のために用いられるAAVベクターは、典型的には、DNA複製及びパッケージングのための認識シグナルを含有する末端反復配列(terminal repeats)(ITR)のみが残るように、およそ96%の親ゲノムが欠失されている。これにより、ウイルス遺伝子の発現に起因する免疫学的な又は毒性の副作用が無くされる。更に、所望であれば、産生細胞に、特定のAAVタンパク質を送達することにより、AAV ITRを含むAAVベクターを、細胞ゲノムの特定領域に組み込むことが可能になる(例、米国特許第6,342,390号及び第6,821,511号を参照)。組み込まれたAAVゲノムを含む宿主細胞は、細胞増殖の変化や形態の変化を示さない(例えば、米国特許第4,797,368号参照)。
AAV ITRは、非構造的な複製(Rep)タンパク質及び構造的なキャプシド(Cap)タンパク質(ウイルス粒子タンパク質(VP)としても知られている)の固有のコードヌクレオチド配列に隣接する。末端の145ヌクレオチドは自己相補的であり、T字型ヘアピンを形成する、エネルギー的に安定な分子内二重鎖が形成され得るように構成される。これらのヘアピン構造は、細胞のDNAポリメラーゼ複合体のためのプライマーとして機能することにより、ウイルスDNA複製のための起点としての役割を果たす。Rep遺伝子は、Repタンパク質Rep78、Rep68、Rep52、及びRep40をコードする。Rep78及びRep68は、p5プロモーターから転写され、Rep52及びRep40は、p19プロモーターから転写される。Rep78及びRep68タンパク質は、AAV末端の解離を可能にするために、生産的複製の間にヘリカーゼ及びニッカーゼの役割を果たす多機能DNA結合タンパク質である(例、Im et al.,Cell,61:447−57(1990)参照)。これらのタンパク質はまた、内在性AAVプロモーター及びヘルパーウイルス内のプロモーターからの転写を調節する(例、Pereira et al.,J.Virol.,71:1079−1088(1997)参照)。他のRepタンパク質は、Rep78及びRep68の機能を修飾する。cap遺伝子は、キャプシドタンパク質VP1、VP2及びVP3をコードする。cap遺伝子は、p40プロモーターから転写される。
AAVベクターの、分裂細胞及び非分裂細胞に感染し、長期の導入遺伝子発現を確立する能力、及び病原性の欠如により、AAVベクターの、遺伝子治療用途における使用が注目されている。
結合実験における交差競合の欠如は、各AAV血清型が、独特な、細胞への進入のメカニズムを有することを示唆する。異なる血清型由来のキャプシドオープンリーディングフレーム(ORF)の比較により、一連の保存及び発散配列(divergent sequence)が同定され、後者の大部分はウイルス粒子の外側に存在するが、これはAAV血清型間の組織親和性(tissue tropism)の変化を説明する。
異なる宿主範囲及び改善された免疫学的特性を有する新規AAV分離株が望まれている。
副甲状腺機能低下症は、現在の補充療法が無力な、低レベル血中カルシウム及び高レベル血中リンに繋がるホルモン欠乏症候群である。
副甲状腺機能低下症のための新たな治療法が望まれている。
発明の要旨
本発明は、配列番号4又は配列番号9のアミノ酸配列を含むキャプシドを含むアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターであって、異種核酸配列を更に含む、AAVベクターを提供する。一態様においては、異種核酸配列は、NGF−PTH融合ポリペプチド又はメチルマロニルCoAムターゼ酵素をコードする。
本発明は、神経成長因子(NGF)シグナルペプチド及び副甲状腺ホルモン(PTH)を含むポリペプチドであって、配列番号1及び配列番号2のアミノ酸配列を含み得るか、実質的にそれから成り得るか、又はそれから成り得るポリペプチドを提供する。本発明は、該ポリペプチドをコードする核酸、該核酸を含むベクター、及び該ポリペプチド、核酸又はベクターを含む組成物も提供する。
本発明は、哺乳動物における副甲状腺機能低下症を治療する方法であって、哺乳動物に、該ポリペプチド、核酸、ベクター又は組成物を投与することを含み、それによって哺乳動物における副甲状腺機能低下症を治療する、方法を提供する。
本発明は、哺乳動物におけるメチルマロン酸血症(methylmalonic acidaemia)(MMA)を治療する方法であって、メチルマロニルCoAムターゼ酵素をコードする異種核酸配列を含むAAVベクターを投与することを含む、方法を提供する。
図1は、各群における、3匹の別個のマウス中の右耳下唾液腺におけるカニューレ挿入による、AAV2 CMV−ルシフェラーゼ粒子又はAAV44.9CMV−CRE粒子の投与1ヶ月後のマウスの、ルシフェラーゼ発現(RLU)を示すグラフである。 図2は、AAV2、AAV44.9、又はコントロールGFPのカニューレ注入(cannulated)マウス由来血清と5時間インキュベーションした、PTH受容体及びホタルルシフェラーゼレポーター遺伝子をドライブするCREB応答エレメント(CRE)プロモーターで安定にトランスフェクションした293細胞におけるルシフェラーゼ発現(pg/mL)を示すグラフである。 図3は、メチルマロニルCoAムターゼ酵素をコードするAAV44.9ベクターの肝臓への経皮投与の前後の、メチルマロニルCoAムターゼ酵素が欠損した新生マウスにおける血漿メチルマロン酸レベル(μM)を示すグラフである。
発明の詳細な説明
本発明者らは、「44−9」と名付けられたAAV分離株を生成し、特性解析した。AAV44.9は、唾液腺細胞、肝細胞、及び神経細胞(例、皮質、嗅球、及び脳幹の細胞及び小脳のプルキンエ細胞)を含む多くの細胞種において高い遺伝子導入活性を有する。
AAV44−9のキャプシドタンパク質VP1のアミノ酸配列は、最も詳細に報告された、分離株AAVrh8のキャプシドタンパク質VP1のアミノ酸配列(Gao et al.,J.Virol.,78(12):6381−6388(2004)参照)とは、いくつかの位置(そのうち2つは可変ドメイン3におけるセリン残基である)で異なる。特に、AAV44−9のキャプシドタンパク質VP1のアミノ酸配列(配列番号4)は、最も詳細に報告された分離株AAVrh8のキャプシドタンパク質VP1のアミノ酸配列(配列番号6)と比較して、179位、473位及び483位で異なる。
キャプシドタンパク質中アミノ酸の突然変異誘発の研究は、いくつかの突然変異、具体的には可変領域におけるセリン及びスレオニン残基の存在が、ベクターの遺伝子導入活性の阻害効果を有することを示唆している。報告により、これらのアミノ酸は、粒子の表面電荷を増加させ、それらをリソソームにおける分解に向けて標的化し、他の非荷電アミノ酸との置換が、形質導入活性を改善し得ることが示されている。
以前の研究を考慮すると、AAVrh8のキャプシドタンパク質VP1と比較して、AAV44.9のキャプシドタンパク質VP1の可変ドメイン3(配列番号4の473位及び483位)に、更なるセリン残基が含まれることからすれば、AAV44−9が、多くの細胞種において、高い遺伝子導入活性を有することは予想外であった。
一態様においては、本発明は、AAV44−9のキャプシドタンパク質VP1に対応する、配列番号4のアミノ酸配列を含むか、実質的にそれから成るか、又はそれから成る、ポリペプチドを提供する。
別の態様においては、本発明は、AAV44−9のキャプシドタンパク質VP1に対応し、470位のセリンの、アスパラギンとの置換を有する、配列番号9のアミノ酸配列を含むか、実質的にそれから成るか、又はそれから成る、ポリペプチドを提供する。いかなる特定の理論によっても束縛されることを望まないが、該置換は、突然変異キャプシドタンパク質を含むAAV44−9の形質導入及び結合親和性を変化させると考えられている。所望の置換は、QuikChange site−directed mutagenesis kit(Stratagene,San Diego,CA)及び2つの相補的PCRプライマーを使用することによって達成された。フォワードプライマーは、核酸配列
(配列番号10)を有する。
変異体ポリペプチドを製造するためのアミノ酸配列の改変は、当業者に公知の様々な手段によって行われ得る。例えば、アミノ酸置換が、合成時に、ポリペプチドに簡便に導入され得る。或いは、発現ベクターに、改変部位を含む合成オリゴヌクレオチドを連結することにより、部位特異的突然変異が導入され得る。或いは、オリゴヌクレオチドを標的とした、部位特異的突然変異誘発法が用いられ得る。
天然に存在する、任意の特定のアミノ酸に対して、保存的又中立的な置換をもたらす合成アミノ酸及び天然に存在するアミノ酸を選択することは、当業者のスキルの範囲内である。当業者は、望ましくは、側鎖の疎水性又は極性、側鎖の一般的なサイズ及び生理的条件下で酸性又は塩基性の性質を有する側鎖のpK値を考慮することに加えて、任意の特定のアミノ酸置換がなされる状況を考慮する。例えば、リジン、アルギニン、及びヒスチジンに、頻繁に、好適に互いが置換され、アルギニン及びヒスチジンにより頻繁に置換される。当該技術分野において公知の通り、これは、3つのアミノ酸の全てが塩基性側鎖を有するが、リジン及びアルギニンの側鎖のpK値が、ヒスチジン(約6)よりも、互いに対しての方がはるかに僅差(約10及び12)なためである。同様に、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、及びイソロイシンに、頻繁に、好適に互いが置換される(但し、グリシンは、高い頻度で、該グループの他のメンバーへ適切に置換されない)。これは、これらのアミノ酸の各々が、ポリペプチドに取り込まれる場合、比較的疎水性であるが、グリシンのα炭素の欠如により、ファイ及びプサイの回転角(α炭素の周り)が相当構造的に自由になるので、グリシニル残基が、他のアミノ酸に互いが置換される場合に頻繁には生じない、立体構造又は二次構造における変化を引き起こし得るからである。頻繁に、好適に互いが置換される、他のアミノ酸の群としては、グルタミン酸及びアスパラギン酸から成る群;フェニルアラニン、チロシン及びトリプトファンから成る群;セリン、スレオニン、及び場合によりチロシンから成る群が挙げられるが、これらに限定されない。更に、当業者は、合成アミノ酸を、天然に存在するアミノ酸と容易にグループ化し得る。
当業者は、例えば、ポリペプチドの抗ウイルス機能にとって重要ではないアミノ酸を置換又は変異させることによって、突然変異体又は変異体を生成できる。理想的には、最適な活性を保持するために、ペプチドの電子的又は構造的環境を改変しない突然変異が生成される。例えば、ポリペプチドの三次元構造の折り畳み又は安定性に関与しないアミノ酸残基は、突然変異のための候補残基である。
所望であれば、本発明のポリペプチドは、例えば、本発明のタンパク質のグリコシル化、アミド化、カルボキシル化、若しくはリン酸化により、又は酸付加塩、アミド、エステル、特にC末端エステル及びN−アシル誘導体の生成により修飾され得る。ポリペプチドはまた、当該技術分野における公知の方法に従って、他の部分との、共有結合又は非共有結合の複合体を形成することによって、タンパク質誘導体を生成するように改変され得る。共有的に結合した複合体は、化学的部分を、タンパク質を含むアミノ酸の側鎖上又はN若しくはC末端の官能基に連結することによって調製され得る。望ましくは、かかる修飾及びコンジュゲーション(conjugation)は、ポリペプチドの活性に悪影響を及ぼさない。
ポリペプチドは、多くの従来技術のいずれかによって調製され得る。ポリペプチドは、組換え体ソースから単離又は精製され得る。例えば、所望のポリペプチドをコードするDNA断片が、周知の分子遺伝学的手法を用いて、適切なベクターにサブクローニングされ得る。該断片は転写され得、その後ポリペプチドはインビトロで翻訳され得る。市販のキットも用いられ得る。必要に応じて、ポリメラーゼ連鎖反応が、核酸の操作において用いられ得る。
ポリペプチドはまた、当該技術分野における公知の方法に従って、自動ペプチド合成機を用いて合成され得る。或いは、ポリペプチドは、当業者に周知の標準的なペプチド合成技術を用いて合成され得る。特に、ポリペプチドは、固相合成の手順を用いて合成され得る。所望であれば、これは、自動ペプチド合成機を用いて行われ得る。t−ブチルオキシカルボニル(t−BOC)又は9−フルオレニルメチルオキシカルボニル(Fmoc)アミノ酸保護基の除去及びポリペプチドの樹脂からの分離は、例えば、低温での酸処理によって達成され得る。次いで、非ペプチド性有機化合物を除去するため、タンパク質含有混合物が、例えばジエチルエーテルで抽出され得、合成されたポリペプチドが、(例、約25%w/v酢酸で)樹脂粉末から抽出され得る。ポリペプチドの合成後、任意の不完全なタンパク質、ポリペプチド、ペプチド又は遊離アミノ酸を除去するために、必要に応じて、(例、HPLCを用いて)更なる精製が行われ得る。合成されたポリペプチドに対して、その同一性を確認するために、アミノ酸分析及び/又はHPLC分析が行われ得る。本発明による他の用途のためには、当業者に公知のような、化学的コンジュゲーション(chemical conjugation)によって、又は遺伝学的手段によってのいずれかで、ポリペプチドを、より大きな融合タンパク質の一部として製造することが好ましい場合がある。これに関して、本発明は、融合タンパク質の単離、精製、解析又は安定性を助長する等のために、ポリペプチド及び任意の所望の特性又は機能を有する1つ以上の他のタンパク質(複数可)を含む融合タンパク質も提供する。
本発明は、本発明のポリペプチド又はその変異体をコードする核酸も提供する。一実施形態においては、核酸は、配列番号5の核酸配列(該配列は、AAV44−9から単離された複数のDNA断片を含む)を含むか、実質的にそれから成るか、又はそれから成る。核酸(例、DNA、RNA、及びcDNA等)は、組換え産生及び商業的合成を含むが、これに限定されない任意の好適な状況(matter)で産生され得る。これに関して、核酸配列は、合成の、組換えの、単離された及び/又は精製されたものであり得る。
本発明は、核酸を含むベクターを提供する。核酸は、任意の好適なベクターに挿入され得る。ベクターの選択及びそれらを構築するための方法は、当該技術分野において一般的に知られており、一般的な参考技術文献に記載されている。
好適なベクターとしては、増殖及び増幅のため、若しくは発現のため、又はその両方のために設計されたものが挙げられる。好適なベクターの例としては、例えば、プラスミド、プラスミド−リポソーム複合体、CELidベクター(例、Li et al.,PLoS One.,8(8):e69879.doi:10.1371/journal.pone.0069879(2013))、並びにパルボウイルスベースのベクター(即ち、AAVベクター)、レトロウイルスベクター、単純ヘルペスウイルス(HSV)ベースのベクター、アデノウイルスベースのベクター、及びポックスウイルスベクター(例)といったウイルスベクターが挙げられる。これらの発現コンストラクトのいずれもが、標準的な組換えDNA技術を用いて調製され得る。
本発明の一態様においては、ベクターは、AAVベクター等のウイルスベクターである。ベクターは、ポリペプチドをコードする核酸に加えて、宿主(例、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ネコ、イヌ、ウサギ、ブタ、ウシ、ウマ、又は霊長類(例、ヒト)等の哺乳動物)における送達及び発現のための1つ以上のポリペプチドをコードする1つ以上の核酸配列を含み得る。
特定の実施形態においては、本発明は、該ポリペプチドを含むキャプシドを含むAAVベクターであって、異種核酸配列を更に含む、AAVベクターを提供する。一実施形態においては、AAVベクターは、VP1、VP2、及びVP3タンパク質を含むキャプシドを含み、VP1タンパク質は、配列番号4又は配列番号9のアミノ酸配列を含むか、実質的にそれから成るか、又はそれから成り、且つ、AAVは、異種核酸配列を更に含む。異種核酸配列には、1つ以上の逆位末端反復(ITR)配列が隣接し得る。一実施形態においては、AAVベクターは、配列番号5の核酸配列(該配列は、AAV44−9から単離された複数のDNA断片を含む)を含むか、実質的にそれから成るか、又はそれから成る。
異種核酸配列は、該異種核酸配列に隣接するベクター配列に対して異種である核酸配列を指す。異種核酸配列は、目的のポリペプチド、タンパク質又は他の産物をコードし得る。異種核酸配列は、宿主細胞において転写、翻訳及び/又は発現を可能にする様態で、調節的要素に作動可能に連結される。
異種核酸配列としては、発現に際して検出可能なシグナルを生成するレポーター配列が挙げられ得る。かかるレポーター配列としては、限定されないが、β−ラクタマーゼ、β−ガラクトシダーゼ(LacZ)、アルカリホスファターゼ、チミジンキナーゼ、緑色蛍光タンパク質(GFP)、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)、ルシフェラーゼ、膜結合タンパク質(例えば、CD2、CD4、CD8、インフルエンザヘマグルチニンタンパク質、及び当該技術分野において周知の他のもの(それらに対する高親和性抗体が、存在するか、又は従来の手段によって産生され得る)、及び例えば、ヘマグルチニン又はMyc由来の抗原タグドメインに適切に融合された膜結合タンパク質を含む融合タンパク質を含む)をコードする核酸配列が挙げられる。
これらのコード配列は、それらの発現をドライブする調節エレメントが結合すると、酵素的、放射線的、比色的、蛍光的又は他の分光学的なアッセイ、蛍光活性化細胞選別アッセイ並びに、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)、ラジオイムノアッセイ(RIA)及び免疫組織化学を含む免疫学的アッセイを含む従来手段により検出可能なシグナルを生成する。例えば、配列がLacZ遺伝子である場合、シグナルを伴うベクターの存在は、ベータ−ガラクトシダーゼ活性についてのアッセイによって検出される。配列が緑色蛍光タンパク質又はルシフェラーゼをコードする場合、シグナルを伴うベクターは、ルミノメーターにおいて、色又は光の生成によって視覚的に測定され得る。
異種核酸配列は、また、タンパク質、ペプチド、RNA、酵素、ドミナントネガティブ突然変異体、又は触媒性RNA等の、生物学及び医学において有用な産物をコードする非レポーター配列であり得る。望ましいRNA分子としては、tRNA、dsRNA、リボソーマルRNA、触媒性RNA、siRNA、小ヘアピンRNA、トランススプライシングRNA、及びアンチセンスRNAが挙げられる。有用なRNA配列の一例は、処理された宿主中の標的核酸配列の発現を阻害又は消滅させる配列である。典型的には、好適な標的配列としては、腫瘍性標的及びウイルス性疾患が挙げられる。
異種核酸配列は、正常遺伝子が正常レベル未満で発現する欠陥又は機能的遺伝子産物が発現しない欠陥を含み得る、遺伝子の欠陥を修復又は改善するために使用され得る。例えば、異種核酸配列は、宿主細胞において発現する治療用タンパク質又はポリペプチド(例、PTH、メチルマロニルCoAムターゼ酵素(例、GeneBank受入番号NP_000246)、又はレチノスキシン)をコードし得る。
好適な異種核酸配列は、当業者によって容易に選択され得る。異種核酸配列の選択は、本発明の制約であるとは考えられない。特に、異種核酸配列は、本明細書に記載される通りのNGF−PTH融合ポリペプチド、メチルマロニルCoAムターゼ酵素、レチノスキシン、アクアポリン1、アクアポリン5、凝固因子IX、Xa、インスリン、Ex4、ヒト成長ホルモン、アルファ1抗トリプシン、bmp6アンタゴニスト、列記された内在性遺伝子及び/又は抗体の発現を調節できるCRSPRi又はCRISPRaガイドRNA、改変Casをコードする核酸配列であり得る。一実施形態においては、異種核酸配列は、配列番号3の核酸配列を含む。
異種核酸配列は、1つ以上のポリペプチドをコードし得、該1つ以上のポリペプチドは、配列番号11の、改変された重鎖リーダー配列、凝固因子IXのリーダー配列、PTHのリーダー配列、ヒト成長ホルモンのリーダー配列(例、最初の6アミノ酸を欠くリーダー配列)、ガウシア(guassia)のリーダー配列及びインスリンのリーダー配列、配列番号12のAppS4合成酵母リーダー配列、又はNGFシグナルペプチド(例、配列番号1のNGFシグナルペプチド)等のシグナルペプチド/リーダーペプチドを含む。一実施形態においては、異種核酸配列は、PTH及び配列番号11の、改変された重鎖リーダー配列、凝固因子IXのリーダー配列、PTHのリーダー配列、ヒト成長ホルモンのリーダー配列(例、最初の6アミノ酸を欠くリーダー配列)、ガウシア(guassia)のリーダー配列、及びインスリンのリーダー配列、又は配列番号12のAppS4合成酵母リーダー配列等のシグナルペプチド/リーダーペプチドを含む、融合ポリペプチドをコードする(例、NGF−PTH融合ポリペプチドのNGFシグナルペプチドが、異なるシグナルペプチドと置換される)。
異種核酸配列(例、本明細書に記載のNGF−PTH融合ポリペプチドをコードする)には、1つ以上の逆位末端反復(ITR)配列が隣接し得る。
ベクター(例、AAVベクター)は、複数(2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、9つ又は10個)の異種核酸配列を含み得る。例えば、複数のサブユニットタンパク質によって引き起こされる遺伝子異常を修復又は改善するために、複数の異種核酸配列が用いられ得る。特定の状況においては、タンパク質の各サブユニットをコードするために、又は種々のペプチド又はタンパク質をコードするために、種々の異種核酸配列が用いられ得る。これは、タンパク質サブユニットをコードする核酸のサイズが大きい(例、免疫グロブリン、血小板由来増殖因子、又はジストロフィンタンパク質についての)場合に望ましい。細胞が複数サブユニットのタンパク質を産生するために、細胞を、異なるサブユニットの各々を含有する組換えウイルスに感染させる。或いは、タンパク質の異なるサブユニットが、同一の核酸配列によってコードされ得る。この場合、単一の異種核酸配列は、サブユニットの各々をコードする核酸を、各サブユニットについての核酸が、内部リボザイム侵入部位(IRES)によって隔てられた状態で含む。これは、サブユニットの各々をコードする核酸のサイズが小さい(例、サブユニット及びIRESをコードする核酸の全サイズが5キロ塩基未満である)場合に望ましい。IRESの代替物として、翻訳後のイベントにおいて自己切断する2Aペプチドをコードする配列により、該核酸が隔てられ得る。この2Aペプチドは、IRESよりも顕著に小さく、それは、間隔が制限要因である場合の使用に十分好適になる。より頻繁には、異種核酸配列が大きいか、複数サブユニットから成るか、又は2つの異種核酸配列が同時送達される場合、所望の異種核酸配列(複数可)又はサブユニットを有するrAAVが共投与され、それらが、インビボでコンカテマー化して単一のベクターゲノムを形成することが可能になる。かかる実施形態においては、第1のAAVベクターが、単一の異種核酸配列を発現させる発現カセットを有し得、第2のAAVベクターが、宿主細胞における共発現のための、異なる異種核酸配列を発現させる発現カセットを有し得る。しかし、選択された異種核酸配列は、任意の生物学的に活性な産物又は他の産物(例、研究に望ましい産物)をコードし得る。
望ましくは、ベクター(例、AAVベクター)は、ベクターがDNAであるかRNAであるかを適宜考慮に入れ、中にベクターが導入される宿主の種類(例、細菌、真菌、植物又は動物)に特異的な、転写開始及び翻訳開始コドン並びに終止コドン等の調節配列を含む。好ましくは、ベクターは、宿主の属に特異的な調節配列を含む。最も好ましくは、ベクターは、宿主の種に特異的な調節配列を含む。
ベクター(例、AAVベクター)は、好ましくは、宿主細胞において核酸配列(複数可)の発現をもたらすプロモーター、エンハンサー、ポリアデニル化シグナル、転写ターミネーター、及び内部リボソーム侵入部位(IRES)等の発現制御配列を含む。例示的な発現制御配列は、当該技術分野において公知であり、例えば、Goeddel,Gene Expression Technology:Methods in Enzymology,Vol.185,Academic Press,San Diego,CA.(1990)に記載されている。
多様な異なるソースに由来する構成的(constitutive)、誘導性及び抑制性プロモーターを含む多数のプロモーターが、当該技術分野において周知である。プロモーターの代表的なソースとしては、例えば、ウイルス、哺乳動物、昆虫、植物、酵母及び細菌が挙げられ、これらのソースに由来する好適なプロモーターは、例えば、ATCC等の寄託機関及び他の商業的若しくは個人的なソースに由来する、公に入手可能な配列に基づいて、容易に利用可能であるか、又は、合成によって作製され得る。プロモーターは1方向性(即ち、1方向に転写を開始する)又は2方向性(即ち、3’又は5’方向のいずれにも転写を開始する)であり得る。プロモーターの非限定的な例としては、例えば、T7細菌発現系、pBAD(araA)細菌発現系、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、SV40プロモーター、RSVプロモーターが挙げられる。誘導性プロモーターとしては、例えば、Tet系(米国特許第5,464,758号及び第5,814,618号)、エクジソン誘導系(No et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.,93:3346−3351(1996))、T−REX(商標)系(Invitrogen,Carlsbad,CA)、LACSWITCH(商標)系(Stratagene,San Diego,CA)及びCre−ERTタモキシフェン誘導性リコンビナーゼ系(Indra et al.,Nuc.Acid.Res.,27:4324−4327(1999);Nuc.Acid.Res.,28:e99(2000);米国特許第7,112,715号;及びKramer & Fussenegger,Methods Mol.Biol.,308:123−144(2005))が挙げられる。
本明細書で用いられる場合、用語「エンハンサー」は、例えば、それが作動可能に連結される核酸配列の転写を増加させるDNA配列を指す。エンハンサーは、核酸配列のコード領域から数キロ塩基離れて配置され得、調節因子の結合、DNAメチル化のパターン、又はDNA構造の変化を調節し得る。種々の異なるソース由来の多数のエンハンサーが、当該技術分野において周知であり、クローニングされたポリヌクレオチドとして又はその内部で(例、ATCC等の寄託機関及び他の商業的又は個別のソースから)入手可能である。(一般的に用いられるCMVプロモーター等の)プロモーターを含む多くのポリヌクレオチドは、エンハンサー配列も含む。エンハンサーは、コード配列の上流、内部、又は下流に配置され得る。例えば、ポリぺプチドをコードする核酸は、CMVエンハンサー/ニワトリβアクチンプロモーター(CAGプロモーターとも呼ばれる)に作動可能に連結され得る(例、Niwa et al.,Gene,108:193−199(1991);Daly et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,96:2296−2300(1999);及びSondhi et al.,Mol.Ther.,15:481−491(2007)を参照)。
本発明者らは、神経成長因子(NGF)のシグナルペプチド及び副甲状腺ホルモン(PTH)を含む融合ポリペプチドを生成して特性解析した。NGF及びPTHは、哺乳動物(例、マウス、ラット、又はヒト)のであり得る。一実施形態においては、融合ポリペプチドは、配列番号1のアミノ酸配列(NGFシグナルペプチドに対応する)及び配列番号2のアミノ酸配列(PTH1〜84に対応する)を含む。従って、一態様においては、本発明は、配列番号1のアミノ酸配列及び配列番号2のアミノ酸配列を含むか、実質的にそれらから成るか、又はそれらから成るポリペプチドを提供する。
NGF−PTH融合ポリペプチドは、1つ以上のリンカー配列を更に含み得る。複数のグリシン残基、複数のセリン残基、又はそれらの組み合わせを含むリンカーを含むが、これらに限定されない、任意の好適なリンカー配列が用いられ得る。
本明細書に記載される通り、変異体ポリペプチドを製造するためのアミノ酸配列の改変は、当業者に公知の様々な手段によって行われ得る。
NGF−PTHポリペプチドは、本明細書に記載される通りの、多くの従来技術のいずれかによって調製され得る。
本発明は、NGF−PTHポリペプチド又はその変異体をコードする核酸も提供する。核酸(例、DNA、RNA、及びcDNA等)は、組換え産生及び商業的合成を含むが、これに限定されない任意の好適な状況で産生され得る。これに関して、核酸配列は、合成の、組換えの、単離された及び/又は精製されたものであり得る。一実施形態においては、ポリペプチドをコードする核酸は、配列番号7及び8の核酸配列を含む。
本発明は、核酸を含むベクターを提供する。該核酸は、本明細書に記載される通りの任意の好適なベクターに挿入され得る。本発明の一態様においては、ベクターは、AAVベクター等のウイルスベクターである。一実施形態においては、AAVベクターは、AAV8、AAV9、又はrh10である。別の実施形態においては、ベクターは、本明細書に記載のAAV44.9ベクターである。
NGF−PTH融合ポリペプチドをコードする核酸に加えて、又はそれの代替として、ベクターは、本明細書に記載される通りの、宿主における送達及び発現のための1つ以上のポリペプチドをコードする1つ以上の異種核酸配列を含み得る。
本発明は、本発明のポリペプチド、核酸、又はベクターの1つ以上及び医薬的に許容可能な(例、生理学的に許容可能な)担体を含むか、実質的にそれらから成るか、又はそれらから成る、組成物を提供する。組成物が本発明のポリペプチド、核酸、又はベクターの1つ以上及び医薬的に許容可能な担体から実質的に成る場合、組成物に実質的に影響を与えない追加の成分(例、アジュバント、緩衝剤、安定化剤、抗炎症剤、可溶化剤、防腐剤など)が含められ得る。組成物が本発明のポリペプチド、核酸、又はベクターの1つ以上及び医薬的に許容可能な担体からなる場合、組成物は更なる成分を何ら含まない。
任意の好適な担体が本発明の関係の範囲内で用いられ得、かかる担体は当該技術分野において周知である。担体の選択は、組成物が投与され得る特定の部位及び組成物を投与するために用いられる特定の方法によって、ある程度決定される。組成物は、必要に応じて、本明細書に記載のベクター以外は滅菌的であり得る。組成物は、保存のために凍結又は凍結乾燥され得、使用前に好適な滅菌担体中で再構成され得る。組成物は、Remington:The Science and Practice of Pharmacy,21st Edition,Lippincott Williams & Wilkins,Philadelphia,PA(2001)(例)に記載の従来技術に従って生成され得る。
組成物に好適な製剤としては、抗酸化剤、緩衝剤、及び静菌剤を含有し得る水性及び非水性溶液、等張滅菌溶液、及び懸濁化剤、可溶化剤、増粘剤、安定化剤、及び防腐剤を含み得る水性及び非水性滅菌懸濁液が挙げられる。製剤は、アンプル及びバイアル等の単位用量又は複数用量の密封容器で提供され得、使用直前の滅菌液体担体(例えば、水)の添加のみを必要とする凍結乾燥(freeze−dried)(凍結乾燥(lyophilized))状態で保存され得る。即時溶液及び懸濁液は、前述の種類の滅菌粉末、顆粒及び錠剤から調製され得る。好ましくは、担体は緩衝生理食塩水溶液である。より好ましくは、ポリペプチド、核酸、又はベクターは、投与前に、損傷からポリペプチド、核酸、又はベクターを保護するように製剤化された組成物で投与される。例えば、組成物は、ガラス製品、シリンジ、又は針等の、ポリペプチド、核酸、又はベクターを調製、保存、又は投与するために用いられるデバイスでのポリペプチド、核酸、又はベクターの損失を減少させるように製剤化され得る。組成物は、ポリペプチド、核酸、又はベクターの光感受性及び/又は温度感受性を低下させるように製剤化され得る。この目的のために、組成物は、好ましくは、例えば上記のもの等の、医薬的に許容可能な液体担体、及びポリソルベート80、L−アルギニン、ポリビニルピロリドン、トレハロース及びこれらの組み合わせからなる群より選択される安定化剤を含む。かかる組成物の使用は、ポリペプチド、核酸、又はベクターの棚寿命を延長し、投与を容易にし、本発明の方法の効率を増加させる。ポリペプチド、核酸、又はベクター含有組成物のための製剤は、例えば、Wright et al.,Curr.Opin.Drug Discov.Devel.,6(2):174−178(2003)及びWright et al.,Molecular Therapy,12:171−178(2005))に更に記載されている。
組成物はまた、形質導入効率を増強するように製剤化され得る。更に、当業者は、1つ以上の本発明のポリペプチド、核酸、又はベクターが、他の治療剤又は生物学的活性剤を含む組成物中に存在し得ることを理解する。例えば、イブプロフェン又はステロイド等の、炎症を制御する因子が、1つ以上の本発明のポリペプチド、核酸、又はベクターのインビボ投与に伴う腫脹及び炎症を軽減するための組成物の一部であり得る。抗生物質、即ち殺菌剤及び防カビ剤が、既存の感染症を治療し、及び/又は遺伝子導入手順に関連する感染等の将来の感染リスクを低下させるために、存在し得る。
宿主に組成物を送達するために、任意の投与経路が用いられ得る。実際に、組成物を投与するために、1超の経路が用いられ得るが、特定の経路は、別の経路よりも迅速且つ効果的な反応をもたらし得る。組成物は、経口、エアロゾル、経皮、非経口(例、皮下、静脈内、動脈内、筋肉内、皮内、腹腔内及び髄腔内)、直腸及び膣内の投与によって投与され得る。
組成物は、スポンジ、生体適合性網状組織、機械的リザーバ、又は機械的インプラント等の制御性放出又は持続的放出を可能にするデバイス中、又はデバイス上で(in or on)投与され得る。インプラント(例、米国特許第5,443,505号参照)、移植可能なデバイス(例、機械的リザーバ若しくはインプラント又はポリマー組成物を含むデバイス)等のデバイス(例、米国特許第4,863,457号参照)は、ポリペプチド、核酸、又はベクターの投与に特に有用である。組成物はまた、例えばゲルフォーム、ヒアルロン酸、ゼラチン、コンドロイチン硫酸、ポリリン酸エステル、ビス−2−ヒドロキシエチル−テレフタレート(BHET)及び/又はポリ乳酸−グリコール酸等、を含む持続放出製剤(例、米国特許第5,378,475号参照)の形態で投与され得る。
宿主に投与される組成物中の本発明のポリペプチド、核酸、又はベクターの1つ以上の用量は、宿主のサイズ(質量)、任意の副作用の程度、及び特定の投与経路等を含む多くの要因によって決まる。好ましくは、本発明の方法は、本明細書に記載の本発明のポリペプチド、核酸、又はベクターの1つ以上を含む組成物の「治療有効量」を投与することを含む。「治療有効量」は、所要の投与量で所要の期間に、所望の治療結果を達成するのに有効な量を指す。治療有効量は、個体の年齢、性別、及び体重、並びに個体において所望の応答を誘発するポリペプチド、核酸、又はベクターの能力等の要因によって変動し得る。別の実施形態においては、本発明の方法は、本発明のポリペプチド、核酸、又はベクターの1つ以上を含む組成物の「予防有効量」を投与することを含み得る。「予防有効量」は、所要の投与量で所要の期間に、所望の予防結果を達成するのに有効な量を指す。特定の治療効果又は予防効果を達成するために必要な、組成物中のベクターの用量は、典型的には、細胞あたりのベクターゲノムコピー(gc/細胞)又は体重のキログラムあたりのベクターゲノムコピー(gc/kg)の単位で投与される。当業者は、当該技術分野において周知であるこれら及び他の要因に基づいて、特定の疾患又は障害を有する患者を治療するための、適切なポリペプチド、核酸、又はベクターの用量範囲を容易に決定し得る。
一実施形態においては、組成物は、宿主に1回投与される。別の実施形態においては、細胞の組成物への十分な曝露を確実にするために、治療期間中に組成物を複数回投与すること、及び/又は筋肉内及び皮下(例)の複数の投与経路を用いることが適切であり得る。例えば、組成物は、宿主に、治療期間中に2回以上(例、2、3、4、5、6、6、8、9又は10回以上)投与され得る。組成物は、1つ以上の更なる薬剤と組み合わせて投与され得る。
一実施形態においては、NGF−PTH融合ポリペプチド、核酸、ベクター、又は組成物は、副甲状腺機能低下症を治療するために、宿主(例、哺乳動物)に投与される。
別の実施形態においては、B12代謝障害を治療する(例、改善する)ために、メチルマロニルCoAムターゼ酵素をコードするベクター(例、本明細書に記載される通りのAAV44.9ベクター)又は該ベクターを含む組成物が、宿主(例、哺乳動物)に投与される。特に、メチルマロニルCoAムターゼ酵素をコードするAAV44.9ベクターが、肝臓に投与(例、経皮的に投与)され得、循環メチルマロン酸レベルの有意な減少及びメチルマロン酸血症(MMA)の治療がもたらされる。
更に、眼における網膜症を治療するために、宿主(例、哺乳動物)に、レチノスキシンをコードするベクター(例、AAV44.9ベクター)が投与され得る。
以下の実施例は、本発明を更に説明するが、当然に、決してその範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
実施例1
本実施例は、AAV44.9分離株の生成を説明する。
発現をドライブするための機能的プロモーターを含有するAAV44−9のキャプシドORFを、PCR増幅してウイルスDNAのプールにし(was PCR amplified a pool of viral DNA)、次いでプラスミドベクターにクローニングした。組換えベクターの作製に有用とするために、このプラスミドを、他のAAV分離株由来の部分を含有する他の2つのプラスミド:ウイルスゲノムの複製に必要なタンパク質をコードするAAV12由来のプラスミド(rep26)及び目的の遺伝子(異種核酸配列)に隣接する、AAV2由来の複製起点を有するプラスミドと組み合わせた。
AAV5、BAAV及びAAAV等のいくつかのAAVは、固有のITR及びrepタンパク質を有し、また、repとcapとの間の相互作用を裏付ける研究があるので、それらがAAV44−9キャプシドタンパク質と共に機能しない可能性がある。また、キャプシドORF内には、AAPと呼ばれるタンパク質を産生する、更なる内部ORFがあり、効率的なキャプシド集合に必要であると報告されている。これらを理由に、このキメラウイルスアプローチが機能するか否か不確実であった。
ウイルスの複製起点として機能し、パッケージングに必要なITRを、ウイルスゲノムから取り出し、目的の遺伝子(異種核酸配列)に付加した。更に、組換えを防ぎ、ベクター収量を改善するために、複製タンパク質のORFをキャプシドORFから分離した。
実施例2
本実施例は、目下遺伝子導入のために効率的に標的化されていない細胞への、遺伝子導入ベクターとしての、AAV44.9分離株の使用を実例で示す。
(a)インビトロとインビボとの比較
AAV44.9キャプシドをコードする核酸を用いて、CMV−Lucレポーター遺伝子カセットを有する組換えベクターを生成した。ウイルス生産量は、試験した他のAAV型と同等か、又はそれより優れていた。
293T及びCOS等の組織培養細胞におけるrAAV44.9 CMV−Lucの生物学的活性(ルシフェラーゼ活性の生成)は低かった。しかし、インビボでの腹腔内投与(5×10ウイルス粒子)は、確固とした、そして迅速なルシフェラーゼ発現(RLU)をもたらした。
(b)AAV44.9で唾液腺に形質導入する
2×1010個のAAV CMV−Luc粒子(AAV2又はAAV44.9)を、マウスの右耳下唾液腺内のカニューレ挿入により投与した。1ヶ月後、Luc活性をXenogenイメージングによって測定した。AAV44.9は、AAV2と比較した場合、遺伝子導入能力の増大を示した。
同様の実験において、2×1011個のCMV CRE粒子(AAV2又はAAV44.9)を、tomato−floxed膜GFPトランスジェニックマウス(tomato−floxed membrane−GFP transgenic mice)の右耳下唾液腺内カニューレ挿入によって投与した。1ヶ月後、共焦点顕微鏡イメージングにより、形質導入は、tomato標識細胞ではなく緑色細胞として観察された。図1から明らかな通り、AAV44.9は、AAV2と比較した場合、遺伝子導入能力の増大を示した。
(c)AAV44.9でCNSの細胞に形質導入する
マウスCNS中に、4×1010のscAAV CMV−GFP粒子を注射した。AAV44.9での形質導入は脳全体に分布した。陽性細胞は、脳室内注射後に、皮質、嗅球、及び脳幹、及び小脳のプルキンエ細胞において観察された。
実施例3
本実施例は、配列番号3のCMV NGF−PTH遺伝子カセットを含有するAAVベクターの、単回耳下唾液腺カニューレ注入後の、NGF−PTH融合ポリペプチドの内分泌放出を実証する。
AAV投与の9ヶ月後、PTH分泌を、PTHの生物学的アッセイによって定量した。簡単に述べると、PTH受容体及びホタルルシフェラーゼレポーター遺伝子をドライブするCREB応答エレメント(CRE)プロモーターで安定にトランスフェクションされた293細胞を、AAV2、AAV44.9、又はコントロールGFPのカニューレ注入マウス由来の血清と共に5時間インキュベーションした。ルシフェラーゼ発現を、未処理マウス由来の血清中に添加したPTHの標準曲線を用いてpg/mlに変換し、結果を図2に示した。
AAV44.9ベクターは、唾液腺からの長期発現を指令することができた。特に、治療レベルの、生物学的に活性なホルモンが、8ヶ月超にわたって産生された。実際に、3.56ng/mL±1.032のPTH循環レベル(正常な循環レベルの1000倍である)が、マウス中にもたらされた。これは、一過的な発現のみを示す以前の研究(例、Adriaansen et al.,Human Gene Therapy,22:84−92(2011)参照)とは差がある。
従って、AAV44.9ベクターは唾液腺に首尾よく送達され得、異種核酸配列が、副甲状腺機能低下症の治療(例)のために発現し得る。
実施例4
本実施例は、AAV44.9ベクターが肝臓への送達に用いられ得ることを実証する。
メチルマロニルCoAムターゼ酵素をコードするAAV44.9ベクターを、メチルマロニルCoAムターゼ酵素が欠損した(B12代謝の障害をもたらす)新生マウスの肝臓に経皮的に送達した。図3に示す通り、送達後に、循環メチルマロン酸レベルの有意な低下が観察された。
従って、AAV44.9ベクターが、首尾よく肝臓に送達され得、異種核酸配列が、肝臓障害のメチルマロン酸血症(MMA)の治療のために(例)発現する。
刊行物、特許出願及び特許を含む、本明細書中に引用した全ての参考文献は、それぞれの参考文献が参照によって組み込まれることが個々に且つ具体的に示されているのと同程度及びその全体が本明細書中に記載されているのと同程度まで、参照によって本明細書中に組み込まれる。
本発明の説明に関して(特に、以下の特許請求の範囲に関して)、用語「a」及び「an」及び「the」及び「少なくとも1つの」並びに同様の指示対象の使用は、本明細書中に特記しないか文脈と明らかに矛盾しない限り、単数形及び複数形の両方をカバーすると解釈すべきである。1つ以上の事項の列記の後での用語「少なくとも1つの」の使用(例えば、「A及びBのうち少なくとも1つの」)は、本明細書中に特記しないか又は文脈と明らかに矛盾しない限り、列記した事項から選択された1つの事項(A若しくはB)又は列記した事項のうち2つ以上の任意の組み合わせ(A及びB)を意味すると解釈されるべきである。用語「含む(comprising)」、「有する(having)」、「含む(including)」及び「含有する(containing)」は、特記しない限り、オープンエンドの用語(即ち、「〜を含むがそれらに限定されない」を意味する)と解釈すべきである。本明細書中の値の範囲の記述は、本明細書中に特記しない限り、その範囲内に入る各個別の値に個々に言及する省略方法として働くことのみを意図しており、各個別の値は、それが本明細書中に個々に記述されているかのように本明細書中に組み込まれる。本明細書中に記載される全ての方法は、本明細書中に特記しないか又は特に文脈と明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順序で実施できる。本明細書中に提供される任意の及び全ての例又は例示的語句(例、「等(such as)」)の使用は、本発明をよりよく説明することのみを意図しており、特段特許請求されない限り、本発明の範囲に限定を課すものではない。本明細書中の全ての語句は、特許請求されていない任意の要素を本発明の実施に必須のものとして示していると解釈すべきではない。
発明を実施するための、発明者が知る最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態が本明細書中に記載されている。これらの好ましい実施形態のバリエーションは、上述の説明を読めば当業者に明らかとなり得る。本発明者らは、当業者がかかるバリエーションを適宜使用することを予期しており、本発明者らは、本明細書中に具体的に記載されたのとは異なる方法で本発明が実施されることを意図している。従って、本発明は、適用法によって許容される通り、本明細書中に添付した特許請求の範囲に記載される主題の全ての改変及び均等物を含む。更に、その全ての可能なバリエーションでの上記要素の任意の組合せが、本明細書中に特記しない限り又は特に文脈と明らかに矛盾しない限り、本発明によって包含される。

Claims (11)

  1. 配列番号4又は配列番号9のアミノ酸配列を含むキャプシドをコードする核酸を含む、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターであって、異種核酸配列を更に含む、AAVベクター。
  2. 異種核酸配列が、宿主細胞におけるその発現を指令する調節配列に作動可能に連結される、請求項1のAAVベクター。
  3. 異種核酸配列に、1つ以上の逆位末端反復(ITR)配列が隣接する、請求項1又は2のAAVベクター。
  4. キャプシドが、配列番号5の核酸配列によってコードされる、請求項1〜3のいずれか1項のAAVベクター。
  5. 異種核酸配列が、メチルマロニルCoAムターゼ酵素をコードする、請求項1〜4のいずれか1項のAAVベクター。
  6. 異種核酸配列が、神経成長因子(NGF)シグナルペプチド及び副甲状腺ホルモン(PTH)を含むポリペプチドをコードする、請求項1〜4のいずれか1項のAAVベクター。
  7. ポリペプチドが、配列番号1及び配列番号2のアミノ酸配列を含む、請求項6のAAVベクター。
  8. 配列番号3の核酸配列を含む、請求項6又は7AAVベクター。
  9. 請求項1〜のいずれか1項のAAVベクター及び医薬的に許容可能な担体を含む、組成物。
  10. 哺乳動物の唾液腺への投与用に製剤化された、請求項6〜8のいずれか1項のベクターを含む、哺乳動物における副甲状腺機能低下症の治療剤。
  11. 請求項5のベクターを含む、哺乳動物におけるメチルマロン酸血症(MMA)の治療剤。
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