JP6884432B2 - 新規薬物送達システムおよびそれを提供する方法 - Google Patents

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Description

発明の分野
本発明は、John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)を含む、薬物送達システム(DDS)を提供するための、特に血液脳関門(BBB)を横断するための方法、薬物送達システムならびに上記方法によって得られる新規なVLPおよびVLP含有組成物に関する。
発明の背景
血液脳関門(BBB)は、血液と脳との間にある高度に選択的かつ透過性の膜である。その関門は、循環血液を、中枢神経系(CNS)における脳細胞外液(BECF)から分離するように機能する。BBBは、本来は高度に選択的であり、受動拡散によって、脂溶性分子、水およびある種のガスの通過のみを可能にする。その関門はまた、分子(例えば、グルコースおよびアミノ酸)を選択的に輸送し、これら分子は、神経機能に必須である。さらに、BBBは、親油性の潜在的な神経毒が脳に入ることを妨げる。
生理学的条件下では、BBBは、不要な物質がCNSに入ることを実質的に防止するように有効に機能する。大きなナノ治療剤および低分子の大多数(低分子のうちの98%と概算)は、BBBが原因で、脳に入ることが制限される。生理学的(健康な)条件下では、BBBの機能は、従って、貴重である。しかし、CNS疾患または薬学的生成物でのCNSの処置を要する任意の他の障害の事象において、BBBは、有効な処置に対する大きなハードルとなる。
BBBを横断して、その薬学的生成物(薬物、カーゴ)を成功裡に輸送するという問題に加えて、CNS送達の間に遭遇し得るそれら問題に注意を払わなければならない。たとえその薬学的生成物がBBBを横断するとしても、治療上関連する濃度において存在しないことがある。さらに、脳組織中のある種の酵素は、その薬学的生成物を不活性化し、その製品を無効にするかまたはあまり有効でなくすることがある。従って、その薬学的生成物は、BBBを横断し得るが、これが脳内部に一旦入った後に、分解され得る。
BBBを横断して薬学的生成物を輸送することに影響を与えるためのいくつかのストラテジーが公知である。薬学的生成物が実際に脳へと透過し得る程度は、一方のストラテジーから他方のストラテジーまで変動する。一方のストラテジーは、BBBの透過性を増大させることである。これを用いると、BBBを横断する薬学的生成物の量が増大され得るのみならず、その薬学的生成物の遊離形態および結合形態の両方が、その関門を横断するように作製され得る。
BBBの透過性を増大させるための手段としては、浸透圧による開放(osmotic opening)または化学的開放が挙げられる。浸透圧による開放は、高張液(hypertonics)で可能であり得、これは、BBBの表面に直接適用される場合に、BBBを混乱させる(disrupt)能力を有する。化学的開放は、BBBの透過性を増大させるというより選択的かつ制御可能なアプローチである。通常の毛細管は、血管作用性ロイコトリエン処置を使用してそれらの透過性を増大させる場合には、影響を与えられないようである。脳腫瘍の毛細管は、これらの処置により感受性が高い。研究から、ブラジキニンは、通常の脳における毛細管に影響を与えることなく、脳腫瘍の毛細管を開くことが明らかになった。
脳血管拡張または集中超音波照射(focused ultrasound radiation)は、BBBの透過性を増大させるための他方のアプローチを表す。脳血管拡張は、血管を拡げて脳血流を増大させるというプロセスに言及する。集中超音波照射、すなわち、低周波数(例えば、260kHz)、MRIガイド下超音波は、その関門の局所のかつ可逆的な混乱を誘導し得る。
薬学的生成物をCNSへと輸送する別のアプローチは、John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)に基づく薬物送達システムの使用である。そのVLPは、薬物(「カーゴ」)に装填される。このような薬物送達システムは、国際公開第2013/131644号 A1で開示される。静脈内投与後に、そのVLPがその事前の操作なしにBBBを横断し得、これを用いると、生理学的に無傷のBBBを超えてそのVLPと一緒にその薬物を輸送し得ることが記載される。JCVに由来するVLPを含む薬物送達システムの生成のための方法は、国際公開第2013/017272号 A1の主題である。
国際公開第2013/131644号 A1の開示は、JCVに由来するVLPがインビボでその生理学的に無傷のBBBを超えて横断するという最初の実験による証拠を提供した。よって、薬学的生成物に装填されたJCVに由来するVLPは、CNSに入るための有望な薬物送達システムである。しかし、このシステムの有効性をさらに改善することが依然として必要である。
国際公開第2013/131644号 A1 国際公開第2013/017272号 A1
発明の要旨
従って、本発明の目的は、改善された有効性を有する、John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するVLPに基づく、特に薬学的生成物をCNSへと送達するための、薬物送達システムを提供することである。改善された有効性は、特に、より多くのカーゴがCNSに達することを意味する。その改善された有効性は、相互作用し得る多数の理由があり得る。より高い有効性は、例えば、より多量のVLPおよび/またはカーゴがCNSに入るように、VLPによるBBBのより有効な横断に起因し得る。それは、CNSに達した後に、そのVLPからのカーゴの改善された放出に等しく起因し得る、さらに、そのより高い有効性の理由は、各個々のVLPがより多量のカーゴに装填され得るか、または装填されるVLPの量全体が増大され得るという事実であり得る。
驚くべきことに、改善された有効性を有するJCVに由来するVLPを含む薬物送達システムは、上記薬物送達システムを生成するための方法が上記VLPをペンタマーへと脱アセンブルする工程および上記ペンタマーをVLPへと再アセンブルする工程を2回包含する場合に提供され得ることは、本発明者らによって見出された。上記方法は、以下の工程を包含する:
a)JCVのVP1タンパク質を含む組成物を提供する工程、
b)上記工程a)の組成物のVP1タンパク質を、上記VP1を誘導する条件に曝して、VLPへとアセンブルする工程、
c)上記b)の組成物のVLPを、上記VLPをペンタマーへと脱アセンブルする条件に曝す工程、
d)上記c)の組成物のペンタマーを、上記ペンタマーを誘導する条件に曝して、VLPへと再アセンブルする工程、
e)上記d)の組成物のVLPを、上記VLPをペンタマーへと脱アセンブルする条件に曝す工程、
f)上記e)の組成物のペンタマーを、カーゴ、および上記ペンタマーを誘導する条件に曝して、上記カーゴと会合したVLPへとアセンブルする工程。
本発明に従う方法によって得られ得る薬物送達システムの改善された有効性は、上記薬物送達システムのカーゴが上記ルシフェラーゼ発現プラスミドNanoLuc(登録商標)(以下の実施例1、図1)である場合に、ルシフェラーゼの増大した発現によって示される。それとともに、さらに、本発明の薬物送達システムがカーゴとしての核酸の送達に適していることが示される。
実施例1はさらに、上記工程f)で得られるVLPが、BBBを効率的に横断するという証拠を与える(以下の実施例1、図2および図3)。それとともに、上記VLPが薬物をCNSへと輸送するための薬物送達システムとして使用され得るという証拠が提供される。
さらに、上記工程d)で得られるVLPは、貯蔵に特に適していることが見出された。それらは、−80℃の貯蔵条件に、24時間を超える期間にわたって耐える(withhold)。貯蔵後、上記VLPは、上記薬物送達システムを提供するためにさらに処理され得る。よって、それらは、カーゴと会合したVLPを含む薬物送達システムの製造の間に適切な貯蔵可能な中間生成物を表す。
1つの特定の局面において、従って、本発明は、貯蔵の適切性が増大したVLPを提供するための方法に関する。このようなVLPは、現実的な理由から、上記薬物送達システムの生成を実質的に促進する。それは、VLPの大規模製造、および次いで、カーゴなしのそれらの中間貯蔵を可能にする。貯蔵後に、個々の顧客の需要に際して、その貯蔵されたVLPは、さらに処理され得、所望のカーゴに装填される。従って、上記工程d)で提供されるVLPの中間貯蔵は、VLPに基づいて、薬物送達システムの製造プロセスにおいてさらなる融通性を可能にする。
さらに、本発明に従うVLPが安定していることが見出された。それらの安定性は、VP1生成および直接的なその後のアセンブリ(すなわち、脱アセンブル/再アセンブル工程なし)からの結果であるVLPと等しく匹敵し得る(図6)。このことから、本発明に従う2回の脱アセンブル工程および再アセンブル工程は、驚くべきことに、上記VLPの安定性に対する負の影響を有しないということになる。
なお別の局面において、本発明は、薬物送達システムまたはVLPを含む組成物に関する。
驚くべきことに、上記VLPを含む組成物の均質性が、上記工程d)のペンタマーを2工程で再アセンブルすることによって改善され得ることがさらに見出されたのに対して、上記第1の工程は、上記工程c)のペンタマーの凝集を誘導する工程を包含し、上記第2の工程は、上記ペンタマーを、上記ペンタマーの凝集を誘導する条件から分離する工程を包含する(以下の実施例3、図7および図8)。
VLPを含む組成物の均質のサイズ分布は、規定された品質基準を満たすために重要である上記薬物送達システムとしての使用のためのVLPの規定された集団を生成することを可能にするので、有利である。
図1。本発明に従って調製されたVLP(2ラウンドの脱アセンブルおよび再アセンブル)または1回だけ脱アセンブルおよび再アセンブルされているVLP(先行技術)のいずれかでトランスフェクトされた膠芽腫細胞において測定されるルシフェラーゼ活性。
図2。単一培養物としてのBBBモデルの設定(A)および本発明に従って調製されたVLPの透過性(B)。
図3。共培養物としてのBBBモデルの設定(A)および本発明に従って調製されたVLPの透過性(B)。
図4。先行技術のVLP(1ラウンドの脱アセンブルおよび再アセンブル後)に対する本発明に従うVLP(2ラウンドの脱アセンブル/再アセンブル後)の、および中間貯蔵を伴うTEM画像。
図5。VLPの中間貯蔵を伴う本発明に従うVLP(2ラウンドの脱アセンブルおよび再アセンブル後)(A)、1ラウンドの脱アセンブルおよび再アセンブルとペンタマーの中間貯蔵とを伴うVLP(B)、ならびに新鮮に調製したVLP(C)のFFF−MALS分析。
図6。新鮮に調製したVLPおよび中間貯蔵を伴う本発明に従うVLP(2ラウンドの脱アセンブルおよび再アセンブル)のnDSF分析。
図7。貯蔵前にペンタマーの凝集を誘導することありまたはなしでの本発明の工程d)に従うVLPのPDIを示すDLS分析。
図8。貯蔵前および貯蔵後にペンタマーの凝集を誘導することありまたはなしでの本発明の工程d)に従うVLPの平均直径を示すDLS分析。
図9。種々の凍結防止添加剤とともに貯蔵したVLPのnDS分析(A)およびルシフェラーゼ活性(B)。
発明の詳細な説明
本発明の第1の局面において、本発明は、以下の工程を包含する、John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)を含む薬物送達システムを提供するための方法に関する:
a) VP1タンパク質を含む組成物を提供する工程、
b) 工程a)の組成物のVP1タンパク質を、そのVP1を誘導する条件に曝して、VLPへとアセンブルする工程、
c) b)の組成物のVLPを、そのVLPをペンタマーへと脱アセンブルする条件に曝す工程、
d) c)の組成物のペンタマーを、そのペンタマーを誘導する条件に曝してVLPへと再アセンブルする工程、
e) d)の組成物のVLPを、そのVLPをペンタマーへと脱アセンブルする条件に曝す工程、
f) e)の組成物のペンタマーを、カーゴおよびそのペンタマーを誘導する条件に曝して、そのカーゴと会合したVLPへとアセンブルする工程。
本発明の状況において、および説明しやすさのために、工程b)から生じるVLPは、「pVLP」(一次VLP)ともいわれ得る。工程d)から得られるVLPは、「rVLP」(再アセンブルVLP)ともいわれ得る。工程f)の結果としてのVLPは、「cVLP」(カーゴVLP)ともいわれ得る。
本発明の第2の局面において、本発明は、以下のパラメーターのうちの1またはこれより多くによって特徴づけられるJohn Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)を含む組成物に関する:
a. 0.3未満、好ましくは0.2未満、好ましくは0.1未満、より好ましくは0.01〜0.09の間の範囲の多分散指数(PDI)
b. VLPのうちの少なくとも70%が20nm〜70nm、好ましくは30nm〜70nm、より好ましくは35nm〜65nm、より好ましくは40〜60nmの平均直径を有する、
c. その組成物内のVLP含有量が、少なくとも80%(v/v)、好ましくは少なくとも85%(v/v)、好ましくは少なくとも90%(v/v)、好ましくは少なくとも95%(v/v)。
第3の局面において、本発明は、本発明に従う方法によって得られ得る薬物送達システムに関する。その薬物送達システムは、治療および/もしくは診断の方法において、好ましくは神経学的障害の処置のために使用され得る。よって、本発明はまた、障害、特にCNS疾患を、本発明に従う薬物送達システムで処置するための方法に関する。その処置方法は、好ましくは、その薬物送達システムを、その必要性のある被験体に投与する工程を包含する。
その薬物送達システムは、好ましくは改善された有効性を有する。そのVLPは、BBBの透過性の事前の増大なしに、BBBを横断し得る。よって、本発明の薬物送達システムは、CNS疾患を処置するための方法において使用され得、ここでその方法は、処置されるべき被験体のBBBの透過性を増大させる工程を包含しない。本発明の薬物送達システムは、好ましくは、BBBを損なうかまたは混乱させるためのいかなる化学的または物理的処置をも受けたことがない患者に投与される。
本発明の第4の局面において、本発明は、本発明の方法の工程a)〜e)およびe)の組成物のペンタマーを、そのペンタマーを誘導する条件に曝して、VLPへとアセンブルするさらなる工程を包含する方法によって得られ得るJohn Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)に関する。これらのVLPは、カーゴ非含有である。それらは特に、ワクチンとして有用である。
本発明の第5の局面において、塩および緩衝液を含み、7.0〜8.0の間、好ましくはおよそ7.5のpHを有する、John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)を含む組成物が、提供される。上記組成物は、好ましくは、
a. 120mM〜170mM NaCl、好ましくは150mM NaCl、
b. 1〜5mM CaCl、好ましくは2mM CaCl、および
c. 5〜30mM Tris−HCl、好ましくは10〜25mM Tris−HCl、より好ましくは10mM Tris−HCl、
を含む。
この組成物は、生理学的条件下でのVLPの取り扱いを可能にする。これらの条件下では、そのVLPは、本質的に無傷のままであり、好ましくはそれらは、それらのキャプシド構造を本質的に維持する。カーゴに装填される場合、それらは本質的に、そのカーゴと会合したままである。それは、被験体への、特にヒトへの、そのVLPの静脈内投与のための薬学的組成物として特に適している。
本発明のなおさらなる局面において、以下の特徴(「標的パラメーター(target parameter)」)のうちの少なくとも1つ、好ましくは全てを有するVLPを含む組成物が、提供される:
Figure 0006884432
本発明の状況において、用語「薬物送達システム(drug delivery system)」とは、薬学的生成物をその必要性のある被験体に、特にヒトまたは動物に投与するための組成物をいう。薬物送達システムは、有利なことには、その中に含まれるかまたはそこに付着される薬学的生成物の、好ましくはヒトまたは動物において、目的の部位への送達を可能にする。好ましくは、その送達は、その標的に対して選択的である。すなわち、その薬学的生成物のうちの多くは、身体または器官の他の部位ではなくその標的に送達される。
「CNSの薬物送達システム(drug delivery system for the CNS)」とは、その薬物送達システムがCNSを選択的に標的化することを意味する。CNSとは、脊髄および脳を、特に脳をいう。用語「脳(brain)」とは、その解剖学的部分(例えば、前頭葉、頭頂葉、側頭葉、後頭葉、および小脳)を含む。
本発明の薬物送達システムは、種々の経路(経口、皮膚、鼻または肺の経路または注射を含む)を介して投与され得る。特に好ましいのは、その薬学的生成物の全身的効果を可能にする投与形態である。具体的実施形態において、本発明の薬物送達システムは、経口的にまたは非経口的に、特に静脈内に投与される。
本発明の薬物送達システムは、John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)を含む。その「JCウイルス(JC virus)」またはJohn Cunninghamウイルス(JCV; NCBI Taxonomy 10632)は、ヒトポリオーマウイルスである。JCVは、正二十面体対称であり、直径約45nmを有し、72のVP1ペンタマーからなる。少数の構造タンパク質VP2およびVP3もまた存在する。
「ウイルス様粒子(virus−like particle)」(VLP)とは、本発明の状況において、ウイルス構造タンパク質または改変されたウイルス構造タンパク質またはウイルス構造タンパク質に由来するタンパク質から構成される殻(キャプシドともいわれる)を有する複製欠損粒子として定義される。本発明に従うVLPは、JCVに由来する。すなわち、その殻は、ウイルス構造タンパク質または改変されたウイルス構造タンパク質またはJCVに由来するウイルス構造タンパク質VP1、VP2およびVP3に由来する、特にVP1に由来するタンパク質から構成される。
本発明の特に好ましい実施形態において、その殻における唯一のウイルス構造タンパク質は、VP1タンパク質である。最も好ましい実施形態において、そのVLPの殻は、VP1タンパク質からなる。すなわち、その殻は、いかなる他のタンパク質をも含まない。
そのウイルス構造タンパク質、特にそのVP1は、ペンタマー構造(ペンタマー)へとアセンブルする。本発明によれば、そのVLP殻は、好ましくは、いくつかのVP1タンパク質、特にいくつかのVP1ペンタマー、特に、72のVP1ペンタマーから構成される。
「ペンタマー(pentamer)」とは、本発明の状況において、5個のポリペプチド、例えば、VP1タンパク質がアセンブルする場合に形成される構造である。ペンタマーへのアセンブリは、そのポリペプチド間の共有結合または非共有結合の形成に起因し得る。そのポリペプチドは、代表的には、五角形対称を有する環形状の構造を形成する。ペンタマーでは、各ポリペプチドサブユニットは、好ましくは2個の隣接するサブユニットと相互作用する。
本発明に従う「ペプチド(peptide)」は、任意の数の任意のタイプのアミノ酸、好ましくは天然に存在するアミノ酸から構成され得、これらは好ましくは、ペプチド結合によって連結される。特に、ペプチドは、少なくとも3個のアミノ酸、好ましくは少なくとも5個、少なくとも7個、少なくとも9個、少なくとも12個または少なくとも15個のアミノ酸を含む。ペプチドの長さに上限はない。しかし、好ましくは、本発明に従うペプチドは、500個のアミノ酸、好ましくは400個、300個、250個、200個、150個、または120個のアミノ酸の長さを超えない。約10個のアミノ酸を超えるペプチドは、「ポリペプチド(polypeptide)」といわれ得る。
そのVLPの構造タンパク質、特にそのVP1は、JCVの天然の構造タンパク質と同一であるかまたはその構造タンパク質に由来する。「改変されたまたは由来する(modified or derived)」とは、VP1の機能を保持してキャプシドへとアセンブルすると同時に、1またはこれより多くのアミノ酸の挿入、欠失または置換を包含する。
一実施形態において、その天然の(JCV)構造タンパク質は、その生成、その細胞標的化プロフィールおよび特異性またはその細胞内標的化プロフィールもしくは特異性に関して、そのVLPを最適化するために改変され得る。改変または誘導体化は、タンパク質翻訳を増強するために、その構造タンパク質、特にそのVP1をコードするヌクレオチド配列のコドン最適化を含み得る。
本発明に従う用語「VP1」または「ウイルスタンパク質1(virus protein 1)」とは、JCVの天然のVP1に同一であるかまたはこれに由来し、そしてキャプシドへとアセンブリし得るタンパク質をいう。
本発明に従う用語「VP1」は、配列番号1に従うアミノ酸配列と、この配列にわたって少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも97%、より好ましくは少なくとも98%または少なくとも99%のアミノ酸配列同一性を有するタンパク質を包含する。本発明の最も好ましい実施形態において、そのVP1は、配列番号1に従うアミノ酸配列を有する。
本発明に従う用語「VP1」はまた、その天然のVP1の画分を包含する。好ましくは,上記VP1の画分は、配列番号1に従うアミノ酸配列の少なくともアミノ酸32〜316、または配列番号1のアミノ酸32位〜316位に由来するアミノ酸配列と、この配列にわたって少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも97%、より好ましくは少なくとも98%もしくは少なくとも99%の同一性を有するその誘導体を含む。
本発明の好ましい実施形態において、そのVP1は、配列番号1に従うアミノ酸配列とその全長にわたって少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも99%同一であるアミノ酸配列を有する。本発明の最も好ましい実施形態において、そのVP1は、配列番号1に従うアミノ酸配列と同一であるアミノ酸配列を有する。
本発明の別の実施形態において、そのVP1は、配列番号3に従うアミノ酸配列とその全長にわたって少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも99%同一であるアミノ酸配列を有する。一実施形態において、VP1のアミノ酸配列は、配列番号3のアミノ酸配列と同一である。
一実施形態において、そのVP1タンパク質のヌクレオチド配列は、配列番号2のヌクレオチド配列とその全長にわたって少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%同一であり、好ましくは配列番号2のヌクレオチド配列である。
本発明の別の実施形態において、そのVP1タンパク質のヌクレオチド配列は、配列番号4のヌクレオチド配列とその全長にわたって少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%同一である。一実施形態において、そのVP1タンパク質のヌクレオチド配列は、配列番号4のヌクレオチド配列と同一である。
その配列は、表2に示される。
Figure 0006884432
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本発明の好ましい実施形態において、そのVP1は、配列番号1に従うアミノ酸配列とその全長にわたって少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を有する。
本発明の好ましい実施形態において、そのVP1タンパク質のヌクレオチド配列は、配列番号2のヌクレオチド配列とその全長にわたって少なくとも80%同一である。
JCVの構造タンパク質、好ましくはVP1は、例えば、E.coliまたは昆虫細胞において発現され得る。本発明の好ましい実施形態によれば、その構造タンパク質、好ましくはVP1は、昆虫細胞において発現される。これは、昆虫細胞における発現がE.coliにおける発現ではなくJCVに由来する野生型タンパク質と比較してより少ない改変(例えば、翻訳後修飾)をもたらすことから、有利である。
本発明に従うVLPは、キャプシド中に、1または数個のさらなる異種タンパク質(すなわち、JCVタンパク質に同一でないかまたはそのタンパク質に由来しないタンパク質)をさらに含み得る。例えば、異種タンパク質は、そのキャプシドの中に繋留され得る、すなわち、このタンパク質のうちの少なくとも一部は、好ましくは外側からアクセス可能である。原則的に、任意のタンパク質は、そのような異種タンパク質がキャプシドの中に組み込まれ得、そのVLPのアセンブリに実質的に干渉しない限りにおいて、異種タンパク質として適している。
本発明に従う薬物送達システムにおいて使用されるVLPは、カーゴと会合される。これは、そのカーゴがそのVLPに可逆的に結合されることを意味する。これは、例えば、そのカーゴの任意の一部との物理化学的相互作用もしくは付着に起因するか、またはそのキャプシドへのそのカーゴの組み込みによるかのいずれかであり得る。その組み込みは、完全または不完全であり得る。本発明の特に好ましい実施形態において、そのカーゴの総量の大部分は、そのキャプシドへと完全に組み込まれる。最も好ましいのは、そのカーゴがそのVLPのキャプシドの中に完全に被包されることである。
本発明の状況では、「VLPがカーゴを含む(VLP comprises the cargo)」という表現は、そのVLPが「そのカーゴと会合される(associated with the cargo)」という表現と同義に使用される。そのVLPとそのカーゴとの会合は、VLPをそのカーゴに「装填(loading)」または「パッキング」した結果であり得る。
「装填」とは、VLPとカーゴとの会合を、例えば、浸透圧ショックによってまたはVP1もしくはVP1ペンタマーをVLPへとそのカーゴと一緒にアセンブルすることによってもたらす任意のプロセスを意味する。「装填されたVLP(loaded VLP)」は、このプロセスから生じるVLPである。用語「パッキング(packing)」とは、VP1またはVP1ペンタマーをVLPへとそのカーゴと一緒にアセンブルすることを介して、そのVLPを装填するプロセスに関する。これから生じるVLPは、「パックされた(packed)」VLPといわれる。
用語「カーゴ(cargo)」とは、本発明の状況において、そのVLPと会合される任意の薬学的生成物のために使用される。用語、薬学的生成物は、本発明の状況において、用語「薬物(drug)」と交換可能に使用される。
その薬学的生成物は、治療または診断の物質である。その薬学的組成物は、これがそのVLPと会合する限りにおいて、任意の化学的性質のものであり得る。好ましくはその薬学的生成物は、活性な薬学的成分(API)、特に「低分子(small molecule)」(好ましくは≦1000ダルトンの有機化合物)、生物製剤(a biological)または細胞増殖抑制剤である。好ましい実施形態において、その生物製剤は、タンパク質、ペプチドまたは核酸からなる群より選択され、特に所望のタンパク質をコードする核酸(例えば、mRNA、cDNA、プラスミドもしくはベクター)、阻害性核酸(例えば、siRNAもしくはmiRNA)および触媒活性を有する核酸(例えば、リボザイム)からなる群より選択される。
さらなる実施形態において、本発明に従うVLPは、モノクローナル抗体、抗精神病薬、鎮痛薬、血栓溶解薬、抗鬱薬、免疫モジュレーター、免疫抑制薬、アセチルコリンエステラーゼインヒビター、グルタミン酸レセプターアンタゴニストもしくはモジュレーター(例えば、NMDAレセプターアンタゴニスト)、精神刺激薬、抗認知症薬、抗不安薬、ヌートロピック薬(nootropic drug)、代謝増強薬(metabolic enhancer)、代謝モジュレーター、神経保護薬、抗てんかん薬(anticonsulvant)、細胞増殖抑制薬、およびサイトカインからなる群より選択されるカーゴに装填される。
特に好ましい実施形態において、そのカーゴは、核酸(特にRNA干渉(RNAi)または遺伝子療法に適した核酸)、抗体、細胞増殖抑制薬またはサイトカインであり、より好ましくはそのカーゴは、核酸(例えば、プラスミド)または抗体である。最も好ましい実施形態において、そのカーゴは、核酸(例えば、プラスミド)である。用語「抗体(antibody)」とは、抗体またはそのフラグメント、ならびに抗体−薬物結合体(ADC)を含む。
好ましくは,そのカーゴはプラスミドである。
一実施形態において、その核酸、好ましくはプラスミドは、遺伝子を含む。必要である場合、そのカーゴは、遺伝子を含み、CNS標的細胞におけるその発現は、好ましくは一過性である。よって、本発明の最も好ましい実施形態によれば、その薬物送達システムは、遺伝子を含むプラスミドと会合したVLPを含むのに対して、CNS疾患の処置は、処置されるべき被験体の標的細胞における上記遺伝子の一過性の発現によってもたらされる。
本発明によれば、表現、何か(例えば、VP1、ペンタマー、VLP)を何かをもたらす(例えば、アセンブリを誘導する)ための条件に「曝す(exposing)」とは、考慮中の物質(例えば、VP1、ペンタマー、VLP)を、このある種の効果を引き起こし得る(例えば、アセンブリを誘導する)条件にもたらすことをいう。このような曝露は、その物質のための条件を変化させることによって、例えば、その物質に種々の緩衝液、塩またはpHなどとの接触をもたらすことによって行われ得る。これは、何かを、その物質を含む組成物に添加する(逆も同様)か、またはその物質をその組成物から分離し、そして次いで、その物質を異なる組成物に添加するかのいずれかによって、可能である。
条件の変更はまた、温度、照射などを変動させることによって達成され得る。当然のことながら、条件の変更のためのこのような手段は、組み合わされ得るおよび/または反復され得る。その所望の効果(例えば、そのVP1もしくはペンタマーの、VLPへのアセンブリおよび/またはそのVLPの凝集を誘導する)を誘導する他の適切な条件はまた、当業者に周知である。その同じことが、そのそれぞれの条件への曝露の適切な継続期間にも当てはまる;これは、当業者の通常の手段によって見出され得る。
表現「何かを、何かをもたらすための条件に曝す(exposing something to conditions for affecting something)」は、企図されるべき効果を要求しない、すなわち、その物質の全てが考慮中の効果を達成しなければならないわけではない。例えば、「そのペンタマーが凝集するように誘導する条件(conditions inducing the pentamers to aggregate)」は本質的に、その条件が凝集を誘導するために適していることを意味する。それは、実際に全てのペンタマーが凝集することを要求しない。
本明細書で使用される場合、用語「アセンブリ(assembly)」または「VLPへとアセンブルする(assemble into VLP)」とは、考慮中の構造(VP1タンパク質またはペンタマーのいずれか)が会合してVLPのキャプシドを確立することを意味する。VP1が出発物質として使用される場合、VLPへのアセンブリは、ペンタマーの事前の形成を含み得る。これは、そのVP1タンパク質が先ず、ペンタマーを形成し得、次いで、VLPを形成し得るか、またはそれらはVLPへと直接アセンブリし得ることを意味する。VLPのアセンブリは、可逆的である。
用語「脱アセンブル(disassembly)」とは、翻って、そのVLPのキャプシドがペンタマー構造および/または構造タンパク質へと少なくとも部分的に崩壊する場合のプロセスをいう。その脱アセンブルは、温度を上昇させることによって、プロテアーゼを添加することによって、および/またはVLPを形成するために使用される分子間相互作用(例えば、分子間ジスルフィド架橋)を減少させることによって(例えば、還元剤を添加するかもしくはキレート化剤を添加することによって)誘導され得る。このような条件はまた、条件への段階的曝露を包含し得る。例えば、その組成物は、その温度が上昇する前に、還元剤と接触され得る。
そのVP1および/またはペンタマーを誘導して、VLPへとアセンブルするための方法は一般に、当業者に公知である(Goldmannら(J. Virol. 1999; 73(5): 4465−69); DE 195 43 553 A1)。その同じことが、ペンタマーへのVLPの脱アセンブルに当てはまる。当業者は、よって、VLPのアセンブリおよび脱アセンブルの制御のための方法を認識する。
本発明の一実施形態において、そのVP1またはペンタマーを含む組成物中のCa2+イオンの濃度は、そのVLPのアセンブリ/脱アセンブルの制御のために使用される。例えば、そのアセンブリを誘導するために、遊離Ca2+イオンの濃度が増大され得る。その脱アセンブルが望ましい場合、遊離Ca2+イオンの濃度は、キレート化剤をその組成物に添加することによって低下させられ得る。
そのアセンブリを誘導するためのさらなる選択肢は、VLPへのアセンブリを、例えば、そのペンタマーを含む組成物中の溶媒を低減することによって促進するために、VP1ペンタマーの濃度を増大させることである。これは、アルカリ土類金属(例えば、Ca2+またはMg2+)の濃度の適合を要求し得る。
よって、本発明の好ましい実施形態によれば、脱アセンブルは、そのVLPを分子間ジスルフィド架橋が例えば、そのVLPを還元条件に曝すことによって還元される条件に曝すことによって誘導され得る。好ましい実施形態において、この工程は、キレート化剤のさらなる存在下で達成される。より好ましくは、その脱アセンブルは、そのVLPを、キレート化剤の存在下で、および必要に応じて高温で還元条件に曝すことによって誘導される。
本発明の特定の実施形態において、そのVLPは、DTTならびにEDTAおよび/またはEGTAを含む組成物に、好ましくは15℃〜30℃、好ましくは20℃〜25℃の温度で、最も好ましくは約23℃の温度で曝される。
本発明の好ましい実施形態によれば、c)の組成物のペンタマーは、その凝集を誘導する条件に曝される。この工程は、工程d)の前に行われる場合に最も適切である。好ましい実施形態において、その物質(例えば、そのペンタマー)のうちの少なくとも20%(好ましくは少なくとも30%、より好ましくは少なくとも40%)が凝集する。
驚くべきことに、この工程はそのVLPのより均質のサイズ分布をもたらし得ることが見出された(図7および図8)。これは、よりよい品質管理および標準化を可能にし、これは、そのVLPが薬物送達システムにおいて使用される場合に最も重要である。よって、このさらなる手順は、好ましくは、薬物送達システムの品質制御要件の一部である。
用語「凝集物(aggregate)」とは、任意の粒状構造を意味する。「凝集(aggregation)」とは、凝集物をもたらすプロセスを意味する。このプロセスは、可逆的である。
そのペンタマーまたはVLPの凝集は、コントロールと比較して、その組成物中のVLPの増大した平均粒度によって決定され得る。そのより大きな粒度は、標準的方法(例えば、動的光散乱法(DLS))によって決定され得る。
本発明の特定の実施形態によれば、そのペンタマーまたはVP1の凝集は、タンパク質の沈殿を促進することが当該分野で公知である1またはこれより多くの薬剤(沈殿剤)によって誘導され得る。従って、最も好ましいのは、本発明によれば、沈殿剤の使用である。
「沈殿剤(precipitation agent)」とは、VP1またはペンタマーの凝集を促進する薬剤をいう。沈殿剤の概念は一般に、当業者に公知である。沈殿剤は代表的には、タンパク質の濃縮および精製を促進するために使用される。沈殿は、より具体的には、そのタンパク質の溶解性を低下させることによって、溶媒の溶媒和能力の質を変化させる結果であり得る。その溶解性は、その組成物のpHをタンパク質の等電点へと調節することによっても低下され得る。さらに、その組成物の温度を低下させることは、タンパク質の溶解性をも低減し得る。
考えられる沈殿剤は、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)、またはアルコール(例えば、エタノール)、および塩である。後者は、「塩析するための薬剤(agents for salting out)」として当業者に公知である。
好ましくは、本発明によれば、その沈殿剤は塩である。最も好ましいのは、「ホフマイスターシリーズ(Hofmeister series)」として公知のイオンを含む塩である。そのホフマイスターシリーズは、溶液中の具体的タンパク質の溶解性に影響を及ぼす能力に関して、そのタンパク質に対するそれらの疎水性効果に関するイオンの組織化を説明する。タンパク質に対して疎水性効果を発揮するイオンは、特に好ましい。本明細書で、このようなイオンは、コスモトロピックイオンといわれる。
少なくとも1種のコスモトロピックアニオンまたはカチオンを含む沈殿剤が好ましい。好ましいアニオンは、シトレート(C 3−)、ホスフェート(PO 3−)、スルフェート(SO 2−)、リン酸水素(HPO 2−)、リン酸二水素(HPO )、ヨウ素酸(IO )、ヒドロキシド(OH)、フルオリド(F)、臭素酸(BrO )またはアセテート(CHCOO)またはこれらの組み合わせからなる群より選択され、より好ましいアニオンは、シトレート、ホスフェートまたはスルフェートであり、最も好ましいアニオンはスルフェートである。
好ましいカチオンは、アンモニウムまたは四級アンモニウム化合物(NR であってRは、アルキル基もしくはアリール基であるもの(例えば、テトラメチルアンモニウム((CH)もしくはジメチルアンモニウム((CH ))である。さらに好ましいカチオンは、カリウム(K)、セシウム(Cs)、ルビジウム(Rb)もしくはリチウム(Li)またはこれらの組み合わせを含むリストから選択され、特に好ましいのは、四級アンモニウム化合物またはアンモニウムであり、最も好ましいのはアンモニウムである。
従って、その塩は、好ましくは、シトレート(C 3−)、ホスフェート(PO 3−)、スルフェート(SO 2−)、リン酸水素(HPO 2−)、リン酸二水素(HPO )、ヨウ素酸(IO )、ヒドロキシド(OH)、フルオリド(F)、臭素酸(BrO )またはアセテート(CHCOO)、四級アンモニウム化合物(NR であって、Rはアルキル基もしくはアリール基であるもの)(好ましくはテトラメチルアンモニウム((CH)もしくはジメチルアンモニウム((CH ))、アンモニウム(NH )、カリウム(K)、セシウム(Cs)、ルビジウム(Rb)またはリチウム(Li)からなる、好ましくは、SO 2−および/もしくはNH またはこれらの組み合わせを含む群より選択アレルアニオンおよびカチオンを含む。
好ましい実施形態によれば、その塩は、(NHSO、KSO、NaSO、(NHHPO、KHPOおよびNaHPOからなる群より選択される。最も好ましい塩は、硫酸アンモニウム((NHSO)である。
本発明によれば、そのペンタマーの凝集は、そのペンタマーをその沈殿剤と接触した状態にするための任意の手段によって、例えば、その沈殿剤を、そのペンタマーを含む組成物に(または逆もまた同様(すなわち、そのペンタマーを含む組成物を、沈殿剤に))添加することによって、誘導され得る。他の手段(例えば、透析、その結果、その沈殿剤が拡散によってペンタマーに達する)も可能である。
本発明の1つの好ましい実施形態によれば、そのペンタマーの凝集は、その沈殿剤を含む組成物、例えば、硫酸アンモニウムを含む組成物に対する組成物に対する透析によって誘導される。
本発明の特に好ましい実施形態によれば、凝集のためのペンタマーを含む組成物は、0.3〜5Mの間の、好ましくは4Mまでの硫酸アンモニウム濃度を有し、さらにより好ましいのは、1.8〜2.2Mの間の濃度である。最も好ましいのは、およそ2Mである。
そのペンタマーの凝集を誘導する工程は、好ましくは少なくとも1時間、より好ましくは少なくとも5時間、さらにより好ましくは少なくとも12時間、最もより好ましくは少なくとも16時間の継続期間を有する。その工程が、24時間未満の継続時間を有することは好ましい。好ましい実施形態において、この工程の継続時間は、14〜19時間の間である。最も好ましい実施形態において、この工程の継続時間は、16〜18時間の間である。この時間の間に、そのペンタマーは、凝集を誘導するための条件に曝され、特にそれらは、硫酸アンモニウムとの接触状態にある。
そのペンタマーの凝集を誘導する工程の後に、そのペンタマーを、その凝集を誘導するために使用された条件から分離する工程を本発明のプロセスに含めることは、有利である。このような工程に適用可能な方法は、特に限定されない;当業者に公知の、そのペンタマーを、凝集を誘導する条件から分離することを可能にする任意の方法が、適用可能である。
本発明の好ましい実施形態において、そのペンタマーは、透析によって、それらの凝集を誘導する条件から分離される。そのペンタマーの凝集が沈殿剤を使用することによって誘導される場合に、透析が使用され得る。透析の原理はまた、都合がよいことには、そのペンタマーを沈殿剤との接触にもたらすために適用される。最も好ましいのは、本発明に従う方法が少なくとも2つの透析工程:工程c)の組成物の、沈殿剤を含む組成物に対する第1の透析、および凝集の誘導後の、その沈殿剤を本質的に含まない組成物に対する第2の透析、を包含する場合である。
そのペンタマーをその沈殿剤から分離するための透析は、好ましくは、生理学的条件に少なくとも類似である組成物に対するものである。このような組成物は、好ましくは塩を含み、6〜8.5の、好ましくは6.5〜8.5の、より好ましくは7〜8の、最も好ましくは7.2〜7.5の、特に7.5のpHを有する。その組成物の容積モル浸透圧は、好ましくは280〜310mosmol/lの間、最も好ましくは308mosmol/lである。その組成物は、例えば、0.8〜0.92%(w/v)の、好ましくは0.9%(w/v)の濃度の生理食塩水(塩化ナトリウム)濃度を有し得る。
そのペンタマーを、その凝集を誘導するために使用された条件から分離する工程は、好ましくは少なくとも1時間にわたって、より好ましくは少なくとも5時間、12時間にわたって、より好ましくは少なくとも18時間にわたって、より好ましくは約24時間もしくはこれより長い間、行われる。より長い期間はまた、特に、凝集するように誘導されたペンタマーの濃度、そのペンタマーを含む組成物、ならびにその沈殿剤の性質および濃度に依存して、可能である。好ましい実施形態において、その凝集したペンタマーを含む組成物は、生理学的条件に類似の組成物に対して、約24時間にわたって透析される。
その組成物は、好ましくは、緩衝液をさらに含む。適切な緩衝系は、当業者に公知である。本発明の好ましい実施形態において、その組成物は、TRIS緩衝液、HEPES緩衝液、ホスフェート緩衝液または炭酸水素緩衝系を含む。最も好ましいのは、TRIS緩衝液である。
最も好ましい実施形態において、その組成物は、10mM Tris−HClおよび150mM NaClを含み、pH7.5を有する。
そのペンタマーをVLPへとアセンブルすることを促進するために、その組成物は、二価イオン(例えば、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cu2+、Fe2+、Zn2+またはこれらの組み合わせ)をさらに含み得る。最も好ましいのは、Ca2+、例えば、CaClである。好ましい実施形態において、その組成物は、1〜3mM CaCl、好ましくは2mM CaClを含む。
本発明の非常に好ましい実施形態において、生理学的条件に少なくとも類似のその組成物は、10mM Tris−HCl、150mM NaClおよび2mM CaClを含み、pH7.5を有する。
本発明のなお別の局面において、驚くべきことに、VLP(rVLP)の貯蔵は、ペンタマーの貯蔵と比較して有利であることが見出された(図4および図5)。ペンタマーが貯蔵され、その後、融解および再アセンブルされる場合、主に、「非常に小さい(tiny)」粒子が凝集物と同様に形成する。これらのVLPが、薬物送達システムの生成に適切ではない。しかし、貯蔵後に解離および再アセンブルしたVLPは、適切なサイズにされたVLPの特に均質の集団を形成する。従って、本発明の一実施形態において、組成物は、20nm〜70nmの、好ましくは30nm〜70nmの、より好ましくは35nm〜65nmの、より好ましくは40〜60nmの平均直径を有する粒子とともに提供される。均質のサイズ分布は、品質制御要件を満たすために重要である。
好ましい実施形態において、本発明に従う方法は、工程d)の組成物からのVLPを貯蔵する工程を包含する。約−80℃〜約4℃の温度においてそのVLPを貯蔵する工程は、少なくとも10時間、15時間、20時間の貯蔵期間にわたって、好ましくは少なくとも24時間にわたって可能である。さらに3日間より長い貯蔵は、可能である。
好ましい実施形態において、そのVLPは、0℃未満の温度において貯蔵される(凍結する工程)。凍結する工程は、種々の冷却速度を使用して行われ得る。例えば、「ゆっくりとした(slow)」凍結は、約−1℃/分の冷却速度を適用することによって起こり得る一方で、速い凍結は、そのサンプル(すなわち、その組成物を含む容器)と液体窒素とを接触させるか、またはそのサンプルを−80℃の冷凍庫の中に配置することによって、行われ得る。
好ましい実施形態において、貯蔵する工程は、凍結防止添加剤、好ましくはポリオール、糖、無機塩、有機塩、アミノ酸、ポリマー、エクストリモライトまたはこれらの誘導体もしくは組み合わせからなる群より選択される凍結防止添加剤を含む組成物の中で起こる。
好ましい実施形態において、その無機塩は、スルフェートアニオンを含む。スルフェートアニオンを含む好ましい塩は、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウムおよび硫酸アンモニウムである。好ましくは、その無機塩は硫酸アンモニウムである。
そのアミノ酸は、好ましくはグリシン、グルタミン、プロリンまたはアラニンである。好ましいアミノ酸誘導体は、ベタインである。さらに可能な凍結防止添加剤は、グリセロール、スクロース、DMSO、エクトインまたはヒドロキシエクトインである。
凍結防止添加剤の添加、特に無機塩(例えば、スルフェートアニオンを含む塩、特に硫酸アンモニウム)および/またはアミノ酸誘導体(例えば、ベタイン)の添加は、そのVLPの安定性および機能性または有効性に関して有利であることが見出された(図9)。前出で述べたように、増強された安定性および/または機能性もしくは有効性は、VLPを薬物送達システムとして使用する場合に特に望ましい。凍結防止添加剤を、工程d)の組成物に添加することは、安定性および機能性または有効性に関して、工程f)のパックされたVLPに影響を有することは、驚くべきことであった。
凍結防止添加剤は、生物学的組織を、凍結損傷(すなわち、氷の形成に起因)から保護する目的を果たす。その凍結防止添加剤は通常、細胞における溶質濃度を増大させることによって機能する。しかし、生物学的使用に適切であるために、それらは容易に透過しなければならず、細胞に対して毒性であってはならない。従って、このような添加剤は、そのペンタマーおよび/またはVLPにとってより温和な貯蔵条件を提供するために適している。凍結防止添加剤は、貯蔵のために凍結されるべきペンタマーおよび/またはVLPを含む組成物に補充され得る。
本発明の特定の好ましい実施形態によれば、その凍結防止添加剤は、VLP、好ましくはrVLPが2つの透析工程を使用してアセンブリされた(2工程再アセンブル)後のその後の凍結のために、VLPを含む組成物に添加される。
ポリオールベースの凍結防止添加剤を除く凍結防止添加剤の適切なモル濃度は、0.5M、0.6M、0.7M、0.8M、0.9M、1M、1.1M、1.2M、1.3M、1.4M、1.5M、2M、3M、4M、5Mであり得る。優先的には、これらの凍結防止添加剤は、約1Mのモル濃度で、好ましくは1Mのモル濃度で使用される。
そのポリオールベースの凍結防止添加剤は、少なくとも0.3M、少なくとも0.4M、少なくとも0.5M、少なくとも0.6M、少なくとも0.7M、少なくとも0.8M、少なくとも0.9M、少なくとも1M、少なくとも2Mまたは少なくとも3Mのモル濃度で使用され得る。好ましくは、そのポリオールベースの凍結防止添加剤、好ましくはグリセロール 5%は、約0.6M〜0.7Mの濃度で、より好ましくは0.68Mの濃度で使用され得る。
あるいは、そのポリオールベースの凍結防止添加剤は、ペンタマーおよび/またはVLPを含む組成物の容積%に基づいて添加され得る。適切な容積%は、3%(v/v)、4%(v/v)、5%(v/v)、6%(v/v)、7%(v/v)、8%(v/v)、9%(v/v)または10%(v/v)を含む。優先的には、そのポリオールベースの凍結防止添加剤は、5%(v/v)において添加される。
本発明の好ましい実施形態において、工程c)のペンタマーおよび/または工程d)のVLPは、精製に供される。用語「精製(purification)」とは、本発明の状況において、そのVP1、ペンタマーまたはVLPを、複雑な組成物から単離または分離することをいう。考えられる方法は、沈殿、クロスフロー濾過、クロマトグラフィー、例えば、分取クロマトグラフィー、好ましくはサイズ排除クロマトグラフィー、および/または動的光散乱法(DLS)を含む。
用語「クロマトグラフィー(chromatography)」とは、固定相と移動相との間でその個々の構成要素を分布させることによって、物質の混合物の分離を可能にする方法をいう。特に、クロマトグラフィーとは、その目的の物質を定常相に先ず結合および富化し、その後第2の工程でそれを溶離する(クロマトグラフィーの結合および溶離モード)ことによって、または不純物をその定常相に結合させてその目的の分子の純度をフロースルーの中で増大させる(フロースルーモード)ことによって、物質を精製するための方法をいう。
クロマトグラフィーは、移動相の中に含まれる分析物と固定相との相互作用に基づくことに従ってグループに分けられ得る。本発明に従うクロマトグラフィーの好ましいタイプは、「逆相(reversed phase)」クロマトグラフィー、「イオン交換(ion−exchange)」クロマトグラフィー、「アフィニティー(affinity)」クロマトグラフィー、またはサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)を包含する。イオン交換クロマトグラフィーの中でも、その精製方法は、固定相の中に存在する電荷に基づいて、カチオン交換クロマトグラフィー(CEX)(ここでその固定相は負電荷を有し、従って、正に荷電した分子を保持する)、およびアニオン交換クロマトグラフィー(AEX)(ここでその固定相は、正電荷を有し、従って、負に荷電した分子を保持する)へとさらに分けられ得る。
特に、クロマトグラフィーは、中間生成物として、本発明に従う方法によって得られるrVLPを精製するために使用され得る。特にAEXは、rVLPを精製するために使用され得る。
AEXにおいて使用される固定相は、固定相に存在する交換物質によって提供されるイオン性相互作用の強度に基づいて、「強アニオン交換体(strong anion exchanger)」および「弱アニオン交換体(weak anion exchanger)」へとさらに記載され得る。表現「アニオン交換体(anion exchanger)」または「アニオン交換マトリクス(anion exchange matrix)」は類義語であり、ともに、アニオンに結合し得、アニオンに対してこれらを周りの媒体から交換し得る天然または人工の物質をいう。アニオン交換体は、陽イオンを有し、負に荷電した対イオンを交換する。
本発明のVLPは、ヌクレアーゼでさらに処理され得、そして/または滅菌濾過に供され得る。ヌクレアーゼ処理は、好ましくは、核酸がカーゴとして使用される場合に行われる。種々のヌクレアーゼが当業者に公知であり、例えば、ベンゾナーゼを含む。滅菌濾過の方法としては、特に、不純物の除去のために適したフィルタを使用するダイアフィルトレーションまたは超遠心分離が挙げられる。
本発明のなお別の局面において、John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)を含む組成物が提供され、これは、以下のパラメーターのうちの1またはこれより多くによって特徴づけられる:
a. 0.3未満、好ましくは0.2未満、好ましくは0.1未満、より好ましくは0.01〜0.09の間の範囲の多分散指数(PDI)、
b. VLPのうちの少なくとも70%が、20nm〜70nmの、好ましくは30nm〜70nmの、より好ましくは35nm〜65nmの、より好ましくは40〜60nmの平均直径を有する、
c. その組成物内のVLP含有量が、少なくとも80%(v/v)、好ましくは少なくとも85%(v/v)、好ましくは少なくとも90%(v/v)、好ましくは少なくとも95%(v/v)。
粒度分布は、「多分散指数(Poly Dispersity Index)」(PDI)として評価され得る。そのPDIは、組成物中の粒度分布を示し、従って、粒子の均質性を記載する。PDI値は、種々の方法(ゲル浸透クロマトグラフィー/サイズ排除クロマトグラフィー、レオロジー、溶液粘性、膜透過または光散乱法が挙げられる)を使用して得られ得る。
そのPDIは、好ましくは動的光散乱法(DLS)によって決定される。DLSでは、本来の分布は、どの程度の光を種々の「スライス(slice)」から散乱するかを示す強度分布である。DLSは、分布の統計から、平均サイズおよびこの平均サイズからの標準偏差の決定を可能にする。相対的多分散性は、その標準偏差を平均で除算することによって決定される。分布の相対的多分散性から、多分散指数(PDI)は、その平方として導出され得る。DLSによって得られるPDI値は、単分散性の(PDI<0.1)組成物および多分散性の(PDI>0.1)組成物へとグループに分けられ得、それによって、その多分散性の群内ではまた、より小さな値は、その組成物内でのより均質な分布を示す。
本発明によれば、0.1〜0.4のPDI値は好ましい。より好ましくは,そのPDI値は、0.1〜0.3であり、さらにより好ましくは0.1〜0.2である。
VLPを含む組成物の平均直径は、視覚的方法(例えば、顕微鏡法(好ましくは平均直径を決定するためにソフトウェアが装備される))によって測定され得るが、分析的光散乱法(例えば、DLS)またはナノトラッキング法(例えば、NTA)によっても測定され得る。
その組成物内のVLP含有量は、例えば、FFF−MALSおよび/またはDLSによって測定され得る。両方の方法は、適切なサイズにされたVLPおよび凝集物、「非常に小さいもの」(小粒子)と他の不純物(例えば、塩、デブリまたはペンタマー)との間を区別し得る。
このような組成物は、特に、薬物送達システムに通常課される要件を満たす。明らかに、このような組成物は、均質でありかつ高純度を有する。
別の局面において、本発明は、本発明に従う方法によって得られ得る薬物送達システムに関する。このような薬物送達システムは、上記で述べられるとおりの利点を有する。特に、このような薬物送達システムは、治療および/または診断の方法において、好ましくは神経学的障害(すなわち、CNS疾患)の処置のために使用され得る。
よって、本発明はまた、障害(特にCNS疾患)を本発明に従う薬物送達システムで処置するための方法に関する。処置する方法は、好ましくは、必要性のある被験体にその薬物送達を投与する工程を包含する。
本発明はまた、神経学的障害、すなわち、CNS疾患の処置のための医薬の製造のための薬物送達システムの使用に関する。処置方法は、好ましくは、その処置されるべき被験体のBBBの透過性を増大させる工程を包含しない。本発明の薬物送達システムは、好ましくは、BBBを損なうかまたは混乱させるためのいかなる化学的または物理的処置をも受けたことのない患者に投与される。
用語「CNS疾患(CNS disease)」(または「神経学的障害(neurological disorder)」)とは、個体の神経系の、好ましくは中枢神経系の任意の障害をいう。それは、神経変性障害、精神的障害または神経血管障害を包含する。
本発明の一実施形態において、その神経学的障害は、脳卒中(stroke)、アルコール嗜癖、アルツハイマー病、不安、関節炎、無力症、注意欠陥多動性障害、双極性障害、がん疼痛、脳虚血、脳神経保護(cerebral neuroprotectant)、痙性斜頚、ハンチントン病と関連する舞踏病、慢性疼痛、慢性の重篤な疼痛、認知障害、皮質性ミオクローヌス、神経変性疾患、うつ病、糖尿病性神経障害疼痛、糖尿病性ニューロパチー、情動不安定、癲癇、ナルコレプシーと関連する過剰な眠気、線維筋痛症、脆弱X症候群、フリードライヒ運動失調症、不眠症、レノックスガスター症候群、大うつ病性不安障害(major depressive and anxiety disorder)、双極性障害と関連する躁病エピソード、記憶障害、片頭痛、軽度認知機能障害、中程度から重篤な疼痛、運動ニューロン疾患、多発性硬化症、筋骨格疼痛、ナルコレプシー、神経痛、神経因性疼痛、ニコチン依存症、強迫性障害、オピオイド誘導性有害効果、オピオイド誘導性便秘、変形性関節症疼痛、過活動膀胱、疼痛、パーキンソン病、小児の流涎症(pediatric drooling)、糖尿病性末梢神経障害、術後疼痛、ヘルペス後神経痛、月経前不快気分障害、精神病、難治性複雑部分発作(refractory complex partial seizure)、下肢静止不能症候群(RLS)、統合失調症、てんかん発作(seizure)、重篤な慢性疼痛、睡眠障害、禁煙、痙縮、脊髄損傷、脳卒中、トランスサイレチン型家族性アミロイドポリニューロパチー、外傷性脳損傷、回転性めまい(vertigo)、悪液質、筋萎縮性側索硬化症、脊髄小脳失調症I型、錐体外路障害および運動障害、一過性脳虚血性発作(TIA)、進行性多巣性白質脳症(PML)、HIV感染、認知症(例えば、アルツハイマー病、血管性認知症、前頭側頭型認知症、意味性認知症およびレビー小体を伴う認知症)からなる群より選択され、好ましくは、アルツハイマー病、パーキンソン病および多発性硬化症を含むかまたはこれらからなる群より選択される。
本発明のさらなる局面において、本発明は、本発明の方法の工程a)〜e)およびe)の組成物のペンタマーを、そのペンタマーを誘導する条件に曝して、VLPへとアセンブルするというさらなる工程を含む方法によって得られ得る、John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)に関する。カーゴは、最終のアセンブリ工程において添加されない。このようなVLPは、ワクチンとして特に有用であり得る。
一実施形態において、本発明に従うVLPは、血液脳関門(BBB)を横断する。従って、本発明の一実施形態において、その薬物送達システムは、BBBを横断して薬物を送達するために使用され得る。本発明によれば、薬物送達システムおよび/またはVLPおよび/またはそのVLPにパックされた薬物は、BBBを横断し得る。
重要なことには、その薬物送達システムによるBBBの横断は、その薬物送達システムが、脳内の特定の細胞集団を標的化するという機能を示すことを、すなわち、カーゴを標的化された細胞に送達することを可能にする。本発明の状況において、上記薬物送達システムは、標的化された細胞へのおよび/またはその中への送達を含む。
好ましい実施形態において、本発明のVLPおよび/またはそのカーゴは、処置されるべき被験体、特にヒトへの投与後に、投与後に10日間未満で、好ましくは5日間未満で、より好ましくは3日間未満で、CNSにおいて検出され得る。その薬物送達システムは、好ましくは、被験体に静脈内投与される。これは、そのVLPを信頼性の高い薬物送達システムとして使用する場合に特に有利である。
好ましくは、その方法は、BBBの完全性の喪失または増大した透過性を要しない。
インビトロでのBBBの完全性は、公知の方法によって、例えば、相対的な経内皮電気抵抗測定(transendothelial electrical resistance measurement)(TEER)(Rempeら, Biochem Bioph Res Comm 2011, 406 (1): 64−69)によって、測定され得る。BBBの多くのインビトロモデルは、確立される(種々の共培養物中での初代のウシまたはヒト脳内皮細胞(例えば、ヒト脳内皮細胞株HBEC−5i)を含む。インビボでは、画像化法(例えば、CTスキャンまたはMRI)は、BBB透過性を可視化するために造影剤と一緒に使用され得る。機能的画像化(例えば、PETまたはSPECT)も使用され得る。
本発明によれば、その薬物送達システムを投与する前またはその間に、BBBの透過性を損なうことは必要とされない。従って、BBBは、好ましくは生理学的に無傷であり、これは、その完全性が低下されないおよび/またはその透過性が健康的な天然の状態と比較して増大されないことを意味する。本発明のVLPは、好ましくは生理学的に無傷のBBBを横断する。
その薬物送達システムを含む組成物は、好ましくは、BBBの完全性を混乱させ得る添加剤を要しない。よって、本発明の最も好ましい実施形態において、その薬物送達システムは、BBBの透過性に影響を及ぼし得るいかなる添加剤をも含まない。
材料および方法
VLP製造
ウイルス様粒子(VLP)を、ヨトウムシ(fall armyworm)(Spodoptera frugiperda)に由来するSf9昆虫細胞株(Thermo Fischer scientific)を使用するタンパク質発現によって製造した。VLPを、その細胞にJohn Cunninghamウイルス VP1タンパク質発現カセットを含む組換えバキュロウイルスを感染させることによって生成した。その組換えバキュロウイルスを、Bac−to−Bac(登録商標) Baculovirus発現系(Thermo Fischer Scientific)を使用することによって調製した。VLPを、3.4L バイオリアクター(INFORS HT Minifors)中での7〜10日後に、pH6.3において生成した。空気流および温度(26℃)をその時間にわたって制御した。細胞および細胞デブリを除去するために、懸濁物を、4℃、5.000gで遠心分離し、そのVLPを含む上清を採取した。
そのVLPを、2つの異なる濃縮法:7.5% ポリエチレングリコール(PEG)での沈殿またはAKTAcross flowTMシステム(GE Healthcare)でのクロスフロー、を使用して濃縮した。PEG沈殿に関して、その清澄にされた上清を、PEGと混合して7.5%(v/v)を達成し、4℃において2時間にわたってインキュベートし、その後、その沈殿物を、4℃、10.000gでの遠心分離によって分離し、50mM NaCl、10mM Tris−HCl、pH7.5中で懸濁した。クロスフローを、300kDaカットオフ膜(Hydrosart(登録商標) 300kDa ECO, Sartorius)を備えたAKTAcross flowTMシステムで行った。そのフロー限外濾過を1.5バールの一定圧および8倍(8Lの緩衝液に対して1Lの上清)で行った。
VLPを、室温において70分間、5mM DTTおよび10mM EDTAを使用することによってペンタマーへとさらに解離し、そのペンタマーを、150mMから1M NaClへのNaCl段階的勾配でHiScale CaptoQカラム(GE Healthcare)を使用して、アニオン交換クロマトグラフィー(AEX)によって精製した。ペンタマーを、250mM NaCl工程で溶離した。溶離後、そのペンタマーを以下のとおり処理した:
a) カーゴと混合し、再アセンブルした(「カーゴでの新鮮なまたは貯蔵したペンタマーのパッケージング」を参照のこと);
b) ペンタマーの貯蔵のために5% グリセロールとともに−80℃で凍結した(これをその後、カーゴと混合および再アセンブルされ得る。「カーゴでの新鮮なまたは貯蔵したペンタマーのパッケージング」を参照のこと)または
c) 20kDaカットオフを有する透析カセット(Slide−A−LyzerTM G2 Dialysis Device, Thermo Scientific)へと直ぐに配置し、透析(2工程透析)による2工程再アセンブルによって再アセンブルした。第1に、ペンタマーを、2M 硫酸アンモニウム緩衝液(「AS」、10mM Tris−HCl、150mM NaCl、2M (NHSO、pH7.5)に対して24時間にわたって透析し、次いで、次の24時間にわたって10mM Tris−HCl、150mM NaCl、2mM CaCl、pH7.5(標準的再会合緩衝液、「ST」)に移した(AS>ST)。あるいは、その2工程透析を、ST緩衝液で、両方の工程において行った(ST>ST)。両方の場合に、アセンブリされていない物質および凝集物をそのVLPから分離するために、そのVLPを含む組成物を、HiPrepTM Sephacryl(登録商標)S−500 HRカラム(GE Healthcare)を使用して、Zetasizer ZS Nano(Malvern Inc.)を使用する動的光散乱法(DLS)において画分の多分散指数(PDI)の制御下で、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって精製した。標的化したサイズを有するVLP画分を選択およびプールし、次いで、適用可能である場合に5kDa カットオフ膜を有するVivaspin(登録商標)濃縮器(Sartorius)中で濃縮し、続いて、−80℃で貯蔵した。
カーゴでの再アセンブルしたVLPのパッケージング
再アセンブルしたVLPのVLPパッケージングのために、上記の工程c)の貯蔵したVLPを−80℃から取り出し、サーマルシェイカー(23℃、350rpm)を使用して融解した。その後、融解したVLPサンプルの解離を、解離緩衝液(20mM Tris−HCl、150mM NaCl、5mM DTT、および10mM EDTA)の存在下で、23℃および45rpmにおいて15分間そのサンプルをインキュベートすることによって行った。解離したVLPを、カーゴ(例えば、核酸)の存在下で再アセンブルした。簡潔には、その解離したVLPを、適切な濃度のカーゴと徹底的に混合し、続いて、その混合物を、20kDa MWCO透析チャンバ(Slide−A−LyzerTM MINI Dialysis Device, Thermo Scientific)を使用して標準的な再会合緩衝液(10mM Tris−HCl、150mM NaCl、2mM CaCl、pH7.5)に対して透析した。4〜6時間後、透析緩衝液を、新鮮な透析緩衝液に交換し、サンプルをさらに16〜18時間インキュベートした。核酸をカーゴとして使用する場合、パックされていない核酸を、25μg VLPおよび2.5mM MgClにつき、37℃において1時間、40 u Benzonase(登録商標) Nuclease(Merck)とインキュベートすることによって消化した。サンプルを、透析する前に濾過した(Corning(登録商標) Costar(登録商標) Spin−X(登録商標)遠心分離チューブフィルタ;孔サイズ0.22μm)。VLPを、その後直接分析し、そして/または−80℃で貯蔵した。
カーゴでの新鮮なまたは貯蔵したペンタマーのパッケージング
ペンタマーパッケージングのために、新鮮なまたは−80℃で貯蔵したペンタマーを直接混合し、カーゴで再アセンブルしたか、またはサーマルシェイカー(23℃、350rpm)を使用して融解し、次いで、カーゴ(例えば、核酸)の存在下で再アセンブルした。簡潔には、そのペンタマーを、適切な濃度のカーゴと徹底的に混合し、続いて、その混合物を、20kDa MWCO透析チャンバ(Slide−A−LyzerTM MINI Dialysis Device, Thermo Scientific)を使用して標準的な再会合緩衝液(10mM Tris−HCl、150mM NaCl、2mM CaCl、pH7.5)に対して透析した。核酸をカーゴとして使用する場合、パックされていない核酸を、25μg 再アセンブルVLPおよび2.5mM MgClにつき、37℃において1時間、40 u Benzonase(登録商標) Nuclease(Merck)とインキュベートすることによって消化した。再アセンブルしたペンタマーを、その後直接分析した。
VLPの機能性試験/ルシフェラーゼアッセイ
核酸に装填したVLPの場合(新鮮なまたは貯蔵したペンタマーから;または再アセンブルおよび精製したVLPから製造)、ルシフェラーゼ NanoLuc(登録商標)プラスミドを、カーゴとして使用した。膠芽腫細胞を、予め、10% FCS(Thermo Fisher)および1% Pen−Strep(PAN−Biotech)を補充した900μl DMEM培地、高グルコース、GutaMAXTM(Thermo Fisher)中に、3×10の密度で24時間播種した。そのサンプルを添加する前に、その相当する量の培地を、各ウェル中の一定量の培地を維持するために除去した。サンプルをその細胞に添加し、37℃および5% COにおいて48時間インキュベートした。その後、細胞培地を排除し、細胞をPBSで洗浄した。ルシフェラーゼ活性を、製造業者の説明書に従って決定した(NanoGlo(登録商標) Luciferase Assay(Promega))。Glomax(登録商標)マルチ検出システム(Promega)において、白色96ウェルプレート(Greiner bio−one)中でルミネッセンスを測定した。
VLP特徴付け
サンプル解離を堅守するために、サンプルの再アセンブルおよび安定性、動的光散乱法(DLS)および多分散指数(PDI)を、Zetasizer Nano ZS(Malvern.)を使用して測定した。そのVLPサイズおよびPDIを、Zetasizer Software(バージョン7.11, Malvern)で記録した。さらに、各サンプルの屈折温度を、Tycho NT.6(Nanotemper)を使用してnDSFによって評価した。
サンプル組成を分析するために、非対称フローフィールドフローフラクショネーション(AF4, Wyatt Inc.)を行った。サンプルを、多角度光散乱法(MALS)、動的光散乱法(DLS)およびUV検出器を使用することによって分析した。
透過型電子顕微鏡(TEM)分析を、80kVの電圧で作動するZeiss EM900電子顕微鏡の助けを借りて、種々の実験工程においてそのサンプルを直接可視化するために行った。このアプローチのために、サンプルを、予め2% 酢酸ウラニル(Sigma Aldrich)を使用して、炭素被覆銅グリッド(Plano GmbH)の上で染色した。
血液脳関門(BBB)透過を検証するための人工BBBモデル
VLPのBBB透過を、2区画人工BBBモデルにおいて、単一培養物(透過性にした蛍光標識物質の直接定量)または共培養物(標的細胞における透過した物質によって引き起こされるタンパク質発現)のいずれかを使用することによって評価した。
両方の場合に、24ウェル透過可能支持体(挿入物、0.4μm、Corning Costar)を、リン酸緩衝化生理食塩水(PBS)中の1:20 フィブロネクチン(BioReagent)および1:75 I型コラーゲン(Merck Millipore)の混合物で、37℃において90分間、予め被覆した。過剰な被覆を注意深く除去した後、被覆した挿入物を、900μl 培地(EndoGRO, SCME004, Merck Millipore)を満たした新たな24ウェルプレート(Greiner Bio−One)へと移した。7.5×10 BBB細胞(HBEC−5i, 脳毛細血管内皮細胞)を200μl 培地とともにその挿入物へと播種した。細胞を、96時間〜120時間にわたって、そのウェル中の培地を2日ごとに交換しながらインキュベートした。
単一培養物実験(蛍光標識カーゴの透過)
その調製した挿入物を、1ウェルあたり900μlのフェノール非含有培地(DMEM/F−12、HEPES、フェノールレッドなし、Thermo Fisher Scientific)を満たした新たな24ウェルプレートに注意深く移した。サンプルをその挿入物に添加する前に、各挿入物において200μl 培地の一定量を維持するために、その相当する量の培地を除去した。インキュベーター中で、37℃において120分間のインキュベーション後に、各ウェルの3×100μlを、黒色96ウェルプレートに移し、そのサンプルの蛍光を、プレートリーダー(Tecan Infinite M200, Tecan)を使用して決定した。
BBB形成を確認するために、そのBBBを、EDTAをその挿入物に添加することによって混乱させた。その挿入物を、新鮮なフェノール非含有培地を含む24ウェルプレートに移した。EDTA(cEnd=5mM、およそ5μl)を、その挿入物に添加し、90分間、37℃においてインキュベートした。その後、蛍光を上記で記載されるように決定した。
透過を、BBB細胞を有するその挿入物の蛍光シグナルを、BBB細胞なしの適切な挿入物に対して正規化することによって計算した。その同じ様式で、そのBBBの完全性を、EDTAの添加後に検証した。
共培養物実験(透過した物質の活性)
挿入物を、標的細胞(膠芽腫細胞)を含む、10% FCS(Thermo Fisher)および1% Pen−Strep(PAN−Biotech)を補充した900μl DMEM、高グルコース、GutaMAXTM(Thermo Fisher)中、3×10の密度で予め24時間播種した新たな24ウェルプレートに移した。そのサンプル(NanoLuc(登録商標)プラスミドでパックされたVLP)をその挿入物に添加する前に、各挿入物において200μl 培地の一定量を維持するために、その相当する量の培地を除去した。24時間後に、その挿入物を、その24ウェルプレートから除去し、PBSで洗浄した。応じて、その膜(BBB細胞を有する)を外科用メスを使用して切断し、1.5ml 反応バイアルに移した。ルシフェラーゼ活性を、その製造業者の説明書に従って決定した(NanoGlo(登録商標) Luciferase Assay(Promega))。
そのウェル(その標的細胞を含む)を、さらに24時間、ルシフェラーゼアッセイをその製造業者の説明書に従って行う前に、インキュベートした(NanoGlo(登録商標) Luciferase Assay(Promega))。
低温保護を伴う貯蔵
各凍結防止添加剤であるグリセロール(Carl Roth)、スクロース(Carl Roth)、硫酸アンモニウム(Carl Roth)、DMSO(Carl Roth)およびベタイン(Merck)を、0.68Mに相当する5%(v/v)でのグリセロールを除いて、最終添加剤濃度1Mを生じるように、VLPに添加した。さらに、1つのアリコートは、添加剤物質を含まなかった(w/o)。そのサンプルを分割し、2つの凍結速度を適用することによって凍結した: 各サンプルの1/2を、およそ−1℃/分の冷却速度で凍結した(遅い凍結)一方で、その2/2を、その容器を液体窒素へと漬けることによって迅速に凍結した(迅速凍結)。全てのサンプルを−80℃において1〜10日間の貯蔵期間で貯蔵した。23℃での融解および350rpmでの振盪後に、そのサンプルを、10mM Tris−HCl、150mM NaCl、2mM CaCl、pH 7.5に対して、室温において2時間透析して、添加剤濃度および分析結果に対するそれらの影響を低減させた。粒子直径およびPDIを、Zetasizer Nanoseries(Malvern)によって決定した。屈折温度を、Tycho NT.6(Nanotemper)を使用して測定した。貯蔵後のVLP機能性を、NanoLuc(登録商標)プラスミドパッケージングおよびその後のNanoGlo(登録商標) Luciferase assay(Promega)の助けを借りて証明した。
実施例1:機能分析
VLPの有効性を送達するカーゴ(これを、種々の方法を使用して調製した)を比較した(図1)。この目的のために、2ラウンドの脱アセンブルおよびその後の再アセンブルまたは1ラウンドの脱アセンブルおよびその後の再アセンブル(両方の方法において、ルシフェラーゼプラスミドの存在下で最後の再アセンブル)を受けたVLPを生成した。顕著なことには、2ラウンドの脱アセンブルおよびその後の再アセンブルを受けたVLPのルシフェラーゼ活性は、1ラウンドの脱アセンブルおよびその後の再アセンブルを受けたVLPと比較して、および「プラスミドのみ」および「細胞のみ」のコントロールと比較して、有意に増大した。
次に、本発明に従って調製されたVLPが血液脳関門(BBB)を透過する能力を分析した(図2)。図2Aは、単一培養物設定においてVLPもしくはプラスミド(丸)によってBBB透過を試験する人工血液脳関門(BBB)モデルの設定を示す。ヒト脳内皮細胞(BBB細胞、HBEC−5i)を、透過可能な支持体上にプレートした。図2Bは、「プラスミドのみ」のコントロールと比較して、2ラウンドの脱アセンブルおよびその後の再アセンブル(蛍光標識プラスミドの存在下での第2の再アセンブル)を受けたVLPの透過性を示す。黒い棒は、無傷のBBBでの実験を表す。白い棒は、人工的に混乱させたBBB(EDTAの添加によって)での実験を表す。顕著なことには、本発明に従って調製されたVLPは、裸のプラスミドより有意に大きな比でBBBを横断する能力があった。BBB層の完全性の混乱は、この差異を破壊し、本発明に従って調製されたVLPの選択的で効率的な透過能力を示す。
本発明に従って生成されたVLPの有効性の、標的細胞への送達を評価するために、共培養BBBモデルを使用した(図3)。図3Aは、VLPまたはプラスミド(丸)によるBBB透過および共培養設定において標的細胞の中に透過した物質によって引き起こされるその後のタンパク質発現を試験するために、人工BBBモデルの設定を示す。図3Bは、挿入物に存在するBBB細胞において(HBEC−5i細胞において)測定されたルシフェラーゼ活性および透過後の標的細胞におけるルシフェラーゼ活性を示す。人工BBB(「被覆+BBB細胞」)およびBBB細胞なしの被覆(「被覆のみ」)を試験した。その挿入物の細胞のルシフェラーゼ活性は、細胞が存在する場合に(従って、「被覆のみ」サンプルが予測されるようにいかなるルシフェラーゼ活性をも示さなかった)およびルシフェラーゼプラスミドが本発明に従って調製されたVLPへとパックされた場合に(プラスミドのみと比較して)のみ測定された。その標的細胞のルシフェラーゼ活性はまた、BBB細胞層が存在するかまたは被覆のみかに関係なく、本発明の方法に従って調製されたVLPを有するサンプル中でのみ(プラスミドのみと比較して)測定された。
従って、本発明に従って調製されたVLPは、高感染性およびカーゴ送達能力を保持すると同時に、BBBを効率的に通過する能力がある。サンプル(パックされた)は、2ラウンドの脱アセンブルおよびその後の再アセンブル(ルシフェラーゼプラスミドの存在下での第2の再アセンブル)を受けたVLPを意味する。
実施例2: ペンタマーの貯蔵 対 VLPの貯蔵
種々の貯蔵手順を受けた標識VLPを含む組成物の均質性および均質性を調査するために、透過型電子顕微鏡法(TEM)を行った。1ラウンドの脱アセンブルおよびその後の再アセンブルで生成されたVLP(凍結されたペンタマー、左)を、2ラウンドの脱アセンブルおよびその後の再アセンブルで生成されたVLP(凍結されたVLP、右)と比較した(図4)。後者の場合に生成されたVLPは、顕著により均質な分布を示した。なぜならそれらは、そのペンタマーが製造の間に凍結されたVLPと比較した場合に、いかなる目に見える欠損性ウイルス粒子をも欠いたからである。
図4におけるように生成された装填VLPの均質性をさらに調査するために、FFF−MALS分析を行った(図5)。両方のサンプルを、参照として働く新鮮に調製したVLP(カーゴなし、従って、脱アセンブル/再アセンブルなし)と比較した。顕著なことには、参照(図5C)と比較すると、VLPの中間凍結を伴う2ラウンドの脱アセンブルおよびその後の再アセンブル後に生成されたVLP(図5A)は、その組成物中に存在するVLP凝集物の量を顕著に低減した。さらに、VLPの分布は、さらにより均質であった。そのVLPのサイズならびに「非常に小さいもの」および「塩、デブリ、ペンタマー」の存在は、匹敵していた。
顕著なことには、VLPが1ラウンドの脱アセンブルおよびその後の再アセンブル(凍結されたペンタマー)後に生成された場合、構造的に無傷のVLPはほとんど同定できなかった(図5B)。従って、本発明の方法は、再アセンブルされたVLPとしてのVLPの中間貯蔵およびほとんど凝集物のない装填VLPの非常に均質な集団の生成を可能にする。パーセンテージを、凝集物を除いて示す。
VLPの中間凍結(「サンプル(パックされた)」、実線)を、新鮮に調製したVLP(カーゴなし、従って、脱アセンブル/再アセンブルなし「サンプル(wt)」、破線)と比較して2ラウンドの脱アセンブルおよびその後の再アセンブル後に生成されたVLPの安定性をさらに特徴づけるために、nDSF分析を、融解温度(屈折温度)を明らかにするために行った(図6)。顕著なことには、両方のVLPサンプルの融解曲線は、ほぼ区別可能でなく、本発明の方法に従って調製されたVLPが新鮮に調製したVLPと等しく安定であることを示す。
実施例3:再アセンブル前に凝集を誘導する
次に、ペンタマーをVLPへと再アセンブルする間に凝集を誘導する効果を測定した。DLSによって均質性を分析した(図7および図8)。図7は、凝集の誘導あり(白い棒)および凝集の誘導なし(黒い棒)の透析後に得られたVLPのPDIを示す。第1の凝集の誘導によって再アセンブルされたVLPは、凝集の誘導なしで再アセンブルされたVLPと比較して、強く低減したPDIを示した。従って、再アセンブルの間の凝集の誘導は、遙かにより均質なサイズ分布をもたらした。両方のサンプルを、凍結する前に採取した(従って、それらは1ラウンドの脱アセンブルおよび再アセンブルを受けた)。
図8は、図7におけるように調製されたサンプル(図8、左)およびその後の凍結工程を除いて同じ再アセンブル条件を受けたサンプル(図8、右)のDLSによって決定した平均サイズ分布を示す。凝集の誘導ありで再アセンブルした両方のサンプル(実線)は、非常に均質なサイズ分布を示す一方で、凝集工程を受けなかったサンプル(破線)は、少なくとも2つのVLP集団を示す。さらには、その凍結工程は、後者のサンプルにとって明らかに有害であった。なぜなら凝集の誘導なしで再アセンブルされたVLPを含む組成物は、凍結後にかなりより不均質になったからである。しかし、凝集の誘導ありで再アセンブルされたVLPは、そのサンプルの均質性に何ら影響なく凍結できた。
実施例4:凍結防止添加剤の効果
VLPに対するサンプル貯蔵の効果をさらに綿密に調べるために、種々の凍結防止添加剤を、1ラウンドの脱アセンブルおよびその後の再アセンブル、ならびにAS緩衝液を含む2回の透析工程(再アセンブルの間の凝集の誘導のため)後に凍結したVLPを含む組成物に添加した(図9)。図9Aは、nDSFによって分析した場合に示されるように貯蔵された装填VLPの安定性を示す。顕著なことには、硫酸アンモニウムを含む緩衝液中に貯蔵されたVLPは、他の凍結防止添加剤と比較して、かなりより安定した(すなわち、より高い屈折温度を示す)。興味深いことには、この効果は、そのVLPが迅速に凍結されたか(黒い棒)またはゆっくりと凍結されたか(点付きの棒)に関わらず無関係であった。
次の工程において、これらのサンプルを、ルシフェラーゼアッセイにおいて使用した(図9B)。予測外なことには、そのルシフェラーゼ活性は、硫酸アンモニウムを含む組成物中に貯蔵されたVLPによって強力に増大された。ベタインはまた、凍結防止添加剤なしのサンプルおよび他の試験した凍結防止添加剤と比較した場合に有利であった。従って、凍結防止添加剤、特に硫酸アンモニウムの使用は、VLPの安定性をかなり増大させ、その装填VLPの感染性およびカーゴ送達有効性を増大させた。繰り返すと、この効果は、そのVLPが迅速に凍結されたか(黒い棒)またはゆっくりと凍結されたか(白い棒)に関わらず無関係であった。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
(項目1)
John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)を含む薬物送達システムを提供するための方法であって、該方法は、以下の工程:
a) VP1タンパク質を含む組成物を提供する工程、
b) 該a)の組成物の該VP1タンパク質を、VLPへとアセンブルするように該VP1を誘導する条件に曝工程、
c) 該b)の組成物の該VLPを、該VLPをペンタマーへと脱アセンブルする条件に曝す工程、
d) 該(c)の組成物の該ペンタマーを、VLPへと再アセンブルするように該ペンタマーを誘導する条件に曝工程
e) 該d)の組成物の該VLPを、該VLPをペンタマーへと脱アセンブルする条件へと曝す工程、
f) 該e)の組成物の該ペンタマーを、カーゴと会合したVLPへとアセンブルするように、該カーゴおよび該ペンタマーを誘導する条件に曝工程、
を包含する方法。
(項目2)
工程d)の前に、前記c)の組成物の前記ペンタマーは、該ペンタマーの凝集を誘導する条件へと曝される、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記凝集は、沈殿剤、好ましくは、ポリエチレングリコール(PEG)、アルコール、塩またはこれらの組み合わせからなる群より選択される沈殿剤によって、最も好ましくは塩によって誘導される、項目2に記載の方法。
(項目4)
前記塩は、シトレート(C 3−)、ホスフェート(PO 3−)、スルフェート(SO 2−)、リン酸水素(HPO 2−)、リン酸二水素(HPO−)、ヨウ素酸(IO )、ヒドロキシド(OH)、フルオリド(F)、臭素酸(BrO )またはアセテート(CHCOO)、四級アンモニウム化合物(NR )であって、Rは、アルキル基もしくはアリール基であるもの、好ましくはテトラメチルアンモニウム((CH)またはジメチルアンモニウム((CH )、アンモニウム(NH )、カリウム(K)、セシウム(Cs)、ルビジウム(Rb)またはリチウム(Li)からなる群より選択される、アニオンおよびカチオンを含み、好ましくはSO 2−および/またはNH を含む、項目3に記載の方法。
(項目5)
前記塩は、(NHSO、KSO、NaSO、(NHHPO、KHPOおよびNaHPOからなる群より選択され、好ましくは(NHSOである、項目3または4に記載の方法。
(項目6)
工程d)は、d)の組成物のペンタマーを、該ペンタマーの凝集を誘導する条件から分離することを包含する、項目2〜5のいずれかに記載の方法。
(項目7)
前記分離は、塩および緩衝液、ならびに6〜8.5の、好ましくは6.5〜8.5の、より好ましくは7〜8の、最も好ましくは7.2〜7.5の、特に7.5のpHを含む組成物に対する透析によって達成される、項目6に記載の方法。
(項目8)
前記工程d)の組成物は、
a)0.3未満、好ましくは0.2未満、好ましくは0.1未満の多分散指数(PDI)、より好ましくは0.01〜0.09の間の範囲の多分散指数、および/または
b)VLPのうちの少なくとも70%が20nm〜70nmの、好ましくは30nm〜70nmの、より好ましくは35nm〜65nmの、より好ましくは40〜60nmの平均直径を有する、
によって特徴づけられる、前述の項目のいずれかに記載の方法。
(項目9)
約−80℃〜約4℃の温度において少なくとも10時間、15時間、20時間、好ましくは少なくとも24時間にわたって、より好ましくは約−80℃の温度において少なくとも24時間にわたって、前記工程d)の組成物からのVLPを貯蔵する工程を包含する、前述の項目のいずれかに記載の方法。
(項目10)
貯蔵する工程は、凍結防止添加剤、好ましくはポリオール、糖、無機塩、有機塩、アミノ酸、ポリマー、エクストリモライト、またはこれらの誘導体もしくは組み合わせを含む群から選択される凍結防止添加剤を含む組成物の中で起こる、項目9に記載の方法。
(項目11)
前記無機塩は、スルフェートアニオンを含み、好ましくは硫酸アンモニウムであり、そして/または前記アミノ酸は、グリシン、グルタミン、プロリン、アラニンであり、そして/または前記アミノ酸誘導体は、ベタインである、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記工程b)のVLP、前記工程c)のペンタマーおよび/または前記工程d)のVLPは精製に供される、前述の項目のいずれかに記載の方法。
(項目13)
前記VP1は、配列番号1に従うアミノ酸配列と、その全長にわたって少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を含み、好ましくは配列番号1のアミノ酸配列を有する、前述の項目のいずれかに記載の方法。
(項目14)
前記VP1タンパク質のヌクレオチド配列は、配列番号2のヌクレオチド配列と、その全長にわたって少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%同一であり、好ましくは配列番号2のヌクレオチド配列である、前述の項目のいずれかに記載の方法。
(項目15)
以下のパラメーターのうちの1またはこれより多くによって特徴づけられる、John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)を含む組成物:
a)0.3未満、好ましくは0.2未満、好ましくは0.1未満、より好ましくは0.01〜0.09の間の範囲の多分散指数(PDI)、
b)VLPのうちの少なくとも70%が、20nm〜70nm、好ましくは30nm〜70nmの、より好ましくは35nm〜65nmの、より好ましくは40〜60nmの平均直径を有する、
c)前記組成物内のVLP含有量が、少なくとも80%(v/v)。好ましくは少なくとも85%(v/v)、好ましくは少なくとも90%(v/v)、好ましくは少なくとも95%(v/v)。
(項目16)
前述の項目のいずれかに記載の方法によって得られ得る、薬物送達システム。
(項目17)
必要性のある被験体における治療および/または診断の方法における使用のための、好ましくは神経学的障害の、特にCNS疾患の処置のための、項目16に記載の薬物送達システム。
(項目18)
項目1の工程a)〜e)および前記e)の組成物の前記ペンタマーをVLPへとアセンブルするように該ペンタマーを誘導する条件に曝というさらなる工程を包含する方法によって得られ得る、John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)。
(項目19)
前記VLPは血液脳関門(BBB)を横断する、項目16もしくは17に記載の薬物送達システム、または項目18に記載のVLP。
(項目20)
VLPは、前記薬物送達システムの投与後に、好ましくはi.v.投与後に、10日間以内にCNSにおいて検出可能である、項目19に記載の薬物送達システムまたはVLP。
(項目21)
前記VLPは、生理学的に無傷のBBBを横断する、項目19または20に記載の薬物送達システムまたはVLP。
(項目22)
前記横断は、前記BBBの完全性の喪失または透過性の増大を要求しない、項目20に記載の薬物送達システムまたはVLP。
(項目23)
前記被験体は、彼のBBBの透過性を増大させるか、またはその混乱を誘導するという処置を受けたことがない、項目17に記載の薬物送達システム。
(項目24)
塩および緩衝液を含み、そしてpH7.0〜8.0、好ましくは7.5の、John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)を含む組成物であって、該組成物は、好ましくは:
a)120mM〜170mM NaCl、好ましくは150mM NaCl、
b)1〜5mM CaCl、好ましくは2mM CaCl、および
c)5〜30mM Tris−HCl、好ましくは10〜25mM Tris−HCl、より好ましくは10mM Tris−HCl、
を含む、組成物。

Claims (24)

  1. John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)を含む薬物送達システムを提供するための方法であって、該方法は、以下の工程:
    a) VP1タンパク質を含む組成物を提供する工程、
    b) 該a)の組成物の該VP1タンパク質を、VLPへとアセンブルするように該VP1を誘導する条件に曝工程、
    c) 該b)の組成物の該VLPを、該VLPをペンタマーへと脱アセンブルする条件に曝す工程、
    d) 該(c)の組成物の該ペンタマーを、VLPへと再アセンブルするように該ペンタマーを誘導する条件に曝工程
    e) 該d)の組成物の該VLPを、該VLPをペンタマーへと脱アセンブルする条件へと曝す工程、
    f) 該e)の組成物の該ペンタマーを、カーゴと会合したVLPへとアセンブルするように、該カーゴおよび該ペンタマーを誘導する条件に曝工程、
    を包含する方法。
  2. 工程d)の前に、前記c)の組成物の前記ペンタマーは、該ペンタマーの凝集を誘導する条件へと曝される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記凝集は、沈殿剤、好ましくは、ポリエチレングリコール(PEG)、アルコール、塩またはこれらの組み合わせからなる群より選択される沈殿剤によって、最も好ましくは塩によって誘導される、請求項2に記載の方法。
  4. 前記塩は、シトレート(C 3−)、ホスフェート(PO 3−)、スルフェート(SO 2−)、リン酸水素(HPO 2−)、リン酸二水素(HPO−)、ヨウ素酸(IO )、ヒドロキシド(OH)、フルオリド(F)、臭素酸(BrO )またはアセテート(CHCOO)、四級アンモニウム化合物(NR )であって、Rは、アルキル基もしくはアリール基であるもの、好ましくはテトラメチルアンモニウム((CH)またはジメチルアンモニウム((CH )、アンモニウム(NH )、カリウム(K)、セシウム(Cs)、ルビジウム(Rb)またはリチウム(Li)からなる群より選択される、アニオンおよびカチオンを含み、好ましくはSO 2−および/またはNH を含む、請求項3に記載の方法。
  5. 前記塩は、(NHSO、KSO、NaSO、(NHHPO、KHPOおよびNaHPOからなる群より選択され、好ましくは(NHSOである、請求項3または4に記載の方法。
  6. 工程d)は、d)の組成物のペンタマーを、該ペンタマーの凝集を誘導する条件から分離することを包含する、請求項2〜5のいずれかに記載の方法。
  7. 前記分離は、塩および緩衝液、ならびに6〜8.5の、好ましくは6.5〜8.5の、より好ましくは7〜8の、最も好ましくは7.2〜7.5の、特に7.5のpHを含む組成物に対する透析によって達成される、請求項6に記載の方法。
  8. 前記工程d)の組成物は、
    a)0.3未満、好ましくは0.2未満、好ましくは0.1未満の、動的光散乱法(DLS)によって決定された多分散指数(PDI)、より好ましくは0.01〜0.09の間の範囲の、動的光散乱法(DLS)によって決定された多分散指数、および/または
    b)VLPのうちの少なくとも70%が20nm〜70nmの、好ましくは30nm〜70nmの、より好ましくは35nm〜65nmの、より好ましくは40〜60nmの平均直径を有する、
    によって特徴づけられる、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
  9. 約−80℃〜約4℃の温度において少なくとも10時間、15時間、20時間、好ましくは少なくとも24時間にわたって、より好ましくは約−80℃の温度において少なくとも24時間にわたって、前記工程d)の組成物からのVLPを貯蔵する工程を包含する、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
  10. 貯蔵する工程は、凍結防止添加剤、好ましくはポリオール、糖、無機塩、有機塩、アミノ酸、ポリマー、エクストリモライト、またはこれらの誘導体もしくは組み合わせを含む群から選択される凍結防止添加剤を含む組成物の中で起こる、請求項9に記載の方法。
  11. 前記無機塩は、スルフェートアニオンを含み、好ましくは硫酸アンモニウムであり、そして/または前記アミノ酸は、グリシン、グルタミン、プロリン、アラニンであり、そして/または前記アミノ酸誘導体は、ベタインである、請求項10に記載の方法。
  12. 前記工程b)のVLP、前記工程c)のペンタマーおよび/または前記工程d)のVLPは精製に供される、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
  13. 前記VP1は、配列番号1に従うアミノ酸配列と、その全長にわたって少なくとも90%同一であるアミノ酸配列を含み、好ましくは配列番号1のアミノ酸配列を有し、ここで、該VP1はキャプシドへとアセンブルし得る、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。
  14. 前記VP1タンパク質のヌクレオチド配列は、配列番号2のヌクレオチド配列と、その全長にわたって少なくとも90%同一であり、好ましくは配列番号2のヌクレオチド配列であり、ここで、該VP1タンパク質はキャプシドへとアセンブルし得る、請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
  15. 以下のパラメーターのうちの1またはこれより多くによって特徴づけられる、John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)を含む組成物であって、請求項1に記載の方法で得られた組成物
    a)0.3未満、好ましくは0.2未満、好ましくは0.1未満、より好ましくは0.01〜0.09の間の範囲の、動的光散乱法(DLS)によって決定された多分散指数(PDI)、
    b)前記VLPのうちの少なくとも70%が、20nm〜70nm、好ましくは30nm〜70nmの、より好ましくは35nm〜65nmの、より好ましくは40〜60nmの平均直径を有する、
    c)VLP含有量が、少なくとも80%(v/v)。好ましくは少なくとも85%(v/v)、好ましくは少なくとも90%(v/v)、好ましくは少なくとも95%(v/v)。
  16. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法によって得られ、薬物送達システム。
  17. 必要性のある被験体における治療および/または診断の方法における使用のための、好ましくは神経学的障害の、特にCNS疾患の処置のための、請求項16に記載の薬物送達システム。
  18. 請求項1の工程a)〜e)および前記e)の組成物の前記ペンタマーをVLPへとアセンブルするように該ペンタマーを誘導する条件に曝というさらなる工程を包含する方法によって得られ、John Cunninghamウイルス(JCV)に由来するウイルス様粒子(VLP)。
  19. 前記VLPは血液脳関門(BBB)を横断する、請求項16もしくは17に記載の薬物送達システム、または請求項18に記載のVLP。
  20. 前記VLPは、前記薬物送達システムの投与後に、好ましくはi.v.投与後に、10日間以内にCNSにおいて検出可能である、請求項19に記載の薬物送達システムまたはVLP。
  21. 前記VLPは、生理学的に無傷のBBBを横断する、請求項19または20に記載の薬物送達システムまたはVLP。
  22. 前記横断は、前記BBBの完全性の喪失または透過性の増大を要求しない、請求項20に記載の薬物送達システムまたはVLP。
  23. 前記被験体は、彼のBBBの透過性を増大させるか、またはその混乱を誘導するという処置を受けたことがない、請求項17に記載の薬物送達システム。
  24. 塩および緩衝液を含み、そしてpH7.0〜8.0、好ましくは7.5の、請求項15に記載の組成物であって、該組成物は、好ましくは:
    a)120mM〜170mM NaCl、好ましくは150mM NaCl、
    b)1〜5mM CaCl、好ましくは2mM CaCl、および
    c)5〜30mM Tris−HCl、好ましくは10〜25mM Tris−HCl、より好ましくは10mM Tris−HCl、
    を含む、組成物。

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