JP6947739B2 - 既存のヒト中和抗体に対して耐性である新規組換えアデノ随伴ウイルスカプシド - Google Patents

既存のヒト中和抗体に対して耐性である新規組換えアデノ随伴ウイルスカプシド Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本願は、2016年2月16日に出願された米国仮特許出願第62/296,046号の利益を主張するものであり、その全てを参照により全体として本明細書に明示的に援用する。
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の下でなされた発明の権利に関する声明
本発明は、米国国立衛生研究所によって認められた契約HL092096、AI116698、OD010580及びHL119059の下で政府の支援を受けてなされたものである。政府は本発明において一定の権利を有する。
発明の分野
本発明は、変異体AAVカプシドポリペプチドであって、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて、強化された中和特性を呈し、ヒト肝組織もしくは肝細胞(すなわちヒト肝細胞)またはその両方における向上した形質導入及び/または向性を呈する、当該変異型カプシドポリペプチドに関する。
望ましい遺伝子の欠損(機能喪失)もしくは欠如、または望ましくないかもしくは不完全な遺伝子の発現(機能獲得)によって引き起こされる、遺伝子疾患は、様々な疾患を招く。現在のところ、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターは、生体内への遺伝子の送達において最高の安全性及び有効性を有することから、治療用途に選択される遺伝子移入ベクターとして認識されている。これまでに単離されているAAV血清型のうちAAV2、AAV5、AAV6及びAAV8は、重度の血友病Bに罹患したヒトの肝臓を標的化するために使用されてきた。AAV8の事例では、治療用導入遺伝子の長期発現が確認された。近年のヒトからのデータは、AAVを使用して肝臓を標的化することによって治療レベルのFIX導入遺伝子の長期発現を達成できることを示した。さらに、α1アンチトリプシン欠乏症の治療のための様々なAAV血清型を使用するいくつかの第1相及び第2相の治験が報告された(M.L.Brantly,J.D.Chulay,L.Wang,C.Mueller,M.Humphries,L.T.Spencer,F.Rouhani,T.J.Conlon,R.Calcedo,M.R.Betts,C.Spencer,B.J.Byrne,J.M.Wilson,T.R.Flotte,Sustained transgene expression despite T lymphocyte responses in a clinical trial of rAAVl−AAT gene therapy.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 106,16363−16368(2009)、T.R.Flotte,B.C.Trapnell,M.Humphries,B.Carey,R.Calcedo,F.Rouhani,M.Campbell−Thompson,A.T.Yachnis,R.A.Sandhaus,N.G.McElvaney,C.Mueller,L.M.Messina,J.M.Wilson,M.Brantly,D.R.Knop,G.J.Ye,J.D.Chulay,Phase 2 clinical trial of a recombinant adeno−associated viral vector expressing alphal−antitrypsin:interim results.Human gene therapy 22,1239−1247(2011)、C.Mueller,J.D.Chulay,B.C.Trapnell,M.Humphries,B.Carey,R.A.Sandhaus,N.G.McElvaney,L.Messina,Q.Tang,F.N.Rouhani,M.Campbell−Thompson,A.D.Fu,A.Yachnis,D.R.Knop,G.J.Ye,M.Brantly,R.Calcedo,S.Somanathan,L.P.Richman,R.H.Vonderheide,M.A.Hulme,T.M.Brusko,J.M.Wilson,T.R.Flotte,Human Treg responses allow sustained recombinant adeno−associated virus−mediated transgene expression.The Journal of clinical investigation 123,5310−5318(2013))。さらに、世界中で数多くの試験が進行中であり、それには例えば、急性間欠性ポルフィリン症(AIP)のためのAAV5を使用する試験ES−0020(第I相)、hAAT(α1アンチトリプシン)のためのAAV1を使用するIE−0001(第II相)、血友病BのためのAAV5を使用するNL−0037(第I相)、血友病BのためのAAV2を使用するUK−0137(第I相)、血友病BのためのAAV2を使用するUS−0864(第I相)、血友病BのためのAAV8を使用するUS−1441(第I/II相)、血友病BのためのAAV8を使用するUS−1355(第I/II相)、高コレステロール血症のためのAAV8を使用するUS−1144(第I相)、血友病BのためのAAVrh10を使用するUS−1398(第I/II相)、血友病BのためのAAV2/AAV6を使用するUS−1446(第I相)、及び遅発型オルニチントランスカルバミラーゼ(OTC)欠損症のためのAAV8を使用するUS−1520(第I/II相)が含まれる。abedia.com/wiley/index.htmlでワールドワイドウェブを参照されたい。
パルボウイルス科のメンバーであるアデノ随伴ウイルス(AAV)は、4.7キロ塩基(kb)の一本鎖線状DNAゲノムを有する無エンベロープ二十面体ウイルスである。AAVは、精製アデノウイルス株中の混入物として発見されたため、ディペンドウイルス属に帰属される(D.M.Knipe,P.M.Howley,Field’s Virology,Lippincott Williams & Wilkins,Philadelphia,ed.Sixth,2013)。AAVは、その野生型状態では、複製に必要なタンパク質因子を提供するヘルパーウイルス―典型的にはアデノウイルス―に依存する、というのも、AAVは天然には複製能欠損性であるからである。AAVの4.7kbのゲノムの両側には、複製にとって重要なヘアピン形状に折りたたまれる2つの末端逆位反復配列(ITR)が位置している。AAVは、天然には複製能欠損性でありなおかつ人体のほぼ全ての細胞型に形質導入することができるため、遺伝子治療またはワクチン送達における治療的使用に理想的なベクターに相当する。野生型状態でのAAVの生活環は、感染後にAAVゲノムが部位特異的に宿主染色体中に組み込まれる潜伏期と、アデノウイルスか単純ヘルペスウイルスかのどちらかによる感染の後、組み込まれたゲノムが救出、複製及びパッケージングされて感染性ウイルスになる感染期とを含む。ベクター化させる場合、AAVのウイルス性Rep及びCap遺伝子を取り出してウイルス産生中にトランスで供給し、結果的にITRを残存する唯一のウイルスDNAにする(A.Vasileva,R.Jessberger,Nature reviews,Microbiology,3,837−847(2005))。そうして遺伝子追加または遺伝子標的化を行う一連のふさわしい移入用ベクター配置でRep及びCapを置き換える。これらのベクター化組換えAAV(rAAV)は、分裂細胞にも非分裂細胞にも形質導入し、静止している組織において堅牢で安定した発現を示す。様々な遺伝性または後天性の疾患の処置が完了したかまたは進行中であるrAAV遺伝子治療治験の数は、rAAVに基づいた療法の評判が高まるにつれて劇的に増えている。同様に、臨床用ワクチンの分野では、ヒト/類人猿の免疫不全ウイルス(HIV/SIV)、インフルエンザウイルス、ヘニパウイルス及びヒトパピローマウイルス(HPV)のために受動ワクチン手法で抗体発現カセットを送達するベクターとしてrAAVを使用する数多くの前臨床研究及び一つの進行中の治験が行われてきた(P.R.Johnson,B.C.Schnepp,J.Zhang,M.J.Connell,S.M.Greene,E.Yuste,R.C.Desrosiers,K.R.Clark,Nature medicine 15,901−906(2009)、A.B.Balazs,J.Chen,C.M.Hong,D.S.Rao,L.Yang,D.Baltimore,Nature 481,81−84(2012)、A.B.Balazs,Y.Ouyang,C.M.Hong,J.Chen,S.M.Nguyen,D.S.Rao,D.S.An,D.Baltimore,Nature medicine 20,296−300(2014)、A.B.Balazs,J.D.Bloom,C.M.Hong,D.S.Rao,D.Baltimore,Nature biotechnology 31,647−652(2013)、M.P.Limberis,V.S.Adam,G.Wong,J.Gren,D.Kobasa,T.M.Ross,G.P.Kobinger,A.Tretiakova,J.M.,Science translational medicine 5,187ral72(2013)、M.P.Limberis,T.Racine,D.Kobasa,Y.Li,G.F.Gao,G.Kobinger,J.M.Wilson,Vectored expression of the broadly neutralizing antibody FI6 in mouse airway provides partial protection against a new avian influenza A virus,H7N9.Clinical and vaccine immunology:CVI 20,1836−1837(2013)、J.Lin,R.Calcedo,L.H.Vandenberghe,P.Bell,S.Somanathan,J.M.Wilson,Journal of virology 83,12738−12750(2009)、I.Sipo,M.Knauf,H.Fechner,W.Poller,O.Planz,R.Kurth,S.Norley,Vaccine 29,1690−1699(2011)、A.Ploquin,J.Szecsi,C.Mathieu,V.Guillaume,V.Barateau,K.C.Ong,K.T.Wong,F.L.Cosset,B.Horvat,A.Salvetti,The Journal of infectious diseases 207,469−478(2013)、D.Kuck,T.Lau,B.Leuchs,A.Kern,M.Muller,L.Gissmann,J.A.Kleinschmidt,Journal of virology 80,2621−2630(2006)、K.Nieto,A.Kern,B.Leuchs,L.Gissmann,M.Muller,J.A.Kleinschmidt,Antiviral therapy 14,1125−1137(2009)、K.Nieto,C.Stahl−Hennig,B.Leuchs,M.Muller,L.Gissmann,J.A.Kleinschmidt,Human gene therapy 23,733−741(2012)、及びL.Zhou,T.Zhu,X.Ye,L.Yang,B.Wang,X.Liang,L.Lu,Y.P.Tsao,S.L.Chen,J.Li,X.Xiao,Human gene therapy 21,109−119(2010)を参照のこと)。非病原性、非分裂細胞を含めた広い感染宿主範囲、及び潜在的な部位特異的染色体組込みの特性はAAVを遺伝子移入の魅力的なツールにする。
西洋諸国で認可された最初のrAAVに基づく遺伝子治療(2012年に欧州連合で使用が認可されたリポタンパク質リパーゼ欠損症のためのグリベラ(登録商標))は、rAAV療法を臨床へと世界的に動かす現実の可能性に向けて遺伝子治療界、発明者及び規制機関を刺激した。しかし、様々な組織型及び細胞型に形質導入するrAAVの素晴らしい能力にもかかわらず、ヒト肝組織は歴史的に、送達された導入遺伝子産物を治療レベルで持続的に発現させるのに十分高いレベルで形質導入するのが困難な組織であった。これはおそらく、標的組織に形質導入するのに最良のカプシド血清型を決定するためのrAAVを使用する前臨床モデリングが動物モデル―典型的にはマウス―で行われ、それが必ずしも、各rAAVが有する組織向性及び細胞向性をヒトにおいて再現するものでも、処置時の形質導入能を再現するものでも、またヒトに存在する免疫学的障壁を再現するものでもない、という事実に起因している。
米国特許公開第2015/0176027号、第2015/0023924号、第2014/0348794号、第2014/0242031号及び第2012/0164106号(それらの全てを参照により全体的に本明細書に援用する)を含めた種々の公開済みの米国特許出願にはAAVベクター及びビリオンについての記載がある。
しかしながら、遺伝子治療試験には高レベルの形質導入が必要とされる。変異型AAVカプシドポリペプチドが、強化された中和特性を呈しかつ/またはヒト肝組織もしくは肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における向上した形質導入もしくは向性を呈したならば、より低い用量及びより少ない回数の注射が必要とされるようになり、治療上の妥当性を獲得するであろう。同様に、ワクチン送達ツールとして使用する場合、血中循環抗体の治療レベルに達すべく、AAVにコードされている抗体の堅牢な分泌を成し遂げるためには、高効率の形質導入及び安定性が必要とされる。
したがって、強化された中和特性を呈し、ヒト肝組織もしくは肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における向上した形質導入もしくは向性を呈する変異型AAVカプシド、または両方とも呈する変異型AAVカプシドが、当該技術分野においてなおも必要とされ続けている。本発明は、強化された中和特性、ヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における向上した形質導入または向性を実証する変異型AAVカプシドポリペプチド、及び両方の特性を呈する変異型AAVカプシドを提供することによってこの必要性を満たす。本発明は、DNA遺伝子シャッフリングによる指向的進化を利用して、強化された中和特性、ヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における向上した形質導入または向性を有するそのような変異型AAVカプシドポリペプチド、及び両方の特性を呈する変異型AAVカプシドを評価及びスクリーニングする。
本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドポリペプチドであって、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性を呈する、当該変異型AAVカプシドポリペプチドを提供する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された、プールされたヒト免疫グロブリンに対する中和特性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した向性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織または非肝細胞性ヒト細胞における形質導入または向性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した生体内でのヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)の形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した試験管内でのヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)の形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した試験管内での三次元培養物中のヒト肝オルガノイドの形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは機能性AAVカプシドの一部であり、上記機能性AAVカプシドは、非コードRNA、タンパク質コード配列、発現カセット、多重発現カセット、相同組換えのための配列、ゲノム遺伝子指向性カセット、及び治療用発現カセットからなる群から選択される核酸配列をパッケージングする。
いくつかの実施形態では、核酸配列はAAVベクター内に含まれている。
いくつかの実施形態では、発現カセットがCRISPR/CAS発現システムである。
いくつかの実施形態では、治療用発現カセットは治療タンパク質または治療抗体をコードする。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された核酸発現を可能にする。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチド配列は、AAV−NP84(配列番号2)、AAV−NP59(配列番号4)、AAV−NP40(配列番号6)及びAAV−NP30(配列番号8)からなる群から選択される。
本発明はさらに、治療処置計画またはワクチンにおいて変異型AAVカプシドポリペプチドを使用する方法を提供する。
いくつかの実施形態では、本発明の変異型AAVカプシドポリペプチドを使用する方法は、対象に投与される核酸の総量の低減をもたらす。いくつかの実施形態では、方法は、変異型AAVカプシドポリペプチドを使用して核酸を形質導入するときに、同程度の治療効果を得るために非変異型親カプシドポリペプチドを使用して核酸を形質導入する場合に対象に投与される核酸の量に比べてより少ない総量の核酸を対象に投与することを含む。
本発明はさらに、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドポリペプチドであって、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性を呈する、当該変異型AAVカプシドポリペプチドを提供する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した向性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された、プールされたヒト免疫グロブリンに対する中和特性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織または非肝細胞性ヒト細胞における形質導入または向性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した生体内でのヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)の形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した試験管内でのヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)の形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した試験管内での三次元培養物中のヒト肝オルガノイドの形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは機能性AAVカプシドの一部であり、上記機能性AAVカプシドは、非コードRNA、タンパク質コード配列、発現カセット、多重発現カセット、相同組換えのための配列、ゲノム遺伝子指向性カセット、及び治療用発現カセットからなる群から選択される核酸配列をパッケージングする。
いくつかの実施形態では、核酸配列はAAVベクター内に含まれている。
いくつかの実施形態では、発現カセットはCRISPR/CAS発現システムである。
いくつかの実施形態では、治療用発現カセットは治療タンパク質または治療抗体をコードする。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された核酸発現を可能にする。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチド配列は、AAV−NP84(配列番号2)、AAV−NP59(配列番号4)、AAV−NP40(配列番号6)及びAAV−NP30(配列番号8)からなる群から選択される。
本発明はさらに、治療処置計画またはワクチンにおいて変異型AAVカプシドポリペプチドを使用する方法を提供する。
いくつかの実施形態では、本発明の変異型AAVカプシドポリペプチドを使用する方法は、対象に投与される核酸の総量の低減をもたらす。いくつかの実施形態では、方法は、変異型AAVカプシドポリペプチドを使用して核酸を形質導入するときに、同程度の治療効果を得るために非変異型親カプシドポリペプチドを使用して核酸を形質導入する場合に対象に投与される核酸の量に比べてより少ない総量の核酸を対象に投与することを含む。
本発明はさらに、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドポリペプチドをコードする核酸配列を含むAAVベクターであって、変異型AAVカプシドポリペプチドが、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性を呈する、当該AAVベクターを提供する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された、プールされたヒト免疫グロブリンに対する中和特性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、ヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における向上した形質導入または向性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した向性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織または非肝細胞性ヒト細胞における形質導入または向性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した生体内でのヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)の形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した試験管内でのヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)の形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した試験管内での三次元培養物中のヒト肝オルガノイドの形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、ベクターはさらに、非コードRNA、コード配列、発現カセット、多重発現カセット、相同組換えのための配列、ゲノム遺伝子指向性カセット、及び治療用発現カセットからなる群から選択される核酸配列を含む。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された核酸発現を可能にする。
いくつかの実施形態では、発現カセットはCRISPR/CAS発現システムである。
いくつかの実施形態では、治療用発現カセットは治療タンパク質または治療抗体をコードする。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチド配列は、AAV−NP84(配列番号2)、AAV−NP59(配列番号4)、AAV−NP40(配列番号6)及びAAV−NP30(配列番号8)からなる群から選択される。
本発明はさらに、治療処置計画またはワクチンにおいて変異型AAVカプシドポリペプチドを使用する方法を提供する。
本発明はさらに、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドポリペプチドをコードする核酸配列を含むAAVベクターであって、変異型AAVカプシドポリペプチドが、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性を呈する、当該AAVベクターを提供する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドに比べて向上した向性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドに比べて強化された中和特性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された、プールされたヒト免疫グロブリンに対する中和特性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織または非肝細胞性ヒト細胞における形質導入または向性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した生体内でのヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)の形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した試験管内でのヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)の形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した試験管内での三次元培養物中のヒト肝オルガノイドの形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、ベクターはさらに、非コードRNA、コード配列、発現カセット、多重発現カセット、相同組換えのための配列、ゲノム遺伝子指向性カセット、及び治療用発現カセットからなる群から選択される核酸配列を含む。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された核酸発現を可能にする。
いくつかの実施形態では、上記発現カセットはCRISPR/CAS発現システムである。
いくつかの実施形態では、上記治療用発現カセットは治療タンパク質または治療抗体をコードする。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチド配列は、AAV−NP84(配列番号2)、AAV−NP59(配列番号4)、AAV−NP40(配列番号6)及びAAV−NP30(配列番号8)からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、AAV−NP84(配列番号2)、AAV−NP59(配列番号4)及びAAV−NP40(配列番号6)からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、AAV−NP59(配列番号4)及びAAV−NP40(配列番号6)からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはAAV−NP59(配列番号4)である。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはAAV−NP40(配列番号6)である。
本発明はさらに、治療処置計画またはワクチンにおいて変異型AAVカプシドポリペプチドを使用する方法を提供する。
いくつかの実施形態では、本発明のAAVベクターを使用する方法は、対象に投与されるAAVベクターの総量の低減をもたらす。いくつかの実施形態では、方法は、上記AAVベクターを変異型AAVカプシドポリペプチドによって形質導入する場合に、同程度の治療効果を得るために上記AAVベクターを非変異型親カプシドポリペプチドによって形質導入する場合に上記対象に投与されるAAVベクターの量に比べてより少ない総量のAAVベクターを、上記対象に投与することを含む。
本発明はさらに、変異型AAVカプシドポリペプチドを生成する方法であって、変異型AAVカプシドポリペプチドが、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性と向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性とを両方とも呈するものである、当該方法を提供する。いくつかの実施形態では、方法は、
a)変異型AAVカプシドポリペプチドのライブラリーを生成することを含み、上記変異型AAVカプシドポリペプチドが、2つ以上の非変異型親カプシドポリペプチドからの複数の変異型AAVカプシドポリペプチド配列を含むものであり;
b)上記変異型AAVカプシドポリペプチドライブラリーをAAVベクターにクローニングすることによってAAVベクターライブラリーを生成することを含み、上記AAVベクターが複製能のあるAAVベクターであり;
c)非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性と向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性との両方に関してb)からの上記AAVベクターライブラリーから変異型AAVカプシドポリペプチドをスクリーニングすることを含み;さらに、
d)c)からの上記変異型AAVカプシドポリペプチドを選抜することを含む。
いくつかの実施形態では、方法はさらに、e)d)からの上記変異型AAVカプシドポリペプチドの配列を決定することを含む。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された、プールされたヒト免疫グロブリンに対する中和特性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した向性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織または非肝細胞性ヒト細胞における形質導入または向性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した生体内でのヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)の形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した試験管内でのヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)の形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した試験管内での三次元培養物中のヒト肝オルガノイドの形質導入を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、ヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)による異種移植術を受けたキメラマウスにおいてヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)の選択的な形質導入を呈する。
本発明のその他の目的、利点及び実施形態は以下の詳細な説明から明らかとなろう。
マウス肝細胞及びヒト肝細胞に対するAAV血清型DJ及びLK03の種選好性をそれぞれ際立たせている共焦点免疫蛍光(IF)染色を示す。 DNAシャッフリング及び、ヒト化肝臓マウスにおけるプールされたヒト免疫グロブリンに対する多重逐次スクリーニングによる、アデノ随伴ウイルスカプシドの指向的進化に関する図解を示す。(A)10個の親血清型(1、2、3b、4、5、6、8、9_hu14、鳥類、及びウシ)からのAAVカプシド遺伝子をPCR増幅し、DNaseI消化により断片化し、その後、セルフプライミングPCRによってランダムに再構成させた。結果として生じたシャッフリング済みCap遺伝子を複製能のあるAAV産生プラスミドの中へと、AAV2 Repの下流で両側に位置するSwaI/NsiI部位を介して再クローニングした。結果として産生したライブラリーのプラスミドは、AAV2 ITRと、改変されたAAV2 3’UTRとを含有していた。AAVライブラリーは標準的な生産プロトコールを用いてパッケージングさせ、ドットブロット力価測定を行い、選抜のために使用した。(B)ヒト化肝臓マウスでの選抜のためにNTBC選抜によってヒト化肝臓FRGマウスを作る手順を示す図である。(C)(B)からのヒト化肝臓マウスにおける(A)からの複製性AAVカプシドライブラリーでの最初の5回選抜スクリーニングを示す図である。(D)プールされたヒト免疫グロブリンに対して、ヒト肝細胞向性に関して既にスクリーニングされた進化AAVライブラリーを使用する、後に続く2回の副スクリーニングを示す図である。プールされたヒト免疫グロブリンに結合しなかったカプシドを将来の特性評価において採用した。 ヒト肝臓向性及び低減されたヒト免疫グロブリン(IgG)結合性に関する多重逐次AAVカプシドスクリーニングを示した図解を示す。 プールされたヒトIgGによる体液性中和の軽減に関して5回目に選抜されたAAVカプシドに対する逐次副スクリーニングを示した図解を示す。 選抜された100種の変異型の系統発生を示した図を示し、逐次スクリーニングによって進化した関連カプシドの「ファミリー」を示す。 密接に関連しているAAVキメラのプールに対するIVIG結合アッセイに関するデータを示す。 プールAからの4つの変異型(AAV−NP59、AAV−NP84、AAV−NP40及びAAV−NP30)のカプシド充実スコアに関するデータを示す。 ライブラリースクリーニングからのプールA変異型のキメラカプシド組成に対する親寄与を示した図を示す。 ヒト肝細胞を移植したキメラマウスのヒト肝細胞の生体内での共焦点免疫蛍光(IF)染色を示す。第1列:ヘキスト染色した核(青色)。第2列:ヒトFAHタンパク質のヒト肝細胞染色(赤色)。第3列:緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現しているAAV形質導入細胞(緑色)。第4列:第1列、第2列及び第3列の重ね合わせ。 漸増濃度のプールされたヒト免疫グロブリン(IVIG)の存在下で各AAVを使用するヒトHEK293細胞及びヒトHuh7細胞での中和アッセイに関するデータを示す(AAV−NP59、AAV−NP84、AAV−NP40及びAAV−NP30)。IVIG中和アッセイには、以前に記載のあるいくつかの方法(Grimm,et al.,J.Virol.82(12):5887−5911(2008);Arbetman,et al.J.Virol.79(24):15238−15245(2005))を改変して取り入れた。Gammagard IVIG液[100mg/mL](Baxter、製品コード番号LE1500190、ロット番号LE12P180AB)を0〜50mg/mLの濃度範囲(0、0.1、1、2.5、5、10、25、50mg/mL)で使用した。ssAAV−CAG−GFPを移入ベクターとして使用した。各変異型の同数のゲノム含有ベクター粒子(MOI75,000)を漸増濃度のIVIGと共に37℃で1時間インキュベートした。この時間中に、両方の細胞種での細胞培養の培地を、いかなる血清または抗生物質/抗真菌薬も含有しない培地で交換した。80,000個の細胞(HEK293かHuh7かのどちらか)をIVIG/AAV混合物で形質導入し、培養物を6時間後に洗浄し、AAV輸送、脱殻及びGFP発現を可能にするために72時間培養した。その後、細胞を採集し、GFP発現に関してFACSによって分析した。各血清型は、それ自体の「0mg/mL IVIG」対照試料に対して標準化し、信号を50%減少させるのに必要なIVIGの濃度を決定した(グラフのX軸とY軸とを0%ではなく50%で交差させているのはこのためである)。10,000個の細胞を各条件で使用して計数/統計を決定した。 4つのAAVカプシド:A)AAV−NP84、B)AAV−NP59、C)AAV−NP40及びD)AAV−NP30の核酸配列及びアミノ酸配列を示す。 各スクリーニングの進行中における各アミノ酸位置での親保存性パーセントを示す。PacBio単分子配列決定及び生命情報科学的解析を用いて位置充実評価を行って、親血清型(AAV1、2、3b、4、5、6、8、9_hu14)からのアミノ酸における保存性パーセントまたは、スクリーニング中の肝要な回(生体内での投入時、1回目及び5回目、ならびに未結合の7回目)にある全カプシドにおける各アミノ酸のde novo突然変異を計算した。ウシ及び鳥類のものはプロットから外した、というのも、それら2つの血清型からの何らかの明らかな寄与を示した変異型はほとんどなかったからである。四角形の大きさが最大であることは変異型の100%が、その親に由来するそのアミノ酸をその位置で共有していることを指し示す。四角形のその他あらゆる大きさは、その親に由来するそのアミノ酸をその位置で有する変異型の0〜100%のパーセントに比例する。各親は凡例に示されているとおりに色付けし(同じ色体系を図3A、図3Bで使用している)、スクリーニング中に発生したde novo突然変異は黒で示されている。参考のためにVP1、VP2、VP3及びAAP ORFが下側に図示されている。 新規なシャッフリング済みヒト肝臓向性AAVカプシド変異型の配列的及び構造的な構成を示す。(A)ライブラリーに使用した親AAV血清型(AAV1、2、3b、4、5、6、8、9_hu14)からのベクター化変異型におけるカプシド断片交差の交差マッピングである。円の大きさが最大であることは、その親に由来するそのアミノ酸とのその位置での100%の一致を指し示す。円のその他あらゆる大きさは、その位置でそのアミノ酸がその親と一致する尤度パーセントに比例する。各キメラにおいて黒の実線は、各交差にわたって同定された最も可能性の高い親血清型一致を表す。交差同士の間にある薄い平行線は、等しい確率での多重親一致を指し示す。垂直の杭状のものは親配列空間内からの突然変異を指し示し、他方、上部のアスタリスクは、どの親もその位置でそのアミノ酸を有していない、発生したde novo突然変異を指し示す。参考のためにVP1、VP2、VP3及びAAP ORFが下側に図示されている。(B)シャッフリング済み変異型をAAV2の結晶構造に対して3D擬似カラーマッピングした。色分けは、(A)の場合と同じ色を使用した親寄与を指し示す。 ヒト化肝臓マウスにおける生体内でのヒト肝細胞形質導入の検証及び比較定量を示す。(A)様々なカプシド血清型を使用して2E11vgのssAAV−CAG−GFPの静脈注射によって形質導入されたオレゴン健康科学大学(OHSU)からの処置済みヒト化肝臓マウスからの代表的な免疫組織化学的画像である。肝臓断面のヒト特異的FAH(紫色)、ウイルスGFP(緑色)、ヘキスト(青色)である。目盛=100μM。(B)様々なカプシド血清型を使用して2E11vgのssAAV−LSP1−GFPの静脈注射によって形質導入された小児医療研究所(CMRI)からの処置済みヒト化肝臓マウスからの代表的な免疫組織化学的画像である。肝臓断面のヒト特異的アルブミン(赤色)、ウイルスGFP(緑色)、DAPI(青色)である。目盛=100μM。(C)形質導入された異種移植マウスの分析のまとめである。形質導入されたヒト肝細胞の割合は、以前に記載がなされているようにGFP蛍光の画像及びヒトFAH免疫染色から細胞計数を個々に解析及び比較することによって決定した。 肝要な患者群及び非ヒト霊長類における免疫学的アッセイを示す。(A)50名の米国成人からの正常ヒト血清中の抗AAV抗体の存在についての血清反応性ELISAアッセイである。各患者について技術的三重反復でのアッセイを行い、データ点は、平均値からバックグラウンドを差し引いたものを表した。赤線は平均を表す。記号は、比較を可能にすべく各患者の処置を通して一貫している。(B)6頭のアカゲザルからの血清中の抗AAV抗体の存在についての血清反応性ELISAアッセイである。各ドットは1頭のアカゲザルである。赤線は平均を表す。(C)ヒト2V6.11 AAV許容細胞を使用して、21名の欧州個人の患者血清の存在下でrAAV中和を評価した。データは、50%を上回る形質導入阻害が認められたときの希釈倍率の逆数を示す。赤線は平均を表す。(D)血友病Bを有する21名の成人男性からのヒト血清中の抗AAV抗体の存在についての血清反応性ELISAアッセイである。赤線は平均を表す。 比較のためのAAVによる生体外ヒト肝臓オルガノイド形質導入を示す。(A)既知の肝臓向性AAV対照血清型2、8、DJ及びLK03と比較したときの、初代ヒト肝臓オルガノイド培養物におけるベクター化変異型のGFP発現による形質導入評価である。各血清型を技術的二重反復での14日間にわたって評価した。11日目のものが示されている。目盛=100μM。オルガノイド培養物からの培地をELISAによってヒトアルブミンの存在に関して試験した(ヒトアルブミン=58.3ng/mL)。(B)14日目の研究終了時の(A)からの100,000個の解離オルガノイド細胞に対するGFP FACS定量データである。 AAV−DJによる機能的ヒト肝細胞形質導入の欠如に関するデータを示す。(A)2E11vgのssAAV−DJ−CAG−GFPが静脈内投与された異種移植FRG肝臓の代表的な染色である。切片をヘキスト(青色)、ウイルスGFP(緑色)及びヒト特異的FAH(紫色)で染色した。目盛=100μM。(B)形質導入された異種移植マウスの分析のまとめである。(C)(A)からの切片でのGFP RNA FISHとGFPタンパク質IFとの重ね合わせである。ヒト及びマウスの肝細胞をDAPI標識(マウス核=大きい水色の異色斑点(緑色矢印);ヒト核=小さいぼやけた青(白色矢印))によって差別化した。GFP RNA FISHによってAAV−GFPゲノム(赤色)を探した。その後、緑色GFPタンパク質免疫蛍光をGFP RNAプローブの上に重ね、画像座標を記録した。いくつかのヒト肝細胞はDJ−GFP RNAを示したが、付随するGFPタンパク質発現を示したものはなかった。多くのマウス肝細胞はDJ−GFP RNAを示し、GFPタンパク質発現も有していた。目盛=10μM。(D)(b)からの肝臓切片に対するRNA FISHの後に続くGFP DNA FISH(赤色)である。稀に、AAV dsDNAの核質鎖状体を示すヒト肝細胞があった(赤色斑点、桃色矢印)。これは、AAV脱殻の成功、dsDNA変換の成功、そして場合によってRNAへの転写の成功さえも、累加的に示したが、それらのゲノムのGFPタンパク質への翻訳は遮断された。(e)それに比べて、AAV−LK03−GFP陽性対照RNA FISHは豊富な細胞質及び核小体のGFP RNAを示した(赤色)。RNAse Aによる処置に続いてGFP RNA FISHは、RNA FISH単独で見受けられた信号がないことを示した。RNAse A及びRNA FISHの後に行った逐次GFP DNA FISHは、明るい核質GFP DNA信号の存在を示し、RNA FISHからの信号がssRNAであって、誤探知されたssDNA AAVゲノム信号ではないということを裏付けた。 ライブラリークローニング用プラスミド内の改変されたAAV2 VP1 3’UTR配列を示す。AAV2由来の改変された3’−UTR配列は、レシピエントライブラリープラスミドのクローニングの間、AAVゲノムの適切な発現及び複製を確保するために維持した。 PacBio完全長カプシド配列決定を利用したスクリーニング進行の系統図を示す。(A)ライブラリー及び全てのライブラリー変異型の中の親血清型におけるアミノ酸レベルでの遺伝的関連性を示す、比較のための系統発生である。未選抜AAVライブラリーから5回の生体内選抜及びビーズ上での2回のIgG選抜を経るにつれて多様性が低下し、充実度が高くなることが示される。(B)(a)を生成するために使用した未処理及びフィルタリング済みの読取りCCS計数を示す。 スクリーニング完了からの上位の変異型の系統発生及び充実スコアを示す。(A)ライブラリーの中の親血清型(AAV1、2、3b、4、5、6、8、9_hu14)におけるアミノ酸レベルでの遺伝的関連性を示す系統樹及び、未結合のAAV画分の免疫回避に関する2つ目のスクリーニングの最終回からの100個の選抜変異型である。(B)最尤度に基づいて親血清型由来の配列と比較することによって各キメラの配列内の核アミノ酸位置についての充実スコアを算出した。ライブラリー親は、示された異なる色で描写されている。 非ヒト化マウスにおける短時間の生体内形質導入の経時変化を示す。(A)尾静脈内投与(2E11vg/マウス)後にssAAV−EF1α−FLucを発現している、PBS、AAV−DJ、AAV8、AAV−NP30、AAV−NP40、AAV−NP59またはAAV−NP84で処置された未移植の野生型Balb/cJマウスにおけるFLuc形質導入のライブイメージング経時変化。共通する同じ尺度で撮像した全てのマウスと共に平均放射輝度(p/s/cm/sr)が示されている。全てのマウスの背側(d)及び腹側(v)を撮像した。(B)(A)からのマウスの14日目の背側及び腹側の定量放射輝度である。 性別ごとに分けた血清反応性ELISAプロファイリングを示す。図5aからのヒト血清反応性の分解である。記号は、比較を可能にすべく各患者の処置を通して一貫している。(A)男性患者。(B)女性患者。線は平均を表す。 最も高性能なシャッフリング済みカプシド変異型のアミノ酸配列を示す。 用量5×1010vgの4つのベクター(NP59、NP40、NP84及びLK03)の各々によるヒト化マウスにおけるヒト肝細胞の形質導入に関するデータを示す。
序論
強化された中和特性を呈することができる遺伝子治療ベクターならびに、ヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における向上した形質導入及び/または向性を有しその結果としてより高い治療レベルの核酸発現を成し遂げることができる遺伝子治療用のベクターが当該技術分野においてなおも必要とされ続けている。本発明は、この必要性を満たして、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性を呈する変異型AAVカプシドポリペプチドを提供する。本発明はさらに、この必要性を満たして、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性を呈する変異型AAVカプシドを提供する。本発明はさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性と、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入及び/または向性とを両方とも呈する変異型AAVカプシドを提供することによってこの必要性を満たす。
詳細な説明
様々な実施形態において本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドポリペプチド(すなわち変異型AAVカプシドポリペプチド)であって、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性を呈する、当該変異型AAVカプシドポリペプチドを提供する。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された、プールされたヒト免疫グロブリンに対する中和特性を呈する。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性を呈する。
様々な実施形態において本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドポリペプチドであって、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性を呈する、当該変異型カプシドポリペプチドを提供する。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された、プールされたヒト免疫グロブリンに対する中和特性を呈する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドを変異型組換えAAVカプシドポリペプチドまたは変異型rAAVカプシドポリペプチドと呼ぶ。
他の様々な実施形態において本発明は、変異型カプシドポリペプチドをコードする核酸配列を含むAAVベクターであって、変異型AAVカプシドポリペプチドが、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性を呈する、当該AAVベクターを提供する。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された、プールされたヒト免疫グロブリンに対する中和特性を呈する。いくつかの実施形態では、AAVベクターを組換えAAVベクターまたはrAAVベクターと呼ぶ。
他の様々な実施形態において本発明は、変異型カプシドポリペプチドをコードする核酸配列を含むAAVベクターであって、変異型カプシドポリペプチドが、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性を呈する、当該AAVベクターを提供する。いくつかの実施形態では、AAVベクターを組換えAAVベクターまたはrAAVベクターと呼ぶ。
他の様々な実施形態において本発明は、変異型カプシドポリペプチドをコードする核酸配列を含むAAVベクターであって、変異型AAVカプシドポリペプチドが、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性と、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性とを両方とも呈する、当該AAVベクターを提供する。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された、プールされたヒト免疫グロブリンに対する中和特性を呈する。いくつかの実施形態では、AAVベクターを組換えAAVベクターまたはrAAVベクターと呼ぶ。
いくつかの実施形態では、本発明は、AAVベクターであって、a)変異型AAVカプシドタンパク質を含み、変異型AAVカプシドポリペプチドが、実質的に同一の非変異型親AAVカプシドタンパク質に対して少なくとも1つのアミノ酸差異(例えば、アミノ酸置換、アミノ酸挿入、アミノ酸欠失)を含み、変異型カプシドタンパク質が、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて強化された中和特性を呈する、当該AAVベクターを提供する。いくつかの実施形態では、AAVカプシドポリペプチドは、天然に存在するAAVカプシドポリペプチドに存在しているアミノ酸配列を含んでいない。
いくつかの実施形態では、本発明は、AAVベクターであって、a)変異型AAVカプシドタンパク質を含み、その変異型AAVカプシドポリペプチドが、実質的に同一の非変異型親AAVカプシドタンパク質に対して少なくとも1つのアミノ酸差異(例えば、アミノ酸置換、アミノ酸挿入、アミノ酸欠失)を含み、変異型カプシドタンパク質が、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上した肝組織または肝細胞における形質導入または向性を呈する、当該AAVベクターを提供する。いくつかの実施形態では、AAVカプシドポリペプチドは、天然に存在するAAVカプシドポリペプチドに存在しているアミノ酸配列を含んでいない。
いくつかの実施形態では、本発明は、AAVベクターであって、a)変異型AAVカプシドタンパク質を含み、その変異型AAVカプシドポリペプチドが、実質的に同一の非変異型親AAVカプシドタンパク質に対して少なくとも1つのアミノ酸差異(例えば、アミノ酸置換、アミノ酸挿入、アミノ酸欠失)を含み、変異型カプシドタンパク質が、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性と、非変異型カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて強化された中和特性とを両方とも呈する、当該AAVベクターを提供する。いくつかの実施形態では、AAVカプシドポリペプチドは、天然に存在するAAVカプシドポリペプチドに存在しているアミノ酸配列を含んでいない。
いくつかの実施形態では、本発明は、変異型AAVカプシドポリペプチドであって、実質的に同一の非変異型親AAVカプシドポリペプチドに関して少なくとも1つのアミノ酸差異(例えば、アミノ酸置換、アミノ酸挿入、アミノ酸欠失)を含み、かつ非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて強化された中和特性を呈する、当該変異型AAVカプシドポリペプチドを提供する。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、天然に存在するAAVカプシドポリペプチドに存在しているアミノ酸配列を含んでいない。
いくつかの実施形態では、本発明は、変異型AAVカプシドポリペプチドであって、実質的に同一の非変異型親AAVカプシドタンパク質に対して少なくとも1つのアミノ酸差異(例えば、アミノ酸置換、アミノ酸挿入、アミノ酸欠失)を含み、かつ非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性を呈する、当該変異型AAVカプシドポリペプチドを提供する。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、天然に存在するAAVカプシドポリペプチドに存在しているアミノ酸配列を含んでいない。
いくつかの実施形態では、本発明は、変異型AAVカプシドポリペプチドであって、実質的に同一の非変異型親AAVカプシドポリペプチドに対して少なくとも1つのアミノ酸差異(例えば、アミノ酸置換、アミノ酸挿入、アミノ酸欠失)を含み、かつ非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて強化された中和特性と非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性とを両方とも呈する、当該変異型AAVカプシドポリペプチドを提供する。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、天然に存在するAAVカプシドポリペプチドに存在しているアミノ酸配列を含んでいない。
本発明をさらにいっそう詳しく説明する前に、本発明が本明細書に記載の特定の実施形態に限定されないことを理解されたい、というのも、そのような実施形態は変化し得るものであるからである。また、本明細書中で使用する術語は単に特定の実施形態を説明するためのものであるに過ぎず、術語は限定を意図したものでない、ということも理解されたい。本発明の範囲は、別記の特許請求の範囲によってのみ限定されることになる。別段の定めがない限り、本明細書中で使用する全ての科学技術用語は、本発明の属する技術分野における当業者によって普通に理解されるのと同じ意味を有する。値の範囲が示されている場合には、文脈が明らかに別の指示をしていない限り下限の一位の数の10分の1までの、その範囲の上限と下限との間にある各値及び、示されたその範囲内の、示されているかまたは間にある他の任意の値は、本発明に包含される。これらのより小さい範囲の上限及び下限は独立して、そのより小さい範囲の中に含まれ得、さらに、示された範囲において具体的に排除された任意の限界の条件下で本発明に包含される。示された範囲が片方または両方の限界を含む場合には、含まれたそれらの限界の片方または両方を除いた範囲も本発明に含まれる。本明細書において特定の範囲は、先行する「約」を伴った数値で提示される。「約」という用語は、本明細書において、それに先行される厳密な数及び、その用語が先行している数に近いかまたはその近似である数に対して、文字上の支持を提供するために使用される。ある数が、具体的に列挙された数に近いかまたはその近似であるか否かの判断において、列挙されていない近いかまたは近似である数は、提示された文脈において、具体的に列挙された数と実質的に等価な数であり得る。本明細書中で引用される全ての刊行物、特許及び特許出願は、個々の刊行物、特許または特許出願を参照により援用することを具体的かつ個別に示したのと同じ程度に、参照により本明細書に援用される。さらに、引用された各々の刊行物、特許または特許出願は、刊行物の引用と関連付けられる主題を開示及び記載するために、参照により本明細書に援用される。いかなる刊行物の引用も、出願日前のその開示に関するものであり、先行発明の効力によって本明細書に記載の本発明がそのような刊行物に先行する権利を有さないことを認めるものと解釈されるべきでない。さらに、提供される公開日は実際の公開日とは異なっている場合があり、それは独立して確認される必要があり得る。
特許請求の範囲はいかなる任意選択要素も排除して書かれている場合があることに留意されたい。したがって、この記載は、特許請求の範囲の要素の列挙に関連する「もっぱら」、「単に」などのような排他的術語の使用または「消極的な」限定の使用に先立つ基準としての役割を果たすことが意図されている。本開示を読めば当業者には明らかとなろうことであるが、本明細書において記載及び例示されている個々の実施形態は、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく他のいくつかの実施形態のいずれかの特徴とは容易に分離及び結合される別個の要素及び特徴を有する。列挙されるどの方法も、列挙されている事象の順序または、論理的に可能なその他の任意の順序で行われ得る。本明細書に記載の方法及び材料に類似するかまたはそれと等価ないかなる方法及び材料を本発明の実施または試験において使用してもよいが、実例となる代表的な方法及び材料をこれより説明する。
本発明において記載する際に次の用語を使用することとし、それらは以下に示すとおりに定義される。
略語
「AAV」は、アデノ関連ウイルスの略語であり、ウイルス自体またはその派生物を指すために使用され得る。当該用語は、別に定めがある場合を除いて、全てのサブタイプならびに天然に存在する形態及び組換え形態を包含する。「rAAV」という略語は、組換えアデノ関連ウイルスを指し、組換えAAVベクター(または「rAAVベクター」)とも呼ばれる。
定義
「AAV」という用語は、1型AAV(AAV1)、2型AAV(AAV2)、3型AAV(AAV3)、3b型AAV(AAV3b)、4型AAV(AAV4)、5型AAV(AAV5)、6型AAV(AAV6)、7型AAV(AAV7)、8型AAV(AAV8)、9型AAV(AAV9)、AAV9_hu14、鳥類AAV、ウシAAV、イヌAAV、ウマAAV、霊長類AAV、非霊長類AAV、及びヒツジAAVを含む。「霊長類AAV」は、霊長類に感染することができるAAVを指し、「非霊長類AAV」は、非霊長類哺乳動物に感染することができるAAVを指し、「ウシAAV」は、ウシ 哺乳動物などに感染することができるAAVを指す。
本明細書中で使用する場合での「AAVベクター」は、様々な核酸配列をコードするAAVベクター核酸配列を指し、いくつかの実施形態においては変異型カプシドポリペプチドを含む(つまり、AAVベクターは、変異型カプシドポリペプチドをコードする核酸配列を含む)。変異型カプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて、強化された中和特性、ヒト肝組織もしくは肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における向上した形質導入もしくは向性を呈するかまたは、いくつかの実施形態においてそれらを両方とも呈する。AAVベクターは、核酸インサートの一部として、AAV起源でない異種核酸配列を含むこともできる。この異種核酸配列は、典型的には、細胞の遺伝形質転換のための対象配列を含む。一般に、異種核酸配列の横には少なくとも1つ、一般的には2つのAAV末端逆位反復配列(ITR)が配置されている。
「非変異型親カプシドポリペプチド」という用語は、天然に存在するAAVカプシドポリペプチド及び/または任意のAAV野生型カプシドポリペプチドを含む。いくつかの実施形態では、非変異型親カプシドポリペプチドは、AAV1、AAV2、AAV3b、AAV4、AAV5、AAV6、AAV8、AAV9_hu14、ウシAAV及び/または鳥類AAVのカプシドポリペプチドを含む。いくつかの実施形態では、非変異型親カプシドポリペプチドはまた、本明細書に記載され当該技術分野において既知であるような、限定されないが例えばLK03及び/またはDJを含めた対照カプシドポリペプチドであってもよい。いくつかの実施形態では、対照カプシドポリペプチドはLK03である。いくつかの実施形態では、対照カプシドポリペプチドはDJである。
「実質的に同一」という用語は、変異型カプシドポリペプチド及び非変異型親カプシドポリペプチドとの関連において、1つ以上のアミノ酸変化を有する配列を指す。いくつかの実施形態では、これらの変化はカプシドポリペプチドのパッケージング機能に影響を与えない。いくつかの実施形態では、実質的に同一であることは、非変異型親カプシドポリペプチドと約99%、約98%、約97%、約96%、約95%、約94%、約93%、約92%、約91%または約90%同一である変異型カプシドポリペプチドを含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、変異型カプシドポリペプチドの部分領域にわたって、例えば、全ポリペプチド配列長の約25%、約50%、約75%または約90%にわたって、非変異型親カプシドポリペプチドと実質的に同一であることができる。
「AAVビリオン」または「AAVウイルス」または「AAVウイルス粒子」または「AAVベクター粒子」は、少なくとも1つの(変異型カプシドポリペプチドと非変異型親カプシドポリペプチドとの両方を含めた)AAVカプシドポリペプチドと、カプシド中に封入されたポリヌクレオチドAAV移入ベクターとからなるウイルス粒子を指す。粒子が異種核酸(すなわち、野生型AAVゲノム以外のポリヌクレオチド、例えば、哺乳動物細胞に送達される導入遺伝子)を含む場合、それは「AAVベクター粒子」または単に「AAVベクター」と呼ばれる。したがって、AAVビリオンまたはAAV粒子の生産はAAVベクターの生産を必ず含む、というのも、そのようなベクターはAAVビリオン中またはAAV粒子中に入っているからである。
「パッケージング」は、核酸配列及び/またはその他の治療分子をカプシドで包んでいるAAVビリオンまたはAAV粒子の組立てをもたらす一連の細胞内事象を指す。パッケージングは、本明細書に記載の変異型カプシドポリペプチドを含むカプシドの中に核酸配列及び/またはその他の治療分子を封入することを指し得る。
本明細書中で使用する「治療分子」という語句は、核酸(例えばベクターを含む)、ポリペプチド(例えば抗体を含む)及びワクチンならびに、本発明の変異型AAVカプシドポリペプチドによってパッケージングされ得るその他の任意の治療分子を含み得る。
AAVの「rep」遺伝子及び「cap」遺伝子は、アデノ随伴ウイルス(AAV)の複製タンパク質及びカプシド形成タンパク質をコードするポリヌクレオチド配列を指す。本明細書ではAAVのRep(複製)及びCap(カプシド)をAAVの「パッケージング遺伝子」と呼ぶ。
AAVの「ヘルパーウイルス」は、哺乳動物細胞によってAAV(例えば野生型AAV)が複製及びパッケージングされるのを可能にするウイルスを指す。AAVの種々のそのようなヘルパーウイルスは、アデノウイルス、ヘルペスウイルス、及びワクチニアなどのポックスウイルスを含めて、当該技術分野において既知である。アデノウイルスは、数々の異なるサブグループを包含するが、サブグループCの5型アデノウイルスが最も一般的にヘルパーウイルスとして使用されている。ヒト、非ヒト哺乳動物及び鳥類を起源とする数多くのアデノウイルスが既知であり、ATCCなどの寄託機関から入手可能である。ヘルペス科のウイルスとしては、例えば、単純ヘルペスウイルス(HSV)及びエプスタイン・バーウイルス(EBV)ならびにサイトメガロウイルス(CMV)及び仮性狂犬病ウイルス(PRV)が挙げられ、それらもATCCなどの寄託機関から入手可能である。
「ヘルパーウイルス機能(複数可)」は、ヘルパーウイルスゲノムにコードされている、AAVの複製及びパッケージングを(本明細書に記載の複製及びパッケージングのその他の要件との関連において)可能にする機能(複数可)を指す。本明細書に記載されているように、「ヘルパーウイルス機能」は、数々の方法で、例えば、ヘルパーウイルスを提供すること、または例えば必須機能(複数可)をコードするポリヌクレオチド配列を産生細胞にトランスで提供することによって、もたらされ得る。
「感染性」のビリオン、ウイルスまたはウイルス粒子とは、ウイルス種の指向先である細胞の中へと送達されることができるポリヌクレオチド成分を含むもののことである。その用語は必ずしもウイルスの何らかの複製能力を含意しているわけではない。本明細書中で使用する場合、「感染性」ウイルスまたはウイルス粒子とは、標的細胞に接近した際に標的細胞に感染することができ、かつ標的細胞内で異種核酸を発現することができるもののことである。したがって、「感染性」は、標的細胞に接近し、標的細胞に感染し、標的細胞内で異種核酸を発現する、ウイルス粒子の能力を指す。感染性は、試験管内での感染性または生体内での感染性を指し得る。感染性ウイルス粒子の数を数えるための検査は本開示において他の所に記載されており、当該技術分野において既知である。ウイルス感染性は、全ウイルス粒子に対する感染性ウイルス粒子の比率として表すことができる。全ウイルス粒子は、ウイルスゲノム複製物の数として表すことができる。細胞内で異種核酸を発現するウイルス粒子の能力は、「形質導入」と呼ぶことができる。細胞内で異種核酸を発現するウイルス粒子の能力は、(例えばGFPをコードするヌクレオチド配列をウイルスが含む場合に)GFPをウイルス粒子に感染した細胞において産生させ、検出し、かつ/もしくは測定するものである緑色蛍光タンパク質(GFP)検査などのマーカー遺伝子の評価、または例えば酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)もしくは蛍光活性化細胞選別(FACS)による産生したタンパク質の測定を含めた、数々の技術を用いて検査することができる。
「複製能のある」ビリオンまたはウイルス(例えば、複製能のあるAAV)は、感染性を有し表現型が野生型であり、なおかつ感染細胞内で(つまり、ヘルパーウイルスまたはヘルパーウイルス機能の存在下で)複製可能である、ウイルスを指す。AAVの場合、複製能力は大抵において機能性AAVパッケージング遺伝子の存在を必要とする。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のAAVベクターは、1つ以上のAAVパッケージング遺伝子を欠き、哺乳動物細胞(特にヒト細胞)において複製不能である。いくつかの実施形態では、AAVベクターはいかなるAAVパッケージング遺伝子配列も欠き、AAVパッケージング遺伝子と入ってくるAAVベクターとの間での組換えによって複製能のあるAAVを生成する可能性を最低限に抑える。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のAAVベクター製剤は、複製能力を有するAAV(rcAAV。RCAとも呼ぶ)を含有するとしてもわずか(例えば、10個のAAV粒子あたり約1個未満のrcAAV、10個のAAV粒子あたり約1個未満のrcAAV、10個のAAV粒子あたり約1個未満のrcAAV、1012個のAAV粒子あたり約1個未満のrcAAV、または全く存在しないrcAAV)である。
「ポリヌクレオチド」及び「核酸」という用語は、デオキシリボ核酸(DNA)及びリボ核酸(RNA)を含めたあらゆる形態の核酸、オリゴヌクレオチドを指すために本明細書において互換的に使用される。ポリヌクレオチドとしては、例えば、ゲノムDNA、cDNA及びアンチセンスDNAならびに、スプライス済みまたはスプライス済みでないmRNA、rRNA、tRNA、lncRNA、RNAアンタゴミール、ならびに阻害性のDNAまたはRNA(RNAi、例えば、低分子ヘアピンもしくは短鎖ヘアピン(sh)RNA、マイクロRNA(miRNA)、アプタマー、低分子干渉もしくは短鎖干渉(si)RNA、トランススプライシングRNAまたはアンチセンスRNA)が挙げられる。ポリヌクレオチドにはさらに、限定されないが例えばRNAi、miRNA、lncRNA、RNAアンタゴミール及びアプタマーを含めた非コードRNA、ならびに当業者において知られているその他の任意の非コードRNAを含む。ポリヌクレオチドは、天然に存在するポリヌクレオチド、合成ポリヌクレオチド及び、意図的に改変または修飾されたポリヌクレオチド、ならびに類縁体及び誘導体を含む。「ポリヌクレオチド」という用語はさらに、デオキシリボヌクレオチドもしくはリボヌクレオチドまたはその類縁体を含めた任意の長さのヌクレオチドのポリマー形態を指し、核酸配列と同義である。ポリヌクレオチドは、修飾ヌクレオチド、例えばメチル化ヌクレオチド及びヌクレオチド類縁体を含んでいてもよく、非ヌクレオチド成分が割り込んでいてもよい。ヌクレオチド構造に対する修飾は、それが存在する場合、ポリマーの組立ての前に与えられてもよいし、後に与えられてもよい。ポリヌクレオチドという用語は、本明細書中で使用する場合、二本鎖及び一本鎖の分子を互換的に指す。特に指定または要求していない限り、ポリヌクレオチドを含んでいる本明細書に記載のいかなる実施形態も、二本鎖形態と、二本鎖形態を構成することが既知であるかまたは予測される2つの相補的一本鎖形態の各々とを両方とも包含する。ポリヌクレオチドは、一本鎖、二本鎖または三本鎖、線形または円形であり得、いかなる長さでもあり得る。ポリヌクレオチドについて述べる場合、特定のポリヌクレオチドの配列または構造は本明細書において、5’から3’への方向に配列を提供する慣例に従って記載され得る。
「遺伝子」は、転写及び翻訳された後に特定のタンパク質またはポリペプチドをコードすることができる少なくとも1つのオープンリーディングフレームを含有しているポリヌクレオチドを指す。
「低分子干渉RNA」または「短鎖干渉RNA」すなわちsiRNAは、遺伝子対象物(「標的遺伝子」)を標的とするヌクレオチドのRNA二本鎖である。「RNA二本鎖」は、RNA分子の2つの領域同士が相補的に対合することによって形成される構造を指す。siRNAは遺伝子を「標的とする」ものであり、siRNAの二本鎖部分のヌクレオチド配列は、標的とする遺伝子のヌクレオチド配列と相補的である。いくつかの実施形態では、siRNAの二本鎖の長さは30ヌクレオチド未満である。いくつかの実施形態では、二本鎖の長さは29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11または10ヌクレオチドである。いくつかの実施形態では、二本鎖の長さは、19〜25ヌクレオチドの長さである。siRNAのRNA二本鎖部分はヘアピン構造の一部であり得る。ヘアピン構造は、二本鎖部分の他に、二本鎖を形成する2つの配列の間に位置するループ部分を含有し得る。ループの長さは様々であってよい。いくつかの実施形態では、ループの長さは5、6、7、8、9、10、11、12または13ヌクレオチドである。ヘアピン構造はさらに、3’または5’突出部分を含有していてもよい。いくつかの実施形態では、突出部は、長さが0、1、2、3、4または5ヌクレオチドである3’または5’突出部である。
本明細書中で使用する場合、「マイクロRNA」という用語は、限定されないが内在性マイクロRNA及び人工マイクロRNA(例えば合成miRNA)を含めた任意の種類の干渉RNAを指す。内在性マイクロRNAは、mRNAの生産的利用を調節することができる、ゲノム中に天然にコードされた低分子RNAである。人工マイクロRNAは、mRNAの活性を調節することができる、内在性マイクロRNA以外のいかなる類のRNA配列でもあり得る。マイクロRNA配列は、これらの配列のうちの任意の1つ以上からなるRNA分子であり得る。マイクロRNA(または「miRNA」)配列については、Lim,et al,2003,Genes & Development,17,991−1008、Lim et al,2003,Science,299,1540、Lee and Ambrose,2001,Science,294,862、Lau et al,2001,Science 294,858−861、Lagos−Quintana et al,2002,Current Biology,12,735−739、Lagos−Quintana et al,2001,Science,294,853−857、及びLagos−Quintana et al,2003,RNA,9,175−179などの刊行物に記載されている。マイクロRNAの例としては、より大きいRNAの任意のRNA断片、またはmiRNA、siRNA、stRNA、sncRNA、tncRNA、snoRNA、smRNA,shRNA、snRNAもしくはその他の低分子非コードRNAが挙げられる。例えば、米国特許出願20050272923、20050266552、20050142581及び20050075492を参照されたい。「マイクロRNA前駆体」(すなわち「pre−miRNA」)は、マイクロRNA配列が中に組み込まれたステムループ構造を有する核酸を指す。「成熟マイクロRNA」(すなわち「成熟miRNA」)は、マイクロRNA前駆体(「pre−miRNA」)から切断されたかまたは、合成された(例えば、無細胞合成によって実験室で合成された)、約19ヌクレオチド〜約27ヌクレオチドの長さのマイクロRNAを含み、例えば、成熟マイクロRNAは19nt、20nt、21nt、22nt、23nt、24nt、25nt、26ntまたは27ntの長さを有することができる。成熟マイクロRNAは標的mRNAに結合すること及び標的mRNAの翻訳を阻害することができる。
ポリヌクレオチドに対して適用される「組換え」は、ポリヌクレオチドが、クローニング、制限ステップまたはライゲーションステップ、ならびに天然にみられるポリヌクレオチドとは別個でありかつ/または異なる構築物をもたらすその他の手順の様々な組み合わせの産物であることを意味する。組換えウイルスは、組換えポリペプチドをカプシドで包んでいるウイルス粒子である。当該用語は、元のポリペプチド構築物の複製物及び元のウイルス構築物の子孫をそれぞれ含む。
「制御エレメント」または「制御配列」は、ポリヌクレオチドの複製、複写、転写、スプライシング、翻訳または分解を含めたポリヌクレオチドの機能調節に寄与する分子の相互作用に関与するヌクレオチド配列である。調節は、プロセスの頻度、速度または特異性に影響を与え得るものであり、本質的に増強性または阻害性のものであり得る。当該技術分野において知られている制御エレメントとしては、例えば、プロモーター及びエンハンサーなどの転写調節配列が挙げられる。プロモーターは、特定条件下でRNAポリメラーゼに結合して、大抵プロモーターの下流(3’方向)に位置しているコード領域の転写を開始することができるDNA領域である。
「機能的に繋げられ」または「機能可能に繋げられ」は、遺伝エレメントが並置されており、当該エレメントが、予期された仕方でそれらが機能することを可能にする関係性にある、ということを指す。例えば、プロモーターがコード配列の転写の開始に役立つ場合、プロモーターはコード領域に機能的に繋げられている。この機能的関係性が維持される限り、プロモーターとコード領域との間に位置する残基が存在していてもよい。
「異種」は、比較されている残りの実在物とは遺伝子型が異なっている実在物に由来することを意味する。例えば、異なる種に由来するプラスミドまたはベクターの中に遺伝子操作技術によって導入されるポリヌクレオチドは、異種ポリヌクレオチドである。生来のコード配列から取り出されて天然にみられないコード配列に機能的に繋げられたプロモーターは、異種プロモーターに関連付けられる。例えば、異種遺伝子産物をコードする異種核酸を含んでいるAAVは、天然に存在する野生型AAVに通常含まれていない核酸を含んだAAVであり、コードされる異種遺伝子産物は、天然に存在する野生型AAVによって通常コードされない遺伝子産物である。変異型カプシドポリペプチドをコードする核酸を含んでいるAAVは、異種核酸配列を含んでいる。一旦宿主細胞内に移され/送達されると、ビリオンの中に入っている異種ポリヌクレオチドは発現(例えば適宜転写及び翻訳)されることができる。あるいは、宿主細胞内に移され/送達された、ビリオンの中に入った異種ポリヌクレオチドは、発現される必要がない。「異種」という用語は本明細書において常にポリヌクレオチドとの関連において使用されるわけではないが、たとえ「異種」という修飾語が存在しなくてもポリヌクレオチドに対する言及は、省略があるにもかかわらず異種ポリヌクレオチドを含むことが意図されている。
「遺伝子変化」及び「遺伝子改変」という用語(及びその文法的変化形)は、本明細書において互換的に、有糸分裂または減数分裂を除く他のことによって遺伝エレメント(例えばポリヌクレオチド)を細胞内に導入するプロセスを指すために使用される。エレメントは細胞にとって異種であってもよいし、細胞内に既に存在するエレメントの追加コピーまたは改良型であってもよい。遺伝子変化は、例えば、組換えプラスミドまたはその他のポリヌクレオチドを当該技術分野において知られている任意のプロセス、例えば、電気穿孔、リン酸カルシウムトランスフェクション、またはポリヌクレオチド−リポソーム複合体との接触によって細胞にトランスフェクトすることによってもたらされ得る。遺伝子変化はまた、例えば、DNAウイルスもしくはウイルスベクターまたはRNAウイルスもしくはウイルスベクターによる形質導入または感染によってももたらされ得る。一般に、遺伝エレメントは細胞内の染色体中またはミニ染色体中に導入されるが、細胞及びその子孫の表現型及び/または遺伝子型を変更するいかなる変化もこの用語に含まれる。
細胞は、試験管内での細胞の長期培養中に遺伝子配列がその機能を行うことが可能である場合に、当該遺伝子配列による「安定的な」変化、形質導入、遺伝的改変または形質転換がなされていると言われる。そのような細胞は一般的には、遺伝子変化が、変化した細胞の子孫に対して導入され遺伝可能である、という点において「遺伝可能に」変化している(遺伝的に改変されている)。
「ポリペプチド」、「ペプチド」及び「タンパク質」という用語は本明細書において互換的に、任意の長さのアミノ酸のポリマーを指すために使用される。「ポリヌクレオチド配列」によってコードされる「ポリペプチド」、「ペプチド」及び「タンパク質」は、天然に存在するタンパク質に関する完全長の生来の配列を含むだけでなく、機能性配列、修飾形態または配列変異型も、配列、修飾形態または変異型が生来の完全長タンパク質の機能性をある程度保っている限りにおいて含む。本明細書に記載の方法及び使用において、ポリヌクレオチド配列によってコードされるそのようなポリペプチド、タンパク質及びペプチドは、必ずというわけではないが、不完全な内因性タンパク質または、その発現が処置哺乳動物において不十分もしくは不完全である内因性タンパク質と同一であり得る。その用語はさらに、修飾アミノ酸ポリマー、例えば、ジスルフィド結合形成、グリコシル化、脂質化、リン酸化、メチル化、カルボキシル化、脱アミド、アセチル化、または標識化合物との複合化も包含する。抗血管新生ポリペプチド、神経保護ポリペプチドなどといったポリペプチドは、哺乳動物対象に遺伝子産物を送達すること及びそのための構成物との関連において述べられている場合、それぞれの完全なポリペプチドまたは、完全なタンパク質の所望の生化学的機能を保っているその任意の断片もしくは遺伝子操作された派生物を指す。
本明細書中で使用しているように、本開示の方法において使用される遺伝的にコードされるL−エナンチオマーアミノ酸の略号は慣習的なものであり、以下の表1に示すとおりである。
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「親水性アミノ酸」は、Eisenberg et al.,1984,J.Mol.Biol.179:125−142の標準化共通疎水性尺度に従って零未満の疎水性を呈するアミノ酸を指す。遺伝的にコードされる親水性アミノ酸としては、例えば、Thr(T)、Ser(S)、His(H)、Glu(E)、Asn(N)、Gln(Q)、Asp(D)、Lys(K)及びArg(R)が挙げられる。
「酸性アミノ酸」は、7未満の側鎖pK値を有する親水性アミノ酸を指す。酸性アミノ酸は、典型的には、水素イオンの逸失のために生理的pHにおいて負に帯電している側鎖を有する。遺伝的にコードされる酸性アミノ酸としては、例えばGlu(E)及びAsp(D)が挙げられる。
「塩基性アミノ酸」は、7より大きい側鎖pK値を有する親水性アミノ酸を指す。塩基性アミノ酸は、典型的には、水素イオンとの会合のために生理的pHにおいて正に帯電している側鎖を有する。遺伝的にコードされる塩基性アミノ酸としては、例えば、His(H)、Arg(R)及びLys(K)が挙げられる。
「極性アミノ酸」は、生理的pHにおいて電荷を帯びていない側鎖ではあるがしかし2つの原子によって共有された電子対を片方の原子がより近くに保持している少なくとも1つの結合を有する側鎖を有する、親水性アミノ酸を指す。遺伝的にコードされる極性アミノ酸としては、例えば、Asn(N)、Gln(Q)、Ser(S)及びThr(T)が挙げられる。
「疎水性アミノ酸」は、Eisenberg,1984,J.Mol.Biol.179:125−142の標準化共通疎水性尺度に従って零より大きい疎水性を呈するアミノ酸を意味する。典型的な疎水性アミノ酸としては、例えば、Ile(I)、Phe(F)、Val(V)、Leu(L)、Trp(W)、Met(M)、Ala(A)、Gly(G)、Tyr(Y)、Pro(P)及びプロリン類縁体が挙げられる。
「芳香族アミノ酸」は、少なくとも1つの芳香環または複素芳香環を有する側鎖を有する疎水性アミノ酸を指す。芳香環または複素芳香環は、−OH、−SH、−CN、−F、−Cl、−Br、−I、−NO2、−NO、−NH2、−NHR、−NRR、−C(O)R、−C(O)OH、−C(O)OR、−C(O)NH2、−C(O)NHR、−C(O)NRRなどの1つ以上の置換基を含み得、ここで、各Rは独立して、(C1−C6)アルキル、置換(C1−C6)アルキル、(C1−C6)アルケニル、置換(C1−C6)アルケニル、(C1−C6)アルキニル、置換(C1−C6)アルキニル、(C1−C21))アリール、置換(C5−C20)アリール、(C6−C26)アルキアリール、置換(C6−C26)アルキアリール、5〜20員環ヘテロアリール、置換5〜20員環ヘテロアリール、6〜26員環アルキヘテロアリールまたは置換6〜26員環アルキヘテロアリールである。遺伝的にコードされる芳香族アミノ酸としては、例えば、Phe(F)、Tyr(Y)及びTrp(W)が挙げられる。
「非極性アミノ酸」は、生理的pHにおいて電荷を帯びていない側鎖であって2つの原子によって共有された電子対が2つの原子の各々によって概して等しく保持されている結合を有する(すなわち側鎖が極性でない)側鎖を有する、疎水性アミノ酸を指す。遺伝的にコードされる無極性アミノ酸としては、Leu(L)、Val(V)、Ile(I)、Met(M)、Gly(G)及びAla(A)が挙げられる。
「脂肪族アミノ酸」は、脂肪族炭化水素側鎖を有する疎水性アミノ酸を指す。遺伝的にコードされる脂肪族性アミノ酸としては、例えば、Ala(A)、Val(V)、Leu(L)及びIle(I)が挙げられる。
アミノ酸に関する「非天然」という用語は、上表1に列挙する20種のアミノ酸のうちの1つとして含まれてはいない任意のアミノ酸及び、当業者に知られている任意の改変または誘導体化されたアミノ酸を含み得る。非天然のアミノ酸としては、限定されないが例えば、β−アラニン、α−アミノ酪酸、γ−アミノ酪酸、γ−(アミノフェニル)酪酸、α−アミノイソ酪酸、ε−アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、β−アスパラギン酸、アミノ安息香酸、アミノフェニル酢酸、アミノフェニル酪酸、γ−グルタミン酸、システイン(ACM)、ε−リジン、メチオニンスルホン、ノルロイシン、ノルバリン、オルニチン、d−オルニチン、p−ニトロ−フェニルアラニン、ヒドロキシプロリン、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン−3−カルボン酸、及びチオプロリンを挙げることができる。
カプシドポリペプチドなどのポリペプチドに関する「variant(変異型)」または「variants(変異型)」という用語は、非変異型ポリペプチド配列とも呼ばれる(非変異型親ポリペプチドとも呼ばれる)親ポリペプチド配列とは少なくとも1つのアミノ酸が異なっているポリペプチド配列を指す。いくつかの実施形態では、ポリペプチドはカプシドポリペプチドであり、変異型は、少なくとも1つのアミノ酸置換によって異なっている。アミノ酸も、天然に存在するアミノ酸及び非天然のアミノ酸ならびにそれらの誘導体を含む。アミノ酸はD体もL体も含む。
「単離された」プラスミド、核酸、ベクター、ウイルス、ビリオン、宿主細胞またはその他の物質は、物質または類似物質が天然に存在するかまたはそこから最初に調製された場合に存在している少なくとも1つの他成分を欠く、物質の調製物を指す。したがって、例えば、単離された物質は、供給源となる混合物からそれを濃縮する精製技術を用いて調製され得る。濃縮具合は、絶対的な基準、例えば溶液の体積当たりの重量で測ることができ、または、供給源となる混合物の中に存在する第2の潜在的干渉物質に関して濃縮具合を測ることができる。本発明の実施形態の濃縮具合を高めることは、ますます多くを単離することである。いくつかの実施形態では、単離されたプラスミド、核酸、ベクター、ウイルス、宿主細胞またはその他の物質は、約80%〜約90%純粋、少なくとも90%純粋、少なくとも95%純粋、少なくとも98%純粋、もしくは少なくとも99%純粋、またはそれよりもさらに純粋となるように精製される。
「高度に保存された」という用語は、少なくとも約80%の同一性、好ましくは少なくとも約90%の同一性、より好ましくは約97%を上回る同一性が保存されていることを意味する。同一性は、当業者に知られているアルゴリズム及びコンピュータプログラムを利用することにより、当業者によって容易に決定される。
核酸配列との関連において「配列同一性パーセント」または「同一」という用語は、一致率を最大にして整列させた場合に同一である、2つの配列中の残基を指す。配列同一性比較の長さは、ゲノムの完全長もしくは、遺伝子コード配列の完全長に及んでいてもよく、または少なくとも500〜5000ヌクレオチドの断片が望ましい。しかしながら、より小さい断片、例えば少なくとも1つ以上のヌクレオチドの同一性も望ましい。同様に、アミノ酸配列の「配列同一性パーセント」は、タンパク質の完全長またはその断片にわたって容易に決定され得る。好適には、断片の長さは少なくとも8アミノ酸であり、最長でアミノ酸でのタンパク質の長さであり得る。
本明細書中で使用する場合、「処置」、「処置する」などの用語は、所望の薬理学的及び/または生理学的作用を得ることを指す。作用は、疾患もしくはその症候を完全もしくは部分的に防止することに関して予防的なものであってもよく、かつ/または疾患及び/もしくは疾患に起因し得る有害作用の部分的もしくは完全な治癒に関して治療的であってもよい。本明細書中で使用する場合での「処置」は、哺乳動物、特にヒトの疾患のいかなる処置も包含し、また、(a)疾患の素因を有するかまたは疾患を患う恐れがあるが、疾患があると診断されていない対象において疾患が起こるのを防止すること、(b)疾患を抑制すること、つまりその発症を阻止すること、ならびに(c)疾患を緩和すること、すなわち疾患の退行を引き起こすことを含む。
「個体」、「対象」及び「患者」という用語は本明細書において互換的に使用され、哺乳動物、限定されないが例えば、サル及びヒトを含めたヒト及び非ヒト霊長類;娯楽用哺乳動物(例えばウマ);家畜用哺乳動物(例えば、ヒツジ、ヤギなど);ペット用哺乳動物(イヌ、ネコなど);ならびに齧歯動物(例えば、マウス、ラットなど)を指す。
「薬学的に許容できる」及び「生理学的に許容できる」という用語は、1つ以上の投与経路、生体内送達または接触に適した、生物学的に許容できる気体状、液状もしくは固形の製剤またはそれらの混合物を意味する。「薬学的に許容できる」及び「生理学的に許容できる」組成物は、生物学またはその他に関して望ましくないものではない物質であり、当該物質は例えば、望ましくない生物学的作用を大幅に引き起こすことなく対象に投与され得るものである。したがって、そのような医薬組成物は、例えば、本明細書において開示される変異型AAVカプシド、AAVベクターもしくはAAVビリオン、またはAAVで形質転換された細胞を対象に投与する場合に使用され得る。
本明細書中で使用する場合での「単位剤形」という表現は、処置される対象のための単位用量として適する物理的に不連続な単位を指し、各単位は、医薬担体(賦形剤、希釈剤、ビヒクルまたは増量剤)を場合により伴って所定量を含有するものであり、それは1回分以上で用量が投与された場合に所望の作用(例えば、予防的または治療的効果)をもたらす。いくつかの実施形態では、単位剤形は、液体組成物を含んで例えばアンプル及びバイアルの中に入ったものであってもよいし、フリーズドライまたは凍結乾燥のなされた状態の組成物であってもよく、生体内への投与または送達の前に例えば滅菌液体担体が添加されることができる。個々の単位剤形は、多回投薬キットまたは容器の中に入っていてもよい。変異型AAVカプシド、AAVベクターまたはAAVビリオン、及びその医薬組成物は、投与の簡単さ及び投薬の一様性のために単回分または多回分の単位用量で包装されることができる。
「治療上有効な量」は、実験及び/または治験によって決定することができる比較的広い範囲に該当するであろう。例えば、生体内注射、例えば対象の組織内または脈管構造内(例えば肝組織内または静脈内)への直接的な注射の場合、治療上有効な用量は、約10個〜約1015個程度のAAVビリオン、例えば10〜1012個のAAVビリオンであろう。その他の効果的な用量は用量応答曲線を生成する慣例的試験によって当業者によって容易に打ち立てられることができる。
「有効な量」または「十分な量」は、単独で、または1つ以上の他の組成物(治療剤、例えば薬物)、処置、プロトコールもしくは治療計画剤(例えばワクチン投薬計画を含む)と組み合わせて、単回用量または多回用量で、検出可能な応答を任意の持続時間(長期または短期)にわたって提供するか、予測もしくは所望される対象の転帰または対象にとっての恩恵を測定可能または検出可能な任意の度合いで、または任意の持続時間(例えば、数分、数時間、数日間、数ヶ月間、数年間または治癒するまで)にわたって提供する、量を指す。
処置のために(例えば、改善するため、または治療の恩恵もしくは改善をもたらすために)「有効な量」または「十分な量」の用量は、典型的には、疾患の1つ、多くまたは全ての有害な症候、事象または合併症、例えば疾患によって引き起こされるかまたは疾患に関連する1つ以上の有害な症候、障害、病気、病状または合併症に対する応答を、測定可能な程度にもたらすのに有効である。但し、疾患の進行または悪化を軽減、縮減、阻害、抑制、制限または制御することも満足な転帰である。
「予防」及びその文法上の変化形は、対象に対する接触、投与または生体内送達を疾患に先立って行う方法を意味する。対象に対する投与または生体内送達は、疾患によって引き起こされるかまたは疾患に関連する有害な症候、症状、合併症などの発症に先立って行われ得る。例えば、記載の方法及び使用のための候補としてそのような対象を同定するために(例えば遺伝子の)スクリーニングを用いることができるが、対象には疾患が現れていなくてもよい。したがって、そのような対象は、機能性遺伝子産物(タンパク質)の不十分な量もしくは欠乏に関して陽性でスクリーニングされた対象または、疾患を招く部分的に機能的であるかもしくは非機能的である異常な遺伝子産物(タンパク質)を産生する対象;及び疾患を招く異常または不完全な(突然変異)遺伝子産物(タンパク質)に関して陽性でスクリーニングされた対象を、たとえそのような対象に疾患の症候が現れていなくとも含む。
「強化された中和特性」という表現は、対象において中和抗体結合からよりよく逃れるAAVベクターまたはビリオンの能力を指す。ある場合には、より少ない中和抗体がAAV感染に備え、形質導入がより高いレベルで可能となり、本発明の変異型AAVカプシドポリペプチド、AAVベクター及びAAVビリオンは遺伝子治療目的のためによりよく適したものになる。
「向性」及び「形質導入」という表現は、相互に関連しているものの、違いがある。本明細書中で使用する場合での「向性」という用語は、1つ以上の特定細胞種に感染するAAVベクターまたはビリオンの能力を指すが、1つ以上の特定細胞種において細胞に形質導入するためにベクターがどの程度機能するかをも包含し得る。つまり、向性は、特定の細胞種(複数可)もしくは組織種(複数可)の中へのAAVベクターもしくはビリオンの優先的進入及び/または、特定の細胞種または組織種の中への進入を促進する細胞表面との優先的相互作用を指しており、場合によってその後には、好ましくは、AAVベクターまたはビリオンによって細胞内に運ばれた配列の発現(例えば転写及び、場合によって翻訳)、例えば、組換えウイルスの場合での異種ヌクレオチド配列(複数可)の発現が続く。本明細書中で使用する場合、「形質導入」という用語は、1つ以上の特定細胞種に感染するAAVベクターまたはビリオンの能力を指す。つまり、形質導入は、ベクターゲノムからの発現を獲得するための、細胞内へのAAVベクターまたはビリオンの進入及び、AAVベクターまたはビリオンの中に含まれている遺伝物質の細胞内への移入を指す。全てではないがいくつかの場合には、形質導入と向性は相関し得る。
「向性特性」という用語は、1つ以上の標的細胞、組織及び/または器官への形質導入の様式を指す。例えば、あるシャッフリング済みAAVカプシド(変異型AAVカプシドポリペプチド)はヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)の効率的な形質導入をもたらす。反対に、あるシャッフリング済みAAVカプシドは、骨格筋(例えば四頭筋)、横隔膜筋及び/または心筋組織、生殖腺及び/または生殖細胞の形質導入のレベルが非常に低い。本明細書において開示される変異型AAVカプシドポリペプチドは、ヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)の効率的かつ/または強化された形質導入をもたらすものである。
特に指示していない限り、「効率的な形質導入」もしくは「効率的な向性」または同様の用語は、適切な対照(例えば、それぞれ対照の形質導入または向性の少なくとも約50%、60%、70%、80%、85%、90%、95%、100%、110%、125%、150%、175%または200%以上)を基準として判定され得る。適切な対照は、所望の向性特性を含めた様々な因子に依存するであろう。同様に、カプシド及び/またはウイルスが標的組織に対して「効率的に形質導入しない」か否か、もしくは「効率的な向性を有しない」か否か、または同様の用語は、適切な対照を基準として判定することができる。
本明細書中及び別記の特許請求の範囲において使用する場合、単数形「a」、「an」及び「the」は、文脈から別段の規定が明らかでない限り、複数形の意味を含む。したがって、例えば、「AAVビリオン」に対する言及は複数のそのようなビリオンを含み、「宿主細胞」に対する言及は、1つ以上の宿主細胞及び当業者に知られているその均等物に対する言及を含む、などである。さらに、特許請求の範囲はいかなる任意選択要素も排除して書かれている場合があることに留意されたい。したがって、この記載は、特許請求の範囲の要素の列挙に関連する「もっぱら」、「単に」などのような排他的術語の使用または「消極的な」限定の使用に先立つ基準としての役割を果たすことが意図されている。
本発明をさらに説明する前に、本発明が記載の特定の実施形態に限定されないことを理解されたい、というのも、そのようなものは当然変化し得るものであるからである。また、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、本明細書中で使用する術語は、単に特定の実施形態を説明するためのものであるに過ぎず、限定を意図したものでない、ということも理解されたい。
AAVカプシド及びベクターの特徴
本発明のAAVベクターは数多くの特徴を有する。いくつかの実施形態では、ベクターは、変異型カプシドポリペプチドをコードする核酸配列を含む。そのようなAAVベクター及びその特徴について以下に詳しく説明する。
本発明の典型的なAAVベクターは、アミノ酸配列が野生型または非変異型の親カプシドタンパク質とは少なくとも1つのアミノ酸だけ異なった変異型AAVカプシドタンパク質をコードする核酸を含む。アミノ酸差異(複数可)はカプシドの溶媒到達可能部位(例えば、溶媒到達可能ループ)または内腔(例えば、AAVカプシドの内部空間)に位置し得る。いくつかの実施形態では、内腔はAAVカプシドの内部空間を含む。例えば、アミノ酸置換(複数可)がAAVカプシドポリペプチドのGHループに位置し得る。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV1、AAV2、AAV3、AAV3b、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8またはAAV9_hu14のカプシドポリペプチドにおいてアミノ酸置換を含む。
いくつかの実施形態では、本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む単離核酸であって、変異型AAVカプシドタンパク質が、非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含むものでありかつ、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて強化された中和特性を呈するものである、当該単離核酸を提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む単離核酸であって、変異型AAVカプシドタンパク質が、野生型AAV1、AAV2、AAV3、AAV3b、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8またはAAV9_hu14のカプシドポリペプチドなどの親非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含み、変異型カプシドポリペプチドが、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて強化された中和特性を呈する、単離核酸を提供する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV血清型1、2、3b及び6(すなわちAAV1、AAV2、AAV3b及びAAV6)に由来する非変異型親カプシドポリペプチド配列からの1つ以上の領域または小部分を含む。いくつかの実施形態では、本発明は、上記に係る変異型カプシドポリペプチドを提供する。
いくつかの実施形態では、本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む単離核酸であって、変異型AAVカプシドタンパク質が、非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含むものでありかつ、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性を呈するものである、当該単離核酸を提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む単離核酸であって、変異型AAVカプシドタンパク質が、野生型AAV1、AAV2、AAV3、AAV3b、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8またはAAV9_hu14のカプシドポリペプチドなどの親非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含み、変異型カプシドポリペプチドが、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性を呈する、単離核酸を提供する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV血清型1、2、3b及び6(すなわちAAV1、AAV2、AAV3b及びAAV6)に由来する非変異型親カプシドポリペプチド配列からの1つ以上の領域または小部分を含む。いくつかの実施形態では、本発明は、上記に係る変異型カプシドポリペプチドを提供する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドに最も寄与した親血清型は、順にAAV2、3b、1及び6であった。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV4、5、8、9_hu14、ウシAAVまたは鳥類AAVに由来する1つ以上の領域または小部分を含まない。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV8由来の1つ以上の領域または小部分を含まない。
いくつかの実施形態では、本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む単離核酸であって、変異型AAVカプシドタンパク質が、非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含むものでありかつ、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて強化された中和特性と向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性とを両方とも呈するものである、当該単離核酸を提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む単離核酸であって、変異型AAVカプシドタンパク質が、野生型AAV1、AAV2、AAV3、AAV3b、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8またはAAV9_hu14のカプシドポリペプチドなどの親非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含み、変異型カプシドポリペプチドが、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性と向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性とを両方とも呈する、単離核酸を提供する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV血清型1、2、3b及び6(すなわちAAV1、AAV2、AAV3b及びAAV6)に由来する非変異型親カプシドポリペプチド配列からの1つ以上の領域または小部分を含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドに最も寄与した親血清型は、順にAAV2、3b、1及び6であった。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV4、5、8、9_hu14、ウシAAVまたは鳥類AAVに由来する1つ以上の領域または小部分を含まない。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV8由来の1つ以上の領域または小部分を含まない。いくつかの実施形態では、本発明は、上記に係る変異型カプシドポリペプチドを提供する。
いくつかの実施形態では、主題AAVベクターは、非変異型親カプシドポリペプチドまたは非変異型親カプシドポリペプチドの小部分に対するアミノ酸配列同一性が少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、または少なくとも約99%、または100%であるアミノ酸配列を有する変異型カプシドポリペプチドをコードし得る。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、当該技術分野において知られている他のベクター/プラスミドによってコードされる。いくつかの実施形態では、本発明は、上記に係る変異型カプシドポリペプチドを提供する。
いくつかの実施形態では、本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質であって、非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含み、かつ非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性を呈する、当該変異型AAVカプシドタンパク質を提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質であって、野生型AAV1、AAV2、AAV3、AAV3b、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8またはAAV9_hu14のカプシドポリペプチドなどの親非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含み、かつ非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性を呈する、当該変異型AAVカプシドタンパク質を提供する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV血清型1、2、3b及び6(すなわちAAV1、AAV2、AAV3b及びAAV6)に由来する非変異型親カプシドポリペプチド配列からの1つ以上の領域または小部分を含む。
いくつかの実施形態では、本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質であって、非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含み、かつ非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性を呈する、当該変異型AAVカプシドタンパク質を提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質であって、野生型AAV1、AAV2、AAV3、AAV3b、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8またはAAV9_hu14のカプシドポリペプチドなどの親非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含み、かつ非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性を呈する、当該変異型AAVカプシドタンパク質を提供する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV血清型1、2、3b及び6(すなわちAAV1、AAV2、AAV3b及びAAV6)に由来する非変異型親カプシドポリペプチド配列からの1つ以上の領域または小部分を含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドに最も寄与した親血清型は、順にAAV2、3b、1及び6であった。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV4、5、8、9_hu14、ウシAAVまたは鳥類AAVに由来する1つ以上の領域または小部分を含まない。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV8由来の1つ以上の領域または小部分を含まない。
いくつかの実施形態では、本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質であって、非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含み、かつ非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性と向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性とを両方とも呈する、当該変異型AAVカプシドタンパク質を提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドタンパク質であって、野生型AAV1、AAV2、AAV3、AAV3b、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8またはAAV9_hu14のカプシドポリペプチドなどの親非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含み、かつ非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性と向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性とを両方とも呈する、当該変異型AAVカプシドタンパク質を提供する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV血清型1、2、3b及び6(すなわちAAV1、AAV2、AAV3b及びAAV6)に由来する非変異型親カプシドポリペプチド配列からの1つ以上の領域または小部分を含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドに最も寄与した親血清型は、順にAAV2、3b、1及び6であった。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV4、5、8、9_hu14、ウシAAVまたは鳥類AAVに由来する1つ以上の領域または小部分を含まない。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV8由来の1つ以上の領域または小部分を含まない。
いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドが実質的な相同性または「実質的な類似性」を呈することは、アミノ酸またはその断片に言及する場合、適切なアミノ酸挿入または欠失を伴って最適に別のアミノ酸(またはその相補鎖)と整列させた場合に整列した配列の少なくとも約95%〜約99%においてアミノ酸同一性が存在することを指し示す。いくつかの実施形態では、相同性は、完全長配列もしくはそのポリペプチド、例えばカプシドタンパク質、または長さが少なくとも8アミノ酸、より望ましくは少なくとも約15アミノ酸であり非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分を含むその断片に及ぶ。例えば、変異型カプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドまたは非変異型親カプシドポリペプチドの小部分に対して少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を含み得る。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドタンパク質は、野生型AAV1、AAV2、AAV3、AAV3b、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8またはAAV9_hu14のカプシドポリペプチドなどの親非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含み、当該変異型カプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性を呈する。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドタンパク質は、野生型AAV1、AAV2、AAV3、AAV3b、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8またはAAV9_hu14のカプシドポリペプチドなどの親非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含み、当該変異型カプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて強化された中和特性を呈する。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドタンパク質は、野生型AAV1、AAV2、AAV3、AAV3b、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8またはAAV9_hu14のカプシドポリペプチドなどの親非変異型カプシドアミノ酸配列または非変異型親カプシドポリペプチド配列の小部分の少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%を有するアミノ酸配列を含み、当該変異型カプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて強化された中和特性と、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性とを両方とも呈する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV血清型1、2、3b及び6(すなわちAAV1、AAV2、AAV3b及びAAV6)に由来する非変異型親カプシドポリペプチド配列からの1つ以上の領域または小部分を含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドに最も寄与した親血清型は、順にAAV2、3b、1及び6であった。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV4、5、8、9_hu14、ウシAAVまたは鳥類AAVに由来する1つ以上の領域または小部分を含まない。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV8由来の1つ以上の領域または小部分を含まない。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチド配列は、以下の表2に示す配列番号2、4、6または8を含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチド配列は、以下の表2に示す配列番号1、3、5または7によってコードされる。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、AAV−NP84(配列番号2)、AAV−NP59(配列番号4)及びAAV−NP40(配列番号6)からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、AAV−NP59(配列番号4)及びAAV−NP40(配列番号6)からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはAAV−NP59(配列番号4)である。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはAAV−NP40(配列番号6)である。
Figure 0006947739
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いくつかの実施形態では、本発明の変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入を呈する。いくつかの実施形態では、形質導入は、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約99%または約100%向上する。いくつかの実施形態では、形質導入は、約5%〜約80%、約10%〜約70%、約20%〜約60%、約30%〜約60%、または約40%〜約50%向上する。
いくつかの実施形態では、本発明の変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における向性を呈する。いくつかの実施形態では、向性は、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約99%または約100%向上する。いくつかの実施形態では、向性は、約5%〜約80%、約10%〜約70%、約20%〜約60%、約30%〜約60%、または約40%〜約50%向上する。
いくつかの実施形態では、本発明の変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性を呈する。いくつかの実施形態では、本発明の変異型カプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された、プールされたヒト免疫グロブリンに対する中和特性を呈する。いくつかの実施形態では、中和特性は、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約99%または約100%強化される。いくつかの実施形態では、中和特性は、約5%〜約80%、約10%〜約70%、約20%〜約60%、約30%〜約60%、または約40%〜約50%強化される。いくつかの実施形態では、強化された中和特性は、宿主細胞における中和抗体の生成の減少によって判定される。いくつかの実施形態では、中和抗体の生成の減少は、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約99%または約100%の減少である。いくつかの実施形態では、中和抗体の生成の減少は、約5%〜約80%、約10%〜約70%、約20%〜約60%、約30%〜約60%または約40%〜約50%の減少である。
いくつかの実施形態では、強化された中和特性は、プールされたヒト免疫グロブリン(すなわち、IgGまたは、Gammagard IVIGとして市販されているIVIG)に対するものである。いくつかの実施形態では、IVIGに結合した変異型AAVカプシドポリペプチドの比率は、強化された中和特性の指標として決定され、中和特性を決定する方法は当該技術分野において既知である(例えば、Grimm,et al.,J.Virol.82(12):5887−5911(2008)、Arbetman,et al.J.Virol.79(24):15238−15245(2005)を参照のこと)。いくつかの実施形態では、IVIGに結合していない変異型AAVカプシドポリペプチドに対するIVIGに結合した変異型AAVカプシドポリペプチドの比率が低いことは、強化された中和特性を指し示す(例えば図6を参照のこと)。いくつかの実施形態では、強化された中和特性は、変異型AAVカプシドで形質導入された細胞から生じる信号を対照試料信号に比べて約50%減少させるのに必要なIVIGの濃度を決定することによって、判定される。いくつかの実施形態では、対照試料信号は、変異型AAVカプシドで形質導入された細胞からIVIGの非存在下で生じる信号である。いくつかの実施形態では、濃度は、変異型AAVカプシドで形質導入された細胞から生じる信号を対照試料信号に比べて少なくとも約40%、少なくとも約45%、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%減少させるのに足りるIVIGの濃度である。いくつかの実施形態では、濃度は、当該信号を対照試料信号に比べて少なくとも約50%減少させるのに足りるIVIGの濃度である。いくつかの実施形態では、濃度は、変異型AAVカプシドで形質導入された細胞から生じる信号を対照試料信号に比べて少なくとも約40%〜少なくとも約95%減少させるのに足りるIVIGの濃度である。いくつかの実施形態では、濃度は、変異型AAVカプシドで形質導入された細胞から生じる信号を対照試料信号に比べて少なくとも約50%〜少なくとも約90%減少させるのに足りるIVIGの濃度である。いくつかの実施形態では、濃度は、変異型AAVカプシドで形質導入された細胞から生じる信号を対照試料信号に比べて少なくとも約50%〜少なくとも約85%減少させるのに足りるIVIGの濃度である。いくつかの実施形態では、濃度は、変異型AAVカプシドで形質導入された細胞から生じる信号を対照試料信号に比べて少なくとも約50%〜少なくとも約80%減少させるのに足りるIVIGの濃度である。いくつかの実施形態では、濃度は、変異型AAVカプシドで形質導入された細胞から生じる信号を対照試料信号に比べて少なくとも約55%〜少なくとも約75%減少させるのに足りるIVIGの濃度である。いくつかの実施形態では、濃度は、変異型AAVカプシドで形質導入された細胞から生じる信号を対照試料信号に比べて少なくとも約50%〜少なくとも約70%減少させるのに足りるIVIGの濃度である。いくつかの実施形態では、濃度は、変異型AAVカプシドで形質導入された細胞から生じる信号を対照試料信号に比べて少なくとも約50%〜少なくとも約65%減少させるのに足りるIVIGの濃度である。いくつかの実施形態では、濃度は、変異型AAVカプシドで形質導入された細胞から生じる信号を対照試料信号に比べて少なくとも約50%〜少なくとも約60%減少させるのに足りるIVIGの濃度である。いくつかの実施形態では、濃度は、変異型AAVカプシドで形質導入された細胞から生じる信号を対照試料信号に比べて少なくとも約50%〜少なくとも約55%減少させるのに足りるIVIGの濃度である。いくつかの実施形態では、生じる信号は、検出可能な任意の信号である。いくつかの実施形態では、生じる信号は、蛍光信号である。いくつかの実施形態では、生じる信号は、GFP(緑色蛍光タンパク質)、CFP(シアン蛍光タンパク質)、YFP(黄色蛍光タンパク質)及びRFP(赤色蛍光タンパク質)からのものである。いくつかの実施形態では、生じる信号は、生物発光信号である。いくつかの実施形態では、生じる信号は、ルシフェラーゼ(ホタルルシフェラーゼまたはウミシイタケルシフェラーゼ)からのものである。
いくつかの実施形態では、本発明の変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上したヒト幹細胞種における形質導入または向性を呈する。いくつかの実施形態では、ヒト幹細胞種としては、限定されないが例えば、胚性幹細胞、成体組織幹細胞(すなわち体性幹細胞)、骨髄、前駆細胞、人工多能性幹細胞及び初期化幹細胞が挙げられる。いくつかの実施形態では、成体幹細胞として例えばオルガノイド幹細胞(すなわち、体内の対象となる任意の器官または器官系に由来する幹細胞)を挙げることができる。身体の器官としては、限定されないが例えば、皮膚、毛髪、爪、感覚受容体、汗腺、皮脂腺、骨、筋肉、脳、脊髄、神経、下垂体、松果腺、視床下部、甲状腺、副甲状腺、胸腺、副腎、膵臓(膵島組織)、心臓、血管、リンパ節、リンパ管、胸腺、脾臓、扁桃腺、鼻、咽頭、喉頭、気管、気管支、肺、口、咽頭、食道、胃、小腸、大腸、直腸、肛門管、歯、唾液腺、舌、肝臓、胆嚢、膵臓、盲腸、腎臓、尿管、膀胱、尿道、精巣、(輸)精管、尿道、前立腺、陰茎、陰嚢、卵巣、子宮、卵管(ファローピウス管)、膣、外陰部及び乳腺(乳房)が挙げられる。身体の器官系としては、限定されないが例えば、外皮系、骨格系、筋肉系、神経系、内分泌系、心血管系、リンパ系、呼吸器系、消化器系、泌尿器系及び生殖器系が挙げられる。いくつかの実施形態では、形質導入及び/または向性は、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約99%または約100%向上する。いくつかの実施形態では、形質導入及び/または向性は、約5%〜約80%、約10%〜約70%、約20%〜約60%、または約30%〜約60%向上する。
いくつかの実施形態では、本発明の変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織における形質導入または向性を呈する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織における形質導入を呈する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織における向性を呈する。いくつかの実施形態では、形質導入及び/または向性は、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約99%または約100%向上する。いくつかの実施形態では、形質導入及び/または向性は、約5%〜約80%、約10%〜約70%、約20%〜約60%、または約30%〜約60%向上する。
いくつかの実施形態では、本発明の変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織における形質導入または向性を呈する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織における形質導入を呈する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドをコードするベクターに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織における向性を呈する。いくつかの実施形態では、形質導入及び/または向性は、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約99%または約100%向上する。いくつかの実施形態では、形質導入及び/または向性は、約5%〜約80%、約10%〜約70%、約20%〜約60%、または約30%〜約60%向上する。
いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV1、AAV3b、AAV6、AAV8またはAAV9_hu14を含むVP1を含有する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV2を含むVP2を含有する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV2に由来するVP2の固有領域を含有する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV1、AAV2、AAV3b及びAAV6を含むVP3を含有する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV2を含むVP1を含有する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV2を含むVP2を含有する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV1、AAV2、AAV3b及びAAV6を含むVP3を含有する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはNP−40(配列番号6)である。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはNP−59(配列番号4)である。いくつかの実施形態では、AAV3bの位置326〜426
(NDGTTTIANNLTSTVQVFTDSEYQLPYVLGSAHQGCLPPFPADVFMVPQYGYLTLNNGSQAVGRSSFYCLEYFPSQMLRTGNNFQFSYTFEDVPFHSSYAH(配列番号13))
からの保存された寄与が存在する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV3bからの324〜426のアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV3bからの324〜426のアミノ酸配列を含み、かつ強化されたヒト肝臓形質導入を呈する。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、(AAV2からの)シリンダーを含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、(AAV3bからの)キャニオンを含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、K555E、N622D及びR611Gからなる群から選択される1つ以上の置換を含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはK555Eを含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはN622Dを含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはR611Gを含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはK555E及びR611Gを含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは上記特徴のうちの1つ以上の任意の組み合わせを含む。
本発明の変異型カプシドポリペプチドの典型的実施形態として、NP40は3つのうちで最もシャッフリングされており、AAV1/3b/6/8/9からのVP1の固有領域を有し、AAV2に由来するVP2の固有領域を有し、そして最後にAAV2及び3bからの寄与によるVP3を有し、それに加えて、1つのde novo突然変異(K555E)を有する。NP40は、位置326〜426においてAAV3bからの保存された寄与を呈する。いくつかの実施形態では、これは、強化されたヒト肝臓形質導入のためのAAV3bからの最小限の構造領域である。本発明の変異型カプシドポリペプチドのもう1つの典型的実施形態として、NP59は、NP40と類似しているが多様なVP1寄与は欠けており、代わりにその配列範囲がAAV2からなる。NP59は、1つのde novo突然変異(N622D)を別とすればNP40と同じVP2寄与及びVP3寄与を有する。本発明の変異型カプシドポリペプチドのもう1つの典型的実施形態として、NP84は、VP1及びVP2の固有領域がNP59と共通しているが、VP3においてAAV3bからの寄与がはるかに大きくかつAAV2からの寄与がより小さく、それに加えて、2つのde novo突然変異(K555E及びR611G)を有する。
いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチド配列は、AAV−NP84(配列番号2)、AAV−NP59(配列番号4)、AAV−NP40(配列番号6)及びAAV−NP30(配列番号8)からなる群から選択される。NP84の場合、VP1の固有領域はAAV2からなり、VP2の固有領域はAAV2からなり、VP3はAAV1、AAV2、AAV3b、AAV6及びいくつかのde novo突然変異からなる。NP59の場合、VP1の固有領域はAAV2からなり、VP2の固有領域はAAV2からなり、VP3はAAV1、AAV2、AAV3b、AAV6及びいくつかのde novo突然変異からなる。NP40の場合、VP1の固有領域は、等しい確率でAAV1、AAV3b、AAV6、AAV8及び/またはAAV9からなり、VP2の固有領域はAAV2からなり、VP3はAAV1、AAV2、AAV3b、AAV6及びいくつかのde novo突然変異からなる。NP30の場合、VP1の固有領域はAAV2からなり、VP2の固有領域はAAV2からなり、VP3はAAV1、AAV2、AAV3b、AAV6及びいくつかのde novo突然変異からなる。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、K555E、N622D及びR611Gからなる群から選択される1つ以上の置換(すなわちde novo突然変異)を含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはK555Eを含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはN622Dを含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはR611Gを含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドはK555E及びR611Gを含む。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは上記の特徴及び/または置換(すなわちde novo突然変異)のうちの1つ以上の任意の組み合わせを含む。
本発明はさらに、AAV−NP84(配列番号2)、AAV−NP59(配列番号4)、AAV−NP40(配列番号6)及びAAV−NP30(配列番号8)などの変異型カプシドポリペプチドを生成することを提供する。これらの方法は、既知のライブラリー生成技術を採用するが、しかしながら、複製能のあるAAVベクターを変異型カプシドポリペプチド生成(すなわち、変異型カプシドポリペプチドの選抜及び進化)の間に採用するという点において方法は新規なものである。本発明は、変異型AAVカプシドポリペプチドを生成する方法であって、変異型カプシドポリペプチドが、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性と向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性とを両方とも呈するものであり、上記方法が、
a)変異型AAVカプシドポリペプチドのライブラリーを生成することを含み、上記変異型AAVカプシドポリペプチドが、2つ以上の非変異型親カプシドポリペプチドからの複数の変異型AAVカプシドポリペプチド配列を含むものであり;
b)上記変異型AAVカプシドポリペプチドライブラリーをAAVベクターにクローニングすることによってAAVベクターライブラリーを生成することを含み、上記AAVベクターが複製能のあるAAVベクターであり;
c)非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された中和特性と向上したヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)における形質導入または向性との両方に関してb)からの上記AAVベクターライブラリーから変異型AAVカプシドポリペプチドをスクリーニングすることを含み;さらに、
d)c)からの上記変異型AAVカプシドポリペプチドを選抜することを含む、当該方法を提供する。
いくつかの実施形態では、方法はさらに、e)d)からの上記変異型AAVカプシドポリペプチドの配列を決定することを含む。
いくつかの実施形態では、本発明のスクリーニング方法によって生成した変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上したヒト肝組織における形質導入を呈する。いくつかの実施形態では、形質導入は、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約99%または約100%向上する。いくつかの実施形態では、形質導入は、約5%〜約80%、約10%〜約70%、約20%〜約60%、約30%〜約60%、または約40%〜約50%向上する。
いくつかの実施形態では、本発明のスクリーニング方法によって生成した変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドに比べて向上したヒト肝組織における向性を呈する。いくつかの実施形態では、向性は、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約99%または約100%向上する。いくつかの実施形態では、向性は、約5%〜約80%、約10%〜約70%、約20%〜約60%、約30%〜約60%、または約40%〜約50%向上する。
いくつかの実施形態では、本発明のスクリーニング方法によって生成した変異型AAVカプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドペプチドに比べて強化された中和特性を呈する。いくつかの実施形態では、中和特性は、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約99%または約100%強化される。いくつかの実施形態では、中和特性は、約5%〜約80%、約10%〜約70%、約20%〜約60%、約30%〜約60%、または約40%〜約50%強化される。いくつかの実施形態では、強化された中和特性は、新しいAAVカプシド実施形態と交差反応する宿主内の既存の中和抗体の減少によって判定される。いくつかの実施形態では、既存の中和抗体の交差反応性の低下は、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約99%または約100%である。いくつかの実施形態では、中和抗体の生成の減少は、約5%〜約80%、約10%〜約70%、約20%〜約60%、約30%〜約60%、または約40%〜約50%の減少である。
いくつかの実施形態では、本発明のスクリーニング方法によって生成した変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織における形質導入または向性を呈する。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織における形質導入を呈する。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織における向性を呈する。いくつかの実施形態では、形質導入及び/または向性は、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約99%または約100%向上する。いくつかの実施形態では、形質導入及び/または向性は、約5%〜約80%、約10%〜約70%、約20%〜約60%、または約30%〜約60%向上する。
形質導入は、当該技術分野において知られている技術、例えば、以下の実施例1に記載されているものを含めた免疫組織化学的分析、及び当該技術分野において知られているその他の方法によって測定することができる。試験管内での形質導入分析は、ヒト肝組織細胞または肝細胞において、形質導入を決定すべく例えばGFP発現(または別のマーカー遺伝子)を測定することによって行うことができる。生体内または生体外での形質導入分析は、例えばホタルルシフェラーゼに基づくアッセイを含めた当該技術分野において知られている技術によって、例えば、形質導入を決定すべくルシフェラーゼ発現(または別のマーカー遺伝子)を測定することによって、測定することができる。いくつかの実施形態では、形質導入効率を比較するために、変異型カプシドポリペプチドによってパッケージングされたAAVベクターからのマーカー発現を、非変異型親カプシドポリペプチドによってパッケージングされたAAVベクターからのマーカー発現と比較する。いくつかの実施形態では、向性を決定するために、異なる細胞種において形質導入を比較する。つまり、特定細胞種における向性(向性プロファイルと呼ばれることがある)を決定するために、変異型カプシドポリペプチドによってパッケージングされたAAVベクターによる形質導入と、非変異型カプシドポリペプチドによってパッケージングされたAAVによる形質導入とを少なくとも2つの異なる細胞種において比較する。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの細胞種はヒト肝組織細胞またはヒト肝細胞である。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの細胞種はヒト肝組織細胞である。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの細胞種はヒト肝細胞である。
変異型カプシドポリペプチドを生成するそのような方法は、一連または複数のAAV擬似種(例えば、AAV1、AAV2、AAV3b、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV9_hu14、ウシAAV、鳥類AAV)からのカプシド遺伝子のファミリーから始めるカプシドタンパク質のDNAシャッフリングを含み、それらは酵素的にシャッフリングされることでカプシド遺伝子の多様なライブラリーを作り出し、当該ライブラリーは、AAVシャトルプラスミドの中にクローニングし戻されることができ、生きた複製性ウイルスライブラリー(例えば図2を参照のこと)を生成するために利用されることができる。シャッフリング済みカプシド(すなわち変異型カプシドポリペプチド)をヒト肝組織または肝細胞(すなわちヒト肝細胞)に機能的に形質導入できる尤度を―典型的には前臨床評価のために使用されるモデル生物の肝組織または肝細胞に比べて―最大限にするために、本発明は、ヒト化肝臓マウスにおいてスクリーニングを行うことを企図している(例えば図3を参照のこと)。シャッフリング済みカプシド(すなわち変異型カプシドポリペプチド)が強化された中和特性を呈する尤度を最大限にするために、本発明は、プールされたヒト免疫グロブリンにおいてスクリーニングを行うことを企図している(例えば図4を参照のこと)。
いくつかの実施形態では、どちらのスクリーニングの完了時にも、完全サンガー配列決定及び親血清型(すなわち親非変異型カプシドポリペプチド配列)との系統学的比較のために各スクリーニングから変異型AAVカプシドを選出する。いくつかの実施形態では、親非変異型カプシドポリペプチド配列は、初期ライブラリーの中に含まれた配列である。スクリーニングから最も好結果に選抜された変異型(例えば、ヒト肝組織またはヒト肝細胞における形質導入及び/または向性の最も高い向上ならびに強化された中和特性を呈する変異型)を単離し、発現用構築物によってベクター化し、場合によっては後に続く検証実験で使用する。いくつかの実施形態では、各スクリーニングから選抜された進化カプシド(すなわち変異型カプシドポリペプチド)に対する各親AAV血清型(すなわち非変異型親カプシドポリペプチド)の遺伝的寄与を評価するために交差マッピングを行うことができる(例えば図5を参照のこと)。どちらの方法論も、進化カプシド変異型の高度にシャッフリングされた特質を実証し、選抜されたカプシドに存在している固有ドメインと共通ドメインとを両方とも際立たせた。いくつかの実施形態では、進化させた変異型に最も寄与している親カプシド(すなわち非変異型親カプシドポリペプチド)には、AAV2及びAAV3bが含まれる。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、AAV1、AAV2、AAV3b、AAV6、AAV8及びAAV9_hu14からの領域ならびにde novo突然変異を含む。いくつかの実施形態では、AAV4、AAV5、ウシAAVまたは鳥類AAVに由来するカプシド断片領域を有する変異型(すなわち変異型カプシドポリペプチド)はない。いくつかの実施形態では、VP1、VP2及びVP3を含めたCapの長さに沿って多様なシャッフリングが成し遂げられ、かつ維持された。
対照血清型(すなわち非変異型親カプシドポリペプチド)と比較したときの変異型カプシドポリペプチドによる形質導入の著しい向上を様々な肝臓由来細胞系統において実証するために試験管内での特性評価を用いる。
そのような分析のために、AAVベクター化変異型(変異型カプシドポリペプチドからなるAAVベクター)の大規模な超純粋生産を行うことができ、実際の臨床用途に十分な高力価を生むことができるもの(例えば、変異型AAV−NP84、AAV−NP59、AAV−NP40及びAAV−NP30)をさらに検証のために考慮に入れることができる。いくつかの実施形態では、ヒト肝臓細胞またはヒト肝細胞において、著しく向上した機能的形質導入を呈しているシャッフリング済み変異型(すなわち変異型カプシドポリペプチド)を本発明によって選抜することができる。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドはさらに、マウス肝細胞において生体内で向上した形質導入または向性を呈する。
AAVベクターエレメント
核酸インサート(異種ヌクレオチド配列とも呼ぶ)は、その転写または発現を生体内でヌクレオチド配列において誘導する制御エレメントに機能可能に繋げられ得る。そのような制御エレメントは、選抜遺伝子に正常に関連付けられた制御配列を含み得る(例えば内在性細胞制御エレメント)。あるいは、異種制御配列を採用することもできる。有用な異種制御配列は大抵、哺乳動物遺伝子またはウイルス遺伝子をコードする配列に由来する配列を含む。例としては、限定されないが、SV40早期プロモーター、マウス乳癌ウイルス長鎖末端反復配列(LTR)プロモーター;アデノウイルス後期主要プロモーター(Ad MLP);単純ヘルペスウイルス(HSV)プロモーター、対象遺伝子にとって異種である内在性細胞プロモーター、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、例えばCMV即時早期プロモーター領域(CMVIE)、ラウス肉腫ウイルス(RSV)プロモーター、合成プロモーター、ハイブリッドプロモーターなどが挙げられる。さらに、マウスメタロチオネイン遺伝子などの非ウイルス遺伝子に由来する配列を使用することもできる。そのようなプロモーター配列は例えばStratagene(San Diego,Calif.)から市販されている。
いくつかの実施形態では、異種遺伝子産物をコードする核酸インサート(異種ヌクレオチド配列とも呼ぶ)に細胞種特異的または組織特異的なプロモーターを機能可能に繋げて、特定の細胞種(複数可)または組織(複数可)において遺伝子産物を選択的または優先的に産生することを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、誘導性プロモーターを異種核酸に機能可能に繋げることができる。
いくつかの実施形態では、核酸は、本発明の変異型カプシドポリペプチドによってパッケージングされる。いくつかの実施形態では、核酸インサート、またはパッケージングされた核酸は、少なくとも3000核酸〜少なくとも5000核酸である。いくつかの実施形態では、核酸インサート、またはパッケージングされた核酸は、少なくとも3500核酸〜少なくとも4500核酸である。いくつかの実施形態では、核酸インサート、またはパッケージングされた核酸は、少なくとも4000核酸〜少なくとも5000核酸である。いくつかの実施形態では、核酸インサート、またはパッケージングされた核酸は、少なくとも4200核酸〜少なくとも4900核酸である。いくつかの実施形態では、核酸インサート、またはパッケージングされた核酸は、少なくとも4400核酸〜少なくとも4800核酸である。いくつかの実施形態では、核酸インサート、またはパッケージングされた核酸は、少なくとも4700核酸である。
いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドによってパッケージングされたAAVベクターは、全長が少なくとも約2000核酸であり、かつ全長が約5000核酸以下である。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドによってパッケージングされたAAVベクターは約2000核酸、約2400核酸、約2800核酸、約3000核酸、約3200核酸、約3400核酸、約3600核酸、約3800核酸、約4000核酸、約4200核酸、約4400核酸、約4600核酸、約4700核酸または約4800核酸である。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドによってパッケージングされたAAVベクターは約2000核酸(2kb)〜約5000核酸(5kb)である。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドによってパッケージングされたAAVベクターは約2400核酸(2.4kb)〜約4800核酸(4.8kb)である。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドによってパッケージングされたAAVベクターは約3000核酸(3kb)〜約5000核酸(5kb)である。いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドによってパッケージングされたAAVベクターは約3000核酸(3kb)〜約4000核酸(4kb)である。
本明細書において開示されるAAVベクターまたはAAVビリオンはさらに、本発明に従って生産されたAAVベクターでトランスフェクトされたかまたはAAVビリオンに感染した細胞における転写、翻訳及び/または発現を可能にするように核酸インサート(異種ヌクレオチド配列とも呼ぶ)に機能可能に繋げられた従来の制御エレメントを含むこともできる。本明細書中で使用する場合、「機能的に繋げられた」配列は、対象遺伝子と接している発現制御配列を含むだけでなく、トランスで、つまり離れて作用して対象遺伝子を制御する発現制御配列も含む。
発現制御配列は、適切な転写開始配列、終止配列、プロモーター配列及びエンハンサー配列;効率的RNAプロセシングシグナル、例えばスプライシングシグナル及びポリアデニル化(polyA)シグナル;細胞質内mRNAを安定化する配列;翻訳効率を強化する配列(すなわち、コザック共通配列);タンパク質安定性を強化する配列;ならびに所望によってはコードされた産物の分泌を強化する配列を含む。ネイティブプロモーター、恒常的プロモーター、誘導性プロモーター及び/または組織特異的プロモーターから選択されるプロモーターを含めた非常に多くの発現制御配列が当該技術分野において既知であり、利用され得る。
恒常的プロモーターの例としては、限定されないが、レトロウイルスのラウス肉腫ウイルス(RSV)LTRプロモーター(場合によってRSVエンハンサーを伴う)、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター(場合によってCMVエンハンサーを伴う)(例えば、Boshart et al.,Cell,41:521−530(1985)を参照のこと)、SV40プロモーター、ジヒドロ葉酸還元酵素プロモーター、βアクチンプロモーター、ホスホグリセロールキナーゼ(PGK)プロモーター及びEF1プロモーター(Invitrogen)が挙げられる。誘導性プロモーターは、遺伝子発現の調節を可能にするものであり、外から供給される化合物、温度などの環境要因または、特異な生理学的状態(例えば、急性期や、細胞の、または複製性細胞のみにおける特定の分化状態)の存在によって調節され得る。誘導性プロモーター及び誘導系は、限定されないがInvitrogen、Clonetech及びAriadを含めた様々な商業的供給元から入手可能である。その他多くの系は記載がなされており、当業者が容易に選択することができる。外から供給される化合物によって調節される誘導性プロモーターの例としては、亜鉛誘導性ヒツジメタロチオニン(MT)プロモーター、デキサメタゾン(Dex)誘導性マウス乳癌ウイルス(MMTV)プロモーター、T7ポリメラーゼプロモーター系(WO98/10088);エクジソン昆虫プロモーター(No et al.,(1996)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,93:3346−3351)、テトラサイクリン抑制系(Gossen et al,(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89:5547−5551)、テトラサイクリン誘導系(Gossen et al,(1995)Science,268:1766−1769、さらにHarvey et al,(1998)Curr.Opin.Chem.Biol,2:512−518も参照のこと)、RU486誘導系(Wang et al,(1997)Nat.Biotech,15:239−243、及びWang et al,(1997)Gene Ther.,4:432−441)、及びラパマイシン誘導系(Magari et al,(1997)J.Clin.Invest.,100:2865−2872)が挙げられる。これに関連して有用なその他のタイプの誘導性プロモーターは、特異な生理学的状態、例えば、温度や、急性期や、細胞の、または複製性細胞のみにおける特定の分化状態によって調節される、プロモーターである。
別の実施形態では、核酸インサート(異種ヌクレオチド配列とも呼ぶ)のネイティブプロモーターが使用されよう。ネイティブプロモーターは、核酸インサート(異種ヌクレオチド配列とも呼ぶ)の発現が生来の発現を模倣すべきであることが望まれる場合に好まれ得る。ネイティブプロモーターは、核酸インサート(異種ヌクレオチド配列とも呼ぶ)の発現を一時的もしくは発展的に、または組織特異的に、または特異な転写刺激に応答して調節せねばならない場合に使用され得る。さらなる実施形態では、生来の発現を模倣するために他のネイティブ発現制御エレメント、例えば、エンハンサーエレメント、ポリアデニル化部位またはコザック共通配列が使用され得る。
核酸インサート(異種ヌクレオチド配列とも呼ぶ)の別の実施形態は、組織特異的プロモーターに機能可能に繋げられた遺伝子を含む。例えば、肝組織での発現が望まれる場合には、肝組織において活性であるプロモーターを使用すべきである。組織特異的であるプロモーターの例としては、数ある中でも、肝臓に関するもの(アルブミン、Miyatake et al,(1997)J.Virol,71:5124−32;B型肝炎ウイルスコアプロモーター、Sandig et al.,(1996)Gene Ther.,3:1002−9;アルファフェトタンパク質(AFP)、Arbuthnot et al,(1996)Hum.Gene Ther.,7:1503−14)、骨オステオカルシンに関するもの(Stein et al,(1997)Mo I Biol.Rep.,24:185−96);骨シアロタンパク質に関するもの(Chen et al,(1996)J.Bone Miner.Res.,11:654−64)、リンパ球に関するもの(CD2、Hansal et al,(1998)J.Immunol,161:1063−8;免疫グロブリン重鎖;T細胞受容体鎖)、ニューロンに関するもの、例えば神経特異エノラーゼ(NSE)プロモーター(Andersen et al,(1993)Cell Mol.Neurobiol,13:503−15)、ニューロフィラメント軽鎖遺伝子に関するもの(Piccioli et al,(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,88:5611−5)、及びニューロン特異的vgf遺伝子に関するもの(Piccioli et al,(1995)Neuron,15:373−84)が知られている。
様々な実施形態において、1つ以上の治療上有用な核酸インサート(異種ヌクレオチド配列とも呼ぶ)を保有するAAVベクターまたはAAVビリオンはさらに、選択可能なマーカーまたはレポーター遺伝子、例えば、数ある中でも、ジェネテシン、ヒグロマイシンまたはピューロマイシン耐性をコードする配列を含む。選択可能なレポーターまたはマーカー遺伝子は、例えばアンピシリン耐性を調べることを含めて、細菌細胞内のプラスミド/ベクターの存在を知らせるために使用することができる。プラスミドのその他の構成要素は複製起点を含んでもよい。これら及びその他のプロモーター及びベクターエレメントの選択は一般的であり、多くのそのような配列が使用可能である(例えば、Sambrook et al.及びその中で引用されている参考文献を参照のこと)。
宿主細胞及びパッケージング
宿主細胞は、感染性AAVベクターを生成するため、及び開示のAAVベクターに基づいたAAVビリオンを生成するために必要である。したがって、本発明は、本発明のAAVベクターに基づいたAAVビリオンの生成及びパッケージングのための宿主細胞を提供する。様々な宿主細胞が当該技術分野において既知であり、本発明の方法において使用される。本明細書において記載されているかまたは当該技術分野において既知であるいかなる宿主細胞も、本明細書に記載の組成物及び方法に関して採用することができる。
本発明は、主題核酸を含む宿主細胞、例えば単離(遺伝子改変)宿主細胞を提供する。主題宿主細胞は、単離細胞、例えば、試験管内培養物中の細胞であり得る。主題宿主細胞は、以下に記載する主題のAAVベクターまたはAAVビリオンを生成するために有用である。主題宿主細胞は、主題AAVビリオンを作るために使用される場合、「パッケージング細胞」と呼ばれる。いくつかの実施形態では、主題宿主細胞は、主題AAVベクターで安定的に遺伝子改変される。他の実施形態では、主題宿主細胞は主題AAVベクターで一過的に遺伝子改変される。
いくつかの実施形態では、主題核酸は、確立された技術、限定されないが例えば、電気穿孔、リン酸カルシウムトランスフェクション、リポソーム媒介トランスフェクション、バキュロウイルス感染などを用いて宿主細胞内に安定的または一過的に導入される。安定した形質転換のためには、主題核酸は大抵、選択可能なマーカー、例えば、いくつかのよく知られた選択可能なマーカーのうちのいずれか、例えばネオマイシン耐性などをさらに含むことになろう。
総じて本発明に係るAAVベクターをトランスフェクションによって送達する場合、AAVベクターは、約5μg〜約100μgDNA、約10〜約50μgDNA、約1×10細胞〜約1×1013細胞、または約1×10細胞の量で送達される。しかしながら、宿主細胞に対するベクターDNAの相対量は、選択されたベクター、送達方法及び選択された宿主細胞などの要因を考慮に入れて調節してもよく、そのような調節は当業者の水準内である。
いくつかの実施形態では、感染性ビリオンの生成に使用される宿主細胞は、原核生物(例えば細菌)細胞ならびに、昆虫細胞、酵母細胞及び哺乳動物細胞を含む真核生物細胞を含めた任意の生物から選択することができる。主題宿主細胞は、多様な細胞、例えば哺乳動物細胞、例えばマウス細胞及び霊長類細胞(例えばヒト細胞)のいずれかの中に主題核酸(すなわちAAVベクター)を導入することによって生成する。特に望ましい宿主細胞は任意の哺乳動物種の中から選択され、限定されないが例えば、ヒト、サル、マウス、ラット、ウサギ及びハムスターを含めた哺乳動物に由来するA549、WEHI、3T3、10T1/2、BHK、MDCK、COS 1、COS 7、BSC 1、BSC 40、BMT 10、VERO、WI38、HeLa、CHO、293、Vero、NIH 3T3、PC12、Huh−7 Saos、C2C12、RAT1、L細胞、HT1080、ヒト胎児腎(HEK)、ヒト胚性幹細胞、ヒト成体組織幹細胞、多能性幹細胞、人工多能性幹細胞、初期化幹細胞、オルガノイド幹細胞、骨髄幹細胞、HLHepG2、HepG2及び初代線維芽細胞、肝細胞及び筋芽細胞が挙げられる。細胞を提供する哺乳動物種の選択も、哺乳動物細胞の種類、すなわち線維芽細胞、肝細胞、腫瘍細胞などの選択も、本発明においては限定されない。使用する細胞の要件は、AAVベクターによる感染またはトランスフェクションが可能なことである。いくつかの実施形態では、宿主細胞は、細胞において安定的にトランスフェクトされるRep及びCapを有する細胞であり、いくつかの実施形態においては本明細書に記載の変異型カプシドポリペプチドを含むものである。いくつかの実施形態では、宿主細胞は、本発明の変異型カプシドポリペプチドまたは本明細書に記載のAAVベクターの一部、例えばAAVベクター内に入っている異種核酸配列を発現する。
いくつかの実施形態では、本発明に係る宿主細胞の作製には、選択されたDNA配列の組立てなどの技術を伴う。この組立ては、一般的技術を利用して成し遂げられ得る。そのような技術は、上に引用したSambrook et al.に記載されている周知のcDNA及びゲノムクローニング、ポリメラーゼ連鎖反応、合成方法、ならびに所望のヌクレオチド配列をもたらすその他の任意の好適な方法と組み合わせてアデノウイルス及びAAVゲノムの重複オリゴヌクレオチド配列を使用することを含む。
いくつかの実施形態では、宿主細胞内へのAAVベクターの導入は、当業者に知られている技術及び本明細書全体を通して記述されている技術を用いて成し遂げられ得る。好ましい実施形態では、標準的なトランスフェクション技術、例えば、CaPOトランスフェクションもしくは電気穿孔及び/または、ヒト胎児腎細胞系統HEK293(トランスで作用するE1タンパク質をもたらす機能性アデノウイルスE1遺伝子を含有するヒト腎細胞系統)などの細胞系統に対するハイブリッドアデノウイルス/AAVベクターによる感染を用いる。
いくつかの実施形態では、主題遺伝子改変宿主細胞は、上記のような変異型AAVカプシドタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む核酸の他に、1つ以上のAAV Rep(複製)タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む核酸も含む。他の実施形態では、主題宿主細胞はさらにAAVベクターを含む。AAVビリオンは、主題宿主細胞を用いて生成させることができる。AAVビリオンを生成させる方法は、例えば米国特許公開第2005/0053922号及び米国特許公開第2009/0202490号に記載されている。
典型的な実施形態では、宿主細胞はAAVベクターの他に、宿主細胞におけるAAVカプシドポリペプチド(変異型カプシドポリペプチド及び非変異型親カプシドポリペプチドを含む)の発現及び、核酸インサート(異種ヌクレオチド配列とも呼ぶ)に見受けられるAAV末端逆位反復配列(ITR)と同じ血清型であるかまたは交差相補血清型であるRep(複製)配列の発現を推進する配列を含有する。AAVカプシド及びRep(複製)配列は、独立してAAV源から得ることができ、当業者に知られているかまたは本明細書において記載されているいかなる方法で宿主細胞内に導入されてもよい。さらに、AAVベクターを例えばAAV8カプシド内に偽型化する場合には、必須な各Rep(複製)タンパク質をコードする配列がAAV8によって供給されてもよいし、Rep(複製)タンパク質をコードする配列が別のAAV血清型(例えば、AAV1、AAV2、AAV3、AAV3b、AAV4、AAV6、AAV7及び/またはAAV9)によって供給されてもよい。
いくつかの実施形態では、宿主細胞は、適切なプロモーターの制御下でカプシドタンパク質(例えば本発明の変異型カプシドポリペプチドを含む)、例えば上に記載したものを安定的に含有する。いくつかの実施形態では、カプシドタンパク質は誘導性プロモーターの制御下で発現する。いくつかの実施形態では、カプシドタンパク質は、トランスで宿主細胞へ供給される。カプシドタンパク質は、トランスで宿主細胞へ送達される場合、選択されたカプシドタンパク質の宿主細胞における発現を誘導するのに必要な配列を含有するプラスミドによって送達され得る。いくつかの実施形態では、カプシドタンパク質(例えば本発明の変異型カプシドポリペプチドを含む)をコードするベクターは、トランスで宿主細胞へ送達される場合、AAVをパッケージングするのに必要な他の配列、例えばRep(複製)配列をさらに保有する。
いくつかの実施形態では、宿主細胞は、適切なプロモーターの制御下でRep(複製)配列、例えば上に記載したものを含有する。いくつかの実施形態では、必須なRepタンパク質を誘導性プロモーターの制御下で発現させる。別の実施形態では、Repタンパク質をトランスで宿主細胞へ供給する。Repタンパク質は、トランスで宿主細胞へ送達される場合、選択されたRepタンパク質の宿主細胞における発現を誘導するのに必要な配列を含有するプラスミドによって送達され得る。いくつかの実施形態では、カプシドタンパク質(例えば本発明の変異型カプシドポリペプチドを含む)をコードするベクターは、トランスで宿主細胞へ送達される場合、AAVベクターをパッケージングするのに必要な他の配列、例えばRep配列をさらに保有する。
いくつかの実施形態では、Rep及びカプシド配列は、単一の核酸分子で宿主細胞内へトランスフェクトされ得、融合されないエピソームとして細胞内に安定的に存在し得る。別の実施形態では、Rep及びカプシド配列は細胞の染色体中に安定的に組み込まれる。別の実施形態は、宿主細胞内で一過的に発現したRep及びカプシド配列を有する。例えば、そのようなトランスフェクションに有用な核酸分子は、5’から3’へ向かって、プロモーター、プロモーターとRep遺伝子配列の開始部位との間に配置される任意選択のスペーサー、AAV Rep遺伝子配列、及びAAVカプシド遺伝子配列を含む。
Rep及びカプシドをもたらす分子(複数可)は一過的に(つまりトランスフェクションによって)宿主細胞内に存在することができるが、いくつかの実施形態では、Rep及びカプシドタンパク質ならびにそれらの発現を制御しているプロモーター(複数可)のうちの片方または両方を、エピソームとして、または宿主細胞の染色体中への組込みによって、宿主細胞内で安定的に発現させることができる。本発明の実施形態を構築するために採用される方法は、上記の参考文献において記載されているような一般的な遺伝子操作または組換え操作の技術である。
いくつかの実施形態では、パッケージング用の宿主細胞は、本発明のAAVベクターをAAVビリオンとしてパッケージングするためにヘルパー機能を必要とし得る。いくつかの実施形態では、これらの機能はヘルペスウイルスによって提供され得る。いくつかの実施形態では、必要とされる各ヘルパー機能は、ヒトまたは非ヒト霊長類アデノウイルス源から供給され、American Type Culture Collection(ATCC),Manassas,Va.(US)を含めた様々な供給元から入手可能である。いくつかの実施形態では、宿主細胞は、E1a遺伝子産物、E1b遺伝子産物、E2a遺伝子産物及び/またはE4 ORF6遺伝子産物を供給されかつ/または含有する。いくつかの実施形態では、宿主細胞は、VAI RNAなどの、他のアデノウイルス遺伝子を含有し得る。いくつかの実施形態では、宿主細胞には他のアデノウイルス遺伝子または遺伝子機能が存在しない。
異種の核酸、核酸遺伝子産物及びポリペプチド遺伝子産物
様々な実施形態において、本発明は、核酸及びポリペプチドを含めた様々な治療分子をパッケージングすることができるカプシドの形成が可能である変異型カプシドポリペプチドを提供する。いくつかの実施形態では、治療分子はワクチンである。様々な実施形態において、本発明は、例えば導入遺伝子インサートまたはその他の核酸インサートを含めた核酸インサートを収容することができるAAVベクターを提供する。これは、ポリペプチドを発現することができるベクターを可能にする。そのような核酸は、異種の核酸、核酸遺伝子産物及びポリペプチド遺伝子産物を含むことができる。核酸インサートの特徴を以下に記載する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のAAVベクターは核酸インサートを含有する。いくつかの実施形態では、核酸インサートは、限定されないが、非コードRNA、タンパク質コード配列、発現カセット、多重発現カセット、相同組換えのための配列、ゲノム遺伝子指向性カセット、及び治療用発現カセットからなる群から選択される核酸配列を含む。
いくつかの実施形態では、発現カセットはCRISPR/CAS発現システムである。
いくつかの実施形態では、核酸インサートは、異種遺伝子産物、例えば核酸遺伝子産物またはポリペプチド遺伝子産物をコードするヌクレオチド配列を含む異種核酸を含む。いくつかの実施形態では、遺伝子産物は干渉RNA(例えば、shRNA、siRNA、miRNA)である。いくつかの実施形態では、遺伝子産物はアプタマーである。遺伝子産物は自己相補型核酸であってもよい。いくつかの実施形態では、遺伝子産物はポリペプチドである。
適する異種遺伝子産物としては、例えば、干渉RNA、アンチセンスRNA、リボザイム及びアプタマーが挙げられる。遺伝子産物が干渉RNA(RNAi)である場合、適するRNAiとしては、例えば、細胞内の標的ポリペプチドのレベルを低下させるRNAiが挙げられる。
いくつかの実施形態では、典型的なポリペプチド、核酸またはその他の治療分子として、例えば肝臓の疾患及び障害を処置するのに有用なものが挙げられる。肝臓の疾患及び障害としては、限定されないが例えば、肝臓が適切に機能することを阻止するかまたはそれが十分に機能すること(つまり、正常レベルで機能すること)を妨げる任意の症状が挙げられる。肝臓の疾患及び障害の症候としては、限定されないが例えば、腹痛、皮膚または眼の黄染(黄疸)、肝機能試験の異常な結果、肝臓の肥大(例えば不均衡な肥大を含む)、及び肝硬変を挙げることができる。肝臓の疾患及び障害としてはさらに、限定されないが例えば、アメーバ性肝膿瘍、自己免疫性の肝疾患及び肝障害(例えば、自己免疫性肝炎、原発性胆汁性硬変症(PBC)及び原発性硬化性胆管炎(PSC)を含む)、胆道閉鎖症、硬変症、コクシジオイデス症、デルタ因子(D型肝炎)、薬物性胆汁鬱滞、ヘモクロマトーシス、ウイルス性肝炎(例えば、A型肝炎、B型肝炎及びC型肝炎を含む)、新生児肝炎、肝細胞癌(HCC及びその他の肝臓癌)、線維層状型肝細胞癌、アルコールに起因する肝疾患、化膿性肝膿瘍、ライ症候群、硬化性胆管炎、ウィルソン病、急性肝不全(例えば薬物、毒素及びその他の様々な疾患によって引き起こされるもの)、アルコール性肝疾患、自己免疫関連疾患、バッド・キアリ症候群、凝固亢進疾患、寄生虫感染症、慢性胆管閉塞症(例えば、腫瘍、胆石、炎症及び外傷によるものを含む)、ヘモクロマトーシス、α1アンチトリプシン(A1A)欠乏症、ウィルソン病、アラジール症候群、嚢胞性肝疾患、ガラクトース血症、ジルベール症候群、ヘモクロマトーシス、妊娠時の肝疾患、リソソーム酸性リパーゼ欠損症(LALD)、ポルフィリン症、サルコイドーシス、1型グリコーゲン蓄積病、チロシン血症、多包虫症、細菌性肝紫斑病、先天性肝線維症、鬱血性肝障害、胃前庭部毛細血管拡張症、肝性脳症、肝内結石症、肝肺症候群、肝腎症候群、肝脾腫、肝毒性、インド小児肝硬変、ラエンネック型肝硬変、リングスタダス症候群、肝紫斑病、進行性家族性肝内胆汁鬱滞症、ツァーン梗塞、ジーヴ症候群、ならびに非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)が挙げられる。
いくつかの実施形態では、典型的なポリペプチド、核酸またはその他の治療分子として、例えば、ドゥシェンヌ型筋ジストロフィーや肢帯型筋疾患のような稀なサルコグリカン異常症及びジストロフィン異常症、ならびに脊髄性筋萎縮症、ならびにその他の筋肉組織関連疾患を処置するのに有用なものが挙げられる。典型的な筋組織関連疾患としては、限定されないが例えば、酸性マルターゼ欠損症(AMD)、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、アンダーセン・タウィル症候群、ベッカー型筋ジストロフィー(BMD)、ベッカー型先天性ミオトニー、ベスレムミオパチー、延髄脊髄性筋萎縮症(球脊髄性筋萎縮症)、カルニチン欠乏症、カルニチンパルミチルトランスフェラーゼ欠損症(CPT欠損症)、セントラルコア病(CCD)、中心核ミオパチー、シャルコー・マリー・トゥース病(CMT)、先天性筋ジストロフィー(CMD)、先天性筋無力症(CMS)、先天性筋硬直性ジストロフィー、コーリ病(脱分枝酵素欠損症)、脱分枝酵素欠損症、デジェリン・ソッタス病(DSD)、皮膚筋炎(DM)、遠位型筋ジストロフィー(DD)、デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)、筋緊張性ジストロフィー(筋強直性ジストロフィー)、エメリー・ドレイフス型筋ジストロフィー(EDMD)、内分泌性ミオパチー、オイレンブルグ病(先天性パラミオトニア)、顔面肩甲上腕型筋ジストロフィー(FSHまたはFSHD)、フィンランド人(頸骨筋)遠位ミオパチー、フォーブス病(脱分枝酵素欠損症)、フリードライヒ運動失調症(FA)、福山型先天性筋ジストロフィー、10型糖原病、11型糖原病、2型糖原病、3型糖原病、5型糖原病、7型糖原病、9型糖原病、Gowers−Laing遠位型ミオパチー、Hauptmann−Thanheuser MD(エメリー・ドレイフス型筋ジストロフィー)、遺伝性封入体筋炎、遺伝性運動感覚ニューロパチー(シャルコー・マリー・トゥース病)、甲状腺機能亢進性ミオパチー、甲状腺機能低下性ミオパチー、封入体筋炎(IBM)、遺伝性ミオパチー、インテグリン欠損型先天性筋ジストロフィー、ケネディ病(球脊髄性筋萎縮症)、クーゲルベルグ・ウェランダー病(脊髄性筋萎縮症)、乳酸脱水素酵素欠損症、ランバート・イートン筋無力症候群(LEMS)、肢帯型筋ジストロフィー(LGMD)、ルー・ゲーリック病(筋萎縮性側索硬化症)、マッカードル病(ホスホリラーゼ欠損症)、メロシン欠損型先天性筋ジストロフィー、筋肉の代謝性疾患、ミトコンドリアミオパチー、三好型遠位型ミオパチー、運動ニューロン疾患、筋・眼・脳病、重症筋無力症(MG)、ミオアデニル酸デアミナーゼ欠損症、筋原線維性ミオパチー、筋型ホスホリラーゼ欠損症、先天性ミオトニー(MC)、筋強直性ジストロフィー(MMD)、筋細管ミオパチー(MTMまたはMM)、ネマリンミオパチー、埜中型遠位型ミオパチー、眼咽頭筋ジストロフィー(OPMD)、先天性パラミオトニア、ピアソン症候群、周期性麻痺、腓骨筋萎縮症(シャルコー・マリー・トゥース病)、ホスホフルクトキナーゼ欠損症、ホスホグリセリン酸キナーゼ欠損症、ホスホグリセリン酸ムターゼ欠損症、ホスホリラーゼ欠損症、ホスホリラーゼ欠損症、多発性筋炎(PM)、ポンペ病(酸性マルターゼ欠損症)、進行性外眼筋麻痺(PEO)、桿体病(ネマリンミオパチー)、脊髄性筋萎縮症(SMA)、球脊髄性筋萎縮症(SBMA)、スタイナート病(筋強直性ジストロフィー)、垂井病(ホスホフルクトキナーゼ欠損症)、トムセン病(先天性ミオトニー)、ウルリッヒ型先天性筋ジストロフィー、ウォーカー・ワールブルグ症候群(先天性筋ジストロフィー)、ウェランダー型遠位型ミオパチー、ウェルドニッヒ・ホフマン病(脊髄性筋萎縮症)、及びZASP関連ミオパチーが挙げられる。
いくつかの実施形態では、典型的なポリペプチドとして、例えば神経保護ポリペプチド及び抗血管新生ポリペプチドが挙げられる。適するポリペプチドとしては、限定されないが例えば、グリア細胞株由来神経栄養因子(GDNF)、線維芽細胞増殖因子2(FGF−2)、ニュールツリン、毛様体神経栄養因子(CNTF)、神経成長因子(NGF;例えば神経成長因子β)、脳由来神経栄養因子(BDNF)、ニューロトロフィン3(NT−3)、ニューロトロフィン4(NT−4)、ニューロトロフィン6(NT−6)、上皮成長因子(EGF)、色素上皮由来因子(PEDF)、Wntポリペプチド、可溶性Flt−1、アンジオスタチン、エンドスタチン、VEGF、抗VEGF抗体、可溶性VEGFR、第VIII因子(FVIII)、第IX因子(FIX)、及びヘッジホッグファミリーのメンバー(ソニック・ヘッジホッグ、インディアン・ヘッジホッグ、及びデザート・ヘッジホッグなど)が挙げられる。
いくつかの実施形態では、異種核酸配列によってコードされる有用な治療用産物として、例えばホルモンならびに成長及び分化因子、限定されないが例えば、インスリン、グルカゴン、成長ホルモン(GH)、副甲状腺ホルモン(PTH)、成長ホルモン放出因子(GRF)、卵胞刺激ホルモン(FSH)、黄体形成ホルモン(LH)、ヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)、血管内皮細胞増殖因子(VGEF)、アンジオポエチン、アンジオスタチン、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)、エリスロポエチン(EPO)、結合組織成長因子(CTGF)、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、酸性線維芽細胞増殖因子(aFGF)、上皮成長増殖因子(EGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、インスリン成長因子I及びII(IGF−I及びIGF−II)、トランスフォーミング増殖因子アルファスーパーファミリー(TGFαを含む)のなかのいずれか1つ、アクチビン、インヒビン、または骨形成タンパク質(BMP)BMP1〜15のうちのいずれか、成長因子のヘレグリン/ニューレグリン/ARIA/neu分化因子(NDF)ファミリーのうちのいずれか1つ、神経成長因子(NGF)、脳由来神経栄養因子(BDNF)、ニューロトロフィンNT−3及びNT−4/5、毛様体神経栄養因子(CNTF)、グリア細胞株由来神経栄養因子(GDNF)、ニュールツリン、アグリン、セマフォリン/コラプシンのファミリーのうちのいずれか1つ、ネトリン−1及びネトリン−2、肝細胞増殖因子(HGF)、エフリン、ノギン、ソニック・ヘッジホッグ、ならびにチロシン水酸化酵素が挙げられる。
いくつかの実施形態では、有用な異種核酸配列産物として、免疫系を調節するタンパク質、限定されないが例えば、サイトカイン及びリンフォカイン、例えば、トロンボポエチン(TPO)、インターロイキン(IL)IL−1〜IL−25(IL−2、IL−4、IL−12及びIL−18を含む)、単球走化性タンパク質、白血病抑制因子、顆粒球−マクロファージコロニー刺激因子、Fasリガンド、腫瘍壊死因子α及びβ、インターフェロンα、β及びγ、幹細胞因子、flk−2/flt3リガンドが挙げられる。免疫系によって産生される遺伝子産物も本発明において有用である。これらとしては、限定されないが例えば、免疫グロブリンIgG、IgM、IgA、IgD及びIgE、キメラ免疫グロブリン、ヒト化抗体、一本鎖抗体、T細胞受容体、キメラT細胞受容体、一本鎖T細胞受容体、クラスI及びクラスII MHC分子ならびに、操作された免疫グロブリン及びMHC分子が挙げられる。有用な遺伝子産物としてはさらに、補体調節タンパク質、例えば、補体調節タンパク質、膜補助因子タンパク質(MCP)、崩壊促進因子(DAF)、CR1、CF2及びCD59も挙げられる。
いくつかの実施形態では、有用な異種核酸配列産物には、ホルモン、成長因子、サイトカイン、リンフォカイン、調節タンパク質及び免疫系タンパク質の受容体のうちのいずれか1つを含む。有用な異種核酸配列にはさらに、コレステロール制御及び/または調節のための受容体、例えば、低比重リポタンパク質(LDL)受容体、高比重リポタンパク質(HDL)受容体、超低比重リポタンパク質(VLDL)受容体及びスカベンジャー受容体も含む。本発明はさらに、グルココルチコイド受容体及びエストロゲン受容体、ビタミンD受容体ならびにその他の核内受容体を含めたステロイドホルモン受容体スーパーファミリーのメンバーなどの遺伝子産物の使用を包含する。さらに、有用な遺伝子産物には、転写因子、例えば、jun、fos、max、mad、血清応答因子(SRF)、AP−1、AP2、myb、MyoD及びmyogenin、ETSボックス含有タンパク質、TFE3、E2F、ATF1、ATF2、ATF3、ATF4、ZF5、NFAT、CREB、HNF−4、C/EBP、SP1、CCAAT−ボックス結合タンパク質、インターフェロン調節因子(IRF−1)、ウィルムス腫瘍タンパク質、ETS結合タンパク質、STST、GATAボックス結合タンパク質、例えばGATA−3、ならびに翼状らせんタンパク質のフォークヘッドファミリーを含む。
いくつかの実施形態では、有用な異種核酸配列産物として、例えば、カルバモイル合成酵素I、オルニチントランスカルバミラーゼ、アルギノコハク酸合成酵素、アルギノコハク酸リアーゼ、アルギナーゼ、フマリルアセト酢酸加水分解酵素、フェニルアラニン水酸化酵素、α1アンチトリプシン、グルコース−6−ホスファターゼ、ポルフォビリノーゲン脱アミノ酵素、シスタチオンβ−合成酵素、分枝状鎖ケト酸脱炭酸酵素、アルブミン、イソ吉草酸coA脱水素酵素、プロピオニルCoAカルボキシラーゼ、メチルマロニルCoAムターゼ、グルタリルCoA脱水素酵素、インスリン、β−グルコシダーゼ、ピルビン酸カルボキシレート、肝ホスホリラーゼ、ホスホリラーゼキナーゼ、グリシン脱炭酸酵素、Hタンパク質、Tタンパク質、嚢胞性線維症膜貫通調節因子(CFTR)配列、及びジストロフィンcDNA配列が挙げられる。さらなる他の有用な遺伝子産物としては、例えば、酵素の不十分な活性によって生じる様々な症状に有用な、酵素補充療法に有用な酵素が挙げられる。例えば、マンノース−6−リン酸を含有する酵素は、リソソーム蓄積症(例えば適する遺伝子はβ−グルクロニダーゼ(GUSB)をコードするものを包含する)の治療において利用され得る。
いくつかの実施形態では、有用な異種核酸配列産物として、例えば、血友病B(第IX因子を含む)及び血友病A(第VIII因子ならびにその変異型、例えば、ヘテロ二量体の軽鎖及び重鎖ならびにB欠失ドメインを含む;米国特許第6,200,560号及び米国特許第6,221,349号)を含めた血友病の処置に使用されるものが挙げられる。第VIII因子遺伝子は2351個のアミノ酸をコードし、当該タンパク質は6つのドメインを有し、アミノから末端のカルボキシ末端までA1−A2−B−A3−C1−C2と呼称される(Wood et al.,(1984)Nature,312:330;Vehar et al.,(1984)Nature 312:337、及びToole et al.,(1984)Nature,342:337)。ヒト第VIII因子は細胞内でプロセシングされて、A1、A2及びBドメインを含有する重鎖と、A3、C1及びC2ドメインを含有する軽鎖とを主として含むヘテロ二量体を生じる。一本鎖ポリペプチド及びヘテロ二量体はどちらも、A2ドメインとBドメインとの間でのトロンビン切断によって活性化されてBドメインを遊離させるとともにA1及びA2ドメインからなる重鎖を生じさせるまでは、不活性前駆体として血漿中を循環する。Bドメインは、タンパク質の活性化凝血促進物質形態では欠失している。さらに、生来のタンパク質では、Bドメインの両隣に位置する2本のポリペプチド鎖(「a」及び「b」)に二価カルシウムカチオンが結合している。
いくつかの実施形態では、有用な遺伝子産物として、例えば天然に存在しないポリペプチド、例えば、挿入、欠失またはアミノ酸置換を含有する天然に存在しないアミノ酸配列を有するキメラまたはハイブリッドポリペプチドが挙げられる。例えば、操作された一本鎖免疫グロブリンは特定の免疫不全患者に有用となり得る。天然に存在しない他のタイプの遺伝子配列としては、例えば、標的の過剰発現を低減するために使用されるアンチセンス分子及び触媒性核酸、例えばリボザイムが挙げられる。
いくつかの実施形態では、本発明は、幹細胞障害、例えば、骨髄幹細胞または成体組織幹細胞(すなわち体性幹細胞)のどちらかにおける障害を処置する方法を提供する。いくつかの実施形態では、成体幹細胞として、例えばオルガノイド幹細胞(すなわち、体内の対象となる任意の器官または器官系に由来する幹細胞)を挙げることができる。身体の器官としては、限定されないが例えば、皮膚、毛髪、爪、感覚受容体、汗腺、皮脂腺、骨、筋肉、脳、脊髄、神経、下垂体、松果腺、視床下部、甲状腺、副甲状腺、胸腺、副腎、膵臓(膵島組織)、心臓、血管、リンパ節、リンパ管、胸腺、脾臓、扁桃腺、鼻、咽頭、喉頭、気管、気管支、肺、口、咽頭、食道、胃、小腸、大腸、直腸、肛門管、歯、唾液腺、舌、肝臓、胆嚢、膵臓、盲腸、腎臓、尿管、膀胱、尿道、精巣、(輸)精管、尿道、前立腺、陰茎、陰嚢、卵巣、子宮、卵管(ファローピウス管)、膣、外陰部及び乳腺(乳房)が挙げられる。身体の器官系としては、限定されないが例えば、外皮系、骨格系、筋肉系、神経系、内分泌系、心血管系、リンパ系、呼吸器系、消化器系、泌尿器系及び生殖器系が挙げられる。いくつかの実施形態では、処置のための障害は、任意の1つ以上のオルガノイド幹細胞(すなわち、体内の対象となる任意の器官または器官系に由来する幹細胞)における障害である。いくつかの実施形態では、処置は、生体内での処置である(例えば、変異型カプシドポリペプチドの投与を対象に対して直接行う)。いくつかの実施形態では、処置は、生体外での処置である(例えば、変異型カプシドポリペプチドの投与を、対象から単離された幹細胞に対して行い、その後、処置済みの幹細胞を対象へ戻す)。
異種核酸配列の発現の低減及び/または調節は、過剰増殖細胞によって特徴付けられる過剰増殖状態、例えば癌及び乾癬の処置において特に望ましい。標的ポリペプチドには、過剰増殖細胞において排他的に、または正常細胞と比べてより高いレベルで生成される、ポリペプチドを含む。標的抗原としては、例えば、myb、myc、fynなどの癌遺伝子ならびに転座遺伝子bcr/abl、ras、src、P53、neu、trk及びEGRFによってコードされるポリペプチドが挙げられる。標的抗原としての癌遺伝子産物の他に、抗癌処置及び保護的養生のための標的ポリペプチドには、B細胞リンパ腫によって作られた抗体の可変領域、及びT細胞リンパ腫のT細胞受容体の可変領域が含まれ、それらは、いくつかの実施形態では自己免疫疾患の標的抗原として使用される。その他の腫瘍関連ポリペプチドは、標的ポリペプチド、例えば腫瘍細胞においてより高いレベルで見受けられるポリペプチド、例えばモノクローナル抗体17−1Aによって認識されるポリペプチド及び葉酸結合ポリペプチドとして使用することができる。
いくつかの実施形態では、適する治療用ポリペプチド及びタンパク質には、自己免疫性に関連する標的、例えば細胞受容体及び「自己」指向性抗体を産生する細胞に対して幅広い保護的免疫応答を付与することによって自己免疫疾患及び障害を患う個体を処置するために有用なものが含まれる。T細胞媒介性自己免疫疾患としては、例えば、関節リウマチ(RA)、多発性硬化症(MS)、シェーグレン症候群、サルコイドーシス、インスリン依存性糖尿病(IDDM)、自己免疫性甲状腺炎、反応性関節炎、強直性脊椎炎、強皮症、多発性筋炎、皮膚筋炎、乾癬、脈管炎、ウェゲナー肉芽腫症、クローン病及び潰瘍性大腸炎が挙げられる。これらの疾患はどれも、内因性抗原に結合して自己免疫疾患に関連する炎症カスケードを起こすT細胞受容体(TCR)によって特徴付けられる。
いくつかの実施形態では、異種核酸配列は、他の病原体、例えば細菌、ウイルス、真菌、ヒト及び非ヒト脊椎動物に感染する寄生性微生物もしくは多細胞寄生虫、または癌細胞もしくは腫瘍細胞に対する免疫をヒトまたは非ヒト動物に付与するのに有用な免疫源をコードする。細菌性病原体の例としては、病原性グラム陽性球菌、例えば、肺炎球菌、ブドウ球菌(及びそれによって産生される毒素、例えば、エンテロトキシンB)、及び連鎖球菌が挙げられる。病原性グラム陰性球菌としては、例えば、髄膜炎菌、淋菌が挙げられる。病原性グラム陰性腸内桿菌としては、例えば、腸内細菌;シュードモナス、アシネトバクテリア及びエイケネラ;メリオイドーシス;サルモネラ;シゲラ;インフルエンザ菌;モラキセラ;H.ducreyi(軟性下疳を引き起こす);brucella属菌(ブルセラ症);Francisella tularensis(野兎病を引き起こす);Yersinia pestis(ペスト)及びその他のYersinia(パスツレラ);Streptobacillus moniliformis及びスピリルム;Listeria monocytogenesを含めたグラム陽性桿菌;Erysipelothrix rhusiopathiae;Corynebacterium diphtheria(ジフテリアを引き起こす);コレラ;Bacillus.anthracia(炭疽病を引き起こす);ドノヴァン症(鼠径肉芽腫;Klebsiella granulomatisによって引き起こされる);ならびにバルトネラ症が挙げられる。病原性嫌気性細菌によって引き起こされる疾患としては、例えば、破傷風;ボツリヌス中毒症(Clostridum botulinum及びその毒素);Clostridium perfringens及びそのイプシロン毒素;その他のクロストリジウム菌;結核;らい病;及びその他のマイコバクテリアが挙げられる。病原性スピロヘータ病としては、例えば、梅毒;トレポネーマ症:フランベジア、ピンタ及び風土性梅毒;ならびにレプトスピラ症が挙げられる。高等な病原性細菌及び病原性真菌によって引き起こされる他の感染症としては、例えば、鼻疽(Burkholaderia mallei);放線菌症;ノカルジア症;クリプトコッカス症、分芽菌症、ヒストプラズマ症及びコクシジオイデス症;カンジダ症、アスペルギルス症及びムコール症;スポロトリクム症;パラコクシジオイデス症、ペトリエリジウム症(petriellidiosis)、トルロプシス症、菌腫及び黒色真菌症;ならびに皮膚糸状菌症が挙げられる。リケッチア感染症としては、例えば、発疹チフス;ロッキー山紅斑熱;Q熱(Coxiella burnetti);及びリケッチア痘瘡が挙げられる。マイコプラズマ感染症及びクラミジア感染症の例としては、Mycoplasma pneurnoniae、鼠径リンパ肉芽腫症(Chlamydia trachomatisによって引き起こされる)、オウム病及び周産期クラミジア感染症が挙げられる。病原性原生動物及び寄生蠕虫を含めた病原性真核生物、ならびにそれらによってもたらされる感染症としては、例えば、アメーバ症(Entamoeba histolyticaによって引き起こされる);マラリア(Plasmodiumによって引き起こされる);リーシュマニア症(Leishmaniaによって引き起こされる);トリパノソーマ症(Trypanosomaによって引き起こされる);トキソプラズマ症(Toxoplasma gondiiによって引き起こされる);Pneumocystis carinii;バベシア症(Babesiaによって引き起こされる);ジアルジア症(Giardia lambliaによって引き起こされる);旋毛虫症(Trichinella属の線虫によって引き起こされる);フィラリア症(Filarioideaの線虫によって引き起こされる);住血吸虫症(寄生虫Schistosomaの5つの種のうちの1つに感染した淡水産巻貝が保有している);線虫(Nematoda);吸虫(trematode)すなわち吸虫(fluke)(Platyhelminthes);及び条虫(Cestoidea;サナダムシ)の感染症が挙げられる。ウイルスの例としては、限定されないが、ヒト免疫不全ウイルス(HIV;例えばHIV−1及びHIV−2)、インフルエンザ(例えばインフルエンザA、インフルエンザB及びインフルエンザC)、パラインフルエンザ肝炎ウイルス(例えば、A型肝炎、B型肝炎、C型肝炎、D型肝炎及びE型肝炎)、ヘルペスウイルス(HSV;HHV;例えば、HSV−1、HSV−2としても知られる単純ヘルペスウイルス1型及び2型を含めて、ヘルペスウイルス1型、2型、3型、4型、5型、6A型、6B型、7型及び8型)、水痘帯状疱疹ウイルス(HHV−3)、エプスタイン・バーウイルス(HHV−4)、ロゼオロウイルス(HHV−6A及びHHV−6B);ラウス肉腫ウイルス、サイトメガロウイルス(HHV−5)、カポジ肉腫関連ヘルペスウイルス(KSHV、HHV−8)、パポーバウイルス(papovirus)(例えば、ヒトパピローマウイルス;HPV;HPV−1、HPV−2、HPV−16及びHPV−18)、パルボウイルス(例えばパルボウイルスB19)、オルトミクソウイルス、パラミクソウイルス(例えば、麻疹ウイルス、レスピロウイルス、ルブラウイルス、フェルラウイルス、ニューモウイルス及びメタニューモウイルス)、ピコルナウイルス(例えば、口蹄疫ウイルス、アクアマウイルスA、脳心筋炎ウイルス、タイロウイルス、コサウイルスベクターA、カディシウイルス(cadicivirus)A、エンテロウイルスA、エンテロウイルスB、エンテロウイルスC、エンテロウイルスD、エンテロウイルスE、エンテロウイルスF、エンテロウイルスG、エンテロウイルスH、エンテロウイルスJ、ライノウイルスA、ライノウイルスB、ライノウイルスC、アイチウイルスA、アイチウイルスB、アイチウイルスC、メレグリウイルス(melegrivirus)A、ヒトパレコウイルス、ユンガンウイルス及びサリウイルスA)、トガウイルス(例えば、フラビウイルス、アルファウイルス及びルビウイルス)、牛痘ウイルス、馬痘ウイルス、クリミア・コンゴ出血熱ウイルス、デングウイルス、西部ウマ脳炎ウイルス、ハンタンウイルス、ヒトコロナウイルス、ヒトエンテロウイルス68、ヒトエンテロウイルス70、非HIV型レトロウイルス、ライノウイルス、呼吸器合胞体ウイルス(RSV)、SARSコロナウイルス、ヒトスプーマレトロウイルス、ヒトTリンパ球向性ウイルス、イスファハンウイルス、日本脳炎ウイルス、ラッサウイルス、リンパ球性脈絡髄膜炎ウイルス、MERSコロナウイルス、麻疹ウイルス、メンゴ脳心筋炎、サル痘ウイルス、おたふく風邪ウイルス、ノーウォークウイルス、ピチンデウイルス、ポリオウイルス、狂犬病ウイルス、ロタウイルス(例えば、ロタウイルスA、ロタウイルスB及びロタウイルスC)、風疹ウイルス、セントルイス脳炎ウイルス、トスカーナウイルス、ウークニエミウイルス、ベネズエラ馬脳炎ウイルス、西部馬脳炎ウイルス、西ナイルウイルス、黄熱ウイルス及びエボラ、ならびに当業者に知られているその他任意のウイルスが挙げられる。
AAVビリオンを生成する方法
様々な実施形態において、本発明は、本発明のAAVビリオンを生成する方法を提供する。AAVビリオンを生成する様々な方法は、当該技術分野において既知であり、本明細書に記載のAAVベクターを含むAAVビリオンを生成するために用いることができる。概して、方法は、AAVベクターをAAVビリオンの中にパッケージングする能力のある宿主細胞の中へ本発明のAAVベクターを挿入または形質導入することを伴った。典型的な方法は以下に記載及び言及しているが、当業者に知られている任意の方法を採用して本発明のAAVビリオンを生成することができる。
異種核酸を含んでおりかつAAVビリオンを生成するために使用されるAAVベクターは、当該技術分野においてよく知られている方法を用いて構築することができる。例えば、Koerber et al.(2009)Mol.Ther.,17:2088;Koerber et al.(2008)Mol.Ther.,16:1703−1709;ならびに米国特許第7,439,065号、第6,951,758号及び第6,491,907号を参照されたい。例えば、主要なAAVオープンリーディングフレーム(「ORF」)が取り払われたAAVゲノムの中に、異種配列(複数可)を直接挿入することができる。複製機能及びパッケージング機能を可能にするのに十分なITRの部分が残存する限り、AAVゲノムの他の部分を欠失させることもできる。そのような構築物は、当該技術分野においてよく知られている技術を用いて設計することができる。例えば、米国特許第5,173,414号及び第5,139,941号;国際公開第92/01070号(1992年1月23日公開)及び第93/03769号(1993年3月4日公開);Lebkowski et al.(1988)Molec.Cell.Biol.8:3988−3996;Vincent et al.(1990)Vaccines 90(Cold Spring Harbor Laboratory Press);Carter,B.J.(1992)Current Opinion in Biotechnology 3:533−539;Muzyczka,N.(1992)Curr.Topics Microbiol.Immunol.158:97−129;Kotin,R.M.(1994)Human Gene Therapy 5:793−801;Shelling and Smith(1994)Gene Therapy 1:165−169;ならびにZhou et al.(1994)J.Exp.Med.179:1867−1875を参照されたい。
AAVビリオンを作るためには、既知の技術、例えばトランスフェクションを用いてAAVベクターを適した宿主細胞内へ導入する。多くのトランスフェクション技術が当該技術分野において一般的に知られている。例えば、Graham et al.(1973)Virology,52:456、Sambrook et al.(1989)Molecular Cloning,A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratories,New York、Davis et al.(1986)Basic Methods in Molecular Biology,Elsevier、及びChu et al.(1981)Gene 13:197を参照されたい。特に適したトランスフェクション方法としては、リン酸カルシウム共沈法(Graham et al.(1973)Virol.52:456−467)、培養細胞内への直接的マイクロインジェクション(Capecchi,M.R.(1980)Cell 22:479−488)、電気穿孔法(Shigekawa et al.(1988)BioTechniques 6:742−751)、リポソーム媒介遺伝子移入(Mannino et al.(1988)BioTechniques 6:682−690)、脂質媒介形質導入(Feigner et al.(1987)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:7413−7417)、及び高速微粒子を使用する核酸送達(Klein et al.(1987)Nature 327:70−73)が挙げられる。
AAVビリオンを作るのに適した宿主細胞としては、例えば、異種DNA分子のレシピエントとして使用することができるかまたは使用されたことのある、微生物、酵母細胞、昆虫細胞及び哺乳動物細胞が挙げられる。当該用語は、トランスフェクトされた元の細胞の子孫を含む。したがって、本明細書中で使用する「宿主細胞」は総じて、外来DNA配列でトランスフェクトされた細胞を指す。安定したヒト細胞株293(例えばAmerican Type Culture Collectionから受託番号ATCC CRL1573のもとに容易に入手することができる)からの細胞を使用することができる。例えば、ヒト細胞株293は、5型アデノウイルスDNA断片で形質転換されたヒト胚性腎細胞株であり(Graham et al.(1977)J.Gen.Virol.36:59)、アデノウイルスのEla及びElb遺伝子を発現する(Aiello et al.(1979)Virology 94:460)。293細胞株は簡単にトランスフェクトされ、AAVビリオンを作るための簡便な基盤を提供する。
昆虫細胞においてAAVビリオンを作る方法は、当該技術分野において既知であり、主題AAVビリオンを作るために用いることができる。例えば、米国特許公開第2009/0203071号、米国特許公開第7,271,002号、及びChen(2008)Mol.Ther.16:924を参照されたい。
いくつかの実施形態では、AAVビリオンまたはAAVベクターは、本明細書において記載されているかまたは当該技術分野において知られているいずれかの方法によって感染性のビリオンまたはウイルス粒子の中にパッケージングされる。
いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドと比較して同様なパッケージングを可能とする。
いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドでパッケージングされたAAVベクターは、非変異型親カプシドポリペプチドでパッケージングされたベクターよりも良好に、生体内で細胞内へ形質導入される。
いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドでパッケージングされたAAVベクターは、非変異型親カプシドポリペプチドでパッケージングされたベクターよりも良好に、試験管内で細胞内へ形質導入される。
いくつかの実施形態では、変異型カプシドポリペプチドは、非変異型親カプシドポリペプチドでパッケージングされた核酸よりも高い核酸発現をもたらす。
いくつかの実施形態では、上記変異型カプシドポリペプチドでパッケージングされたAAVベクターは、非変異型親カプシドポリペプチドでパッケージングされた導入遺伝子よりも良好な導入遺伝子発現をもたらす。
医薬組成物及び投薬
本発明は、本明細書に記載の本発明の方法に従って対象を処置するのに有用な医薬組成物を提供する。さらに、本発明は、記載の医薬組成物を投与するための投薬計画を提供する。本発明は、a)本明細書に記載の変異型ポリペプチドを含むカプシドによってパッケージングされた、つまりその中にパッケージングされた、本明細書に記載の主題AAVベクターまたは主題AAVビリオン、及び治療分子、ならびにb)薬学的に許容できる担体、希釈剤、賦形剤または緩衝剤を含む、医薬組成物を提供する。いくつかの実施形態では、薬学的に許容できる担体、希釈剤、賦形剤または緩衝剤は、ヒトでの使用に適している。
そのような賦形剤、担体、希釈剤及び緩衝剤には、過度の毒性を伴わずに投与されることができるいかなる医薬品も含まれる。薬学的に許容できる賦形剤としては、限定されないが例えば、水、生理食塩水、グリセロール及びエタノールなどの液体が挙げられる。その中に、薬学的に許容できる塩、例えば、塩酸塩、臭化水素酸塩、リン酸塩、硫酸塩などといった無機酸塩;及び酢酸塩、プロピオン酸塩、マロン酸塩、安息香酸塩などといった有機酸の塩を含ませることができる。さらに、湿潤剤または乳化剤などの補助物質、pH緩衝物質などがそのようなビヒクル中に存在していてもよい。薬学的に許容できる多種多様な賦形剤は当該技術分野において既知であり、本明細書中で詳細に述べる必要はない。薬学的に許容できる賦形剤は、様々な刊行物、例えば、A.Gennaro,(2000)Remington:The Science and Practice of Pharmacy,20th edition,Lippincott,Williams,&Wilkins、Pharmaceutical Dosage Forms and Drug Delivery Systems(1999)H.C.Ansel et al.,eds.,7th ed.,Lippincott,Williams,&Wilkins、及びHandbook of Pharmaceutical Excipients(2000)A.H.Kibbe et al.,eds.,3rd ed.Amer.Pharmaceutical Assoc.において十分に記載されている。
主題組成物は、本発明の主題変異型AAVカプシドポリペプチドまたは変異型カプシドポリペプチドを含んでいるAAVビリオンが溶解状態、懸濁状態またはその両方で含まれている液体を含み得る。本明細書中で使用する場合、液体組成物にはゲルを含む。いくつかの実施形態では、液体組成物は水性である。いくつかの実施形態では、組成物は系中でゲル化することができる水性組成物、例えば、系中でゲル化することができる水溶液である。水性組成物は、眼用に適合したpH及びオスモル濃度を有する。
そのような組成物としては、例えば、薬学的投与または生体内での接触もしくは送達に適合した溶媒(水性または非水性)、液剤(水性または非水性)、エマルジョン(例えば水中油または油中水)、懸濁液、シロップ剤、エリキシル剤、分散媒及び懸濁媒、コーティング、等張化剤ならびに、吸収促進剤または吸収遅延剤が挙げられる。水性及び非水性の溶媒、溶液及び懸濁液は懸濁化剤及び増粘剤を含み得る。そのような薬学的に許容できる担体としては、例えば、(コーティングされているかまたはされていない)錠剤、(硬質または軟質の)カプセル剤、マイクロビーズ、散剤、顆粒剤及び結晶が挙げられる。補助的な活性化合物(例えば、保存剤、抗菌剤、抗ウイルス剤及び抗真菌剤)を組成物中に組み込むこともできる。
医薬組成物は、本明細書において明記されているかまたは当業者に既知である特定の投与経路または送達経路に適合するように製剤化することができる。したがって、医薬組成物には、様々な経路での投与に適した担体、希釈剤または賦形剤が含まれる。
非経口投与に適した組成物は、活性化合物の水性及び非水性の溶液、懸濁液またはエマルジョンを含む。製剤は典型的には滅菌されており、意図するレシピエントの血液と等張であり得る。非限定的な実例としては、水、生理食塩水、デキストロース、果糖、エタノール、動物油、植物油または合成油が挙げられる。
経粘膜または経皮投与(例えば局所接触)のためには、医薬組成物に浸透剤が含まれ得る。浸透剤は当該技術分野において既知であり、例えば経粘膜投与の場合には洗浄剤、胆汁塩、及びフシジン酸誘導体が挙げられる。経皮投与のためには、活性成分を当該技術分野において知られているエアゾール剤、スプレー剤、軟膏剤、膏薬、ゲル剤またはクリーム剤として製剤化することができる。皮膚との接触のためには、医薬組成物には典型的に、軟膏剤、クリーム剤、ローション剤、ペースト剤、ゲル剤、スプレー剤、エアゾール剤または油剤が含まれる。有用な担体としては、例えば、ワセリン(登録商標)、ラノリン、ポリエチレングリコール、アルコール、経皮吸収増強剤及びそれらの組み合わせが挙げられる。
共溶媒及び佐薬を製剤に添加してもよい。共溶媒の非限定的な例には、ヒドロキシル基またはその他の極性基、例えば、イソプロピルアルコールなどのアルコール;プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリコールエーテルなどのグリコール;グリセロール;ポリオキシエチレンアルコール及びポリオキシエチレン脂肪酸エステルが含まれる。佐薬としては、例えば、大豆レシチン及びオレイン酸などの界面活性剤;ソルビタントリオレエートなどのソルビタンエステル;ならびにポリビニルピロリドンが挙げられる。
AAVベクターまたはAAVビリオンに適した医薬組成物及び送達システムならびにその方法及び使用は当該技術分野において既知である(例えば、Remington:The Science and Practice of Pharmacy(2003)20th ed.,Mack Publishing Co.,Easton,Pa.、Remington’s Pharmaceutical Sciences(1990)18th ed.,Mack Publishing Co.,Easton,Pa.、The Merck Index(1996)12th ed.,Merck Publishing Group,Whitehouse,N.J.、Pharmaceutical Principles of Solid Dosage Forms(1993),Technonic Publishing Co.,Inc.,Lancaster,Pa.、Ansel and Stoklosa,Pharmaceutical Calculations(2001)11th ed.,Lippincott Williams & Wilkins,Baltimore,Md.、及びPoznansky et al,Drug Delivery Systems(1980),R.L.Juliano,ed.,Oxford,N.Y.,pp.253−315を参照されたい。)
用量は様々であり得、処置が予防的なものであるかそれとも治療的なものであるか、治療が向けられる疾患の種類、徴候、頻度、継続期間または蓋然性、望ましい臨床上の到達目標、以前の処置または同時的処置、対象の全身的健康状態、年齢、性別、人種または免疫能力、及び当業者によって認識されるであろうその他の要因に依存し得る。投薬の量、回数、頻度または継続期間は、処置または療法の何らかの有害副作用、合併症またはその他の危険因子、及び対象の状態によって必要とされるとおりに比例的に増減してもよい。当業者であれば、治療上または予防上の恩恵をもたらすのに十分な量を提供するために要求される用量及びタイミングに影響を与え得る要因を認識するであろう。
本明細書において開示される本発明の方法及び使用は、対象が処置標的の疾患を有すると同定されたか、疾患の1つ以上の症候を有しているか、または対象が疾患の1つ以上の症候をたとえ有していなくともスクリーニングされて本明細書に明記のとおりに陽性と同定される時から約1時間以内〜約2時間以内、約2時間以内〜約4時間以内、約4時間以内〜約12時間以内、約12時間以内〜約24時間以内、または約24時間以内〜約72時間以内に実践することができる。いくつかの実施形態では、本明細書において開示される本発明は、約1時間以内、約2時間以内、約3時間以内、約4時間以内、約5時間以内、約6時間以内、約7時間以内、約8時間以内、約9時間以内、約10時間以内、約11時間以内、約12時間以内、約24時間以内、約36時間以内、約48時間以内または、約72時間以内もしくはそれ以上において実践することができる。勿論、本発明の方法及び使用は、対象が処置標的の疾患を有すると同定されたか、疾患の1つ以上の症候を有しているか、または対象が疾患の1つ以上の症候をたとえ有していなくともスクリーニングされて本明細書に明記のとおりに陽性であると同定される時から約1日後〜約7日後、約7日後〜約14日後、約14日後〜約21日後、約21日後〜約48日後以上、数ヶ月後、または数年後に実践することができる。いくつかの実施形態では、本明細書において開示される本発明は、約1日以内、約2日以内、約3日以内、約4日以内、約5日以内、約6日以内、約7日以内、約8日以内、約9日以内、約10日以内、約11日以内、約12日以内、約14日以内、約21日以内、約36日以内、または約48日以内、またはそれ以上において実践することができる。
いくつかの実施形態では、本発明は、包装材とその中に入った1つ以上の構成要素とを含んだキットを提供する。キットは、典型的には、構成要素についての記載またはその中に入った構成要素を試験管内、生体内もしくは生体外で使用するための説明書きを含んだラベルまたは添付文書を含む。キットは、そのような構成要素の収集物、例えば、変異型AAVカプシドポリペプチド、AAVベクターまたはAAVビリオン、及び任意での第2活性(例えば別の)化合物、薬剤、薬物または組成物を収容し得る。
キットは、キットの1つ以上の構成要素を収容している物理的構造体を指す。包装材は、構成要素を滅菌状態に維持することができ、そのような目的のために一般的に使用される材料(例えば、紙、段ボール、ガラス、プラスチック、箔、アンプル、バイアル、チューブなど)で作られることができる。
ラベルまたは添付文書は、中に入った1つ以上の構成要素、投薬量、活性成分(複数可)の臨床薬理学、例えば作用機序、薬物動態及び薬力学についての識別情報を含むことができる。ラベルまたは添付文書は、製造元、ロット番号、製造元所在地及び日付ならびに消費期限を識別する情報を含むことができる。ラベルまたは添付文書は、製造元情報を識別する情報、ロット番号、製造元所在地及び日付を含むことができる。ラベルまたは折込みは、キット構成要素が使用され得る疾患についての情報を含むことができる。ラベルまたは添付文書は、方法、使用もしくは処置プロトコールまたは治療計画においてキット構成要素のうちの1つ以上を使用するための臨床医または対象へ向けた説明を含むことができる。使用説明書は、投薬の量、頻度または継続期間、及び本明細書に記載の方法、使用、処置プロトコールまたは予防計画もしくは治療計画を実践するための説明を含むことができる。
ラベルまたは添付文書は、構成要素が提供し得る何らかの恩恵、例えば予防的または治療的な恩恵についての情報を含むことができる。ラベルまたは添付文書は、潜在的な有害副作用、合併症または反応についての情報、例えば特定の組成物を使用することが適切とならない状況に関して、対象または臨床医に対する警告を含むことができる。有害副作用または合併症は、組成物に適合しない可能性がある1つ以上の医薬を対象が服用したかもしくは服用するつもりであるかもしくは現在服用している場合または、適合しない別の処置プロトコールまたは治療計画を対象が受けたかもしくは受けるつもりであるかもしくは現在受けている場合にも起こる可能性があり、このため、使用説明はそのような不適合性に関する情報を含み得る。
ラベルまたは添付文書は、別個になっているかまたは、構成要素、キットもしくは包装材(例えば箱)に添付されているか、またはキット構成要素を収容しているアンプル、チューブもしくはバイアルに貼付されている、「印刷物」、例えば紙または厚紙を含む。ラベルまたは添付文書はさらに、コンピュータ可読媒体、例えばバーコード印刷ラベル、ディスク、光ディスク、例えばCD−もしくはDVD−ROM/RAM、DVD、MP3、磁気テープ、または電子記憶媒体、例えばRAM及びROMもしくはこれらのハイブリッド、例えば磁気/光記憶媒体、フラッシュメディアもしくはメモリ型カードを含むことができる。
疾患を処置する方法
本発明はさらに、本発明のAAVベクター及び/または核酸を投与することによって対象の疾患を処置する方法を提供し、ここで、本明細書に記載のAAVベクター及び/または核酸は機能的AAVカプシド内にパッケージングされており、機能的AAVカプシドは本発明の1つ以上の変異型カプシドポリペプチドを含む。典型的な実施形態では、本発明は、本発明の医薬組成物を、それを必要とする対象に投与して対象の疾患を処置する方法を提供する。様々な実施形態において、対象は他の形で本発明の組成物の投与を必要としない。いくつかの実施形態では、本発明は、ワクチン投与方法を提供する。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチドは、例えば治療タンパク質または治療ワクチンなどの異種遺伝子産物をコードするヌクレオチド配列を含んでいる異種核酸を含む治療用発現カセットをパッケージングする。いくつかの実施形態では、AAVビリオンまたはAAVベクターは、例えば治療タンパク質または治療ワクチンなどの異種遺伝子産物をコードするヌクレオチド配列を含んでいる異種核酸を含む治療用発現カセットを含む。
いくつかの実施形態では、本発明の変異型カプシドポリペプチドはワクチン送達の一環として採用される。ワクチン送達は、本明細書に記載のいずれかの治療タンパク質及び核酸の送達を含み得る。いくつかの実施形態では、本発明の変異型カプシドポリペプチドは、ワクチン投薬計画の一環として採用され、本明細書に記載の方法に従って投薬される。
いくつかの実施形態では、本発明の変異型AAVカプシドポリペプチド、AAVビリオンまたはAAVベクターを治療処置計画において使用する。
いくつかの実施形態では、本発明の変異型AAVカプシドポリペプチド、AAVビリオンまたはAAVベクターを治療ポリペプチド産生に使用する。
いくつかの実施形態では、主題変異型AAVカプシドポリペプチドまたはAAVベクターは、対象の細胞内に導入された場合に、変異型AAVカプシドポリペプチドによってパッケージングされるかまたはAAVによってコードされる異種遺伝子産物の高レベルでの産生をもたらす。例えば、変異型AAVカプシドポリペプチドによってパッケージングされるかまたはAAVによってコードされる異種ポリペプチドは約1μg〜約50μg以上のレベルで産生され得る。
いくつかの実施形態では、主題変異型AAVカプシドポリペプチド、AAVビリオンまたはAAVベクターは、対象の中に導入された場合に標的細胞の少なくとも約10%、少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約25%、少なくとも約30%、少なくとも約35%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、または80%超において、変異型AAVカプシドポリペプチドによってパッケージングされるかまたはAAVによってコードされる異種遺伝子産物の産生をもたらす。
いくつかの実施形態では、本発明は、疾患を処置する方法であって、それを必要とする個体に、上記の変異型AAVカプシドポリペプチドまたは主題AAVビリオンによってパッケージングされた治療分子を有効量投与することを含む、方法を提供する。
変異型AAVカプシドポリペプチドまたは主題AAVビリオンは、全身的、局部的もしくは局所的に、または任意の経路、例えば、注射、点滴、経口(例えば摂取または吸入)または局所適用(例えば経皮)によって、投与することができる。そのような送達及び投与としては、例えば、静脈内、粘膜内、腹腔内、皮内、皮下、腔内、頭蓋内、経皮(局所適用)、非経口、例えば経粘膜、または直腸内が挙げられる。典型的な投与及び送達の経路としては、例えば、静脈内(i.v.)、腹腔内(i.p.)、動脈内、筋肉内、非経口、皮下、胸腔内、局所適用、皮膚、皮内、経皮、非経口、例えば経粘膜、頭蓋内、髄腔内、経口(消化器によるもの)、経粘膜、吸入、鼻腔内、挿管、肺内、肺内点滴注入、頬側、舌下、血管内、クモ膜下腔内、腔内、イオン導入、眼内、経眼、腺内、臓器内、及びリンパ管内が挙げられる。
ある場合には、変異型AAVカプシドポリペプチドまたは主題AAVビリオンによってパッケージングされた治療分子の治療上有効な量は、個体に単回以上投与したときに個体における疾患または障害の進行を遅らせるのに有効であるかまたは症候を改善するのに有効である量である。例えば、変異型AAVカプシドポリペプチドまたは主題AAVビリオンによってパッケージングされた治療分子の治療上有効な量は、個体に単回以上投与したときに疾患の進行を、変異型AAVカプシドポリペプチドまたはAAVビリオンによってパッケージングされた治療分子による処置の不在下での疾患の進行に比べて少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約25%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、または80%よりも大きく遅らせるのに有効な量とすることができる。
したがって、処置の治療的または恩恵的効果は、特定の対象に対してもたらされる客観的または主観的に測定可能または検出可能な任意の改善または恩恵である。治療的または恩恵的効果は、必ずというわけではないが、全てまたは何らかの特定の有害な症候、障害、病気、または疾患の合併症の完全な除去であり得る。したがって、臨床上の満足な到達目標は、有害な症候、障害、病気もしくは、疾患によって引き起こされるかもしくは疾患に関連のある合併症の、漸増的改善もしくは部分的軽減または、1つ以上の有害な症候、障害、病気もしくは、疾患によって引き起こされるかもしくは疾患に関連する合併症の、悪化もしくは進行の抑制、減少、軽減、抑止、防止、制限もしくは制御が、短持続期間または長持続期間(数時間、数日、数週間、数ヶ月間など)にわたって存在する場合に達成される。
臨床症候の改善は、当該技術分野において知られている1つ以上の方法によって追跡評価することもでき、治療の有効性の指標として用いることができる。臨床症候はまた、当業者に知られている任意の手段、例えば肝臓有効性基準、限定されないが例えば、肝臓酵素試験、MRI、胆汁酸プロファイリングまたは、肝機能及び/または肝機能の不良を検査及び/または判定するのに有用であることが知られているその他の任意の試験によって追跡評価してもよい。肝臓酵素試験(肝機能試験またはLFTと呼ばれることがある)としては、限定されないが例えば、アスパラギン酸アミノ基転移酵素(ASTまたはSGOT)、アラニンアミノ基転移酵素(ALTまたはSGPT)、アルカリホスファターゼ(ALP)、5’ヌクレオチダーゼ、γ−グルタミルトランスペプチダーゼ(GGT)、ビリルビン、アルブミン及びα1アンチトリプシン(A1A)のレベルについての血液試験が挙げられる。凝固因子産生に肝臓が関与していることから、プロトロンビン時間(PT;凝固時間;国際標準比(INR)として表されることが多い)を測定することもできる。ビリルビンレベルを尿において肝機能の試験として測定することもできる。
いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチド、主題AAVビリオンまたはAAVウイルスによってパッケージングされた治療分子(例えばワクチンを含む)は、対象の中に導入された場合に約2日〜約6ヶ月、例えば、約2日〜約7日、約1週間〜約4週間、約1ヶ月〜約2ヶ月、または約2ヶ月〜約6ヶ月の期間にわたって異種遺伝子産物の産生をもたらす。いくつかの実施形態では、変異型AAVカプシドポリペプチド、主題AAVビリオンまたはウイルスによってパッケージングされた治療分子(例えばワクチンを含む)は、対象の中に導入された場合に6ヶ月超、例えば約6ヶ月〜20年以上、または1年超、例えば、約6ヶ月〜約1年、約1年〜約2年、約2年〜約5年間、約5年〜約10年、約10年〜約15年、約15年〜約20年、または20年超の期間にわたって、コードされた異種遺伝子産物の産生をもたらす。いくつかの実施形態では、投与計画はワクチン投薬計画の一部である。
主題AAVビリオンの多回投薬を、それを必要とする個体に施すことができる。多回投薬を一定期間にわたって施す場合、活性剤は一定期間にわたって月1回〜およそ年1回、およそ年1回〜年2回、およそ2年に1回〜5年に1回、またはおよそ5年に1回〜およそ10年に1回投与する。例えば、主題AAVビリオンを約3ヶ月〜約2年、約2年〜約5年、約5年〜約10年、約10年〜約20年、または20年超の期間にわたって投与する。投与の実際の頻度及び処置の実際の継続期間は様々な要因に依存する。いくつかの実施形態では、投与計画はワクチン投薬計画の一部である。
治療効果を獲得するための用量、例えば、ベクターゲノム/キログラム体重(vg/kg)は、様々な要因、限定されないが例えば、投与経路、治療効果を獲得するために要求される異種ポリヌクレオチド発現レベル、処置される特定の疾患、ウイルスベクターに対する何らかの宿主免疫応答、異種ポリヌクレオチドまたは発現産物(タンパク質)に対する宿主免疫応答、及び発現したタンパク質の安定性に基づいて変化するであろう。当業者であれば、上記要因及びその他の要因に基づいて、特定の疾患または障害を有する患者を処置するためのビリオン用量範囲を容易に決定することができる。大抵の場合、治療効果を獲得するための用量は、対象の体重1キログラム当たりのベクターゲノム数(vg/kg)表示で例えば少なくとも約1×10、少なくとも約1×1010、少なくとも約1×1011、少なくとも約1×1012、少なくとも約1×1013、または少なくとも約1×1014、またはそれ以上に及ぶであろう。いくつかの実施形態では、処置を5×1010vg/kgの用量で施す。いくつかの実施形態では、本発明の変異型AAVポリペプチドは、対象に投与されるAAVベクターまたはその他の治療分子の総量を減らすために採用することができ、この場合、変異型カプシドポリペプチドを使用して上記AAVベクターまたはその他の治療分子を形質導入するときに、同程度の治療効果を得る(つまり、どちらの用量も同様の治療効果または区別できない治療効果をもたらす)ように非変異型親カプシドポリペプチドを使用してAAVベクターまたはその他の治療分子を形質導入する場合に対象に投与されるAAVベクターまたはその他の治療分子の量に比べてより少ない総量のAAVベクターまたはその他の治療分子を対象に投与する。いくつかの実施形態では、対象に投与されるベクターまたはその他の治療分子の総量は、変異型カプシドポリペプチドを使用してAAVベクターまたはその他の治療分子を形質導入するときに、同程度の治療効果を得る(つまり、どちらの用量も同様の治療効果または区別できない治療効果をもたらす)ように非変異型親カプシドポリペプチドを使用してAAVベクターまたはその他の治療分子を形質導入する場合に比べて約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%またはそれ以上少ない。いくつかの実施形態では、対象に投与するAAVベクターまたはその他の治療分子の総量は、変異型カプシドポリペプチドを使用してAAVベクターまたはその他の治療分子を形質導入するときに、同程度の治療効果を得る(つまり、どちらの用量も同様の治療効果または区別できない治療効果をもたらす)ように非変異型親カプシドポリペプチドを使用してAAVベクターまたはその他の治療分子を形質導入する場合に比べて約5%〜約80%、約10%〜約75%、約15%〜約65%、約20%〜約60%、または約10%〜約50%少ない。
有効量または十分量は、必ずというわけではないが単回投与で提供することができ、多回投与を必要とすることもあり、必ずというわけではないが単独で、または別の組成物(例えば薬剤)、処置、プロトコールもしくは治療計画と組み合わせて投与することができる。例えば、当該量は、対象の要求、処置される疾患の種類、状況及び重症度または処置の副作用(あれば)によって必要とされるとおりに比例的に増量してもよい。さらに、有効量または十分量は、第2の組成物(例えば別の薬物または薬剤)、処置、プロトコールまたは治療計画を伴わずに単回用量または多回用量で与えられる場合に有効または十分である必要はない、というのも、所与の対象において有効または十分とみなされるためにはそのような用量を上回るかもしくは超える追加の用量、量もしくは継続期間、または追加の組成物(例えば薬物または薬剤)、処置、プロトコールもしくは治療計画が含められることがあるからである。有効とみなされる量はまた、別の処置、治療計画またはプロトコールの利用、例えば凝固障害(例えば血友病AまたはB)の処置のための組換え凝固因子タンパク質の投与の軽減をもたらす量も含む。
有効量または十分量は、所与の群内または集団内のあらゆる処置対象または大半の処置対象において有効である必要はない。有効量または十分量は、群または全体的集団ではなく特定の対象における有効性または十分性を意味する。そのような方法においては典型的であるように、ある対象は、所与の処置方法または用途に対してより大きい応答またはより小さい応答を呈するかまたは全く応答を呈しないであろう。このように、適する量は、処置される症状、望ましい治療効果及び個々の対象(例えば、対象における生物学的利用能、性別、年齢など)に依存するであろう。
疾患もしくはその症候、または根底にある細胞応答に関して、検出可能または測定可能な改善としては、例えば、主観的または客観的な、疾患もしくは疾患によって引き起こされるかもしくは疾患に関連する合併症の発生、頻度、重症度、進行もしくは持続期間の減少、低減、抑制、抑止、制限もしくは制御、または疾患の症候もしくは根底にある原因もしくは成り行きの改善、または疾患の逆転が挙げられる。
したがって、好結果な処置転帰は、対象における疾患または疾患の1つ以上の有害症候もしくは根底にある原因もしくは成り行きの発生、頻度、重症度、進行または持続期間の減少、軽減、抑制、抑止、制限、制御または防止という「治療効果」または「恩恵」につながり得る。したがって、疾患または有害症候の根底にある1つ以上の原因に影響を与える処置方法及び用途は有益であるとみなされる。悪化の減少または軽減、例えば、疾患またはその有害症候が安定することも、好結果な処置転帰である。
したがって、治療上の恩恵または改善は、疾患または、疾患に関連するいずれか1つもしくは大半もしくは全ての有害症候、合併症、成り行きもしくは根底にある原因の完全な除去である必要はない。それゆえ、満足な到達目標は、対象の疾患の漸増的改善または、疾患の発生、頻度、重症度、進行もしくは持続期間の部分的な減少、低減、抑制、抑止、制限、制御もしくは防止、もしくは疾患の抑制もしくは逆転(例えば、1つ以上の症候または合併症が安定すること)が、短持続期間または長持続期間(数時間、数日、数週間、数ヶ月など)にわたって存在する場合に達成される。方法または用途、例えば、疾患の潜在的な治療上の恩恵または改善をもたらす処置の有効性は、様々な方法によって確認することができる。
開示されている方法及び用途は、所望の治療的、恩恵的、追加的、相乗的または相補的な活性または作用を有するいかなる化合物、薬剤、薬物、処置またはその他の治療計画もしくはプロトコールと組み合わせることもできる。典型的な併用組成物及び併用処置としては、例えば、第2の活性物質、例えば、生物製剤(タンパク質)、薬剤及び薬物が挙げられる。そのような生物製剤(タンパク質)、薬剤、薬物、処置及び療法は、他の任意の本発明の方法または用途、例えば対象の肝疾患を処置する治療方法の前に、または実質的にそれと並行して、またはその後に、施すかまたは行うことができる。
当該化合物、薬剤、薬物、処置またはその他の治療計画またはプロトコールは、併用組成物として、または別々に、例えば、本明細書に記載のAAVベクターまたはAAVビリオンの送達または投与と並行して、または連続的もしくは逐次的に(その前または後に)施すことができる。したがって、本発明は、本発明の方法または用途と、本明細書において明示されているかまたは当業者に知られている任意の化合物、薬剤、薬物、治療計画、処置プロトコール、プロセス、治療または組成物とを併用する組み合わせを提供する。化合物、薬剤、薬物、治療計画、処置プロトコール、プロセス、治療または組成物は、本明細書に記載のAAVベクターまたはAAVビリオンの投与の前に、またはそれと実質的に並行して、またはその後に対象に施すかまたは行うことができる。したがって、併用実施形態の具体的かつ非限定的な例には、上記またはその他の化合物、薬剤、薬物、治療計画、処置プロトコール、プロセス、治療または組成物を含む。
本発明の方法及び用途はさらに、数ある中でも、別の化合物、薬剤、薬物、治療計画、処置プロトコール、プロセスまたは治療の必要性または利用の低減をもたらす方法及び用途を含む。例えば、患者が肝臓からの血液凝固性分泌の不良を有する血液凝固疾患に関して、対象の肝臓からの内因性凝固因子の不十分または不完全な(異常な、または突然変異による)分泌を補うための組換え凝固因子タンパク質の投与が所与の対象においてより少ない頻度またはより少ない用量となるかまたは排除される場合、本発明の方法または用途は治療上の恩恵を有する。したがって、本発明によれば、別の処置または療法の必要性または利用を低減する方法及び用途が提供される。
本発明は、獣医学的医療用途を含めて動物に有用である。したがって、好適な対象としては、例えば、ヒトなどの哺乳動物、及び非ヒト動物が挙げられる。いくつかの実施形態では、ヒトは男性である。いくつかの実施形態では、ヒトは女性である。「対象」という用語は、動物、典型的には哺乳動物、例えば、ヒト、非ヒト霊長類(類人猿、テナガザル、ゴリラ、チンパンジー、オランウータン、マカク)、飼育動物(イヌ及びネコ)、家畜動物(家禽、例えば、ニワトリ及びアヒル、ウマ、ウシ、ヤギ、ヒツジ、ブタ)、実験動物(マウス、ラット、ウサギ、モルモット)、及びその他の鳥類(トリとしては、限定されないが例えば、オウム、(小型及び大型の)パラキート、ペンギン、オカメインコ、パロットレット、ローリー、ロリキート、ピオヌスインコ、Poicephalus、カナリア、フィンチ、コカトゥー、コンゴウインコ、カラス、doves(ハト)、pigeons(ハト)、マイナ及びオオハシが挙げられる)を指す。ヒト対象としては、例えば、胎児、新生児、幼児、年少者及び成人の対象が挙げられる。対象には、動物疾患モデル、例えば、血液凝固疾患のマウスモデル及びその他の動物モデル、ならびに当業者に知られているその他のモデルが含まれる。
肝臓の疾患及び障害の非限定的な特定例としては、限定されないが、肝臓が適切に機能することを阻むかまたはそれが十分に機能すること(正常レベルで機能すること)を妨害する任意の症状が挙げられる。肝臓の疾患及び障害の症候としては、例えば、腹痛、皮膚または眼の黄染(黄疸)、肝機能試験の異常な結果、肝臓の肥大(例えば不均衡な肥大を含む)、及び肝硬変が挙げられる。肝臓の疾患及び障害としてはさらに、限定されないが例えば、アメーバ性肝膿瘍、自己免疫性の肝疾患及び肝障害(例えば、自己免疫性肝炎、原発性胆汁性硬変症(PBC)及び原発性硬化性胆管炎(PSC)を含む)、胆道閉鎖症、硬変症、コクシジオイデス症、デルタ因子(D型肝炎)、薬物性胆汁鬱滞、ヘモクロマトーシス、ウイルス性肝炎(例えば、A型肝炎、B型肝炎及びC型肝炎を含む)、新生児肝炎、肝細胞癌(HCC及びその他の肝臓癌)、線維層状型肝細胞癌、アルコールに起因する肝疾患、化膿性肝膿瘍、ライ症候群、硬化性胆管炎、ウィルソン病、急性肝不全(例えば薬物、毒素及びその他の様々な疾患によって引き起こされるもの)、アルコール性肝疾患、自己免疫関連疾患、バッド・キアリ症候群、凝固亢進疾患、寄生虫感染症、慢性胆管閉塞症(例えば、腫瘍、胆石、炎症及び外傷によるものを含む)、ヘモクロマトーシス、α1アンチトリプシン(A1A)欠乏症、ウィルソン病、アラジール症候群、嚢胞性肝疾患、ガラクトース血症、ジルベール症候群、ヘモクロマトーシス、妊娠時の肝疾患、リソソーム酸性リパーゼ欠損症(LALD)、ポルフィリン症、サルコイドーシス、1型グリコーゲン蓄積病、チロシン血症、多包虫症、細菌性肝紫斑病、先天性肝線維症、鬱血性肝障害、胃前庭部毛細血管拡張症、肝性脳症、肝内結石症、肝肺症候群、肝腎症候群、肝脾腫、肝毒性、肝紫斑病、インド小児肝硬変、ラエンネック型肝硬変、リングスタダス症候群、進行性家族性肝内胆汁鬱滞症、ツァーン梗塞、ジーヴ症候群、ならびに非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)が挙げられる。
本発明に従って処置することができる疾患の非限定的な特定例としては、例えば、本明細書において明記したもの及び、肺疾患(例えば嚢胞性線維症)、凝固障害または出血性障害(例えば阻害剤を伴うかまたは伴わない血友病Aまたは血友病B)、サラセミア、血液障害(例えば貧血)、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、てんかん、リソソーム蓄積症、銅または鉄の蓄積症(例えば、ウィルソン病またはメンケス病)、リソソーム酸性リパーゼ欠損症、神経障害または神経変性疾患、がん、1型または2型糖尿病、ゴーシェ病、ハーラー病、アデノシンデアミナーゼ欠損症、代謝不全(例えばグリコーゲン蓄積病)、網膜変性疾患(例えば、RPE65の欠損症または不全、コロイデレミア、及びその他の眼疾患)、及び固形臓器(例えば、脳、肝臓、腎臓、心臓)の疾患、ならびに筋疾患、限定されないが例えば、酸性マルターゼ欠損症(AMD)、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、アンダーセン・タウィル症候群、ベッカー型筋ジストロフィー(BMD)、ベッカー型先天性ミオトニー、ベスレムミオパチー、延髄脊髄性筋萎縮症(球脊髄性筋萎縮症)、カルニチン欠乏症、カルニチンパルミチルトランスフェラーゼ欠損症(CPT欠損症)、セントラルコア病(CCD)、中心核ミオパチー、シャルコー・マリー・トゥース病(CMT)、先天性筋ジストロフィー(CMD)、先天性筋無力症(CMS)、先天性筋硬直性ジストロフィー、コーリ病(脱分枝酵素欠損症)、脱分枝酵素欠損症、デジェリン・ソッタス病(DSD)、皮膚筋炎(DM)、遠位型筋ジストロフィー(DD)、デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)、筋緊張性ジストロフィー(筋強直性ジストロフィー)、エメリー・ドレイフス型筋ジストロフィー(EDMD)、内分泌性ミオパチー、オイレンブルグ病(先天性パラミオトニア)、顔面肩甲上腕型筋ジストロフィー(FSHまたはFSHD)、フィンランド人(頸骨筋)遠位ミオパチー、フォーブス病(脱分枝酵素欠損症)、フリードライヒ運動失調症(FA)、福山型先天性筋ジストロフィー、10型糖原病、11型糖原病、2型糖原病、3型糖原病、5型糖原病、7型糖原病、9型糖原病、Gowers−Laing遠位型ミオパチー、Hauptmann−Thanheuser MD(エメリー・ドレイフス型筋ジストロフィー)、遺伝性封入体筋炎、遺伝性運動感覚ニューロパチー(シャルコー・マリー・トゥース病)、甲状腺機能亢進性ミオパチー、甲状腺機能低下性ミオパチー、封入体筋炎(IBM)、遺伝性ミオパチー、インテグリン欠損型先天性筋ジストロフィー、ケネディ病(球脊髄性筋萎縮症)、クーゲルベルグ・ウェランダー病(脊髄性筋萎縮症)、乳酸脱水素酵素欠損症、ランバート・イートン筋無力症候群(LEMS)、肢帯型筋ジストロフィー(LGMD)、ルー・ゲーリック病(筋萎縮性側索硬化症)、マッカードル病(ホスホリラーゼ欠損症)、メロシン欠損型先天性筋ジストロフィー、筋肉の代謝性疾患、ミトコンドリアミオパチー、三好型遠位型ミオパチー、運動ニューロン疾患、筋・眼・脳病、重症筋無力症(MG)、ミオアデニル酸デアミナーゼ欠損症、筋原線維性ミオパチー、筋型ホスホリラーゼ欠損症、先天性ミオトニー(MC)、筋強直性ジストロフィー(MMD)、筋細管ミオパチー(MTMまたはMM)、ネマリンミオパチー、埜中型遠位型ミオパチー、眼咽頭筋ジストロフィー(OPMD)、先天性パラミオトニア、ピアソン症候群、周期性麻痺、腓骨筋萎縮症(シャルコー・マリー・トゥース病)、ホスホフルクトキナーゼ欠損症、ホスホグリセリン酸キナーゼ欠損症、ホスホグリセリン酸ムターゼ欠損症、ホスホリラーゼ欠損症、ホスホリラーゼ欠損症、多発性筋炎(PM)、ポンペ病(酸性マルターゼ欠損症)、進行性外眼筋麻痺(PEO)、桿体病(ネマリンミオパチー)、脊髄性筋萎縮症(SMA)、球脊髄性筋萎縮症(SBMA)、スタイナート病(筋強直性ジストロフィー)、垂井病(ホスホフルクトキナーゼ欠損症)、トムセン病(先天性ミオトニー)、ウルリッヒ型先天性筋ジストロフィー、ウォーカー・ワールブルグ症候群(先天性筋ジストロフィー)、ウェランダー型遠位型ミオパチー、ウェルドニッヒ・ホフマン病(脊髄性筋萎縮症)、及びZASP関連ミオパチーが挙げられる。
主題方法を用いて処置または防止することができる眼疾患としては、限定されないが例えば、急性黄斑神経網膜症;黄斑部毛細血管拡張症;ベーチェット病;脈絡膜血管新生;糖尿病ぶどう膜炎;ヒストプラズマ症;黄斑変性症、例えば、急性黄斑変性症、Scorsby’s黄斑ジストロフィー、初期もしくは中悪性度の(乾燥型)黄斑変性症、または進行黄斑変性症の一形態、例えば滲出型黄斑変性症もしくは地図状萎縮;浮腫、例えば、黄斑浮腫、嚢胞様黄斑浮腫及び糖尿病黄斑浮腫;多病巣性脈絡膜炎;後眼部または後眼部位を冒す眼球外傷;眼腫瘍;網膜障害、例えば、網膜中心静脈閉塞症、糖尿病網膜症(増殖性及び非増殖性糖尿病網膜症を含む)、増殖性硝子体網膜症(PVR)、網膜動脈閉塞性疾患、網膜剥離、ぶどう膜炎性網膜疾患;交換性眼炎;フォークト小柳・原田(VKH)症候群;ぶどう膜滲出(uveal diffusion);眼球レーザー処置によって引き起こされるかまたは影響を受ける後眼部症状;光線力学療法、光凝固術、放射線網膜症によって引き起こされるかまたは影響を受ける後眼部症状;網膜上膜障害;網膜中心静脈閉塞症または網膜静脈分岐閉塞症;前部虚血性視神経症、非網膜症型糖尿病性網膜機能障害;色素性網膜炎;網膜分離症;ならびに緑内障から選択される。
一実施形態において、本発明の方法または用途は、(a)本明細書に記載のとおりに調製された変異型AAVカプシドポリペプチドがカプシドによって含まれているAAVビリオンを提供することを含み、AAVビリオンが異種核酸配列を含むものであり、異種核酸配列が、上記核酸配列の転写をもたらす発現制御エレメントに機能可能に繋げられており;さらに、(b)上記異種核酸が対象において発現するようにAAVビリオンを対象に一定量投与することを含む。
一実施形態において、本発明の方法または用途は、(a)本明細書に記載のとおりに調製された変異型AAVカプシドポリペプチドによってパッケージングされた治療分子(例えばワクチンを含む)を提供することを含み、治療分子が異種核酸配列を含むものであり、異種核酸配列が、上記核酸配列の転写をもたらす発現制御エレメントに機能可能に繋げられており;さらに、(b)上記異種核酸が哺乳動物において発現するように、変異型AAVカプシドポリペプチドによってパッケージングされた治療分子(例えばワクチンを含む)を哺乳動物に一定量投与することを含む。
別の実施形態において、本発明の方法または用途は、変異型AAVカプシドポリペプチドによってパッケージングされた異種ポリヌクレオチド、変異型AAVカプシドポリペプチドによってパッケージングされた複数の異種ポリヌクレオチド、本明細書に記載のとおりに調製されたAAVビリオン、または異種核酸配列を含んでいる複数のAAVビリオンを哺乳動物または哺乳動物の細胞に投与し、それによって哺乳動物または哺乳動物の細胞の中に異種ポリヌクレオチド配列を送達するかまたは移入させることによって、哺乳動物または哺乳動物の細胞の中に異種ポリヌクレオチド配列を送達するかまたは移入させることを含む。いくつかの実施形態では、異種核酸配列が、哺乳動物において発現するタンパク質をコードするか、または異種核酸配列が、哺乳動物における内因性タンパク質の発現を低減する抑制性の配列もしくはタンパク質をコードする。
例として、血友病に関して治療効果を得るためには、肝臓は、重度の疾患表現型を中等度のものへと変化させるべく、循環血液凝固因子のレベルを正常な個体において認められる因子濃度の1%よりも高い濃度まで分泌せねばならないと考えられている。重度の表現型は、関節損傷、及び生命を脅かす出血によって特徴付けられる。中等度の疾患表現型を軽度なものへと変えるには、循環血液凝固因子濃度が正常濃度の約5%よりも高いことが必要であると考えられている。そのような血友病対象を処置することに関して、所望の治療効果を得るためには、典型的な用量は、少なくとも1×1010AAVベクターゲノム(vg)/キログラム(vg/kg)対象体重、または約1×1010〜約1×1011vg/kg対象体重、または約1×1011〜約1×1012vg/kg対象体重、または約1×1012〜約1×1013vg/kg対象体重である。いくつかの実施形態では、5×1010vg/kgの用量で処置を施す。
実施例1:既存のヒト中和抗体に対して耐性である新規組換えアデノ随伴ウイルスカプシド
目的:
ヒト細胞に形質導入する能力と、患者の既存の抗カプシド抗体による中和を回避する能力とを併せ持つ新規組換えAAV(rAAV)カプシドを進化させる。既存の抗体の力価による中和からの回復力のあるrAAVベクターの作出及び同定は、これらのベクターが核酸送達のための臨床試験において使用されるので、ヒト遺伝子治療において大いに役立つであろう。意図した疾患を処置するための遺伝子移入の成功を妨げるであろう既存抗AAV抗体を有する人口の割合は高い(25〜75%の間で変動)。そういったことから、予めスクリーニングされた患者を治験から排除せざるを得ないかまたは治療処置に供するわけにいかないことがよくある。
技術的説明(概要):
10個の異なる親AAVカプシド(AAV1、2、3b、4、5、6、8、9_hu14、鳥類AAV、ウシAAV)のDNAシャッフリングによる10e5(すなわち10)個の変異型の野生型複製性AAVライブラリーを利用した。AAVカプシドライブラリーは、野生型アデノウイルス5型と同時投与された場合にヒト細胞において選択的に複製し、キメラヒト化肝臓マウスを、ヒト肝臓への向性を有するカプシドの選抜を可能にするための優れたツールにする。スクリーニングは、異種移植を施されたヒト化肝臓マウスにおいて5回の選抜にわたって行い、そして、スクリーニングが完了するのを待たずに、中和抗体回避に関する後のスクリーニングで使用するためにライブラリー多様性を多少残したままでスクリーニングを終了した。5回のヒト肝臓スクリーニングからの全ての変異型を先に進め、IgG免疫捕捉アッセイにおいて、プールされたヒト免疫グロブリンとの結合に耐えるそれらの能力に関してさらに2回スクリーニングした。好成績に選抜された上位100位までの変異型を配列決定し、アミノ酸レベルでのカプシド関連性に基づいて7つのプールのCAGプロモーター駆動型GFP製剤としてベクター化した。次に各プールを、追加で、プールされたヒト免疫グロブリンによるスクリーニングに再び供し、最良のプールを選出した。このプールからの上位7位までの候補を対照血清型と共に試験した結果、体液性中和に関して極度:最も強い中和(AAV−2)、最も弱い中和(AAV−DJ)を表し、LK03はそれらの中間であった。これらのプールからの、臨床用途に最も妥当な変異型は、AAV−NP84、AAV−NP40及びAAV−NP59であることが同定された。AAV−NP84は、AAV−DJに比肩する中和特性を有し、後に続くヒト化肝臓マウスにおける生体内での形質導入試験では、ヒト肝細胞に対する高い向性及び特異性がAAV−NP84によって実証された。それに比べ、AAV−NP40は若干の中和特性を有するが、生体内でヒト肝細胞への高い向性及び特異性も示す。最後に、AAV−NP59も若干の中和特性を呈するが、ヒト肝細胞とマウス肝細胞との両方に形質導入することができる。これは、AAV−NP59がマウスでの前臨床研究のモデル構築に使用され得るだけでなく臨床的にヒトにおいても使用され得ることから、非常に有用となる可能性がある。
そのような変異型AAVカプシドポリペプチドには、ヒト遺伝子治療での用途がある。
AAVベクター:
今日において肝細胞に対する優れた向性を有するAAVカプシドとしては、例えば、AAV−8、AAV−DJ、及びAAV−LK03が挙げられる。しかしながら、AAV−8もAAV−DJも概してマウス肝細胞にのみ形質導入し、ヒト肝細胞には形質導入しない。AAV−LK03は、ヒト化マウスにおいて生体内でヒト肝細胞に良好に形質導入するが、潜在的患者の約1/3はそれに対する既存の抗体を有し、これらの患者において有用となるその能力には限界がある。新規AAVカプシドAAV−NP84、AAV−NP40及びAAV−NP59は、ヒト化マウスにおいて生体内での堅牢なヒト肝細胞形質導入を示す。AAV−NP84も、好ましいと見受けられる抗体中和特性を示す。
カプシド配列の変化は、中和特性をさらにいっそう強化する可能性があり、ヒト組織の形質導入を強化する可能性があり、かつ/または治療介入にとっての良好な標的である様々なヒト細胞種の形質転換を拡充する可能性がある。
カプシド配列AAV−NP84、AAV−NP40及びAAV−NP59の他にもAAV−NP30が本発明において同定された。
ヒト肝細胞向性とヒト免疫回避との両方の能力を呈する新規変異型AAVカプシドが本発明において提供される。
実施例2:生物工学によって作られた、生体内での高いヒト肝臓形質導入と固有の体液性血清反応性とを併せ持つAAVカプシド
概要:
ヒト肝疾患の生体内での遺伝子治療処置剤を送達するための既存の組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)血清型は、高レベルのヒト肝細胞形質導入と好ましい体液性中和属性との両立をもたらさなかった。しかし、これらの特性の両立は治療有効性にとって重要である。固有の血清反応性特性を呈すると同時に治療上妥当なレベルでヒト肝細胞に機能的に形質導入するカプシドを生物工学によって作るために、多様なカプシドライブラリーを、初代ヒト肝細胞において生体内で使用するのみならず、数千人の患者に由来するプールされたヒト血清と共に使用して、多重逐次指向的進化スクリーニングを行った。ヒト化肝臓を有するマウスにおいてAAVライブラリーを5回の生体内選抜に供して充実ヒト肝指向性ライブラリーを単離し、次いでそれを、プールされたヒト免疫グロブリンに対するビーズ上での逐次スクリーニングへの投入材料として使用した。進化させた変異型をベクター化し、既存の肝指向性血清型に対して検証した。進化AAV血清型のうちの2つ―NP40及びNP59―は、キメラヒト化肝臓マウスにおける生体内での向上した機能的ヒト肝細胞形質導入と、好ましいヒト血清反応性特性とを両方とも呈した。これらの新規カプシドは、将来のヒト肝臓遺伝子治療用途のための強化されたベクター送達システムに相当する。
序論:
数十年間の肝臓遺伝子治療研究にもかかわらず、rAAV遺伝子移入によって処置された肝障害でこれまでに治療レベルでなく治癒レベルに到達したものはない。血友病Bにおいてヒト第IX因子を発現するrAAVベクターで患者を処置することにはかなりの進歩があったが1、2、形質導入は少なく、形質導入された少数の肝細胞からの超生理学的な発現レベルによって補われるにすぎなかった3、4。分泌因子の恩恵がある血友病Bのような非細胞自立性疾患では、これらの低い形質導入レベルは、高発現のために最適化された移入ベクターと組み合わせられるのであれば十分であり得る。しかしながら、より要求の大きい細胞自立性表現型を有する肝疾患では、そのような形質導入レベルは最適未満であろう。長期機能的ヒト肝臓形質導入を改良するには、機能的肝細胞形質導入の総レベルの向上、rAAVカプシドに対する既存の中和抗体(nAb)、及び形質導入肝細胞上に提示されるカプシドペプチドに対する細胞性免疫応答を含めた数多くのハードルが残っている。これまでの最適未満の形質導入はおそらく、ヒトにおける肝細胞向性も発現の到達可能な動態及び強度も再現しない動物モデルにおいて前臨床rAAV選抜及び検証が歴史的に行われてきたという事実に端を発している1、5。血流中でのrAAVの体液性中和は、患者を自然界で親血清型に曝露することによって起こる6−11。免疫によって媒介される形質導入肝細胞の破壊は、rAAVカプシド成分に対するCD8+T細胞応答によるものであるが12、これは大抵、コルチコステロイド投与及び用量低減によって管理されることができる。したがって、高レベルで機能的なヒト肝細胞形質導入及び、体液性中和の回避は、今日において真に有効な臨床肝臓遺伝子治療にとって主要な障壁であり続けている。
重要なことに、多様なカプシドライブラリーの指向的進化を通じて親血清型では不可能な形質導入及び中和潜在性を達成すべく生物工学によってrAAVベクターを作ることができる13−15。この技術は、選抜及び進化のプロセス全体を通じてAAVを複製させることを利用する。受容体結合性及び取込みに関してのみ選抜する非複製型スクリーニング16、17とは対照的に、複製性AAVを使用する手法は、侵入後の機能的形質導入効率に対してどれも大きな影響を与え得るものである肝細胞内での輸送及び発現のカスケードの全ステップにおいて選抜を行う5、18−20。カプシドの単一のアミノ酸の突然変異でさえ、侵入後及び脱殻後の機能的形質転換に影響を与えることが示されている21。総合すれば、これらのデータは、可能な限り複製型AAVスクリーニングを用いることを支持している。
本発明では、これらの重要パラメータ:単なる肝細胞受容体結合性及び侵入にとどまらない選抜を可能にする複製性AAVライブラリーを使用すること、マウスではなくヒトの肝細胞において生体内でヒト肝細胞向性を進化させること、数千人の患者に由来するヒト免疫グロブリンのプールに対する体液性回避についてのスクリーニングをすること、ならびに臨床的に有意な方法論を用いて形質導入を評価すること、の各々を結合させた。結果として、以前に特徴付けられた血清型に比べて優れたヒト肝臓形質導入及び固有の体液性中和を有する一まとまりの新規rAAV変異型が得られた。
結果:
ヒトにおける理想的な肝臓送達に必要な基準を全て満たす既存のrAAV血清型はない
遺伝子治療分野において、高い機能的ヒト肝細胞形質導入と低い中和潜在性との併合的必要性を満たす理想的なrAAVベクター候補は存在しない。いくつかの候補は、治験または異種移植モデルにおいて検出可能なヒト肝細胞形質導入を実証した一方でどれも好ましい中和特性を呈さず、またその逆も同様である(下表3参照)。ヒト肝臓試験またはヒト化肝臓マウスのどちらかで試験されたことのないいかなるrAAVもこの一覧表から除外した、というのも、細胞株のみ(rAAV−F系列22)または非ヒト化マウスのみ(rAAV123、24)におけるヒト肝細胞形質導入の評価はヒト肝臓形質導入との相関が乏しいことが示されているからである1、5。最も好ましい極度を有する2つの候補は、高いヒト肝細胞形質導入を有するがしかし実質的なnAbレベルも誘発するrAAV−LK03と、低いnAbレベルを誘発する13がしかしヒト肝細胞形質導入に関する評価が未だなされていないrAAV−DJである。これに対処するために、6匹のヒト化FRG25マウスをssAAV−DJ−CAG−GFPで処置し、マウス及びヒト肝細胞における形質導入を測定した。ヒトFAH及びウイルスGFPについての肝臓免疫組織化学は、全ての処置マウスにおいて低レベルの機能的ヒト肝細胞形質導入(<5%)を実証した(図17a、図17b参照)。処置済みの肝臓切片に対するGFP RNA FISHに続く逐次的なGFP DNA FISHの結果は、機能的ヒト形質導入の遮断が脱殻後に起こったことを実証した(図17c〜e参照)。強い核内GFP DNAと、核内及び細胞質内GFP RNAとの両方が検出されたが、GFPタンパク質は存在せず、機能的発現に対する翻訳遮断を指し示していた。
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表3は、既存の肝臓指向性AAV血清型を使用した機能的肝細胞形質導入及びヒトの既存の中和抗体レベルの文献比較を示す。異なる状況において生体内で肝細胞に機能的に形質導入する能力を比較した。第1列は、治験から推定されたヒト肝細胞機能的形質導入パーセントを示す。全ての値は推定値である、というのも、処置後の機能的形質転換(ベクター複製数ではなくタンパク質発現)を評価する生検が行われていないからである。注目すべきことに、AAV8からの発現レベルは数名の患者においては治療的(正常ヒトFIXレベルの5〜7%を維持)であったが、形質導入された肝細胞による超生理学的発現を示す以前のデータは、患者の肝細胞の10%未満が形質導入されたことを示唆している。第2列は、処置された異種移植肝臓マウスから測定した生体内での実際のヒト肝細胞機能的形質導入パーセントを示す。第3列は、様々な遺伝子型及び系統背景を有する非異種移植マウスからの生体内での実際のマウス肝細胞機能的形質導入パーセントを示す。第4列は、中和アッセイにおいてヒト血清から測定された既存の中和抗体(nAb)のレベルを示す。ND=不検出。*=予測(研究終了よりも前の査読されていない出版物公開から取得したデータ)。3つの形質導入の列は、肝細胞の、低=0〜10%、中=10〜50%、高=50〜100%である。中和の列は、そのAAVカプシドに対する中和を血清が示した患者の、低=0〜10%、中=10〜50%、高=50〜100%である。
生体内での初代ヒト肝臓異種移植片における多様なAAVカプシドライブラリーのスクリーニング
ヒトにおける肝臓指向性遺伝子治療に理想的なrAAVカプシドは、高い機能的肝臓形質導入と免疫回避とを併せ持ったものであろう。そのような変異型を進化させるために、遺伝的及び機能的に多様な数多くの親AAVからの血清型カプシド遺伝子のDNAシャッフリングを通じて多様なカプシドを生物工学によって作る指向性進化手法を採用した。酵素的断片化に続いてシャッフリング済み完全長カプシド遺伝子の組立てを用いて、多様なカプシドライブラリーを生み出した。次にそれらをAAVシャトルベクターの中にクローニングし、生きた複製性AAVライブラリーを作るために利用した(図2a、図18参照)。ライブラリーは、異なる10種の親カプシド血清型(1、2、3b、4、5、6、8、9_hu14、鳥類及びウシ)から作った。シャッフリング済みカプシドが体液性中和を回避できるだけでなく機能的にヒト肝細胞に形質導入することもできる尤度を最大限にするために、初代ヒト組織を使用して多重逐次スクリーニングを行った。まず、初代ヒト手術肝臓検体を消化及び精製して、FRGマウスに移植するための肝細胞集団を単離した(図2b参照)。異種移植マウスの静脈内に、AAVライブラリーの5E10ベクターゲノム(vg)を投与し(図2c参照)、次いでその24時間後に生きたアデノウイルス−5(Ad−5)を投与した。成功裏に肝臓へ輸送された複製AAV変異型をAd5投与の2日後に単離し、最低限の精製及び再度の力価測定を行い、新しい異種移植マウスの中に再び5E10vg/マウスで注射した。この生体内スクリーニングサイクルを5回の選抜にわたって行った。サンガー配列決定による多様性追跡評価は、3回目から始めて、ヒト肝臓形質導入のための十分な圧を選択するがライブラリー多様性を多少残す5回目まで毎回行った。その後、この充実ヒト肝臓指向性AAVライブラリーを、数千人の患者に由来するプールされたヒト免疫グロブリンに対するビーズ上での一連の逐次スクリーニングへの投入材料として使用して、低減された体液性中和潜在性を有する変異型を集団全体にわたって選抜した(図2d参照)。2回の結合性選抜の後に、結合せずに残った変異体を潜在的臨床実用性についての厳密な特性評価に供した。
構造及び比較に基づくコンピュータモデリングによる機能上重要な残基の同定
2つ目の逐次スクリーニングが完了した時点で、投入ライブラリー及び数回の選抜から増幅させたカプシド配列に対してPacBio単分子配列決定を用いるディープシーケンスを行った。数千個のカプシドからの何回もの位置解析によって、肝要な残基の選択物が同定された(図12参照)。この手法は、最も近い完全長親配列に根差した古典的系統樹よりも示唆に富んでおり、機能的に重要な残基を効果的に完全長カプシド関連性の内にマスキングした(図19参照)。興味深いことに、rAAV2がヒト肝細胞の機能的形質導入を不得意としていることが知られているにもかかわらず、AAV2由来のいくつかの構造断片、とりわけVP3のC末端にある残基が、最初のスクリーニングにおいて初め頃の回のスクリーニング中に好成績で選抜された。他方、代わりにAAV8残基が選択されていた、VP1の固有領域及びVP2の固有領域の一部(アラインメントされた残基67〜146);AAV3b残基が選択されていた、VP3の広い範囲(アラインメントされた残基321〜423);ならびにライブラリー生成に使用したいずれの親血清型にも存在しない様々なアミノ酸を含んでいた、いくつかの高頻度de novo突然変異多発部位(アラインメントされた残基42、158、165、181、290、515及び555)を含めたそれらに対して、AAV2配列の多くが強固に選択された。体液性回避が可能なカプシド変異型を選抜する2つ目のスクリーニングへと実験が推移するにつれて、IgG結合AAV変異型及びIgG未結合AAV変異型は構造的平均類似性を高度に呈した。向上したIgG回避を並立的に成し遂げるために必要となる可能性のあるほんの数個の肝要な領域だけが、それらの間で異なっていた。この場合、完全長カプシド配列を集合としてではなく個々に使用した方が全体的な差異がより簡単にPacBio単分子配列決定から分かった(図19a参照)。
進化させた変異型をさらに精査するために、最終スクリーニング後に得られた最も好成績で選抜されたカプシド変異型のうちのいくつかを選び出し(図20a参照)、後に続く検証実験のためにGFPまたはホタルルシフェラーゼ(FLuc)発現用構築物でベクター化した。進化カプシド断片に対する各親AAV血清型の遺伝的寄与を判定するために、交差マッピング(図13a参照)、構造的カプシドマッピング(図13b参照)及び予測的断片保存性解析(図20b参照)を行った。これらの相補的方法論は、特定の残基の選抜を実証し、固有ドメインと共有ドメインとを両方とも際立たせた。シャッフリングは、VP1、VP2、VP3及びAAPを含むCapの長さに沿って成し遂げられた。進化させた変異型に最も寄与した親血清型は順にAAV2、3b、1及び6であった。選抜されたどの変異型も、AAV4、5、8、9_hu14、ウシAAVまたは鳥類AAVからの明らかな寄与を有していなかった。興味深いことに、ヒト肝細胞に形質導入する能力に関して選抜された変異型は、マウス肝細胞とは対照的に、固有のAAV8配列がほぼ完全に欠けている。これは、rAAV8が生体内でのヒト肝細胞の機能的形質導入を不得意としておりマウス形質導入研究にはるかによく適している、という数名の発明者ら及びその他の当該分野の発明者らの知見を支持する。
シャッフリング済みNP40、NP59及びNP84のカプシド配列(図13a、図23参照)は、既知の肝臓向性を有する親血清型からの多くの断片を含んでおり、これらの変異型は、ヒト化肝臓異種移植片で最初の生体内スクリーニングにおいて選抜された。これら3つのシャッフリング済みカプシドは、それらの非常に類似しているカプシド配列を考慮すれば互いに類似した比較構造を有することが予測されよう(図13a、図13b参照)。NP40は、3つのうちで最もシャッフリングされており、AAV1/3b/6/8/9からのVP1の固有領域を有し、AAV2に由来するVP2の固有領域を有し、そして最後にAAV2及び3bからの寄与によるVP3を有し、それと同時に、1つのde novo突然変異(K555E)を有する。残りの変異型カプシドに関しては、強化されたヒト肝臓形質導入に必要とされるAAV3bからの最小限の構造領域であることを示唆しているAAV3bからの保存された寄与が位置326〜426において認められた。NP59は、NP40と類似しているが多様なVP1寄与は欠けており、代わりにその配列範囲がAAV2からなる。NP59は、1つのde novo突然変異(N622D)を別とすればNP40と同じVP2寄与及びVP3寄与を有する。NP84は、VP1及びVP2の固有領域がNP59と共通しているが、VP3においてAAV3bからの寄与がはるかに大きくかつAAV2からの寄与がより小さく、それに加えて、2つのde novo突然変異(K555E及びR611G)を有する。3つ全ての変異型カプシドを全体的に見ると構造マッピングは、超可変領域の軽微な構造異質性を際立たせたが、シリンダー(AAV2由来)、キャニオン(AAV3b由来)及び様々な対称軸などの肝要な構造ドメイン内での巨視的な保存性も際立たせた。
肝臓異種移植片はヒト肝臓形質導入を評価するための精密な代替である
シャッフリング済みカプシドの機能的ヒト肝臓形質導入能を適切な生体内環境において綿密に評価するために、ヒト化FRG異種移植マウスに形質導入した。バイアスを減らし、厳密性を最大限にするために、異種移植肝臓マウスのコホートを2つの異なる研究所で作り、GFPを発現する変異型(NP40、NP59及びNP84)または対照(LK03及びDJ)のrAAVカプシドを投与した。2つの場所の各々にいるヒト化マウスにrAAVを同じ用量(2E11/マウス)で同じ送達方法(外側尾静脈注射)によって投与し、AAV投与後14日目にGFP免疫組織化学によって形質導入を評価した(図14a、図14b参照)。異なるプロモーターが使用されたものの、CAGもLSP1も肝細胞内で等価なレベルで発現することが示された26。形質導入に対する再増殖率の潜在的影響を評価するために、1つのコホートを高い再増殖レベルで形質導入し、残りは低い再増殖レベルで形質導入した。2つの盲検研究所から得られた独立した結果は、シャッフリング済み変異型NP40及びNP59(及び、高い再増殖のコホートではNP84も)では機能的ヒト肝細胞形質導入が対照血清型LK03及びDJよりも著しく向上したことを実証した(図14c、図17a、図17b参照)。変異型による形質導入が対照よりも向上する傾向は、再増殖の度合いを問わず保たれたものの、平均形質導入レベルは、ヒト肝細胞の利用能、及び限定性であるrAAVビリオンに応じて変化した。形質導入は、導入遺伝子産物の代謝活性ならびに推測される発現及び分泌の勾配が存在している肝小葉にわたって見受けられた。新規シャッフリング済み変異型は、ヒト肝細胞の形質導入に対する特異性が高い。シャッフリング済み変異型は、非ヒト化Balb−CJマウスにIV注射された場合、肝臓への機能的形質導入が非常に弱かったかまたは全くなかった(図21a、図21b)。これは、機能的マウス肝臓形質導入においてrAAV8さえも凌駕したrAAV−DJとは実に対照的である。
進化させた肝臓向性AAV変異型の免疫学的特性
患者における既存の潜在的に交差反応性の抗AAVカプシド抗体によるrAAV中和の尤度を予測するために、様々な患者群及び非ヒト霊長類からの血清を使用して血清反応性アッセイと形質導入中和アッセイとの両方を行った。まず、50名の健常米国人男女(下表4参照)からの個々のヒト血清試料をシャッフリング済みカプシド変異型及び対照の血清に対するそれらの血清反応性に関して評価した(図15a、図22a、図22b、下表5参照)。シャッフリング済み変異型NP40、NP59、NP84、及びDJはどれも、高いヒト中和頻度を有すること9、10、27、28が知られているrAAV8及びLK03に比べて著しく低下した血清反応性を有していた(P<0.001〜0.0001)。血清反応性を性別ごとに評価することによって、異なるカプシドに対する血清反応性の統計的に有意な差が男性及び女性において実証されたが、試料数が少なかったため注意して解釈されねばならない(表5参照)。男性も女性も、全てのシャッフリング済み変異型に対してrAAV8よりも顕著に向上した血清反応性を示したが、LK03に比べて顕著な向上は男性のみが有していた(n=33)。女性患者は、患者数が少なかったが(n=17)、LK03と3つの新規な変異型カプシド(NP40、NP59及びNP84)の各々とで血清反応性の顕著な差を実証しなかった。
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表4は、正常ヒトオフクロット血清試料の詳細を示す。図15Aからの50名の米国血清ドナーについての採血日(DOS)、提供時の年齢、性別、人種、喫煙状況及びABO血液型を含めた詳細である。全てのドナーはHBV、HCV及びHIVについて陰性であった(データ示さず)。
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表5は、ヒト血清反応性統計を示す。全患者(図15A)、分けた男性患者(図22A)、及び分けた女性患者(図22B)についての比較統計データである。
将来の非ヒト霊長類における前臨床試験を支持するために、6頭のアカゲザルの小コホート(下表6参照)からの血清の、同じパネルのAAV(図15b参照)に対する血清反応性を評価した。小コホートの大きさを考慮すると、DJに対する血清反応性がAAV8よりも低かった(P<0.01)ことを別とすれば試験カプシド間で平均血清反応性の統計的有意差はみられなかった(下表7参照)。欧州からの21名の健常ヒトドナーからなる限られたコホートからの血清を使用する試験管内でのヒト2V6.11許容細胞における中和アッセイからは、全血清型にわたる平均類似性が見出された(図15c、下表8参照)。シャッフリング済み変異型はどれも中和の平均レベルがLK03よりも低く、rAAV8のみがこの小さいコホート(n=21)において統計的有意性(P<0.001)に達した。これらのカプシドの1つの重要な潜在的用途は、血友病B試験に関するものである。それゆえ、血友病Bを有する21名の成人男性(下表9参照)からの血清を使用する血清反応性アッセイを行った。試料に限りがあったため、主要候補であるLK03のみに対して変異型を比較した。結果は、66%の患者においてNP59がLK03に比べてより好ましい平均血清反応性を有しており、その一方でNP84及びNP40はどちらも、この小さいコホートでは統計的有意性に達しなかったものの、53%の患者においてより好ましかった、ということを示した(図15d、表9参照)。これらの知見は、とりわけ血清陽性率及び抗体媒介中和に関して、変異型カプシドNP40、NP59、NP84、及びDJの固有の免疫学的特徴を重複的に際立たせる。
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表6は、健常成体Macaca fascicularisアカゲザルからの非ヒト霊長類血清試料の詳細を示す。サルID、採血時の月齢、出生日(月/日/年)、性別、原産国及び提供元が示されている。
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表7は、図16からの追加の統計を示す。6頭の成体アカゲザルからの血清反応性の比較統計データ(図15B)、欧州からの21名の健常成人からの中和(図15C)、及び21名の成人血友病B患者からの血清反応性(図15D)である。
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表8は、中和研究に使用した欧州からの21名の健常ドナーからのヒト血清試料の詳細を示す。対象ID、出身国、性別及び提供時の年齢(歳)が示されている。
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表9は、確定した血友病Bを有する21名のドナーからのヒト血清試料の詳細を示す。患者ID、提供時の年齢及び性別が示されている。
比較ヒト肝臓オルガノイド形質導入アッセイは分化形質導入を支持する
肝疾患を生体内でrAAVの静脈内送達によって処置することに加えて、移植可能なヒト肝臓オルガノイドでの生体外での遺伝子送達または遺伝子修正の研究は、いくつかの肝疾患のための潜在的な将来の療法と関連がある。進化肝臓変異型を生体外においても使用することができるか否かについての確証を得るために、初期ヒト肝臓オルガノイドにおけるGFP形質導入評価を行った。14日間にわたる2重オルガノイド形質導入経時変化評価(図16a、図16b)では、シャッフリング済み変異型NP40は、機能的ヒト肝臓オルガノイド形質導入がrAAV2及びrAAV8よりも顕著に多いことがGFPの平均蛍光強度(MFI)イメージングによって示され、既知の強力な試験管内形質導入材料であるLK03及びDJによって成し遂げられる高レベルの形質導入で見受けられるのと等価なMFIを有していた。NP59は、形質導入レベルがrAAV2と同程度であり、MFIがrAAV8よりもはるかに大きかった。NP84は生体外でのヒト肝臓オルガノイドの強力な形質導入材料ではなかった。
考察
近年、最適なヒト肝臓送達のための最良のrAAV血清型の選出は、実験構成、データ解釈及び再現性の差異に端を発してますます複雑で物議を醸すものとなってきた3、4、29、30。異なるグループによる実験設計において改変された変数の数を考えればこのことはおそらく驚くべきことではない。2つの研究が等しく実施されたことはなく、このため比較は煩雑なものであったし、煩雑なものであり続けるであろう。評価のための異なるモデル系の使用は、最も単純な場合であっても困難なものであった。試験管内培養系でのrAAV形質導入は生体内での形質導入レベルと相関しないことはよく知られており、そのため、機能的な生体内形質導入を確立することを目的として他の支持データなしでこれらの系列で試験することは断念せねばならない。生体内での形質導入の測定に関してさえ、ヒト異種移植(マウス)なしでの異なる種の使用はヒトにおける形質導入転帰を再現しないことが示されており1、5、そのような結果は注意して解釈されねばならない。ヒト肝臓を完全に再現するモデル生物はないが、現在における証拠は、初代ヒト肝細胞を移植された異種移植肝臓モデルでの機能的形質転換の評価が既存の患者データを最も良く再現したこと3、4、及び当該集団モデルを先へと進めるべきであることを実証している。同様に、ベクター複製数による機能的形質転換の定量は大変不正確である、というのも、それは機能性に関係なく侵入後の全てのゲノムを測定するものであるからである。定量上、これは極めて重要なことである、というのも、ほとんどのAAVゲノムは治療妥当性に必要とされる細胞内輸送及び発現カスケード31、32を完遂せず、そのために形質導入は過剰に大きく推定されてしまうからである。
本研究では、rAAVビリオンが限定性である場合、ヒト肝細胞に対するマウス肝細胞の相対比がおそらく全体としての形質導入効率に極めて重要であるため、ヒト化マウスにおいて再増殖レベルを制御及び報告することが潜在的に重要であることが実証された。今日まで、方法の報告が不十分であること及び処置される対象の数が少ないことゆえに、当該分野において公開された研究の再現を試みることさえ難題であった。将来の研究同士を比較するのを容易にするためには、詳細なマウス維持条件、マウスモデルまたはその他の動物モデルの系統背景、ヒト肝細胞ドナーの特徴(年齢、性別、疾患状態、地域)、注射方法、採用されるAAV生産及び精製の方法、移入ベクターについての詳細な説明(プロモーター、導入遺伝子、エンハンサー、ポリA、ゲノム型などを含む)、力価測定方法、最終の再懸濁液、ベクター形質導入を定量する方法、及び行われる任意の標準化を含めた付加的変数を厳密に制御する必要もある。
処置される患者に高レベルで既に存在している、親血清型に対するnAbは、今日まで、前スクリーニングを将来のあらゆる試験のための要件としてきた。nAbの保有率は、患者の地理、健康状態、性別、年齢、及びおそらくその他多くの変数によって変動する33。既知の肝臓向性血清型のなかでも、限りあるこれまでのヒト研究は、rAAV29、10、27、28、34、rAAV510、28、34、35、rAAV810、28、27及びrAAV3b9、28、ならびに関連性の高いrAAV−LK03カプシドに対して最も高いnAbレベルを示した。最大の患者参加数で肝臓遺伝子治療試験を将来可能にするためには、異なる起源を有し中和に対する感受性が低減された新規カプシドが必要とされる。親血清型またはシャッフリング済み変異型に関して特性評価された抗原性エピトープは少なく、このため、カプシドライブラリー多様性を最大限にする合理的な設計の試みは阻まれている。前臨床検証において将来のカプシド変異型を患者抗体のプールに対してスクリーニングすることは、臨床へと進められる変異型の最終的な有用性を向上させるための、バイアスのない手法を意味する。
そのような高レベルでヒト肝臓に形質導入する新規カプシド変異型の素晴らしい可能性は、患者用量を減らしながらも所望の発現レベルをなおも可能にすることであろう。これによって、rAAVが将来の肝臓遺伝子治療試験に有効なベクターとなるためのいくつかのハードルを回避することができるであろう:a)循環して存在しているカプシドがより少ないために中和の確率が低くなり、b)生産費用が減って、患者一人あたり100万ドルに達し得る驚くほどの処置費用36、37が相殺され、c)形質導入された肝細胞に対するカプシド特異的T細胞応答の確率が低くなる38。同様に、クリグラー・ナジャー症候群及び血友病などといった単純な非細胞自立性肝疾患を処置することから、オルニチントランスカルバミラーゼ欠損症、及び臨床有効性のために少なくとも20〜50%のヒト肝細胞に機能的に形質導入することを必要とするであろうその他の尿素回路障害などといった細胞自立性疾患を処置することへと、当業者がまとまって転向するにつれて、高レベルの機能的形質導入は当該分野において肝要となるであろう。
方法
シャッフリング済みAAVカプシドプラスミドライブラリーの生成。シャッフリング済みAAVカプシドライブラリーは、以下に記載する改変を加えつつも、以前に記載がなされているとおりに生成した。高忠実度ポリメラーゼを使用して血清型(1、2、3b、4、5、6、8、9_hu14、鳥類及びウシ)に由来するAAVカプシド遺伝子をPCR増幅させ、Zero Blunt TOPO PCRクローニングキット(Invitrogen カタログ番号K2800)を使用してクローニングし、その後、個々のクローンのサンガー配列決定を行った。1〜30分の様々な間隔でDNaseIを使用して、カプシド遺伝子を切り出し、1:1の比で混合し、消化した。プールされたこれらの反応を1%(w/v)アガロースゲル上で分離させ、1,000bp未満の断片を切り出してプライマーなしでのPCR再構成ステップに使用し、その後、カプシド遺伝子の外側に結合するプライマー:
順方向:5’−GTCTGAGTGACTAGCATTCG−3’
逆方向:5’−GCTTACTGAAGCTCACTGAG−3’
を使用する2回目のPCRを行った。
CAP挿入部位の両側に位置するSwaI/NsiI制限部位と、AAV2 VP1 3’UTRの改変部分とを有している改変されたpAAV2宿主プラスミド(ITR−Rep2−Capクローニング部位−AAV2 3’UTR配列−ITR)の中に、完全長のシャッフリング済みカプシド遺伝子をクローニングした(図18参照)。ライゲーションさせたものを、等分された数多くの独立したエレクトロコンピテント細胞アリコートに形質導入し、最小限の増殖のために低量のアンピシリン(50g/mL)を含有するLB培養液で1:40に希釈した。アリコートを播種し、100個のクローンを取り出し、サンガー配列決定を行ってライブラリー多様性を検証した。EndoFree Plasmid Megaキット(Qiagen カタログ番号123811)を使用してライブラリープラスミドのプールを精製し、複製能のあるAAVビリオンのライブラリーを生成するために使用した。
AAVライブラリー産生、ベクター産生及び力価測定。AAVライブラリー産生物は、HEK293T細胞(ATCC カタログ番号CRL−3216)においてCa(POトランスフェクションプロトコール(wtAAVライブラリープラスミドプール及びpAd5ヘルパー)を用った後、2層塩化セシウム密度勾配精製を行い、以前に記載39がなされているとおりに透析を行うことによってもたらされ、それを、5%のソルビトール(w/v)と0.001%のPluronic F−68(v/v)とを含有するdPBS中に再懸濁させた。下記プライマー/プローブ組:
順方向:5’−TTCGATCAACTACGCAGACAG−3’
逆方向:5’−GTCCGTGAGTGAAGCAGATATT−3’
プローブ:5’/FAM/TCTGATGCTGTTTCCCTGCAGACA/BHQ−1/−3’
を使用してTaqMan qPCRによってAAVライブラリーをRepに関して力価測定した。
組換えAAVベクター産生物は、pAd5ヘルパーと、AAV移入ベクター(Addgene#37825からのssAAV−CAG−GFP−WPRE−SV40pA;自社でクローニングされたssAAV−EF1a−Fluc−WPRE−HgHpA;Ian AlexanderからのssAAV−LSP1−GFP−WPRE−BgHp40)と、各対象カプシドのための偽型化プラスミドとを使用する3重のトランスフェクション(PEIまたはCa(PO)を行ったこと以外は上記と同様にしてもたらされた。下記プライマー/プローブ組:
順方向:5’−GACGTAAACGGCCACAAGTT−3’
逆方向:5’−GAACTTCAGGGTCAGCTTGC−3’
プローブ:5’/FAM/CGAGGGCGATGCCACCTACG/BHQ−1/−3’
を使用してTaqMan qPCRによってAAV−GFPベクターをGFPで力価測定した。
AAV−FLucベクターは、下記プライマー/プローブ組:
順方向:5’−CACATATCGAGGTGGACATTAC−3’
逆方向:5’−TGGTTTGTATTCAGCCCATAG−3’
プローブ:5’/FAM/ACTTCGAGATGAGCGTTCGGCTG/BHQ−1/−3’
を使用してTaqMan qPCRによって力価測定した。
マウス。C57BL/6Jバックグラウンドを有するFah/Rag2/Il2rgc(FRG)欠損マウス25と、NOD系統バックグラウンドを有するFRGマウス(FRGN)とを、オレゴン健康科学大学(米国)か、スタンフォード大学(米国)か、小児医療研究所(Children’s Medical Research Institute)(オーストラリア)かのいずれかの特定病原体除去バリア施設内に収容及び維持した。FRG/Nマウスは、チロシン経路への流れを減らすために放射線照射済みのマウス用高脂肪低タンパク質餌(米国:Lab Diet カタログ番号Picolab−5LJ5;オーストラリア:Speciality Feeds カタログ番号S415−024)で自由に養った。米国のFRG/Nマウスは、移植の日から数えて1週間は細菌増殖を防止するために酸性水で養い、一方、オーストラリアのマウスには、25mg/mLのバイトリル抗生物質を補充した酸性水を与えた。その次の週に、米国のマウスは1週間の8mg/L SMX−TMP抗生物質水(嗜好性のために0.7モル/Lのデキストロースを補充)に切り替え、一方、オーストラリアのマウスは1mg/LのNTBC水に切り替えた。それ以降は各場所のFRG/Nマウスに対して記載の1mg/LのNTBC水を有りと無しとのサイクルで使用した25、41。イメージング研究のために成体Balb/cJマウスをJackson Laboratories(Cat番号00651)から購入した。スタンフォード大学、オレゴン健康科学大学及び小児医療研究所の動物実験委員会は全てのマウス手順を認可した。
肝細胞移植。移植研究用のドナーヒト肝細胞は、米国での研究のために17歳の白人女性よりCelsis(カタログ番号F00995、ロット番号LTS)から入手したか、オーストラリアでの研究のために白人男性よりLonza(カタログ番号CC−2591S、ロット番号9F3097)から入手したかのどちらかであった。離乳FRG/Nマウスに対して、移植の24時間前に組換えヒトアデノウイルス発現ウロキナーゼ(オーストラリアでは尾静脈に1.25E9 PFU、また、米国では眼窩後方に5E10 PFU)を投与することによる前処理を施して、ヒト細胞生着を促進した。麻酔したレシピエントFRG/Nマウスに5E5〜1E6個のヒト肝細胞を脾臓内注射し、NTBCを有り/無しのサイクルで使用してヒト肝細胞の生着及び増殖を促進した25。広域抗生物質(米国ではセフチオフルを4mg/kg;オーストラリアではバイトリルを5.6mg/kg)を手術直前及び手術後2日間にわたって腹腔内注射によって与えた。移植から数週間後に、循環ヒトアルブミンレベルを用いてヒト移植片生着パーセントを数マイクロリットルのマウス末梢血から見積もった。
ヒトアルブミンELISA。キメラマウスにおけるヒト移植片生着パーセントを見積もるために、Bethyl定量的ヒトアルブミンELISAキット(カタログ番号E88−129)を製造業者のプロトコールに従って使用し、数マイクロリットルの末梢血を使用してヒトアルブミンを測定した。これと同じキットを使用して、分泌されたヒトアルブミンの培地上清中レベルをヒト肝臓オルガノイド分化中に分化成功のマーカーとして検出した。
複製能のあるAAVライブラリーのヒト化FRGマウスにおける選抜
ヒト化が確認された雌のFRGマウスに、5E10vg/マウスのAAVライブラリーを尾静脈内投与によって形質導入した。24時間後に、複製能のある5E9 PFUの野生型ヒトアデノウイルス5(hAd5)(ATCC カタログ番号VR−5)を体積20μlで眼窩後方静脈注射によって投与した。形質導入されたヒト化肝臓を、hAd5投与から48時間後に採取した。肝臓を細かく刻み、3回の凍結解凍サイクル及びさらなる均質化に供して残存肝細胞を確実に完全溶解させた。その後、肝臓溶解物を30分間65℃に供してhAd5を熱不活性化し、4℃で14,000RPMの遠心分離にかけてウイルス含有上清を細胞残屑から分離した。合計5回の生体内選別の間、毎回の後にウイルス性の上清のドットブロット力価測定を行って、5E10vg/マウスが次の回で確実に連続投与されるようにした。
プールされたヒト免疫グロブリンに対する進化ヒト肝臓ライブラリーの逐次副スクリーニング。PureProteomeプロテインG磁気ビーズ(Millipore カタログ番号LSKMAGG02)に対して、プールされたヒト免疫グロブリン(Baxer Gammagard IVIG Liquid(商標)、カタログ番号LE1500190、ロット番号LE12J338AB)を4℃で60分間、直接免疫沈降プロトコールについての製造業者の指示に従って前負荷した。5回目の生体内スクリーニングからのAAVライブラリーを、回転しているIgG負荷ビーズに4℃で12時間付着させた。結合画分及び未結合画分を製造業者の指示に従ってそのまま溶離させ、真のIgG結合AAV及びIgG未結合AAVの母集団を充実させるために新しいIgG負荷ビーズの上に流した。MinElute Virus Spinキット(Quiagen カタログ番号57704)を使用して各画分からウイルスgDNAを抽出し、その後、
順方向:5’−TGGATGACTGCATCTTTGAA−3’
逆方向:5’−TGCTTACCCGGGTTACGAGTCAGGTATCTG−3’
を使用してPCR増幅を行った。
IgG回避に関する副スクリーニングの2回目からのAAVカプシドORFを、Zero Blunt TOPOキットを使用してクローニングし、プライマー:
順方向−1:5’−TGGATGACTGCATCTTTGAA−3’
順方向−2:5’−ATTGGCATTGCGATTCC−3’
逆方向−1:5’−ATGGAAACTAGATAAGAAAGAA−3’
を使用して100個のクローンを完全サンガー配列決定に供して多様性を評価した。
進化AAVカプシドのベクター化及び配列寄与解析。Geneious R7 v7.1.9ソフトウェアを使用してコンティグを組み立て、そして、
順方向:5’−AAATCAGGTATGGCTGCCGATG−3’
逆方向:5’−GCTTCCCGGGATGGAAACTAGATAAGAAAG−3’
を使用して、ベクター化のために選抜されたクローンを増幅させた。
SwaI及びXmal制限部位を使用して、ITRなしでAAV2 Repを含有する前消化済みレシピエントpCapパッケージングプラスミドの中に、PCRアンプリコンをRepの下流でインフレームクローニングした。AAVカプシド遺伝子の配列確認を行い、結果として生じたコンティグは、Clustal Omega(EMBL−EBI)を使用して多重配列アラインメントを評価する特別注文のPerlパイプラインを使用して解析し、最尤度に基づくDNA及びアミノ酸配列と親AAV血清型との比較によってシャッフリング済みAAVの全体的な血清型組成を得た。Xover 3.0 DNA/タンパク質シャッフリングパターン解析ソフトウェアを使用して、シャッフリング済み変異型の親断片交差マップを生成した42。各親血清型を下記のとおりに色分けした:AAV1:赤色;AAV2:深緑色;AAV3b:マリンブルー;AAV4:マゼンタ;AAV5:ツバルブルー(tv blue);AAV6:青緑色;AAV8:橙色;AAV9:薄緑色;鳥類AAV:紫色;ウシAAV:深紅色。
PacBioライブラリー調製及び完全長単分子カプシド配列決定。PacBioからの「手順及びチェックリスト−2kb鋳型調製及び配列決定」プロトコールに従って、SMRTbell Template Prep Kit v1.0(PacBio カタログ番号100−259−100)を使用してPacific Biosciences(PacBio)SMRTbellライブラリーを調製した。PacBio「結合及びアニーリング」計算機を使用してSMRTbellライブラリーのアニーリング及び結合に適した濃度を決定した。DNA/ポリメラーゼ結合キットP6 v2.0(PacBio カタログ番号100−372−700)を使用して配列決定のためにSMRTbellライブラリーをP6 DNAポリメラーゼに対してアニーリング及び結合させた。標準的なMagBeadプロトコール及びMagBead緩衝液キットv2.0(PacBio カタログ番号100−642−800)を使用して、結合したSMRTbellライブラリーをSMRT細胞に対して負荷した。DNA配列決定キット4.0 v2(PacBio カタログ番号100−612−400、P6/C4化学系としても知られる)に関しては標準的なMagBead配列決定プロトコールに従った。「Stage Start」を有効にしない状態で6時間の動画時間にわたって配列決定データを収集した。フィルタリングを最小完全通過=3及び最小予測精度=95%に定めてPacBio SMRT portal及びRS_ReadsOfInsert.1プロトコールを用いて、読取り環状共通配列(CCS)を生じさせた。
読取りPacBio配列の生命情報科学的評価。配列長2,300〜2,350ヌクレオチドの読取りCCSを下流における生命情報科学解析に組み入れた。読取りCCS中の挿入欠失の修正は、修正対象の挿入欠失を決定するために比較される正しい親ヌクレオチド配列を決定すべく最初に親ヌクレオチド配列を評価するものである社内アルゴリズムを使用して行った。挿入欠失を引き起こさない単一ヌクレオチド多型を維持した。その後、FASTA形式の修正配列をMUSCLEと整列させた43。RAxMLにおいて最尤度法を用いて系統樹解析を行った44。シャッフリング済みライブラリーの各アラインメント位置での各親の割合を同定する社内アルゴリズムを使用して親保存性パーセントを決定した。四角形の大きさが最大であることは変異型の100%が、その親に由来するそのアミノ酸をその位置で共有していることを指し示す。四角形のその他あらゆる大きさは、その親に由来するそのアミノ酸をその位置で有する変異型の0〜100%のパーセントに比例する。
形質導入マウス実験。全てのマウスを、種々のカプシド血清型で偽型化された2E11vg/マウスのssAAV−CAG−GFPまたはssAAV−LSP1−GFPの正常動態静脈内外側尾静脈注射に供した。処置マウスを14日間追跡観察し、吸入イソフルラン麻酔下で肝臓を採取した。肝組織をいくつかの葉から切り取っていくつかの2×5mm程度の切片にし、遮光して25℃で5時間、10倍体積の4%PFA中に固定した。固定した組織をPBS中で1回洗浄し、一連のスクロース凍結保護及び再水和に供した(10%w/vのスクロースに25℃で2時間、20%w/vのスクロースに4℃で一晩、30%w/vのスクロースに25℃で4時間)。肝臓切片をPBS中で洗浄し、吸い取り乾燥させ、OCT(Tissue−Tek カタログ番号4583)を使用して凍結型(Tissue−Tek カタログ番号4557)の中に固定し、液体窒素で冷却したイソペンタン浴中で凍結させた。薄片にするときまで凍結型を−80℃の所に置いた。
肝臓免疫組織化学。軽微な改変を加えつつも、確立されたプロトコール45に従って、肝臓切片のヒトFAHのための蛍光染色を行った。改変には、薄片を室温のアセトン中ではなく氷冷メタノール中に10分間固定すること;dPBS中5%ではなく10%のロバ血清(Santa Cruz、カタログ番号sc−2044)で10分間、加湿チャンバ内にて室温でブロッキングすること;一次抗体溶液が、モノクローナルウサギ抗ヒトFAH IgG抗体(Sigma、カタログ番号HPA−04137)を10%ロバ血清中に1:100(オーストラリア)または1:500(米国)で存在させて4℃で一晩(米国)または室温で2時間(オーストラリア)インキュベートした100μlであったこと;二次抗体溶液が、ロバ抗ウサギAlexaFluor647 IgG抗体(Invitrogen、カタログ番号A31573)をPBST中に1:500で存在させると共にヘキスト33342(Molecular Probes、カタログ番号H−3579)を1:1,000で存在させて室温で1時間暗条件下に置いた100μlであった(米国)か、または、ロバ抗ウサギAlexaFluor594 IgG抗体(Invitrogen、カタログ番号A21207)をPBS中に1:500で存在させて室温で1時間暗条件下に置いた後にDAPIをPBS中80ng/mLで存在させた100μlであったこと;薄片の上に3滴のProLong Gold Antifade(Invitrogen、カタログ番号P36934)(米国)またはProLong Diamond Antifade(Invitrogen、カタログ番号P36961)(オーストラリア)を載せたことを含んでいた。抗体効力対照は、二次のみの染色ならびに、陽性対照凍結ヒト肝臓組織切片(Zyagen、カタログ番号HF−314)及び陰性対照凍結未処理マウス肝臓切片での実証を含んでいた。米国での共焦点イメージングは、20Xの油含浸対物レンズを使用してLeica TSC SP8−X WLL倒立共焦点顕微鏡で行い、Leica AFソフトウェア v3.3.0.10134で撮像した一方、オーストラリアでの共焦点イメージングは20Xの対物レンズを使用して倒立Zeiss Axioで行い、Zen Proソフトウェアで撮像した。Z−stackは、ImageJ v2.0.0を使用して圧縮し、Adobe Photoshop CS6 v13.0で重ね合わた。マウス肝細胞またはヒト肝細胞とAAV−GFP信号との信号共局在化は、Volocity v6.3ソフトウェアを使用して行い、切片の小部分に対する肉眼での計数によって再検証した。
肝臓の蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)。処置されたヒト化マウスからのOCT包埋凍結肝臓切片に対して逐次的なRNA及びDNAのFISHを記載46にあるとおりに行った。RNA FISH信号を局在させるために、多重の3D画像を取得すること、撮像された視野全ての座標を記録すること、及びEDF(拡張焦点深度)機能を使用して各視野からのペインを結合させて各撮像視野についての一連の単一焦点画像にすることによって薄片を分析した。続いて、DNA FISHを記載46にあるとおりに完遂し、先に撮像した視野を同じ方法で再び撮像した。画像組を比較することによって、RNA信号及びDNA信号の相対位置を決定することが可能になる。GFP免疫染色を追加することで、AAV移入ベクターDNAの転写と翻訳との関係性が示された。画像は、Photometrics Coolsnap ESカメラ及びNikon NIS Elementsソフトウェア v4.2を使用してNikon Eclipse E800広視野顕微鏡(1.4のNAを有する60X Plan Apochromat対物レンズ)で撮影した。
ヒト肝臓オルガノイド培養物の機能検証。23歳男性からのヒト肝臓非実質細胞を、軽微な改変(ガストリンを省き、ALK5阻害剤SB431542を添加した)を加えつつも記載47、48にあるとおりに培養した。オルガノイドの肝臓起源を機能的に実証するために、オルガノイド培養物からの培地をヒトアルブミンの存在に関してELISAによって試験した(ヒトアルブミン=58.3ng/mL)。
AAVによるヒト肝臓オルガノイド形質導入。開始した肝臓オルガノイド培養物を、24ウェル懸濁用プレートにおいて2週間の増殖の後に1:4の比で標準オルガノイド条件(95%超のマトリゲル中に埋め込み、その後に液体培地を添加する)へと継代させた。5回目のオルガノイド継代の後に、各血清型のssAAV−CAG−GFP製剤をMOI 500Kで各ウェルに添加した。培地は、3日間のインキュベーションの後及びその後毎日交換し、GFP発現の出現を蛍光顕微鏡観察及び明視野撮像によって毎日追跡観察した。EVOS F1イメージングシステム(ThermoFisher カタログ番号AMF4300)で14日間撮像した後、単一の肝細胞をTrypLE Express(ThermoFisher、カタログ番号1797945)でオルガノイドから解離させ、100K個の解離した細胞をフローサイトメトリー(BD Canto II)によってGFP陽性に関して分析した。
ヒト血清中の抗AAV抗体に関する血清反応性間接ELISAアッセイ。50名の健常米国成人(表4参照)の末梢血から採取したオフクロット血清を間接ELISAにおいて一次抗体として使用した。数千人のドナーからのプールされたヒトIgG(Baxter、カタログ番号LE1500190、ロット番号LE12P180AB)を使用して検量線を作製した(ブロッキング用緩衝液中100mg/mlのIVIG原液の16種の2倍希釈液)。シャッフリング済みAAVカプシド及び親AAVカプシドは抗原としての役割を果たした(5E8ベクターゲノム/ウェル)。ヒトIgG標準を6回反復的に評価し、全てのAAV試料を三重に評価した。IgG標準及びAAV試料を50μlのコーティング溶液(水中13mMのNaCO、35mMのNaHCO、pH9.6)で96ウェルイムノプレートのウェルに固定し、プレートを密封し、4℃で一晩インキュベートした。0.05%のTween−20を含有するPBSTでプレートを2回洗浄し、ブロッキング用緩衝液(PBS、6%BSA、0.05%Tween−20)で1時間、25℃でブロッキングした。プレートをPBSTで2回洗浄した。50個のヒト血清試料の各々をブロッキング用緩衝液で希釈し(1:100〜1:2,000)、50μlを実験用ウェルに加えた。プレートを37℃で2時間インキュベートし、その後、PBSTで2回洗浄した。ポリクローナルヒツジ抗ヒトIgG−HRP二次抗体(GE Bioscience カタログ番号NA933V)を洗浄用緩衝液で1:500に希釈し、100μlを各ウェルに加えてヒト血清中の結合抗体を検出した。プレートを37℃で2時間インキュベートし、PBSTで2回洗浄した。OPD基質(o−フェニレンジアミン二塩酸塩、Sigma カタログ番号P4664)を100μl/ウェルで0.1Mのクエン酸ナトリウム緩衝液に添加し、プレートを25℃で正確に10分間インキュベートした。50μL/ウェルの3M HSOで反応を停止させ、490nmでの吸光度をマイクロプレートリーダー(Bio−Rad)で決定した。一連のブランクウェルを使用して、イムノプレートに対する抗体の非特異的結合によるバックグラウンドを差し引いた。4パラメータロジスティック曲線近似を用いて標準をプロットし、Prism v6.0ソフトウェアを使用して、希釈系列の線形範囲内及び検出限界内に入る試料濃度を決定した。血友病を有する21名の成人男性(表9参照)に対して同じアッセイを行った。
正常アカゲザル血清中の抗AAV抗体に関する血清反応性間接ELISAアッセイ。血清反応性ELISAは、1E9vp/ウェルでコーティングされたプレートを使用して、以前に記載49がなされているとおりに行った。オフクロット血清を6頭のアカゲザル(表6参照)からの末梢血から採取した。
個々のヒト血清試料に関する発光に基づくAAV中和アッセイ。中和アッセイを、以前に記載50がなされているとおりに行った。オフクロット血清を21名の健常な欧州個人(表8参照)の末梢血から採取した。ssAAV−CMV−FLucベクターを200のMOIで移入ベクターとして使用した。
擬似カラー構造カプシドマッピング。Pymol v1.7.6.0を使用してキメラカプシドをAAV2カプシド構造1LP351に対して偽色マッピングした。マッピングされた色は、親断片交差マップにおいて使用する親血清型の色に対応する。外側のカプシド図は、示されている全ての鎖を有する一方、横断面図は、除去されてカプシド内腔を露出させた5回対称軸の所でシリンダーを囲んでいる鎖を有する。
統計。統計解析は、Prism v6及びエクセル v14.5.8ソフトウェアを使用して行った。図15中の各パネルの実験値は、トゥーキーの多重比較検定を用いて二元配置ANOVAによって評価する前にlog+1変換された。P値<0.05は、統計的に有意であるとみなされる。さらなる実験誤差は、等しい分散を仮定したスチューデントのunpaired両側t検定を用いて評価した。
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上に明記した例は、当業者に本発明の組成物、システム及び方法の実施形態をいかにして作りそして用いるかについての完全な開示及び説明を与えるために提供されているのであって、本発明者らが本発明とみなしているものの範囲を限定することを意図したものはない。当業者にとって自明な、本発明を実施するための上記の形態の改変は、以下の特許請求の範囲に含められることが意図される。本明細書中で言及した全ての特許及び刊行物は、本発明との関連がある技術分野において技量を有する者の技量レベルを示す。本開示において引用した全ての参考文献は、各参考文献を参照によりその全体を個別に援用したのと同じ程度に、参照により援用される。
全ての見出し及び節題は、明確さ及び参照のために使用しているに過ぎず、決して限定しているとみなされるべきでない。例えば、当業者であれば、本明細書に記載の本発明の趣旨及び範囲に従って異なる見出し及び節からの様々な態様を適宜組み合わせることの有用性を認識するであろう。
本明細書中で引用した全ての参考文献は、個々の刊行物または特許または特許出願を参照によりあらゆる目的のために全体として援用することを具体的かつ個別に示したのと同じ程度に、参照によってあらゆる目的のためにそれらの全体として本明細書に援用される。
当業者には明らかなことであろうが、本願の趣旨及び範囲から逸脱することなく本願の多くの改変及び変更を行うことができる。本明細書に記載の特定の実施形態及び実施例は、例として示されているに過ぎず、本願は、別記の特許請求の範囲の語句、及び特許請求の範囲によって認められる均等物の全範囲によってのみ限定されるべきである。

Claims (16)

  1. 変異型アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドポリペプチドであって、前記ポリペプチドの配列がAAV−NP59の配列(配列番号4)である、変異型AAVカプシドポリペプチド。
  2. 非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された、プールされたヒト免疫グロブリンに対する中和特性を呈する、請求項に記載の変異型AAVカプシドポリペプチド。
  3. 非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上したヒト肝組織または肝細胞における形質導入または向性をさらに呈する、請求項1又は2に記載の変異型AAVカプシドポリペプチド。
  4. 非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した形質導入を呈する、請求項3に記載の変異型AAVカプシドポリペプチド。
  5. 非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した向性を呈する、請求項3に記載の変異型AAVカプシドポリペプチド。
  6. 非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した1つ以上の非肝性ヒト組織または非肝細胞性ヒト細胞における形質導入または向性をさらに呈する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の変異型AAVカプシドポリペプチド。
  7. 非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した生体内でのヒト肝組織または肝細胞の形質導入を呈する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の変異型AAVカプシドポリペプチド。
  8. 非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した試験管内でのヒト肝組織または肝細胞の形質導入を呈する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の変異型AAVカプシドポリペプチド。
  9. 非変異型親カプシドポリペプチドに比べて向上した試験管内での三次元培養物中のヒト肝オルガノイドの形質導入を呈する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の変異型AAVカプシドポリペプチド。
  10. 前記変異型AAVカプシドポリペプチドが機能性AAVカプシドの一部であり、前記機能性AAVカプシドが、非コードRNA、タンパク質コード配列、発現カセット、多重発現カセット、相同組換えのための配列、ゲノム遺伝子指向性カセット、及び治療用発現カセットからなる群から選択される核酸配列をパッケージングする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の変異型AAVカプシドポリペプチド。
  11. 前記核酸配列がAAVベクター内に含まれている、請求項10に記載の変異型AAVカプシドポリペプチド。
  12. 前記発現カセットがCRISPR/CAS発現システムである、請求項10に記載の変異型AAVカプシドポリペプチド。
  13. 前記治療用発現カセットが治療タンパク質または治療抗体をコードする、請求項10に記載の変異型AAVカプシドポリペプチド。
  14. 非変異型親カプシドポリペプチドに比べて強化された核酸発現を可能にする、請求項10に記載の変異型AAVカプシドポリペプチド。
  15. 治療処置計画またはワクチンにおいて使用するための、請求項1〜14のいずれか一項に記載の変異型AAVカプシドポリペプチドを含む組成物
  16. 対象に投与される核酸の総量を減らすための方法に使用するための、請求項1〜14のいずれか一項に記載の変異型AAVカプシドポリペプチドを含む組成物であって、前記方法が、変異型AAVカプシドポリペプチドを使用して前記核酸を形質導入するときに、同程度の治療効果を得るために非変異型親カプシドポリペプチドを使用して前記核酸を形質導入する場合に前記対象に投与される核酸の量に比べてより少ない総量の核酸を前記対象に投与することを含む、組成物
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