JP6953131B2 - 筋強直性ジストロフィーの処置 - Google Patents
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Description
本発明は、筋強直性ジストロフィーの処置のための組成物及び方法に関する。
成人における最も一般的な神経筋疾患の1つである筋強直性ジストロフィー1型(DM1)は、筋強直性ジストロフィープロテインキナーゼ(DMPK)遺伝子の3’非翻訳領域(UTR)に位置する不安定なCTG増大によって引き起こされる遺伝性の常染色体優性遺伝疾患である(Brook et al. 1992)。CTGの数は、罹患患者においては50個から数千個の反復配列までばらつきがあるが、一方、罹患していない個体は38個未満の反復配列を有し、全体的にCTG反復配列のサイズと、疾患の重度と、発症年齢(逆相関)との間には相関性がある(Hunter et al. 1992; Tsilfidis et al. 1992)。DM1の臨床特徴は様々であるが、一般的には、筋強直症、進行性筋力低下、及び萎縮症、並びに心伝導障害が含まれるが、しかしまた、筋肉以外の症状、例えば認知障害、白内障、性腺機能低下症及び内分泌腺不全症も含まれる(Harper 2001)。
本発明の目的は、筋強直性ジストロフィーの処置のための新規なツール及び方法を提供することである。本発明は、特にウイルスベクターの使用を通して異所的に発現されている改変されたMBNLポリペプチドが、インビトロ及びインビボの両方においてCUGexp−RNAの毒性を打ち消すのに効果的であるという本明細書に提供されたエビデンスに基づく。
本発明の改変されたMBNLポリペプチドは、MBNL YGCY RNAモチーフに結合することができ、「Y」はピリミジン(ウリジン又はシトシン)を示す。特に、本発明の改変されたMBNLポリペプチドは、病原性のDM1において増大したCUG反復配列の構築ブロックである、UGCUモチーフに結合することができる。特定の実施態様では、本発明の改変されたMBNLポリペプチドは、MBNL1mRNAのエキソン3に対応するアミノ酸(アクセッション番号NM_021038)を含むか又は含まない。さらなる実施態様では、本発明の改変されたMBNLポリペプチドは、MBNL1mRNAのエキソン5〜10に相当する配列番号1
のアミノ酸を欠失している。
を有するΔCT3と称される。
を有するΔCTと称される。
を有するMBNL2−ΔCT3と称される。
材料及び方法
プラスミド及びウイルス産生
960個の断続性CTGを含むDMPKの3’UTRを含有しているプラスミドは、これもまたCMVプロモーターの制御下にあるミニ遺伝子ベクターであった(アメリカ合衆国テキサス州ヒューストン市のベイラー医科大学のT. Cooperからの親切なる贈り物)。本研究に使用されるMBNL1の完全長の変異体構築物及び切断短縮されたΔCT3の配列は以前に記載されていた(Tran et al. 2011)。NESは、HIVのREVタンパク質に由来し(Fischer et al. 1995)、ΔCT構築物に融合させた。MBNL1、ΔCT3、及びΔCT3−NESのスプライシング活性を、以前に記載された3つのミニ遺伝子を使用して評価した:ヒトcTNT(hcTNT)のエキソン5を含有しているRTB300ミニ遺伝子;ヒトインシュリン受容体のエキソン11を含有しているINSRミニ遺伝子、並びにエキソン2及び3を含有しているpSVIRB/タウミニ遺伝子。全てのプラスミドDNAはGATC Biotech(フランス)で二本鎖がシークエンスされ、Nucleobond(登録商標)AXエンドトキシンフリーのキット(Macherey Nagel、ドイツ)を使用して精製された。GFP−ΔCT3をコードしている、又は両方のコザック共通配列を含有しているGFPタンパク質をコードしているcDNAを、SIN−cPPT−PGK−WHV又はpSMD2導入用ベクターにクローニングした。レンチウイルスベクター及びAAV9ベクターは以前に記載のように得られ(Caillierez et al. 2013; Francois et al. ; Fugier et al. 2011)、−80℃で凍結して保存した。組換えGST−MBNL1及びΔCT3タンパク質を産生し、UV架橋実験を前記のように実施した(Laurent et al. 2012, Tran et al. 2011)。ヒトタウミニ遺伝子及び突然変異MBNL構築物は(Carpentier et al., 2014)に記載されている。簡潔に言えば、ヒトタウE2ミニ遺伝子は、pEGFPN1真核生物発現ベクター(Clontech)に挿入されたヒトMAPT遺伝子のエキソン1、エキソン2、及びエキソン4の配列からなる。エキソン2の前に及び後に、それぞれヒトMAPT遺伝子のイントロン配列2及び3の878及び2100ヌクレオチドがある(Carpentier et al., 2014に詳述されている)。図15DのSeq250 E2 250 MBNL1突然変異部位は、MBNL結合部位が突然変異しているエキソン2の周辺のイントロン配列の250ヌクレオチドを示す(太文字の灰色の配列)。この突然変異体ミニ遺伝子は、MBNLスプライシング調節活性に対してもはや応答性ではない。これらのミニ遺伝子をGeneArt(登録商標)(Gene Synthesis company)によって作製し、プラスミド調製物の配列を、GATC(Biotech, Constance, Germany)によって二本鎖配列によって確認した。
HeLa細胞を、37℃の加湿CO2(5%)インキュベーター中、単層培養で、6ウェルプレート中の、10%ウシ胎児血清(FBS)の補充されたダルベッコ改変必須培地(DMEM)(Invitrogen)中で増殖させた。約70%コンフルエントになるまで増殖させた細胞を、3つ組で、ミニ遺伝子プラスミドDNA 1μg、CUG反復配列 1μg、及びMBNLプラスミドDNA 3μgを用いて、FuGENE HDトランスフェクション試薬(Roche Diagnostics)を使用して製造業者の説明書に従って一過性に同時トランスフェクトした。
HSA−LRマウスはC. Thorntonから入手し、対照FVBマウスはJanvierから入手した。全てのマウス手順を、ピティエ・サルペトリエール動物施設の機能開発センターでの動物資源に対する倫理委員会によって承認された実験プロトコールに従って、生物学的封じ込めの下で行なわれた。成体マウスの腓腹筋又は前脛骨筋に、それぞれ、AAV9ベクターを含有しているか又は含有していない、生理溶液30〜100μlを注射した。各マウスについて、1つの筋肉にAAV GFP−ΔCT3を注射し、反対側の筋肉に、任意の導入遺伝子(MCS)又はGFP又はビヒクルのみ(PBS)を含有している対照AAVを注射した。注射から6週間後、筋肉の等尺性収縮を、以前に記載されているように(Mouisel et al. 2006)測定した。次いで、マウスを屠殺し、筋肉を回収し、液体窒素で冷却したイソペンタン中で瞬間凍結させ、−80℃で保存した。
蛍光インサイツハイブリダイゼーション(FISH)を、Cy3で標識された2−O−メチルRNA(CAG)7プローブを使用して記載の通りに行なった。組み合わせたFISH免疫蛍光(IF)実験を記載の通りに(Francois et al.)ポリクローナルMBNL1抗体(Everest Biotech.)又はGFP(Invitrogen)抗体、次いでそれぞれCy5−又はAlexa488−コンジュゲート抗二次体を使用して行なった。Leica共焦点顕微鏡及びソフトウェア(Leica microsytems)を使用して写真を撮影し、ImageJソフトウェアを使用して処理した。筋肉切片に対する免疫蛍光を、胚性MyHC抗体(Novocastra)及びラミニン抗体(Novocastra)を使用して記載の通りに行なった。
ウェスタンブロットを、以前に記載されているように(Tran et al. 2011)、抗GFP抗体(Santa Cruz)又は抗GAPDH抗体(Tebu-Bio)を使用して標準的な方法を用いて行なった。
全RNAを、全RNA抽出キット(Nucleospin(登録商標)RNA IIキット、Macherey Nagel)又はトリゾール試薬(Invitrogen)を使用して製造業者のプロトコールに従って単離した。RNA濃度を、Nanodrop(Labtech)を使用することによって260nmでの吸光度を測定することによって測定した。RT−PCRを、全RNA 1μgを使用して、ランダムヘキサマー及びM−MLV逆転写酵素(Invitrogen)を使用して標準的なプロトコールに従って行なった。RT対照にはDNAの増幅は全く観察されなかった。PCRを以前に記載されているように行なった。5%又は8%ポリアクリルアミドゲルを使用した電気泳動によって反応産物を分離し、バンドをSYBR Gold(Invitrogen)で染色した。SYBR Gold発光強度を、フルオロイメージャースキャナー(Claravision)を使用して測定した。PCR実験を少なくとも3回繰り返した。
統計分析を、Prism6ソフトウェア(GraphPad Software Inc.)の助けを借りて、両側のP値と対応のないt検定を使用して行なった。
様々なMBNL1アイソフォームの結合親和性及びスプライシング活性に焦点を当てた以前の研究において、本発明者らは、C末端ドメインを欠失している切断短縮されたMBNL1構築物(ΔCT3、図1)が、YGCY結合特性と、完全長のMBNL1アイソフォームと比較して僅かにより低い親和性を維持しているが、エキソン5〜10によってコードされる配列がないことに因りそのスプライシング活性は劇的に減少していることを示した(Tran et al. 2011)。非機能的なポリペプチドであるΔCT3ポリペプチドが依然として病原性CUG反復配列に結合することができるかどうかを評価するために、Hela細胞に、増大したCUG反復配列と、MBNL1構築物又はGFPでタグ化されたΔCT3構築物とを同時にトランスフェクトした。図2に観察されているように、GFP−ΔCT3は、完全長のMBNL1に観察されているように、CUGexp−RNAの核内フォーカスと同じ場所に局在する。本発明者らは次に、GFP−ΔCT3又はMBNL1構築物を、増大したCUG反復配列と共に同時発現させることによってDM1において調節解除されたスプライシング事象に対するその効果を調べ、Hela細胞内でスプライシングレポーターミニ遺伝子を使用してタウのエキソン2/3のスプライシングを分析する(図3)。CUG反復配列の存在下においては、タウのエキソン2の包含は、DM1患者において観察されているように有意に減少し、類似したスプライシング活性を有する様々なMBNL1アイソフォームの過剰発現(Tran et al. 2011)は、タウのエキソン2の包含を部分的に回復させる(図3A)。しかしながら、MBNL1と比較してそのスプライシング活性が80%を超えて減少したGFP−ΔCT3構築物の過剰発現もまた、MBNL1と同程度だけ、タウのエキソン2/3のミニ遺伝子のスプライシング変化を修正する(図3B)。この結果は、GFP−ΔCT3がCUG反復配列と相互作用して、タウのエキソン2のスプライシングの調節に関与している機能的MBNL1を放出させることができることを示唆する。なぜなら、GFP−ΔCT3の残留スプライシング活性では、CUG反復配列の存在下でタウの正常なスプライシングを回復するのに十分ではないようであるからである。この仮説を確認するために、本発明者らは、HIVのREVタンパク質に由来する強力な核外移行シグナル(NES)と融合させたGFP−ΔCT3構築物を作製した(Fischer et al. 1995)。予想された通り、GFP−ΔCT3−NESは、核細胞質への局在化を示したGFP−ΔCT3と比較した場合に完全な細胞質内への局在化を示す(図4)。効果的な核外移行及び排他的な細胞質への局在化に因り、GFP−ΔCT3−NESは、hcTNTエキソン5及びIRエキソン11のミニ遺伝子を使用して示されているように、残留スプライシング活性をもはや有さない(図4B)。対照的に、GFP−ΔCT3−NESとCUG反復配列及びタウのエキソン2/3のスプライシングリポーターミニ遺伝子との同時発現は依然として、完全長のMBNL1及びGFP−ΔCT3を用いて以前に観察されているように、タウの正常なスプライシングを回復させることができる(図4C)。図4Aに示されているように、GFP−ΔCT3−NESは、CUGexp−RNA病巣と同じ場所に局在するが、遊離し残留している結合していないGFP−ΔCT3−NESは核外に効果的に排出され、それ故、選択的スプライシングの調節にはもはや利用できない。まとめると、本発明者らの結果は、ΔCT3が、CUG結合部位を飽和させ、十分量の機能的MBNL1をCUGexp−RNA病巣から放出させることによって、病原性CUG反復配列の存在下で調節解除されたスプライシング事象を元に戻すことを示す。
本研究において、本発明者らは、ほぼスプライシング活性を欠いている非機能的なMBNL(ΔCT3)が、インビトロ及びインビボの両方においてCUGexp−RNA毒性を打ち消すのに効果的であるというエビデンスを提供した。したがって、ΔCT3タンパク質を発現しているAAVベクターの筋肉内投与は、DM1マウスにおける選択的スプライシングの誤調節及び筋強直症の両方を修正する。MBNL1のRNA結合ドメインのみを発現しているΔCT3は、病原性CUG反復配列と相互作用し、捕捉されたMBNL1を核内のCUGexp−RNA病巣から放出させる。この機序は、DM1筋肉細胞内の内因性の機能的なMBNL1を回復させ、インビボにおいてDM1の関連した表現型を修正する。この知見は、DM1の代替的又は補完的な治療的アプローチとしての、改変された非機能的なMBNLΔ遺伝子療法アプローチの開発を支持する。
Claims (13)
- YGCY結合特性を有し、かつ野生型MBNLタンパク質と比較して少なくとも60%減少したスプライシング活性を有する改変されたMBNLポリペプチドを含む、筋強直性ジストロフィー疾患又はMBNLの異常な捕捉によって引き起こされる疾患を処置するための医薬組成物であって、該改変されたMBNLポリペプチドが、MBNLポリペプチド及び標的化部分からなるキメラペプチドではなく、
前記改変されたMBNLポリペプチドが、MBNL1タンパク質に由来し、かつ、MBNL1 mRNAのコードしているエキソン5〜10に相当するアミノ酸を欠失している、医薬組成物。 - 前記改変されたMBNLポリペプチドが、CUG反復配列に結合する、請求項1記載の医薬組成物。
- 該改変されたMBNLポリペプチドが、特に配列番号2及び3に示された参照配列を有しているか、又はその非機能的なYGCY結合変異体である、請求項1又は2記載の医薬組成物。
- 前記改変されたMBNLポリペプチドが、野生型MBNLタンパク質と比較して少なくとも75%減少したスプライシング活性を有する、請求項1〜3のいずれか一項記載の医薬組成物。
- 請求項1〜4のいずれか一項に定義される改変されたMBNLポリペプチドをコードする核酸分子を含む、筋強直性ジストロフィー疾患又はMBNLタンパク質の異常な捕捉によって引き起こされる疾患を処置するための医薬組成物。
- 制御配列に作動可能に連結された請求項5に定義される核酸分子を含む、遺伝子構築物、特に、ウイルスベクターゲノム。
- レンチウイルス又はAAV由来ゲノムである、請求項6記載の遺伝子構築物。
- 請求項6又は7記載の遺伝子構築物を含むウイルスベクター。
- 血清型1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、又は11のAAVキャプシドを有するAAVベクターである、請求項8記載のウイルスベクター。
- 血清型9のAAVキャプシドを有するAAVベクターである、請求項9記載のウイルスベクター。
- 筋強直性ジストロフィー疾患を処置するための、特に筋強直性ジストロフィー1型若しくは筋強直性ジストロフィー2型、又はMBNLの異常な捕捉によって引き起こされる疾患を処置するための、請求項1〜4のいずれか一項に定義される改変されたMBNLポリペプチド、請求項5に定義される核酸分子、請求項6若しくは7記載の遺伝子構築物、又は請求項8若しくは9記載のウイルスベクター。
- 筋肉内に若しくは直接CNSに、又は任意の慣用的な経路によって投与される、AAVベクター、特にAAV9ベクターである、請求項11記載のウイルスベクター。
- 前記AAVベクターが、1回の注射として投与される、請求項12記載のウイルスベクター。
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