JP7046835B2 - 強力でバランスのとれた双方向性プロモーター - Google Patents

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Description

本発明は、ワクチン接種および遺伝子治療における用途のための医薬分野および遺伝子送達分野に関する。より詳しくは、本発明は、プラスミドベクター、ウイルスベクターおよび組換えウイルスなどの組換えベクターによる2つの導入遺伝子の発現のための強力でバランスのとれた双方向性プロモーターに関する。
組換えベクターは、異種タンパク質の発現のための種々の分子生物学的用途(例えば、遺伝子治療およびワクチン接種におけるそれらの適用を含む)において広く使用されている。これらの遺伝子治療およびワクチン接種の用途では、ウイルスベクターなどのベクターが、宿主細胞に導入すべき目的の遺伝子(群)のキャリアとして使用される。例えば、ウイルスベクターは、所望の抗原をコードする遺伝子またはその一部を発現させて、免疫応答を惹起するために使用され得る。
最も初期のウイルスベクターは一般に1つの導入遺伝子のみを含み、そして多くのストラテジーが、初期世代ベクターについて発表されている。例えば、発表されたストラテジーは、様々な異なるアデノウイルス(rAd)ベクターの使用を報告しており、導入遺伝子発現カセットが、例えば、E1領域、E3領域、またはE4と右ITRの間など、アデノウイルスの異なる領域に、配置され得ることを示している。しかし、ワクチンの目的では、保護および広いカバー範囲を達成するために、2つ以上の抗原、または異なる株からの同じ抗原が必要であることが多い。したがって、場合によっては、1つのベクターから少なくとも2つの抗原を発現させることが望ましい。1つのウイルスベクターに2つの抗原をコードさせるための様々な方法が、記載されている。
rAdを用いる最初の2抗原法では、1つの抗原発現カセットがE1領域に配置され、第2のカセットがE3領域に配置された(例えば(Vogels et al.,2007))。rAdを用いる異なる2抗原法では、1つの抗原発現カセットがE1領域に配置され、第2のカセットがE4と右ITRの間に配置された(例えば(Holman et al.,2007;Pham et al.,2009;Schepp-Berglind et al.,2007))。rAdを用いる別の2抗原法は、組換えによる遺伝的不安定性を防止するために、2つの異なるプロモーター配列を用いてヘッドトゥーテール方式でE1領域に配置された2つの抗原発現カセットを使用することである(例えば(Belousova et al.,2006;C.D.Harro et al.,2009))。
2抗原法の別の例は、プラス鎖RNAウイルスの配列内リボソーム進入部位(IRES)、例えば、脳心筋炎ウイルス(EMCV)に由来するものを使用して、2つのタンパク質に翻訳される単一の転写物を産生することである(例えば(Amendola,Venneri,Biffi,Vigna,& Naldini,2005;Na & Fan,2010))。その他の例としては、宿主細胞スプライシング機構の利用、あるいは口蹄疫2A配列などのプラス鎖RNAウイルスに由来する「切断」ペプチドまたはその他のウイルスに由来する同等物の使用による、2つのタンパク質に切断されるポリタンパク質の産生が挙げられる。発表された報告によると、これらのストラテジーは全て等しく有用であり成功する。
あるいは、双方向性プロモーターの使用は、ウイルスベクターを用いて2つの抗原を発現するための別の方法である。例えば、レンチウイルスベクター(Heilbronn & Weger,2010)およびアデノウイルスベクター(Na & Fan,2010;Post & Van Meir,2001;Robbins & Ghivizzani,1998;Walther & Stein,2000)について、異なる双方向性プロモーターが記載されている。
一般に、2つの異なるタイプの双方向性プロモーター、双方向特性を有する天然に存在する配列、および合成的に設計された双方向性プロモーターが、使用のために公知である。双方向特性を有する天然に存在する配列は、ウイルス、植物または哺乳動物ゲノムにおいて見出すことができる(Andrianaki,Siapati,Hirata,Russell,& Vassilopoulos,2010;Barski,Siller-Lopez,Bohren,Gabbay,& Aguilar-Cordova,2004)。例えば、ヒトゲノム中の多くのプロモーターが、いくつかの双方向特性を有することが報告されている。双方向特性を有するヒトプロモーターは、GABP部位の過剰提示によって特徴付けられる(Collins,Kobayashi,Nguyen,Trinklein,& Myers,2007)。
天然に存在する配列とは対照的に、合成による双方向性プロモーターは、異なる一方向性プロモーターの望ましい特性を利用するように設計することができる。例えば、Amendolaらは、ヒトサイトメガロウイルス(human cytomegalovirus)由来の最小プロモーター(minCMV)をヒトホスホグリセリン酸キナーゼプロモーター(PGK)またはヒトユビキチンCプロモーター(UBI C)と組み合わせることによって、レンチウイルスベクターにおいて使用するための2つの異なる合成双方向性プロモーターを作製した(Amendola et al.,2005)。双方向性プロモーターを構築するために、1つのエンハンサーのみを使用して、一方向性プロモーターは逆向き(ヘッドトゥーヘッド)に構成された。Amendolaらによれば、強力な最小プロモーターをこの構成で完全な哺乳動物プロモーターと組み合わせると、両側からの同調発現がもたらされた。しかし、発現能および発現バランスの分析には、完全エンハンサー含有ヒトCMVプロモーターなどの既知の強力な一方向性プロモーターとの完全な比較は含まれなかった。実際、1つのベクターにおいて2つの抗原をコードする多価ウイルスベクターを使用する発表されたストラテジーの殆どで、一価のベクターの重要な特徴が忠実に維持されることを確実にするための系統的分析は行われていない。新たに作製された多価ベクターの重要な特徴としては、例えば、アップスケーリングの間の遺伝的安定性、大規模でのベクターの生産性、両抗原の強力な発現、両抗原のバランスのとれた発現、および挿入された発現カセットから発現された両抗原の免疫原性が挙げられる。
以前に開示された方法と比較して特に良好な結果が得られた、最近記載されたストラテジーでは、双方向性マウスサイトメガロウイルス(mouse Cytomegalovirus)(mCMV)プロモーターを使用して、2つの導入遺伝子を発現した(国際公開第2016/166088A1号パンフレット)。第1の導入遺伝子は一方向に双方向性mCMVプロモーターに作動可能に連結され、第2の導入遺伝子はその逆方向に双方向性mCMVプロモーターに作動可能に連結された。双方向性mCMVプロモーターを有するrAdは、遺伝的に安定であると決定され、単一の導入遺伝子のみを有するrAdに匹敵する遺伝的安定性を提供した。さらに、T細胞およびB細胞応答に関する発現抗原の免疫原性のELISPOTおよびELISA分析に基づいて、両導入遺伝子が、両抗原に対する免疫原性応答を生成するのに十分に発現されたことが決定された。したがって、mCMV双方向性プロモーターは、以前に記載されたいくつかの他のストラテジーよりも優れていることが記載された。しかし、mCMVプロモーターの両側の発現レベルのバランスをさらに改善できることが決定された。双方向性mCMVプロモーターの右側(3’末端)に位置する抗原の発現は、プロモーターの左側(5’末端)に位置する抗原と比較して、約10倍高かった。2つのコードされた抗原の発現における不均衡は、より低く発現された抗原と比較して、高度に発現された抗原に対し、より強い免疫応答をもたらす。この種の差次的発現は特定の用途では有用であり得るが、他の用途では、mCMVプロモーターのいくつかの利点を、よりバランスのとれた発現、すなわち、双方向性mCMVプロモーターおよび文献に記載されている他の双方向性プロモーターよりも強力で、かつバランスのとれた双方向性プロモーターと組み合わせるストラテジーを有することも望ましい。
したがって、mCMV双方向性プロモーターと比較して、両方とも強力であり、両側からの発現のバランスが改善された双方向性プロモーターを同定し、2つの導入遺伝子の強力でバランスのとれた発現で遺伝的に安定な組換えウイルスを提供することが依然として必要とされている。
本発明は双方向性hCMV-CAG4プロモーターを含む組換え核酸分子、ならびに、双方向性hCMV-CAG4プロモーターを含むベクター(例えば、プラスミドベクター、ウイルスベクターを含む)およびウイルスを提供する。本発明の組換えベクターは2つの導入遺伝子を含み、hCMV-CAG4双方向性プロモーターのhCMV部分およびCAG部分の転写方向(5’から3’)は互いから離れる方向に向かい(ヘッドトゥーヘッド配置)、第1の導入遺伝子は左側に一方向に作動可能に連結され、発現は双方向性プロモーターのhCMV部分によって制御され、第2の導入遺伝子は右側にその逆方向に作動可能に連結され、発現は双方向性プロモーターのCAG部分によって制御される。hCMVエンハンサーは、2つの異なるプロモーターの間の中間に、hCMVプロモーター部分の方向を向いて配置される。エンハンサーは配向非依存性であり得るので、このエンハンサーは、双方向性プロモーターのhCMV部分およびCAG部分に作動可能に連結された両導入遺伝子の協調発現を提供する。例えば、図1Dを参照されたい。図1Dは、代表的なhCMV-CAG4プロモーターの異なる構築ブロックの同一性および配向を示す。好ましくは、本発明によるhCMV-CAG4プロモーターは、配列番号4に対して少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、さらにより好ましくは少なくとも95%、および最大100%同一であるヌクレオチド配列を含む。
特定の実施形態では、組換えウイルスおよび組換えウイルスベクターは、組換えアデノウイルス(rAd)およびrAdベクターである。本発明の双方向性hCMV-CAG4プロモーターで生成されたrAdは遺伝的に安定しており、継代13(p13)に至るまでPCR分析によって欠失バンドは検出されず、したがって単一導入遺伝子のみを有するrAdに匹敵する遺伝的安定性を提供する。さらに、双方向性hCMV-CAG4プロモーターは、一方向性プロモーターからの発現に匹敵する強力かつバランスのとれた2つの導入遺伝子の発現を提供する。したがって、本発明の双方向性hCMV-CAG4プロモーターは、バランスがとれ、かつ強力な発現が重要である、組換え(ウイルス)ベクターを用いる遺伝子治療およびワクチン適用における使用に好適である。
一般的、および好ましい実施形態は、本明細書に添付の独立請求項および従属請求項によってそれぞれ定義され、それらは簡潔さのために参照により本明細書に組み込まれる。本発明の様々な態様の他の好ましい実施形態、特徴および利点は、下の詳細な説明と添付の図面とから明らかになるであろう。
一実施形態では、本発明は、左側のhCMVプロモーターおよび右側のCAGプロモーターを含む双方向性hCMV-CAG4プロモーターを提供するが、この双方向性hCMV-CAG4プロモーターは左側に一方向で第1の導入遺伝子に作動可能に連結され、またこの双方向性hCMV-CAG4プロモーターは右側にその逆方向で第2の導入遺伝子と作動可能に連結されている。
別の実施形態では、本発明はまた、第1および第2の導入遺伝子を含む組換えウイルスを製造する方法であって、第1の導入遺伝子と一方向で、第2の導入遺伝子とその逆方向で、作動可能に連結された双方向性hCMV-CAG4プロモーターを含むコンストラクトを調製する工程と、前記コンストラクトを組換えウイルスのゲノム内に組み込む工程とを含む方法を提供する。
特定の実施形態では、組換えウイルスは、組換えアデノウイルスである。
特定の実施形態では、組換えアデノウイルスは、E1領域に欠失を有し、また、特定の実施形態では、このE1領域に双方向性hCMV-CAG4プロモーターならびに第1および第2の導入遺伝子を含む。あるいは、組換えアデノウイルスの他の領域もまた使用され得る。例えば、双方向性プロモーター発現カセットはまた、組換えアデノウイルスのE4-rITR領域に配置され得る。
特定の実施形態では、第1および第2の導入遺伝子は異なり、それらの少なくとも1つは抗原をコードする。特定の実施形態では、両者は異なる抗原をコードする。
特定の実施形態では、アデノウイルスは、ヒトアデノウイルス血清型26またはヒトアデノウイルス血清型35である。
別の実施形態では、本発明はまた、細胞内で少なくとも2つの導入遺伝子を発現させる方法であって、本発明による組換えベクターを細胞に提供する工程を含む方法を提供する。
別の実施形態では、本発明はまた、少なくとも2つの抗原に対する免疫応答を誘導する方法であって、本発明による組換えベクターを対象に投与する工程を含む方法を提供する。
別の実施形態では、本発明はまた、本発明による組換えアデノウイルスのゲノムを含む組換えDNA分子を提供する。
別の実施形態では、本発明はまた、本発明による組換えアデノウイルスなどの本組換えベクター、および薬学的に許容される担体または賦形剤を含む医薬組成物を提供する。特定の実施形態では、医薬組成物はワクチンである。
図1:hCMV-CAG4プロモーターおよび他の双方向性プロモーターコンストラクトを示す模式図(異なる双方向性プロモーター配列の構築ブロックの同一性および配向の注釈を含む)。P:プロモーター、Enh:エンハンサー、I:イントロン。 (上記の通り。) (上記の通り。) (上記の通り。) (上記の通り。) HEK293細胞における一過性トランスフェクションで評価した、異なる双方向性プロモーターコンストラクトを用いたルシフェラーゼおよびeGFPの発現。ルシフェラーゼ発現は相対発光量(RLU)として測定し、eGFP発現はFACSにより平均蛍光強度(MFI)として測定する。異なるプロモーターコンストラクトをスクリーニングする3つの異なる実験の結果を示す。異なる双方向性プロモーターの左側からのルシフェラーゼ発現および右側からのeGFP発現の結果の棒グラフを示す。各棒グラフに、ラット-CMV-bidir-2、rCMV-hEF1α I、rCMV-hEF1α II、およびrhCMV-CAG1についての、一方向性hCMVプロモーターの制御下でのルシフェラーゼまたはeGFPの陽性対照およびトランスフェクトされていない細胞の陰性対照と比較した結果を、左から右へ順に示す。 HEK293細胞における一過性トランスフェクションで評価した、異なる双方向性プロモーターコンストラクトを用いたルシフェラーゼおよびeGFPの発現。ルシフェラーゼ発現は相対発光量(RLU)として測定し、eGFP発現はFACSにより平均蛍光強度(MFI)として測定する。異なるプロモーターコンストラクトをスクリーニングする3つの異なる実験の結果を示す。異なる双方向性プロモーターの左側からのルシフェラーゼ発現および右側からのeGFP発現の結果の棒グラフを示す。各棒グラフに、rCMV bidir 1.1、rCMV-CAG、およびhCMV-CAG4についての、一方向性hCMVプロモーターの制御下でのルシフェラーゼまたはeGFPの陽性対照およびトランスフェクトされていない細胞の陰性対照と比較した結果を、左から右へ順に示す。 HEK293細胞における一過性トランスフェクションで評価した、異なる双方向性プロモーターコンストラクトを用いたルシフェラーゼおよびeGFPの発現。ルシフェラーゼ発現は相対発光量(RLU)として測定し、eGFP発現はFACSにより平均蛍光強度(MFI)として測定する。異なるプロモーターコンストラクトをスクリーニングする3つの異なる実験の結果を示す。異なる双方向性プロモーターの左側からのルシフェラーゼ発現および右側からのeGFP発現の結果の棒グラフを示す。各棒グラフに、hCMV-CAG4、rhCMV-CAG2、およびrCMV bidir1についての、一方向性hCMVプロモーターの制御下でのルシフェラーゼまたはeGFPの陽性対照およびトランスフェクトされていない細胞の陰性対照と比較した結果を、左から右へ順に示す。 pshuttle26における双方向性プロモーターhCMV-CAG4用の双方向性発現カセットの構成(双方向性プロモーターコンストラクトの両側に導入遺伝子を挿入するために使用される制限部位の同一性および位置を含む)。P:プロモーター、Enh:エンハンサー、I:イントロン、TG:導入遺伝子、pA:SV40(右側)または牛成長ホルモン(BGH)(左側)に由来するポリアデニル化シグナル。プラスミドベクターpshuttle26における表示。同じ双方向性発現カセット構成をpAdapt35で使用した。 hCMV-CAG4双方向性プロモーターを示す模式図(構築ブロックのヌクレオチド位置を含む)。矢印は転写の方向を表す。 A549細胞に1000VP/細胞で感染させたAd26rAdベクターにおける双方向性プロモーターコンストラクトの左側または右側におけるルシフェラーゼおよびeGFP導入遺伝子の発現。ルシフェラーゼ発現は相対発光量(RLU)として測定し、eGFP発現はFACSにより平均蛍光強度(MFI)として測定する。異なるhCMV-CAG4双方向性プロモーターコンストラクトについての結果を、一方向性hCMVプロモーターの制御下でのルシフェラーゼまたはeGFPについての100VP/細胞および1000VP/細胞の陽性対照、ならびにエンプティベクターに感染させた細胞と比較する。Ad26rAdベクターについて、hCMV-CAG4を、双方向性mCMVプロモーターとさらに比較する。 A549細胞に1000VP/細胞で感染させたAd35rAdベクターにおける双方向性プロモーターコンストラクトの左側または右側におけるルシフェラーゼおよびeGFP導入遺伝子の発現。ルシフェラーゼ発現は相対発光量(RLU)として測定し、eGFP発現はFACSにより平均蛍光強度(MFI)として測定する。異なるhCMV-CAG4双方向性プロモーターコンストラクトについての結果を、一方向性hCMVプロモーターの制御下でのルシフェラーゼまたはeGFPについての100VP/細胞および1000VP/細胞の陽性対照、ならびにエンプティベクターに感染させた細胞と比較する。 E1領域に双方向性hCMV-CAG4プロモーターを保有し、双方向性hCMV-CAG4プロモーターの右側または左側にeGFPおよびルシフェラーゼをコードするAd26ベクターゲノム上での、連続増殖とそれに続くPCRによる遺伝的安定性試験。パネルの上から下に、PER.C6細胞におけるP5、P10、およびP13での連続増殖後の、1ベクター当たり5つのプラークについてのPCR産物が示される。各パネルのレーン1~5は、左側にルシフェラーゼ、右側にeGFPを有する双方向性hCMV-CAG4プロモーターを示す。各パネルのレーン6~10は、左側にeGFP、右側にルシフェラーゼを有する双方向性hCMV-CAG4プロモーターを示す。レーン11はkBマーカーを示す。レーン12は、Ad26.Luc.hCMV-CAG4.eGFPのプラスミド陽性対照を示す。レーン13は、rAd26.eGFP.hCMV-CAG4.Lucのプラスミド陽性対照を示す。レーン14は、導入遺伝子を含まない発現カセットのPCR産物サイズのプラスミド対照を示す。レーン15は、陰性水PCR対照を示す。ラベル表示:P5、P10、P13:ウイルス継代数、予想されるPCR産物以外の追加のバンドは、AGプロモーター部分のGCリッチプロモーター配列による非特異的PCR産物である、注記:露出過多の画像で欠失バンドの欠如が確認された。
新しい双方向性プロモーターコンストラクトの強度およびバランスを比較した実験結果を本明細書に記載する。結果は、双方向性hCMV-CAG4プロモーターが、HEK293細胞におけるpAdAptプラスミドベクターによる一過性トランスフェクション、ならびに一方向で双方向性hCMV-CAG4プロモーターに作動可能に連結された第1の導入遺伝子、およびその逆方向で双方向性hCMV-CAG4プロモーターに作動可能に連結された第2の導入遺伝子を有する双方向性hCMV-CAG4プロモーターを含むrAd26およびrAd35によるウイルス感染に基づいて、2つの導入遺伝子の強力かつバランスのとれた発現を提供することを示す。さらに、双方向性hCMV-CAG4プロモーターを有するrAdは遺伝的に安定しており、継代13(p13)に至るまでPCR分析によって欠失バンドは検出されず、したがって単一導入遺伝子のみを有するrAdに匹敵する遺伝的安定性を提供する。したがって、双方向性hCMV-CAG4プロモーターを有する本発明のrAdは、バランスがとれ、かつ強力な発現が優先される、遺伝子治療およびワクチン適用における使用に好適である。
したがって、本発明は、第1の導入遺伝子と一方向で作動可能に連結され、第2の導入遺伝子とその逆方向で作動可能に連結された双方向性hCMV-CAG4双方向性プロモーターを含む組換え核酸分子であって、hCMV-CAG4双方向性プロモーターのhCMV部分およびCAG部分の転写方向(5’から3’)は互いから離れる方向に向かい、左側からの発現は双方向性プロモーターのhCMV部分によって制御され、右側からの発現は双方向性プロモーターのCAG部分によって制御される組換え核酸分子に関する。特定の実施形態では、本発明は、細胞において2つの導入遺伝子を発現するための双方向性hCMV-CAG4プロモーターを含むベクター、ウイルスベクター、およびウイルスの使用に関する。
特定の実施形態では、本発明は、宿主細胞による異種タンパク質の産生を可能にするのに使用するプラスミドベクターに関する。例えば、双方向性hCMV-CAG4プロモーターを含むプラスミドベクターは、異種多サブユニットタンパク質複合体の2つの異なる成分を発現するために使用され得る。このようなプラスミドベクターは、例えば、(1)双方向性hCMV-CAG4プロモーター、(2)各導入遺伝子のリボソーム結合部位をmRNAに提供する配列、(3)各導入遺伝子のコード領域、すなわち、所望のポリペプチドをコードするヌクレオチドの配列、(4)翻訳開始のための各導入遺伝子のコザックコンセンサス配列、(5)各導入遺伝子のコード全体が読み取られたときに翻訳を終結させる各導入遺伝子の終止配列、および(6)ベクターがゲノムに直接挿入されない場合、ベクター全体が細胞内に一旦再生されることを可能にする複製起点、を含むDNA配列であり得る。その後、例えば、トランスフェクションまたはエレクトロポレーションによって、ベクターを組み込むように宿主細胞を誘導し、宿主細胞の機能の一部として2つの導入遺伝子を発現するように宿主細胞を増殖させる。
特定の実施形態では、本発明は、双方向性hCMV-CAG4プロモーターを含むrAdおよびrAdベクター、ならびにrAdおよびrAdベクターを作製および使用する方法に関し、ここで、rAdおよびrAdベクターは双方向性hCMV-CAG4プロモーターおよび2つの導入遺伝子を含み、第1の導入遺伝子は一方向で双方向性hCMV-CAG4プロモーターに作動可能に連結され、第2の導入遺伝子はその逆方向で双方向性hCMV-CAG4プロモーターに作動可能に連結される。
本発明のrAdは、大規模な量、またはバッチで製造され得る。rAdの「バッチ」は、単一製造容器内の単回製造工程において製造される組成物であり、あるいは、単一容器(例えば、バイオリアクター、バッグ、フラスコ、ボトル、多回用量バイアル、単回投与バイアル、シリンジなど)内に存在する組成物中の複数のrAd粒子を指し得る。本発明によるrAdのバッチは、または本発明によるrAdを含む組成物は、好ましくは、少なくとも10個のrAd粒子を含み、特定の実施形態では、少なくとも10、10、1010、1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017、1018個以上のrAd粒子、最大で1020個のrAd粒子を含む(例えば、単回製造工程において、大規模バイオリアクター内にて製造される)。バッチまたは組成物は、rAd以外のさらなる関連する成分を含んでもよく、含まなくてもよい。
本明細書で使用される場合、組換えアデノウイルスの「組換え」という用語は、野生型アデノウイルスとは対照的に、人の手によって改変されていることを意味し、例えば、異種遺伝子、遺伝子群、またはその一部、および双方向性hCMV-CAG4プロモーターを含む。
本明細書中の配列は、当該技術分野で慣用されているように、5’から3’方向で示される。
「アデノウイルスカプシドタンパク質」は、特定のアデノウイルスの血清型および/または向性の決定に関与する、アデノウイルスのカプシドのタンパク質を指す。アデノウイルスカプシドタンパク質は、一般的には、繊維、ペントンおよび/またはヘキソンタンパク質を含む。本発明による特定の血清型の(または「それをベースとする」)rAdは、通常、その特定の血清型の繊維、ペントンおよび/またはヘキソンタンパク質を含み、好ましくはその特定の血清型の繊維、ペントンおよびヘキソンタンパク質を含む。これらのタンパク質は、一般に、rAdのゲノムによってコードされる。特定の血清型のrAdは、任意選択的に、他のアデノウイルス血清型に由来する他のタンパク質を含有し、かつ/またはコードし得る。
本明細書で使用される場合、rAdは、少なくとも配列が、野生型からの誘導によってアデノウイルス「をベースとする」。この誘導は、出発物質として野生型ゲノムまたはその一部を使用した分子クローニングにより達成することができる。野生型アデノウイルスゲノムの既知の配列を使用して、DNA合成および/または分子クローニングの分野のビジネスを有するサービス会社(例えば、GeneArt,GenScripts,Invitrogen,Eurofins)による日常的手順を用いて実施され得るDNA合成によって、ゲノム(の一部)を新規に作製することもまた可能である。したがって、非限定的な例として、Ad35のヘキソン、ペントン、および繊維を含むrAdが、Ad35をベースとするrAdなどと見なされる。
本発明のアデノウイルスベクターは、rAdベクターと称される。rAdベクターの調製は、当該技術分野でよく知られている。
特定の実施形態では、本発明によるrAdベクターは、例えば、E1a領域および/またはE1b領域などの、ウイルス複製に必要なアデノウイルスゲノムのE1領域の少なくとも1つの必須遺伝子機能が欠損している。特定の実施形態では、本発明によるアデノウイルスベクターは、非必須E3領域の少なくとも一部が欠損している。特定の実施形態では、ベクターは、E1領域の少なくとも1つの必須遺伝子機能と、非必須E3領域の少なくとも一部が欠損している。アデノウイルスベクターは、「多重欠損」であり得、これはアデノウイルスベクターがアデノウイルスゲノムの2つ以上の領域のそれぞれにおいて、1つ以上の必須遺伝子機能が欠損していることを意味する。例えば、前述のE1-欠損またはE1-、E3-欠損アデノウイルスベクターは、E4領域の少なくとも1つの必須遺伝子、および/またはE2領域(例えば、E2A領域および/またはE2B領域)の少なくとも1つの必須遺伝子がさらに欠損していてよい。
アデノウイルスベクター、それらを構築する方法、およびそれらを増殖させる方法は、当該技術分野でよく知られており、例えば、米国特許第5,559,099号明細書、米国特許第5,837,511号明細書、米国特許第5,846,782号明細書、米国特許第5,851,806号明細書、米国特許第5,994,106号明細書、米国特許第5,994,128号明細書、米国特許第5,965,541号明細書、米国特許第5,981,225号明細書、米国特許第6,040,174号明細書、米国特許第6,020,191号明細書、米国特許第6,113,913号明細書、および米国特許第8,932,607号明細書、ならびにThomas Shenk,”Adenoviridae and their Replication”M.S.Horowitz,”Adenoviruses”,Chapters 67 and 68,respectively,in Virology,B.N.Fieldset al.,eds.,3d ed.,Raven Press,Ltd.,New York(1996)、および本明細書で言及されるその他の参考文献に記載されている。一般的には、アデノウイルスベクターの構築は、例えば、Sambrook et al.,Molecular Cloning,a Laboratory Manual,2d ed.,Cold Spring Harbor Press,Cold Spring Harbor,N.Y.(1989)、Watson et al.,Recombinant DNA,2d ed.,Scientific American Books(1992),およびAusubel et al.,Current Protocols in Molecular Biology,Wiley Interscience Publishers,NY(1995)、ならびに本明細書で言及している他の参考文献に記載されているものなどの、標準的な分子生物学的手法の使用を含む。
本発明によるアデノウイルスは、アデノウイルス科(Adenoviridae)に属し、好ましくはマストアデノウイルス属(Mastadenovirus)に属する。それはヒトアデノウイルスであり得るが、他の種に感染するアデノウイルス、例えば、限定はされないが、ウシアデノウイルス(例えば、ウシアデノウイルス3、BAdV3)、イヌアデノウイルス(例えば、CAdV2)、ブタアデノウイルス(例えば、PAdV3または5)、またはシミアンアデノウイルス(チンパンジーアデノウイルスまたはゴリラアデノウイルスなどのサルアデノウイルスおよび類人猿アデノウイルスを含む)でもあり得る。好ましくは、アデノウイルスは、ヒトアデノウイルス(HAdV、またはAdHu;本発明では、種の指示なしにAdに言及される場合にはヒトアデノウイルスを意味し、例えば、簡略表記の「Ad5」は、ヒトアデノウイルス血清型5であるHAdV5と同じものを意味する)、またはチンパンジーまたはゴリラアデノウイルスなどのシミアンアデノウイルス(ChAd、AdCh、またはSAdV)である。
最も進んだ研究は、ヒトアデノウイルスを用いて実施されており、本発明の特定の態様によればヒトアデノウイルスが好ましい。特定の好ましい実施形態では、本発明による組換えアデノウイルスは、ヒトアデノウイルスをベースとする。好ましい実施形態では、組換えアデノウイルスは、ヒトアデノウイルス血清型5、11、26、34、35、48、49または50をベースとする。本発明の特に好ましい実施形態によれば、アデノウイルスは、血清型26および35の内の1つのヒトアデノウイルスである。これらの血清型の利点は、ヒト集団における低い血清陽性率および/または低い既存の中和抗体力価である。rAd26ベクターの調製は、例えば、国際公開第2007/104792号パンフレットおよび(Abbink et al.,2007)に記載されている。Ad26のゲノム配列の例は、GenBankアクセッション番号EF153474および国際公開第2007/104792号パンフレットの配列番号1の中に見出される。rAd35ベクターの調製は、例えば、米国特許第7、270、811号明細書、国際公開第00/70071号パンフレットおよび(Vogels et al.,2003)に記載されている。Ad35のゲノム配列の例は、GenBankアクセッション番号AC_000019、および国際公開第00/70071号パンフレットの図6中に見出される。
シミアンアデノウイルスもまた、一般に、ヒト集団における低い血清陽性率および/または低い既存の中和抗体力価を有し、チンパンジーアデノウイルスベクターを使用した相当量の研究が報告されている(例えば、米国特許第6,083,716号明細書;ならびに国際公開第2005/071093号パンフレット;国際公開第2010/086189号パンフレット;および国際公開第2010085984号パンフレット;(Bangari & Mittal,2006;Cohen et al.,2002;Farina et al.,2001;Kobinger et al.,2006;Lasaro & Ertl,2009;Tatsis et al.,2007)。したがって、他の好ましい実施形態では、本発明による組換えアデノウイルスは、シミアンサルアデノウイルス、例えば、チンパンジーアデノウイルスをベースとする。特定の実施形態では、組換えアデノウイルスは、シミアンアデノウイルス1、7、8、21、22、23、24、25、26、27.1、28.1、29、30、31.1、32、33、34、35.1、36、37.2、39、40.1、41.1、42.1、43、44、45、46、48、49、50またはSA7P型をベースとする。アカゲザルアデノウイルスベクターもまた、有用な候補ベクターとして記載されている(例えば、(Abbink et al.,2015);国際公開第2014/078688号パンフレット)。したがって、他の好ましい実施形態では、本発明の組換えアデノウイルスはアカゲザルアデノウイルス、例えば、非限定的な例であるRhAd51、RhAd52もしくはRhAd53(またはsAd4287、sAd4310AもしくはsAd4312;例えば、(Abbink et al.,2015)および国際公開第2014/078688号パンフレットを参照)の内の1つに基づく。
当業者であれば、アデノウイルスに加えて、他のウイルスもまた、本発明の双方向性プロモーターを使用するウイルスベクターとしての使用に好適であることを認識するであろう。例えば、アデノ随伴ウイルス(AAV)、単純ヘルペスウイルス(HSV)、ポックスウイルスおよびレンチウイルスもまた、本発明の双方向性プロモーターを含むように設計することができる。例えば、(Heilbronn & Weger,2010;Robbins & Ghivizzani,1998;Walther & Stein,2000)で論じられているような異なるベクターについての総説を参照されたい。
上記のヒトおよび非ヒトアデノウイルスの大多数の配列は知られており、その他については日常的な手順を用いて得られ得る。
本発明による組換えアデノウイルスは、複製コンピテントまたは複製欠損であり得る。
特定の実施形態では、アデノウイルスは複製欠損であり、例えば、これはこのアデノウイルスがゲノムのE1領域に欠失を含むためである。「E1領域における欠失」は、野生型アデノウイルスと比較したときのこの領域における欠失を意味し、E1A、E1B 55KまたはE1B 21Kコード領域の内の少なくとも1つの欠失、好ましくはE1A、E1B 55K、およびE1B21Kコード領域の欠失を意味する。当業者に知られているように、アデノウイルスゲノムからの必須領域の欠失の場合、これらの領域でコードされた機能は、好ましくはプロデューサー細胞によってトランスに提供される必要がある。すなわちE1、E2および/またはE4領域の一部または全部がアデノウイルスから欠失した場合、これらはプロデューサー細胞内に、例えばそのゲノムに組み込まれて、またはいわゆるヘルパーアデノウイルスもしくはヘルパープラスミドの形態で存在する必要がある。アデノウイルスは、E3領域内にも欠失を有し得るが、これは複製に不要であるため、そのような欠失は補完される必要はない。
使用し得るプロデューサー細胞(時に、当該技術分野および本明細書では「パッケージング細胞」または「補完細胞」または「宿主細胞」とも称される)は、所望のアデノウイルスが増殖できる任意のプロデューサー細胞であってよい。例えば、組換えアデノウイルスベクターの増殖は、アデノウイルス内の欠損を補完するプロデューサー細胞内で行われる。そのようなプロデューサー細胞は、好ましくはそれらのゲノム内に少なくとも1つのアデノウイルスE1配列を有し、それによりE1領域内に欠失を有する組換えアデノウイルスを補完することができる。E1によって不死化されたヒト網膜細胞、例えば、911またはPER.C6細胞(例えば、米国特許第5,994,128号明細書を参照)、E1-形質転換羊膜細胞(例えば、欧州特許第1230354号明細書を参照)、E1-形質転換A549細胞(例えば、国際公開第98/39411号パンフレット、米国特許第5,891,690号明細書を参照)、GH329:ヒーラ細胞(Gao,Engdahl,& Wilson,2000)、293細胞など、任意のE1-補完プロデューサー細胞を使用することができる。特定の実施形態では、プロデューサー細胞は、例えばHEK293細胞、またはPER.C6細胞、または911細胞、またはIT293SF細胞などである。
亜群CまたはEアデノウイルスに由来しないE1欠損アデノウイルスでは、非亜群CまたはEアデノウイルスのE4-orf6コード配列をAd5などのアデノウイルス亜群CのE4-orf6で交換することが好ましい。これにより、例えば、293細胞またはPER.C6細胞などのAd5のE1遺伝子を発現する良く知られている相補的な細胞株における、このようなアデノウイルスの増殖が可能になる(例えば、(Havenga et al.,2006);国際公開第03/104467号パンフレットを参照。これらはその内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
代替の実施形態では、アデノウイルスベクターに(例えば、Ad5の)異種E4orf6領域を入れる必要はないが、その代わりに、E1欠損非サブグループCまたはEベクターを、例えば、Ad5からのE1とE4orf6の双方を発現する293-ORF6細胞株などのE1および適合性E4orf6の双方を発現する細胞株において増殖させる(例えば、293-ORF6細胞の生成について記載している(Brough,Lizonova,Hsu,Kulesa,& Kovesdi,1996);そのような細胞株を使用したE1欠失非亜群Cアデノウイルスベクターの生成についてそれぞれ記載している(Abrahamsen et al.,1997;Nan et al.,2003)を参照)。
あるいは、増殖させる血清型由来のE1を発現する補完細胞を使用することができる(例えば、国際公開第00/70071号パンフレット、国際公開第02/40665号パンフレットを参照)。
E1領域に欠失を有するAd35などの亜群Bアデノウイルスでは、例えば、pIX開始コドンのすぐ上流の243bp断片(Ad35ゲノム中のBsu36I制限部位によって5’末端で標識される)などの、pIXオープンリーディングフレームのすぐ上流の166bpまたはこれを含む断片など、アデノウイルスのE1B 55Kオープンリーディングフレームの3’末端を保持することが好ましいが、これはpIX遺伝子のプロモーターがこの領域に部分的に存在することから、アデノウイルスの安定性を高めるためである(例えば、(Havenga et al.,2006);国際公開第2004/001032号パンフレットを参照。これらは参照により本明細書に組み込まれる)。
本発明のベクターまたは(アデノ)ウイルスにおける「異種核酸」(本明細書では「導入遺伝子」とも呼ばれる)は、ベクターまたは(アデノ)ウイルスに天然には存在しない核酸である。それは、例えば、標準的な分子生物学的手法によりベクターまたは(アデノ)ウイルス中に導入される。それは、特定の実施形態では、目的タンパク質またはその一部をコードし得る。それは、例えば、アデノウイルスベクターのE1またはE3欠失領域にクローン化され得る。本発明の好ましい実施形態では、双方向性hCMV-CAG4プロモーター制御下に2つの導入遺伝子を有する発現カセットが、アデノウイルスゲノムのE1領域に配置される。導入遺伝子は、一般に、発現制御配列に作動可能に連結される。これは、例えば、導入遺伝子をコードする核酸をプロモーターの制御下に置くことで行われ得る。導入遺伝子の発現のために多数のプロモーターを使用することができ、それらは当業者に知られている。
本明細書で使用される場合、「プロモーター」または「プロモーター領域」または「プロモーターエレメント」という用語は、同義的に使用され、それが作動可能に連結している核酸配列の転写を制御する核酸配列断片(典型的にはDNAであるがこれに限定されるものではない)を指す。プロモーター領域は、RNAポリメラーゼの認識、結合および、転写開始に十分な特異的配列を含む。さらに、プロモーター領域は、任意選択的に、このRNAポリメラーゼの認識、結合、および転写開始活性を調節する配列を含み得る。これらの配列は、シス作用性であっても、トランス作用因子応答性であってもよい。さらに、プロモーターは、調節の性質に応じて、構成的であっても調節的であってもよい。
当業者はプロモーターが核酸配列のストレッチから構築され、しばしば、転写開始部位、RNAポリメラーゼの結合部位、TATAボックスなどの一般的転写因子結合部位、特異的転写因子結合部位などのエレメントまたは機能単位を核酸配列のストレッチ中に含むことは認識しているであろう。エンハンサー、時にはプロモーター配列の末端のイントロンなどのさらなる調節配列もまた存在し得る。以下、このような機能単位を「構築ブロック」と称し、これらは核酸のストレッチ中で組み合わされて、機能的プロモーター配列を構築し得る。構築ブロックは互いに直接隣接し得るが、プロモーター機能において直接的な役割を持たない核酸のストレッチによって分離されていてもよい。当業者は、核酸ストレッチ中のヌクレオチドがプロモーター機能に関係しているか否かを試験する方法、および標準的な分子生物学的方法によって、例えば、プロモーター活性を保持しながらその長さを最小化するために、または活性を最適化するために、構築ブロックおよび/またはヌクレオチドを所与のプロモーター配列から除去または付加する方法を知っている。
本明細書中で使用される場合、用語「エンハンサー」または「エンハンサー構築ブロック」は、遺伝子またはいくつかの遺伝子の転写を刺激または増強するためにタンパク質(アクチベータータンパク質)によって結合され得る、調節DNA配列(例えば、50~1500bp)を指す。これらのアクチベータータンパク質(別名、転写因子)はメディエータ複合体と相互作用し、ポリメラーゼIIおよび基本転写因子を動員し、次に遺伝子の転写を開始する。エンハンサーは一般にシス作用性であるが、それらが調節する遺伝子(群)の開始部位の上流または下流に位置し得る。さらに、エンハンサーは前方向または後方向であり得、そして転写に影響を及ぼすために転写開始部位の近くに位置する必要はなく、いくつかは開始部位の数十万塩基対上流または下流に位置することが見出されている。エンハンサーはまた、イントロン内に見出すことができる。
用語「双方向性プロモーター」は、プロモーターエレメントの他にエンハンサーエレメントおよびイントロンエレメントを含み得、そして本明細書中に記載される構築ブロックによって定義される連続遺伝子調節配列をいう。これらの双方向性プロモーターは、双方向性プロモーター配列の両側に配置された導入遺伝子の発現を制御する双方向様式で遺伝子発現を指向する。例えば、本発明の双方向性プロモーターは、2つの異なる導入遺伝子の転写を双方向様式で指向し、そして一方の側に第1のプロモーター構築ブロックが隣接し、他方の側に第2のプロモーター構築ブロックが隣接したエンハンサー構築ブロックを含み、イントロン構築ブロックが、双方向性プロモーターの各末端に、プロモーター構築ブロックに隣接して、つまり、イントロンが各プロモーターの下流で、各導入遺伝子の上流にあるように位置する。隣接するとは、構築ブロック間にいくつかの追加ヌクレオチドが存在し得るため、必ずしも直接接することを意味しないが、双方向性プロモーターがコンパクトなサイズを維持するように、あまり多くの追加配列が付加されないことが好ましいことに留意されたい。また、用語「上流」および「下流」が、当該技術分野で一般に使用されている転写の方向に関するものであることにも留意されたい。例えば、慣例により、上流および下流という用語は、RNA転写が起こる5’から3’の方向に関する。上流はRNA分子の5’末端方向であり、下流は3’末端方向である。二本鎖DNAを考えると、上流は問題となっている遺伝子のコード鎖の5’末端方向であり、下流は3’末端方向である。DNAの逆平行性により、これは、鋳型鎖の3’末端が遺伝子の上流にあり、5’末端が下流にあることを意味する。例えば、図1Dを参照されたい。図1Dは、第1のプロモーター構築ブロックとしてのサイトメガロウイルス主要最初期プロモーター(hCMVプロモーター)と、第2のプロモーター構築ブロックとしてのニワトリベータアクチンプロモーターに隣接されたエンハンサー構築ブロックとしてのサイトメガロウイルス主要最初期エンハンサー(hCMVエンハンサー)を、ハイブリッドニワトリベータアクチン/(ニワトリベータアクチンプロモーターの下流に隣接した第1のイントロン構築ブロックとしての)ウサギベータグロビンイントロン(ニワトリベータアクチンプロモーターおよびハイブリッドイントロンをまとめて「CAG」プロモーター部分と呼ぶ)、および、hCMVプロモーター構築ブロックの下流に隣接した第2のイントロン構築ブロックとしてのヒトアポリポタンパク質A-1イントロン(hApoA1イントロン)とともに含む、好ましい双方向性hCMV-CAG4プロモーターを示す。本発明の双方向性hCMV-CAG4プロモーターは2つの導入遺伝子に作動可能に連結されており、第1の導入遺伝子はhCMVプロモーター構築ブロックに作動可能に連結され、第2の導入遺伝子はCAGプロモーターに作動可能に連結され、第1および第2の導入遺伝子はそれぞれ、それぞれのプロモーターおよびイントロン対の下流に位置し、そして第1および第2の導入遺伝子はhCMVエンハンサーから外向きの方向に転写される。
本発明の好ましい双方向性プロモーターは、図3Bに示すような異なるエレメントの配列位置を持つ、配列番号4を含む双方向性hCMV-CAG4プロモーターであるが、当業者は、異なる構築ブロックの配列および介在配列の長さまたは同一性が、実質的に同様の結果が得られる程度まで変化し得ることは認識していよう。例えば、(Richardson et al.,2009)は、CAGプロモーターの5’非翻訳領域(UTR)中のイントロンは、より大きなインサートを収容するためにトランケートすることができ、このトランケートされたイントロンを有するCAGプロモーターが発現を増加させたことを示した。ハイブリッドニワトリベータアクチン/ウサギベータグロビンイントロンのトランケート型を、ここでは双方向性hCMV-CAG4プロモーターにおいて使用した。また、(Quilici et al.,2013)は、hCMVプロモーターのイントロンAにおける欠失が発現を増強することを示した。したがって、当業者であれば、実質的に同様の結果が得られるように、双方向性hCMV-CAG4プロモーターのイントロン配列および/または介在配列を微調整することができよう。同様に、異なるエンハンサーを置換について試験し、かつ/または実質的に同様の発現が得られ得るようにエンハンサー配列を微調整することができよう。同様に、hApoA1イントロンを他のイントロンによって置換することができ、双方向性プロモーターが依然として活性であると予想される。本明細書中に示すエンハンサーおよびイントロンは好ましいものであり、好適なサイズであり、バランスのとれた発現を生じ、アデノウイルスベクター環境において安定なコンストラクトを生じる。本発明の双方向性プロモーターの構築ブロックそれ自体は個々に既知であり得るが、一連の発明の中で組み合わされたことも、組み合わされることを示唆されたこともない。組み合わされることで、強力でバランスのとれた双方向性プロモーターがもたらされる。本明細書中に示すように、この組み合わせが、驚くべきことに、強力な一方向性hCMVプロモーターと比較して、それぞれが同様の程度まで、2つの作動可能に連結された導入遺伝子の転写を可能とし、同時に、アデノウイルスベクターの複雑な環境において、関連した導入遺伝子を有する双方向性プロモーターの安定した配置の維持を可能にすることが見出された。本明細書中に提示したデータは、いくつかの他の同様に設計された双方向性プロモーターが強力なプロモーター活性を欠き、かつ/または不均衡な発現をもたらし、それにより、双方向性プロモーターの一方に作動可能に連結された導入遺伝子の発現が、そのような双方向性プロモーターの他方に作動可能に連結された導入遺伝子と比較して有意に強く(例えば、少なくとも5倍の差)発現されるという点で、既知の同様の構築ブロックに基づいてこのような双方向性プロモーターを作製することが予測不可能であることを示す。両側からの類似の発現レベル(例えば、両側からの発現の差が2倍未満)およびアデノウイルスベクターの環境における安定性の要件を満たすプロモーターが達成可能であるか否かさえも、先験的に予測不可能であった。本発明は、驚くべきことに、これらの要件を満たす双方向性プロモーターを提供する。
さらなる調節配列もまた、本発明の双方向性プロモーターを含むコンストラクトに付加し得る。「調節配列」という用語は、本明細書中で「調節要素」と同義的に使用され、それが作動可能に連結している核酸配列の転写を調節し、したがって転写調節因子の働きをする核酸断片(典型的にはDNAであるがこれに限定されるものではない)を指す。調節配列はしばしば、転写タンパク質および/または転写因子の核酸結合ドメインによって認識される転写結合ドメインである核酸配列、エンハンサーまたはリプレッサーなどを含む。例えば、調節配列は、テトラサイクリンオペロンリプレッサータンパク質(tetR)の存在下で発現が阻害されるように、1つ以上のテトラサイクリンオペロンオペレーター配列(tetO)を含み得る。テトラサイクリンの不在下で、tetRタンパク質は、tetO部位に結合し、tetO部位に作動可能に連結される遺伝子の転写を抑制することができる。しかし、テトラサイクリンの存在下では、tetRタンパク質の立体構造が変化し、それによりオペレーター配列への結合が妨げられ、作動可能に連結された遺伝子の転写を生じさせる。特定の実施形態では、本発明のrAdは、tetRタンパク質が発現するプロデューサー細胞株で産生されるベクター中で1つ以上の導入遺伝子の発現が阻害されるように、任意選択的に、双方向性hCMV-CAG4プロモーターと作動可能に連結されたtetOを含み得る。その後、tetRタンパク質を発現しない対象または細胞にベクターが導入されると、発現は阻害されない(例えば、国際公開第07/073513号パンフレットを参照されたい)。特定の他の実施形態では、本発明のベクターは、任意選択的に、クマート遺伝子スイッチ系を含み得る。そこでは、発現の調節が、プロモーター下流に配置されたオペレーター部位(CuO)へリプレッサー(CymR)が結合することによって媒介される(例えば、(Mullick et al.,2006)を参照)。
本明細書で使用される場合、用語「リプレッサー」は、組換え発現ベクターの異種タンパク質産物の生成に対して阻害し、干渉し、遅延させ、かつ/または抑制する能力を有する実体(例えば、タンパク質または他の分子)を指す。例えば、発現カセット内などの発現ベクターに沿う適切な位置での結合部位との干渉によるものである。リプレッサーの例としては、tetR、CymR、lacリプレッサー、trpリプレッサー、galリプレッサー、ラムダリプレッサー、および当該技術分野で知られている他の適切なリプレッサーが挙げられる。
さらに、本発明のベクター、ウイルスまたはアデノウイルスは、双方向性hCMV-CAG4プロモーターを含み、この双方向性hCMV-CAG4プロモーターのhCMV部分およびCAG部分の転写方向(5’から3’)は互いから離れる方向に向かい、また、hCMV-CAG4双方向性プロモーターは、第1の導入遺伝子と一方向で作動可能に連結され、第2の導入遺伝子とその逆方向で作動可能に連結されている。したがって、双方向性プロモーターは、ベクターまたは(アデノ)ウイルスゲノムの第1の末端に向けて第1の導入遺伝子の発現を駆動し、ベクターまたは(アデノ)ウイルスゲノムのもう一方の末端に向けて第2の導入遺伝子の発現を駆動する。当業者であれば、提示された配列を変異させることができ、また、日常的な方法によってプロモーター活性を試験し得ることは認識していよう。一般的に、示されたプロモーター配列(エンハンサーおよびイントロン配列を含まない)と少なくとも90%の同一性を有する配列は依然として機能的活性を有し、したがって、双方向性hCMV-CAG4プロモーターと考えられる。したがって、本発明の双方向性hCMV-CAG4プロモーターは、好ましくは、示されたプロモーター配列(エンハンサーおよびイントロン配列以外)に対して少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%の同一性を有する。双方向性hCMV-CAG4プロモーターは、好ましくは、配列番号4に対して少なくとも80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の同一性を有する。特定の好ましい実施形態では、双方向性hCMV-CAG4プロモーターは、図1Dに示すような構築ブロックを含み、双方向性hCMV-CAG4プロモーターは、第1のプロモーター構築ブロックとしてのhCMVプロモーターと、第2のプロモーター構築ブロックとしてのニワトリベータアクチンプロモーターに隣接されたエンハンサー構築ブロックとしてのhCMVエンハンサーを、ハイブリッドニワトリベータアクチン/(ニワトリベータアクチンプロモーターに隣接した第1のイントロン構築ブロックとしての)ウサギベータグロビンイントロン、および、hCMVプロモーター構築ブロックに隣接した第2のイントロン構築ブロックとしてのhApoA1イントロンとともに含む。特定の好ましい実施形態では、双方向性hCMV-CAG4プロモーターは、図3に示すような異なるエレメントの配列位置を持つ、配列番号4に対して100%の同一性を有するが、当業者は、異なる構築ブロックの配列および介在配列の長さがある程度まで変わり得、また、エンハンサーエレメントおよびイントロンエレメントの同一性も実質的に同様の結果が得られる程度まで変化し得ることは認識していよう。
「作動可能に(operably)連結された」、または「作動可能に(operatively)連結された」という用語は、本明細書では同義的に使用され、核酸配列と、プロモーター、エンハンサー、転写および翻訳終結部位、ならびに他のシグナル配列などのヌクレオチド制御配列との機能的関係を指し、2つ以上のDNA断片がそれらの意図した目的のために協力して機能するように結合することを意味する。例えば、典型的にはDNAである核酸配列と、調節配列またはプロモーター領域との作動可能な連結は、DNAを特異的に認識し、それに結合し、それを転写するRNAポリメラーゼによって、そのようなDNAの転写が調節配列またはプロモーターから開始されるような、DNAと調節配列またはプロモーターとの間の物理的かつ機能的な関係を指す。発現および/またはインビトロ転写を最適化するために、それが発現される細胞型における核酸またはDNAの発現のための調節配列の改変が必要なこともある。そのような改変の望ましさまたは必要性は、経験的に判定され得る。
導入遺伝子の双方向性hCMV-CAG4プロモーターのいずれかの部分で制御される発現は、強力に発現される。本明細書中で使用される場合、「強力に発現される」または「強力な発現」は、例えば、ウェスタンブロット、FACS分析、または発光もしくは蛍光を使用する他のアッセイなどの異なるタンパク質検出手法によって測定される、双方向性hCMV-CAG4プロモーターのいずれかの部分からの発現は、hCMVプロモーターの制御下で単一の導入遺伝子を発現する一価のベクターからの発現に匹敵するか、またはそれよりもさらに良好であることを意味する。hCMVプロモーターはヒトサイトメガロウイルスの主要最初期(mIE)領域に由来し、ワクチンおよび遺伝子治療ベクターにおける強力な一方向性遺伝子発現のために頻繁に使用される。例えば、hCMVプロモーター配列は、hCMV AD169株mIE遺伝子座(X03922)に由来し得、そしてNF1結合部位、エンハンサー領域、TATAボックス、および第1のエキソンの一部を含み得る。より短い(例えば、エンハンサーおよびプロモーター領域のみを含み、NF1結合部位を欠く)またはより長い(例えば、さらなる細胞因子結合部位および第1のイントロン配列を含む)他のhCMVプロモーター配列が知られている。長さが異なるこれらのhCMVプロモーターは全て、強力な遍在的に活性なプロモーターであることがわかった。本明細書に記載の発現レベルの比較のために、hCMVプロモーター配列は配列番号9であった。例えば、rAdにおける本発明の双方向性hCMV-CAG4プロモーターのいずれかの部分からの発現レベルは、配列番号9のhCMVプロモーターを有する一価のrAdからの発現レベルの少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、または95%であることが好ましい。特定の実施形態では、双方向性hCMV-CAG4プロモーターのいずれかの部分からの発現レベルは、配列番号9のhCMVプロモーターを有する一価のrAdからの発現レベルの約100%である。さらに、hCMVプロモーターの制御下で単一の抗原を発現するrAdから、発現が、有意なT細胞およびB細胞免疫応答を生じさせるのに十分であることは知られている。そのため、本発明の双方向性hCMV-CAG4プロモーターによって発現される2つの導入遺伝子の強力な発現は、両方の導入遺伝子に対して顕著なT細胞およびB細胞免疫応答を生じさせると予測される。例えば、2つの導入遺伝子が、対象に投与された際に免疫応答を惹起する抗原をコードする場合、強力な発現は両抗原に対して測定可能な免疫応答を生じさせるであろう。そして、その両抗原に対する免疫応答は、好ましくは、hCMVプロモーターの制御下で単一の抗原を発現する、対応する一価ベクターまたはrAdによって生じる免疫応答と同じであるか、またはそれよりもさらに良好であろう。
双方向性hCMV-CAG4プロモーターの両側の発現はバランスがとれている。本明細書中で使用される場合、「バランスのとれた発現」、「発現のバランス」、「発現バランス」、または発現に言及したときの「バランスのとれた」は、例えば、ウェスタンブロット、FACS分析、または発光もしくは蛍光を使用する他のアッセイなどの異なるタンパク質発現検出手法による測定で、双方向性プロモーターの一方の側からの発現が、双方向性プロモーターの他方の側からの発現と同等であることを意味する。例えば、本発明の双方向性hCMV-CAG4プロモーターの一方の側からの発現レベルは、この双方向性プロモーターの他方の側からの発現レベルの少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、または95%であることが好ましい。特定の実施形態では、双方向性hCMV-CAG4プロモーターの一方の側からの発現レベルは、この双方向性プロモーターの他方の側からの発現レベルの約100%である。別の例では、双方向性hCMV-CAG4プロモーターの両側からの発現の比は、1/1、1.1/1、1.2/1、1.3/1、1.4/1、1.5/1、1.6/1、1.7/1、1.8/1、1.9/1、および2/1の範囲である。さらに、hCMVプロモーターの制御下で単一抗原を発現するrAdから、発現が、有意なT細胞およびB細胞免疫応答を生じさせるのに十分であることは知られている。そのため、本発明の双方向性hCMV-CAG4プロモーターによって発現される2つの導入遺伝子のバランスのとれた発現は、両方の導入遺伝子に対して同等のT細胞およびB細胞免疫応答を生じさせると予測される。例えば、hCMV-CAG4プロモーターの一方の側から発現される抗原に対する免疫応答は、この双方向性プロモーターの他方の側から発現される抗原に対する免疫応答の少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、または95%であることが好ましい。特定の実施形態では、双方向性hCMV-CAG4プロモーターの一方の側から発現される抗原に対する免疫応答は、この双方向性プロモーターの他方の側から発現される抗原に対する免疫応答の約100%である。したがって、本発明の双方向性hCMV-CAG4プロモーターは、mCMV双方向性プロモーターと比較して、発現のバランスが改善されている。双方向性mCMVプロモーターの右側(3’末端)に位置する抗原の発現は、プロモーターの左側(5’末端)に位置する抗原と比較して、約10倍高かった(これは、国際公開第2016/166088号明細書に記載されていた)。
「コード配列」、「コードする配列」、または「コードする」という用語は、本明細書で同義的に使用され、適切な調節配列と作動可能に連結されると、インビトロまたはインビボで、転写され(DNA)、ポリペプチドに翻訳される(mRNA)、核酸配列を指す。
例えば、ウシ成長ホルモンポリAシグナル(米国特許第5,122,458号明細書)などのポリアデニル化シグナルが、導入遺伝子の後方に存在してもよい。好ましくは、各導入遺伝子はポリAシグナルを有し、好ましくは、第1の導入遺伝子のポリAシグナルは、第2の導入遺伝子のポリAシグナルと異なる。一実施形態では、第1のポリAシグナルはSV40ポリAシグナルであり、第2のポリAシグナルはウシ成長ホルモンポリAシグナルである。
イントロンを含む配列は、本発明の双方向性プロモーターの両末端に存在する。これらのイントロンは同じであってもよいが、異なっていることが好ましい。本明細書で使用される場合、イントロンは、当該技術分野で知られている正常な機能と構造を有し、タンパク質合成の情報をコードせず、スプライシングとして知られているプロセスによって、メッセンジャーRNAの翻訳前に除去される核酸中のポリヌクレオチド配列である。イントロンは、スプライス供与部位(イントロンの5’末端、通常GU配列)およびスプライス受容部位(イントロンの3’末端、通常GA配列)を含む。組換えアデノウイルス中に導入遺伝子のための空間がより多く残るよう、ウイルスベクターにおいてあまり多くの空間を占めないようにするために、比較的短いイントロンおよびより短いイントロンに改変されたイントロンを使用することが好ましいものの、本発明においては種々の異なるイントロンを潜在的に使用することができる。双方向性プロモーターの一方の側で第1のイントロンを、双方向性プロモーターの他方の側で第2の異なるイントロンを使用する、すなわち、各導入遺伝子の前に異なるイントロン配列が置かれることが好ましい。特定の実施形態では、イントロンは、キメライントロンであり得る。当業者は、多くの異なるイントロンが入手可能であり、使用され得ることを認識している。イントロンは、特にインビボでタンパク質の発現を増大させ得ることが知られている。特に好ましい実施形態では、本発明のプロモーターは、ハイブリッドニワトリベータアクチン/(ニワトリベータアクチンプロモーター構築ブロックに隣接する第1のイントロンとしての)ウサギベータグロビンイントロンを含む。一実施形態では、本発明のプロモーターは、hCMVプロモーター構築ブロックに隣接する第2のイントロンとしてhApoA1イントロンを含む。特に好ましい実施形態では、本発明のプロモーターは、ハイブリッドニワトリベータアクチン/(ニワトリベータアクチンプロモーター構築ブロックに隣接する第1のイントロンとしての)ウサギベータグロビンイントロン、およびhCMVプロモーター構築ブロックに隣接する第2のイントロンとしてのhApoA1イントロンを含む。
本明細書に記載される実験で例示されるパラメータの内の1つは免疫原性であり、それはワクチン用途における抗原に関連する。しかし、バランスのとれた導入遺伝子発現レベルもまた、免疫応答が主要な目的ではない導入遺伝子、例えば、遺伝子治療目的、異種タンパク質複合体の発現、または2つの抗体鎖の比例発現に使用される2つの異なる導入遺伝子に関連し得ることは、当業者には直ちに明らかであろう。したがって、本発明は、単一組換えベクター、例えば、アデノウイルスベクターからの発現が所望される、導入遺伝子の任意の組み合わせを用いて実施され得る。そのため、導入遺伝子の同一性は本発明では重要でなく、それは任意の導入遺伝子を含むベクターまたはアデノウイルスに適している。好適な導入遺伝子は当業者によく知られており、例えば、遺伝子治療目的などで治療効果を有するポリペプチドをコードするオープンリーディングフレーム、またはワクチン接種目的でrAdベクターが使用される場合に免疫応答が所望されるポリペプチドをコードするオープンリーディングフレームなどの、導入遺伝子オープンリーディングフレームを含み得る。特に好ましい異種核酸は、免疫応答を生じさせる必要がある抗原決定基をコードする目的遺伝子である。このような抗原決定基もまた、通常、抗原と称される。組換えアデノウイルスが対象に投与されると、抗原に対する免疫応答が生じる。任意の所望の抗原が、アデノウイルスベクターによってコードされ得る。本発明による典型的な実施形態では、抗原は、疾患または病状を引き起こし得る生物に由来する、ペプチド、ポリペプチドまたはタンパク質である。したがって、さらに好ましい実施形態では、前記目的異種核酸は、免疫原性(または抗原性)決定因子をコードする。より好ましくは、前記免疫原性決定因子は、細菌、ウイルス、酵母または寄生生物に由来する抗原である。このような生物によって引き起こされる疾患は、一般に「感染症」と称される(したがって「感染する」生物に限定されず、また宿主に侵入して疾患を引き起こすものも含む)。例えば腫瘍抗原などのいわゆる「自己抗原」もまた最新技術の一部を形成し、本発明による組換えアデノウイルス中の異種核酸によってコードされ得る。抗原決定基(または抗原)を取得する非限定的な例は、熱帯熱マラリア原虫(Plasmodium falciparum)などのマラリアを引き起こす生物、マイコバクテリウム・ツベルクローシス(Mycobacterium tuberculosis)などの結核を引き起こす生物、酵母、またはウイルスである。他の好ましい実施形態では、フラビウイルス(例えば、西ナイルウイルス、C型肝炎ウイルス、日本脳炎ウイルス、デングウイルス)、エボラウイルス、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、およびマールブルグウイルスなどのウイルスに由来する抗原が、本発明による組成物で使用され得る。一実施形態では、前記抗原は、熱帯熱マラリア原虫(P.falciparum)に由来するCSタンパク質またはその免疫原性部である(CSをコードするアデノウイルスベクターの例については、例えば、(Havenga et al.,2006;Ophorst et al.,2006);国際公開第2004/055187号パンフレットを参照されたい。これらは全て参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)。別の実施形態では、抗原決定基は、Ag85A、Ag85Bおよび/またはTB10.4タンパク質またはそれらの免疫原性部分などのマイコバクテリウム・ツベルクローシス(M.tuberculosis)に由来する、1つの抗原のタンパク質、またはいくつかの抗原の融合タンパク質である(このようなTBワクチンウイルスの構築および製造については、例えば、国際公開第2006/053871号パンフレットを参照されたい。これは参照により本明細書に援用される)。さらに別の実施形態では、前記抗原決定基は、エボラウイルスまたはマールブルグウイルスなどのフィロウイルス由来のGPなどのウイルス糖タンパク質またはその免疫原性部分である(例えば、(Geisbert et al.,2011;Sullivan et al.,2006;Sullivan et al.,2003)。またさらなる実施形態では、前記免疫原性決定因子は、gag、pol、env、nef、またはそれらの変異体などのHIVタンパク質に由来する(アデノウイルスベースのHIVワクチンの例については、例えば、国際公開第2009/026183号パンフレット、国際公開第2010/096561号パンフレット、国際公開第2006/120034号パンフレット、国際公開第02/22080号パンフレット、国際公開第01/02607号パンフレットを参照されたい)。他の実施形態では、前記抗原決定基は、インフルエンザウイルスに由来する、HA、NA、MもしくはNPタンパク質、またはこれらのいずれかの免疫原性部分である(例えば、(Hu et al.,2011;Zhou et al.,2010);(Vemula & Mittal,2010)による総説)。他の実施形態では、抗原決定基は、麻疹ウイルスに由来する、HAタンパク質またはその免疫原性部分である(例えば、国際公開第2004/037294号パンフレット)。他の実施形態では、抗原決定基は、狂犬病ウイルスグリコプロテインである(例えば、(Zhou,Cun,Li,Xiang,& Ertl,2006))。さらなる実施形態では、抗原は、例えば、RSV Fタンパク質(例えば、国際公開第2013/139911号パンフレットおよび国際公開第2013/139916号パンフレットを参照)もしくはRSV Gタンパク質、またはその双方、あるいはその他のRSVタンパク質など、呼吸器合胞体ウイルス(RSV)に由来する。他の実施形態では、抗原は、ヒトパピローマウイルスまたは他のウイルスなどの別のウイルス由来である。組換えアデノウイルスは、同じ生物由来の2つの異なる抗原をコードし得る。組換えアデノウイルスはまた、異なる生物に由来する抗原の組み合わせ、例えば、第1の生物に由来する第1の抗原と第2の生物に由来する第2の抗原などをコードしてもよい。例えば、抗原と、Toll様受容体(TLR)アゴニスト、例えばTLR3アゴニスト、例えばdsRNAまたはその模倣剤など、抗原と、例えばアジュバントを同一アデノウイルス中にコードすることもまた可能である(例えば、国際公開第2007/100908号パンフレット)。特定の実施形態では、組換えベクター、例えば組換えアデノウイルスは、それぞれ双方向性hCMV-CAG4プロモーターの制御下にある2つの異なる抗原をコードする。他の実施形態では、ベクターまたは組換え(アデノ)ウイルスは、それぞれ双方向性hCMV-CAG4プロモーターの制御下にある抗原と免疫モジュレーターとをコードする。特定の実施形態では、双方向性hCMV-CAG4プロモーターの制御下にある第1および第2の導入遺伝子以外に、さらなる異種配列または導入遺伝子が、ベクターまたは組換え(アデノ)ウイルス中に存在し得る。
本発明はまた、標的細胞に感染すると、それぞれが強力に発現される第1および第2の導入遺伝子を含む、遺伝的に安定な組換えアデノウイルスを製造する方法であって、第1の導入遺伝子と一方向で、第2の導入遺伝子とその逆方向で作動可能に連結された双方向性hCMV-CAG4プロモーターを含むコンストラクトを調製する工程と、前記コンストラクトを組換えアデノウイルスのゲノムに組み込む工程とを含む方法を提供する。コンストラクトそれ自体の調製は、当業者に知られ、組換えアデノウイルス技術の分野において日常的に行われており、本明細書中に例示される、標準的な分子クローニング方法の使用を包含する(例えば、(Holterman et al.,2004;Lemckert et al.,2006;Vogels et al.,2003);Sambrook,Fritsch and Maniatis,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2nd edition、1989;Current Protocols in Molecular Biology,Ausubel FM,et al,eds,1987;series Methods in Enzymology(Academic Press,Inc.);PCR2:A Practical Approach,MacPherson MJ,Hams BD,Taylor GR,eds,1995を参照)。双方向性hCMV-CAG4プロモーターは上記のような特徴を有し、日常的な方法によって得ることができる。便宜のため、当業者は、例えば、プラスミド形態の導入遺伝子の容易な操作と導入のために、E1領域までのゲノムの左部分のための第1の部分、および第1の部分との再結合時に完全なアデノウイルスゲノムをもたらすゲノムの残部のためのより大きな第2の部分など、より小型の断片にクローニングすることで、アデノウイルスゲノムを操作してもよい(例えば、国際公開第99/55132号パンフレットを参照)。
本発明のrAdは、先行技術で示された2つの導入遺伝子を発現するための種々の代替方法によって調製されるアデノウイルスとは異なり、2つの導入遺伝子を発現することができ、かつ遺伝的に安定であり、さらに、双方向性プロモーターによって駆動される2つの導入遺伝子のバランスのとれた発現も提供するという利点を有する。したがって、双方向性hCMV-CAG4プロモーターは、2つの導入遺伝子を発現するアデノウイルスの遺伝的不安定性の問題、および2つの導入遺伝子の不均衡な発現の問題を解決する。
遺伝的安定性を試験するために、適切な細胞株、例えば、ヘルパー細胞株PER.C6(登録商標)において、rAdをレスキューし、継代する。ウイルスDNAを特定の継代数で単離し、rAdゲノムの完全性を以下の1つ以上によって分析し得る:導入遺伝子領域の存在、または欠失バンドが存在しないことに関するPCR分析、制限断片における差異の有無に関するrAdゲノムの制限消化、および/またはrAd配列における変異の有無に関するrAdゲノムまたはrAdゲノムのPCR産物の配列決定。本発明のrAdに関して、「遺伝的に安定な」とは、ヌクレオチド配列が、rAdの作製のために使用されるプラスミドから、その後のrAd生産段階まで変化せず、その結果、2つの導入遺伝子を発現するrAdが、大規模バッチ生産に適するように、(例えば、hCMVプロモーター後方に)単一導入遺伝子を有する同等のrAdと同じ遺伝的安定性を有することを意味する。例えば、発現カセット側方のプライマーを使用したPCR分析が、rAdまたは出発原料のより初期の継代数と比較して欠失断片(バンド)を示さず、かつ/またはE1、E3、およびE4領域のPCR産物の配列決定が、ヌクレオチド配列に変化がないことを裏付ける。双方向性プロモーターを有する発現カセットを含む領域を配列決定することにより、発現カセットを含む領域においてヌクレオチド配列に変化がないことを確認することが好ましい。
単一製造ウイルスバッチの試験消化などの他の試験法と比較して、この試験では遺伝的安定性が完全に評価される。アッセイ感度は、以下の手段、すなわち、いくつかのウイルス集団(プラーク)を単離し、拡張継代に供することによって増大する。拡張継代を発現カセット側方のプライマーを用いたPCR分析と組み合わせることにより、他の方法では見過ごされるおそれのある、rAd集団中の少ない割合の欠失変異体の検出が可能になる。さらに、配列解析の実施により、導入遺伝子のオープンリーディングフレーム中の停止コドンの導入などの点変異の発生が排除される。より具体的には、ウイルス変異は常に偶発事象を呈するので、1つのプラークが安定であっても、別のものは欠失バンドを提示することがある。したがって、遺伝的安定性を正しく評価するために、いくつかのウイルス集団(プラーク)を試験する必要がある。ベクターが親ベクターよりも効率的に複製できる変異が生じた場合、これは変異体バージョンの増生をもたらし得るが、これは本研究で説明されているように拡張継代後にのみ観察されることが多い。本発明のrAdは、ウイルスが大規模生産活動中に十分に安定しているように、用いられる試験系において、少なくとも10継代まで遺伝的に安定していることが好ましく、少なくとも13継代まで遺伝的に安定していることがより一層好ましい。最近、双方向mCMVプロモーターの制御下にある2つの導入遺伝子を有する組換えアデノウイルスが遺伝的に安定であることがわかった。例えば、国際公開第2016/166088号パンフレットを参照されたい。本出願は、本発明の双方向性hCMV-CAG4プロモーターの制御下にある2つの導入遺伝子を有する組換えアデノウイルスが遺伝的にも安定であり、さらに、2つの導入遺伝子が双方向mCMVプロモーターの制御下にある状況と比較して、2つの導入遺伝子のよりバランスのとれた発現を有することを示す。
本発明の方法により作製される組換えアデノウイルスは、組換えアデノウイルスについて上で記載した実施形態にしたがって調製することができる。
本発明はまた、細胞内で少なくとも2つの導入遺伝子を発現させる方法であって、本発明によるベクターまたは組換えウイルス、例えば、組換えアデノウイルスを細胞に提供する工程を含む方法を提供する。組換えアデノウイルスを細胞に提供する工程は、アデノウイルスを対象へ投与することによって、またはインビトロもしくはエクスビボでアデノウイルスを細胞へ導入(例えば、感染)することによって行われ得る。特定の実施形態では、本発明は、例えば、組換えアデノウイルスを対象に投与することによる、細胞内での少なくとも2つの導入遺伝子の発現において使用するための組換えアデノウイルスベクターを提供する。
本発明はまた、少なくとも2つの抗原に対する免疫応答を誘導する方法であって、本発明によるベクター、例えば、組換え(アデノ)ベクターを対象に投与する工程を含む方法を提供する。本発明はまた、少なくとも2つの抗原に対する免疫応答の誘導において使用するための、本発明によるベクターまたは組換え(アデノ)ベクターを提供する。
本発明はまた、本発明の双方向性hCMV-CAG4プロモーターまたは本発明の組換えアデノウイルスのゲノムを含む組換えDNA分子を提供する。当業者は、これが、一緒になって本発明の単一組換えDNA分子を形成し得る、少なくとも2つの異なる組換えDNA分子の組み合わせであってもよいことを認識するであろう。そのような分子は、ゲノムを操作し、新規の組換えアデノウイルスを作製する上で有用である。ゲノムは、許容細胞におけるアデノウイルス複製およびパッケージングに必要なタンパク質をコードする。
本開示に使用される数値に関する用語「約」は、値±10%を意味する。
プロデューサー細胞は培養されて、細胞およびウイルスの数、ならびに/またはウイルス力価を増大させる。細胞の培養は、本発明による目的ウイルスの代謝、および/または成長、および/または分裂、および/または生成を可能にするために行われる。これは、当業者によく知られた方法によって行うことができ、例えば、適切な培地中で細胞に栄養素を提供することが挙げられるが、これに限定されるものではない。好適な培地は当業者によく知られており、一般に、商業的供給源から大量に得られ、または標準的なプロトコルにしたがってカスタムメイドすることができる。培養は、例えば、バッチ、流加、連続系などを使用して、シャーレ、ローラーボトルまたはバイオリアクター内で行うことができる。細胞を培養するための好適な条件は知られている(例えば、Tissue Culture,Academic Press,Kruse and Paterson,editors(1973)、およびR.I.Freshney,Culture of animal cells:A manual of basic technique,fourth edition(Wiley-Liss Inc.,2000,ISBN 0-471-34889-9を参照)。
通常、アデノウイルスは、培養物中の適切なプロデューサー細胞に暴露され、ウイルスが取り込まれる。通常、最適な撹拌は、約50~300rpm、典型的には、約100~200、例えば、約150であり、DOは、典型的には、20~60%、例えば、40%であり、最適pHは、6.7~7.7であり、最適温度は、30~39℃、例えば、34~37℃であり、最適MOIは、5~1000、例えば、約50~300である。通常、アデノウイルスはプロデューサー細胞に自然に感染し、細胞を感染させるには、プロデューサー細胞をrAd粒子と接触させれば十分である。一般に、アデノウイルスのシードストックを培養液に加えて感染を開始させ、その後、アデノウイルスはプロデューサー細胞内で増殖する。これらは全て当業者には日常的である。
アデノウイルスの感染後、ウイルスは細胞内で複製し、それにより増幅される。このプロセスは、本明細書ではアデノウイルスの増殖と称される。アデノウイルス感染は最終的には、感染した細胞の溶解をもたらす。したがって、アデノウイルスの溶解特性はウイルス産生の2つの異なるモードを可能にする。第1のモードは、細胞溶解に先立ってウイルスを回収し、外部因子を使用して細胞を溶解するものである。第2のモードは、生成されたウイルスによって(殆ど)完全に細胞が溶解した後に、ウイルス上清を回収するものである(例えば、宿主細胞を溶解せず、外部因子によってアデノウイルスを回収することを記載している米国特許第6,485,958号明細書を参照)。外部因子を使用して細胞を能動的に溶解してアデノウイルスを回収することが好ましい。
能動的な細胞溶解に使用することができる方法は、当業者に知られており、例えば、国際公開第98/22588号パンフレット、p.28-35で論じられている。これに関する有用な方法は、例えば、凍結融解、固体せん断、高張および/または低張溶解、液体せん断、超音波処理、高圧押出、洗浄剤溶解、上記の組み合わせなどである。本発明の一実施形態では、細胞は、少なくとも1種の洗浄剤を使用して溶解する。洗浄剤の使用による溶解は、方法が容易であり、かつ容易に拡大可能であるという利点を有する。
使用できる洗浄剤、およびその使用方法は、当業者に一般に知られている。いくつかの例が、例えば、国際公開第98/22588号パンフレット、p29-33で論じられている。洗浄剤としては、陰イオン性、陽イオン性、双性イオン性および非イオン性洗浄剤を挙げることができる。洗浄剤の濃度は、例えば約0.1%~5%(w/w)の範囲内で変えることができる。一実施形態では、使用する洗浄剤は、Triton X-100である。
ヌクレアーゼを使用して、汚染核酸、すなわち、殆どがプロデューサー細胞由来の核酸を除去することができる。本発明での使用に好適なヌクレアーゼの例としては、Benzonase(登録商標)、Pulmozyme(登録商標)、または当該技術分野で一般に使用されている任意の他のDNaseおよび/またはRNaseが挙げられる。好ましい実施形態では、ヌクレアーゼはBenzonase(登録商標)であり、これは特定のヌクレオチド間の内部リン酸ジエステル結合を加水分解することによって核酸を迅速に加水分解し、それにより細胞溶解産物の粘度を低下させる。Benzonase(登録商標)は、Merck KGaAから商業的に入手し得る(コードW214950)。ヌクレアーゼの使用濃度は、好ましくは1~100単位/mlの範囲である。ヌクレアーゼ処理に代えて、またはヌクレアーゼ処理に加えて、臭化ドミフェンなどの選択的沈殿剤を使用して、アデノウイルス精製中に、宿主細胞DNAをアデノウイルス調製物から選択的に沈殿させることもまた可能である(例えば、米国特許第7,326,555号明細書;(Goerke,To,Lee,Sagar,& Konz,2005);国際公開第2011/045378号パンフレット;国際公開第2011/045381号パンフレットを参照)。
プロデューサー細胞の培養物からアデノウイルスを回収する方法は、国際公開第2005/080556号パンフレットに広範に記載されている。
特定の実施形態では、回収されたアデノウイルスは、さらに精製される。アデノウイルスの精製は、例えば国際公開第05/080556号パンフレット(参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている清澄化、限外ろ過、ダイアフィルトレーションまたはクロマトグラフィを用いた分離を含む数工程で行うことができる。清澄化は、ろ過工程により行うことができ、細胞溶解物から細胞残屑および他の不純物を除去する。限外ろ過は、ウイルス溶液の濃縮に使用される。限外ろ過装置を使用するダイアフィルトレーション、または緩衝液交換は、塩、糖などの除去および交換のための一方法である。当業者は、各精製工程の最適な条件を見出す方法を知っている。また、国際公開第98/22588号パンフレット(この全体が参照により本明細書に組み込まれる)にも、アデノウイルスベクターの生成および精製方法が記載されている。これらの方法は、宿主細胞を成長させ、この宿主細胞をアデノウイルスで感染させ、この宿主細胞を回収および溶解し、粗溶解物を濃縮し、粗溶解物の緩衝液を交換し、この溶解物をヌクレアーゼで処理し、クロマトグラフィを用いてウイルスをさらに精製することを含む。
好ましくは、精製に、例えば国際公開第98/22588号パンフレット、p.61-70に論じられているように、少なくとも1つのクロマトグラフィ工程が使用される。アデノウイルスのさらなる精製に関して、クロマトグラフィ工程を含む多数のプロセスが報告されている。当業者は、これらのプロセスを知っており、プロセスを最適化するために、クロマトグラフ工程の厳密な使用法を変更することができる。例えば、アニオン交換クロマトグラフィ工程によってアデノウイルスを精製することが可能であり、例えば、国際公開第2005/080556号パンフレットを参照されたい。多数の他のアデノウイルス精製方法が報告されており、これらは当業者の手の届く範囲にある。アデノウイルスを製造し精製するさらなる方法、例えば、国際公開第00/32754号パンフレット、国際公開第04/020971号パンフレット、国際公開第2006/108707号パンフレット、ならびに米国特許第5,837,520号明細書および同第6,261,823号明細書に開示されており、これらは全て参照により本明細書に組み込まれる。
ヒトに投与するために、本発明は、ベクターまたは組換えウイルス、例えばrAdと、薬学的に許容される担体または賦形剤を含む医薬組成物を用いることができる。この場合、「薬学的に許容される」という用語は、担体または賦形剤が、使用する用量および濃度で、それらを投与する対象に望ましくない、または有害な効果を引き起こさないことを意味する。このような薬学的に許容される担体および賦形剤は、当該技術分野でよく知られている(Remington’s Pharmaceutical Sciences,18th edition,A.R.Gennaro,Ed.,Mack Publishing Company[1990];Pharmaceutical Formulation Development of Peptides and Proteins,S.Frokjaer and L.Hovgaard,Eds.,Taylor & Francis[2000];およびHandbook of Pharmaceutical Excipients,3rd edition,A.Kibbe,Ed.,Pharmaceutical Press[2000]を参照)。精製されたrAdは、好ましくは滅菌溶液として処方されて投与されるが、凍結乾燥製剤を利用することも可能である。滅菌溶液は、滅菌ろ過または当該技術分野でそれ自体知られている他の方法によって調製される。その後、溶液は凍結乾燥されるか、または医薬投与容器に充填される。溶液のpHは一般に、pH3.0~9.5、例えばpH5.0~7.5の範囲である。rAdは、通常、好適な緩衝液を含む溶液中にあり、rAdの溶液はまた塩を含有し得る。任意選択により、アルブミンなどの安定剤が含まれ得る。特定の実施形態では、洗浄剤が添加される。特定の実施形態では、rAdは注射用製剤に製剤化してもよい。これらの製剤は有効量のrAdを含み、滅菌液体溶液、液体懸濁液または凍結乾燥バージョンであり、任意選択により安定剤または賦形剤を含有する。アデノウイルスワクチンはまた、鼻腔内投与用にエアロゾル化し得る(例えば、国際公開第2009/117134号パンフレットを参照)。
例えば、アデノウイルスは、アデノウイルス世界標準にも使用されている緩衝液(Hoganson et al.,2002):20mM トリス pH8、25mM NaCl、2.5%グリセロール中に保存することができる。ヒトへの投与に好適な他の有用な調合緩衝液は、20mM トリス、2mM MgCl、25mM NaCl、10%w/vスクロース、0.02%w/v ポリソルベート80である。組換えアデノウイルスに好適な別の調合緩衝液は、10~25mM クエン酸緩衝液 pH5.9~6.2、4~6%(w/w)ヒドロキシプロピル-ベータ-シクロデキストリン(HBCD)、70~100mM NaCl、0.018~0.035%(w/w)ポリソルベート-80、および任意選択的に0.3~0.45%(w/w)エタノールを含む。明らかに、他の多くの緩衝液を使用することができ、例えば、欧州特許第0853660号明細書、米国特許第6,225,289号明細書、および国際公開第99/41416号パンフレット、国際公開第99/12568号パンフレット、国際公開第00/29024号パンフレット、国際公開第01/66137号パンフレット、国際公開第03/049763号パンフレット、国際公開第03/078592号パンフレット、国際公開第03/061708号パンフレットに見出されるものをはじめとする、精製(アデノ)ウイルス製剤の保存および医薬品投与に好適ないくつかの配合例が知られている。
特定の実施形態では、アデノウイルスを含む組成物は、さらに1種以上のアジュバントを含む。適用される抗原決定基に対する免疫応答をさらに増大させるアジュバントは、当該技術分野で知られており、アデノウイルスおよび好適なアジュバントを含む医薬組成物は、例えば、国際公開第2007/110409号パンフレット(参照により本明細書に組み込まれる)に開示されている。「アジュバント」および「免疫刺激剤」という用語は、本明細書では同義的に使用され、免疫系の刺激を引き起こす1種以上の物質と定義される。この場合、アジュバントは、本発明のアデノウイルスベクターの免疫応答を増強させるために使用される。好適なアジュバントの例としては、水酸化アルミニウムおよび/またはリン酸アルミニウムなどのアルミニウム塩;MF59などのスクアレン-水エマルションをはじめとする油エマルション組成物(または水中油型組成物)(例えば、国際公開第90/14837号パンフレットを参照);例えば、QS21および免疫賦活性錯体(ISCOMS)などのサポニン製剤(例えば、米国特許第5,057,540号明細書;および国際公開第90/03184号パンフレット、国際公開第96/11711号パンフレット、国際公開第2004/004762号パンフレット、国際公開第2005/002620号パンフレットを参照);細菌または微生物の派生物、その例としてモノホスホリルリピドA(MPL)、3-O-脱アシル化MPL(3dMPL)、CpGモチーフ含有オリゴヌクレオチド、ADPリボース化細菌毒素またはそれらの変異体(大腸菌(E.coli)易熱性エンテロトキシンLT、コレラ毒素CTなど)などが挙げられる。例えば、C4結合タンパク質(C4bp)のオリゴマー化ドメインの目的抗原への融合物をコードする異種核酸(Ogun,Dumon-Seignovert,Marchand,Holder,& Hill,2008)、またはdsRNAなどのTLR3アゴニストなどのtoll様受容体(TLR)アゴニストをコードする異種核酸(例えば、国際公開第2007/100908号パンフレットを参照)などを使用して、ベクターでコードされたアジュバントを使用することも可能である。本発明によるこのようなrAdは、例えば、双方向性プロモーターの一方の側の目的抗原と、双方向性プロモーターの他方の側のTLR3アゴニストとをコードしてもよい。このようなrAdは、特に、例えば、経口投与などの粘膜経路を介した投与に適している(例えば、国際公開第2007/100908号パンフレットを参照)。特定の実施形態では、本発明の組成物は、例えば、水酸化アルミニウム、リン酸アルミニウム、リン酸カリウムアルミニウム、またはそれらの組み合わせの形態のアルミニウムを、1用量当たり0.05~5mg、例えば0.075~1.0mgのアルミニウム含有量となる濃度で、アジュバントとして含む。
他の実施形態では、組成物はアジュバントを含まない。
本発明による医薬組成物は、特定の実施形態では、ワクチンであり得る。
アデノウイルス組成物は、対象、例えばヒト対象に投与し得る。1回の投与で対象に提供されるアデノウイルスの総用量は、熟練者に知られているように様々であり得るが、一般に1×10ウイルス粒子(VP)~1×1012VP、好ましくは1×10VP~1×1011VP、例えば3×10~5×1010VP、例えば10~3×1010VPである。
アデノウイルス組成物の投与は、標準的な投与経路を用いて行うことができる。非限定的実施形態としては、例えば、皮内や筋肉内などの注射、または皮下もしくは経皮、または例えば、鼻腔内や口腔などの粘膜投与などによる非経口投与が挙げられる。一実施形態では、組成物は、例えば、腕の三角筋、または大腿の外側広筋への筋肉内注射によって投与される。当業者は、ワクチン中の抗原に対する免疫応答を誘導するために、組成物、例えばワクチンを投与する様々な可能性を認識している。
本明細書で用いられる対象は、好ましくは哺乳動物、例えば齧歯類、例えばマウス、または非ヒト霊長類、またはヒトである。対象は、好ましくは、ヒト対象である。
1つ以上のアデノウイルスワクチンの1回以上の追加免疫投与を提供することもまた可能である。追加ワクチン接種を行う場合、一般に、そのような追加ワクチン接種は、組成物を対象に最初に投与(これは、こうした場合、「初回ワクチン接種」と称される)した後、1週間~1年、好ましくは2週間~4カ月の時点で、同じ対象に投与されるであろう。他の追加免疫レジメンでは、異なるベクター、例えば異なる血清型の1つ以上のアデノウイルス、またはMVAなどの他のベクター、またはDNA、またはタンパク質を初回ワクチン接種または追加免疫ワクチン接種として対象に投与することも可能である。
明細書全体にわたって、特許、公開公報、技術論文および学術論文などの各種刊行物が括弧に入れて引用されており、それぞれの完全引用は明細書の最後に見出し得る。これらの引用刊行物はそれぞれ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
さらに詳しく説明せずとも、当業者であれば、ここまでの説明と、次の具体的な方法および実施例により、本発明を作成して使用し、かつ請求項に記載された方法を実施することができるであろう。したがって、次の実施例は、本発明のある特定の実施形態、特徴および利点を具体的に示すが、本開示の残りの部分を限定するものとして決して解釈されるべきではない。実施例は、単に本発明を明確にするのに役立つに過ぎない。
方法
細胞培養:
PER.C6(登録商標)細胞(Fallaux et al.,1998)を、10mMのMgClを添加した、10%ウシ胎児血清(FBS)含有ダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)中で維持した。
pAdApt35およびpshuttle26プラスミドにおけるアデノウイルスベクターの構築
異なる双方向性プロモーターコンストラクトをpAdApt35(Vogels et al. 2007)またはpshuttle26プラスミドにクローニングした。Pshuttle26は、以前に記載されたpAdapt26プラスミド(Abbink et al.,2007)に基づいて構築された。Ad26ベクターゲノムの右側部分を含む2-Kb断片を合成し、CMVプロモーターのSpeI部位が最初に単一bp置換の導入によって破壊されたpAdApt26.Lucにサブクローニングした。結果として、pshuttle26は、Ad26コスミドとの相同組換えによって、またはAd26完全長ゲノムプラスミドとの相同組換えによって、アデノウイルスベクターを構築するために使用され得る。
pAdapt35プラスミドおよびpshuttle26プラスミドは、1つのプロモーターおよび1つのSV40由来ポリAシグナルを有する標準的な一方向性発現カセットのみを有するので、別の導入遺伝子とBGH polyAシグナルを配置するための制限部位を、融合PCRによって加えた。SpeI、NotI-BGHポリA-EcoRI-ルシフェラーゼ-KpnI、SalI、AvrIIを含む融合PCR産物を、SpeIおよびAvrII制限部位を介した分子クローニングによって正しい配向でプラスミドに挿入した。結果として、一方向性hCMVプロモーターは、隣接制限部位AvrIIおよびHindIIIを用いて双方向性プロモーター配列によって置換され得る。導入遺伝子を双方向性プロモーターの両側に、一方の側にHindIIIおよびXbaI制限部位を使用して、他方の側にAvrII、SalIまたはKpnIを使用して配置した(図3A)。AvrII、SalIまたはKpnIの選択は、プラスミド配列における制限部位の独自性に依存した。異なる双方向性プロモーターコンストラクトを有する完全な双方向性発現カセットをpShuttle26プラスミドにクローニングし、SpeIまたはNotIおよびXbaI制限部位を用いてpAdapt35プラスミドに移した。コザック配列(5’GCCACC3’)がATG開始コドンの直前に含まれて、2つの停止コドン(5’TGA TAA3’)が各コード配列末端に付加された。本明細書に記載のように、組換えアデノウイルスおよびベクターは、一般に、rAdまたはrAdベクターと称され、より具体的には、rAd35またはrAd26および関連ベクターと称される。
アデノウイルスの生成、感染および増殖
全てのアデノウイルスを、PER.C6細胞中で、相同組換えにより生成し、以前に報告されているようにして生成した(rAd35では:(Havenga et al.,2006);rAd26では:(Abbink et al.,2007))。簡単に記載すると、PER.C6細胞を、製造業者(Life Technologies)によって提供された使用説明書にしたがってリポフェクタミンを使用して、プラスミドをコードするrAdベクターでトランスフェクトした。rAd35ベクターをレスキューするために、pAdApt35プラスミドおよびpWE/Ad35.pIX-rITR.dE3.5orf6コスミドを使用し、一方、rAd26ベクターのために、pShuttle26プラスミドおよびpWE.Ad26.dE3.5orf6コスミドを使用した。十分な細胞変性効果(CPE)に達した1日後に細胞を収集し、凍結解凍させ、3,000rpmで5分間遠心分離し、-20℃で貯蔵した。次いで、ウイルスを、マルチウェル24組織培養プレートの単一のウェルで培養したPER.C6細胞内でプラーク精製し、増幅させた。T25組織培養フラスコを使用して培養されたPER.C6において、さらに増幅させた。
発現の分析
発現の強さおよび発現バランスの効力を評価するために、高感度緑色蛍光タンパク質(eGFPタンパク質アクセッション番号AAB02572.1)およびホタルルシフェラーゼ(ルシフェラーゼタンパク質アクセッション番号ACH53166)をコードするレポーター遺伝子を用いてウイルスベクターを作製した。相対eGFP平均蛍光強度(MFI)およびルシフェラーゼ相対発光量(RLU)を、HEK293細胞(pAdAptベクターまたはpshuttleベクターによる一過性トランスフェクション)またはA549細胞(ウイルス感染)との各プロモーターおよびレポーター遺伝子の組み合わせについて記録した。ルシフェラーゼ活性は、Luminoskan(商標)Ascentマイクロプレート照度計内において、0.1%DTT(1M)の存在下、細胞溶解物中で測定した。eGFP蛍光は、フローサイトメーター(FACS)内において、トリプシン処理、遠心分離、およびPBS/1%FBS(非ウイルス物質)またはCellFix(ウイルス物質)における細胞ペレットの再懸濁により、測定した。
PER.C6細胞内のアデノウイルスベクターの遺伝的安定性試験
PER.C6細胞内のいくつかの継代を含む生産工程における遺伝的安定性を確実にするために、ワクチンベクターの遺伝的安定性試験を実施した。組換えワクチンベクターの作製、プラーク精製、およびT25形態への増殖を、上述のように行った。簡単に記載すると、組換えウイルスを、E1相補細胞株PER.C6において、プラスミドトランスフェクションによって作製し、プラーク精製した。マルチウェル24(MW24)からT25フラスコへの規模拡大のために、5つのプラークを選択した。続いて、新しいPER.C6細胞を、ウイルス継代数13までT25形態で感染させた。感染の2日後に完全細胞変性効果を与えると予定され、rAd35では50、rAd26では900の細胞当たりウイルス粒子比の範囲内にあることが遡及的に判定された、感染性容積を使用して、ウイルスを増殖させた。ウイルスDNAを、p13材料から単離し、PCR分析によって、完全導入遺伝子発現カセットの存在を試験した。ワクチンベクターを、PER.C6細胞内で、継代数13まで増殖させた。感染の2日後に完全なCPEを与える方法で増殖を行った。rAd35ウイルスは完全CPEの2日後に回収し、一方、rAd26ウイルスは完全CPEの1日後に回収した。ウイルスDNAを、継代2、継代5、継代10、および継代13で単離し、導入遺伝子発現カセットの両側に位置するプライマーを使用したPCR分析によって、欠失が存在しないことを試験した。欠失変異体の欠如は、以下のパラメータによって定義した:PCR産物のバンドサイズは、陽性対照(ウイルスレスキューのために使用されたプラスミドのPCR産物)に一致し、予測されたPCR産物を下回るバンドはなく(追加的なバンドが非特異的なPCR産物であることが示されない限り、それらは陽性対照にも存在するので)、承認されたアッセイ:PCR HO対照においてバンドがない。遺伝的安定性をさらに確認するために、発現カセットといくつかのプラーク隣接領域のPCR産物の配列を決定した。
実施例1:双方向性プロモーターコンストラクトの設計
強力な双方向マウスCMV(mCMV)プロモーターを、以前の研究(国際公開第2016/166088号パンフレット)の、アデノウイルスベクターのE1領域における双方向性発現カセットからの、2つの抗原の発現に有用なプロモーターとして同定した。mCMV双方向性プロモーターを有するベクターは抗原を発現し、遺伝的に安定であり、コードされた抗原の両方に対する免疫応答を誘導したが、抗原発現および誘導された免疫応答は以下に説明するようにバランスがとれていなかった。双方向性プロモーターの右側に置かれた抗原の発現は、双方向性プロモーターの左側に置かれた抗原よりも高く、双方向性プロモーターの右側に置かれた抗原に対してより高い免疫応答を生じた。mCMVの発現レベルの双方向の差は約10倍であった。しかし、1つの抗原のみを発現する2つのベクターの混合物を置換するために、特定の用途では、両抗原の同等レベルの抗原発現を誘導する、バランスのとれた双方向性プロモーターが望ましい。
強力でよりバランスのとれた双方向性プロモーターを特定するために、新しい双方向性プロモーターのパネルを設計した。アデノウイルスベクターの全体的なサイズ制限のために、抗原のための十分な空間を保持するために、2kBの最大サイズを有する小さいサイズの双方向性プロモーター設計が好ましかった。さらに、アデノウイルスベクターにおける相同組換えによる欠失を防ぐために、配列同一性の広範なストレッチのない(<15ヌクレオチド)のない構築ブロックが好ましかった。本発明の双方向性プロモーターは、双方向性プロモーター配列の両側に配置された遺伝子の発現を制御する双方向様式で遺伝子を発現させる。これらの双方向性プロモーターは、プロモーターエレメントの他にエンハンサーエレメントおよびイントロンエレメントを含み、本明細書中に記載される構築ブロックによって定義される連続遺伝子調節配列である。合成双方向性プロモーターの設計に使用される構築ブロックは、既知の強力な一方向性プロモーター、エンハンサーおよびイントロン配列に由来する。プロモーターは、プロモーター配列の下流に配置された1つの遺伝子の発現を駆動し、通常はTATAボックス配列および転写開始部位(TSS)を含む。エンハンサー配列は、プロモーターからの遺伝子発現を増強することができる。イントロン配列は、インビトロ、および特にインビボでの遺伝子発現を増加させると報告されている。
双方向性プロモーターコンストラクトの以下のパネルを設計し、試験した:
1.rCMV-hEF1α I(図1A、配列番号1)
2.rCMV-hEF1α II(図1B、配列番号2)
3.rhCMV-CAG1(図1C、配列番号3)
4.hCMV-CAG4(図1D、配列番号4)
5.rCMV-CAG(図1E、配列番号5)
6.rhCMV-CAG2(図1F、配列番号6)
7.rCMV bidir 1(図1G、配列番号10)
8.rCMV bidir 2(図1H、配列番号8)
9.rCMV bidir 1.1(図1I、配列番号7)
以前の特許出願(国際公開第2016/166088号パンフレット)中の他の双方向性プロモーターコンストラクトもまた試験した:
1.mCMV bidir.
2.hCMV-CAG
3.mCMV-CAG
双方向性プロモーター設計およびそれらの構築ブロックの模式図を図1に示し、以下により詳細に説明する:
異なる設計で使用されるプロモーターおよびエンハンサー構築ブロックは、サイトメガロウイルス最初期(IE)領域(典型的には、本明細書中でhCMVプロモーターおよびhCMVエンハンサーと称され、時にhCMV IEとも称される)、ニワトリベータアクチン/ウサギベータグロビンプロモーター配列、およびヒト伸長因子1αプロモーター(hEF1αプロモーター)配列に由来する。イントロンは、キメラニワトリベータアクチン/ウサギベータグロビン配列、hEF1α第1イントロンおよびヒトアポリポタンパク質A-1イントロン(hApoA1イントロン)に由来する。
ヒトサイトメガロウイルス主要最初期プロモーターは、種々の哺乳動物細胞株における強力なプロモーターとして知られている(Boshart et al.,1985)。hCMVおよび他のヘルペスウイルスは、3期、すなわち最初期(IE)、初期および後期において遺伝子を発現する。主要最初期プロモーターは、種々の哺乳動物細胞株において高レベルで異種遺伝子を活性化する。
ヒトサイトメガロウイルスの主要最初期プロモーターおよびエンハンサーは、導入遺伝子発現カセットの設計において最も頻繁に使用される(Addison,Hitt,Kunsken,& Graham,1997;C.Harro et al.,2009)が、マウス(mCMV)(Addison et al.,1997;Chatellard et al.,2007;C.Harro et al.,2009)、ラット(rCMV)(Sandford & Burns,1996;Voigt,Sandford,Hayward,& Burns,2005)およびアカゲザル(rhCMV)(Barry,Alcendor,Power,Kerr,& Luciw,1996;Chan,Chiou,Huang,& Hayward,1996;Chang et al.,1993;Hansen,Strelow,Franchi,Anders,& Wong,2003)などの他の種に感染するサイトメガロウイルスの主要最初初期プロモーターおよびエンハンサーもまた知られており、強力な発現カセットの設計に使用され得る。hEF1αプロモーターもまた、哺乳動物細胞における異種遺伝子発現のための強力なプロモーター配列であると報告されている(Kim,Uetsuki,Kaziro,Yamaguchi,& Sugano,1990)。
hCMVエンハンサー、ニワトリベータアクチンプロモーター(A)およびハイブリッドニワトリベータアクチン/ウサギベータグロビンイントロン(G)配列からなるキメラプロモーターCAGは、異種遺伝子の発現のための強力なプロモーターであると報告され、短縮することができ、抗原の発現に利用することができる(Richardson et al.,2009)。Richardsonらによる研究は、ハイブリッドイントロンが有意に短縮されたΔ829CAGプロモーターバージョンを生じるCAGプロモーターの改変を報告している。このhCMVエンハンサーを含まないΔ829CAGプロモーターバージョン(Δ829AG)を、双方向性プロモーターの設計のためのビルディングブロックとして使用した(図面においては、AG部分として示すが、双方向性プロモーターの名称においてはCAGと称し、本明細書全体を通してCAGまたはAGと称する)。
以下に、双方向性プロモーター配列を設計するための構築ブロックの配置を記載する:
短縮されたAGプロモーターおよびhEF1αプロモーターは、記載された強力な調節配列の重要な部分としてイントロンを有する。AGプロモーターまたはhEF1αプロモーターが双方向性プロモーター設計において使用された場合、本発明者らはまた、双方向性プロモーター設計の反対側に異種イントロン配列を配置した。rCMV最初期プロモーターの異なる潜在的な双方向性プロモーター設計を、マウスCMVプロモーターの天然の双方向性に基づいて作製した。
hEF1α由来のイントロンおよびmCMVプロモーター配列の合成組み合わせによって、強力な調節配列が得られることは以前から報告されている。したがって、hEF1α配列をrCMVプロモーター(mCMVのようなムロメガロウイルスに由来する別のプロモーター)およびエンハンサーのエレメントと組み合わせて、双方向性プロモーター配列rCMV-hEF1αIおよびrCMV-hEF1αIIを設計した(例えば、図1Aおよび1Bを参照)。hEF1αイントロンは、発現レベルを増加させると報告されているが、非常に長い配列であるので、本発明者らの設計では、CAGプロモーターについての実験的方法(Richardson et al.,2009)によって記載されるように、hEF1αイントロン配列を有意に短縮することを試みた。この目的のために、記載されたスプライスドナー、スプライスアクセプターおよび推定分岐点部位、さらに記載された細胞因子結合部位を保存しながら、イントロン配列の一部を除去した。プロモーター/イントロン組み合わせhEF1α Iがプロモーター/イントロン組み合わせhEF1α IIよりも多くの部位を保存し、双方向性プロモーターrCMV-hEF1α IおよびrCMV-hEF1α IIが得られる、2種の異なるバージョンの短縮イントロンを設計した。
さらなる双方向性プロモーターの設計は、アカゲザルCMV(rhCMV)、ラットCMV(rCMV)およびヒトCMV(hCMV)を含む、異なる種に由来するサイトメガロウイルス主要最初期プロモーターのエンハンサーおよびプロモーター配列と組み合わせた、短縮されたAGプロモーターに基づく。これらの双方向性プロモーターはい、rhCMV-CAG1、rhCMV-CAG2、hCMV-CAG4およびrCMV-CAGと呼ばれる。rhCMV-CAG1とrhCMV-CAG2との間の差異は、rhCMVエンハンサー配列の配向である。
合成双方向性プロモーター設計に加えて、rCMV mIE領域に由来する潜在的に天然の双方向性プロモーターを、双方向性プロモーター配列rCMV bidir 1およびrCMV bidir 2およびrCMV bidir 1.1のベースとして使用した。3つの双方向性プロモーターの設計は全て、rCMVエンハンサー配列の両側に推定最小rCMVプロモーターおよび推定最小rCMV vOX2プロモーターを有するが、設計はエンハンサー断片の長さおよびエンハンサー断片の配向が異なる。vOX2プロモーターは、MIE領域のすぐ右側のラット細胞CD200(vOX2)遺伝子の転写を駆動している(Voigt et al.,2005)。
実施例2:レポーター遺伝子の強力でバランスのとれた発現のための異なるプロモーターコンストラクトのスクリーニング
第1のスクリーニング実験において、異なる双方向性プロモーターコンストラクトからの発現を、レポーター遺伝子ルシフェラーゼおよびeGFPを使用して、HEK293における一過性トランスフェクションにより、定量的効力読み出しについて評価した。pAdapt35プラスミドの一過性トランスフェクションでは、双方向性プロモーターは、左側にルシフェラーゼ導入遺伝子を、右側にeGFP導入遺伝子を有した。
異なる双方向性プロモーター設計を有するプラスミドを用いて、3つの独立したトランスフェクション実験を行った。実験1(図2A)では、プロモーターrCMV bidir.2、rCMV-hEF1α II、rhCMV-hEF1α IおよびrhCMV-CAG1を試験した。rCMV bidir.2、rCMV-EF1α IIおよびrhCMV-CAG1は、一方向制御のhCMVプロモーター(配列番号9)よりも効力は低いものの、常に双方向性プロモーター機能を示すが、rCMV-hEF1α Iは、eGFP発現については陰性対照を上回るプロモーター効力を示さず、ルシフェラーゼ発現についてはさほど低いプロモーター効力を示すものではない。実験1において、rhCMV-CAG1は最も強力な双方向性プロモーターであるが、eGFPおよびルシフェラーゼの発現はいずれも、強力な一方向性hCMVプロモーターによって駆動されるそれぞれの陽性対照よりも低いレベルである。スクリーニング実験2(図2B)では、プロモーターrCMV bidir.1.1、rCMV-CAGおよびhCMV-CAG4を試験した。rCMV bidir.1.1プロモーターは両側で低~検出不可能なプロモーター効力を示した。rCMV-CAGは、hCMV一方向性対照よりも低いが、双方向性プロモーター効力を示す。対照的に、かつ驚くべきことに、hCMV-CAG4は、左側および右側の両方でhCMV一方向性対照に対し同等~より高い効力を有する、強力な双方向性プロモーターである。第3のスクリーニング実験では、rhCMV-CAG2およびrCMV bidir.1をhCMV-CAG4とともに試験した。試験した双方向性プロモーターコンストラクトのセットから、hCMV-CAG4が最も有望な候補として特定された。異なる一方向性プロモーター構築ブロックからなる他の合成双方向性プロモーター設計は主に良好な双方向性プロモーター機能を示したが、レポーター遺伝子の発現は一方向性hCMVプロモーター制御によって駆動されるよりも低かった。rCMV最初期プロモーターを、マウスCMV双方向性プロモーターに匹敵するが、さほど強力ではない双方向性プロモーターとして設計することができる。これらの結果は、構築ブロックのいかなる組み合わせが双方向性プロモーターの良好な機能性(両方向における強力な発現、すなわち、hCMV一方向性プロモーターの制御下での発現に類似した発現)を提供するかを予測することは不可能であることを示している。
構築ブロックの同一性および配向についての注釈を含むhCMV-CAG4の模式図を図3に示す。双方向性hCMV-CAG4プロモーターの右側は、hCMVエンハンサー部分を除き、ニワトリベータアクチンイントロンを含む、Richardsonらによって記載される短縮されたCAGプロモーター部分からなる。しかし、hCMVエンハンサー部分は、hCMVエンハンサーを含むhCMVプロモーターからなる双方向性プロモーターの左側を指すように逆向きに存在する。プロモーターの右側に内因性イントロンが存在することに加えて、ヒトアポリポ蛋白質A-1(hApoA1)由来の異種短鎖イントロンが双方向性プロモーターの左側に配置された。ここでの用語「左」および「右」は説明を容易にするために用いられているが、当業者は双方向性プロモーターコンストラクトもまた向きを変え、逆向きで用いられ得ることをすぐに認識するであろう。hCMV-CAG4プロモーターは、約1.4kbという比較的小さいサイズを有し、組換えアデノウイルスベクターにおける双方向性プロモーターとして使用するのに非常に適している。
実施例3:hCMV-CAG4発現カセットを有するアデノウイルスベクターからの導入遺伝子発現の能力およびバランス
アデノウイルスベクターのE1領域からの発現の能力およびバランスをさらに評価するために、本発明者らは、E1領域にhCMV-CAG4双方向性発現カセットを有するAd26ベクターおよびAd35ベクターを生成した。4つの異なるベクトル、すなわちAd26.eGFP.hCMV-CAG4.Luc、Ad26.Luc.hCMV-CAG4.eGFP、Ad35.eGFP.hCMV-CAG4.LucおよびAd35.Luc.hCMV-CAG4.eGFPを作成し、非相補性A549細胞の形質導入時のレポーター遺伝子発現の能力およびバランスを評価した。形質導入は、100VP/細胞および1000VP/細胞で行った。両方のVP/細胞比での結果は類似していたので、1000VP/細胞での形質導入の結果のみを図3に示す。100VP/細胞および1000VP/細胞での発現の10倍の差異を推定するために、一方向性hCMVプロモーターの制御下でレポーター遺伝子を発現する陽性対照ベクターAd.LucおよびAd.eGFPの形質導入を示す。パネル4Aは、hCMV-CAG4が、1000VP/細胞でのAd26.LucおよびAd26.eGFP対照ベクターに匹敵するかまたはそれよりわずかに低い発現レベルで、Ad26 E1双方向性発現カセットからの両レポーター遺伝子の強力な発現を誘導することを示す。Ad26.Luc.hCMV-CAG4.eGFPをAd26.Luc.mCMV bidir.eGFPとさらに直接比較し、mCMV bidirと比べeGFP導入遺伝子の発現の低下を示すが、全体的によりバランスのとれた導入遺伝子の発現も示している。パネル4Bは、Ad35ベクターにおけるhCMV-CAG4双方向性発現カセットからの導入遺伝子の発現を示す。興味深いことに、双方向性hCMV-CAG4プロモーターのCAG側によって駆動される発現は、Ad26ベクターよりもAd35ベクターにおいてさらに減少しているようである。したがって、強力な双方向性プロモーターは異なる血清型に由来するrAdVにおいて使用され得るが、異なるプロモーターは1つのrAdVにおける使用が他のものよりも最適であり得、さらに、プロモーターおよび発現カセットの複雑な設計が最適なウイルスベクターのために必要とされることを例示する。
実施例4:E1領域にhCMV-CAG4双方向性発現カセットを有するアデノウイルスベクターの遺伝的安定性試験
導入遺伝子の発現に加えて、AdVを産生している間の遺伝的安定性は、2つの抗原を発現する有用なAdVにとって重要なパラメータである。したがって、先行出願の国際公開第2016/166088号パンフレットに記載のようにして、遺伝的安定性を試験した。簡潔に記載すると、ベクターAd26.Luc.hCMV-CAG4.eGFPおよびAd26.eGFP.hCMV-CAG4.Lucを、PER.C6細胞におけるプラスミドトランスフェクションによって生成し、ウイルス集団をプラークピッキングによって単離した。1ベクター当たり10個のプラークをウイルス継代数(vpn)3まで増殖させた。その後、5つのプラークを選択し、vpn13まで継代を延長した。遺伝的安定性を、E1発現カセット領域(図4)ならびにE3およびE4領域(E3およびE4PCRのデータは示さず)の同一性PCRによって評価した。小さな欠失または点変異の欠如を、vpn13のE1 PCR産物の標準的なサンガーシーケンシングによって確認した。Ad26.Luc.hCMV-CAG4.eGFPおよびAd26.eGFP.hCMV-CAG4.Lucの両方の5つのプラークのうちの5つが、vpn13まで遺伝的に安定なままであった。注目すべきことに、欠失バンドはないが、高度にGCリッチなGAGプロモーター配列によって引き起こされる非特異的PCRバンドを表すいくつかのさらなるバンドを、ゲル写真において視ることができる。
結論
上記のように、新しい双方向性プロモーターコンストラクトのパネルをスクリーニングすることによって、いずれの双方向性プロモーターコンストラクトが所望のプロモーター特性を与えるかを予測することは不可能であることがわかった。実際、非常に類似しているように思われる双方向性プロモーターコンストラクトでさえ、必ずしも同じ結果を与えない。例えば、左側にヒトCMVプロモーターを有し、右側にCAGプロモーターを有する双方向性hCMV-CAG4プロモーターは、rAd26およびrAd35ベクターのE1領域から2つの異なる導入遺伝子を発現する能力およびバランスの両方について特に良好な結果を示した。先験的にhCMV-CAG4と非常に類似していると考えられて試験されたコンストラクトは、rhCMV-CAG2およびrCMV-CAGを含んだ。異なる種に由来するものの、これらのコンストラクトもまた左側にCMVプロモーター部分を有し、右側にもCAGプロモーター部分を有する。これらのコンストラクトはたとえコードされたレポーター遺伝子の同調発現を示したとしても、驚くべきことに、発現は、双方向性hCMV-CAG4プロモーターからの発現よりも弱く、かつバランスもとれていなかった。さらに、双方向性hCMV-CAG4プロモーターを有するrAdは、PER.C6細胞におけるP13への連続継代後も遺伝的に安定であることがわかった。したがって、予想できなかったほどに、本発明の双方向性hCMV-CAG4プロモーターが、驚くべきことに、バランスがとれ、かつ強力な発現が所望される、遺伝子治療およびワクチンに使用することができる組換えウイルスベクターでの使用に好ましい特性を有するプロモーターである。
Figure 0007046835000001

以下の態様を包含し得る。
[1] 第1の導入遺伝子と一方向で、第2の導入遺伝子とその逆方向で作動可能に連結された、配列番号4に対して少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%同一である配列を含む双方向性プロモーターを含む組換え核酸分子。
[2] 前記双方向性プロモーターは、配列番号4を含む上記[1]に記載の組換え核酸分子。
[3] 前記第1および第2の導入遺伝子は異なり、それらの少なくとも1つは抗原をコードする上記[1]または[2]に記載の組換え核酸分子。
[4] 上記[1]~[3]のいずれか一項に記載の組換え核酸分子を含む組換えベクターまたは組換えウイルス。
[5] 前記ベクターはプラスミドベクターである上記[4]に記載の組換えベクター。
[6] 前記ウイルスはアデノウイルスである上記[4]に記載の組換えウイルス。
[7] 前記アデノウイルスはE1領域に欠失を有する上記[6]に記載の組換えアデノウイルス。
[8] 前記アデノウイルスは、ヒトアデノウイルス血清型35またはヒトアデノウイルス血清型26である上記[6]または[7]に記載の組換えアデノウイルス。
[9] 標的細胞に感染すると、それぞれが強力に発現される第1および第2の導入遺伝子を含む、遺伝的に安定な組換えアデノウイルスを製造する方法であって、
a)第1の導入遺伝子と一方向で、第2の導入遺伝子とその逆方向で作動可能に連結された上記[1]に記載の双方向性プロモーターを含むコンストラクトを調製する工程と、
b)前記コンストラクトを前記組換えアデノウイルスのゲノムに組み込む工程と
を含む方法。
[10] 前記組換えアデノウイルスは、そのゲノムのE1領域に欠失を有する上記[9]に記載の方法。
[11] 前記第1および第2の導入遺伝子は異なり、それらの少なくとも1つは抗原をコードする上記[9]または[10]に記載の組換え核酸分子。
[12] 前記組換えアデノウイルスは、ヒトアデノウイルス血清型35またはヒトアデノウイルス血清型26である上記[9]~[11]のいずれか一項に記載の方法。
[13] 細胞内で少なくとも2つの導入遺伝子を発現させる方法であって、上記[4]~[8]のいずれか一項に記載の組換えベクターまたは組換えウイルスベクターを細胞に提供する工程を含む方法。
[14] 少なくとも2つの抗原に対する免疫応答を誘導する方法であって、上記[4]~8]のいずれか一項に記載の組換えベクターまたは組換えウイルスを対象に投与する工程を含む方法。
[15] 上記[6]~[8]のいずれか一項に記載の組換えアデノウイルスのゲノムを含む組換えDNA分子。
[16] 上記[4]~[8]のいずれか一項に記載の組換えベクターまたは組換えウイルスと、薬学的に許容される担体または賦形剤とを含む医薬組成物。
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Claims (16)

  1. 第1の導入遺伝子と一方向で、第2の導入遺伝子とその逆方向で作動可能に連結された双方向性プロモーターを含む組換え核酸分子であって、前記双方向性プロモーターは、第1のプロモーター構築ブロックとしてのヒトサイトメガロウイルス主要最初期プロモーター(hCMVプロモーター)と、第2のプロモーター構築ブロックとしてのニワトリベータアクチンプロモーターに隣接されたエンハンサー構築ブロックとしてのヒトサイトメガロウイルス主要最初期エンハンサーを、ハイブリッドニワトリベータアクチン/(前記ニワトリベータアクチンプロモーターの下流に隣接した第1のイントロン構築ブロックとしての)ウサギベータグロビンイントロン、および前記hCMVプロモーター構築ブロックの下流に隣接した第2のイントロン構築ブロックとしてのヒトアポリポタンパク質A-1イントロンとともに含み、前記双方向性プロモーターは、配列番号4に対してなくとも95%同一性を有する配列を含む組換え核酸分子。
  2. 前記双方向性プロモーターは、配列番号4を含む請求項1に記載の組換え核酸分子。
  3. 前記第1および第2の導入遺伝子は異なり、それらの少なくとも1つは抗原をコードする請求項1または2に記載の組換え核酸分子。
  4. 請求項1~3のいずれか一項に記載の組換え核酸分子を含む組換えベクターまたは組換えウイルス。
  5. 前記ベクターはプラスミドベクターである請求項4に記載の組換えベクター。
  6. 前記ウイルスはアデノウイルスである請求項4に記載の組換えウイルス。
  7. 前記アデノウイルスはE1領域に欠失を有する請求項6に記載の組換えアデノウイルス。
  8. 前記アデノウイルスは、ヒトアデノウイルス血清型35またはヒトアデノウイルス血清型26である請求項6または7に記載の組換えアデノウイルス。
  9. 標的細胞に感染すると、それぞれが強力に発現される第1および第2の導入遺伝子を含む、遺伝的に安定な組換えアデノウイルスを製造する方法であって、
    a)第1の導入遺伝子と一方向で、第2の導入遺伝子とその逆方向で作動可能に連結された請求項1に記載の双方向性プロモーターを含むコンストラクトを調製する工程と、
    b)前記コンストラクトを前記組換えアデノウイルスのゲノムに組み込む工程と
    を含む方法。
  10. 前記組換えアデノウイルスは、そのゲノムのE1領域に欠失を有する請求項9に記載の方法。
  11. 前記第1および第2の導入遺伝子は異なり、それらの少なくとも1つは抗原をコードする請求項9または10に記載の方法
  12. 前記組換えアデノウイルスは、ヒトアデノウイルス血清型35またはヒトアデノウイルス血清型26である請求項9~11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 細胞内で少なくとも2つの導入遺伝子を発現させる方法であって、請求項4~8のいずれか一項に記載の組換えベクターまたは組換えウイルスインビトロもしくはエクスビボで細胞に提供する工程を含む方法。
  14. 少なくとも2つの抗原に対する免疫応答を誘導するのに用いるための医薬組成物であって、請求項4~8のいずれか一項に記載の組換えベクターまたは組換えウイルスを含む医薬組成物。
  15. 請求項6~8のいずれか一項に記載の組換えアデノウイルスのゲノムを含む組換えDNA分子。
  16. 請求項4~8のいずれか一項に記載の組換えベクターまたは組換えウイルスと、薬学的に許容される担体または賦形剤とを含む医薬組成物。
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