JP7141123B2 - 眼疾患の処置のためのアンチセンスオリゴヌクレオチド - Google Patents

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Description

本発明は、医学および免疫学の分野に関する。特に、本発明は、眼疾患、好ましくは、アッシャー症候群II型および/またはUSH2A関連網膜変性の処置、予防および/または遅延に使用するための単鎖アンチセンスオリゴヌクレオチド(AON)に関する。
アッシャー症候群(USH、または単に「アッシャー」)および非症候性網膜色素変性(NSRP)は、網膜の変性疾患である。アッシャーは、臨床的および遺伝学的に不均一であり、ヒトの遺伝性盲聾の群を抜いて一般的なタイプである(6,000人に1人;Kimberling et al. 2010. Frequency of Usher syndrome in two pediatric populations: implications for genetic screening of deaf and hard of hearing children. Genet Med 12:512-516)。アッシャー患者の難聴は、たいてい安定で、先天性であり、補聴器または人工内耳によって部分的に補うことができる。NSRPは、アッシャーよりも一般的で、4,000人に1人生じる(Hartong et al. 2006. Retinitis pigmentosa. Lancet 368(9549):1795-1809)。アッシャーおよびNSRPにおける視細胞の変性は、進行性であり、生涯の30年から40年の間に完全な失明に至る場合が多く、そのために、治療的介入のための時間が残っている。
USH2A遺伝子の突然変異が、アッシャーの最もよくある原因であり、世界中のすべてのアッシャー患者の最大50%を説明し(オランダにおいて±1300患者)、McGeeらによって示されるとおり(2010. Novel mutations in the long isoform of the USH2A gene in patients with Usher syndrome type II or non-syndromic retinitis pigmentosa. J Med Genet 47(7):499-506)、米国おけるNSRPの最も一般的な原因でもあり、網膜色素変性のすべての症例の12~25%を占める可能性がある(オランダにおいて±600患者)。突然変異は、72のUSH2Aエクソンおよびその隣接イントロン配列全体に点在し、ナンセンスおよびミスセンス突然変異、欠失、重複、大きな再構成、およびスプライシングバリアントからなる。エクソン13は、2つの創始者変異を含む、群を抜いて最も高い頻度で突然変異するエクソンである(USH2患者におけるc.2299delG(p.E767SfsX21)およびNSRP患者におけるc.2276G>T(p.C759F))。エクソン50に関して、15の病的突然変異が報告されており、その少なくとも8つは明らかにタンパク質短縮である。最近、USH2Aのイントロン40における最初のディープイントロン突然変異(c.7595-2144A>G)が報告された(Vache et al. 2012. Usher syndrome type 2 caused by activation of an USH2A pseudo exon: implications for diagnosis and therapy. Human Mutation 33(1):104-108)。この突然変異は、イントロン40に隠れた高品質のスプライスドナー部位を作り出し、この結果、突然変異USH2A mRNAに152bpの異常なエクソン(偽エクソン40またはPE40)が含まれ、翻訳の未成熟終止を引き起こす。
エクソン13に見出されるc.2299delG突然変異はフレームシフトをもたらして、未成熟終止コドンを生じさせ、ナンセンス変異依存分解に至ると推定される。Lenassiら(2014. The effect of the common c.2299delG mutation in USH2A on RNA splicing. Exp Eye Res 122:9-12)は、アッシャー患者では、突然変異がスプライシングの間にエクソン12+エクソン13二重スキッピングを導くのに対し、一部の患者では、エクソン13のみのスキップと、エクソン12/エクソン13二重スキッピングの間の組合せが見つかったことを示した。エクソン配列改変が異常なスプライシングの原因となることはまれなことではない。生物情報学的ツールは、c.2299delGがエクソンスプライシングエンハンサーを妨害し、エクソン13内にエクソンスプライシングサイレンサーを作り出すよう変化させることを予想した。配列解析は、突然変異を保有する異常なエクソン13のみをスキップすることが、結果としてフレームシフト突然変異をなくさせ、エクソン12とエクソン14の間のインフレーム連結ももたらすことを示した。エクソン12およびエクソン13の二重スキッピングは、エクソン11がエクソン14と連結されるとき、アウトオブフレーム欠失をもたらす。したがって、(c.2299delG突然変異を保有している場合)エクソン13のスキッピングは望ましいが、エクソン12は保持されることが好ましい。
アッシャーおよびその他の網膜ジストロフィーは、長い間、不治の障害と考えられてきた。遺伝子増強療法を使用したいくつかの第I/II相臨床試験は、RPE65(Bainbridge et al. 2008. Effect of gene therapy on visual function in Leber’s congenital amaurosis. N Engl J Med 358, 2231-2239)およびMYO7A(Hashimoto et al. 2007. Lentiviral gene replacement therapy of retinas in a mouse model for Usher syndrome type 1B. Gene Ther 14(7):584-594)遺伝子に突然変異を有するLCA/RP/USH患者の選択された群で有望な結果に至った。不運にも、多くの利用可能なベクター(アデノ随伴ウイルス(AAV)およびレンチウイルスベクターなど)の現在のカーゴサイズの制約のために、コード配列のサイズ(15,606bp)ならびにUSH2A遺伝子およびmRNAのオルタナティブスプライシングがそれぞれ、遺伝子増強療法を阻む。
アンチセンスオリゴヌクレオチド(AON)ベースの療法の広い臨床的可能性にもかかわらず、脊椎動物の眼には頻繁に使用されていない。AONは、一般に、配列が標的pre-mRNA分子の配列と相補的であるため、スプライシングを妨げることができる小さなポリヌクレオチド分子(16から25mer)である。想起されるメカニズムは、相補的なAONの標的配列への結合時に、pre-mRNA内の標的とされる領域がスプライシング因子に対してもはや利用できなくなり、ひいては標的とされるエクソンのスキッピングをもたらすようなメカニズムである。治療的に、この方法論は、a)突然変異が隠れたスプライシング部位を活性化する遺伝子の正常なスプライシングを再び指示するため、およびb)mRNAの読み枠が完全なままであり、(部分的に)機能的なタンパク質が産生されるような形で突然変異を保有するエクソンをスキップするための2つの方法に使用することができる。両方法は、既に重度の遺伝性障害を有する患者に首尾よく適用されている(Scaffidi and Misteli. 2005. Reversal of the cellular phenotype in the premature aging disease Hutchinson-Gilford progeria syndrome. Nat.Med 11(4):440- 445;Cirak et al. 2011. Restoration of the Dystrophin-associated Glycoprotein Complex after Exon Skipping Therapy in Duchenne Muscular Dystrophy. Mol Ther 20:462-467;Cirak et al. 2011. Exon skipping and dystrophin restoration in patients with Duchenne muscular dystrophy after systemic phosphorodiamidate morpholino oligomer treatment: an open-label, phase 2, dose-escalation study. Lancet 378(9791):595-605;Goemans et al. 2011. Systemic administration of PRO051 in Duchenne's muscular dystrophy. N Engl J Med 364(16):1513-1522)。USH2A遺伝子に関して、72の示されたエクソンのうちの28は、場合によっては、エクソン13のスキップ(エクソン12は保持されたままである)を含め、転写物の全体的な読み枠を乱すことなくスキップされる場合がある。
国際公開第2016/005514号パンフレットは、エクソン13、エクソン50およびPE40のスキッピング、ならびに/またはエクソン12の保持に向けられたUSH2A pre-mRNAに対するエクソンスキッピングAONについて開示している。そこに開示されているとおり、いくつかのAONは、エクソン13をスキップするために使用することができる。したがって、本発明の目的は、ヒトUSH2A遺伝子のエクソン13にある突然変異が原因となるアッシャーおよび/またはNSRPの予防、処置または遅延に都合のよい治療法に使用することができる代替的なさらに効率的なAONを提供することである。
本発明は、ヒトUSH2A pre-mRNAにおいてエクソン13をスキップするためのアンチセンスオリゴヌクレオチド(AON)であって、生理的条件下において、配列番号12、13、もしくは14の配列、またはその一部と結合する、かつ/またはそれと相補的であるAONに関する。本発明のAONは、エクソン13スキッピングに対してプラスの効果を有する一方で、比較的高いレベルのエクソン12/13二重スキッピングを示した既知のAONと比較して、低量のエクソン12および13が共にスキップされた(二重にスキップされた)産物をもたらす。好ましくは、本発明のAONは、配列番号5、6、または7の配列を含むか、またはそれからなる。
本発明は、本発明によるAONを含み、薬学的に許容される担体をさらに含む医薬組成物にさらに関する。本発明はまた、好ましくは、アッシャー症候群II型などのUSH2A pre-mRNAのスプライシングを調節する必要があるUSH2A関連疾患または状態の処置、予防または遅延のための薬剤として使用するための、本発明によるAON、本発明による医薬組成物、または本発明によるウイルスベクターに関する。さらに別の実施形態において、本発明は、USH2A pre-mRNAのスプライシングの調節を必要とする個体の、それを必要とするUSH2A関連疾患または状態の処置のための方法であって、前記個体の細胞を、本発明によるAON、本発明による医薬組成物、または本発明によるウイルスベクターと接触させることを含む方法に関する。
エクソン13プラスその隣接配列のRNA配列の一部を示す図である(太字;方向は5’から3’である)。上流および下流のイントロン配列は小文字であり、エクソン13コード配列は大文字である。ここに示されるとおり隣接配列を伴うエクソン13のDNA配列は配列番号1として示すのに対し、対応するpre-mRNA配列は配列番号20として示す。隣接配列を伴わないエクソン13のコード配列は配列番号2として示すのに対し、対応するmRNA配列は配列番号21として示す。本明細書に記載されているAONの配列および標的RNA配列に対するそれらの位置もここに示す。ここでは共に3’から5’で示されるAON1(配列番号3)およびAON2(配列番号4)は、国際公開第2016/005514号パンフレットからわかる。ここでも3’から5’で示されるEx13-1(配列番号5)、Ex13-2(配列番号6)、Ex13-3(配列番号7)、Ex13-4(配列番号8)およびEx13-5(配列番号9)は、本明細書中で開示されるとおり新規のAONである。 Weri-Rb1細胞におけるトランスフェクション後のAON1、AON2、およびEx13-1から5を使用したエクソンスキッピングの結果を示す図である。NTは、トランスフェクションされていないことを意味する。RT-PCR産物を右側に示しており、ここで、それぞれのボックスはエクソンの存在を表す。 糖部分に5つの異なる化学修飾を保有する5つの異なるEx13-3オリゴヌクレオチドでジムノシスにより(gymnotically)処理した(トランスフェクション試薬なし)Weri-Rb1細胞から得たRNAに対するddPCRの結果を示すグラフである。(野生型のスキップされていないバックグラウンドに対する)エクソン13スキップmRNAのパーセンテージを表す。 糖単位において2’-O-メチルにより完全に修飾されているか(Ex13-3 2’OMe;左)、または糖単位において2’-O-メトキシエチルにより完全に修飾されている(Ex13-3 2’MOE;右)かのいずれかの異なる濃度のEx13-3オリゴヌクレオチドによりトランスフェクションされたWeri-Rb1細胞から得たRNAに対するddPCRの結果を示すグラフである。 完全に2’-O-メチル修飾され、完全なホスホロチオエート化骨格を含むEx13-3オリゴヌクレオチドで処理した眼杯におけるエクソンスキッピングの結果を示す図である。対照は、健康なドナー由来の線維芽細胞から形成された眼杯およびAONによる処理を受けていないUSH2A患者の線維芽細胞由来の眼杯とした。左および中央パネルの6つの個々のレーンは、示したとおり2または3カ月間分化させた未処理の眼杯(三つ組)の結果を表し、右パネルの濃度毎のAONの3つの個々のレーンは、3カ月間分化させた処理眼杯(三つ組)の結果を表し、これは、2つの異なる濃度のEx13-3 AONとともに1カ月インキュベートした。 USH2患者から形成された眼杯におけるエクソン13スキッピングの結果を示すグラフであり、ここでは、眼杯は4つの異なる濃度のEx13-3 2’MOEオリゴヌクレオチドで処理した。対照は、処理されていない(NT)眼杯または関連のない配列を有するが、それぞれの糖部分に2’-O-メトキシエチル修飾も保有する対照オリゴヌクレオチド(ctrl)により処理した眼杯とした。
本発明は、USH2A pre-mRNAに異常なエクソン13が含まれるのをブロックすることができる、特定のアンチセンスオリゴヌクレオチド(AON)に関する。さらに具体的には、本発明は、ヒトUSH2A pre-mRNAにおいてエクソン13をスキップするためのAONであって、生理的条件下において、配列番号12、13、もしくは14の配列、またはその一部と結合する、かつ/またはそれと相補的であるAONに関する。本発明の発明者らは、驚くべきことに、本発明の単鎖AONの使用が先行技術において開示されている既知の単鎖AONと比較した場合に、(アウトオブフレーム欠失をもたらす)エクソン12および13の望ましくない二重スキップのレベルが、(インフレームの)エクソン13のみのスキップと比較して低減されることを発見した。本発明の目的は、大幅なエクソン13スキッピングをもたらすと同時に、先行技術のAONを用いて観察されたのとは対照的にAONの投与がエクソン12/13二重スキッピングの低減をもたらす代替的な改良された単鎖AONを提供することである。本発明の発明者らは、本明細書中で開示されるとおりのそのようなAONを特定することができた。
一実施形態において、本発明は、ヒトUSH2A pre-mRNAにおけるエクソン13をスキップするためのAONであって、配列番号5、6、または7の配列を含むか、またはそれからなるAONに関する。好ましい態様において、前記AONは、オリゴリボヌクレオチドである。さらなる好ましい態様において、本発明によるAONは、2’-O-メチル修飾糖などの2’-Oアルキル修飾を含む。さらに好ましい実施形態において、前記AONのすべてのヌクレオチドは、2’-O-メチル修飾されている。別の好ましい態様において、本発明は、2’-O-メトキシエチル修飾を含むAONに関する。さらに好ましい実施形態において、前記AONのすべてのヌクレオチドは、2’-O-メトキシエチル修飾を保有する。さらに別の態様において、本発明は、少なくとも1つの2’-O-メチルおよび少なくとも1つの2’-O-メトキシエチル修飾を含むAONに関する。好ましい別の実施形態において、本発明によるAONは、少なくとも1つのホスホロチオエート結合を有する。別の好ましい態様において、すべての連続したヌクレオチドは、ホスホロチオエート結合によって互いに連結されている。
さらに別の態様において、本発明は、本発明によるAON、および薬学的に許容される担体を含む医薬組成物に関する。好ましくは、医薬組成物は、硝子体内投与用であり、各眼当たり合計AONが0.05mgから5mgの範囲の量で投与される。より好ましくは、医薬組成物は、硝子体内投与用であり、各眼当たり合計AONが約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9または1.0mgなど、各眼当たり合計AONが0.1から1mgの範囲の量で投与される。
さらに別の実施形態において、本発明は、本発明によるAONを発現させるウイルスベクターに関する。さらに別の態様において、本発明は、薬剤として使用するための、本発明によるAON、本発明による医薬組成物、または本発明によるウイルスベクターに関する。さらに別の実施形態において、本発明は、アッシャー症候群II型などのUSH2A pre-mRNAのスプライシングを調節する必要があるUSH2A関連疾患または状態の処置、予防または遅延のための、本発明によるAON、本発明による医薬組成物、または本発明によるウイルスベクターに関する。
本発明はまた、薬剤の調製のための、本発明によるAON、本発明による医薬組成物、または本発明によるウイルスベクターの使用に関する。好ましくは、前記薬剤は、アッシャー症候群II型などのUSH2A pre-mRNAのスプライシングを調節する必要があるUSH2A関連疾患または状態の処置、予防または遅延のためのものである。さらに別の態様において、本発明は、アッシャー症候群II型などのUSH2A pre-mRNAのスプライシングを調節する必要があるUSH2A関連疾患または状態の処置、予防または遅延のための、本発明によるAON、本発明による医薬組成物、または本発明によるウイルスベクターの使用に関する。
本発明はまた、細胞におけるUSH2A pre-mRNAのスプライシングを調節するための方法であって、前記細胞を、本発明によるAON、本発明による医薬組成物、または本発明によるウイルスベクターと接触させることを含む方法に関する。好ましい実施形態において、本発明は、USH2A pre-mRNAのスプライシングの調節を必要とする個体の、それを必要とするUSH2A関連疾患または状態の処置のための方法であって、前記個体の細胞を、本発明によるAON、本発明による医薬組成物、または本発明によるウイルスベクターと接触させることを含む方法に関する。
本発明のすべての実施形態において、「スプライシングを調節すること」および「エクソンスキッピング」という用語は同義である。USH2Aに関して、「スプライシングを調節すること」または「エクソンスキッピング」は、異常なエクソン13を排除することと解釈されるべきである。さらに、好ましくは、エクソン13がスキップされるときに、エクソン12の保持がもたらされる。本発明の目的に対して、「異常なエクソン13」または「異常なUSH2Aエクソン13」という用語は、同義であると見なされ、突然変異が疾患の原因となるUSH2A遺伝子のエクソン13における突然変異の存在を意味すると見なされる。
「エクソンスキッピング」という用語は、本明細書においてエクソンスキッピングされていない成熟mRNAに存在するであろう特定のエクソン(この場合には、USH2A遺伝子のエクソン13)を含まない成熟mRNAの誘導、産生、または細胞内におけるその産生の増加と定義される。エクソンスキッピングは、スプライシングの酵素的プロセスを可能にするために必要とされる、例えば、(隠れた)スプライスドナー配列もしくは(隠れた)スプライシングアクセプター配列などの配列を妨害することができる分子を用いて、またはひと続きのヌクレオチドを成熟mRNAに含まれるべきエクソンと認識するために必要とされるエクソン選択シグナルを妨害することができる分子を用いて前記成熟mRNAのpre-mRNAを発現する細胞をもたらすことによって達成される。そのような分子は、本明細書においては「エクソンスキッピング分子」、「エクソン13スキッピング分子」、または「エクソンスキッピングAON」と呼ばれる。「pre-mRNA」という用語は、転写によって細胞のDNA鋳型から、例えば核内で合成される、プロセシングされていないか、または部分的にプロセシングされた前駆体mRNAを指す。
「エクソン保持」という用語は、本明細書において、好ましくは、成熟mRNAに存在すべき特定のエクソンを保持する成熟mRNAの誘導、産生、または細胞内におけるその産生の増加と定義される。本件の場合において、残るべきエクソンは、USH2A遺伝子のエクソン12である。エクソン保持は、イントロン12の、例えば、イントロンスプライスサイレンサー部位などの配列を妨害することができるAONを用いて前記成熟mRNAのpre-mRNAを発現する細胞をもたらすことによって達成され、そのようなAONは、エクソン保持AONと呼ばれる場合もある。最も好ましいAONは、エクソン13スキッピング(アッシャー患者に既に観察されている現象)を強く誘導するが、同時にエクソン12の多すぎる共スキッピングはもたらさないオリゴヌクレオチドである。エクソン13は、可能なかぎり多くスキップされるべきであるが、エクソン12は、可能なかぎり多く残るべきである。
「アンチセンスオリゴヌクレオチド」(AON)という用語は、pre-mRNA分子、hnRNA(ヘテロ核RNA)またはmRNA分子中の標的ヌクレオチド配列と実質的に相補的であるヌクレオチド配列を指すものと理解される。アンチセンス配列の相補性(または実質的な相補性)の程度は、アンチセンス配列を含む分子が生理的条件下においてRNA分子中の標的ヌクレオチド配列と安定な二本鎖ハイブリッドを形成することができるような程度であることが好ましい。「アンチセンスオリゴヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」および「オリゴ」という用語は、本明細書では同義に使用され、標的配列に対するアンチセンス配列を含むオリゴヌクレオチドを指すものと理解される。
本文書において、およびその特許請求の範囲において、「含むこと(to comprise)」という動詞およびその活用型は、その語に引き続く項目が含まれるが、具体的に言及されていない項目も除外しないことを意味するためにその非限定的な意味で使用される。さらに、文脈が明らかに1つおよび1つだけの要素が存在することを必要としない限り、不定冠詞「a」または「an」による要素の言及は、1つ超の要素が存在する可能性を排除するものではない。不定冠詞「a」または「an」は、したがって、通常は「少なくとも1つ」を意味する。数値(例えば、約10)と関連して使用される場合、「約」または「およそ」という語は、好ましくは、値が、(10の)所与の値より0.1%大きいまたは小さい値であってもよいことを意味する。
一実施形態において、本明細書中で定義されるとおりのエクソン13スキッピング分子は、特定の配列と結合する、かつ/またはそれと相補的なAONである。好ましくは、異常なUSH2Aエクソン13と関連した特定の標的配列の1つとの結合は、当業者に既知の技術によって評価することができる。好ましい技術は、欧州特許第1619249号明細書に記載されているゲル移動度シフトアッセイである。好ましい実施形態において、エクソン13スキッピングAONは、前記分子の標識標的配列との結合がゲル移動度シフトアッセイで検出できるとすぐに、特定の配列の1つと結合していると判断される。
本発明のすべての実施形態において、エクソン13スキッピング分子は、好ましくはAONである。好ましくは、本発明によるエクソン13スキッピングAONは、配列番号12、13、または14に示されるとおりのヌクレオチド配列と相補的または実質的に相補的なAONである。
本発明の文脈において使用される「実質的に相補的な」という用語は、機能性、すなわち、異常なUSH2Aエクソン13のスキッピングおよびエクソン12の保持の誘導がなおも許容できるかぎり、アンチセンス配列にいくつかのミスマッチが許容されることを示す。好ましくは、相補性は、90%から100%である。一般に、これは、20ヌクレオチドのAONに1もしくは2つのミスマッチ、または40ヌクレオチドのAONに1、2、3もしくは4つのミスマッチ、または60ヌクレオチドのAONに1、2、3、4、5もしくは6つのミスマッチなどを許容する。
本発明は、異常なUSH2Aエクソン13のスキッピングを誘導することができるエクソン13スキッピングAONを設計するための方法を提供する。まず、前記AONは、エクソン13と結合する、かつ/またはそれと相補的であるように選択され、場合によって、配列番号1(RNAに関しては配列番号20を参照)に示される隣接イントロン配列の範囲を伴う。次に、好ましい方法において、少なくとも1つの以下の態様が前記エクソンスキッピングAONを改善する設計に対してさらに考慮されなければならない:エクソンスキッピングAONが、好ましくはCpGまたはひと続きのCpGを含まない;かつエクソンスキッピングAONが、許容できるRNA結合動態および/または熱力学的特性を有する。AON中のCpGまたはひと続きのCpGの存在は、通常、前記AONの免疫原性の増加と関連づけられる(Dorn and Kippenberger (2008) Curr Opin Mol Ther 10(1) 10-20)。この免疫原性の増加は、処置される組織、すなわち、眼に損傷を引き起こす可能性もあるため望ましくない。免疫原性は、CD4+および/もしくはCD8+細胞の存在ならびに/または炎症性単核球浸潤を評価することによって動物モデルにおいて評価することができる。免疫原性はまた、当業者に既知の標準的なイムノアッセイを使用して中和抗体および/または前記AONを認識する抗体の存在を検出することによって本発明のAONにより処置された動物またはヒトの血液において評価することもできる。炎症反応、I型様インターフェロン産生、IL-12産生および/または免疫原性の増加は、標準的なイムノアッセイを使用して中和抗体または前記AONを認識する抗体の存在または量の増加を検出することによって評価することができる。
本発明は、許容できるRNA結合動態および/または熱力学的特性を有するAONを設計することを可能にする。RNA結合動態および/または熱力学的特性は、AONの融解温度(Tm、基礎のTmおよび最隣接モデルを使用して単鎖RNAに対するオリゴヌクレオチド特性計算機(www.unc.edu/-cail/biotool/oligo/index)により算出される)および/またはAON標的エクソン複合体の自由エネルギー(RNA structureバージョン4.5を使用して)によって少なくとも部分的に決定される。Tmが高すぎると、AONは、あまり特異的でなくなることが予想される。許容できるTmおよび自由エネルギーは、AONの配列により決まる。したがって、これらのパラメータのそれぞれに対して好ましい範囲を示すのは難しい。許容できるTmは、35から70℃の間の範囲であってもよく、許容できる自由エネルギーは、15から45kcal/molの間の範囲であってもよい。
本発明のAONは、好ましくは、許容されるレベルの機能活性を示すことができるものである。前記AONの機能活性は、好ましくは、一定の許容されるレベルまでのエクソン12の保持の他に、異常なUSH2Aエクソン13のスキッピングを誘導して、個体に機能的なUSH2Aタンパク質および/もしくはmRNAをもたらす、かつ/または異常なUSH2Aタンパク質および/もしくはmRNAの産生を少なくとも部分的に低減することである。好ましい実施形態において、リアルタイム定量的RT-PCR分析によって測定される異常なUSH2Aエクソン13スキッピングパーセンテージが、AONまたは陰性対照AONにより処置されていない対照RNA産物と比較して少なくとも30%、または少なくとも35%、または少なくとも40%、または少なくとも45%、または少なくとも50%、または少なくとも55%、または少なくとも60%、または少なくとも65%、または少なくとも70%、または少なくとも75%、または少なくとも80%、または少なくとも85%、または少なくとも90%、または少なくとも95%、または100%であるとき、AONは、異常なUSH2Aエクソン13のスキッピングを誘導すると考えられる。本発明の目的は、エクソン13スキッピングを誘導する一方で、エクソン12および13が共にスキップされた(二重スキップ)産物の量が低減されるAONを提供することである。したがって、AONは、エクソン13のみのスキップを誘導しながら、可能なかぎり限定された二重スキップしか生じさせないようであるべきである。本発明のAONは、本発明まで当該技術分野において見られたものと比較して、増加したエクソン13のみのスキップおよび低減されたエクソン12/13二重スキップを示す。エクソンスキッピングおよび/またはエクソン保持を求めるためのアッセイは本明細書の実施例に記載されており、既知のAONと比較した場合に、エクソン12/13二重スキップの低減を判定しつつエクソン13のみのスキップの増加が見出されるかを評価するために、当業者に既知の技術により補われてもよい。
好ましくは、USH2Aの配列番号1(もしくはRNAとして配列番号20)に示されるとおりのヌクレオチド配列と相補的または実質的に相補的な配列を含むAONは、(実質的に)相補的な部分が、本発明によるAONの長さの少なくとも50%、より好ましくは少なくとも60%、さらにより好ましくは少なくとも70%、さらにより好ましくは少なくとも80%、さらにより好ましくは少なくとも90%、またはさらにより好ましくは少なくとも95%、またはさらにより好ましくは98%、またはさらにより好ましくは少なくとも99%、またはさらにより好ましくは100%であるようなAONである。好ましくは、本発明によるAONは、配列番号2(または実際には配列番号21に示されるとおりのそのRNA対応物)、より好ましくは、配列番号12、13、もしくは14の一部と相補的な配列を含むか、またはそれからなる。
好ましい別の実施形態において、前記AONの前記相補的な部分の長さは、少なくとも8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、115、120、125、130、135、140、141、142または143ヌクレオチドの長さである。タンパク質のAONとの結合を改変するため、またはAONの熱力学的特性を改変するため、より好ましくは、標的RNA結合親和性を改変するために、付加的な隣接配列が使用されてもよい。
したがって、相補性の領域にあるすべての塩基が対向する鎖にある塩基と対形成することができることが絶対に必要とされる訳ではない。例えば、AONを設計するとき、例えば、相補的な鎖にある塩基と塩基対にならない残基を組み込むことを望むこともできる。細胞の環境下において、ひと続きのヌクレオチドが相補的な部分と十分にハイブリダイズすることができるなら、ミスマッチは、ある程度許容される場合もある。この文脈において、「十分に」は、好ましくは、欧州特許第1619249号明細書の実施例1に記載されているとおりのゲル移動度シフトアッセイを使用して、AONの結合が検出可能であることを意味する。
任意選択で、前記AONは、患者の網膜細胞へのトランスフェクションによってさらに試験されてもよい。標的とされるエクソン13のスキッピングおよび/またはエクソン12の保持は、RT-PCRによって評価することができる(例えば、欧州特許第1619249号明細書および国際公開第2016/005514号パンフレットに記載されているものなど)。相補的な領域は、組み合わされる場合、pre-mRNAのエクソンに特異的であるよう設計されることが好ましい。そのような特異性は、この系の他の(pre-)mRNA分子にある実際の配列に依存するため、さまざまな長さの相補的な領域を用いて作り出すことができる。AONのサイズを増加させることでAONが1つ以上の他のpre-mRNA分子ともハイブリダイズすることができることになるリスクは低下する。相補性の領域にミスマッチを含むが、pre-mRNAの標的とされる領域(複数可)とハイブリダイズする能力および/または結合する能力を保持するAONを本発明に使用することができることは明らかである。しかしながら、相補的な部分にミスマッチがないAONは、一般に1つ以上の相補的な領域にそのようなミスマッチを有するAONよりも高い効率および高い特異性を有するため、少なくとも相補的な部分は、そのようなミスマッチを含まないことが好ましい。さらに高いハイブリダイゼーション強度(すなわち、対向する鎖との相互作用の数を増加させる)は、系のスプライシング機構を妨害するプロセスの効率を増加させる際に有利であると考えられる。好ましくは、相補性は、90%から100%である。一般に、これは、20ヌクレオチドのAONに1もしくは2つのミスマッチ、または40ヌクレオチドのAONに1、2、3もしくは4つのミスマッチ、または60ヌクレオチドのAONに1、2、3、4、5もしくは6つのミスマッチなどを許容する。
本発明のエクソンスキッピングAONは、好ましくは、(標的)対応物配列の非存在下の単離された単鎖分子である。本発明のエクソンスキッピングAONは、好ましくは、配列番号12、13、もしくは14から選択される配列と相補的であるか、または生理的条件下において、それと結合し、最も好ましくは、配列番号14の配列と相補的であるか、または生理的条件下において、それと結合する。
本発明の好ましいエクソン13スキッピングAONは、8から143ヌクレオチド、より好ましくは10から40ヌクレオチド、より好ましくは12から30ヌクレオチド、より好ましくは20から30ヌクレオチドを含むか、またはそれからなり、好ましくは、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、115、120、125、130、135、140、141、142もしくは143ヌクレオチドを含むか、またはそれからなる。
特定の実施形態において、本発明は、配列番号5、6、または7からなる群から選択されるエクソン13スキッピングAONを提供する。好ましい実施形態において、本発明は、配列番号7に示されるとおりの配列を含むか、または好ましくは、それからなる、エクソン13スキッピングAONを提供する。この分子は、異常なUSH2Aエクソン13のスプライシングを調節する際に極めて有効であると同時に、先行技術のAONよりも良好にエクソン12の保持をもたらすのに極めて有効なようであることがわかった。本発明のAONは、エクソン12/13二重スキップを生じさせる際にはあまり有効でないが、「エクソン13のみの」スキップを生じさせる際には極めて有効であることも言えるであろう。配列番号7に示されるとおりの本発明のこの好ましいエクソン13スキッピングAON(多すぎるエクソン12/13二重スキップを生じさせないか、またはそれが非常に低いレベル)は、好ましくは、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、115、120、125、130、135、140、141、142または143ヌクレオチドを含む。
本発明によるエクソン13スキッピングAONは、1つ以上のRNA残基、もしくは1つ以上のDNA残基、および/または本明細書の下でさらに詳述されることになる1つ以上のヌクレオチドアナログもしくは等価物を含んでもよい。本発明のエクソン13スキッピングAONは、ヌクレアーゼ耐性を高めるため、および/または標的配列に対するAONの親和性を高めるために修飾された1つ以上の残基を含むことが好ましい。ゆえに、好ましい実施形態において、本AON配列は、少なくとも1つのヌクレオチドアナログまたは等価物を含み、ヌクレオチドアナログまたは等価物は、修飾塩基、および/または修飾骨格、および/または非天然のヌクレオシド間結合あるいはこれらの修飾の組合せを有する残基と定義される。
好ましい実施形態において、本ヌクレオチドアナログまたは等価物は、修飾骨格を含む。そのような骨格の例は、モルフォリノ骨格、カルバメート骨格、シロキサン骨格、スルフィド、スルホキシドおよびスルホン骨格、ホルムアセチル(formacetyl)およびチオホルムアセチル骨格、メチレンホルムアセチル骨格、リボアセチル(riboacetyl)骨格、アルケン含有骨格、スルファメート、スルホネートおよびスルホンアミド骨格、メチレンイミノおよびメチレンヒドラジノ骨格、およびアミド骨格によって提供される。ホスホロジアミデートモルフォリノオリゴマーは、アンチセンス薬剤として以前に調査された修飾骨格オリゴヌクレオチドである。モルフォリノオリゴヌクレオチドは、DNAのデオキシリボース糖が六員環で置換され、ホスホジエステル結合がホスホロジアミデート結合で置換された無荷電骨格を有する。モルフォリノオリゴヌクレオチドは、酵素分解に耐性があり、RNase Hを活性化することよりむしろ翻訳を阻止すること、またはpre-mRNAスプライシングを妨げることによってアンチセンス薬剤として働くようである。モルフォリノオリゴヌクレオチドは、細胞膜を物理的に破壊する方法によって首尾よく組織培養細胞に送達され、こうしたいくつかの方法を比較した研究の1つは、スクレープローディング(scrape loading)が最も効率的な送達の方法であることを見出したが、モルフォリノ骨格は荷電していないため、カチオン性脂質は、細胞へのモルフォリノオリゴヌクレオチド取り込みの有効なメディエーターではない。最近の報告は、モルフォリノオリゴヌクレオチドによる三重鎖形成を実証し、非イオン性骨格のため、モルフォリノオリゴヌクレオチドがマグネシウムの非存在下において三重鎖を形成することができることをこれらの研究は示した。
骨格の残基間の結合がリン原子を含まないことがさらに好ましく、例えば、短鎖アルキルによって形成される結合またはシクロアルキルヌクレオシド間結合、混合したヘテロ原子とアルキルもしくはシクロアルキルヌクレオシド間結合または1つ以上の短鎖ヘテロ原子結合もしくは複素環式ヌクレオシド間結合である。
好ましいヌクレオチドアナログまたは等価物は、修飾ポリアミド骨格を有するペプチド核酸(PNA)を含む(Nielsen, et al. (1991) Science 254, 1497-1500)。PNAベースの分子は、塩基対の認識に関してDNA分子の真の模倣物である。PNAの骨格は、ペプチド結合によって連結されたN-(2-アミノエチル)-グリシン単位から構成され、ヌクレオベースは、メチレンカルボニル結合によって骨格と連結される。代替的な骨格は、炭素1つ伸長したピロリジンPNAモノマーを含む(Govindaraju and Kumar (2005) Chem Commun 495-497)。PNA分子の骨格は荷電したリン酸基を含まないため、PNA-RNAハイブリッドは、通常、それぞれRNA-RNAハイブリッドまたはRNA-DNAハイブリッドよりも安定している(Egholm et al. (1993) Nature 365:566-568)。さらに好ましい骨格は、モルフォリノヌクレオチドアナログまたは等価物を含み、その中のリボースまたはデオキシリボース糖がモルフォリノ六員環(6-membered morpholino ring)で置換されている。最も好ましいヌクレオチドアナログまたは等価物は、ホスホロジアミデートモルフォリノオリゴマー(PMO)を含み、その中のリボースまたはデオキシリボース糖がモルフォリノ六員環で置換されており、隣接するモルフォリノ環間のアニオン性ホスホジエステル結合が非イオン性ホスホロジアミデート結合によって置換されている。
さらに別の実施形態において、本発明のヌクレオチドアナログまたは等価物は、ホスホジエステル結合にある1つの非橋架酸素の置換を含む。この修飾は、塩基対合をやや不安定にするが、ヌクレアーゼ分解に対する著しい耐性を付加する。好ましいヌクレオチドアナログまたは等価物は、ホスホロチオエート、キラルホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、リン酸トリエステル、アミノアルキルリン酸トリエステル、H-ホスホネート、メチルホスホネートおよび3’-アルキレンホスホネート、5’-アルキレンホスホネートおよびキラルホスホネートを含むその他のアルキルホスホネート、ホスフィネート、3’-アミノホスホロアミデートおよびアミノアルキルホスホロアミデートを含むホスホロアミデート、チオノホスホロアミデート、チオノアルキルホスホネート、チオノアルキルリン酸トリエステル、セレノリン酸またはボラノリン酸を含む。
本発明のさらに好ましいヌクレオチドアナログまたは等価物は、例えば、-OH;-F;1つ以上のヘテロ原子の割り込みがあってもよい置換または非置換、直鎖または分岐の低級(C1~C10)アルキル、アルケニル、アルキニル、アルカリール、アリル、またはアラルキル;O-、S-、またはN-アルキル;O-、S-、またはN-アルケニル;O-、S-またはN-アルキニル;O-、S-、またはN-アリル;O-アルキル-O-アルキル、-メトキシ、-アミノプロポキシ;メトキシエトキシ;ジメチルアミノオキシエトキシ;および-ジメチルアミノエトキシエトキシにより2’、3’および/または5’位において一置換または二置換された1つ以上の糖部分を含む。糖部分は、ピラノースもしくはその誘導体、またはデオキシフラノースもしくはその誘導体、好ましくは、リボースもしくはその誘導体またはデオキシリボースもしくはその誘導体であってもよい。好ましい誘導体化糖部分は、ロックド核酸(LNA)を含み、その中の2’-炭素原子が糖環の3’または4’炭素原子と連結され、それにより二環式の糖部分を形成する。好ましいLNAは、2’-O、4’-C-エチレン-架橋化核酸を含む(Morita et al. 2001. Nucleic Acid Res Supplement No. 1: 241-242)。これらの置換は、ヌクレオチドアナログまたは等価物をRNase Hおよびヌクレアーゼ耐性にし、標的RNAに対する親和性を高める。
別の実施形態において、本発明のヌクレオチドアナログまたは等価物は、1つ以上の塩基修飾または置換を含む。修飾塩基は、イノシン、キサンチン、ヒポキサンチンおよび当該技術分野において知られているか、または知られることになるピリミジ塩基およびプリン塩基の他の-アザ、デアザ、-ヒドロキシ、-ハロ、-チオ、チオール、-アルキル、-アルケニル、-アルキニル、チオアルキル誘導体などの合成および天然の塩基を含む。
AONのすべての位置が均一に修飾されている必要はないことが当業者に理解される。さらに、上記のアナログまたは等価物の1つ超が、1つのAONまたはさらにはAON内の1つの位置に組み込まれてもよい。特定の実施形態において、本発明のAONは、少なくとも2つの異なる種類のアナログまたは等価物を有する。本発明による好ましいエクソンスキッピングAONは、2’-Oアルキルホスホロチオエート化アンチセンスオリゴヌクレオチド、例えば、2’-O-メチル修飾リボース(RNA)、2’-O-エチル修飾リボース、2’-O-プロピル修飾リボース、および/またはハロゲン化誘導体などのこれらの修飾の置換誘導体を含む。本発明による有効なAONは、(好ましくは完全な)ホスホロチオエート化骨格を伴う2’-O-メチル-リボースを含む。
効率的な異常なUSH2Aエクソン13のスキッピングのために、異なるAONが混ぜ合わされてもよいことも当業者は理解するであろう。好ましい実施形態において、2、3、4、または5つの異なるAONなどの少なくとも2つのAONの組合せが本発明の方法に使用される。したがって、本発明はまた、少なくとも1つの本発明によるAONを含み、任意選択で、本明細書中で開示されているか、もしくはエクソン12保持に関連するさらに良好な実施物の1つのようである国際公開第2016/005514号パンフレットに開示されているAON4aなどの先行技術において開示されているAONをさらに含む、1組のAONに関する。
上で極めて詳細に示したとおり、エクソン13における突然変異の存在は、エクソン13のスキッピングおよびエクソン12の共スキッピングを誘導する。当該技術は、エクソン13のスキッピングを生じさせるAONを使用すると、(一定のレベルまで)望ましくないエクソン12スキッピングが同時に起こることを示してきた。したがって、エクソン12を保持しながら有効なエクソン13スキッピングをもたらすAONを使用することが好ましい。1つのAONが一方で適切なエクソン13スキッピングおよび他方でエクソン12の保持をもたらすことが最も好ましい。図2からわかるとおり、先行技術のAONの使用は、エクソン13単独のスキップよりも著しく高いレベルのエクソン12/13二重スキップをもたらす(バンドの強度を参照)。エクソン12/13二重スキップと比較して、少なくとも同程度のエクソン13単独のスキップをもたらすAONを使用することが好ましく、これは、およそ50/50になるであろう。図2は、本発明のAONが少なくとも50/50の比をもたらすことができたが、Ex13-3は、エクソン12/13二重スキップを超えて単独のエクソン13スキップをもたらすことによってさらにより有効であったことを示している。比は、通常の定量PCR技術を使用して当業者が求めることができ、本発明は、本明細書の例によって示されるとおりに比を求めるための少なくとも1つの方法を提供する。ここでは、Ex13-1(配列番号5)、Ex13-2(配列番号6)、およびEx13-3(配列番号7)と言及される本明細書中のAON、または少なくとも配列番号12、13、もしくは14と結合する、かつ/またはそれと相補的なAONが少なくとも50/50の比(エクソン13単独のスキップ/エクソン12/13二重スキップ)を有する要件を満たすと考えられる。本発明のAONは、先行技術のAONより性能が優れている。
AONは、細胞、好ましくは、網膜細胞へのAONの取り込みを高める部分に連結されてもよい。そのような部分の例は、コレステロール、炭水化物、ビタミン、ビオチン、脂質、リン脂質、細胞透過性ペプチドであり、以下に限定されるものではないが、アンテナペディア、TAT、トランスポータンおよびオリゴアルギニン、ポリアルギニン、オリゴリジンまたはポリリジンなどの正電荷アミノ酸、抗体によってもたらされるものなどの抗原結合ドメイン、抗体のFabフラグメント、またはラクダ類のシングルドメイン抗原結合ドメインなどの単鎖抗原結合ドメインが挙げられる。
本発明によるエクソン13スキッピングAONは、当該技術分野において既知の適した手段を使用して間接的に投与されてもよい。例えば、前記オリゴヌクレオチドを含む転写物をコードする発現ベクターの形態で個体または前記個体の細胞、組織もしくは臓器に与えられてもよい。発現ベクターは、好ましくは細胞、組織、臓器または個体に遺伝子送達媒体により導入される。好ましい実施形態において、本明細書において特定されるAONの発現または転写を駆動する発現カセットまたは転写カセット(transcription cassette)を含むウイルスベースの発現ベクターが提供される。したがって、本発明は、エクソンスキッピングAONの発現を促す条件下に置かれたときに本発明によるエクソン13スキッピングAONを発現させるウイルスベクターを提供する。プラスミドによるAON発現またはアデノウイルスまたはアデノ随伴ウイルスベースのベクターによってもたらされるウイルス発現によって、異常なUSH2Aエクソン13の極めて効率的なスキッピングをもたらす必須の配列を妨害することができるエクソンスキッピング分子を細胞に与えてもよい。発現は、U7プロモーターなどのポリメラーゼII-プロモーター(Pol II)またはU6 RNAプロモーターなどのポリメラーゼIII(Pol III)プロモーターによって駆動されてもよい。好ましい送達媒体は、アデノ随伴ウイルスベクター(AAV)などのウイルスベクター、またはレンチウイルスベクターなどのレトロウイルスベクターなどである。また、プラスミド、人工染色体、標的相同組み換えおよび細胞のヒトゲノムへの組み込みに使用可能なプラスミドが、本明細書中で定義されるオリゴヌクレオチドの送達に適切に利用されてもよい。転写がPol IIIプロモーターから行われ、かつ/または転写物がU1またはU7転写物との融合物の形態であるそうしたベクターが本発明に好ましく、これが小さな転写物の送達に関して良好な結果をもたらす。適した転写物を設計することは技術のある技術者の範囲内にある。Pol IIIによる転写物が好ましく、U1またはU7転写物との融合転写物の形態が好ましい。そのような融合物は、記載されているとおりに作り出すことができる(Gorman et al., 1998。Stable alteration of pre-mRNA splicing patterns by modified U7 small nuclear RNAs. Proc Natl Acad Sci U S A 95(9):4929-34;Suter et al. 1999. Double-target antisense U7 snRNAs promote efficient skipping of an aberrant exon in three human beta-thalassemic mutations. Hum Mol Genet 8(13):2415-23)。
エクソン13スキッピングAONは、そのまま送達されてもよい。しかしながら、エクソン13スキッピングAONはまた、ウイルスベクターによってコードされてもよい。一般に、これは、転写物の一部に本発明によるオリゴヌクレオチドの配列を含むRNA転写物の形態である。本発明によるAAVベクターは組み換えAAVベクターであり、本明細書中の別の場所で示したAAV血清型由来のカプシドタンパク質のタンパク質の殻に包まれた本発明によるコード化エクソン13スキッピングAONを含むAAVゲノムの部分を含むAAVベクターを指す。AAVゲノムの部分は、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV8、AAV9およびその他などのアデノ随伴ウイルス血清型由来の末端逆位配列(ITR)を含んでもよい。カプシドタンパク質から構成されるタンパク質の殻は、AAV1、2、3、4、5、8、9およびその他などのAAV血清型由来のものであってもよい。タンパク質の殻は、カプシドタンパク質の殻と呼ばれる場合もある。AAVベクターは、野生型AAV遺伝子の1つまたは好ましくはすべてが除去されていてもよいが、依然として機能的なITR核酸配列を含んでもよい。機能的なITR配列は、AAVビリオンの複製、レスキューおよびパッケージングに必要である。ITR配列は、機能的なままである限り、野生型配列であってもよく、または野生型配列と少なくとも80%、85%、90%、95、もしくは100%の配列同一性を有してもよく、または例えば、ヌクレオチドの挿入、突然変異、欠失もしくは置換によって改変されていてもよい。この状況において、機能性とは、カプシドの殻へのゲノムのパッケージングを指示し、その結果、感染した宿主細胞または標的細胞における発現を可能にさせる能力を指す。本発明の状況において、カプシドタンパク質の殻は、AAVベクターゲノムITRと異なる血清型のものであってもよい。したがって、本発明によるAAVベクターは、カプシドタンパク質の殻、すなわち、正二十面体のカプシドから構成されてもよく、それが、1つのAAV血清型、例えば、AAV血清型2のカプシドタンパク質(VP1、VP2、および/またはVP3)を含み、一方、AAV5ベクターに含まれるITR配列は、AAV2ベクターを含む任意の上記のAAV血清型であってもよい。したがって、「AAV2ベクター」は、AAV血清型2のカプシドタンパク質の殻を含み、例えば、「AAV5ベクター」は、AAV血清型5のカプシドタンパク質の殻を含み、それにより、どちらも本発明による任意のAAVベクターゲノムITRを包んでもよい。好ましくは、本発明による組み換えAAVベクターは、AAV血清型2、5、8またはAAV血清型9のカプシドタンパク質の殻を含み、前記AAVベクターに存在するAAVゲノムまたはITRは、AAV血清型2、5、8またはAAV血清型9に由来する。そのようなAAVベクターは、AAV2/2、AAV2/5、AAV2/8、AAV2/9、AAV5/2、AAV5/5、AAV5/8、AAV5/9、AAV8/2、AAV8/5、AAV8/8、AAV8/9、AAV9/2、AAV9/5、AAV9/8、またはAAV9/9ベクターと呼ばれる。
より好ましくは、本発明による組み換えAAVベクターは、AAV血清型2のカプシドタンパク質の殻を含み、前記ベクターに存在するAAVゲノムまたはITRはAAV血清型5に由来し、そのようなベクターは、AAV2/5ベクターと呼ばれる。より好ましくは、本発明による組み換えAAVベクターは、AAV血清型2のカプシドタンパク質の殻を含み、前記ベクターに存在するAAVゲノムまたはITRはAAV血清型8に由来し、そのようなベクターは、AAV2/8ベクターと呼ばれる。より好ましくは、本発明による組み換えAAVベクターはAAV血清型2のカプシドタンパク質の殻を含み、前記ベクターに存在するAAVゲノムまたはITRはAAV血清型9に由来し、そのようなベクターは、AAV2/9ベクターと呼ばれる。より好ましくは、本発明による組み換えAAVベクターは、AAV血清型2のカプシドタンパク質の殻を含み、前記ベクターに存在するAAVゲノムまたはITRはAAV血清型2に由来し、そのようなベクターは、AAV2/2ベクターと呼ばれる。最適な核酸配列によって表される本発明によるエクソン13スキッピングAONをコードする核酸分子は、好ましくは、上で特定したAAVゲノムまたはITR配列、例えば、コード配列と機能可能に連結された発現調節エレメントおよび3’終結配列を含む発現コンストラクトの間に挿入される。「AAVヘルパー機能」とは、一般に途中でAAVベクターに与えられるAAV複製およびパッケージングに必要とされる対応するAAVの機能を指す。AAVヘルパー機能は、AAVベクターに欠けているAAVの機能を補完するが、(AAVベクターゲノムによってもたらされる)AAV ITRがない。AAVヘルパー機能は、AAVの2つの主要なORF、すなわち、repコード領域およびcapコード領域またはそれらの機能的な実質的に同一の配列を含む。Rep領域およびCap領域は、当該技術分野において周知である。AAVヘルパー機能が、AAVヘルパーコンストラクトに与えられてもよく、これは、プラスミドであってもよい。
ヘルパーコンストラクトの宿主細胞への導入は、例えば、本明細書において特定されるAAVベクターに存在するAAVゲノムの導入の前またはそれと同時のトランスフォーメーション、トランスフェクション、またはトランスダクションによって行われてもよい。したがって、本発明のAAVヘルパーコンストラクトは、一方でAAVベクターのカプシドタンパク質の殻に関して、他方で前記AAVベクター複製およびパッケージングにおいて存在するAAVゲノムに関して血清型の所望の組合せをもたらすように選択されてもよい。「AAVヘルパーウイルス」は、AAV複製およびパッケージングに必要とされる付加的な機能を提供する。
適したAAVヘルパーウイルスとしては、アデノウイルス、単純ヘルペスウイルス(HSV1型および2型など)およびワクチニアウイルスが挙げられる。参照によって本明細書に組み込む米国特許第6,531,456号明細書に記載されているとおり、ヘルパーウイルスによってもたらされる付加的な機能も、ベクターにより宿主細胞に導入することができる。好ましくは、本発明による組み換えAAVベクターに存在するAAVゲノムは、AAVのrep(複製)遺伝子またはcap(カプシド)遺伝子などのウイルスタンパク質をコードする任意のヌクレオチド配列を含まない。AAVゲノムは、例えば、抗生物質耐性遺伝子、蛍光タンパク質(例えば、gfp)をコードする遺伝子あるいは当該技術分野において既知の化学的に、酵素的にもしくは別の方法で検知可能なおよび/または選択可能な産生物をコードする遺伝子(例えば、lacZ、aphなど)などのマーカー遺伝子あるいはレポーター遺伝子をさらに含んでもよい。好ましくは、本発明によるAAVベクターは、構築され、本明細書の実施例の方法に従って作製される。本発明による好ましいAAVベクターは、AAVベクター、好ましくは、AAV2/5、AAV2/8、AAV2/9またはAAV2/2ベクターであり、配列番号12、13、または14に示されるとおりのヌクレオチド配列と相補的または実質的に相補的な配列を含むか、または好ましくは、それからなる本発明によるUSH2Aエクソン13スキッピングAONを発現させる。本発明によるさらに好ましいAAVベクターは、AAVベクター、好ましくは、AAV2/5、AAV2/8、AAV2/9またはAAV2/2ベクターであり、配列番号5、6、または7を含むか、または好ましくは、それからなる本発明によるエクソン13スキッピングAONを発現させる。
個体または前記個体の細胞、組織、臓器に本発明によるエクソン13スキッピングAONを与える手段の改善は、これまでに既に成し遂げられた進歩を考慮して予想される。そのような将来的な改善は、当然、本発明の方法を使用したmRNAの再構築に関して言及した効果を達成するために組み込まれてもよい。本発明によるエクソン13スキッピングAONは、そのまま個体、前記個体の細胞、組織もしくは臓器に送達されてもよい。本発明によるエクソン13スキッピングAONを投与するとき、AONを送達方法と適合した溶液に溶解させることが好ましい。水溶液にプラスミドを与えることによって網膜細胞または内耳細胞にAON発現のためのプラスミドが与えられてもよい。あるいは、AONまたはAON発現のためのプラスミドに対する好ましい送達方法は、ウイルスベクターまたはナノ粒子である。好ましくは、ウイルスベクターまたはナノ粒子は、網膜細胞または内耳細胞に送達される。網膜細胞もしくは内耳細胞またはその他の関連した細胞へのそのような送達は、in vivo、in vitroまたはex vivoにおいてであってもよい。in vivoにおけるAON送達に使用することができるナノ粒子および微粒子は、当該技術分野において周知である。あるいは、既知のトランスフェクション試薬を使用したトランスフェクションによってプラスミドが与えられてもよい。静脈内、皮下、筋肉内、くも膜下腔内および/または室内投与に対して、溶液は生理的食塩液であることが好ましい。本発明において特に好ましいのは、本明細書中で定義される各成分の細胞へおよび/または細胞(好ましくは、網膜細胞)中への送達を助けることになる賦形剤またはトランスフェクション試薬の使用である。本明細書中で定義される複合体を形成した各成分、またはベシクルもしくはリポソームに閉じ込められた各成分を細胞膜を通して送達する複合体、ナノ粒子、ミセル、ベシクルおよび/またはリポソームを形成することができる賦形剤またはトランスフェクション試薬が好ましい。こうした賦形剤の多くは、当該技術分野において知られている。適した賦形剤またはトランスフェクション試薬は、本明細書中で定義される各成分を細胞、好ましくは、網膜細胞に送達することができる粒子に自己集合することができるポリエチレンイミン(PEI;ExGen500(MBI Fermentas))、LipofectAMINE(商標)2000(Invitrogen)もしくはその誘導体、またはポリプロピレンイミンもしくはポリエチレンイミンコポリマー(PEC)および誘導体を含む類似のカチオン性ポリマー、合成の両親媒性物質(SAINT-18)、lipofectinTM、DOTAPおよび/またはウイルスカプシドタンパク質を含む。そのような賦形剤は、網膜細胞を含む多種多様の培養細胞にAONを効率的に送達することが示された。それらの高いトランスフェクション潜在性は、全細胞生存に関して除外された低から中程度の毒性と組み合わされる。構造変更の容易さが、さらなる変更ならびにそれらのさらなる(in vivo)核酸運搬特性および毒性の分析を可能にするために使用されてもよい。Lipofectinは、リポソームトランスフェクション剤の例である。これは、カチオン性脂質N-[1-(2,3ジオレオイルオキシ)プロピル]-N,N,N-トリメチルアンモニウムクロリド(DOTMA)(メチル硫酸塩であるDOTAPと比較)および中性脂質ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)の2つの脂質構成成分からなる。中性構成成分が細胞内放出を仲介する。送達システムの別のグループは高分子ナノ粒子である。AONを、細胞膜を越えて細胞中に送達することができるカチオン性ナノ粒子を製剤化するために、DNAトランスフェクション試薬として周知のジエチルアミノエチルアミノエチル(DEAE)デキストランのようなポリカチオンが、シアノアクリル酸ブチル(PBCA)およびシアノアクリル酸ヘキシル(PHCA)と組み合わされてもよい。こうした一般的なナノ粒子材料に加えて、カチオン性ペプチドプロタミンが、コロイドを用いてオリゴヌクレオチドを製剤化するための代替的なアプローチを提供する。このコロイドナノ粒子系は、いわゆる、プロティクル(proticle)を形成することができ、これは、単純な自己集合プロセスによって作製することができ、AONをパッケージングし、AONの細胞内放出を仲介することができる。当業者は、エクソンスキッピング分子をUSH2A関連疾患または状態の予防、処置または遅延のために送達すべく本発明に使用するためのエクソンスキッピング分子をパッケージングおよび送達するために任意の上記またはその他の商業的に入手可能な代替的賦形剤および送達システムを選択し、適合させることができる。「USH2A関連疾患または状態の予防、処置または遅延」は、本明細書において、好ましくは、部分的もしくは完全な視力障害もしくは失明の進行を予防する、停止させる、止める、または反転させること、ならびにUSH2A遺伝子の遺伝的欠陥に起因する部分的もしくは完全な聴覚障害もしくは聴覚消失の進行を予防する、停止させる、止める、または反転させることと定義される。
さらに、本発明によるエクソン13スキッピングAONは、細胞、細胞質および/またはその核への取り込みを促進するよう設計された標的化リガンドと特異的に共有結合的または非共有結合的に連結されてもよいであろう。そのようなリガンドは、(i)細胞、組織もしくは臓器に特異的な細胞取り込みを促進するエレメントを認識する(以下に限定されるものではないがペプチ(様)構造を含む)化合物ならびに/あるいは(ii)細胞への取り込みおよび/またはベシクル、例えば、エンドソームもしくはリソソームからのオリゴヌクレオチドの細胞内放出を促進することができる化学的化合物を含んでもよいであろう。したがって、好ましい実施形態において、本発明によるエクソン13スキッピングAONは、組成物または薬剤、あるいは少なくとも、細胞への送達および/もしくはその送達デバイスのためならびに/または細胞内送達を向上させるための賦形剤および/または標的化リガンドとともに提供される組成物として製剤化される。
組成物が本明細書の後で定義される補助的な化合物などの付加的な成分を含む場合、組成物の各成分は、1つの単一の組合せまたは組成物または調製物として製剤化されなくてもよい。それらの素性に応じて、当業者は、どの製剤のタイプが本明細書中で定義される各成分に最も適切であるかがわかるであろう。好ましい実施形態において、本発明は、本発明によるエクソン13スキッピングAON、さらに本明細書の後で定義される補助的な化合物を含むキット・オブ・パーツの形態である組成物または調製物を提供する。必要とされる場合、本発明によるエクソン13スキッピングAONまたは本発明によるエクソン13スキッピングAONを発現させるベクター、好ましくは、ウイルスベクターは、薬学的に許容される担体を添加することによって薬学的に活性な混合物に組み込まれてもよい。したがって、本発明はまた、本発明によるエクソン13スキッピングAON、または本発明によるウイルスベクターおよび薬学的に許容される賦形剤を含む組成物、好ましくは、医薬組成物を提供する。そのような組成物は、1つの本発明によるエクソン13スキッピングAONまたはウイルスベクターを含んでもよいが、複数の異なる本発明によるエクソン13スキッピングAONまたはウイルスベクターを含んでもよい。そのような医薬組成物は、担体、増量剤、保存料、補助薬、可溶化剤および/または希釈剤を含む任意の薬学的に許容される賦形剤を含んでもよい。そのような薬学的に許容される担体、増量剤、保存料、補助薬、可溶化剤および/または希釈剤は、例えば、Remington (Remington 2000. The Science and Practice of Pharmacy, 20th Edition. Baltimore, MD: Lippincott Williams Wilkins)において見つけることができる。前記組成物のそれぞれの特徴は、本明細書の前で定義した。
投与の好ましい経路は、水溶液または特に、眼内投与に適合した製剤の硝子体内注射による。欧州特許第2425814号明細書は、とりわけペプチドまたは核酸薬物の眼内(硝子体内)投与に適合した水中油型エマルジョンについて開示している。このエマルジョンは、硝子体液よりも密度が低いため、エマルジョンは硝子体の上部に浮かんで、注射された薬物が視野を悪くするのを回避する。
本発明による複数の異なるエクソン13スキッピングAONが使用される場合、本明細書において定義される濃度または用量は、使用されたすべてのAONの合計濃度もしくは用量または使用されたか、もしくは添加されたそれぞれのエクソン13スキッピングAONの濃度もしくは用量を指してもよい。したがって、一実施形態において、使用される本発明によるエクソン13スキッピングAONのそれぞれの量または合計量が、0.01から20mg/kg、好ましくは、0.05から20mg/kgの範囲の量で投与される組成物が提供される。適した硝子体内用量は、各眼当たり約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9または1.0mgなど、各眼当たり0.05mgから5mgの間、好ましくは0.1から1mgの間であろう。
本発明による好ましいUSH2Aエクソン13スキッピングAONは、個体のUSH2A関連疾患または状態の処置のためのものである。本発明のすべての実施形態において、「処置」という用語は、USH2A関連疾患または状態の予防および/または遅延をまた含むと理解される。本発明によるエクソン13スキッピングAONを使用して処置することができる個体は、既にUSH2A関連疾患または状態を有すると診断されていてもよい。あるいは、本発明によるエクソン13スキッピングAONを使用して処置することができる個体は、まだUSH2A関連疾患または状態を有すると診断されていなくてもよいが、固体の遺伝的背景を考慮にいれると将来的にUSH2A関連疾患または状態を発症するリスクが高い個体であってもよい。好ましい個体はヒト個体である。好ましい実施形態において、USH2A関連疾患または状態は、アッシャー症候群II型である。したがって、本発明は、USH2Aのスプライシングを調節することを必要とするUSH2A関連疾患もしくは状態を処置するための薬剤として使用するため、およびUSH2A関連疾患もしくは状態の予防、処置もしくは遅延のための薬剤として使用するための本発明によるエクソン13スキッピングAON、または本発明によるウイルスベクター、または本発明による組成物をさらに提供する。好ましいUSH2A関連疾患または状態は、アッシャー症候群II型である。前記使用のそれぞれの特徴は、本明細書の前で定義した。
本発明は、USH2Aのスプライシングを調節することを必要とするUSH2A関連疾患または状態の処置のための本発明によるエクソン13スキッピングAONの使用、もしくは本発明によるウイルスベクターの使用、または本発明による組成物をさらに提供する。好ましい実施形態において、USH2A関連疾患または状態はアッシャー症候群II型である。
本発明は、薬剤の調製のため、USH2Aのスプライシングを調節する必要があるUSH2A関連疾患または状態を処置するための薬剤の調製のため、およびUSH2A関連疾患または状態の予防、処置または遅延のための薬剤の調製のための、本発明によるエクソン13スキッピングAON、または本発明によるウイルスベクター、または本発明による組成物の使用をさらに提供する。好ましいUSH2A関連疾患または状態は、アッシャー症候群II型である。したがって、別の態様において、薬剤の調製のため、USH2Aのスプライシングを調節する必要がある状態を処置するための薬剤の調製のため、およびUSH2A関連疾患または状態の予防、処置または遅延のための薬剤の調製のための、本明細書中で定義されるエクソン13スキッピングAON、ウイルスベクターまたは組成物の使用が提供される。好ましいUSH2A関連疾患または状態は、アッシャー症候群II型である。前記使用のそれぞれの特徴は、本明細書の前で定義した。
本発明による使用または方法における処置は、少なくとも1回であり、1週間、1カ月、数カ月、1、2、3、4、5、6年またはそれ以上、例えば、一生涯続く。本発明による使用のための本明細書中で定義されるとおりのエクソン13スキッピングAONまたはその等価物のそれぞれは、USH2A関連疾患または状態に既に冒されているか、またはそれを発症するリスクがある個体の細胞、組織および/または臓器へのin vivoにおける直接の投与に適していてもよく、in vivo、ex vivoまたはin vitroにおいて直接投与されてもよい。本発明のAON、組成物、化合物または補助的な化合物の投与の頻度は、疾患の重症度、患者の年齢、患者の突然変異、エクソン13スキッピングAONの数(例えば、用量)、前記AONの配合、投与の経路などのいくつかのパラメータにより左右される可能性もある。頻度は、1日1回、週に1回、2週間、もしくは3週間もしくは4週間もしくは5週間またはそれより長い期間に少なくとも1回の間で変化することもある。本発明によるエクソン13スキッピングAONの用量範囲は、好ましくは、厳しい手順要件が存在する臨床試験の用量漸増試験(in vivoにおける使用)に基づいて設計される。本明細書中で定義されるとおりのエクソン13スキッピングAONは、0.01から20mg/kg、好ましくは0.05から20mg/kgの範囲の用量で使用されてもよい。適した硝子体内用量は、各眼当たり約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9または1.0mgなど、各眼当たり0.05mgから5mgの間、好ましくは0.1から1mgの間であろう。好ましい実施形態において、本明細書中で定義されるとおりのAONの0.1nMから1μMの範囲の濃度が使用される。好ましくは、この範囲は、網膜細胞または網膜組織などの細胞モデルにおけるin vitroでの使用のためのものである。より好ましくは、使用される濃度は、1から400nM、さらにより好ましくは10から200nM、さらにより好ましくは50から100nMの範囲である。いくつかのAONが使用される場合、この濃度もしくは用量は、AONの合計濃度もしくは用量または添加されたそれぞれのAONの濃度もしくは用量を指す場合もある。好ましい実施形態において、本発明による分子のための送達媒体として、本明細書の前に記載されているウイルスベクター、好ましくは、AAVベクターは、1回の注射当たり1×10~1×1017ウイルス粒子、より好ましくは、1回の注射あたり1×1010~1×1012ウイルス粒子の範囲の用量で投与される。上で示したとおりのAONの濃度または用量の範囲は、in vivo、in vitroまたはex vivoにおける使用に対して好ましい濃度または用量である。当業者は、使用されるAON、処置される標的細胞、遺伝子標的およびその発現レベル、使用される培地ならびにトランスフェクションおよびインキュベーション条件に応じて、使用されるAONの濃度または用量がさらに変化することもあり、さらに最適化される必要がある場合もあることを理解するであろう。
本発明による使用のための本発明によるエクソン13スキッピングAON、または本発明によるウイルスベクター、または本発明による組成物は、USH2A関連疾患もしくは状態に既に冒されているか、またはそれを発症するリスクがある個体の細胞、組織および/または器官へのin vivoにおける投与に適していてもよく、in vivo、ex vivoまたはin vitroにおいて投与されてもよい。本発明による前記エクソン13スキッピングAON、または本発明によるウイルスベクター、または本発明による組成物は、USH2A関連疾患もしくは状態に既に冒されているか、またはそれを発症するリスクがある個体の細胞、組織および/または器官へin vivoにおいて直接または間接的に投与されてもよく、in vivo、ex vivoまたはin vitroにおいて直接または間接的に投与されてもよい。アッシャー症候群II型は網膜および内耳細胞に顕著な形質を有するため、前記細胞が網膜細胞もしくは内耳細胞であることが好ましく、前記組織が網膜もしくは内耳であることがさらに好ましく、かつ/または前記器官が眼もしくは耳であることがさらに好ましい。
本発明は、細胞におけるUSH2Aのスプライシングを調節するための方法であって、細胞、好ましくは、網膜細胞を本発明によるエクソン13スキッピングAON、または本発明によるウイルスベクター、または本発明による組成物と接触させることを含む方法をさらに提供する。この態様の特徴は、好ましくは、本明細書の前で定義されたものである。細胞を本発明によるエクソン13スキッピングAON、または本発明によるウイルスベクター、または本発明による組成物と接触させることは、当業者に既知の任意の方法によって行われてもよい。本明細書に記載されているエクソン13スキッピングAON、ウイルスベクターおよび組成物の送達のための方法の使用が含まれる。接触させることは、直接的または間接的であってもよく、in vivo、ex vivoまたはin vitroにおいてであってもよい。
本発明は、USH2Aのスプライシングの調節を必要とする個体の、それを必要とするUSH2A関連疾患または状態の処置のための方法であって、前記個体の細胞、好ましくは、網膜細胞を、本発明によるエクソン13スキッピングAON、または本発明によるウイルスベクター、または本発明による組成物と接触させることを含む方法をさらに提供する。この態様の特徴は、好ましくは、本明細書の前で定義されたものである。細胞、好ましくは、網膜細胞を、本発明によるエクソン13スキッピングAON、または本発明によるウイルスベクター、または本発明による組成物と接触させることは、当業者に既知の任意の方法によって行われてもよい。本明細書に記載されているAON、ウイルスベクターおよび組成物の送達のための方法の使用が含まれる。接触させることは、直接または間接的であってもよく、in vivo、ex vivoまたはin vitroにおいてであってもよい。別に指示がある場合を除いて、本明細書に記載されている各実施形態は、本明細書に記載されている別の実施形態と組み合わされてもよい。
本明細書で提供した配列情報は、エラーを伴って特定された塩基を含める必要があるほど狭く解釈されるべきではない。当業者は、エラーを伴って特定されたそのような塩基を特定することができ、そのようなエラーの正し方を知っている。本明細書において引用されているすべての特許および参照文献は、その全体を参照によって本明細書に組み込む。
[実施例1]
ヒトUSH2A pre-mRNAにおける有効なエクソン13のスキッピングのための代替的なアンチセンスオリゴヌクレオチド(AON)の提供および試験。
ヒトUSH2A遺伝子のエクソン13の配列を、エクソンスプライシングエンハンサーモチーフの存在についてさらに解析した。複数の部位を初めに決定し(図1を参照)、次に5つのRNA AON(Ex13-1からEx13-5)をIDTから購入し、58℃のTmを用いて設計した。初めに、すべてのAONを糖鎖において2’-O-メチル基で修飾し、すべてが完全なホスホロチオエート化骨格を有していた。AONをリン酸緩衝食塩水中に溶解させたままにした。
培養条件、トランスフェクション、RT-PCRおよび分析プロトコルは、国際公開第2016/005514号パンフレットに記載されているとおりであり、当業者に既知の一般的な方法を使用した。ヒト網膜芽細胞腫細胞(Weri-Rb1)を、10%(v/v)ウシ胎仔血清(Sigma)、1% 10U/μlペニシリン、10μg/μlストレプトマイシン(Gibco)および1%GlutaMAX(Gibco)を含むRPMI1640培地(Gibco)中において0.5×10細胞/mlの密度で培養した。細胞を週に2回継代した。
AON1、AON2およびEx13-1からEx13-5アンチセンスオリゴヌクレオチドを、まずUSH2A pre-mRNAからエクソン13をスキップする能力について試験した。トランスフェクションに先立って、1.0×10のWeri-Rb1細胞を、6ウェルプレートの各ウェル中、合計体積が0.9mlのOptimemに播いた。トランスフェクション混合物を、所望の濃度の1μl AONを加えた50μl Optimemおよび1.25μlリポフェクタミン2000(Invitrogen)を加えた50μl Optimemを混合することによって調製した。両混合物を室温で5分間インキュベートした。このインキュベーションステップの後、両混合物を一緒に徹底的に混合し、細胞への添加の前に室温でさらに20分間インキュベートした。トランスフェクションの48時間後に細胞を回収し、1×PBSで洗浄した後、すぐにRNA単離に進んだ。製造業者のプロトコルに従ってNucleospin RNA II単離キット(Machery Nagel)を使用して全RNAをトランスフェクト細胞から単離した。次に、iScript cDNA合成キット(Bio-Rad)を使用したcDNA合成のために1μgの全RNAを使用した。各PCR反応に5%のcDNAを使用した。それぞれヒトUSH2A遺伝子のエクソン11およびエクソン15に位置する(配列番号10として本明細書において示した)順方向プライマーおよび(配列番号11として本明細書において示した)逆方向プライマーを使用して、USH2A cDNAの一部を標準的なPCR条件下において増幅した。PCR産物を1.5%アガロースゲルにおいて分離した。おそらく適切にスプライスされたUSH2Aおよび異常にスプライスされたUSH2Aを示すバンドを、ゲルから切り取り、Nucleospin Extract II単離キットを使用して精製し、確認のためにABIPRISM Big Dye Terminator Cycle Sequencing V2.0 Ready ReactionキットおよびABIPRISM 3730 DNA分析器(Applied Biosystems)により両方の鎖から配列を決定した。
RT-PCR分析は、Weri-Rb1細胞におけるUSH2A mRNAの発現ならびにAON1のトランスフェクションが結果としてエクソン13のみのスキッピングおよびエクソン12/13の二重スキッピングをもたらすことを明らかにした(国際公開第2016/005514号パンフレットの図5)。本明細書中で開示されるとおりの新規のAONの目的は、エクソン13のみのスキップ産物の増加を伴い、より効率的にそれにエクソン12を残すオリゴヌクレオチドが特定できるかどうかを見ることであった。エクソン11に位置する順方向プライマーおよびエクソン15の逆方向プライマーを使用してRT産物を分析し、そのようなことが実際に可能であることを明らかにした。図2は、対照としてAON1およびAON2ならびに新たに特定したAONとしてEx13-1からEx13-5を使用した結果を示す。AON2は大部分がエクソン12およびエクソン13の二重スキップを誘導し、エクソン13のみのスキップのシグナルがほとんどないことが明らかである。驚くべきことに、Ex13-1、Ex13-2およびEx13-3は、AON1およびEx13-4よりも単独の(エクソン13)スキップに関してより強いシグナルをもたらしたようであるのに対し、Ex13-5の場合はそのシグナルがほぼなかった。Ex13-3によるトランスフェクション後、スプライスされていない産物(ゲルの上部)は、ほぼないようであった。また、Ex13-3を使用した後の二重エクソン12/13スキップのシグナルの強度が、単独(エクソン13)スキップよりも低く、これは、既知のAONを超えた著しい改善を示している。
[実施例2]
さまざまな化学修飾を有するAONを使用したWeri-Rb1細胞におけるエクソン13スキッピング。
培養条件、トランスフェクション、RT-PCRおよび分析プロトコルは、国際公開第2016/005514号パンフレットおよび上の実施例1に記載されているとおりとした。1.0×10のWeri-Rb1細胞を、インキュベーションに先立って6ウェルプレートの各ウェルに播いた。細胞を、Ex13-3配列(配列番号7)を有するが、5つの異なる種類の化学修飾パターンを保有する(LGD Biosearchから購入した)合成の単離オリゴヌクレオチドとともにジムノシスにより(gymnotically)(したがって、トランスフェクション試薬を用いず)インキュベートした。
Ex13-3 2’OMe(またはEx13-3 OMe)=すべての糖単位における2’-O-メチル修飾を「m」(小文字)によって示し、完全なホスホロチオエート化骨格をアスタリスク()によって示した:
5’-mAmGmCmUmUmCmGmGmAmGmAmAmAmUmUmUmAmAmAmUmC-3’
Ex13-3 2’MOE(またはEx13-3 MOE)=すべての糖単位における2’-O-メトキシエチル修飾を「M」(大文字)によって示し、完全なホスホロチオエート化骨格をアスタリスク()によって示し、すべての2’-O-メトキシエチル修飾U’は実際には5-メチルウリジン(=mUまたはチミジン)であり、すべての2’-O-メトキシエチル修飾C’は実際には5-メチルシトシン(mC)である:
5’-MAMGMCMUMUMCMGMGMAMGMAMAMAMUMUMUMAMAMAMUMC-3’
Ex13-3 MOE OMe=糖単位における2’-O-メトキシエチル修飾または2’-O-メチル修飾をそれぞれ「M」(大文字)および「m」(小文字)によって示し、完全なホスホロチオエート化骨格をアスタリスク()によって示し、すべての2’-O-メトキシエチル修飾U’は実際には5-メチルウリジン(=mUまたはチミジン)であり、すべての2’-O-メトキシエチル修飾C’は実際には5-メチルシトシン(mC)である:
5’-MAMGMCMUMUmCmGmGmAmGmAmAmAmUmUmUMAMAMAMUMC-3’
Ex13-3 8PS=すべての糖単位における2’-O-メチル修飾を「m」(小文字)によって示し、骨格の8つのホスホロチオエート結合(各末端に4つ)をアスタリスク()によって示した:
5’-mAmGmCmUmUmCmGmGmAmGmAmAmAmUmUmUmAmAmAmUmC-3’
Ex13-3 11PS=すべての糖単位における2’-O-メチル修飾を「m」(小文字)によって示し、骨格上に分散した11のホスホロチオエート結合をアスタリスク()によって示した:
5’-mAmGmCmUmUmCmGmGmAmGmAmAmAmUmUmUmAmAmAmUmC-3’
AONを2つの異なる濃度:5および10μMで細胞とともに48時間インキュベートした。対照AONは、完全なホスホロチオエート化骨格を含み、それぞれ糖部分に2’-O-メチル修飾を含んでいた。対照AONは、以下の配列:5’-GGAUAGGUAUGAGAUAC-3’(配列番号22)を有し、10μMの濃度で使用した。インキュベーション後、細胞を回収し、1×PBSで洗浄した後、すぐにRNA単離に進んだ。全RNAを実施例1に記載されるとおりに単離した。マルチプレックスDroplet Digital PCR(ddPCR)反応は、全USH2A発現を定量するための2つのTaqman遺伝子発現アッセイ(Applied Biosystems、#Hs01071797_m1)およびUSH2A mRNA中のエクソン13スキップパーセンテージを定量するためのアッセイ(Applied Biosystems、#Hs01071800_m1)により行った。ヒトUSH2A遺伝子のエクソン13および14に位置する(本明細書において配列番号17として示した)順方向プライマー、(本明細書において配列番号18と示した)逆方向プライマーおよび(本明細書において配列番号19として示した)6-フルオレセインアミダイト(6-FAM)標識プローブを使用して、USH2A mRNA中のエクソン13スキップを求めた。プローブ用のスーパーミックス(dUTPなし;Bio-Rad、#186-3025)を使用してddPCRミックスを調製するために製造業者のプロトコルを使用した。ddPCRアッセイは、QX2000 Droplet Digital PCRシステム(Bio-Rad)により行った。解析は、Quanta Life Software(Bio-Rad)およびMicrosoft Excelを用いて行った。野生型およびエクソン13スキップUSH2A mRNAレベルに関して補正するために合計USH2A mRNAレベルを使用した。図3は、上で概要を述べた異なる化学修飾を保有するEx13-3オリゴヌクレオチドを用いて得た結果を示す。トランスフェクション試薬を使用しないこれらの条件下において、単独または2’-O-メチル(2’-OMe)修飾と組み合わせて使用される2’-O-メトキシエチル(2’-O-MOE;または2’-MOE=2’-メトキシエトキシ)修飾が2’-OMe修飾単独、または8PSもしくは11PS修飾よりも優れていることが明らかに認識できる。したがって、本発明によるAONは、好ましくは、糖部分に2’-O-MOE修飾を有する少なくとも1つのヌクレオチドを保有するか、または完全に2’-O-MOE修飾されている。これらのジムノシスの条件(gymnotic conditions)において、5%と同程度のエクソンスキッピングが達成された。
完全に2’-O-メチルおよび完全に2’-O-メトキシエチルEx13-3バージョンを、その後、ここではトランスフェクション試薬とともに再びWeri-Rb1細胞で用量反応実験において試験した。対照としてEx13-3 AONのスクランブル(Scr)バージョンを使用して実施例1に記載されているとおりに実験を行い、ddPCR分析は上記のとおりであり、エクソン13スキップmRNAのパーセンテージを求めるために再び使用した。10、25、50、100および200nMのトランスフェクションAONの濃度を試験した。対照AONは、200nMの最高濃度でのみ使用した。図4に結果を示す。この結果は、漸増濃度のAONを使用した場合に、エクソンスキッピング効果の増加を明らかに示し、糖部分に2’-O-メチル修飾のみを保有するAONを超えた2’-O-メトキシエチル修飾の優れた効果も明らかに示している。
[実施例3]
AONはUSH2A患者の線維芽細胞から形成された眼杯においてエクソン13スキッピングを誘導する。
USH2A c.7595-2144A>G(p.Lys2532Thrfs56)およびc.2299delG(p.Glu767Serfs)両突然変異を複合ヘテロ接合性で保有するUSH2患者由来の線維芽細胞および健康なドナー由来の線維芽細胞を眼杯形成のために使用した。これらの個体由来の線維芽細胞を、Oct3/4、SOX2、KLF4およびc-Mycを発現させる4つのレンチウイルスを使用してRadboud UMC Stem Cell Technology Centreによってリプログラミングした(Okita et al. 2011. A more efficient method to generate integration-free human iPS cells. Nat Methods 8:409-412)。簡単に述べると、人工多能性幹細胞(iPSC)株をフィーダー細胞(マウス胚線維芽細胞)上に形成し、次にEssential8培地(Life Technologies;カタログ#A1517001)中で維持した。3つのクローンを継代約6回で凍結保存し、免疫細胞化学によって多能性幹細胞マーカー:SSEA-4、NANOG、TRA1-81およびOct3/4の発現に関してさらに分析した。さらに、実施例1に記載されているとおりの全RNA単離後に、多能性マーカーLIN28、NANOG、Oct3/4およびSOX2に関してqPCR分析を行った。その後、iPSCコロニーを選択し、mTeSR1培地を用いて懸濁液中で培養して、凝集体形成を誘導した。凝集体を徐々に神経誘導培地に移行した。7日後に凝集体をマトリゲルコーティングしたシャーレに播き、培地を毎日変えた。分化の第4週目に、馬蹄形のNR領域を、先のとがったタングステン針により手作業で分離し、懸濁液中で2または3カ月培養し、ここで、それが、徐々に三次元の眼杯を形成した(詳細に関しては、Zhong et al. 2014. Generation of three-dimensional retinal tissue with functional photoreceptor from human iPSCs. Nat Comm 5:4047を参照)。
iPSC由来の眼杯の形成に成功した後(3カ月の分化後)、これらを、完全に2’-O-メチル修飾され、完全なホスホロチオエート化骨格を含むEx13-3オリゴヌクレオチドで処理した。2つの異なる濃度:2μMおよび10μMによる処置を1カ月続け、これは、1日おきにAONを含む培地を補給することによって行った。隣接するエクソン11および15に位置するプライマーを用いて成熟mRNAにおける野生型レベル対エクソン13スキップレベルを求めるためにUSH2A転写物分析を行った。図5は、これらの分析の結果を示す(眼杯は三つ組で形成され、それぞれのレーンは、1つの眼杯を表す)。未処理の眼杯は、1239bpの野生型バンドを示した。2μMまたは10μMのいずれかのEx13-3での眼杯の処理により、597bpのエクソン13を伴わないバンドがもたらされた。時折、(エクソン12およびエクソン13の二重スキッピングを示す)401bpのバンドが健康なドナー由来の眼杯ならびに患者由来の眼杯の両方に生じた。
次の実験において、iPSCコロニーを選択し、培養して、胚様体を形成することを除いて上記のとおり、USH2A c.2299delG(p.Glu767Serfs)突然変異をホモ接合性で有するUSH2患者の線維芽細胞から眼杯を形成した(Sangermano et al. 2016. Ophthalmology 123(6):1375-85に記載されているとおり)。簡単に述べると、胚様体を徐々に分化培地に移行した。7日後に、胚様体をマトリゲルコーティングシャーレに播き、培地を毎日変えて、眼杯を形成した。
形成に成功した後、その後、AONを含む培地を1日おきに補給することによって1μM、2μM、5μMおよび10μMの濃度を使用して、Ex13-3 2’MOEアンチセンスオリゴヌクレオチド(実施例2を参照)により眼杯を1カ月処理した。対照として、完全にホスホロチオエート化骨格を有し、それぞれの糖部分に2’-O-メトキシエチル修飾も保有し、以下の配列:5’-CCUCUUACCUCAGUUACA-3’(配列番号23)を有するAONを使用した。この対照AONにおいて、すべての2’-O-メトキシエチル修飾U’は実際には5-メチルウリジン(=mUまたはチミジン)であり、すべての2’-O-メトキシエチル修飾C’は実際には5-メチルシトシン(mC)である。
その後、mRNAにおける野生型レベル対エクソン13スキップレベルを求めるためにUSH2A転写物分析を使用した。マルチプレックスddPCR反応を、実施例2に記載されるとおりに行った。野生型およびエクソン13USH2A mRNAレベルに関して補正するために合計USH2A mRNAレベルを使用した。図6は、眼杯に対してEx13-3 2’MOEオリゴヌクレオチドを用いて得たddPCRの結果を示す。トランスフェクション試薬を使用しないこれらのジムノシス条件(gymnotic conditions)下において、単独で使用される2’-O-メトキシエチル修飾がUSH2A mRNA中のエクソン13スキップを誘導する際に有効であることが明らかに認識できる。したがって、本発明によるAONは、好ましくは、糖部分に2’-O-MOE修飾を有する少なくとも1つのヌクレオチドを保有するか、または好ましい別の実施形態では、完全に2’-O-MOE修飾されている。
これらのデータは、in vitroでの眼モデルに対するトランスフェクション試薬
を使用しないエクソンスキッピング誘導AONによる処理がUSH2A患者材料のUSH
2A pre-mRNAにおいて著しいエクソン13のスキッピングをもたらすことを、
説得力をもって示している。

本発明の様々な実施形態を以下に示す。
1.ヒトUSH2A pre-mRNAにおいてエクソン13をスキップするためのアンチセンスオリゴヌクレオチド(AON)であって、生理的条件下において、配列番号12、13、もしくは14の配列、またはその一部と結合する、かつ/またはそれと相補的であるAON。
2.ヒトUSH2A pre-mRNAにおいてエクソン13をスキップするためのAONであって、配列番号5、6、または7の配列を含むか、またはそれからなるAON。
3.前記AONは、オリゴリボヌクレオチドである、上記1または2に記載のAON。
4.前記AONは、2’-O-メチル修飾糖などの2’-Oアルキル修飾を含む、上記1から3のいずれかに記載のAON。
5.前記AONのすべてのヌクレオチドは、2’-O-メチル修飾されている、上記4に記載のAON。
6.前記AONは、2’-O-メトキシエチル修飾を含む、上記1から3のいずれかに記載のAON。
7.前記AONのすべてのヌクレオチドは、2’-O-メトキシエチル修飾を保有する、上記6に記載のAON。
8.前記AONは、2’-O-メチルおよび2’-O-メトキシエチル修飾を含むオリゴリボヌクレオチドである、上記4または6に記載のAON。
9.前記AONは、少なくとも1つのホスホロチオエート結合を有する、上記1から8のいずれかに記載のAON。
10.すべての連続したヌクレオチドは、ホスホロチオエート結合によって互いに連結されている、上記9に記載のAON。
11.上記1から10のいずれかに記載のAON、および薬学的に許容される担体を含む医薬組成物。
12.前記医薬組成物は、硝子体内投与用であり、各眼当たり合計AONが0.05mgから5mgの範囲の量で投与される、上記11に記載の医薬組成物。
13.前記医薬組成物は、硝子体内投与用であり、各眼当たり合計AONが約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9または1.0mgなど、各眼当たり合計AONが0.1から1mgの範囲の量で投与される、上記11または12に記載の医薬組成物。
14.上記1または2に記載のAONを発現させるウイルスベクター。
15.薬剤として使用するための、上記1から10のいずれかに記載のAON、上記11から13のいずれかに記載の医薬組成物、または上記14に記載のウイルスベクター。
16.アッシャー症候群II型などのUSH2A pre-mRNAのスプライシングを調節する必要があるUSH2A関連疾患または状態の処置、予防または遅延のための、上記1から10のいずれかに記載のAON、上記11から13のいずれかに記載の医薬組成物、または上記14に記載のウイルスベクター。
17.薬剤の調製のための、上記1から10のいずれかに記載のAON、上記11から13のいずれかに記載の医薬組成物、または上記14に記載のウイルスベクターの使用。
18.アッシャー症候群II型などのUSH2A pre-mRNAのスプライシングを調節する必要があるUSH2A関連疾患または状態の処置、予防または遅延のための、上記1から10のいずれかに記載のAON、上記11から13のいずれかに記載の医薬組成物、または上記14に記載のウイルスベクターの使用。
19.細胞におけるUSH2A pre-mRNAのスプライシングを調節するための方法であって、前記細胞を、上記1から10のいずれかに記載のAON、上記11から13のいずれかに記載の医薬組成物、または上記14に記載のウイルスベクターと接触させることを含む方法。
20.USH2A pre-mRNAのスプライシングの調節を必要とする個体の、それを必要とするUSH2A関連疾患または状態の処置のための方法であって、前記個体の細胞を、上記1から10のいずれかに記載のAON、上記11から13のいずれかに記載の医薬組成物、または上記14に記載のウイルスベクターと接触させることを含む方法。

Claims (19)

  1. ヒトUSH2A pre-mRNAにおいてエクソン13をスキップするためのアンチセンスオリゴヌクレオチド(AON)であって、配列番号5、6、または7の配列からなる、AON。
  2. 前記AONは、オリゴリボヌクレオチドである、請求項1に記載のAON。
  3. 前記AONは、2’-Oアルキル修飾を含む、請求項1または2に記載のAON。
  4. 前記AONは、2’-O-メチル修飾糖を含む、請求項3に記載のAON。
  5. 前記AONのすべてのヌクレオチドは、2’-O-メチル修飾されている、請求項に記載のAON。
  6. 前記AONは、2’-O-メトキシエチル修飾を含む、請求項1または2に記載のAON。
  7. 前記AONのすべてのヌクレオチドは、2’-O-メトキシエチル修飾を保有する、請求項に記載のAON。
  8. 前記AONは、2’-O-メチルおよび2’-O-メトキシエチル修飾を含むオリゴリボヌクレオチドである、請求項3、4またはに記載のAON。
  9. 前記AONは、少なくとも1つのホスホロチオエート結合を有する、請求項1からのいずれか一項に記載のAON。
  10. すべての連続したヌクレオチドは、ホスホロチオエート結合によって互いに連結されている、請求項に記載のAON。
  11. 請求項1から10のいずれか一項に記載のAON、および薬学的に許容される担体を含む医薬組成物。
  12. 前記医薬組成物は、硝子体内投与用であり、各眼当たり合計AONが0.05mgから5mgの範囲の量で投与される、請求項11に記載の医薬組成物。
  13. 前記医薬組成物は、硝子体内投与用であり、各眼当たり合計AONが0.1から1mgの範囲の量で投与される、請求項11または12に記載の医薬組成物。
  14. 前記医薬組成物は、各眼当たり合計AONが、約0.1、0.2、0.3、0.4、0 .5、0.6、0.7、0.8、0.9または1.0mgの量で投与される、請求項13 に記載の医薬組成物。
  15. 請求項1に記載のAONを発現させるウイルスベクター。
  16. 薬剤として使用するための、請求項1から10のいずれか一項に記載のAONまたは請求項15に記載のウイルスベクターを含む組成物、または請求項1114のいずれか一項に記載の医薬組成物。
  17. USH2A pre-mRNAのスプライシングを調節する必要があるUSH2A関連疾患または状態の処置、予防または遅延のための、請求項1から10のいずれか一項に記載のAONまたは請求項15に記載のウイルスベクターを含む組成物、または請求項1114のいずれか一項に記載の医薬組成物。
  18. USH2A pre-mRNAのスプライシングを調節する必要があるUSH2A関連 疾患または状態が、アッシャー症候群II型である、請求項17に記載の医薬組成物。
  19. 薬剤の調製のための、請求項1から10のいずれか一項に記載のAON、請求項11から14のいずれか一項に記載の医薬組成物、または請求項15に記載のウイルスベクターの使用。
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