JP7202895B2 - ジスフェリン異常症の治療のためのトランケートされたジスフェリン - Google Patents
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Description
本出願は、2016年6月17日に出願された米国仮出願番号62/351,701の利益を主張し、その内容全体は、参照により本明細書中に援用される。
本発明は、トランケートされたジスフェリン核酸およびタンパク質、核酸を含むベクター(例えば、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター)、および、細胞または対象へのジスフェリンの送達およびジスフェリン異常症の治療のためにそれを用いる方法に関する。
以下の用語は、本明細書における説明および添付の特許請求の範囲において用いられる。
本発明は、トランケートされたジスフェリンポリペプチドおよびそれをコードするポリヌクレオチドを提供する。トランケートされたポリペプチドは、野生型ジスフェリンの生物学的活性の少なくとも一部を維持して、ポリヌクレオチドは、野生型ポリヌクレオチドと比較して低減されたそれらの長さに起因して、ウイルスゲノムおよびウイルスベクターの中にパッキングされることが可能である。特定の実施態様では、トランケートされたポリペプチドは、野生型ジスフェリンの生物学的活性の少なくとも約20%、例えば、少なくとも約20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、または90%またはそれよりも多くを維持する。維持される生物学的活性は、筋肉の膜完全性の保持であってよく、当技術分野でよく知られていて本明細書において開示される技術を用いて測定することができる。
(a)配列番号1~5のいずれか1つと少なくとも80%同一(例えば、少なくとも約80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%同一)の配列を含むポリヌクレオチド;
(b)配列番号6~10のいずれか1つと少なくとも80%同一(例えば、少なくとも約80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%同一)のポリペプチドをコードする配列を含むポリヌクレオチド;または
(c)コドン縮退に起因して(a)または(b)のポリヌクレオチドとは異なるポリヌクレオチド、である。
(a)配列番号1~5のいずれか1つと同一の配列を含むポリヌクレオチド;
(b)配列番号6~10のいずれか1つと同一のポリペプチドをコードする配列を含むポリヌクレオチド;または
(c)コドン縮退に起因して(a)または(b)のポリヌクレオチドとは異なるポリヌクレオチド、である。
(a)配列番号1~5のいずれか1つと少なくとも80%同一(例えば、少なくとも約80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%同一)の配列を含むポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチド;または
(b)配列番号6~10のいずれか1つと少なくとも80%同一(例えば、少なくとも約80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%同一)の配列を含むポリペプチド、である。
(a)配列番号1~5のいずれか1つと同一の配列を含むポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチド;または
(b)配列番号6~10のいずれか1つと同一の配列を含むポリペプチド、である。
本発明は、ウイルスベクターを生産する方法をさらに提供する。1つの特定の実施態様では、本発明は、組み換えAAV粒子を生産する方法を提供し、AAV複製を許容する細胞に:(a)(i)本発明のポリヌクレオチドまたは発現カセット、および(ii)ITRを含む、組み換えAAVテンプレート;(b)Repコード配列およびCapコード配列を含む、ポリヌクレオチドを;組み換えAAVテンプレートの複製およびパッケージングに十分な条件下で、提供するステップを含み;それにより、細胞において組み換えAAV粒子が生産される。組み換えAAVテンプレートの複製およびパッケージングに十分な条件は、例えば、AAVテンプレートの複製およびAAVキャプシド中へのキャプシド形成に十分なAAV配列(例えば、AAV rep配列およびAAV cap配列)およびアデノウイルスおよび/またはヘルペスウイルス由来のヘルパー配列の存在であり得る。特定の実施態様では、AAVテンプレートは、2つのAAV ITR配列を含み、それは、本発明のポリヌクレオチドに対して5’および3’に位置するが、それに直接的に連続している必要はない。
本発明のウイルスベクターは、細胞に、ジスフェリンをコードするポリヌクレオチドを、インビトロ、エクスビボで、およびインビボで送達するのに有用である。特に、ウイルスベクターは、ポリヌクレオチドを、動物(哺乳類細胞を含む)に送達または移行するために有利に用いられ得る。
本発明に係るウイルスベクターおよびキャプシドは、獣医および医療用途の両方において使用を見いだす。適切な対象は、鳥類および哺乳類の両方を含む。本明細書において用いられる用語「鳥類」は、制限されないが、ニワトリ、アヒル、ガチョウ、ウズラ、ターキー、キジ、オウム、インコなどを含む。本明細書において用いられる用語「哺乳類」は、制限されないが、ヒト、非ヒト霊長類、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、ネコ、イヌ、ウサギなどを含む。ヒト対象は、新生児、幼児、未成年および成人を含む。対象は、本発明の方法を必要としていてよく、すなわち、ジスフェリン異常症であると診断されていて、または、その疑いがある。
トランケートされたジスフェリン
いくつかのトランケートされたヒトジスフェリンクローンが調製された。配列およびドメインを以下に開示する。残基のナンバリングは、ヒトジスフェリンアイソフォーム8(NP_003485.1)(配列番号11)に基づく。クローンのアミノ酸配列のアライメントを表3に示す(配列番号6~11)。クローンのそれぞれは、インビトロで細胞において発現されて、ジスフェリンポリペプチドを生産することが示された。
[C2A,1:124];[125:218];[C2B,219:352];[353:365];[C2C,366:515];[516:669];
[FerA,670:782];[783:863];[DysF,864:1097];[1098:1136];[C2D,1137:1281];
[1282:1313];[C2E,1314:1465];[1466:1578];[C2F,1579:1696];[1697:1788];
[C2G,1789:1994];[1995:2044];[TM,2045:2067];[2068:2080]
野生型ジスフェリンドメインの概要:C2A、C2B、C2C、FerA、DysF、C2D、C2E、C2F、C2G、TM
[C2A,1:124];[147:155];[157:166];[172:180];[187:192];[199:205];[C2B,222:352];
[353:365];[C2C,366:515];[566:619];[FerA,670:782];[831:863];[DysF-a,864:891];
[DysF-b,942:1097][1098:1104][1282:1313];[C2E,1314:1465];[1496:1517];
[1523:1532];[1538:1548];[C2F,1579:1696];[1718];[1724:1741];[1747:1765];
[C2G,1792:1994];[2000:2003];[2018:2030];[2036:2044];[TM,2045:2067];
[2068:2080]
クローン_318ドメインの概要:C2A、C2B、C2C、FerA、DysF*、C2E、C2F、C2G、TM
[C2A,1:124];[125:218];[C2B,219:352];[353:365];[C2C,366:515];[516:669];
[FerA,670:782];[783:863];[DysF,864:1097];[1098:1136];[C2G,1789:1823];
[C2G*,1824:1836=TKGAFGDMLDTP-];[C2G,1837:(C1884A):1994];
[1995:2044];[TM,2045:2067];[2068:2080]
クローン_431ドメインの概要:C2A、C2B、C2C、FerA、DysF、C2G*、TM
[C2A,1:124];[125:218];[357:365];[C2C,366:515];[516:669];[FerA,670:782];
[783:863];[DysF,864:1097];[1098:1136];[C2G,1789:(C1884A):1994];[1995:2044];
[TM,2045:2067];[2068:2080]
クローン_430ドメインの概要:C2A、C2C、FerA、DysF、C2G、TM
[C2A,1:124];[125:218];[C2C,366:515];[516:669];[FerA,670:782];[783:863];
[DysF,864:1097];[1098:1136];[C2F,1579:1696];[1697:1788];
[C2G,1789:(C1884A):1994];[1995:2044];[TM,2045:2067];[2068:2080]
クローン_342ドメインの概要:C2A、C2C、FerA、DysF、C2F、C2G、TM
[C2A,1:124];[125:218];[C2B,219:352];[353:365];[C2C,366:515];[516:669];
[FerA,670:782];[783:863];[DysF,864:1097];[1098:1136];
[C2G,1789:(C1884A):1994];[1995:2044];[TM,2045:2067];[2068:2080]
クローン_425ドメインの概要:C2A、C2B、C2C、FerA、DysF、C2G、TM
トランケートされたジスフェリンのインビボ効果
より小さなジスフェリン遺伝子を構築する以前の試みは、部分的に折り畳まれたタンパク質ドメインが、不適当なトランケーションの結果として、より小さな遺伝子の任意の治療的価値を覆い得るという事実を無視していた。この問題を緩和するために、ジスフェリンのそれぞれのドメインを合理的に規定するためにC2ドメインの構造的特徴に対して注意深い配慮が払われた。ジスフェリン内の7つのC2ドメインを、ぞれぞれ、8個の予測のb鎖、C2ドメイントポロジー、Ca2+-結合部位の完全性(適切ならば)、および、ドメインのコアにおける疎水性パッキングの連続性によって規定した(表2)。ナノ-ジスフェリンを構築するための全体的な哲学は、3つのルールに基づく。第一に、フェーリンファミリーメンバー、FerAおよびDysFの中心的な特性は、全ての構築物において無傷に維持された。第二に、最初のC2Aドメイン、および、膜貫通スパンの隣のC2ドメインであるC2Gは、全ての構築物において保存された。第三に、多数のタンデムC2ドメインは、全体的な膜結合性に個々に寄与する。これらのテナントを考慮して、C2ドメインは、折り畳まれたドメインおよびそれを他の潜在的に折り畳まれたドメインに連結するフレキシブルなリンカーの知識によって、その後に切除された。これらの3つのルールは、小型の潜在的に治療的なジスフェリン変異体(ナノ-ジスフェリン(クローン425))の構築を導き、それは、単一のAAVキャプシド内に効率的にパッケージされると予測された(オープンリーディングフレーム[ORF]4,356nt)。
ナノ-ジスフェリンは、野生型(WT)ジスフェリンアイソフォーム8のcDNA(6,240nt)に基づき、それは、ドメインC2A-C2B-C2C-FerADysF-C2D-C2E-C2F-C2G-TMを含む(図1A)。はじめに、膜関連、または可溶性の、タンパク質溶解物のウエスタンブロッティングを行なって、C2C12筋芽細胞におけるトランスフェクション後のナノ-ジスフェリン局在を決定した。これらの実験に関して、全長ジスフェリンおよびGFP発現カセットは、それぞれポジティブおよびネガティブコントロールとして働いた。結果は、ナノ-ジスフェリンが、その予測サイズ(160kDa)で単一バンドとして生産されて、および、その親分子ジスフェリン同様に、ナノ-ジスフェリンは、膜および膜小胞関連のタンパク質であることを示す(図1B)。トランスフェクトされたヒトHeLa細胞におけるナノ-ジスフェリンの免疫蛍光は、野生型ジスフェリン同様に大量であることおよびタンパク質局在化を示し、両方とも、以前に報告されたように(Han et al.,J.Clin.Invest.117:1805(2007);Bansa et al.Nature 423:168(2003))、膜小胞と同様に細胞全体にわたって分布していた(図1C)。ジスフェリン患者の筋芽細胞におけるインビトロの毒性実験は、プラスミドDNAの増加するトランスフェクション投与量でのナノ-ジスフェリンまたはジスフェリン過剰発現後のアラマーブルーによって、毒性を示さなかった(図1D)。
インビボ試験に関する最も効率的な治療法を見つけるために、ナノ-ジスフェリンタンパク質生産に関して、強力なCMVプロモーターによるフラグメントAAVを、小さくて弱いJeTプロモーターによる無傷のAAVに対して評価した。CMV-ナノ-ジスフェリンは、5,597ntのカセットサイズを有し、一方で、JeTナノ-ジスフェリンは、4,849ntで理論的にAAVキャプシドパッケージング容量内である(Tornoe et al.,Gene 297:21(2002))(図2A)。プラスミドのコンテキストにおいてそれぞれのカセットからのナノ-ジスフェリンタンパク質生産を決定するために、ウエスタンブロッティングをHEK293細胞トランスフェクション後に行なった。予期されたとおり、より大きなCMVプロモーターは、小さなJeTプロモーターよりもおよそ15倍多くのナノ-ジスフェリンを生産した(Tornoe et al.,Gene 297:21(2002))(図2B)。既存のAAVパッケージングの定説を考慮に入れれば、5.6kbでのCMV-ナノ-ジスフェリンカセットは、フラグメントAAVを生産するが、一方で、より小さなJeTカセットは、4.85kbの無傷のゲノムとしてAAV2キャプシド内にパッケージされ得ると仮定された。これを調べるために、キャプシドによってパッケージされたDNA種をアルカリゲル電気泳動によって分離して、それから、SYBRゴールドによって染色した。意図されたサイズの単一のDNA種が、より小さなJeTによって駆動されるカセットに関して観察されたが、一方で、より大きなCMVプロモーターから発現されるナノ-ジスフェリンは、意図された5.6kbゲノムよりもずっと小さな、およそ3.5~4.5kbのサイズ範囲内の異種DNA種のパッケージングをもたらした(図2C)。無傷のAAVと比較してフラグメントAAV形質導入の効率は、5~100倍に劇的に減少する(Hirsch et al.,Mol.Ther.21:2205(2013);Hirsch et al.,PLoS ONE 4:e7705(2009))。JeTプロモーターよりもずっと強力なCMVプロモーター(図2B)が、フラグメントAAVの低減された効率を克服することができるかどうかを決定するために、ナノ-ジスフェリンの多さを、増加する投与量での形質導入後にウエスタンブロットにより決定した。CMVに好適なプロモーター強度の違いにかかわらず、無傷のAAV2-JeT-ナノ-ジスフェリンベクター形質導入は、増加する投与量で投与された場合、フラグメントAAV2-CMV-ナノ-ジスフェリンと比較して優れたタンパク質生産を示した(図2D)。パッケージされたトランスジェニックDNAの規定された性質(図2C)、無傷のAAVベクター形質導入の増大された効率(図2D)、想定された全身性臨床静脈内(IV)投与、および、診療所での高い投与量でのベクターに対する不要な免疫学的応答に関する潜在性を考慮に入れれば、より高い効率の無傷のJeT-ナノ-ジスフェリンに基づくベクターを、残りのインビボ試験のために選択した。
次に、AAV-ナノ-ジスフェリンの安全性および有効性を、AAV1キャプシドを広範な筋肉形質導入に関するその能力に起因して用いて、筋肉内注入後に盲目実験で調べた。6週齢ジスフェリン-欠損(BLA/J)マウスのTAにAAV1-JeT-ナノ-ジスフェリンを注入して、対側の足はAAV1-CMV-GFPをコントロールとして受け取った。屠殺の40時間前に、9週において、線維内アルブミンに結合する筋肉損傷マーカーであるエバンスブルー色素を腹腔内にマウスに注入して、損傷した筋肉線維の筋線維鞘内の裂け目の検出を助けた(Matsuda et al.,J.Biochem.118:959(1995))。横断面において全線維に対して標準化された陽性の線維をカウントする際に、AAV1-GFPコントロール筋肉におけるエバンスブルー色素陽性の線維の変動が個々のBLA/Jマウス間で観察されて、遺伝学的に同一のマウスにおける異なる疾患重症度を示唆した(図3A、「GFP」)。これは、以前に報告されたように、ヒトジスフェリン異常症患者での初期疾患の変動性と一致する(Nguyen et al.,Hum.Mutat.26:165(2005))。マウス間では、コントロールベクターによって処置されたTA間のベースラインの変動にもかかわらず、それぞれのマウス内で、AAV1-JeT-ナノ-ジスフェリンによって処置された全ての筋肉は、それぞれの対側GFPコントロールと比較して、より少ないエバンスブルー色素陽性の線維を示した(図3A)。まとめると、マウスコホートは、対応両側t検定によって、処置およびコントロール筋肉の間に有意差を示した(p=0.005)(図3A)。筋肉再生およびしたがって間接的に筋肉線維ターンオーバーに関するマーカーである中心の核形成を、断面のH&E染色の際に定量化した。データは、内部AAV1-GFPコントロールと比較して、AAV1-Jet-ナノ-ジスフェリンが注入されたTA筋肉の1つを除く全てにおける中心の核形成の低減を示す(図3B;両側t検定、p=0.0125)。AAVによって処置された筋肉も、視覚的に改善された組織学を示した(図3C)。免疫蛍光は、筋肉線維のおよそ30%においてナノ-ジスフェリンを検出したが;それぞれの筋肉線維におけるその局在は、内因性ジスフェリンに関して観察された筋線維鞘優勢と比較して、より分散していた。これは不可解であるが、ジスフェリン欠損マウスにおけるジスフェリン遺伝子付加試験に関して一貫して報告された一般的な観察である(Lostal et al.,Hum.Mol.Genet.19:1897(2010);Sondergaard et al.,Ann.Clin.Transl.Neurol.2:256(2015);Grose et al.,WPLoS ONE 7:e39233(2012))(図3D)。
ジスフェリン異常症のBLA/Jマウスモデルは、およそ12月齢において、運動チャレンジ(motor challenge)および獲得の感覚(sensitivity of acquisition)に応じて、有意に現れる軽度の運動欠陥のみを有し、ヒトの状態とは異なる(Nagy et al.,Physiol.Rep.5:e13173(2017))。一貫して、ヒトジスフェリン異常症は、人生のより初期の正常または実に高められた運動競技熱とともに、通常、12才の後に明らかになる。診断のタイミングおよびその後のヒト治療的な処置ウインドウを模倣する試みにおいて、BLA/Jマウスを、1e11ウイルスゲノムの投与量で、AAV9-JeT-ナノジスフェリン(n=6)またはAAV9-CMV-GFPコントロールベクター(n=4)によって全身的に処置した。筋ジストロフィーにおいてしばしば上昇するマーカーである血液クレアチンキナーゼ活性(Cabaniss(1990).Creatine kinase.In Clinical Methods:The History,Third Edition,H.K.Walker,W.D.Hall,and J.W.Hurst,eds.(Butterworths))を、39週に測定して、AAV9-ナノ-ジスフェリンコホートは、ウェルチの補正を伴う独立t検定によって、有意ではないが低減する傾向を示した(p=0.13)(図4A)。より高齢のBLA/Jマウスにおける経時的な、腕/頭を空中に保って2本の後足で立つ能力である立ち上がり行動の減少の以前の知見に基づき、このコホートの立ち上がり行動の活性は、43週齢に、注入後だいたい5ヶ月半後に観察された(Nagy et al.,Physiol.Rep.5:e13173(2017))。データは、ウェルチの補正を伴うt検定によって、AAV9-JeT-ナノ-ジスフェリンを受け取ったマウスにおいてのみ1時間以内に平均して>200回よりも多く、合計の立ち上がり行動において有意な増大を示す。(p=0.037)(図4B)。さらに、経時的な立ち上がり行動の能力の分析は、AAV9-Jet-ナノ-ジスフェリンを注入されたマウスが疲労せず、一定レベルで立ち上がり行動を維持することを示唆して、一方で、AAV9-CMV-GFPが注入されたマウスの能力は、繰り返し測定でANOVAによって分析した場合に経時的に低減した(p=0.039)(図4C)。水平活性は、最初の30分にわたって違いを示さなかったが(p=0.58);評価の最後の30分にわたって、有意でないが(p=0.13)、より高い水平活性の傾向が、t検定によって、ナノ-ジスフェリンによって処置されたマウスにおいて観察された。早期の「疲労」に対するこの傾向は、C56B7マウスと比較した場合に、BLA/Jジスフェリン異常症マウスモデルにおいて観察されている(Nagy et al.,Physiol.Rep.5:e13173(2017))。
運動機能に関して上述の全身性に処置されたコホートは、4.5月齢における単回注入後54週、およそ8ヶ月に屠殺された。エバンスブルー色素を安楽死の前に投与して、損傷した筋肉の指標である色素の取り込みを、全筋肉アッセイにおいて、組織学後に線維ごとの様式で別個に分析した(Matsuda et al.,J.Biochem.118:959(1995))。全筋肉エバンスブルー色素アッセイを、以前に研究でBLA/Jマウスにおいて最も影響を受けると決定された臀筋および腰筋を用いて行なった(Nagy et al.,Physiol.Rep.5:e13173(2017))。このアッセイでは、より高い吸光度は、色素取り込みの増大、および、より多くの筋肉損傷を示す(Matsuda et al.,J.Biochem.118:959(1995))。我々の以前の研究によってBLA/Jマウスモデルにおいて最も影響を受けると考えられた臀筋は(Nagy et al.,Physiol.Rep.5:e13173(2017))、ウェルチの補正を伴うt検定によって、コントロールと比較して、AAV9-JeT-ナノ-ジスフェリンによって処置されたマウスにおいて、有意により低いエバンスブルー色素の取り込みを示した(p=0.037)(図5B)。一方、腰筋の分析は、ウェルチの補正を伴うt検定によって、コントロール(n=4)と比較して、AAV9-JeT-ナノ-ジスフェリンによって処置されたマウス(n=6)において、減少されたエバンスブルー色素の全筋肉の取り込みの有意でない傾向を示した(p=0.11)(図6A~6B)。エバンスブルー色素の全筋肉の分析を確認するために、エバンスブルー色素陽性の線維を、組織学後に直接カウントして、全線維に対して標準化して、AAV9-Jet-ナノ-ジスフェリンによって処置された筋肉は、エバンスブルー色素陽性の線維のほぼ有意な(p=0.056)減少を示した(図5C)。筋肉再生およびターンオーバーの指標である中央に核のある線維もまた、AAV9-Jet-ナノ-ジスフェリンによって処置された臀筋において、有意ではないが強い減少傾向を明らかにした(p=0.0835)(図5A)。全中心核/全線維も評価して、処置間で有意差は見られなかった(図6A~6B)。筋線維の健康のさらなる尺度として、臀筋の線維サイズを、小麦胚芽アグルチニン(WGA)レクチンによって染色された筋肉断面由来の最小Feret径によって測定して(Briguet et al.,Neuromuscul.Disord.14:675(2004))、ImageJを用いて分析した。過去の試験は、野生型遺伝的背景マウスと比較した場合、ジスフェリン-ヌルマウスの筋肉における平均線維サイズの低減および変動性の増大を見いだした(Bansal et al.,Nature 423:168(2003)。本結果は、全身性に処置された、AAV9-Jet-ナノ-ジスフェリンによって処置されたマウス由来の筋線維が、GFP-マウス-処置の筋線維よりも有意に大きいことを見いだして(p<0.0001)(図5D)、線維サイズ分布グラフは、AAV9-Jet-ナノ-ジスフェリンによって処置されたコホートにおいて右にシフトした正規分布曲線を示した(図7)。以前の研究(Nagy et al.,Physiol.Rep.5:e13173(2017))での、臀筋において観察された有意な脂肪浸潤を考慮して、脂質のオイルレッド染色を臀筋断面において行ない、染色の徹底的な低減を観察して、AAV9-Jet-ナノジスフェリンによって処置されたマウスの臀筋における、より少ない脂質蓄積を示唆した。完全性の改善をもたらす臀筋におけるナノ-ジスフェリン生産の程度を決定するために、ウエスタンブロットを行なったが、ナノ-ジスフェリンは、このアッセイによる検出限界よりも低く、これらのブロットは陰性であった。この後に、筋肉断面に対して蛍光免疫染色を行ない、小麦胚芽アグルチニンレクチンを、筋肉の筋線維鞘を染色するために用いた。発現は、筋線維のおよそ10%において明らかであった(ナノ-ジスフェリン全線維、n=256;未処置の全線維、n=185)(図8)。ナノ-ジスフェリンの存在も、RT-qPCRによって、処置されたマウスの臀筋において確認した(図9A~9B)。ナノ-ジスフェリンは、筋線維鞘局在の傾向があると考えられて、一部のタンパク質は、IM注入(図3)およびいくつかの以前の報告(Lostal et al.,Hum.Mol.Genet.19:1897(2010);Sondergaard et al.,Ann.Clin.Transl.Neurol.2:256(2015);Grose et al.,WPLoS ONE 7:e39233(2012))と同様に、明らかに細胞基質の全体にわたって局在した。
AAVによって仲介される遺伝子療法は、現在のところ、デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)およびジスフェリン異常症のような疾患を治療するための有望な方法であると考えられている(Lostal et al.,Hum.Mol.Genet.19:1897(2010);Sondergaard et al.,Ann.Clin.Transl.Neurol.2:256(2015);Hirsch et al.,Mol.Ther.21:2205(2013);Grose et al.,WPLoS ONE 7:e39233(2012))。しかしながら、これらの筋消耗の疾患の両方とも、AAVベクターの主な欠陥を強調し:ウイルスキャプシドは小さすぎて、単純な遺伝子付加ストラテジーのために全長cDNAをパッケージすることができない(Pryadkina et al.、Mol.Ther.Methods Clin.Dev.2:15009(2015))。この制限を克服するために、我々およびその他は、多数のAAVキャプシドが大きな遺伝子の部分を核へ送達する能力を研究して、ここで、宿主のDNA損傷応答は、大きな遺伝子の再建に関する可能性を仲介する(Wu et al.,Mol.Ther.18:80(2010);Hirsch et al.,Mol.Ther.21:2205(2013);Dong et al.,Mol Ther.18:87(2010);Lai et al.,Mol Ther.18:75(2010))。興味深いことであるが、AAVの大きな遺伝子の送達に関するこれらのDNA修復依存性の多数のベクターのフォーマットは(Hirsch et al.,Mol Ther.18:6(2010))、無傷のトランスジェニックゲノムを有する単一のAAV粒子と比較して、劇的に減少された形質導入効率に悩まされる(Hirsch et al.,Mol.Ther.21:2205(2013);Hirsch et al.,PLoS ONE 4:e7705(2009))。単一細胞を感染する1つの粒子に理論的に依拠する単一粒子AAV遺伝子付加ストラテジーとは異なり、AAVオーバーサイズの遺伝子形質導入は、特に全身性に送達される場合に、非常に非効率である(Hirsch et al.,Mol.Ther.21:2205(2013);Hirsch et al.,PLoS ONE 4:e7705(2009))。これは、主に、(1)いくつかの異なるベクターゲノムが、単一の核内で脱コーティングされる必要性、および(2)非相同末端結合に向かう傾向がある、筋線維のような非分裂細胞における非効率な相同性に向けられた修復(それにより、異常な非機能性かつ潜在的に免疫原性の導入遺伝子産物が生じる)のせいである。オーバーサイズのAAV形質導入アプローチの低減された効率に起因して、(単一粒子AAV形質導入と比較して)より高い効果的な投与量が必要とされる(Hirsch et al.,Mol.Ther.21:2205(2013))。多くの場合において、ウイルスの用量の増大は、望ましくない免疫学的合併症を生じさせて治療的失敗をもたらすことによって、問題を悪化させる。さらに、単一のAAVベクター形質導入のみを必要とする他の筋肉疾患に関する臨床グレードAAVベクター製剤の現在の生産力価は、治療され得る患者数を限定する重大な制限である。AAVの大きな遺伝子の形質導入に関するこれらの2つの主な関心事にもかかわらず、ジスフェリン欠損マウスにおける前臨床データは、ジスフェリン異常症の治療のためのAAVオーバーサイズの形質導入の使用を提唱するフェーズ1臨床試験に関するジスフェリン異常症患者の動員をもたらしている(Grose et al.,WPLoS ONE 7:e39233(2012))。とりわけ、これは、単一細胞の多数のベクター形質導入、および、臨床成功のための筋線維における相同性に向けられた修復に関する患者のDNA損傷応答の能力に意図的に依拠する最初のAAV試験である。ジスフェリン異常症を有する患者に代替の治療ストラテジーを提供するために、我々は、DMD共同体との先例に従って(followed suit with)、単一AAVベクターゲノムのパッケージングおよび形質導入を受け入れることが可能な、小型のジスフェリン様のオープンリーディングフレームであるナノ-ジスフェリンを合理的に設計した。
研究設計:本研究は、ジスフェリン異常症に関して治療的なAAVを生産するように設計された。これを試験するために、短縮されたジスフェリン様分子であるナノ-ジスフェリンを作って、AAV技術を用いてインビボでの機能を試験した。現在のところジスフェリン異常症の最も良い動物モデルであるBLA/Jマウスを、その臨床的に関連のある表現型の特徴に起因して選択した。全てのマウス実験は、処置のタイプの観点から取扱者に見えないようになされて、統計分析後にのみ結果が見えるようにされた。実験的エンドポイントおよび最初の処置の時点は、BLA/Jモデルのより早い特性化に基づいた(Nagy et al.,Physiol.Rep.5:e13173(2017))。インビトロ実験を少なくとも離れた2日で繰り返して、それぞれの場合に関して3回のリプリケートを最小限とした。動物実験は、指示されたリプリケート数および持続時間で1回行なわれた。筋肉内の実験のために、同腹子は、対側コントロールによって、無作為に割り当てられた処置を施された。全身性の実験のために、マウスは処置が無作為に割り当てられた。全ての動物相互作用およびデータ収集を行なう研究者は見えないようにされた。αは、有意性に関して伝統的な0.05に設定された。立ち上がり行動の行動能力アッセイの事後のパワー分析を、G-Power 3.1.9.2ソフトウェアにおいて行なって、1.77の効果サイズがグループ平均を用いて得られて、それぞれのグループ内の標準偏差は、プールされた標準偏差の等式によって見積もられて、0.76のパワー(1-b誤差確率)であった。1匹のマウスは、標的化されたTA筋肉内に墨汁が無いことによって証明されるように、誤ったナノ-ジスフェリン注入のせいで筋肉内実験から除外された。全身性の実験では、ナノ-ジスフェリンによって処置された1匹のマウスは、他のナノ-ジスフェリンによって処置されたマウスの全体に関するメジアンの立ち上がり行動の能力の半分未満であったため、異常値として除外された。行なわれた実験全体にわたって、p値における主な変更は、この除外から生じなかった。
Claims (41)
- トランケートされた哺乳類ジスフェリンポリペプチドをコードするポリヌクレオチドであって、
前記のポリペプチドのC2DおよびC2Fドメインのそれぞれにおいて少なくとも95%のアミノ酸残基は、欠失しており、
前記のポリペプチドは、C2A、C2C、FerA、DysF、C2G、およびTMドメインの少なくとも95%のアミノ酸残基を含む、または前記のポリペプチドは、C2A、C2B、C2C、FerA、DysF、C2G、およびTMドメインのそれぞれにおいて少なくとも95%のアミノ酸残基を含み、前記トランケートされた哺乳類ジスフェリンポリペプチドは、野生型ジスフェリンの生物学的活性の少なくとも約20%を維持する、
ポリヌクレオチド。 - 請求項1のポリヌクレオチドであって、
前記のポリペプチドのC2Eドメインの少なくとも95%のアミノ酸残基は、欠失している、
ポリヌクレオチド。 - 請求項1のポリヌクレオチドであって、
前記ポリペプチドは、C2A、C2B、C2C、FerA、DysF、C2GおよびTMドメインを含む、
ポリヌクレオチド。 - 請求項1のポリヌクレオチドであって、
前記ポリペプチドのC2D、C2EおよびC2Fドメインの各々は、欠失している、
ポリヌクレオチド。 - 請求項1のポリヌクレオチドであって、
前記ポリペプチドは、C2A、C2B、C2C、FerA、DysF、C2GおよびTMドメインを含み、前記ポリペプチドのC2D、C2EおよびC2Fドメインの各々は、欠失している、
ポリヌクレオチド。 - 請求項1から5のいずれか一項のポリヌクレオチドであって、
前記のジスフェリンポリペプチドは、ヒトジスフェリンポリペプチドである、
ポリヌクレオチド。 - 請求項1から6のいずれか一項のポリヌクレオチドであって、
前記のポリヌクレオチドは:
(a)配列番号2または5のいずれか1つと少なくとも95%同一の配列を含むポリヌクレオチド;
(b)配列番号7または10のいずれか1つと少なくとも95%同一のポリペプチドをコードする配列を含むポリヌクレオチド;または
(c)コドン縮退に起因して(a)または(b)のポリヌクレオチドとは異なるポリヌクレオチドである、
ポリヌクレオチド。 - 請求項1から7のいずれか一項のポリヌクレオチドであって、
前記のポリヌクレオチドは:
(a)配列番号2または5のいずれか1つと同一の配列を含むポリヌクレオチド;
(b)配列番号7または10のいずれか1つと同一のポリペプチドをコードする配列を含むポリヌクレオチド;または
(c)コドン縮退に起因して(a)または(b)のポリヌクレオチドとは異なるポリヌクレオチドである、
ポリヌクレオチド。 - 請求項1から8のいずれか一項のポリヌクレオチドを含む、
発現カセット。 - 請求項9の発現カセットであって、
前記のポリヌクレオチドは、プロモーターに動作可能に連結される、
発現カセット。 - 請求項1から8のいずれか一項のポリヌクレオチド、または、請求項9または10の発現カセットを含む、
ベクター。 - 請求項11のベクターであって、
ウイルスベクターである、
ベクター。 - 請求項12のベクターであって、
アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターである、
ベクター。 - 請求項1から8のいずれか一項のポリヌクレオチド、請求項9または10の発現カセット、および/または、請求項11から13のいずれか一項のベクターを含む、
形質転換された細胞。 - 請求項1から8のいずれか一項のポリヌクレオチド、請求項9または10の発現カセット、請求項11から13のいずれか一項のベクター、および/または、請求項14の形質転換された細胞を含む、
トランスジェニック動物。 - トランケートされた哺乳類ジスフェリンポリペプチドであって、
前記のポリペプチドのC2DおよびC2Fドメインのそれぞれにおいて少なくとも95%のアミノ酸残基は、欠失しており、
前記のポリペプチドは、C2A、C2C、FerA、DysF、C2G、およびTMドメインの少なくとも95%のアミノ酸残基を含む、または、前記のポリペプチドは、C2A、C2B、C2C、FerA、DysF、C2G、およびTMドメインのそれぞれにおいて少なくとも95%のアミノ酸残基を含み、前記トランケートされた哺乳類ジスフェリンポリペプチドは、野生型ジスフェリンの生物学的活性の少なくとも約20%を維持する、
ポリペプチド。 - 請求項16のポリペプチドであって、
前記のポリペプチドのC2Eドメインの少なくとも95%は、欠失している、
ポリペプチド。 - 請求項16のポリペプチドであって、
C2A、C2B、C2C、FerA、DysF、C2GおよびTMドメインを含む、
ポリペプチド。 - 請求項16のポリペプチドであって、
前記ポリペプチドのC2D、C2EおよびC2Fドメインの各々は、欠失している、
ポリペプチド。 - 請求項16のポリペプチドであって、
C2A、C2B、C2C、FerA、DysF、C2GおよびTMドメインを含み、前記ポリペプチドのC2D、C2EおよびC2Fドメインの各々は、欠失している、
ポリペプチド。 - 請求項16から20のいずれか一項のポリペプチドであって、
前記のジスフェリンポリペプチドは、ヒトジスフェリンポリペプチドである、
ポリペプチド。 - 請求項16から21のいずれか一項のポリペプチドであって、
前記のポリペプチドは:
(a)配列番号2または5のいずれか1つと少なくとも95%同一の配列を含むポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチド;または
(b)配列番号7または10のいずれか1つと少なくとも95%同一の配列を含むポリペプチドである、
ポリペプチド。 - 請求項16から22のいずれか一項のポリペプチドであって、
前記のポリペプチドは:
(a)配列番号2または5のいずれか1つと同一の配列を含むポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチド;または
(b)配列番号7または10のいずれか1つと同一の配列を含むポリペプチドである、
ポリペプチド。 - 請求項1から8のいずれか一項のポリヌクレオチド、または、請求項9または10の発現カセットを含む、
組み換えAAV粒子。 - 組み換えAAV粒子を生産する方法であって、
AAV複製を許容する細胞に、
(a)(i)請求項1から8のいずれか一項のポリヌクレオチドまたは請求項9または10の発現カセット、および(ii)逆位末端配列(ITR)を含む、組み換えAAVテンプレート;
(b)Repコード配列およびCapコード配列を含む、ポリヌクレオチドを;
前記組み換えAAVテンプレートの複製およびパッケージングに十分な条件下で、提供するステップを含み;
それにより、前記細胞において組み換えAAV粒子が生産される、
方法。 - 請求項25の方法であって、
前記のRepコード配列およびCapコード配列は、前記組み換えAAV粒子にパッケージされることができない、
方法。 - 請求項25または26の方法であって、
前記のRepコード配列および/またはCapコード配列は、プラスミドによって提供される、
方法。 - 請求項25または26の方法であって、
前記のRepコード配列および/またはCapコード配列は、ウイルスベクターによって提供される、
方法。 - 請求項28の方法であって、
前記のウイルスベクターは、アデノウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター、エプスタイン・バーウイルスベクター、およびバキュロウイルスベクターからなる群より選択される、
方法。 - 請求項25から29のいずれか一項の方法であって、
前記のRepコード配列は、前記細胞内に安定して組み込まれる、
方法。 - 請求項25から30のいずれか一項の方法であって、
前記のCapコード配列は、前記細胞内に安定して組み込まれる、
方法。 - 請求項25から31のいずれか一項の方法であって、
前記組み換えAAVテンプレートは、プラスミドまたはウイルスベクターによって提供されて、または、プロウイルスとして前記細胞内に安定して組み込まれる、
方法。 - 細胞にジスフェリンを送達するインビトロの方法であって、
前記細胞を、請求項24の組み換えAAV粒子と接触させるステップを含み、
それにより、前記細胞にジスフェリンを送達する、
方法。 - 請求項33の方法であって、
前記細胞は、平滑筋細胞、骨格筋細胞、心筋細胞、生殖細胞、前駆細胞、および、幹細胞からなる群より選択される、
方法。 - 哺乳類対象にジスフェリンを投与する方法において使用するための請求項24に記載の組み換えAAV粒子を含む医薬組成物であって、
前記方法は、前記哺乳類対象に、請求項24の組み換えAAV粒子と接触された細胞を投与するステップを含み、
それにより、前記哺乳類対象にジスフェリンを投与する、
医薬組成物。 - それを必要とする哺乳類対象においてジスフェリン異常症を治療する方法において使用するための請求項24に記載の組み換えAAV粒子を含む医薬組成物であって、
前記方法は、前記哺乳類対象に、請求項24の組み換えAAV粒子と接触された細胞を投与するステップを含み、
それにより、前記ジスフェリン異常症を治療する、
医薬組成物。 - 哺乳類対象にジスフェリンを投与する方法において使用するための請求項24に記載の組み換えAAV粒子を含む医薬組成物であって、
前記方法は、前記哺乳類対象に、請求項24の組み換えAAV粒子を投与するステップを含み、
それにより、前記哺乳類対象にジスフェリンを投与する、
医薬組成物。 - それを必要とする哺乳類対象においてジスフェリン異常症を治療する方法において使用するための請求項24に記載の組み換えAAV粒子を含む医薬組成物であって、
前記方法は、前記哺乳類対象に、請求項24の組み換えAAV粒子を投与するステップを含み、
それにより、前記ジスフェリン異常症を治療する、
医薬組成物。 - 請求項35から38のいずれか一項の使用のための医薬組成物であって、
前記対象は、ヒト対象である、
医薬組成物。 - 請求項37から39のいずれか一項の使用のための医薬組成物であって、
前記AAV粒子は、経口、直腸、経粘膜、経皮、吸入、静脈内、皮下、皮内、頭蓋内、筋肉内、内皮内、関節内投与、および、局所的な四肢灌流からなる群より選択される経路によって投与される、
医薬組成物。 - 請求項37から39のいずれか一項の使用のための医薬組成物であって、
前記AAV粒子は、骨格筋、平滑筋、心臓、および、横隔膜からなる群より選択される部位に投与される、
医薬組成物。
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