JP7778469B2 - 線維芽細胞増殖因子21(fgf21)コーディング配列を含むウイルス発現コンストラクト - Google Patents

線維芽細胞増殖因子21(fgf21)コーディング配列を含むウイルス発現コンストラクト

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Description

本発明は、哺乳動物における、とりわけヒトにおける代謝障害の処置において使用するための、肝臓の炎症および/もしくは線維症の処置において使用するための、がんの処置において使用するための、ならびに/または健康寿命の延伸において使用するための遺伝子治療組成物を含む医学分野に関する。
糖尿病の罹患率は驚くべき速度で増加しており、世界的に大きな健康問題である。肥満は、インスリン抵抗性および2型糖尿病(T2D)と強く関連している(Moller,D.E.,and Flier,J.S.,1991. N.Engl.J.Med. 325:938-948)。そのうえ、肥満は死亡リスクを増加させ(Peeters,A.et al.,2003. Ann.Intern.Med. 138:24-32)、また心疾患、免疫機能障害、高血圧、関節炎、神経変性疾患およびある種のタイプのがんの顕著なリスク因子でもある(Roberst,D.L. et al.,2010. Annu.Rev.Med. 61:301-316;Spiegelman,B.M. et al.,1993. J.Biol.Chem. 268:6823-6826;Whitmer,R.A.,2007. Curr.Alzheimer Res. :117-122)。T2Dおよび肥満の臨床的重要性にもかかわらず、利用できる有効な処置はない。したがって、T2D-肥満の蔓延を予防し、これと戦うための新規かつ安全なアプローチへの切迫したニーズがある。近年、肥満はがんの重要なリスク因子であることが広く受け入れられるようになっている(Roberst,D.L. et al.,2010. Annu.Rev.Med. 61:301-316)。近年の肥満の蔓延を考慮すると、肥満に関係したがんリスクは、新規かつ安全なアプローチが切迫して必要な、臨床的に重要な懸念事項である。体重およびインスリン抵抗性の増大は加齢にも関連している。したがって、肥満および糖尿病を予防して回復させるための新規かつ安全なアプローチは、健康寿命を延伸するために必要である。肝線維症は細胞外マトリックスタンパク質、例としてコラーゲンの過剰蓄積であり、主に慢性的な肝臓の炎症に起因する。進行した肝線維症は、肝硬変、門脈圧亢進症および肝不全に至る。それゆえに、新規かつ安全な抗線維化治療薬が必要とされる。
線維芽細胞増殖因子21(FGF21)は、主に肝臓によって分泌されるが脂肪組織および膵臓によっても分泌される増殖因子であり(Muise,E.S. et al.,2008. Mol.Pharmacol. 74:403-412)、褐色脂肪組織(BAT)の成長を増加させ、ならびにBATおよび白色脂肪組織(WAT)においてエネルギー消費を刺激する熱産生遺伝子の発現を増加させることが示されている(Coskun,T. et al.,2008. Endocrinology 149:6018-6027;Fisher,F.M. et al.,2012. Genes Dev. 26:271-281;Kharitonenkov,A. et al.,2005. J.Clin.Invest 115:1627-1635;Konishi,M. et al.,2000. J.Biol.Chem. 275:12119-12122;Tomlinson,E. et al.,2002. Endocrinology 143:1741-1747;Xu,J. et al.,2009. Diabetes 58:250-259)。
遺伝子導入マウスにおけるFGF21の過剰発現はそれらのマウスを食餌誘導性肥満から保護し(Kharitonenkov,A. et al.,2005. J.Clin.Invest 115:1627-1635)、ob/obマウス、db/dbマウスもしくは高脂肪食(HFD)給餌マウスへの、または肥満ZDFラットへのFGF21の投与は脂肪症の強い低減を促し、血中のグルコースおよびトリグリセリドを有意に低下させ、絶食時インスリン(insuling)レベルを減少させ、インスリン感受性を改善した(Coskun,T. et al.,2008. Endocrinology 149:6018-6027;Kharitonenkov,A. et al.,2005. J.Clin.Invest 115:1627-1635;Xu,J. et al.,2009. Diabetes 58:250-259;Adams,A.C. et al.,2012. PLoS.One. :e38438.;Berglund,E.D. et al.,2009. Endocrinology 150:4084-4093)。そのうえ、肥満の糖尿病アカゲザルへのFGF21の投与は、空腹時血漿グルコース、フルクトサミン、トリグリセリド、インスリンおよびグルカゴンのレベルを劇的に低減させ、少ないものの有意である体重低下を誘導した(Kharitonenkov,A. et al.,2007. Endocrinology 148:774-781)。
天然のFGF21タンパク質は、不十分な薬物動態学的特性を呈する。これは半減期が短く、インビボでタンパク質分解されやすく、インビトロで凝集しやすい(Huang,J. et al.,2013. J Pharmacol Exp Ther. 346(2):270-80;So,W.Y. and Leung,P.S. 2016. Med Res Rev. 36(4):672-704;Zhang,J. and Li,Y. 2015. Front Endocrinol (Lausanne). :168)。FGF21の半減期を延ばし、安定性および溶解性を改良するため、様々な工学的アプローチが開発されている。現在、2つの人工的FGF21模倣物(LY2405319およびPF-05231023)がヒトにおいて試験されている。それでもなお、これらのFGF21模倣物は複数回の投与を必要とし、患者に著しい負担を与える。そのうえ、人工的FGF21模倣物/アナログは、天然のFGF21よりも免疫原性を呈するリスクがより高いこともあり、例としてLY2405319で処置された患者は、注射部位反応、抗薬物抗体および重篤な過敏反応を生じた(Gaich,G. et al.,2013. Cell Metab. 18(3):333-40)。
それゆえ、既存の処置の全ての欠点を持たない、糖尿病、ならびに/または肥満、ならびに/または肝臓の炎症および/もしくは線維症、ならびに/またはがん、ならびに/または健康寿命の延伸のための新たな処置へのニ-ズは依然としてある。
Moller,D.E.,and Flier,J.S.,1991. N.Engl.J.Med. 325:938-948 Peeters,A. et al.,2003. Ann.Intern.Med. 138:24-32 Roberst,D.L. et al.,2010. Annu.Rev.Med. 61:301-316 Spiegelman,B.M. et al.,1993. J.Biol.Chem. 268:6823-6826 Whitmer,R.A.,2007. Curr.Alzheimer Res. 4:117-122 Muise,E.S. et al.,2008. Mol.Pharmacol. 74:403-412 Coskun,T. et al.,2008. Endocrinology 149:6018-6027 Fisher,F.M. et al.,2012. Genes Dev. 26:271-281 Kharitonenkov,A. et al.,2005. J.Clin.Invest 115:1627-1635 Konishi,M. et al.,2000. J.Biol.Chem. 275:12119-12122 Tomlinson,E. et al.,2002. Endocrinology 143:1741-1747 Xu,J. et al.,2009. Diabetes 58:250-259 Adams,A.C. et al.,2012. PLoS.One. 7:e38438. Berglund,E.D. et al.,2009. Endocrinology 150:4084-4093 Kharitonenkov,A. et al.,2007. Endocrinology 148:774-781 Huang,J. et al.,2013. J Pharmacol Exp Ther. 346(2):270-80 So,W.Y. and Leung,P.S. 2016. Med Res Rev. 36(4):672-704 Zhang,J. and Li,Y. 2015. Front Endocrinol (Lausanne). 6:168 Gaich,G. et al.,2013. Cell Metab. 18(3):333-40
本発明者らは、代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満に対抗するため、肝臓、脂肪組織および/または骨格筋へのアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター媒介性のFGF21遺伝子導入に基づく改良された遺伝子治療戦略をデザインした。本発明の遺伝子治療はまた、肝臓の炎症および/または線維症に対抗するためにも用いられ得る。加えて、本発明の遺伝子治療はまた、加齢に関連した代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満に対抗することによって、健康寿命の延伸のためにも用いられ得る。加えて、本発明の遺伝子治療はまた、がん、好ましくは肝臓がんに対抗するためにも用いられ得る。
単一のベクター遺伝子コンストラクトの作出は天然FGF21のインビボ産生を可能にし、これは免疫原性または他の毒性のリスク低減をもたらすものである。
しかしながら、当業者は、天然FGF21はインビボでタンパク質分解されやすく、および/またはインビボでのクリアランス速度が速いものであり得ることを、当業者は知っている。実験部において試験された全てのベクターは、血流中への安定な天然FGF21の長期持続性分泌を可能にすることができることが見出された。遺伝子導入ベクターの単回投与であっても、効力は保たれる。
それゆえ、天然FGF21のインビボ産生のためのかかるAAVベクターの作出は、実験部において実証されるように、当業者にとって通例的ではない。
本発明は一態様において、以下を提供する。
[項目1]
哺乳動物における発現に適しており、肝臓、脂肪組織および/または骨格筋において発現する線維芽細胞増殖因子21(FGF21)をコードするヌクレオチド配列を含む、ウイルス発現コンストラクト。
[項目2]
哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列、ならびに要素a)、b)、c)、d)およびe):
(a)肝臓特異的プロモーター
(b)脂肪組織特異的プロモーター
(c)ユビキタスプロモーターと、肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする少なくとも1つのヌクレオチド配列と、心臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする少なくとも1つのヌクレオチド配列との組み合わせであって、脂肪組織における特異的発現を可能にするものである、前記組み合わせ
(d)骨格筋プロモーター、ならびに
(e)ユビキタスプロモーターとアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター配列との組み合わせであって、骨格筋における特異的発現を可能にするものである、前記組み合わせ
のうちの少なくとも1つを含む、項目1に記載のウイルス発現コンストラクト。
[項目3]
哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列が:
(a)配列番号1、2または3のアミノ酸配列と少なくとも60%の配列同一性を持つアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列
(b)配列番号4、5、6、7、8、9、10または11のヌクレオチド配列と少なくとも60%の配列同一性を持つヌクレオチド配列
(c)遺伝暗号の縮重のためにヌクレオチド配列(b)の配列と配列が異なるヌクレオチド配列
よりなる群から選択される、項目1または2に記載のウイルス発現コンストラクト。
[項目4]
肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードするヌクレオチド配列および心臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードするヌクレオチド配列が配列番号12から30の配列および/またはそれらの組み合わせよりなる群から選択される、項目2または3に記載のウイルス発現コンストラクト。
[項目5]
肝臓特異的プロモーターがヒトα1-アンチトリプシン(hAAT)プロモーターであり、ならびに/または脂肪組織特異的プロモーターがmini/ap2プロモーターおよび/もしくはmini/UCP1プロモーターであり、ならびに/または骨格筋プロモーターがC5-12プロモーターであり、ならびに/またはユビキタスプロモーターがサイトメガロウイルス(CMV)プロモーターおよび/もしくはCAGプロモーターである、項目2から4のいずれか一項に記載のウイルス発現コンストラクト。
[項目6]
項目1から5のいずれか一項に記載のウイルス発現コンストラクトを含むウイルスベクターであって、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、レトロウイルスベクターまたはレンチウイルスベクターであり、好ましくはアデノ随伴ウイルス1(AAV1)ベクター、アデノ随伴ウイルス8(AAV8)ベクターおよびアデノ随伴ウイルス9(AAV9)ベクターよりなる群から選択されるアデノ随伴ウイルスベクターである、前記ウイルスベクター。
[項目7]
哺乳動物における発現に適しており、肝臓、脂肪組織および/または骨格筋において発現する、哺乳動物コドンに最適化されたFGF21をコードするヌクレオチド配列により表される核酸分子。
[項目8]
ヌクレオチド配列が、配列番号4、5、6、7、8、9、10または11のヌクレオチド配列と少なくとも70%の配列同一性を持つ、項目7に記載の核酸分子。
[項目9]
項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子を、1または複数の薬学的に許容される添加剤または媒体と一緒に含む、組成物。
[項目10]
薬剤としての使用のための、項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子および/または項目9に規定される組成物。
[項目11]
代謝障害の処置および/または予防における使用のための、項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子および/または項目9に規定される組成物。
[項目12]
代謝障害が糖尿病および/または肥満である、項目11に記載のウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物。
[項目13]
代謝障害がNASHである、項目11に記載のウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物。
[項目14]
肝臓の炎症および/または線維症の処置および/または予防における使用のための、項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子および/または項目9に規定される組成物。
[項目15]
健康寿命の延伸における使用のための、項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子および/または項目9に規定される組成物。
[項目16]
がん、好ましくは肝臓がんの処置および/または予防における使用のための、項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子および/または項目9に規定される組成物。
[項目17]
項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子および/または項目9に規定される組成物の使用を含む、代謝障害を予防、遅延、回復、治癒および/または処置する方法。
[項目18]
代謝障害が糖尿病および/または肥満である、項目17に記載の方法。
[項目19]
代謝障害がNASHである、項目17に記載の方法。
[項目20]
項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子および/または項目9に規定される組成物の使用を含む、肝臓の炎症および/または線維症を予防、遅延、回復、治癒および/または処置する方法。
[項目21]
項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子および/または項目9に規定される組成物の使用を含む、健康寿命を延伸する方法。
[項目22]
項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子および/または項目9に規定される組成物の使用を含む、がん、好ましくは肝臓がんを予防、遅延、回復、治癒および/または処置する方法。
[項目23]
代謝障害を予防、遅延、回復、治癒および/または処置するための薬剤の製造のための、項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子および/または項目9に規定される組成物の使用。
[項目24]
代謝障害が糖尿病および/または肥満である、項目23に記載の使用。
[項目25]
代謝障害がNASHである、項目23に記載の使用。
[項目26]
肝臓の炎症および/または線維症を予防、遅延、回復、治癒および/または処置するための薬剤の製造のための、項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子および/または項目9に規定される組成物の使用。
[項目27]
健康寿命を延伸するための薬剤の製造のための、項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子および/または項目9に規定される組成物の使用。
[項目28]
がん、好ましくは肝臓がんを予防、遅延、回復、治癒および/または処置するための薬剤の製造のための、項目1から5のいずれか一項に規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または項目6に規定されるウイルスベクターおよび/または項目7もしくは8に規定される核酸分子および/または項目9に規定される組成物の使用。
ウイルス発現コンストラクト
第一の態様において、哺乳動物における発現に適しており、肝臓、脂肪組織および/または骨格筋において発現する線維芽細胞増殖因子21(FGF21)をコードするヌクレオチド配列を含むウイルス発現コンストラクトが提供される。
「ウイルス発現コンストラクト」、「哺乳動物における発現に適した」、「肝臓」、「脂肪組織」および「骨格筋」の定義は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において提供されている。
本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在するFGF21をコードする好ましいヌクレオチド配列は、配列番号4、5、6、7、8、9、10または11と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。
本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在する、ヒトFGF21をコードするより好ましいヌクレオチド配列は、配列番号4、5、6または7と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。配列番号4は、ヒトFGF21をコードするヌクレオチド配列である。配列番号5は、コドン最適化されたヒトFGF21をコードするヌクレオチド配列、バリアント1である。配列番号6は、コドン最適化されたヒトFGF21をコードするヌクレオチド配列、バリアント2である。配列番号7は、コドン最適化されたヒトFGF21をコードするヌクレオチド配列、バリアント3である。バリアント1、バリアント2およびバリアント3は、同じヒトFGF21タンパク質をコードしており、異なるコドン最適化アルゴリズムにより得られた。本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在する、マウスFGF21をコードする別の好ましいヌクレオチド配列は、配列番号8または9と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。配列番号8は、マウスFGF21をコードするヌクレオチド配列である。配列番号9は、コドン最適化されたマウスFGF21をコードするヌクレオチド配列である。本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在する、イヌFGF21をコードする別の好ましいヌクレオチド配列は、配列番号10または11と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。配列番号10は、イヌFGF21をコードするヌクレオチド配列である。配列番号11は、コドン最適化されたイヌFGF21をコードするヌクレオチド配列である。FGF21をコードするヌクレオチド配列は、任意のFGF21遺伝子もしくはFGF21コーディング配列、好ましくはヒト、マウスもしくはイヌに由来するものであってもよく;または好ましくはヒト、マウスもしくはイヌに由来する変異FGF21遺伝子もしくはFGF21コーディング配列、もしくはコドン最適化されたFGF21遺伝子もしくはFGF21コーディング配列であってもよい。
本明細書中で用いられるFGF21は、当業者に知られているFGF21の活性を少なくとも検出可能なレベルで発揮する。FGF21の活性は、インスリン感受性を向上させることである。この活性は、実験部において、好ましくは例8または9において記載されるように、インスリン負荷試験を用いて査定することができる。
ある実施形態において、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列が:
(a)配列番号1、2または3のアミノ酸配列と少なくとも60%の配列同一性を持つアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列
(b)配列番号4、5、6、7、8、9、10または11のヌクレオチド配列と少なくとも60%の配列同一性を持つヌクレオチド配列
(c)遺伝暗号の縮重のためにヌクレオチド配列(b)の配列と配列が異なるヌクレオチド配列
よりなる群から選択される、上記のウイルス発現コンストラクトが提供される。
哺乳動物における発現に適したFGF21をコードする好ましいヌクレオチド配列は、配列番号1、2または3と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードする。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。配列番号1は、ヒトのFGF21のアミノ酸配列である。配列番号2は、マウスのFGF21のアミノ酸配列である。配列番号3は、イヌのFGF21のアミノ酸配列である。
ある実施形態において、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列ならびに要素a)、b)、c)、d)およびe):
(a)肝臓特異的プロモーター
(b)脂肪組織特異的プロモーター
(c)ユビキタスプロモーターと、肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする少なくとも1つのヌクレオチド配列と、心臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする少なくとも1つのヌクレオチド配列との組み合わせであって、脂肪組織における特異的発現を可能にするものである、前記組み合わせ
(d)骨格筋プロモーター、ならびに
(e)ユビキタスプロモーターとアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター配列との組み合わせであって、骨格筋における特異的発現を可能にするものである、前記組み合わせ
のうちの少なくとも1つを含む、上記のウイルス発現コンストラクトが提供される。
「肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列」または「肝臓において発現するmiRNAの標的配列」または「肝臓において発現するマイクロRNAの結合部位」とは、肝臓において発現するマイクロRNAの少なくとも一部に相補的であるまたは部分的に相補的であるヌクレオチド配列をいう。同様に、「心臓において発現するマイクロRNAの標的配列」または「心臓において発現するmiRNAの標的配列」または「心臓において発現するマイクロRNAの結合部位」とは、心臓において発現するマイクロRNAの少なくとも一部に相補的であるまたは部分的に相補的であるヌクレオチド配列をいう。本明細書中で規定される肝臓において発現するマイクロRNAの一部または心臓において発現するマイクロRNAの一部とは、前記マイクロRNAの少なくとも5個または少なくとも6個の連続したヌクレオチドのヌクレオチド配列を意味する。結合部位配列は、発現したマイクロRNAの少なくとも一部との完全な相補性を持つことができ、これは、配列が完全マッチであることができてミスマッチが生じないものであり得ることを意味する。あるいは、結合部位配列は、発現したマイクロRNAの少なくとも一部と部分的に相補的であることができ、これは、1個のミスマッチ/5、6個の連続したヌクレオチドが生じ得ることを意味する。部分的に相補的な結合部位は、好ましくは、マイクロRNAのシード領域と完全なまたは完全に近い相補性を含有し、これは、マイクロRNAのシード領域とその結合部位との間にミスマッチがない(完全な相補性)または1個のミスマッチ/5、6個の連続したヌクレオチド(完全に近い相補性)が生じ得ることを意味する。マイクロRNAのシード領域は、そのマイクロRNAの約ヌクレオチド2から約ヌクレオチド8までであるマイクロRNAの5’領域(すなわち6個のヌクレオチド)からなる。本明細書中で規定される一部は、好ましくは、前記マイクロRNAのシード領域である。肝臓において発現するマイクロRNAまたは心臓において発現するマイクロRNAの標的配列を含有するメッセンジャーRNA(mRNA)の分解は、RNA干渉経路を通じたもの、またはmRNAの直接的な翻訳制御(阻害)を介するものであり得る。本発明は、導入遺伝子またはコードされるタンパク質の発現の阻害においてmiRNAにより最終的に利用される経路によって限定されるものではない。
本発明との関連において、肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードするヌクレオチド配列は、配列番号12または14~23と少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列により置き換えられ得る。より好ましいヌクレオチド配列は、配列番号12または14~23と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。1つの実施形態において、肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードするヌクレオチド配列は、配列番号12と少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列により置き換えられ得る。より好ましいヌクレオチド配列は、配列番号12と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。さらなる実施形態において、肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする、配列番号12または14~23において規定されるヌクレオチド配列の少なくとも1コピーが、本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在する。さらなる実施形態において、肝臓特異的マイクロRNAの標的配列をコードする、配列番号12または14~23において規定されるヌクレオチド配列の2、3、4、5、6、7または8コピーが、本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在する。好ましい実施形態において、miRT122a(配列番号12)をコードするヌクレオチド配列の1、2、3、4、5、6、7または8コピーが、本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在する。
本明細書中で用いられる肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列は、当業者に知られている肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列の活性を少なくとも検出可能なレベルで発揮する。肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列の活性は、その同族である肝臓において発現するマイクロRNAに結合することであり、および導入遺伝子に作動的に連結されたときに肝臓における導入遺伝子発現の標的解除を媒介することである。この活性は、実験部において記載されるように、qPCRにより肝臓における導入遺伝子の発現レベルを測定することによって査定することができる。
本発明との関連において、心臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードするヌクレオチド配列は、配列番号13または23~30と少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列により置き換えられ得る。好ましいヌクレオチド配列は、配列番号13または23~30と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。1つの実施形態において、心臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードするヌクレオチド配列は、配列番号13と少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列により置き換えられ得る。好ましいヌクレオチド配列は、配列番号13と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。さらなる実施形態において、心臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする、配列番号13または23~30において規定されるヌクレオチド配列の少なくとも1コピーが、本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在する。さらなる実施形態において、心臓特異的マイクロRNAの標的配列をコードする、配列番号13または23~30において規定されるヌクレオチド配列の2、3、4、5、6、7または8コピーが、本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在する。好ましい実施形態において、miRT1(配列番号13)をコードするヌクレオチド配列の1、2、3、4、5、6、7または8コピーが、本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在する。
心臓において発現するマイクロRNAの標的配列の活性は、その同族である心臓において発現するマイクロRNAに結合することであり、および導入遺伝子に作動的に連結されたときに心臓における導入遺伝子発現の標的解除を媒介することである。この活性は、実験部において記載されるように、qPCRにより心臓における導入遺伝子の発現レベルを測定することによって査定することができる。
ある実施形態において、肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードするヌクレオチド配列および心臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードするヌクレオチド配列が配列番号12から30の配列および/またはそれらの組み合わせよりなる群から選択される、上記のウイルス発現コンストラクトが提供される。
1つの実施形態において、肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする配列番号12または14~23において規定されるヌクレオチド配列の少なくとも1コピー、および心臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする配列番号13または23~30において規定されるヌクレオチド配列の少なくとも1コピーが、本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在する。さらなる実施形態において、肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする配列番号12または14~23において規定されるヌクレオチド配列の2、3、4、5、6、7または8コピー、および心臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする配列番号13または23~30において規定されるヌクレオチド配列の2、3、4、5、6、7または8コピーが、本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在する。さらなる実施形態において、miRT122a(配列番号12)をコードするヌクレオチド配列の1、2、3、4、5、6、7または8コピー、およびmiRT1(配列番号13)をコードするヌクレオチド配列の1、2、3、4、5、6、7または8コピーが、本発明のウイルス発現コンストラクト中に組み合わされる。さらなる実施形態において、miRT122a(配列番号12)をコードするヌクレオチド配列の4コピー、およびmiRT1(配列番号13)をコードするヌクレオチド配列の4コピーが、本発明のウイルス発現コンストラクト中に組み合わされる。
定義「プロモーター」、「肝臓特異的プロモーター」、「脂肪組織特異的プロモーター」、「ユビキタスプロモーター」、「骨格筋プロモーター」は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において提供されている。
好ましいユビキタスプロモーターは、CAGプロモーターである。
本発明との関連において、CAGプロモーターのヌクレオチド配列は、配列番号44と少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列により置き換えられ得る。好ましいヌクレオチド配列は、配列番号44と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。
別の好ましいユビキタスプロモーターは、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーターである。
本発明との関連において、CMVプロモーターのヌクレオチド配列は、配列番号45と少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列により置き換えられ得る。好ましいヌクレオチド配列は、配列番号45と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。
好ましくは、前記CMVプロモーターは、イントロン配列と一緒に用いられる。この関連において、イントロン配列は、配列番号43と少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列により置き換えられ得る。好ましいヌクレオチド配列は、配列番号43と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。
好ましい肝臓特異的プロモーターは、ヒトα1-アンチトリプシン(hAAT)プロモーターである。
本発明との関連において、hAATプロモーターのヌクレオチド配列は、配列番号47と少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列により置き換えられ得る。好ましいヌクレオチド配列は、配列番号47と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。
好ましくは、前記hAATプロモーターは、イントロン配列と一緒に用いられる。好ましいイントロン配列は、アポリポタンパク質Eからの肝細胞制御領域(HCR)エンハンサーである。最も好ましいイントロン配列は、配列番号53において規定されるアポリポタンパク質EからのHCRエンハンサーである。この関連において、イントロン配列は、配列番号53と少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列により置き換えられ得る。好ましいヌクレオチド配列は、配列番号53と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。ある実施形態において、前記hAATプロモーターは、イントロン配列の1、2、3、4または5コピーと一緒に用いられる。好ましい実施形態において、前記hAATプロモーターは、配列番号53において規定されるアポリポタンパク質EからのHCRエンハンサーの1、2、3、4または5コピーと一緒に用いられる。
他の肝臓特異的プロモーターは、アルブミンプロモーター、主要尿タンパク質プロモーター、ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(PEPCK)プロモーター、肝臓富化タンパク質アクティベータープロモーター(liver-enriched protein activator promoter)、トランスチレチンプロモーター、チロキシン結合グロブリンプロモーター、アポリポタンパク質A1プロモーター、肝臓脂肪酸結合タンパク質プロモーターおよびフェニルアラニンヒドロキシラーゼプロモーターである。
脂肪組織特異的プロモーターは、脂肪細胞タンパク質2(aP2、脂肪酸結合タンパク質4(FABP4)としても知られる)プロモーター、PPARyプロモーター、アディポネクチンプロモーター、ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(PEPCK)プロモーター、ヒトアロマターゼチトクロムp450(p450arom)に由来するプロモーター mini/aP2プロモーター(脂肪特異的なaP2エンハンサーおよび基本のaP2プロモーターから構成される)、脱共役タンパク質1(UCP1)プロモーター、mini/UCP1プロモーター(脂肪特異的なUCP1エンハンサーおよび基本のUCP1プロモーターから構成される)、アディプシンプロモーター、レプチンプロモーターまたはFoxa-2プロモーターである。好ましい脂肪組織特異的プロモーターは、mini/aP2プロモーター(配列番号54)およびmini/UCP1プロモーター(配列番号55)である。この関連において、脂肪組織特異的プロモーター配列は、配列番号53または配列番号54と少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列により置き換えられ得る。好ましいヌクレオチド配列は、配列番号53または配列番号54と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。
好ましい骨格筋プロモーターは、ミオシン軽鎖プロモーター、ミオシン重鎖プロモーター、デスミンプロモーター、筋クレアチンキナーゼ(MCK)プロモーター、平滑筋アルファ-アクチンプロモーター、CK6プロモーター、Unc-45ミオシンシャペロンBプロモーター、MCKエンハンサーのコピーと組み合わせた基本のMCKプロモーター、Enh358MCKプロモーター(MCKエンハンサーとMCK遺伝子の358bp近位プロモーターとの組み合わせ)である。最も好ましい骨格筋プロモーターは、配列番号56において規定されるC5-12プロモーターである。この関連において、骨格筋プロモーター配列は、配列番号56と少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列により置き換えられ得る。好ましいヌクレオチド配列は、配列番号56と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。
本明細書中で用いられるプロモーターは(特にそのプロモーター配列が所与の配列番号と極小の同一性パーセンテージを持つものとして規定されるとき)、当業者に知られているプロモーターの活性を少なくとも発揮するものである。かかる活性の定義については「一般的定義」というタイトルの記載部分を参照されたい。好ましくは、所与の配列番号と極小の同一性パーセンテージを持つものとして規定されるプロモーターは、当業者に知られているアッセイにおいて査定されるように、それに作動可能に連結されるヌクレオチド配列(すなわちFGF21をコードするヌクレオチド配列)の転写を制御するものである。本発明との関連において、前記プロモーターは、上で規定されるFGF21ヌクレオチド配列に作動的に連結している。1つの実施形態において、プロモーターは、細胞特異的および/または組織特異的であり、好ましくは肝臓、脂肪組織および/または骨格筋に特異的である。
それゆえ、いくつかのウイルス発現コンストラクトが本発明によって包含される:
哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列を含み、および要素a)を含むウイルス発現コンストラクト、
哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列を含み、および要素b)を含むウイルス発現コンストラクト、
哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列を含み、および要素c)を含むウイルス発現コンストラクト、
哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列を含み、および要素d)を含むウイルス発現コンストラクト、
哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列を含み、および要素e)を含むウイルス発現コンストラクト、
哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列を含み、ならびに要素b)および要素c)のヌクレオチド配列を含むウイルス発現コンストラクト、
哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列を含み、ならびに要素e)および要素c)のヌクレオチド配列を含むウイルス発現コンストラクト。
ある実施形態において、肝臓特異的プロモーターがヒトα1-アンチトリプシン(hAAT)プロモーターであり、ならびに/または脂肪組織特異的プロモーターがmini/ap2プロモーターおよび/もしくはmini/UCP1プロモーターであり、ならびに/または骨格筋プロモーターがC5-12プロモーターであり、ならびに/またはユビキタスプロモーターがサイトメガロウイルス(CMV)プロモーターおよび/もしくはCAGプロモーターである、本明細書中に記載されるウイルス発現コンストラクトが提供される。
ある実施形態において、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列および要素a)を含み、肝臓特異的プロモーターがhAATプロモーター(配列番号47)である、ウイルス発現コンストラクトが包含される。
好ましい実施形態において、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列および要素a)を含み、AAV8-hAAT-moFGF21である、ウイルス発現コンストラクトが包含される。このコンストラクトは、例えば図6A中にITR2-hAAT-moFGF21-polyA-ITR2として描写されるウイルス発現コンストラクトを含有し;この発現コンストラクトの配列は配列番号34中に含まれる。
このコンストラクトについて、実施例3は、驚くべきことに、静脈内投与後の高くかつ安定な肝臓特異的発現を明らかにする。発現は、1年までの間、安定であることが示された(実施例12)。肥満および糖尿病の回復および処置についての広範囲に及ぶ有益な治療効果が、ob/obマウス(実施例3および11)、高脂肪食(HFD)給餌マウス(実施例4、12~14)および老齢のHFD給餌マウス(実施例5、12~14)において示される。実施例11および16はまた、脂肪肝、肝炎および肝線維症の著しい改善を明らかにする。実施例15は、肥満に関連したWATの炎症の改善を示す。実施例17は、治療の長期的安全性を指し示す。実施例18は、肝臓腫瘍の予防における有益な効果を明らかにする。実施例19は、I型糖尿病のモデルにおける治療可能性を示す。
ある実施形態において、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列および要素b)を含み、脂肪組織特異的プロモーターがmini/aP2プロモーター(配列番号54)および/またはmini/UCP1プロモーター(配列番号55)である、ウイルス発現コンストラクトが包含される。
ある実施形態において、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列および要素c)を含み、ユビキタスプロモーターがCAGプロモーター(配列番号44)であり、肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする少なくとも1つのヌクレオチド配列が配列番号12または14~23よりなる群から選択され、ならびに心臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする少なくとも1つのヌクレオチド配列が配列番号13または23~30よりなる群から選択される、ウイルス発現コンストラクトが包含される。
好ましい実施形態において、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列および要素c)を含み、AAV9-CAG-moFGF21-dmiRTまたはAAV8-CAG-moFGF21-dmiRTである、ウイルス発現コンストラクトが包含される。表記dmiRTおよびdoublemiRTは等価である。これらのコンストラクトは、例えば図1A中にITR2-CAG-moFGF21-4x miRT122a-4x miRT1-polyA-ITR2として描写されるウイルス発現コンストラクトを含有し;この発現コンストラクトの配列は配列番号32中に含まれる。
これらのコンストラクトについて、実施例1~2は、驚くべきことに、eWAT内投与後の高くかつ安定な脂肪特異的発現を明らかにする。肥満および糖尿病の予防、回復および処置のための広範囲に及ぶ有益な治療効果が、正常マウス(実施例1)およびob/obマウス(実施例2および10)において示される。実施例10はまた、脂肪肝の著しい改善を明らかにする。
ある実施形態において、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列および要素d)を含み、骨格筋プロモーターがC5-12プロモーター(配列番号56)である、ウイルス発現コンストラクトが包含される。
ある実施形態において、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列および要素e)を含み、ユビキタスプロモーターがCMVプロモーター(配列番号45)であり、ならびにAAV血清型がAAV1である、ウイルス発現コンストラクトが包含される。
好ましい実施形態において、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列および要素e)を含み、AAV1-CMV-moFGF21である、ウイルス発現コンストラクトが包含される。このコンストラクトは、例えば図11A中にITR2-CMV-moFGF21-polyA-ITR2として描写されるウイルス発現コンストラクトを含有し;この発現コンストラクトの配列は配列番号36中に含まれる。
このコンストラクトについて、実施例20は、筋肉内投与後の高くかつ安定な骨格筋特異的発現を明らかにする。肥満および糖尿病の予防、回復および処置のための広範囲に及ぶ有益な治療効果が、HFD給餌マウス(実施例6および21)において示される。実施例20は、肥満および糖尿病を予防することによる有益な健康寿命延伸効果を明らかにする。
ある実施形態において、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列ならびに要素b)および要素c)のヌクレオチド配列を含み、脂肪組織特異的プロモーターがmini/aP2プロモーター(配列番号54)および/またはmini/UCP1プロモーター(配列番号55)である、ウイルス発現コンストラクトが包含される。
ある実施形態において、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列ならびに要素e)および要素c)のヌクレオチド配列を含み、ユビキタスプロモーターがCMVプロモーター(配列番号45)であり、ならびにAAV血清型がAAV1である、ウイルス発現コンストラクトが包含される。
本発明の全てのコンストラクトは、従来技術のもの、例えばZhang et al.,EBioMedicine 15(2017) 173-183において開示されるもの、特に肝臓特異的プロモーター、好ましくはhAATである要素a)、ならびに/またはユビキタスプロモーターと肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする少なくとも1つのヌクレオチド配列、好ましくはmiRT122aと心臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする少なくとも1つのヌクレオチド配列、好ましくはmiRT1との組み合わせであって、脂肪組織における特異的発現を可能にする組み合わせである要素c)、ならびに/またはユビキタスプロモーター、好ましくはCMVとアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター配列、好ましくはAAV1との組み合わせであって、骨格筋における特異的発現を可能にする組み合わせである要素e)を含むものなどよりも、魅力的である。Zhang et al.は、伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にある野生型マウスFGF21コーディング配列(EF1a-mFGF21)を開示している(Zhang et al.,EBioMedicine 15(2017) 173-183)。このコンストラクトは、実施例23および24において本発明のコンストラクトと比較された。全てのインビトロおよびインビボでの実験において、本発明の全ての発現カセットおよびAAVベクターは、標的の組織または細胞型におけるFGF21のより多い発現およびオフターゲットの組織におけるFGF21のより少ない発現を媒介しており、このことは本発明の発現カセットおよびAAVベクターのより高い効率、同様により高い組織特異性を実証するものである。加えて、コンストラクトCMV-moFGF21およびCAG-moFGF21-double miRTはまた、EF1a-mFGF21と比べて、HEK293細胞においてより多いタンパク質産生および培養培地への分泌を媒介した。そのうえ、hAAT-moFGF21およびAAV8-hAAT-moFGF21はまた、EF1a-mFGF21およびAAV8-EF1a-mFGF21よりも多くのFGF21の血流への分泌を媒介した。
「一般的定義」というタイトルの記載部分において詳細に説明されるように、付加的な配列が本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在し得る。好ましい付加的配列としては、逆位末端配列(ITR)、SV40ポリアデニル化シグナル(配列番号50)、ウサギβ-グロビンポリアデニル化シグナル(配列番号51)、CMVエンハンサー配列(配列番号46)およびアポリポタンパク質EからのHCRエンハンサー(配列番号53)が挙げられる。本発明との関連内で、「ITR」は、1つの5‘ITRおよび1つの3’ITRを包含することが意図され、各々AAVのゲノムに由来する。好ましいITRは、AAV2からのものであり、配列番号48(5‘ITR)および配列番号49(3’ITR)により表される。本発明との関連内で、CMVエンハンサー配列(配列番号46)およびCMVプロモーター配列(配列番号45)を2つの別々の配列としてまたは単一の配列(配列番号52)として用いることが包含される。
これらの付加的配列の各々は、本発明のウイルス発現コンストラクト中に存在し得る(例えば図1、2、3、4、5、6、7、8および9中に描写されるように、また図11、31および32中に描写されるように)。
ある実施形態において、先に規定される、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列ならびに要素a)および/またはb)および/またはc)および/またはd)および/またはe)のうちの少なくとも1つを含むウイルス発現コンストラクトは:
- 前記コンストラクトの発現カセットに隣接するITR、
- FGF21をコードするヌクレオチド配列の3‘に位置するSV40もしくはウサギβ-グロビンポリアデニル化シグナル、および/または
- FGF21をコードするヌクレオチド配列の5’に位置するCMVエンハンサー配列もしくはHCRエンハンサー配列
をさらに含む。
好ましい実施形態において、先に規定される、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列ならびに要素a)および/またはb)および/またはc)および/またはd)および/またはe)のうちの少なくとも1つを含むウイルス発現コンストラクトは、前記コンストラクトの発現カセットに隣接するITRをさらに含み、ならびに:
- FGF21をコードするヌクレオチド配列の3‘に位置するSV40もしくはウサギβ-グロビンポリアデニル化シグナル、および/または
- FGF21をコードするヌクレオチド配列の5’に位置するCMVエンハンサー配列もしくはHCRエンハンサー配列
をさらに含んでもよい。
これらの配列は、実験部で、本明細書中で特定されるいくつかのコンストラクトにおいて用いられた。
それゆえ、1つの実施形態において、上で規定されるこれらの好ましいウイルス発現コンストラクトの各々について、ITR、SV40ポリアデニル化シグナル、ウサギβ-グロビンポリアデニル化シグナル、CMVエンハンサー配列、アポリポタンパク質EからのHCRエンハンサー配列よりなる群から選択される付加的配列が存在し得る。
好ましい実施形態において、ウイルス発現コンストラクトは、哺乳動物における発現に適したFGF21をコードするヌクレオチド配列ならびに要素a)および/またはb)および/またはc)および/またはd)および/またはe)のうちの少なくとも1つを含み、ここでITR、SV40ポリアデニル化シグナル、ウサギβ-グロビンポリアデニル化シグナル、CMVエンハンサー配列、HCRエンハンサー配列よりなる群から選択される付加的配列が存在する。好ましいITRは、配列番号48(5’ITR)および配列番号49(3’ITR)により表されるAAV2のものである。
好ましいウイルス発現コンストラクトは、要素a)および/またはb)および/またはc)および/またはd)および/またはe)を含み、発現カセットが5’ITRおよび3’ITRに隣接するようになっている。
他の好ましいウイルス発現コンストラクトは、要素a)および/またはb)および/またはc)および/またはd)および/またはe)を含み、発現カセットが5’ITRおよび3’ITRに隣接するようになっている。加えて、SV40ポリアデニル化シグナルが存在する。
他の好ましいウイルス発現コンストラクトは、要素a)および/またはb)および/またはc)および/またはd)および/またはe)を含み、発現カセットが5’ITRおよび3’ITRに隣接するようになっている。加えて、ウサギβ-グロビンポリアデニル化シグナルが存在する。
他の好ましいウイルス発現コンストラクトは、要素a)および/またはb)および/またはc)および/またはd)および/またはe)を含み、発現カセットが5’ITRおよび3’ITRに隣接するようになっている。加えて、CMVエンハンサー配列が存在する。
他の好ましいウイルス発現コンストラクトは、要素a)および/またはb)および/またはc)および/またはd)および/またはe)を含み、発現カセットが5’ITRおよび3’ITRに隣接するようになっている。加えて、アポリポタンパク質EからのHCRエンハンサー配列が存在する。
最も好ましいデザインされたウイルス発現コンストラクトとしては:
コンストラクトB(配列番号32を含むヌクレオチド配列により表される)、
コンストラクトD(配列番号34を含むヌクレオチド配列により表される)、
コンストラクトF(配列番号36を含むヌクレオチド配列により表される)、
コンストラクトG(配列番号37を含むヌクレオチド配列により表される)、
コンストラクトH(配列番号38を含むヌクレオチド配列により表される)、
コンストラクトI(配列番号39を含むヌクレオチド配列により表される)、
コンストラクトJ(配列番号40を含むヌクレオチド配列により表される)、
コンストラクトK(配列番号41を含むヌクレオチド配列により表される)、
コンストラクトL(配列番号4を含むヌクレオチド配列により表される2)
が挙げられる。
当業者が理解するように、これらのウイルス発現コンストラクトの各々は、AAV2からの2個のITR(すなわち配列番号48(5’ITR)および配列番号49(3’ITR))を既に含んでいる。
コンストラクトBおよびGは、ウサギβ-グロビンポリアデニル化シグナルを含む。コンストラクトFは、SV40ポリアデニル化シグナル、CMVエンハンサー配列およびキメライントロンのヌクレオチド配列(ヒトβ-グロビンおよび免疫グロブリン重鎖遺伝子からのイントロンから構成される)を含む。コンストラクトD、H~Lは、SV40ポリアデニル化シグナル、HCRエンハンサー配列およびキメライントロンのヌクレオチド配列(ヒトβ-グロビンおよび免疫グロブリン重鎖遺伝子からのイントロンから構成される)を含む。
「一般的定義」というタイトルの一般部において説明されるように、本出願の全体を通して、本明細書中でデザインされる好ましいコンストラクトを表す具体的なヌクレオチド配列の配列番号(例として配列番号A、BまたはCを取り上げる)に言及するたび、これは:
i. 配列番号A、BまたはCと少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列;
ii. 遺伝暗号の縮重のために(i)の核酸分子の配列と配列が異なるヌクレオチド配列
により置き換えられ得る。
それぞれ所与のヌクレオチド配列とのその同一性パーセンテージ(少なくとも60%)によって本明細書中に記載される各々のヌクレオチド配列は、さらに好ましい実施形態において、それぞれ所与のヌクレオチドと少なくとも65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%またはそれより高い同一性を持つ。好ましい実施形態において、配列同一性は、本明細書中で特定される配列の全長を比較することにより決定される。本明細書中で特に指示がない限り、所与の配列番号との同一性は、完全長の(すなわちその全長にわたっての、または全体としての)前記配列に基づく同一性または類似性を意味する。
上で特定される所与の配列番号に対するその最小の同一性(すなわち少なくとも60%)により規定されるコンストラクトは、このコンストラクトまたはウイルス発現コンストラクトまたはこのコンストラクトを含むウイルスベクターまたはこのコンストラクトもしくはベクターを含む組成物が細胞の中で、好ましくは肝細胞、脂肪組織の細胞または骨格筋の細胞の中でFGF21の発現を誘導することができるとき、本発明の範囲内に包含される。FGF21の発現は、当業者に知られている技術を用いて査定することができる。好ましい実施形態において、前記発現は、実験部において実施されるように査定される。
好ましい実施形態において、ウイルス発現コンストラクトは、配列番号4、5、6、7、8、9、10もしくは11を含むヌクレオチド配列または配列番号4、5、6、7、8、9、10もしくは11と少なくとも60%の同一性を持つ配列または配列番号4、5、6、7、8、9、10もしくは11と少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ配列により表されるものである。
ウイルスベクター
さらなる態様において、上で規定されるウイルス発現コンストラクトを含むウイルスベクターが提供され、ここで前記ウイルスベクターは、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、レトロウイルスベクターまたはレンチウイルスベクターであり、好ましくはアデノ随伴ウイルス1(AAV1)ベクター、アデノ随伴ウイルス8(AAV8)ベクターおよびアデノ随伴ウイルス9(AAV9)ベクターよりなる群から選択されるアデノ随伴ウイルスベクターである。
「ウイルスベクター」および「アデノ随伴ウイルスベクター(AAVベクター)」は、「一般的定義」というタイトルの記載部分においてさらに規定される。
ある実施形態において、本明細書中で先に規定される各要素およびITRまたはその部分を含む組換えAAV(rAAV)に基づくゲノムを含むAAVベクターが用いられる。好ましいITRは、配列番号48(5’ITR)および配列番号49(3’ITR)により表されるAAV2のものである。
好ましくは、前記AAVベクターは、AAV1ベクター、AAV8ベクターまたはAAV9ベクターである。
本発明のウイルス発現コンストラクトおよびウイルスベクターは、好ましくは、薬剤としての使用のためのものである。薬剤は、好ましくは、代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満を予防、遅延、治癒、回復および/または処置するためのものである。糖尿病は、1型糖尿病、2型糖尿病または一遺伝子性糖尿病であり得る。別の好ましい実施形態において、薬剤は、肝臓の炎症および/または線維症を予防、遅延、治癒、回復および/または処置するためのものである。なお別の好ましい実施形態において、薬剤は、好ましくは、加齢に関連した代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満を予防、遅延、治癒、回復および/または処置することによって健康寿命を延伸するためのものである。なお別の好ましい実施形態において、薬剤は、がん、好ましくは肝臓がんを予防、遅延、治癒、回復および/または処置するためのものである。
処置される対象は、高等哺乳動物、例としてネコ、齧歯類(好ましくはマウス、ラット、スナネズミおよびモルモット、より好ましくはマウスおよびラット)、またはイヌ、またはヒトであり得る。
核酸分子
さらなる態様において、哺乳動物における発現に適しており、肝臓、脂肪組織および/または骨格筋において発現する、哺乳動物コドンに最適化されたFGF21をコードするヌクレオチド配列により表される核酸分子が提供される。
「コドン最適化」の定義は、「一般的定義」というタイトルの記載部分において提供されている。
ある実施形態において、ヌクレオチド配列が配列番号4、5、6、7、8、9、10または11のヌクレオチド配列と少なくとも60%の配列同一性を持つ、上記の核酸分子が包含される。好ましいヌクレオチド配列は、配列番号4、5、6、7、8、9、10または11と少なくとも65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。
組成物
さらなる態様において、上で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または上で規定されるウイルスベクターおよび/または上で規定される核酸分子を1または複数の薬学的に許容される添加剤または媒体と一緒に含む組成物が提供される。
この組成物は、好ましくは、遺伝子治療組成物と呼ばれる。好ましくは、組成物は、薬学的に許容される担体、アジュバント、希釈剤、可溶化剤、賦形剤、保存剤および/または添加剤を含む医薬組成物である。
かかる薬学的に許容される担体、賦形剤、保存剤、可溶化剤、希釈剤および/または添加剤は、例えば、Remington:The Science and Practice of Pharmacy,20th Edition. Baltimore,MD:Lippincott Williams & Wilkins,2000中に見いだされ得る。
好ましい実施形態において、前記組成物は、好ましくは、代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満を予防、遅延、治癒、回復および/または処置するためのものである。糖尿病は、1型糖尿病、2型糖尿病または一遺伝子性糖尿病であり得る。別の好ましい実施形態において、薬剤は、肝臓の炎症および/または線維症を予防、遅延、治癒、回復および/または処置するためのものである。なお別の好ましい実施形態において、薬剤は、好ましくは、加齢に関連した代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満を予防、遅延、治癒、回復および/または処置することによって健康寿命を延伸するためのものである。なお別の好ましい実施形態において、薬剤は、がん、好ましくは肝臓がんを予防、遅延、治癒、回復および/または処置するためのものである。処置される対象は、高等哺乳動物、例としてネコ、齧歯類(好ましくはマウス、ラット、スナネズミおよびモルモット、より好ましくはマウスおよびラット)、またはイヌ、またはヒトであり得る。
前記ウイルス発現コンストラクト、ウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物が抗糖尿病効果および/または抗肥満効果を呈することができるとき、前記ウイルス発現コンストラクト、ウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、好ましくは、代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満を予防、遅延、治癒、回復および/または処置するために用いることができると言われる。
前記ウイルス発現コンストラクト、ウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物が抗線維効果を呈することができるとき、前記ウイルス発現コンストラクト、ウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、好ましくは、肝臓の炎症および/または線維症を予防、遅延、治癒、回復および/または処置するために用いることができると言われる。
前記ウイルス発現コンストラクト、ウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物が加齢の際に抗糖尿病効果および/または抗肥満効果を呈することができるとき、前記ウイルス発現コンストラクト、ウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、好ましくは、加齢に関連した代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満を予防、遅延、治癒、回復および/または処置することによって健康寿命の延伸のために用いることができると言われる。
前記ウイルス発現コンストラクト、ウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物が抗がん効果を呈することができるとき、前記ウイルス発現コンストラクト、ウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、好ましくは、がん、好ましくは肝臓がんを予防、遅延、治癒、回復および/または処置するために用いることができると言われる。
抗糖尿病効果は、血中グルコースの処理が向上したとき、および/または耐糖能が改善されたとき、および/またはインスリン感受性が向上したときに達せられ得る。これは、当業者に知られている技術を用いて、または実験部において行われるように、好ましくは例8もしくは9において査定されるように、査定することができる。この関連において、向上(それぞれ「改善」)とは、当業者に知られているアッセイを用いた、または実験部において行われるアッセイ、例えば血糖、血中インスリンの測定ならびに/もしくはインスリン負荷試験および/もしくはグルコース負荷試験の実施などを用いた、少なくとも検出可能な向上(それぞれ検出可能な改善)を意味する。向上は、アッセイ、例えば血糖、血中インスリンの測定ならびに/またはインスリン負荷試験および/もしくはグルコース負荷試験の実施などを用いた、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%または少なくとも100%の向上であり得る。
抗肥満効果は、体重、体重増加および/または体脂肪パーセンテージが減少したときに達せられ得る。抗肥満効果はまた、肥満度指数(BMI)、ウエスト周囲、ウエストヒップ比(WHR)および/またはウエスト身長比(WHtR)が減少したときに達せられ得る。これは、当業者に知られている技術を用いて、または実験部において行われるように査定することができる。この関連において、「減少」(それぞれ「改善」)とは、当業者に知られているアッセイを用いた、または実験部において行われるアッセイを用いた、少なくとも検出可能な減少(それぞれ検出可能な改善)を意味する。抗肥満効果は、個体の体重、BMIおよび/または組織重量の測定により評価される、肥満の予防と肥満の回復の両方を包含する。
肝臓における抗炎症効果は、マクロファージ浸潤の減少、炎症促進性サイトカインの減少により達せられ得る。これは、当業者に知られている技術を用いて、または実験部において行われるように査定することができる。この関連において、「減少」(それぞれ「改善」)とは、当業者に知られているアッセイを用いた、または実験部において行われるアッセイを用いた、少なくとも検出可能な減少(それぞれ検出可能な改善)を意味する。
肝臓における抗線維効果は、細胞外マトリックスタンパク質蓄積の減少、血液マーカー(例として血漿中のIII型コラーゲンN末端プロペプチド、ヒアルロン酸、メタロプロテイナーゼ タイプ1(TIMP-1)の組織阻害剤、YKL-40、血清グルタミン酸オキザロ酢酸トランスアミナーゼ(SGOT)、血清グルタミン酸ピルビン酸トランスアミナーゼ(SGPT)のレベル)の減少により達せられ得る。抗線維効果はまた、線維症評点系、例えばMetavirまたはIshakなどの改善により達せられ得る。これは、当業者に知られている技術を用いて、または実験部において行われるように査定することができる。この関連において、「減少」(それぞれ「改善」)とは、当業者に知られているアッセイを用いた、または実験部において行われるアッセイを用いた、少なくとも検出可能な減少(それぞれ検出可能な改善)を意味する。
健康寿命延伸効果は、本明細書中で先に規定される抗糖尿病および/または抗肥満効果が加齢に関連した代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満の発症または進行を予防、遅延、治癒、回復または処置するために用いられたときに達せられ得る。健康寿命延伸効果はまた健康寿命の増大により達せられ得て、ここでは代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満に関連した症候がないまたは低減される。健康寿命延伸効果はまた、協調性およびバランス(ロータロッド試験により査定される)、記憶(物体認識試験により査定される)ならびに/または神経筋共応性(タイトロープ試験により査定される)の改善、ミトコンドリアおよび代謝の悪化の減少(代謝およびミトコンドリア機能に関与する遺伝子、例えばPGC-1アルファ、ATPシンターゼおよびERRアルファなどの発現レベルの測定により査定される)により達せられ得る。これは、当業者に知られている技術を用いて、または実験部において行われるように査定することができる。この関連において、「増大」(それぞれ「改善」)とは、当業者に知られているアッセイを用いた、または実験部において行われるアッセイを用いた、少なくとも検出可能な増大(それぞれ検出可能な改善)を意味する。
抗がん効果は、生涯にわたったがんの累積的発生の減少により達せられ得る。これは、当業者に知られている技術を用いて、または実験部において行われるように査定することができる。この関連において、「減少」(それぞれ「改善」)とは、当業者に知られているアッセイを用いた、または実験部において行われるアッセイを用いた、少なくとも検出可能な減少(それぞれ検出可能な改善)を意味する。
抗糖尿病効果および/または抗肥満効果はまた、医師により査定される典型的な症候(例として膵島炎、ベータ細胞の減少、体重の増加)の進行が減速したときにも認められ得る。典型的症候の減少は、症候発生の進行の減速または症候の完全消失を意味し得る。症候およびそれゆえにまた症候の減少は、種々の方法を用いて査定することができ、この方法は大部分は糖尿病および/または肥満の診断において用いられるものと同じ方法であって、臨床検査(clinical examination)および通例の臨床検査(laboratory test)を包含する。かかる方法としては、肉眼レベルの方法と顕微鏡レベルの方法の両方、同様に分子レベルの方法、X線、生化学、免疫組織化学および他のものが挙げられる。
肝臓における抗炎症効果はまた、医師により査定される典型的な症候(例として疲労、感冒様の症候、暗色尿、白色便、腹痛、食欲減退、不明な体重減少、黄疸)の進行が減速したときにも認められ得る。典型的症候の減少は、症候発生の進行の減速または症候の完全消失を意味し得る。症候およびそれゆえにまた症候の減少は、種々の方法を用いて査定することができ、この方法は大部分は肝線維症の診断において用いられるものと同じ方法であって、臨床検査(clinical examination)および通例の臨床検査(laboratory test)を包含する。かかる方法としては、肉眼レベルの方法と顕微鏡レベルの方法の両方、同様に分子レベルの方法、イメージング方法(弾性撮像、X線、MRI、CT、超音波検査、血管造影)、生化学、免疫組織化学および他のものが挙げられる。
肝臓における抗線維効果はまた、医師により査定される典型的な症候(例として肝臓の硬さ、黄疸、食欲減退、はっきりとした思考が困難であること、肢または胃の液体貯留、吐き気、不明な体重減少、衰弱)の進行が減速したときにも認められ得る。典型的症候の減少は、症候発生の進行の減速または症候の完全消失を意味し得る。症候およびそれゆえにまた症候の減少は、種々の方法を用いて査定することができ、この方法は大部分は肝線維症の診断において用いられるものと同じ方法であって、臨床検査(clinical examination)および通例の臨床検査(laboratory test)を包含する。かかる方法としては、肉眼レベルの方法と顕微鏡レベルの方法の両方、同様に分子レベルの方法、イメージング方法(弾性撮像、X線、MRI、CT、超音波検査、血管造影)、生化学、免疫組織化学および他のものが挙げられる。
健康寿命延伸効果はまた、医師により査定される加齢に関連した代謝障害の典型的な症候(例としてインスリン抵抗性、耐糖能障害、体重増加)の進行が減速したときにも認められ得る。典型的症候の減少は、症候発生の進行の減速または症候の完全消失を意味し得る。症候およびそれゆえにまた症候の減少は、種々の方法を用いて査定することができ、この方法は大部分は糖尿病および/または肥満の診断において用いられるものと同じ方法であって、臨床検査(clinical examination)および通例の臨床検査(laboratory test)を包含する。かかる方法としては、肉眼レベルの方法と顕微鏡レベルの方法の両方、同様に分子レベルの方法、X線、生化学、免疫組織化学および他のものが挙げられる。
抗がん効果はまた、医師により査定される典型的な症候(例として腫瘍サイズ、不明な体重減少、食欲減退、少量の食事後に大いに満腹感を感じること、吐き気または嘔吐、肝臓肥大、脾臓肥大、腹部または右肩甲骨近傍の痛み、腹部の腫脹または液体貯留、掻痒、黄疸)の進行が減速したときにも認められ得る。典型的症候の減少は、症候発生の進行の減速または症候の完全消失を意味し得る。症候およびそれゆえにまた症候の減少は、種々の方法を用いて査定することができ、この方法は大部分はがんの診断において用いられるものと同じ方法であって、臨床検査(clinical examination)および通例の臨床検査(laboratory test)を包含する。かかる方法としては、肉眼レベルの方法と顕微鏡レベルの方法の両方、同様に分子レベルの方法、イメージング方法(X線、MRI、CT、超音波検査、血管造影)、生化学、免疫組織化学および他のものが挙げられる。
本発明のウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物を用いた、少なくとも1週間、1ヶ月、6ヶ月、1年またはそれより長い処置の後に上で規定される前記症候または特性が減少した(例としてもはや検出可能でない、または減速させた)ならば、本明細書中で規定される薬剤(ウイルス発現コンストラクト、ウイルスベクター、核酸分子、組成物)は、好ましくは、患者または前記患者の細胞、組織もしくは器官の1つの症候または1つの特性を緩和することができる。
本発明によって使用するための本明細書中で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、代謝障害、例えば糖尿病ならびに/または肥満、肝臓の炎症および/もしくは線維症、加齢に関連した代謝障害、ならびに/またはがんなどに罹患しているまたはこれらを発症するリスクがある個体の細胞、組織および/または器官へのインビボでの投与に適したものであり得て、インビボ、エクスビボまたはインビトロで投与され得る。前記ウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、代謝障害、例えば糖尿病ならびに/または肥満、肝臓の炎症および/もしくは線維症、加齢に関連した代謝障害、ならびに/またはがんなどに罹患しているまたはこれらを発症するリスクがある個体の細胞、組織および/または器官にインビボで直接的または間接的に投与され得て、インビボ、エクスビボまたはインビトロで直接的または間接的に投与され得る。投与様式は、静脈内、皮下、筋肉内、髄腔内、関節内、脳室内、腹腔内、脂肪組織内、吸入を介した、経口、鼻腔内、肝臓内、内臓内、眼内、耳内、局所(topic)の投与および/または逆行性管内膵臓投与(retrograde intraductal pancreatic administration)を介したものであり得る。好ましい投与様式は、本出願の一部としての「実施例についての一般的手法」の中に記載されるように、筋肉内、静脈内または脂肪組織内である。
本発明のウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、当該技術分野で知られている好適な手段を用いることにより直接的または間接的に投与され得る。既に今までに達成されている進歩を考慮すると、個体または前記個体の細胞、組織、器官に本発明のウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物を供給するための手段の改良が予想される。かかる将来の改良は、もちろん、言及された本発明の効果を達成するために取り込まれ得る。ウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、そのまま個体、前記個体の細胞、組織または器官に送達することができる。疾患または症状に応じて、前記個体の細胞、組織または器官は、本明細書中で先に規定されたものであり得る。本発明のウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物が投与されるとき、かかるウイルス発現コンストラクトおよび/またはベクターおよび/または核酸および/または組成物は、送達方法に適合した溶液中に溶解することが好ましい。
本明細書中に包含されるように、治療的有効用量の上述のウイルス発現コンストラクト、ベクター、核酸分子および/または組成物は、好ましくは単回および固有の用量で、したがって反復の定期的投与を避けて投与される。より好ましくは、単回用量が骨格筋に、脂肪組織にまたは静脈内に投与される。
さらなる化合物が本発明の組成物中に存在し得る。前記化合物は、組成物の送達を助け得る。以下に好適な化合物のリストが提供される:本明細書中で規定される各構成成分を小胞またはリポソームの中に複合化またはトラップして細胞膜を通して送達する複合体、ナノ粒子、ミセルおよび/またはリポソームを形成する能力がある化合物。これらの化合物の多くは当該技術分野で知られている。好適な化合物は、ポリエチレンイミン(PEI)、またはポリプロピレンイミンまたはポリエチレンイミンコポリマー(PEC)および誘導体を包含する類似のカチオン性ポリマー、合成両親媒性物質(SAINT-18)、リポフェクチン(商標)、DOTAPを含む。
それらの同一性に応じて、当業者は、どの製剤タイプが本明細書中で規定される組成物に最も適しているかを理解する。
方法/使用
さらなる態様において、薬剤としての使用のための、上で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または上で規定されるウイルスベクターおよび/または上で規定される核酸分子および/または上で規定される組成物が提供される。
ある実施形態において、前記ウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満の処置および/または予防における使用のために提供される。代謝障害の合併症もまた包含され得る。
別の実施形態において、前記ウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、肝臓の炎症および/または線維症の処置および/または予防における使用のために提供される。肝臓の炎症および/または線維症の合併症もまた包含され得る。
なお別の実施形態において、前記ウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、好ましくは加齢に関連した代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満を予防、遅延、治癒、回復および/または処置することによる健康寿命の延伸における使用のために提供される。
なお別の実施形態において、前記ウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、がん、好ましくは肝臓がんの処置および/または予防における使用のために提供される。がんの合併症もまた包含され得る。
さらなる態様において、上で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または上で規定されるウイルスベクターおよび/または上で規定される核酸分子および/または上で規定される組成物の使用を含む、代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満ならびにそれらの合併症を予防、遅延、回復、治癒および/または処置する方法が提供される。
かかる方法は、好ましくは、個体において、前記個体の細胞、組織もしくは器官において代謝障害、例えば糖尿病および/もしくは肥満などの1もしくは複数の症候(複数可)を緩和するためのものであるか、または前記個体の細胞、組織もしくは器官の1もしくは複数の特性(複数可)もしくは症候(複数可)を緩和するものであり、この方法は、前記個体に本明細書中で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物を投与することを含む。
さらなる態様において、上で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または上で規定されるウイルスベクターおよび/または上で規定される核酸分子および/または上で規定される組成物の使用を含む、肝臓の炎症および/または線維症ならびにそれらの合併症を予防、遅延、回復、治癒および/または処置する方法が提供される。
かかる方法は、好ましくは、個体において、前記個体の細胞、組織もしくは器官において肝臓の炎症および/もしくは線維症の1もしくは複数の症候(複数可)を緩和するためのものであるか、または前記個体の細胞、組織もしくは器官の1もしくは複数の特性(複数可)もしくは症候(複数可)を緩和するものであり、この方法は、前記個体に本明細書中で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物を投与することを含む。
さらなる態様において、上で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または上で規定されるウイルスベクターおよび/または上で規定される核酸分子および/または上で規定される組成物の使用を含む、好ましくは、加齢に関連した代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満を予防、遅延、治癒、回復および/または処置することにより健康寿命を延伸する方法が提供される。
かかる方法は、好ましくは、個体において、前記個体の細胞、組織もしくは器官において加齢に関連した代謝障害、例えば糖尿病および/もしくは肥満などの1もしくは複数の症候(複数可)を緩和するためのものであるか、または前記個体の細胞、組織もしくは器官の1もしくは複数の特性(複数可)もしくは症候(複数可)を緩和するものであり、この方法は、前記個体に本明細書中で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物を投与することを含む。
さらなる態様において、上で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/または上で規定されるウイルスベクターおよび/または上で規定される核酸分子および/または上で規定される組成物の使用を含む、がん、好ましくは肝臓がんならびにそれらの合併症を予防、遅延、回復、治癒および/または処置する方法が提供される。
かかる方法は、好ましくは、個体において、前記個体の細胞、組織もしくは器官においてがん、例えば肝臓がんなどの1もしくは複数の症候(複数可)を緩和するためのものであるか、または前記個体の細胞、組織もしくは器官の1もしくは複数の特性(複数可)もしくは症候(複数可)を緩和するものであり、この方法は、前記個体に本明細書中で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物を投与することを含む。
本発明との関連において、代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満を予防、遅延、回復、治癒および/または処置するための薬剤の製造のための、本明細書中で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物の使用が提供される。
本発明との関連において、肝臓の炎症および/または線維症を予防、遅延、治癒、回復および/または処置するための薬剤の製造のための、本明細書中で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物の使用が提供される。
本発明との関連において、好ましくは、加齢に関連した代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満を予防、遅延、治癒、回復および/または処置することにより健康寿命を延伸するための薬剤の製造のための、本明細書中で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物の使用が提供される。
本発明との関連において、がん、好ましくは肝臓がんを予防、遅延、回復、治癒および/または処置するための薬剤の製造のための、本明細書中で規定されるウイルス発現コンストラクトおよび/またはウイルスベクターおよび/または核酸分子および/または組成物の使用が提供される。
代謝障害としては、メタボリックシンドローム、糖尿病、肥満、肥満関連併存病、糖尿病関連併存病、高血糖症、インスリン抵抗性、耐糖能障害、脂肪肝、アルコール性肝疾患(ALD)、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、冠動脈心疾患(CHD)、高脂血症、アテローム性動脈硬化、内分泌疾患(endocrinophaties)、オステオサルコペニア肥満症候群(OSO)、糖尿病性腎症(diabetic nephropaty)、慢性腎症(CKD)、心肥大、糖尿病性網膜症、糖尿病性腎症、糖尿病性神経障害、関節炎、敗血症、眼の新生血管形成、神経変性、認知症が挙げられ、またうつ病、腺腫、癌腫が挙げられ得る。
糖尿病としては、糖尿病前症、高血糖症、1型糖尿病、2型糖尿病、若年発症成人型糖尿病(MODY)、一遺伝子性糖尿病、新生児糖尿病、妊娠性糖尿病、不安定型糖尿病、特発性糖尿病、薬物または化学物質誘発性糖尿病、Stiff-man症候群、脂肪萎縮性糖尿病、成人潜在性自己免疫性糖尿病(LADA)が挙げられる。
肥満としては、過体重、中枢/上半身肥満、末梢/下半身肥満、病的肥満、オステオサルコペニア肥満症候群(OSO)、小児肥満、メンデル(一遺伝子性)症候性肥満、メンデル非症候性肥満、多遺伝子性肥満が挙げられる。
代謝障害、糖尿病、肥満および処置される対象のタイプは、本明細書中で先に規定されている。
肝臓の炎症および/または線維症としては、自己免疫性肝炎、A型、B型、C型、D型およびE型肝炎を包含するウイルス性肝炎、アルコール性肝炎、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)および肝硬変が挙げられる。
がんとしては、星状細胞腫、神経膠腫、白血病、リンパ腫、黒色腫、骨髄腫、神経芽細胞腫、肉腫(軟骨肉腫、線維肉腫、横紋筋肉腫(rhabdomyoscaroma)および骨肉腫を包含する)、シュワン腫、精上皮腫、ならびに膀胱、乳房、子宮頸部、結腸、子宮内膜、食道、胆嚢、腎臓、肝臓、肺、卵巣、前立腺、膵臓、直腸、皮膚、胃および甲状腺の癌腫が挙げられる。好ましいがんは、肝臓がん、好ましくは肝細胞癌である。1つの実施形態において、前記方法または使用は、インビトロで、例えば細胞培養を用いて実施される。好ましくは、前記方法または使用は、インビボである。これらの方法/使用の各々の特徴は、本明細書中で既に規定されている。
本発明のある方法において、ウイルス発現コンストラクトおよび/またはベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、個体において代謝障害、好ましくは糖尿病および/または肥満を処置するために用いられることが知られている付加的な化合物と組み合わされ得る。
本発明の別の方法において、ウイルス発現コンストラクトおよび/またはベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、肝臓の炎症および/または線維症を処置するために用いられることが知られている付加的な化合物と組み合わされ得る。
本発明のなお別の方法において、ウイルス発現コンストラクトおよび/またはベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、健康寿命を延伸するために用いられることが知られている付加的な化合物と組み合わされ得る。
本発明のなお別の方法において、ウイルス発現コンストラクトおよび/またはベクターおよび/または核酸分子および/または組成物は、がん、好ましくは肝臓がんを処置するために用いられることが知られている付加的な化合物と組み合わされ得る。
好ましい実施形態において、本発明による使用または方法における処置は、繰り返される必要はない。あるいは、本発明による使用または方法において、ウイルス発現コンストラクトまたは前記組成物の前記投与は、毎年または2、3、4、5、6年ごとに繰り返され得る。
一般的定義
同一性/類似性
本発明との関連において、線維芽細胞増殖因子21(FGF21)としてのタンパク質断片またはポリペプチドまたはペプチドまたは派生ペプチドは、アミノ酸配列により表される。
本発明との関連において、FGF21をコードする核酸分子としての核酸分子は、タンパク質断片またはポリペプチドまたはペプチドまたは派生ペプチドをコードする核酸またはヌクレオチドの配列により表される。核酸分子は、調節性領域を含み得る。
所与の配列番号(Sequence Identity Number)(配列番号(SEQ ID NO))によって本明細書中で特定される各々の核酸分子またはタンパク質断片またはポリペプチドまたはペプチドまたは派生ペプチドまたはコンストラクトは、開示される具体的な配列に限定されるものではないことが理解されるものである。本明細書中で特定される各コーディング配列は、所与のタンパク質断片もしくはポリペプチドもしくはペプチドもしくは派生ペプチドもしくはコンストラクトをコードするか、またはそれ自体がタンパク質断片もしくはポリペプチドもしくはコンストラクトもしくはペプチドもしくは派生ペプチドである。本出願の全体を通して、所与のタンパク質断片またはポリペプチドまたはペプチドまたは派生ペプチドをコードする具体的なヌクレオチド配列の配列番号(例として配列番号Xを取り上げる)に言及するたび、これは:
i. 配列番号Xと少なくとも60%の配列同一性もしくは類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列;
ii. 遺伝暗号の縮重のために(i)の核酸分子の配列と配列が異なるヌクレオチド配列;または
iii. 配列番号Xのヌクレオチド配列によりコードされるアミノ酸配列と少なくとも60%のアミノ酸同一性または類似性を持つアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列
により置き換えられ得る。
本出願の全体を通して、具体的なアミノ酸配列の配列番号(例として配列番号Yを取り上げる)に言及するたび、これは:
配列番号Yのアミノ酸配列と少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つアミノ酸配列を含むポリペプチド
により置き換えられ得る。
それぞれ所与のヌクレオチド配列またはアミノ酸配列とのその同一性または類似性パーセンテージ(少なくとも60%)によって本明細書中に記載される各々のヌクレオチド配列またはアミノ酸配列は、さらに好ましい実施形態において、それぞれ所与のヌクレオチドまたはアミノ酸配列と少なくとも65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%またはそれより高い同一性または類似性を持つ。好ましい実施形態において、配列同一性または類似性は、本明細書中で特定される配列の全長を比較することにより決定される。本明細書中で特に指示がない限り、所与の配列番号との同一性または類似性は、完全長の(すなわちその全長にわたっての、または全体としての)前記配列に基づく同一性または類似性を意味する。
ノンコーディングの(すなわちプロモーターのまたは別の調節性領域の)各ヌクレオチド配列は、具体的なヌクレオチド配列の配列番号(例として配列番号Aを取り上げる)と少なくとも60%の配列同一性または類似性を持つヌクレオチド配列を含むヌクレオチド配列により置き換えることができる。好ましいヌクレオチド配列は、配列番号Aと少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%の同一性を持つ。同一性は、本明細書中で説明されるように、その配列番号の全体にわたって、またはその部分にわたって査定され得る。好ましい実施形態において、かかるノンコーディングヌクレオチド配列、例えばプロモーターなどは、少なくとも、当業者に知られているかかるノンコーディングヌクレオチド配列の活性、例えばプロモーターの活性などを呈するまたは発揮する。
「配列同一性」は、配列を比較することにより決定される、2個もしくはそれより多くのアミノ酸(ポリペプチドまたはタンパク質)配列間の、または2個もしくはそれより多くの核酸(ポリヌクレオチド)配列間の関係性として本明細書中で規定される。好ましい実施形態において、配列同一性は、2個の所与の配列番号の完全長に基づいて、またはその部分に基づいて算出される。その部分とは、好ましくは、両配列番号の少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%または100%を意味する。当該分野において、「同一性」はまた、場合によって、かかる配列の文字列間のマッチにより決定されるアミノ酸または核酸配列間の配列関連性の程度を意味する。
2個のアミノ酸配列間の「類似性」は、1つのポリペプチドのアミノ酸配列およびその保存的アミノ酸置換体を第二のポリペプチドの配列と比較することにより決定される。「同一性」および「類似性」は、公知の方法により容易に算出することができ、この方法としては、限定されるものではないが、Computational Molecular Biology,Lesk,A.M.,ed.,Oxford University Press,New York,1988; Biocomputing: Informatics and Genome Projects,Smith,D.W.,ed.,Academic Press,New York,1993; Computer Analysis of Sequence Data,Part I,Griffin,A.M.,and Griffin,H.G.,eds.,Humana Press,New Jersey,1994; Sequence Analysis in Molecular Biology,von Heine,G.,Academic Press,1987; and Sequence Analysis Primer,Gribskov,M. and Devereux,J.,eds.,M Stockton Press,New York,1991; and Carillo,H.,and Lipman,D.,SIAM J.Applied Math.,48:1073(1988)中に記載されるものが挙げられる。
同一性を決定するための好ましい方法は、試験される配列間の最大マッチを与えるようにデザインされる。同一性および類似性を決定するための方法は、公開されているコンピュータープログラム中に成文化されている。2個の配列間の同一性および類似性を決定するための好ましいコンピュータープログラム方法としては、例としてGCGプログラムパッケージ(Devereux,J.,et al.,Nucleic Acids Research 12(1):387(1984))、BestFit、BLASTP、BLASTNおよびFASTA(Altschul,S.F. et al.,J.Mol.Biol. 215:403-410(1990)が挙げられる。BLAST Xプログラムは、NCBIおよび他のソーズから公開されている(BLAST Manual,Altschul,S.,et al.,NCBI NLM NIH Bethesda,MD 20894; Altschul,S.,et al.,J.Mol.Biol. 215:403-410(1990)。周知のSmith Watermanアルゴリズムも同一性を決定するために用いられ得る。
ポリペプチド配列比較のための好ましいパラメーターとしては、Algorithm:Needleman and Wunsch,J.Mol.Biol. 48:443-453(1970);Hentikoff and Hentikoff,Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 89:10915-10919(1992)からのComparison matrix:BLOSSUM62;Gap Penalty:12;およびGap Length Penalty:4が挙げられる。これらのパラメーターを有する有用なプログラムは、Madison,WIにあるGenetics Computer Groupから「Ogap」プログラムとして公開されている。前述のパラメーターは、アミノ酸比較のデフォルトパラメーターである(エンドギャップへのペナルティを伴わない)。
核酸比較のための好ましいパラメーターとしては、Algorithm:Needleman and Wunsch,J.Mol.Biol. 48:443-453(1970);Comparison matrix:matches=+10,mismatch=0;Gap Penalty:50;Gap Length Penalty:3が挙げられる。Madison,WisにあるGenetics Computer GroupからGapプログラムとして利用可能である。上で与えられたのは、核酸比較のデフォルトパラメーターである。
アミノ酸類似性の程度を決定する際、当業者は、当業者に明らかな、いわゆる「保存的」アミノ酸置換を考慮してもよい。保存的アミノ酸置換とは、類似した側鎖を持つ残基の交換可能性をいう。例えば、脂肪族側鎖を持つアミノ酸のグループはグリシン、アラニン、バリン、ロイシンおよびイソロイシンであり;脂肪族-ヒドロキシル側鎖を持つアミノ酸のグループはセリンおよびスレオニンであり;アミド含有側鎖を持つアミノ酸のグループはアスパラギンおよびグルタミンであり;芳香族側鎖を持つアミノ酸のグループはフェニルアラニン、チロシンおよびトリプトファンであり;塩基性側鎖を持つアミノ酸のグループはリジン、アルギニンおよびヒスチジンであり;ならびに硫黄含油側鎖を持つアミノ酸のグループはシステインおよびメチオニンである。好ましい保存的アミノ酸置換のグループは:バリン-ロイシン-イソロイシン、フェニルアラニン-チロシン、リジン-アルギニン、アラニン-バリンおよびアスパラギン-グルタミンである。本明細書中に開示されるアミノ酸配列の置換バリアントは、開示された配列中の少なくとも1個の残基が取り除かれていて異なる残基がその位置に挿入されているものである。好ましくは、アミノ酸の変化は保存的である。各々の天然起源アミノ酸についての好ましい保存的置換は、AlaからSer;ArgからLys;AsnからGlnまたはHis;AspからGlu;CysからSerまたはAla;GlnからAsn;GluからAsp;GlyからPro;HisからAsnまたはGln;IleからLeuまたはVal;LeuからIleまたはVal;LysからArg;GlnまたはGlu;MetからLeuまたはIle;PheからMet、LeuまたはTyr;SerからThr;ThrからSer;TrpからTyr;TyrからTrpまたはPhe;およびValからIleまたはLeuである。
遺伝子またはコーディング配列
「遺伝子」または「コーディング配列」または「核酸」または「ヌクレオチド配列」または「核の(nucleic)」とは、特定のタンパク質、例えばFGF21などを「コードする」DNAまたはRNAの領域(転写領域)をいう。コーディング配列は、適切な制御領域、例えばプロモーターなどの制御下に置かれると、転写され(DNA)、ポリペプチドに翻訳される(RNA)。遺伝子は、いくつかの作動可能に連結された断片、例えばプロモーター、5’リーダー配列、イントロン、コーディング配列および3’非翻訳配列または3’非翻訳領域(3’UTR)などを含み得て、これはポリアデニル化部位またはシグナル配列を含む。キメラまたは組換え遺伝子(例えばFGF21遺伝子など)は、天然では通常見られない遺伝子、例えばそのプロモーターが天然では転写DNA領域の一部または全てと関連がない遺伝子などである。「遺伝子の発現」とは、遺伝子がRNAに転写される、および/または活性タンパク質に転写されるプロセスをいう。
プロモーター
本明細書中で用いられるとき、用語「プロモーター」とは、1または複数の遺伝子(またはコーディング配列)の転写を制御するように機能する、その遺伝子の転写開始部位の転写方向に対して上流に位置する核酸断片をいい、これは、DNA依存的RNAポリメラーゼの結合部位、転写開始部位、ならびに限定されるものではないが転写因子結合部位、リプレッサーおよびアクティベータータンパク質結合部位を包含する任意の他のDNA配列、ならびにプロモーターからの転写量を調節するように直接的または間接的に作用することが当業者に知られている任意の他のヌクレオチド配列の存在により構造的に特定される。「構成型」プロモーターは、大半の生理的および発生条件下で活性があるプロモーターである。「誘導型」プロモーターは、生理的または発生的条件に応じて調節されるプロモーターである。「器官特異的」または「組織特異的」プロモーターは、それぞれ特異的なタイプの器官または組織において活性があるプロモーターである。器官特異的および組織特異的プロモーターは、主として1つの器官または組織において1または複数の遺伝子(またはコーディング配列)の発現を調節するが、他の器官または組織においても同様に検出可能なレベル(「漏出性」)の発現を許容することができる。他の器官または組織における漏出性発現とは、当業者に知られている標準的アッセイ(例としてPCR、ウエスタンブロット分析、ELISA)により評価される、器官特異的または組織特異的な発現と比べて少なくとも1倍、少なくとも2倍、少なくとも3倍、少なくとも4倍または少なくとも5倍低いものの、なお検出可能である発現を意味する。漏出性発現が検出され得る器官または組織の最大数は、5、6、7または8個である。「脂肪組織特異的プロモーター」は、脂肪組織において転写を開始する能力があるプロモーターであるが、他の(最大5、6、7または8個の)器官または体の部分において何らかの漏出性発現をなお許容する。脂肪組織における転写は、脂肪組織および脂肪細胞、例えば白色脂肪細胞、褐色脂肪細胞、ベージュ脂肪細胞、前脂肪細胞、間質血管細胞などにおいて検出することができる。「肝臓特異的プロモーター」は、肝臓において転写を開始する能力があるプロモーターであるが、他の(最大5、6、7または8個の)器官または体の部分において何らかの漏出性発現をなお許容する。肝臓における転写は、肝臓組織および肝臓細胞、例えば肝細胞、クッパー細胞および/または卵円形細胞などにおいて検出することができる。同様に、「骨格筋プロモーター」は、骨格筋において転写を開始する能力があるプロモーターであるが、他の(最大5、6、7または8個の)器官または体の部分において何らかの漏出性発現をなお許容する。骨格筋における転写は、骨格筋細胞、例えば筋細胞、筋芽細胞、衛星細胞などにおいて検出することができる。
「ユビキタスプロモーター」は、生物の実質的に全ての組織、器官および細胞において活性がある。
FGF21をコードするヌクレオチド配列の器官特異的および/または組織特異的な発現のために好適なプロモーターとしては、ヒトα1-アンチトリプシンプロモーター、アポリポタンパク質Eからの肝細胞制御領域(HCR)エンハンサーと組み合わせたα1-アンチトリプシンプロモーター、アルブミンプロモーター、主要尿タンパク質プロモーター、ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(PEPCK)プロモーター、肝臓富化タンパク質アクティベータープロモーター、トランスチレチンプロモーター、チロキシン結合グロブリンプロモーター、アポリポタンパク質A1プロモーター、肝臓脂肪酸結合タンパク質プロモーター、フェニルアラニンヒドロキシラーゼプロモーター、脂肪細胞タンパク質2(aP2、脂肪酸結合タンパク質4(FABP4)としても知られる)プロモーター、PPARyプロモーター、アディポネクチンプロモーター、ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(PEPCK)プロモーター、ヒトアロマターゼチトクロムp450(p450arom)に由来するプロモーター mini/aP2プロモーター(脂肪特異的なaP2エンハンサーおよび基本のaP2プロモーターから構成される)、脱共役タンパク質1(UCP1)プロモーター、mini/UCP1プロモーター(脂肪特異的なUCP1エンハンサーおよび基本のUCP1プロモーターから構成される)、アディプシンプロモーター、レプチンプロモーター、Foxa-2プロモーター、ミオシン軽鎖プロモーター、ミオシン重鎖プロモーター、デスミンプロモーター、C5-12プロモーター、筋クレアチンキナーゼ(MCK)プロモーター、平滑筋アルファ-アクチンプロモーター、CK6プロモーター、Unc-45ミオシンシャペロンBプロモーター、MCKエンハンサーのコピーと組み合わせた基本のMCKプロモーター、Enh358MCKプロモーター(MCKエンハンサーとMCK遺伝子の358bp近位プロモーターとの組み合わせ)が挙げられる。
作動可能に連結される
「作動可能に連結される」とは、制御配列、例えばプロモーター配列または調節配列などが、好ましくはFGF21をコードする目的のヌクレオチド配列に対して、そのプロモーターまたは制御または調節配列が細胞および/または対象における好ましくはFGF21をコードする目的ヌクレオチド配列の転写および/または産生もしくは発現を指示するまたはこれらに影響を与えるような位置に適切に置かれた構成として本明細書中で規定される。例えば、プロモーターがコーディング配列の転写または発現を開始または調節することができるならば、そのプロモーターはコーディング配列に作動可能に連結されており、この場合、コーディング配列はプロモーター「の制御下」にあると理解されるものである。コンストラクト内に含まれる1または複数のヌクレオチド配列および/またはエレメントが「任意選択の目的ヌクレオチド配列に作動可能に連結されるように構成される」と本明細書中で規定されるとき、ひとたび前記目的ヌクレオチド配列が前記コンストラクト中に存在すれば、前記ヌクレオチド配列および/またはエレメントは、これらのヌクレオチド配列および/またはエレメントが前記目的ヌクレオチド配列に全て作動可能に連結されるように前記コンストラクト内に構成されるものと理解される。
ウイルス発現コンストラクト
発現コンストラクトは、細胞内で安定であってエピソームのままであることができるゲノムを保有する。本発明との関連内で、細胞とは、コンストラクトを作製するために用いられる細胞、またはコンストラクトが投与される細胞を包含することを意味し得る。あるいはコンストラクトは、例として相同組換えを通じてまたは別の方法で細胞のゲノムに組み込まれる能力がある。とりわけ好ましい発現コンストラクトは、本明細書中で規定されるFGF21をコードするヌクレオチド配列が本明細書中で規定されるプロモーターに作動可能に連結されており、前記プロモーターが細胞において前記ヌクレオチド配列(すなわちコーディング配列)の発現を指示する能力を持つものである。好ましくは、前記プロモーターは、特異的器官および/または特異的組織の少なくとも1つの細胞において前記ヌクレオチド配列の発現を指示する。好ましくは、前記プロモーターは、肝臓、脂肪組織および/または骨格筋の少なくとも1つの細胞において前記ヌクレオチド配列の発現を指示する。好ましくは、前記プロモーターは、肝臓、脂肪組織および/または骨格筋の細胞のうちの少なくとも10%、20%、30%、40%、40%、60%、70%、80%、90%または100%において発現を指示する。本発明との関連において、肝臓、脂肪組織または骨格筋において発現するFGF21とは、他の器官または組織と比べて肝臓、脂肪組織または骨格筋におけるFGF21の優先的または優勢な(少なくとも10%多い、少なくとも20%多い、少なくとも30%多い、少なくとも40%多い、少なくとも50%多い、少なくとも60%多い、少なくとも70%多い、少なくとも80%多い、少なくとも90%多い、少なくとも100%多い、少なくとも150%多い、少なくとも200%またはそれより多い)発現をいう。本出願の全体を通じて、発現との関連において肝臓特異的または脂肪特異的または骨格筋特異的が言及される場合、それぞれ肝臓、脂肪組織または骨格筋を構成する細胞型(複数可)の細胞型特異的な発現も予想される。
本発明のウイルス発現コンストラクトは、「哺乳動物における発現に適した」形のヌクレオチド配列を含み、これは、ウイルス発現コンストラクトが、発現のために用いられる哺乳動物宿主細胞に基づいて選択される、発現させるヌクレオチド配列に作動的に連結された1または複数の調節性配列を包含することを意味する。好ましくは、発現のために用いられる前記哺乳動物宿主細胞は、ヒト、マウスまたはイヌの細胞である。
本発明のウイルス発現コンストラクトは、肝臓、脂肪組織および/または骨格筋において発現するヌクレオチド配列を含む。
本明細書中で用いられるとき、「脂肪組織」とは、成熟脂肪細胞(すなわち脂肪細胞)ならびに小血管、神経組織、リンパ節および間質血管細胞群(SVF)の組み合わせから構成される組織である。SVFは、内皮細胞、線維芽細胞、脂肪細胞前駆細胞(すなわち前脂肪細胞)、および免疫細胞、例えばマクロファージおよびT細胞などから構成される。哺乳動物において、2つの異なるタイプの脂肪組織:白色脂肪組織(WAT)および褐色脂肪組織(BAT)が慣例的に区別されている。哺乳動物において、脂肪組織は多貯蔵器官(multi-depot organ)中に含有される。脂肪の貯蔵部(depot)としては、限定されるものではないが、精巣上体(epidydymal)WAT(eWAT)、鼠径部WAT(iWAT)、後腹膜WAT(rWAT)、腸間膜WAT(mWAT)、肩甲骨間BAT(iBAT)が挙げられる。
本明細書中で用いられるとき、「骨格筋」とは、筋線維から構成される組織をいう。筋線維(muscle fiber)は、筋線維(myofiber)としても知られ、数百個の筋芽細胞の融合に起因する単一の多核または合胞体の細胞であり、これらのうちのいくつかは衛星細胞として知られる未分化細胞として成熟した筋肉内に残存している。個々の筋線維は、筋内膜と呼ばれる結合組織に囲まれている。およそ10から100本の筋線維が線維束(fascicle)または線維束(bundle)を形成し、これら自体は筋周膜と呼ばれる別の結合組織層に囲まれている。最終的に、骨格筋は、筋上膜と呼ばれる別の結合組織層に囲まれている線維束の群により形成される。筋線維に加えて、骨格筋は、多数の血管および神経からも構成される。筋肉の端部は、骨膜または他の筋肉の結合組織への筋肉の付着を媒介する高密度な結合組織構造である腱および腱膜に向かって集まる。
本明細書中で用いられるとき、「肝臓」とは、肝細胞から構成される組織をいう。肝細胞は、肝臓中の細胞の約50~70%に相当する。肝細胞に加えて、肝臓は、内皮細胞、傍類洞細胞、卵円形細胞、クッパー細胞および星状細胞(伊東細胞)から構成される。クッパー細胞により活性化されると、星状細胞は筋線維芽細胞へとトランスフォームする。中心静脈、ならびに肝動脈の前終端枝、肝門脈、胆小管およびリンパ管を含有する門脈路(portal track)(門脈トライアッド)も肝臓において見出される。
かかる好ましい発現コンストラクトは、発現カセットを含むと言われる。本明細書中で用いられる発現カセットは、FGF21をコードするヌクレオチド配列を含むまたはこれからなり、前記ヌクレオチド配列の発現を指示する能力を持つプロモーターに作動可能に連結されている。ある実施形態において、本明細書中で用いられる発現カセットは、FGF21をコードするヌクレオチド配列、プロモーター、ならびに肝臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする少なくとも1つのヌクレオチド配列および心臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードする少なくとも1つのヌクレオチド配列を含むまたはこれからなる。1つの実施形態において、記載された発現カセットは、それらの同族のマイクロRNAに完全に相補的である、肝臓において発現するマイクロRNAおよび/または心臓において発現するマイクロRNAの標的配列をコードするヌクレオチド配列を含有する。別の実施形態において、記載された発現カセットは、不完全に相補的(1個のミスマッチ/5個の連続したヌクレオチド)である、マイクロRNA結合部位をコードする1または複数のヌクレオチド配列(複数可)を含有する。なお別の実施形態において、発現カセットは、完全および不完全なマイクロRNA結合部位をコードする両ヌクレオチド配列を含有し得る。発現カセットは、それゆえ、単一の完全なマイクロRNA標的部位、複数の完全なマイクロRNA標的部位、単一の不完全なマイクロRNA標的部位、複数の不完全なマイクロRNA標的部位、または完全および不完全なマイクロRNA標的部位の組み合わせをコードするヌクレオチド配列を用いることにより調節レベルに変化をもたらすように合わせることができる。さらに、異なるマイクロRNAの標的部位をコードするヌクレオチド配列が用いられ得て、それゆえ遺伝子を複数のマイクロRNAにより調節することが可能になる。マイクロRNAの標的配列をコードするヌクレオチド配列の好ましい位置は3’UTRである。しかしながら、コーディング配列または5’UTR配列のいずれかに挿入されたヌクレオチド配列(標的配列をコードするもの)も用いられ得る。
マイクロRNAの標的配列をコードするヌクレオチド配列の選択は、所望の発現パターンにより決定される。細胞中の内因性マイクロRNAの存在は、前記マイクロRNAの標的配列をコードするヌクレオチド配列を含有する発現コンストラクトからの遺伝子またはコーディング配列の発現を阻害する。所与の細胞型において阻害される目的の遺伝子またはコーディング配列の発現のため、その細胞型中に存在するマイクロRNAにより認識される標的配列をコードするヌクレオチド配列が選ばれる。
ウイルス発現コンストラクトは、遺伝子治療において用いられることが意図される発現コンストラクトである。これは、本明細書中で後に規定されるウイルスゲノムの一部を含むようにデザインされる
本明細書中で開示される発現コンストラクトは、前記FGF21をコードするヌクレオチド配列を好適な細胞、例として培養細胞または多細胞生物の細胞の中で発現させる組換え技術を用いて調製することができ、これは例えば、Ausubel et al.,“Current Protocols in Molecular Biology”,Greene Publishing and Wiley-Interscience,New York(1987)およびSambrook and Russell(2001、上記);などの中に記載され;両文献は参照によりその全体が本明細書中に組み込まれる。Kunkel(1985) Proc.Natl.Acad.Sci. 82:488(部位特異的変異導入を記載している)およびRoberts et al.(1987) Nature 328:731-734またはWells,J.A.,et al.(1985) Gene 34:315(カセット変異導入を記載している)も参照されたい。
典型的に、FGF21をコードする核酸またはヌクレオチド配列は、発現コンストラクトまたは発現ベクター中で用いられる。フレーズ「発現ベクター」または「ベクター」とは、一般に、遺伝子またはコーディング配列に適合した宿主中で遺伝子またはコーディング配列の発現を起こさせる能力を持つヌクレオチド配列をいう。これらの発現ベクターは、典型的に、好適なプロモーター配列を少なくとも包含し、任意選択で転写終結シグナルを包含する。本明細書中に記載される、発現を起こさせるのに必要なまたは役立つ付加的な因子を用いることもできる。FGF21をコードする核酸またはDNAまたはヌクレオチド配列は、インビトロ細胞培養への導入および発現の能力を持つDNAコンストラクト中に組み込まれる。具体的には、DNAコンストラクトは、原核生物宿主、例えば細菌、例としてE.coliなどの中での複製に適しているか、または培養される哺乳動物、植物、昆虫(例としてSf9)、酵母、真菌または他の真核生物の細胞株の中に導入することができる。
特定の宿主への導入のために調製されるDNAコンストラクトは、宿主により認識される複製系、所望のポリペプチドをコードする意図されるDNAセグメント、ならびにポリペプチドをコードするセグメントに作動可能に連結される転写および翻訳の開始および終結調節性配列を包含し得る。用語「作動可能に連結される」は、本明細書中で既に規定されている。例えば、プロモーターまたはエンハンサーは、それがコーディング配列の転写を刺激するならば、コーディング配列に作動可能に連結されている。シグナル配列のDNAは、ポリペプチドの分泌に関与するタンパク質前駆体として発現するならば、ポリペプチドをコードするDNAに作動可能に連結されている。一般に、作動可能に連結されているDNA配列は近接しており、シグナル配列の場合は近接かつリーディングフレームの中にある。しかしながら、エンハンサーは、それらがその転写を制御するコーディング配列と近接している必要はない。連結は、好都合な制限部位での、もしくはその代わりに挿入されるアダプターもしくはリンカーでのライゲーションにより、または遺伝子合成により達成される。
適切なプロモーター配列の選択は、一般に、DNAセグメントの発現のために選択される宿主細胞に依存する。好適なプロモーター配列の例としては、当該技術分野で周知である原核生物および真核生物のプロモーターが挙げられる(例として上記のSambrook and Russell,2001を参照されたい)。転写調節性配列は、典型的に、宿主により認識される異種のエンハンサーまたはプロモーターを包含する。適切なプロモーター配列の選択は宿主に依存するが、例えばtrp、lacおよびファージプロモーター、tRNAプロモーターおよび解糖酵素プロモーターなどのプロモーターが知られていて利用可能である(例として上記のSambrook and Russell,2001を参照されたい)。発現ベクターは、複製系ならびに転写および翻訳の調節性配列を、ポリペプチドをコードするセグメントの挿入部位と一緒に包含する。大半の場合、複製系は、そのベクターを作製するために用いられる細胞(E.Coliのような細菌細胞)中でのみ機能する。大半のプラスミドおよびベクターは、ベクターが感染する細胞の中で複製しない。実行可能な細胞株および発現ベクターの組み合わせの例は、Sambrook and Russell(2001、上記)およびMetzger et al.(1988) Nature 334:31-36中に記載される。例えば、好適な発現ベクターは、酵母、例としてS.cerevisiae、e.g.、昆虫細胞、例としてSf9細胞、哺乳動物細胞、例としてCHO細胞、および細菌細胞、例としてE.coli中で発現させることができる。細胞は、それゆえに、原核生物または真核生物の宿主細胞であり得る。細胞は、液体培地中または固体培地上での培養に適した細胞であり得る。
あるいは、宿主細胞は、多細胞生物、例えば遺伝子導入植物または動物などの一部である細胞である。
ウイルスベクター
ウイルスベクターまたはウイルス遺伝子治療ベクターは、上で規定されるウイルス発現コンストラクトを含むベクターである。
ウイルスベクターまたはウイルス遺伝子治療ベクターは、遺伝子治療に適したベクターである。遺伝子治療に適したベクターは、Anderson 1998,Nature 392:25-30;Walther and Stein,2000,Drugs 60:249-71;Kay et al.,2001,Nat.Med. :33-40;Russell,2000,J.Gen.Virol. 81:2573-604;Amado and Chen,1999,Science 285:674-6;Federico,1999,Curr.Opin.Biotechnol.10:448-53;Vigna and Naldini,2000,J.Gene Med. :308-16;Marin et al.,1997,Mol.Med.Today :396-403;Peng and Russell,1999,Curr.Opin.Biotechnol. 10:454-7;Sommerfelt,1999,J.Gen.Virol. 80:3049-64;Reiser,2000,Gene Ther. :910-3;およびこれらにおいて引用される参考文献中に記載されている。
とりわけ好適な遺伝子治療ベクターとしては、アデノウイルスおよびアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターが挙げられる。これらのベクターは、滑膜細胞および肝臓細胞を包含する広範な数の分裂および非分裂細胞型に感染する。アデノウイルスおよびAAVベクターの細胞侵入後のエピソーム性は、上に指し示されるように、これらのベクターを治療用途に適したものにする(Russell,2000,J.Gen.Virol. 81:2573-2604;Goncalves,2005,Virol J. 2(1):43)。AAVベクターは、導入遺伝子発現の非常に安定な長期的発現をもたらすことが知られているため、なおより好ましい(イヌにおいて最大9年間(Niemeyer et al,Blood. 2009 Jan 22;113(4):797-806)およびヒトにおいて約10年間(Buchlis,G. et al.,Blood. 2012 Mar 29;119(13):3038-41)。好ましいアデノウイルスベクターは、Russell(2000、上記)により概説されるように、宿主応答を低減させるために改変される。AAVベクターを用いた遺伝子治療方法は、Wang et al.,2005,J Gene Med. March 9(印刷より前にEpub)、Mandel et al.,2004,Curr Opin Mol Ther. 6(5):482-90およびMartin et al.,2004,Eye 18(11):1049-55、Nathwani et al,N Engl J Med. 2011 Dec 22;365(25):2357-65、Apparailly et al,Hum Gene Ther. 2005 Apr;16(4):426-34により記載される。
別の好適な遺伝子治療ベクターとしてはレトロウイルスベクターが挙げられる。本発明における用途のために好ましいレトロウイルスベクターは、レンチウイルスを基にした発現コンストラクトである。レンチウイルスベクターは、分裂および非分裂細胞に感染してこれらのゲノム中に安定的に組み込まれる能力を持つ(Amado and Chen,1999 Science 285:674-6)。レンチウイルスを基にした発現コンストラクトの構築および使用のための方法は、米国特許第6,165,782号、第6,207,455号、第6,218,181号、第6,277,633号および第6,323,031号、ならびにFederico(1999,Curr Opin Biotechnol 10:448-53)およびVigna et al.(2000,J Gene Med 2000;2:308-16)中に記載される。
他の好適な遺伝子治療ベクターとしては、アデノウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター、ポリオーマウイルスベクターまたはワクシニアウイルスベクターが挙げられる。
遺伝子治療ベクターは、発現させるFGF21をコードするヌクレオチド配列を含み、これにより前記ヌクレオチド配列は適切な調節性配列に作動可能に連結される。かかる調節性配列は、プロモーター配列を少なくとも含む。遺伝子治療ベクターからのFGF21をコードするヌクレオチド配列の発現に適したプロモーターとしては、例としてCMVプロモーター、例えばマウスモロニー白血病ウイルス(MMLV)、ラウス肉腫ウイルスまたはHTLV-1などからのウイルス長鎖末端反復配列プロモーター(LTR)、シミアンウイルス40(SV40)初期プロモーター、CAGプロモーター、α1-アンチトリプシンプロモーター、mini/aP2プロモーター、mini/UCP1プロモーター、C5-12プロモーターおよび単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼプロモーターが挙げられる。
いくつかの誘導型プロモーター系は、有機または無機の低分子化合物の投与により誘導され得ることが記載されている。かかる誘導型プロモーターとしては、重金属により制御されるもの、例えばメタロチオニン(metallothionine)プロモーター(Brinster et al. 1982 Nature 296:39-42;Mayo et al. 1982 Cell 29:99-108)など、RU-486(プロゲステロンアンタゴニスト)により制御されるもの(Wang et al. 1994 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:8180-8184)、ステロイドにより制御されるもの(Mader and White,1993 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:5603-5607)、テトラサイクリンにより制御されるもの(Gossen and Bujard 1992 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:5547-5551;米国特許第5,464,758号;Furth et al. 1994 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:9302-9306;Howe et al. 1995 J.Biol.Chem. 270:14168-14174;Resnitzky et al. 1994 Mol.Cell.Biol. 14:1669-1679;Shockett et al. 1995 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 92:6522-6526)、およびVP16活性化ドメインとしてのtetRポリペプチドとエストロゲン受容体のリガンド結合ドメインとから構成される複数のキメラトランスアクティベーター(Yee et al.,2002,US6,432,705)により制御されるものが挙げられる。
遺伝子治療ベクターは、さらなるポリペプチドをコードするヌクレオチド配列をさらに含んでもよい。
遺伝子治療ベクターは、好ましくは、本明細書中で規定される組成物または医薬組成物中に製剤化される。この関連において、組成物または医薬組成物は、本明細書中で先に規定される好適な医薬担体を含み得る。
アデノ随伴ウイルスベクター(AAVベクター)
好ましいウイルスベクターまたは好ましい遺伝子治療ベクターは、AAVベクターである。本明細書中で用いられるAAVベクターは、好ましくは、組換えAAVベクター(rAAVベクター)を含む。本明細書中で用いられる「rAAVベクター」とは、本明細書中で説明される、AAV血清型に由来するカプシドタンパク質のタンパク質シェルの中にカプシド形成されるAAVゲノムの一部を含む組換えベクターをいう。AAVゲノムの一部は、アデノ随伴ウイルス血清型、例えばAAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5などに由来する逆位末端配列(ITR)を含有し得る。好ましいITRは、配列番号48(5’ITR)および配列番号49(3’ITR)を含むまたはこれらからなる配列により表されるAAV2のものである。本発明はまた、好ましくは、5’ITRとしての配列番号48と少なくとも80%(または少なくとも81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%)の同一性を持つ配列および3’ITRとしての配列番号49と少なくとも80%の同一性を持つ配列の使用を包含する。
カプシドタンパク質を含むタンパク質シェルは、AAV血清型、例えばAAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5などに由来するものであり得る。好ましいAAVカプシドは、AAV1、AAV3、AAV8、AAV9のカプシドである。好ましいITRは、AAV2からのものである。タンパク質シェルはまた、カプシドタンパク質シェルとも命名され得る。rAAVベクターは1つ、または好ましくは全ての野生型AAV遺伝子を欠失したものであり得るが、機能的なITR核酸配列をなお含み得る。機能的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、野生型配列であり得て、または野生型配列と少なくとも80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を持ち得て、またはそれらが機能的なままであるかぎり例えばヌクレオチドの挿入、変異、欠失または置換によって変わり得る。この関連において、機能性とは、ゲノムがカプシドシェル中に直接的にパッケージングされ、次いで感染する宿主細胞または標的細胞における発現を可能にする能力をいう。本発明との関連において、カプシドタンパク質シェルは、rAAVベクターゲノムITRと異なる血清型のものであり得る。
選択された核酸配列により表される核酸分子は、好ましくは、上で特定されるrAAVゲノムまたはITR配列の間に挿入され、これは例えばコーディング配列に作動可能に連結された発現調節性エレメントおよび3’末端配列を含む発現コンストラクトである。前記核酸分子は導入遺伝子と呼ばれることもある。
「AAVヘルパー機能」とは、一般に、rAAVベクターにトランスで供給される、rAAVの複製およびパッケージングに必要とされる相当するAAV機能をいう。AAVヘルパー機能は、rAAVベクターの中に失われたAAV機能を補充するが、AAV ITR(rAAVベクターゲノムにより提供されるもの)を欠いている。AAVヘルパー機能は、AAVの2つの主要なORF、すなわちrepコーディング領域およびcapコーディング領域またはそれらと機能的に実質同一である配列を包含する。RepおよびCap領域は当該技術分野で周知であり、例としてChiorini et al.(1999,J. of Virology,Vol 73(2):1309-1319)またはUS5,139,941を参照されたく、これらの文献は参照により本明細書中に組み込まれる。AAVヘルパー機能は、AAVヘルパーコンストラクト上に供給することができる。宿主細胞へのヘルパーコンストラクトの導入は、本明細書中で特定されるrAAVベクター中に存在するrAAVゲノムの導入の前またはこれと同時の、例として形質転換、トランスフェクションまたは形質導入によって生じさせることができる。本発明のAAVヘルパーコンストラクトは、それゆえに、一方でrAAVベクターのカプシドタンパク質シェルのために望まれる、ならびに他方で前記rAAVベクター中に存在するrAAVゲノムの複製およびパッケージングのために望まれる血清型の組み合わせを産生するように選ばれ得る。
「AAVヘルパーウイルス」は、AAVの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。好適な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(例えば1型および2型HSVなど)およびワクシニアウイルスが挙げられる。このヘルパーウイルスにより提供される付加的な機能はまた、US6,531,456中に記載されるようにプラスミドを介して宿主細胞内に導入することができ、この文献は参照により本明細書中に組み込まれる。
「導入遺伝子」は、細胞の中に新たに導入された遺伝子またはコーディング配列または核酸分子(すなわちFGF21をコードする分子)、すなわち、細胞の中に存在し得るが通常は発現しないまたは不十分なレベルでしか発現しないものであり得る遺伝子として本明細書中で規定される。この関連において、「不十分な」とは、前記FGF21が細胞中で発現しているものの、本明細書中で規定される症状および/または疾患がなお発症することができることを意味する。この場合、本発明は、FGF21の過剰発現を許容する。導入遺伝子は、細胞にとって天然である配列、細胞中で自然に生じない配列を含み得て、これは両方の組み合わせを含み得る。導入遺伝子は、細胞中でのFGF21をコードする配列の発現のために適切な調節性配列に作動可能に連結され得る、本明細書中で先に特定されるFGF21および/または付加的なタンパク質をコードする配列を含有し得る。好ましくは、導入遺伝子は、宿主細胞のゲノム内に組み込まれない。
「形質導入」とは、ウイルスベクターによるレシピエントの宿主細胞へのFGF21の送達をいう。例えば、本発明のrAAVベクターによる標的細胞の形質導入は、そのベクター中に含有されるrAAVゲノムの形質導入細胞への導入を導く。「宿主細胞」または「標的細胞」とは、その中へのDNA送達が起こる細胞、例えば対象の筋肉細胞などをいう。AAVベクターは、分裂および非分裂細胞のいずれにも形質導入することができる。
AAVベクターの生産
導入遺伝子をベクター化するための組換えAAV(rAAV)の生産は、以前に記載されている。Ayuso E,et al.,Curr.Gene Ther. 2010;10:423-436、Okada T,et al.,Hum.Gene Ther. 2009;20:1013-1021、Zhang H,et al.,Hum.Gene Ther. 2009;20:922-929およびVirag T,et al.,Hum.Gene Ther. 2009;20:807-817を参照されたい。これらのプロトコールは、本発明のAAVを作出するために用いられ、または適合される。1つの実施形態において、生産細胞株には、本発明のポリヌクレオチド(ITRに隣接した発現カセットを含むもの)、ならびにrepおよびcapタンパク質をコードし、ヘルパー機能を提供するコンストラクト(複数可)が一過性でトランスフェクトされる。別の実施形態において、細胞株は、ヘルパー機能を安定的に供給し、本発明のポリヌクレオチド(ITRに隣接した発現カセットを含むもの)、ならびにrepおよびcapタンパク質をコードするコンストラクト(複数可)が一過性でトランスフェクトされる。別の実施形態において、細胞株は、repおよびcapタンパク質ならびにヘルパー機能を安定的に供給し、本発明のポリヌクレオチドが一過性でトランスフェクトされる。別の実施形態において、細胞株は、repおよびcapタンパク質を安定的に供給し、本発明のポリヌクレオチドおよびヘルパー機能をコードするポリヌクレオチドが一過性でトランスフェクトされる。なお別の実施形態において、細胞株は、本発明のポリヌクレオチド、repおよびcapタンパク質ならびにヘルパー機能を安定的に供給する。これらのおよび他のAAV生産系を作製して用いる方法は、当該技術分野において記載されている。Muzyczka N,et al.,US5,139,941、Zhou X,et al.,US5,741,683、Samulski R,et al.,US6,057,152、Samulski R,et al.,US6,204,059、Samulski R,et al.,US6,268,213、Rabinowitz J,et al.,US 6,491,907、Zolotukhin S,et al.,US6,660,514、Shenk T,et al.,US6,951,753、Snyder R,et al.,US7,094,604、Rabinowitz J,et al.,US7,172,893、Monahan P,et al.,US7,201,898、Samulski R,et al.,US7,229,823およびFerrari F,et al.,US7,439,065を参照されたい。
rAAVベクター中に存在するrAAVゲノムは、AAV血清型のうちの1つの逆位末端配列領域(ITR)のヌクレオチド配列(好ましくは本明細書中で先に開示される血清型AAV2のもの)、またはこれと実質的に同一であるヌクレオチド配列、またはこれと少なくとも60%の同一性を持つヌクレオチド配列、および2つのITRの間に挿入される(好適な調節性エレメントの制御下にある)FGF21をコードするヌクレオチド配列を少なくとも含む。ベクターゲノムは、rAAVカプシド内へのベクターゲノムの効率的パッケージングを可能にするために隣接する5’および3’ITR配列の使用を必要とする。
いくつかのAAV血清型の全ゲノムおよび対応するITRは塩基配列解析されている(Chiorini et al. 1999,J. of Virology Vol.73,No.2,p1309-1319)。これらは、クローニングすることができ、または例としてApplied Biosystems Inc.(Fosters,CA,USA)から供給されるオリゴヌクレオチド合成機を用いた当該技術分野で知られている化学合成により、もしくは標準的な分子生物学的技術により、作製することができる。ITRは、AAVウイルスゲノムからクローニングすることができ、またはAAV ITRを含むベクターから切り取ることができる。ITRヌクレオチド配列は、標準的分子生物学的技術を用いて、いずれかの末端で1または複数の治療的タンパク質をコードするヌクレオチド配列にライゲーションすることができ、またはITR間のAAV配列を所望のヌクレオチド配列と置き換えることができる。
好ましくは、rAAVベクター中に存在するrAAVゲノムは、ウイルスタンパク質をコードする何らかのヌクレオチド配列、例えばAAVのrep(複製)またはcap(カプシド)遺伝子などを含まない。このrAAVゲノムは、マーカーまたはレポーター遺伝子、例えば抗生物質耐性遺伝子、蛍光タンパク質(例としてgfp)をコードする遺伝子、または当該技術分野で知られている化学的、酵素的もしくは他の方法で検出可能および/もしくは選択可能な生成物(例としてlacZ、aphなど)をコードする遺伝子などをさらに含み得る。
前記rAAVベクター中に存在するrAAVゲノムは、FGF21をコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結されるプロモーター配列をさらに含む。好ましいプロモーター配列は、骨格筋細胞および/または骨格筋において、肝臓細胞および/または肝臓において、ならびに脂肪細胞および/または脂肪組織において発現を与えるプロモーターである。かかるプロモーターの例としては、本明細書中で先に規定されるCMV、CAG、mini/aP2、mini/UCP1、C5-12およびhAATプロモーターが挙げられる。
好適な3’非翻訳配列はまた、FGF21をコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結され得る。好適な3’非翻訳領域は、天然においてそのヌクレオチド配列に関連しているものであっても、または異なる遺伝子に由来するものであってもよく、例えばSV40ポリアデニル化シグナル(配列番号50)およびウサギβ-グロビンポリアデニル化シグナル(配列番号51)などである。
任意選択で、付加的なヌクレオチド配列、例えばシグナル配列、核局在シグナル、発現エンハンサーなどをコードするヌクレオチド配列などが、FGF21をコードするヌクレオチド配列(複数可)に作動可能に連結されてもよい。
コドン最適化
「コドン最適化」とは、本明細書中で用いられるとき、既存のコーディング配列を改変するため、またはコーディング配列をデザインするため、例えば、コーディング配列から転写される転写産物RNA分子の発現宿主細胞もしくは生物における翻訳を改善するため、もしくはコーディング配列の転写を改善するために利用されるプロセスをいう。コドン最適化としては、限定されるものではないが、発現宿主生物のコドン選好に適合するように、例えば哺乳動物、好ましくはマウス、イヌまたはヒト発現宿主のコドン選好に適合するように、コーディング配列のためのコドンを選択することを包含するプロセスが挙げられる。コドン最適化はまた、RNA安定性および/または翻訳に潜在的に負の影響を与えるエレメント(例として終結配列、TATAボックス、スプライス部位、リボソーム進入部位、反復および/もしくはGCリッチ配列ならびにRNA二次構造または不安定性モチーフ)を除去する。
本書類において、およびその特許請求の範囲において、動詞「含むこと(to comprise)」およびその語形変化は、その語の後に続く項目が包含されることを意味するために限定されない意味で用いられるが、具体的に言及されない項目は除外されない。加えて、動詞「なること(to consist)」は、「から本質的になること(to consist essentially of)」により置き換えられ得て、これは、本明細書中で規定されるウイルス発現コンストラクト、ウイルスベクター、組成物、遺伝子治療組成物が具体的に特定されるものよりほかの付加的な構成成分(複数可)を含み得ることを意味し、前記付加的構成成分(複数可)は本発明の固有特性を変えない。
加えて、不定冠詞「a」または「an」による要素への参照は、要素が唯一無二のものであることを文脈が明確に必要としないかぎり、1つより多くの要素が存在する可能性を排除しない。不定冠詞「a」または「an」は、それゆえに、通常は「少なくとも1つ」を意味する。
語「約(approximately)」または「約(about)」は、数値との関連で用いられるとき(約(approximately)10、約(about)10)、好ましくは、値が所与の値10の前後1%の値であることを意味する。
本明細書中で引用される全ての特許および参考文献は、その全体が参照により本明細書中に組み込まれる。本明細書中で特定される各実施形態は、特に指示がない限り、組み合わせてもよい。
本発明は次の例の中でさらに説明される。これらの例は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明を明確に説明するために役立つものであるに過ぎない。
図のレジェンド:
図1. C57Bl6マウスにおけるAAV9-CAG-moFGF21-dmiRTベクターのeWAT内投与による肥満の予防。(A)AAV-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターの略図。発現カセットはCAGプロモーター、コドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列、ならびに発現カセットの3’非翻訳領域中にクローニングされたmiRT122a配列の4個のタンデムリピートおよびmiRT1配列の4個のタンデムリピートを含有した。AAV2からのITRが発現カセットに隣接した。略図は縮尺どおりではない。CAG:ニワトリβ-アクチンプロモーター/CMVエンハンサー;pA:polyA。(B)代謝組織中のFGF21の発現レベル。C57Bl6マウスのeWAT、iWAT、iBATおよび肝臓中のコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列の発現レベルをRTqPCRにより測定し、Rplp0値で正規化した(n=8~11動物/群)。(C)FGF21の循環レベル(n=8~11動物/群)。(D-E)代謝組織中のFGF21R1(D)およびβ-Klotho(E)の発現レベル。C57Bl6マウスのeWAT、iWAT、iBATおよび肝臓中のFGF21受容体1(FGF21R1)およびβ-Klothoの発現レベルをRTqPCRにより測定し、Rplp0値で正規化した(n=7動物/群)。(F)体重の進展。体重は毎週測定した(n=8~11動物/群)。(G)動物の代表的イメージ。(H)組織の重量。AAVベクターをeWAT内に処置した固形飼料給餌C57Bl6マウスおよびHFD給餌C57Bl6マウスのeWAT、iWAT、rWAT、mWAT、iBATおよび肝臓の重量(n=8~11動物/群)。分析は、1012vgのAAV9-CAG-moFGF21-doublemiRTまたはAAV9-CAG-nullベクターのeWAT内投与14週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。ND、検出されず。HFD、高脂肪食。AU、任意単位。eWAT、精巣上体白色脂肪組織。iWAT、鼠径部白色脂肪組織。rWAT、後腹膜白色脂肪組織。mWAT、腸間膜白色脂肪組織。iBAT 肩甲骨間褐色脂肪組織。* p<0.05 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、** p<0.01 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、*** p<0.001 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、$ p<0.05 vs AAV9-CAG-null HFD、$$ p<0.01 vs AAV9-CAG-null HFD、$$$ p<0.001 vs AAV9-CAG-null HFD。
図2. AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターをeWAT内に処置したC57Bl6マウスの脂肪組織および肝臓の組織分析。(A)AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRTまたはAAV9-CAG-nullベクターをeWAT内に処置した固形飼料給餌C57Bl6マウスおよびHFD給餌C57Bl6マウスの精巣上体白色脂肪組織(eWAT)、鼠径部白色脂肪組織(iWAT)肩甲骨間褐色脂肪組織(iBAT)および肝臓の切片の、ヘマトキシリンおよびエオシンで染色した代表的イメージ。元の倍率×100。(B)eWATの白色脂肪細胞の平均面積(n=4動物/群)。(C)eWATの白色脂肪細胞の面積の頻度分布(n=4動物/群)。分析は、1012vgのAAV9-CAG-moFGF21-doublemiRTまたはAAV9-CAG-nullベクターのeWAT内投与14週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。HFD、高脂肪食。** p<0.01 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、*** p<0.001 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、$$ p<0.01 vs AAV9-CAG-null HFD、$$$ p<0.001 vs AAV9-CAG-null HFD。
図3. AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターをeWAT内に処置したC57Bl6マウスにおけるエネルギー消費およびインスリン感受性の向上。(A-B)UCP1(A)およびDio2(B)の発現レベル。iWAT中のUCP1およびDio2の発現レベルをRTqPCRにより測定し、Rplp0値で正規化した(n=7動物/群)。(C)エネルギー代謝。エネルギー消費(EE)は間接的開路熱量計で測定した。酸素消費および二酸化炭素産生を同時にモニターした。データは、AAV投与の9週後、明サイクル(基本状態)および暗サイクル(活動期)の間に取得し、体重で調整した(n=8~11動物/群)。(D)肝臓トリグリセリド含量(n=8~10動物/群)。(E-F)血清トリグリセリド(E)およびコレステロール(F)レベル(n=8~11動物/群)。(G)腹腔内インスリン負荷試験。マウスに0.75Uインスリン/kg体重の腹腔内注射を与え、指し示された時点において血中グルコースレベルを測定した(n=6~11動物/群)。試験は、AAV投与の11週後に実施した。(H)空腹時インスリン循環レベル。特に指示がない限り、分析は、1012vgのAAV9-CAG-moFGF21-doublemiRTまたはAAV9-CAG-nullベクターのeWAT内投与14週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。HFD、高脂肪食。TG、トリグリセリド。Chol、コレステロール。* p<0.05 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、** p<0.01 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、*** p<0.001 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、$ p<0.05 vs AAV9-CAG-null HFD、$$ p<0.01 vs AAV9-CAG-null HFD、$$$ p<0.001 vs AAV9-CAG-null HFD。
図4. ob/obマウスにおけるAAV8-CAG-moFGF21-dmiRTベクターのeWAT内投与による肥満の回復。(A)代謝組織中のFGF21の発現レベル。ob/obマウスのeWAT、iWAT、iBATおよび肝臓中のコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列の発現レベルをRTqPCRにより測定し、Rplp0値で正規化した。(B)FGF21の循環レベル。(C-D)体重(C)および体重増加(D)の進展。体重は毎週測定した。(E)組織の重量。AAVベクターをeWAT内に処置したob/obマウスのeWAT、iWAT、rWAT、mWAT、iBATおよび肝臓の重量。分析は、1010vg、5×1010vg、2×1011vgもしくは1012vgのAAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTまたは1012vgのAAV8-CAG-nullベクターのeWAT内投与16週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=7~8動物/群。ND、検出されず。AU、任意単位。eWAT、精巣上体白色脂肪組織。iWAT、鼠径部白色脂肪組織。rWAT、後腹膜白色脂肪組織。mWAT、腸間膜白色脂肪組織。iBAT 肩甲骨間褐色脂肪組織。* p<0.05 vs AAV8-CAG-null、** p<0.01 vs AAV8-CAG-null、*** p<0.001 vs AAV8-CAG-null。
図5. AAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターをeWAT内に処置したob/obマウスにおけるインスリン感受性の改善。(A)腹腔内インスリン負荷試験。ob/obマウスに0.75Uインスリン/kg体重の腹腔内注射を与え、指し示された時点において血中グルコースレベルを測定した。試験は、AAV投与の9週後に実施した。(B)AAV投与2月後の空腹時インスリン循環レベル。結果は平均値±SEMとして表現され、n=7~8動物/群である。* p<0.05 vs AAV8-CAG-null、** p<0.01 vs AAV8-CAG-null、*** p<0.001 vs AAV8-CAG-null。
図6. ob/obマウスにおけるAAV8-hAAT-moFGF21-ベクターの静脈内投与による肥満の回復およびグルコース代謝の好転。(A)AAV-hAAT-moFGF21ベクターの略図。発現カセットは、ヒトα1-アンチトリプシン(hAAT)プロモーターおよびコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列を含有した。AAV2からのITRが発現カセットに隣接した。略図は縮尺どおりではない。pA:polyA。(B)FGF21の発現レベル。ob/obマウスの肝臓中のコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列の発現レベルをRTqPCRにより測定し、Rplp0値で正規化した。(C)FGF21の循環レベル。(D-E)体重(C)および体重増加(D)の進展。体重は毎週測定した。(F)動物の代表的イメージ。(G)組織の重量。AAVベクターを静脈内に処置したob/obマウスのeWAT、iWAT、rWAT、mWAT、iBATおよび肝臓の重量。(H)腹腔内インスリン負荷試験。ob/obマウスに0.75Uインスリン/kg体重の腹腔内注射を与え、指し示された時点において血中グルコースレベルを測定した。試験は、AAV投与の9週後に実施した。(I)AAV投与3月後の空腹時インスリン循環レベル。特に指示がない限り、分析は、1011vgもしくは5×1011vgのAAV8-hAAT-moFGF21または5×1011vgのAAV8-hAAT-nullベクターの静脈内投与20週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=9~10動物/群。ND、検出されず。AU、任意単位。eWAT、精巣上体白色脂肪組織。iWAT、鼠径部白色脂肪組織。rWAT、後腹膜白色脂肪組織。mWAT、腸間膜白色脂肪組織。iBAT 肩甲骨間褐色脂肪組織。* p<0.05 vs AAV8-hAAT-null、** p<0.01 vs AAV8-hAAT-null、*** p<0.001 vs AAV8-hAAT-null。
図7. HFD給餌C57bl6マウスにおけるAAV-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与による肥満の長期的回復。(A)FGF21の循環レベル。(B-C)体重(C)および体重増加(D)の進展。体重は毎週測定した。分析は、1010vgもしくは5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21または5×1010vgのAAV8-hAAT-nullベクターの静脈内投与52週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現され、n=9~12動物/群である。*** p<0.001 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、$$ p<0.01 vs AAV8-hAAT-null HFD、$$$ p<0.001 vs AAV8-hAAT-null HFD。
図8. HFD給餌C57Bl6マウスにおけるAAV-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与によるエネルギー消費およびインスリン感受性の長期的向上。(A)エネルギー代謝。エネルギー消費(EE)は間接的開路熱量計で測定した。酸素消費および二酸化炭素産生を同時にモニターした。データは、AAV投与の4週後、明サイクル(基本状態)および暗サイクル(活動期)の間に取得し、体重で調整した。(B)腹腔内インスリン負荷試験。C57Bl6マウスに0.75Uインスリン/kg体重の腹腔内注射を与え、指し示された時点において血中グルコースレベルを測定した。試験は、AAV投与の7週後に実施した。(C)空腹時および給餌時のインスリン循環レベル。結果は平均値±SEMとして表現され、n=9~12動物/群である。HFD、高脂肪食。* p<0.05 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、** p<0.01 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、*** p<0.001 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、$ p<0.05 vs AAV8-hAAT-null HFD、$$ p<0.01 vs AAV8-hAAT-null HFD、$$$ p<0.001 vs AAV8-hAAT-null HFD。
図9. 老齢HFD給餌マウスにおけるAAV-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与による肥満の回復。(A)FGF21の循環レベル。(B-C)体重(B)および体重増加(C)の進展。体重は毎週測定した。分析は、1010vg、2×1010vgもしくは5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21または5×1010vgのAAV8-hAAT-nullベクターの静脈内投与21週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現され、n=7~8動物/群である。HFD、高脂肪食。*** p<0.05 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、$ p<0.05 vs AAV8-hAAT-null HFD、$$ p<0.01 vs AAV8-hAAT-null HFD。$$$ p<0.001 vs AAV8-hAAT-null HFD。
図10. 老齢HFD給餌マウスにおけるAAV-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与によるエネルギー消費およびインスリン感受性の向上。(A)エネルギー代謝。エネルギー消費(EE)は間接的開路熱量計で測定した。酸素消費および二酸化炭素産生を同時にモニターした。データは、AAV投与の6週後、明サイクル(基本状態)および暗サイクル(活動期)の間に取得し、体重で調整した。(B)腹腔内インスリン負荷試験。老齢C57Bl6マウスに0.75Uインスリン/kg体重の腹腔内注射を与え、指し示された時点において血中グルコースレベルを測定した。試験は、AAV投与の9週後に実施した。(C)空腹時および給餌時のインスリン循環レベル。結果は平均値±SEMとして表現され、n=7~8動物/群である。HFD、高脂肪食。** p<0.01 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、*** p<0.001 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、$ p<0.05 vs AAV8-hAAT-null HFD、$$ p<0.01 vs AAV8-hAAT-null HFD、$$$ p<0.001 vs AAV8-hAAT-null HFD。
図11. C57Bl6マウスにおけるAAV-CMV-moFGF21ベクターの筋肉内投与による体重減少。(A)AAV-CMV-moFGF21ベクターの略図。発現カセットは、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーターおよびコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列を含有した。AAV2からのITRが発現カセットに隣接した。略図は縮尺どおりではない。pA:polyA。(B)循環FGF21レベル。(C-D)体重(C)および体重増加(D)の進展。体重は毎週測定した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=6~7動物/群。* p<0.05 vs AAV1-CMV-null、** p<0.01 vs AAV1-CMV-null。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
図12. ヒトFGF21をコードするヌクレオチド配列のコドン最適化によるFGF21タンパク質産生の増加。(A)野生型hFGF21またはコドン最適化されたヒトFGF21配列の3つの異なるバージョンをトランスフェクトしたHEK293細胞の培養培地中のhFGF21タンパク質レベル。結果は平均値±SEMとして表現される。n=3ウェル/群。ND、検出されず。* p<0.05 vs 非トランスフェクト細胞。
図13. ob/obマウスにおけるAAV8-CAG-moFGF21-dmiRTベクターのeWAT内投与。
A、B nullまたはFGF21をコードするAAV8ベクターのいずれかを試験する全ての用量でeWAT内注射したob/ob動物から得られた(A)eWATおよび(B)肝臓組織切片のヘマトキシリン-エオシン染色の代表的イメージ。スケールバー:eWATについて100μm、肝臓について200μm。
C 給餌状態での血糖。
D AAV後3月の給餌状態での血中インスリン。
図中のFGF21の標識はmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A、B)においてn=6~9動物/群。(C-H)においてn=4~8動物/群。(I)においてn=6~8動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 Null注射群。
図14. ob/obマウスのeWATへのFGF21遺伝子導入の影響。
A 11週齢時にAAV8-CAG-nullベクターまたはAAV8-CAG-moFGF21-dmiRTベクターのいずれかを4つの異なる用量(1×1010、5×1010、2×1011、1×1012vg/マウス)でeWAT内注射された25週齢のob/ob動物における血清アディポネクチンレベル。
B (A)におけるものと同じ動物のマクロファージマーカーF4/80のqRT-PCRによる発現定量
C AAV8-CAG-moFGF21-dmiRTベクターを受けたob/obマウスからのeWAT切片の、マクロファージ特異的マーカーMac2についての免疫染色の代表的イメージ。n=4~8/群。スケールバー:200μm。
D 全てのeWAT内処置群における肝臓の重量。
E、F (A)におけるものと同じコホートにおける給餌状態での肝臓トリグリセリドおよびコレステロール含量。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A、B、D)においてn=4~8動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 null注射ob/ob群。
図15. AAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたob/obマウスにおける肥満の低減およびインスリン感受性の改善。
A nullまたはFGF21をコードするAAVベクターのいずれかを1×1011または5×1011vg/マウスで注射されたob/ob動物から得られたeWAT組織切片のヘマトキシリン-エオシン染色の代表的イメージ。
B 全ての群における血清アディポネクチンレベル。
C nullまたはFGF21をコードするAAVベクターのいずれかを1×1011または5×1011vg/マウスで注射されたob/ob動物から得られた肝臓組織切片のヘマトキシリン-エオシン染色の代表的イメージ。
D 給餌時血中グルコースレベル。
E AAV後5月での給餌時血清インスリンレベル。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全てのデータは平均値±SEMで表現される。(A-C、E、G-H)においてn=9~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 null注射ob/ob群。
図16. ob/obマウスに対するFGF21肝臓遺伝子導入の効果。
A AAV8-hAAT-moFGF21ベクターを受けたob/obマウスからのeWAT切片における、マクロファージ特異的マーカーMac2についての免疫組織化学。スケールバー:500μm。
B、C 同じマウスコホートにおける炎症マーカーF4/80(B)およびTNF-α(C)のqRT-PCRによる発現定量。
D、E (A)におけるものと同じ実験群に属する動物から得られた肝臓の重量(D)および代表的イメージ(E)。
F、G (A)におけるものと同じコホートにおける給餌状態での肝臓トリグリセリドおよびコレステロール含量。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(B、D-F、H-I)においてn=9~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 null注射ob/ob群。
図17. AAV8-hAAT-moFGF21処置は、ob/obマウスの脂肪組織においてグルコース取り込みおよび熱産生に関与する遺伝子の発現を増加させる。
A、B 2月齢時にAAV8-hAAT-nullベクターまたはAAV8-hAAT-moFGF21ベクターのいずれかを注射されたob/obマウスにおける肝臓PEPCKおよびG6PaseのqRT-PCRによる発現定量。
C-F (A)におけるものと同じ動物における、eWAT、iWATおよびiBAT中のGLUT1(C)、GLUT4(D)、HKI(E)およびHKII(F)のqRT-PCRによる発現定量。
G (A)におけるものと同じコホートにおける、iBAT中のUCP1の相対的発現量。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A-G)においてn=9~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 null注射ob/ob群。
図18. AAV8媒介性の肝臓FGF21遺伝子導入はHFD誘発性肥満に対抗する。
A 若年成体(上パネル)または成体(下パネル)としてAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたマウスから得られた精巣上体(eWAT)、鼠径部(iWAT)および後腹膜(rWAT)白色脂肪組織貯蔵部、肝臓および四頭筋の重量。
B ベクター投与後の異なる時点でのFGF21の循環レベル。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A-D)においてn=7~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。P<0.05、##P<0.01および###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。
図19. 肝臓へのFGF21遺伝子導入はHFD誘発性肥満に対抗する。
A、B 若年成体(A)または成体(B)において実施された試験の全ての実験群に属する動物の代表的イメージ。
C 若年成体(左)または成体(右)としていくつかの用量のAAV8-hAAT-moFGF21で処置された動物から屠殺時に得られた精巣上体白色脂肪(eWAT)パッドの代表的イメージ。
D 若年成体(左)または成体(右)として処置された動物から得られた肝臓の代表的イメージ。
E 若年成体または成体として処置された動物の肝臓中のAAVに由来するFGF21発現。qPCRは、コドン最適化されたマウスFGF21(coFGF21)のコーディング配列を特異的に検出するプライマーを使用して実施した。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(E)においてn=7~10動物/群。HFD、高脂肪食。ND、検出されず。
図20. iBATおよびiWATにおけるAAV8-hAAT-moFGF21媒介性のエネルギー消費増加および脂肪蓄積減少。
A 約2月齢からHFD給餌に供され、2月後にnullまたはFGF21をコードするベクターのいずれかで処置された動物(若年成体)におけるオープンフィールド試験を通じた自発運動活性の査定。
B 若年成体(左)または成体(右)として処置された動物からのiBAT組織切片のヘマトキシリン-エオシン染色。
C (A)におけるものと同じ動物コホートからのiBAT中のUCP1含量のウエスタンブロット分析。代表的イムノブロットが示される(左)。ヒストグラムは2つの異なるイムノブロットの濃度測定分析を描写する(右)。
D 若年成体(左)または成体(右)として処置された動物からのiWAT組織切片のヘマトキシリン-エオシン染色。
E 若年成体または成体としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けた動物群における、iWAT中のPhospho1のqRT-PCRによる発現定量。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A-C)においてn=7~10動物/群。(E)においてn=4動物/群。(G)においてn=7~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。P<0.05および###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。
図21. 肝臓への遺伝子導入後10月でのエネルギー消費。
A 2月齢時にHFD給餌を開始した動物コホートにおけるエネルギー消費を、AAV8-hAAT-nullまたはAAV8-hAAT-moFGF21ベクター送達後10月で測定した。データは、明サイクルおよび暗サイクルの間に取得した。
B 同じ動物コホートからのiWAT中のUCP1含量のウエスタンブロット分析。代表的イムノブロットが示される(左)。グラフは2つの異なるイムノブロットの濃度測定分析を示す(右)。
C 若年成体または成体としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けた動物群における、iWAT中のSerca2bおよびRyR2の相対的発現量。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A)においてn=7~10動物/群。(B)においてn=4動物/群。(C)においてn=7~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。
図22. AAV8-hAAT-moFGF21媒介性の島過形成の回復。
A 若年成体としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けた動物群における空腹時グルカゴンレベル。
B 成体としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けた動物群におけるβ細胞量。
C 成体として5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21を受けた動物からの膵臓切片におけるインスリンに対する免疫染色の代表的イメージ。スケールバー:400μm。挿入図スケールバー:100μm。
D 若年成体(上段パネル)または成体(下段パネル)として5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21を受けた動物からの膵臓切片におけるインスリン(濃い灰色)およびグルカゴン(薄い灰色)に対する二重免疫染色の代表的イメージ。スケールバー:100μm。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A-C)においてn=7~10動物/群。(D)においてn=4~5動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。P<0.05、##P<0.01および###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。
図23. AAV8-hAAT-moFGF21での処置は耐糖能を改善する。
A 耐糖能は、若年成体としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けたマウス群において、グルコースの腹腔内注射(2g/kg体重)後に試験した。
B (A)中に示されるグルコース負荷試験の際の血清インスリンレベル。
データの情報:全てのデータは平均値±SEMで表現される。(A-D)においてn=7~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。P<0.05、##P<0.01および###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。
図24. AAV8-hAAT-moFGF21処置によるWAT肥大および炎症の回復。
A 若年成体(左パネル)または成体(右パネル)として固形飼料またはHFDを給餌してAAV8-hAAT-nullまたは5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターのいずれかを投与した動物からのeWATのヘマトキシリン-エオシン染色の代表的イメージ。HFD給餌null注射マウスの脂肪細胞はより大きかったが、HFD給餌FGF21処置動物の脂肪細胞はサイズが低減した。スケールバー:100μm。
B 若年成体または成体として処置された動物におけるWAT脂肪細胞の面積の形態計測分析。
C、D アディポネクチン(C)およびレプチン(D)の循環レベル。
E 成体として5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21を受けた動物からのeWAT切片におけるマクロファージ特異的マーカーMac2についての免疫組織化学。顕微鏡写真は、HFD給餌null注射動物のeWATにおける王冠様構造の存在を示すが(矢印および挿入図)、HFD給餌FGF21処置マウスのeWATにはない。スケールバー:200μmおよび50μm(挿入図)。
F-H 成体としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けた動物群における炎症マーカーF4/80(F)、IL1-β(G)およびTNF-α(H)のqRT-PCRによる発現定量。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(B)においてn=4動物/群。(F-H)においてn=7~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。P<0.05、##P<0.01および###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。
図25. AAV8-hAAT-moFGF21処置動物における脂肪細胞のサイズおよび炎症。
A 若年成体(上グラフ)または成体(下グラフ)として固形飼料またはHFD給餌を開始してAAV8-hAAT-nullまたは5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターのいずれかを受けた動物群における脂肪細胞面積の頻度分布。
B 若年成体として試験を開始した動物のeWATにおけるMac2免疫組織化学。HFD給餌null注射マウスのeWATにおけるマクロファージ浸潤により形成された王冠様構造が矢印により指し示される。スケールバー:200μmおよび50μm(挿入図)。
C-E (B)におけるものと同じ動物コホートにおける、炎症マーカーF4/80、CD68およびTNF-αのqRT-PCRによる相対的発現量。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A)においてn=4動物/群。(C-E)においてn=7~10動物/群。***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。
図26. FGF21をコードするベクターでの処置は、脂肪肝および肝臓の炎症を回復させる。
A 固形飼料またはHFDを給餌してAAV8-hAAT-nullまたは5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターのいずれかを投与した動物から得られた肝臓切片のヘマトキシリン-エオシン染色の代表的イメージ。HFDは肝臓中の脂肪滴蓄積を明らかに誘導し、これは若年成体および成体のいずれにおいてもAAV8-hAAT-moFGF21処置により回復した。スケールバー:100μm。
B、C 同じ動物コホートにおける給餌時の肝臓トリグリセリドおよびコレステロール含量。
D HFDを給餌してAAV8-hAAT-nullまたは5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターを受けた動物からの肝臓切片のマクロファージ特異的マーカーMac-2についての免疫染色。矢印は王冠様構造の存在を指し示す。スケールバー:200μmおよび50μm(挿入図)。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(B-C)においてn=7~10動物/群。**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。##P<0.01 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。
図27. AAV8-hAAT-moFGF21媒介性の肝線維症の好転。
5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-nullまたはAAV8-hAAT-moFGF21ベクターのいずれかを受けたHFD給餌動物におけるマッソントリクローム染色を通じた肝線維症の分析。AAV8-hAAT-moFGF21処置(右パネル)は、nullベクターで処置された動物(左パネル)において容易に検出可能なコラーゲン線維(青色)の検出を著しく減少させた。スケールバー:50μm。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
図28. AAV8-hAAT-moFGF21処置は肝線維症を改善する。
A 5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-nullまたはAAV8-hAAT-moFGF21ベクターのいずれかを受けたHFD給餌動物におけるピクロシリウス染色を通じた肝線維症の分析。AAV8-hAAT-moFGF21処置(右パネル)は、nullベクターで処置された動物(左パネル)において容易に検出可能なコラーゲン線維(黒色)の検出を著しく減少させた。スケールバー:50μm。
B、C 若年成体(B)または成体(C)としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けた動物群における、肝臓中のコラーゲン1のqRT-PCRによる発現定量。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(B-C)においてn=7~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。P<0.05および###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。
図29. AAV8-hAAT-moFGF21処置動物において骨異常は認められなかった。骨に対するFGF21遺伝子導入の長期的効果を、若年成体または成体として最も高い用量(5×1010vg/マウス)のAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたHFD給餌マウスとnull注射の固形飼料またはHFD給餌動物との比較により試験した。
A 鼻先から尾根部までの全長。
B 脛骨長。
C-O nullまたはFGF21をコードするAAVベクターのいずれかを投与したHFD給餌マウスから屠殺時、すなわち動物が18月齢の時に得られた脛骨の骨端(C-J)および骨幹(K-O)のマイクロコンピュータ断層撮影(μCT)分析。
P、Q ELISAにより測定された循環IGFBP1(P)およびIGF1(Q)のレベル。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全てのデータは平均値±SEMで表現される。(A、P-Q)においてn=7~10動物/群。(B-O)においてn=4動物/群。**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。HFD、高脂肪食;BMD、骨ミネラル密度;BMC、骨ミネラル含量;BV、骨体積;BV/TV、骨体積/組織体積比;BS/BV、骨表面/骨体積比;Tb.N、骨梁数;Tb.Th、骨梁幅;Tb.Sp、骨梁間隔。
図30. AAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたC57Bl6マウスにおける血糖プロファイルの分析。血中グルコースレベルは給餌条件下で評価した。AAV、5×1010vgまたは2×1011vgのAAV8-hAAT-moFGF21(それぞれn=13および15)または2×1011vgのAAV8-nullベクター(n=15)のIV投与。STZ、ストレプトゾトシンでの処置(5×50mg/kg)。結果は平均値+SEMである。* p<0.05;*** p<0.001 vs AAV8-hAAT-Null。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
図31. 健常動物の骨格筋へのFGF21の遺伝子導入。
A 3×1011vg/マウスのAAV1-CMV-NullまたはAAV1-CMV-moFGF21ベクターのいずれかを固形飼料食を給餌した健常動物の骨格筋に注射した40週後に測定されたFGF21の循環レベル。
B AAV1-CMV-NullまたはAAV1-CMV-moFGF21ベクターを筋肉内注射した健常動物の筋肉および肝臓中ののAAVに由来するFGF21発現。
C 40週の追跡期間中の体重の進展。
D 異なる筋肉、脂肪パッドおよび肝臓の組織湿重量。
E、F 給餌状態での肝臓トリグリセリドおよびコレステロール含量。
G 給餌時血清インスリンレベル。
H インスリン(0.75units/kg体重)の腹腔内注射を通じて査定され、開始時血中グルコースのパーセンテージとして表されるインスリン感受性。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A-H)においてn=5-7動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 Null注射群。
図32. AAV1媒介性の骨格筋FGF21遺伝子導入はHFD誘発性肥満およびインスリン抵抗性に対抗する。
A、B AAV1-CMV-moFGF21で処置された動物の体重(A)および体重増加(B)の進展。C57Bl6マウスにHFDを約12週間給餌し、次いで3×1011vg/マウスのAAV1-CMV-moFGF21ベクターを投与した。コントロールの肥満マウスおよびコントロールの固形飼料給餌マウスは3×1011vgのAAV1-CMV-nullを受けた。
C ベクター投与後異なる時点でのFGF21の循環レベル。
D、E (A、B)におけるものと同じ動物群における空腹時血中グルコース(D)および給餌時血清インスリン(E)のレベル。
F インスリン感受性を、インスリン(0.75units/kg体重)の腹腔内注射後、全ての実験群において決定した。結果は、開始時血中グルコースレベルのパーセンテージとして算出した。
図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。
データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A-F)においてHFD給餌マウス n=10動物/群;固形飼料給餌マウス n=5動物/群。***P<0.001 対 HFD給餌null注射群。
図33. ヒトFGF21をコードするヌクレオチド配列のコドン最適化によるFGF21循環レベルのインビボでの増加。野生型hFGF21またはコドン最適化されたヒトFGF21配列の3つの異なるバリアントをコードするプラスミドをハイドロダイナミクス投与したC57Bl6マウスにおけるhFGF21の循環レベル。結果は平均値±SEMとして表現される。n=9~10マウス/群。ND、検出されず。ネガティブコントロール、未処置マウス。* p<0.05 vs 非処置マウス。
図34. hAAT-moFGF21、CAG-moFGF21-doublemiRTおよびCMV-moFGF21発現カセットによるFGF21発現レベルのインビトロでの増加。(A)EF1aプロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列(EF1a-mFGF21)またはCMVプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(CMV-moFGF21)またはmiRT122a配列の4個のタンデムリピートおよびmiRT1配列の4個のタンデムリピートを伴った、CAGプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(CAG-moFGF21-doublemiRT)をコードするプラスミドをトランスフェクトしたHEK293細胞におけるFGF21の発現レベル。(BおよびC)(A)におけるものと同じ細胞における細胞内FGF21タンパク質含量(B)および培養培地中のFGF21タンパク質レベル(C)。(D)EF1aプロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列(EF1a-mFGF21)またはCMVプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(CMV-moFGF21)をコードするプラスミドをトランスフェクトしたC2C12細胞におけるFGF21の発現レベル。(E)EF1aプロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列(EF1a-mFGF21)またはhAATプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21(hAAT-moFGF21)をコードするプラスミドをトランスフェクトしたHepG2細胞におけるFGF21の発現レベル。qPCRは、wtおよびコドン最適化されたFGF21コーディング配列の両方を検出するプライマーを使用して実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=3ウェル/群。ND、検出されず。* p<0.05 vs コントロール。### p<0.001 vs EF1a-mFGF21。
図35. hAAT-moFGF21およびCMV-moFGF21発現カセットによる肝臓FGF21発現およびFGF21循環レベルのインビボでの増加。(A)伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列(EF1a-mFGF21)またはCMVプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(CMV-moFGF21)またはhAATプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(hAAT-moFGF21)をコードするプラスミドをハイドロダイナミクス投与したC57Bl6マウスの肝臓中のFGF21の発現レベル。qPCRは、wtおよびコドン最適化されたFGF21コーディング配列の両方を検出するプライマーを使用して実施した。(B)(A)におけるものと同じコホートにおけるFGF21循環レベル。結果は平均値±SEMとして表現される。n=5マウス/群。** p<0.01 vs. EF1a-mFGF21
図36. AAV8-hAAT-moFGF21による肝臓FGF21発現およびFGF21循環レベルのインビボでの増加。(A)1×1010vg、2×1010vgまたは5×1010vgの、伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-EF1a-mFGF21)またはhAATプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21(AAV8-hAAT-moFGF21)を静脈内投与したC57Bl6マウスの肝臓中のFGF21発現レベル。qPCRは、wtおよびコドン最適化されたFGF21コーディング配列の両方を検出するプライマーを使用して実施した。(B)(A)におけるものと同じコホートにおけるFGF21循環レベル。分析はAAV後2週で実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=4~5マウス/群。コントロール、未処置マウス。** p<0.01および*** p<0.001 vs. コントロール。## p<0.01および### p<0.001 vs. AAV8-EF1a-mFGF21
図37. AAV8-CAG-moFGF21-dmiRTによる脂肪FGF21発現のインビボでの増加。(A-B)2×1010vg、5×1010vgまたは1×1011vgの、伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-EF1a-mFGF21)またはmiRT122a配列の4個のタンデムリピートおよびmiRT1配列の4個のタンデムリピートを伴った、CAGプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-CAG-moFGF21-doublemiRT)のいずれかをeWAT内投与したC57Bl6マウスのeWAT(A)または肝臓(B)におけるFGF21の発現レベル。qPCRは、wtおよびコドン最適化されたFGF21コーディング配列の両方を検出するプライマーを使用して実施した。分析はAAV後2週で実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=4~5マウス/群。コントロール、未処置マウス。eWAT、精巣上体(epidydimal)白色脂肪組織。* p<0.05、** p<0.01、ならびに
図38. AAV1-CMV-moFGF21による骨格筋におけるFGF21発現のインビボでの増加。(A-B)5×1010vg、1×1011vgまたは3×1011vgの、伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-EF1a-mFGF21)またはCMVプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV1ベクター(AAV1-CMV-FGF21)のいずれかを筋肉内投与したC57Bl6マウスの四頭筋(A)または肝臓(B)におけるFGF21の発現レベル。qPCRは、wtおよびコドン最適化されたFGF21コーディング配列の両方を検出するプライマーを使用して実施した。分析はAAV後2週で実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=4~5マウス/群。コントロール、未処置マウス。* p<0.05、** p<0.01および*** p<0.001 vs. コントロール。# p<0.05、## p<0.01および### p<0.001 vs. AAV8-EF1a-mFGF21。
実施例の一般的手法
対象の特性
雄性C57Bl/6JマウスおよびB6.V-Lepob/OlaHsd(ob/ob)マウスを用いた。マウスは標準食(2018S Teklad Global Diets(登録商標),Harlan Labs.,Inc.,Madison,WI,US)または高脂肪食(TD.88137 Harlan Teklad Madison,WI,US)を自由摂取させ、12時間の明暗サイクル(8:00 a.m.に点灯)および安定な温度(22℃±2)の下で維持した。組織サンプリングのため、マウスを吸入性麻酔薬イソフルラン(IsoFlo(登録商標),Abbott Laboratories,Abbott Park,IL,US)を使って麻酔して断頭した。目的の組織を切除し、-80℃でまたはホルマリンを使用して分析まで保存した。全ての実験手法は、Universitat Autonoma de BarcelonaのEthics Committee for Animal and Human Experimentationにより承認されたものである。
組換えAAVベクター
血清型1、8または9の一本鎖AAVベクターは、HEK293細胞のトリプルトランスフェクションによって標準的な方法に従って作製した(Ayuso,E. et al.,2010. Curr Gene Ther. 10(6):423-36)。細胞を10個のローラーボトル(850cm、フラット;Corning(商標),Sigma-Aldrich Co.,Saint Louis,MO,US)中のDMEM 10%FBSの中で80%コンフルエンスまで培養し、AAV2 ITRに隣接した発現カセットを保有するプラスミド、AAV2 rep遺伝子およびAAV血清型1、8または9のcap遺伝子を保有するヘルパープラスミド、ならびにアデノウイルスヘルパー機能を保有するプラスミドをリン酸カルシウム法によってコトランスフェクトした。用いた導入遺伝子は:1)発現カセットの3’非翻訳領域中にクローニングされたmiRT122a配列(5’CAAACACCATTGTCACACTCCA3’)(配列番号12)の4個のタンデムリピートおよびmiRT1配列(5’TTACATACTTCTTTACATTCCA3’)(配列番号13)の4個のタンデムリピートが付加されたサイトメガロウイルス(CMV)初期エンハンサー/ニワトリベータアクチン(CAG)プロモーター;2)CMVプロモーター;または3)ヒトα1-アンチトリプシンプロモーター(hAAT)により駆動される、コドン最適化されたマウス、イヌもしくはヒトのFGF21またはwt FGF21をコードする配列であった。CAG、hAATまたはCMVプロモーターを保有するノンコーディングのプラスミドを用いてnullベクターを作製した。AAVは、ポリエチレングリコール沈殿ステップおよび2回の連続したセシウムクロリド(CsCl)グラジエントに基づく最適化された方法を使用して精製した。この第二世代のCsClに基づくプロトコールは、空のAAVカプシドならびにDNAおよびタンパク質の不純物を劇的に低減させた(Ayuso,E.et al.,2010. Curr Gene Ther. 10(6):423-36)。精製AAVベクターをPBSに対して透析し、ろ過し、-80℃で保存した。ウイルスゲノムの力価を、標準曲線として直線状プラスミドDNAを用いてAAV2参照標準物質について記載されたプロトコールに従って、定量的PCRにより決定した(Lock M,et al.,Hum.Gens Ther. 2010;21:1273-1285)。ベクターは、当該技術分野で周知の分子生物学的技術に従って構築した。
AAVベクターのインビボeWAT内投与
ケタミン(100mg/kg)およびキシラジン(10mg/kg)の腹腔内注射を使用してマウスを麻酔した。精巣上体白色脂肪組織を切除するために開腹を実施した。0.001% Pluronic(登録商標) F68(Gibco)を含むPBS中にAAVベクターを再懸濁し、精巣上体脂肪パッドの中に直接注射した。各精巣上体脂肪パッドに50μLのAAV溶液を2回注射した(1回の注射は睾丸の近くに、もう1回の注射は脂肪パッドの中央に)。腹部を滅菌生理食塩水溶液ですすぎ、2層アプローチを使用して閉じた。
AAVベクターの全身投与
適量のAAV溶液を0.001% Pluronic(登録商標)を含む200μLのPBS中で希釈し、送液の瞬間に圧をかけずに外側尾静脈の中に手技的に注射した。注射の前に、動物を250W赤外線加熱ランプ(Philips NV,Amsterdam,NL)下に数分間置いて血管を拡張させ、尾静脈を見やすくして容易にアクセスできるようにした。プラスチックの保定器(Harvard Apparatus,Holliston,MA,US)を用いて注射のために動物を固定した。適切な保定装置を利用したため、麻酔は用いなかった。30ゲージ針を使用して動物に注射した。
AAVベクターの筋肉内投与
ケタミン(100mg/kg)およびキシラジン(10mg/kg)の腹腔内注射を使用してマウスを麻酔した。後肢の毛を剃り、総量180μlのベクターを各後肢の四頭筋、腓腹筋および前脛骨筋(tibialis cranealis)中に配置した6ヶ所の注射部位に分けて筋肉内注射により投与した。
免疫組織化学的および形態計測分析
組織をホルマリン(Panreac Quimica)中で24時間固定し、パラフィン中に包埋し、切片にした。組織試料をヘマトキシリン-エオシンで染色した。画像解析ソフトウェア(analySIS 3.0;Soft Imaging System,Center Valley,PA,EEUU)を使用して、1匹の動物あたり12枚の、モニター付きビデオカメラに接続したNikon Eclipse E800顕微鏡(Nikon,Tokyo,Japan)を使用して10×で取得したヘマトキシリン/エオシンWATイメージ中の脂肪細胞の面積を決定し、各脂肪細胞面積をμmで定量した。平均脂肪細胞面積を各実験群について算出し、サイズ分類に応じた脂肪細胞の分布をヒストグラムで表した。1群あたり4匹の動物を用いて、1匹の動物あたり少なくとも250個の脂肪細胞を解析した。
免疫組織化学
組織を10%ホルマリン中で12~24時間固定し、パラフィン中に包埋し、切片にした。切片をラット抗Mac2抗体(1:50;CL8942AP;Cedarlane)、モルモット抗インスリン抗体(1:100;I-8510;Sigma-Aldrich)またはウサギ抗グルカゴン抗体(1:100;219-01;Signet Labs)と共に4℃で一晩インキュベートした。ビオチン化ウサギ抗ラット抗体(1:300;E0467;Dako)、ヤギ抗ウサギIgG抗体(Alexa Fluor 568コンジュゲート)(1:200;A11011;ThermoFisher)、ヤギ抗モルモットIgG抗体(Alexa Fluor 488コンジュゲート)(1:300;A11073;ThermoFisher)またはペルオキシダーゼに結合したウサギ抗モルモット抗体(1:300;P0141;Dako)を二次抗体として用いた。ABCペルオキシダーゼキット(Pierce)を免疫検出のために用いて、切片をマイヤーヘマトキシリン中で対比染色した。ヘキスト(B2261;Sigma-Aldrich)を蛍光検体の核対比染色のために用いた。ピクロシリウスレッド染色およびマッソントリクローム染色を用いて線維症を評価した。膵臓におけるβ細胞面積のパーセンテージを、200μm離れた2つのインスリン染色切片において、1つの切片中のインスリン+細胞の面積をその切片の膵臓総面積で除算することによって分析した。β細胞量は、以前に記載されているように、膵臓重量にβ細胞面積パーセンテージを乗算することにより算出した(Jimenez et al,2011)。
RNA分析
脂肪貯蔵部または肝臓から、それぞれQIAzol Lysis Reagent(Qiagen NV,Venlo,NL)またはTripure isolation reagent(Roche Diagnostics Corp.,Indianapolis,IN,US)、およびRNeasy Lipid Tissue Minikit(Qiagen NV,Venlo,NL)を用いることによって全RNAを得た。残存ウイルスゲノムを除去するため、全RNAをDNAseI(Qiagen NV,Venlo,NL)で処理した。RT-PCRのため、1μgのRNA試料をTranscriptor First Strand cDNA Synthesis Kit(04379012001,Roche,California,USA)を用いて逆転写した。リアルタイム定量的PCRは、SmartCyclerII(登録商標)(Cepheid,Sunnyvale,USA)中で、EXPRESS SYBRGreen qPCR supermix(Invitrogen(商標),Life Technologies Corp.,Carslbad,CA,US)を用いて実施した。データをRplp0値で正規化し、以前に記載されているように分析した(Pfaffl,M.,Nucleic Acids Res. 2001;29(9):e45)。
ホルモンおよび代謝物のアッセイ
血中グルコースレベルは、Glucometer Elite(商標)アナライザー(Bayer,Leverkusen,Germany)を使用して測定した。FGF21の循環レベルは、定量的サンドイッチ酵素イムノアッセイMouse/Rat FGF-21 ELISAキット(MF2100,R&Dsystems,Abingdon,UK)により決定した。血清インスリン濃度は、Rat Insulin ELISAサンドイッチアッセイ(90010,Crystal Chem INC. Downers Grove,IL 60515,USA)により決定した。組織から脂質を抽出するため、約100mgの凍結試料を秤量し、15mlのクロロホルム:メタノール(2:1)中でホモジナイズした。次いで3mlのHSO 0.05%を加えることにより脂質相および水相を分離し、それらを4℃で一晩そのままにした。相が分離したら、水性の上相をパスツールピペットを用いて除去し、1mlの下方の脂質相をガラスチューブ中に取り戻した。1mlのクロロホルムおよび1%溶液のTriton X-100をガラスチューブに加え、これを浴の中で90℃でインキュベートすることでクロロホルムを蒸発させた。クロロホルムとTriton X-100との混合物の使用により、あらゆる残存水性粒子を脂質相から除去した。蒸発後、チューブの壁をクロロホルムで洗い流すことで試料を濃縮し、これを再度90℃で温めることでクロロホルムを蒸発させた。沈降物が完全に乾燥して濃縮されたら、37℃で500μlのH20 miliQを添加することによりこれを再懸濁した。最終的にトリグリセリドの量を市販品GPO-PAP(Roche Diagnostics,Basel,Switzerland)を用いて決定した。血清トリグリセリドおよびコレステロールは、酵素アッセイキット(Horiba-ABX,Montpellier,France)を用いて分光測定で定量した。全ての生化学パラメーターは、Pentra 400 Analyzer(Horiba-ABX)を用いて決定した。
血糖はGlucometer EliteTM(Bayer)を用いて決定した。グルカゴンレベルはグルカゴンRadioimmunoassay(#GL-32K,EMD Millipore)を用いて測定した。アディポネクチン、レプチン、IGFBP1およびIGF1は、それぞれMouse Adiponectin ELISAキット(80569,Crystal Chem)、Mouse Leptin ELISAキット(90030,Crystal Chem)、IGFBP1(Mouse)ELISAキット(KA3054,Abnova)およびm/r IGF-I-ELISAキット(E25,Mediagnost)を用いて決定した。
インスリン負荷試験
インスリン負荷試験のため、インスリン(0.75IU/kg体重;Humulin Regular;Eli Lilly,Indianapolis,IN)を覚醒している給餌マウスに腹腔内注射した。インスリン注射後の指し示された時点において尾静脈から得られた血液試料中のグルコース濃度を決定した。
グルコース負荷試験
覚醒しているマウスを一晩(16時間)絶食させ、グルコース(2g/kg体重)を腹腔内注射で投与した。指し示された時点において尾静脈血液試料中の血糖を測定した。同時点で静脈血を尾静脈からチューブ(Microvette(登録商標) CB 300,SARSTEDT)中に回収し、直ちに遠心分離することで血清を分離し、これを用いてインスリンレベルを測定した。
酸素測定
間接的開路熱量計(Oxylet,Panlab,Cornella,Spain)を用いて、8個の代謝チャンバー内の酸素消費、二酸化炭素産生を同時にモニターした。マウスを個別にし、代謝チャンバーに24時間順化させ、さらなる24時間、各ケージにおいて15分毎に3分間データを収集した。データは明サイクルおよび暗サイクルから取得し、体重で調整した。エネルギー消費を算出するため、製造業者により提供されたMetabolismソフトウェアを用いた。
HEK293、C2C12およびHepG2細胞のトランスフェクション
細胞を24ウェルプレート中で培養し、0.8μgのDNA/ウェルを、Lipofectamine 2000を用いて製造業者の説明書に従ってトランスフェクトした(Thermo Fisher Scientific)。
骨分析
骨体積および構造をμCTにより評価した。マウス脛骨を中性緩衝ホルマリン(10%)中で固定し、eXplore Locus CTスキャナー(General Electric)を27ミクロンの解像度で用いてスキャンした。4匹のマウス/群において、1mm3の近位脛骨骨端および1.8mm3の皮質脛骨骨幹中の骨梁を分析した。骨パラメーターはMicroView 3D Image Viewer & Analysis Toolを使用して算出した。脛骨の長さは、顆間隆起(intercondilar eminence)から内果まで測定した。
ウエスタンブロット分析
iWATおよびiBATをQIAzol Lysis Reagent(Qiagen)中でホモジナイズし、タンパク質画分を製造業者の説明書に従って有機相から分離した。タンパク質を12%SDS-PAGEによって分け、ウサギポリクローナル抗UCP1抗体(ab10983;Abcam)およびウサギポリクローナル抗α-チューブリン抗体(ab4074;Abcam)を使用したイムノブロット法によって分析した。検出はECL Plus検出試薬(Amersham Biosciences)を用いて実施した。
オープンフィールド試験
オープンフィールド試験は、以前に報告されたように、9:00amから1:00pmの間に実施した(Haurigot et al,2013)。簡潔には、動物を、水平および垂直の運動を検出する2バンドルの光束が交差する明るく照らされたチャンバー(41×41×30cm)(LE 8811;Panlab)の中央に置いた。運動活性および探索行動を最初の6分の間に評価した。及んだ合計距離をビデオトラッキングシステム(SMART Junior;Panlab)を用いて評価した。
統計解析
全ての値は、平均値±SEMとして表現される。群間の差は、Studentのt検定により比較された。差は、p<0.05で有意とみなされた。
実施例
実施例1. C57Bl6マウスにおけるAAV-CAG-moFGF21-dmiRTベクターのeWAT内投与による肥満および糖尿病の予防
本発明者らは、8週齢の雄性C57Bl6において、FGF21を使用した脂肪組織のAAV媒介性遺伝子工学が肥満および糖尿病を予防する治療的可能性を評価した。1012ウイルスゲノム(vg)の、miR122およびmiR1の標的部位を包含するCAGユビキタスプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV9ベクター(AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT)(図1A)のeWAT内(eWAT:精巣上体白色脂肪組織)投与は、FGF21の脂肪特異的過剰発現(図1B)を、同様に血流中へのタンパク質の高分泌(図1C)を媒介した。AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスはまた、AAV9-CAG-nullベクター(同等の感染力を保持するが導入遺伝子を何らコードしないベクター)と比較して、eWAT中でのFGF21受容体1(FGF21R1)(図1D)ならびに脂肪組織および肝臓中でのβ-Klotho(FGF21共受容体)(図1E)の過剰発現を示した。CAG-moFGF21-doublemiRTコンストラクトは配列番号32中に含まれ、CAG-nullコンストラクトは配列番号31中に含まれる。
eWATへのAAV媒介性のFGF21遺伝子導入の後、固形飼料食を給餌したマウスは体重減少を示した(図1Fおよび1G)。高脂肪食(HFD)でチャレンジした場合、脂肪組織中でFGF21を過剰発現した動物は実験期間中やせたままであったが、AAV9-CAG-null処置マウスは進行的に肥満になった(図1Fおよび1G)。それらのより低い体重に応じて、固形飼料給餌AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスおよびHFD給餌AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスはいずれも脂肪貯蔵部および肝臓の重量減少を示した(図1H)。
ヘマトキシリン-エオシン染色による白色脂肪組織の組織分析は、eWATおよびiWAT(iWAT:鼠径部白色脂肪組織)中の白色脂肪細胞サイズの減少ならびにiWAT中の複数の多房性脂肪細胞を明らかにし、このことはこの貯蔵部の褐変が起こったことを示唆する(図2A)。形態計測分析は、AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスにおける白色脂肪細胞の平均面積の減少をさらに確認した(図2B)。白色脂肪細胞の面積の頻度分布はまた、群間で異なっていた。固形飼料給餌AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスおよびHFD給餌AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスは、小さい脂肪細胞数の増加およびより少ない大きい脂肪細胞を提示した(図2C)。著しいことに、HFD給餌AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスにおける白色脂肪細胞の面積の頻度分布は、固形飼料給餌AAV9-CAG-null処置動物のそれとほとんど同一であった(図2C)。それゆえ、AAV9-CAG-null処置マウスにおいて認められた脂肪細胞のHFD誘発性肥大は、FGF21を過剰発現したマウスにおいて妨げられた。iWAT中でのUCP1およびDio2の過剰発現(図3Aおよび3B)は、固形飼料給餌AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスおよびHFD給餌AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスにおけるiWATの褐変をさらに確認した。
iBAT(iBAT:肩甲骨間褐色脂肪組織)の組織分析は、この貯蔵部での脂質蓄積が、AAV9-CAG-nullマウスと比較して、固形飼料給餌AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスおよびHFD給餌AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスにおいてより少ないことを示した(図2A)。この結果およびiWATの褐変に応じて、明サイクルおよび暗サイクルの間のHFD給餌AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスのエネルギー消費(図3C)は、HFD給餌AAV9-CAG-nullマウスのそれよりも高かった。全体として、これらのデータは、AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスは熱産生活性が向上していたことを示唆する。
肝臓組織切片は、固形飼料またはHFDのいずれの下でも、AAV9-CAG-null処置マウスと比べてFGF21を過剰発現したマウスの肝細胞において脂質蓄積の減少を示した(図2A)。したがって、HFD給餌AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスでは、それらの肝臓トリグリセリド(TG)含量は正常化された(図3D)。並行して、TG、総コレステロール、HDL-コレステロールおよびLDL-コレステロールの循環レベルはFGF21を過剰発現したHFD給餌マウスにおいて正常化された(図3Eおよび3F)。
FGF21を過剰発現したHFD給餌マウスはHFD給餌AAV9-null処置マウスよりもインスリン感受性であり(図3G)、固形飼料給餌AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスおよびHFD給餌AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRT処置マウスはいずれも、それらのAAV9-CAG-null処置の相対物と比較してインスリン循環レベルの減少を示した(図3H)。
実施例2. ob/obマウスにおけるAAV-CAG-moFGF21-dmiRTベクターのeWAT内投与による肥満の回復およびグルコース代謝の改善
本発明者らは、11週齢の雄性ob/obマウスにおいて、FGF21を使用した脂肪組織のAAV媒介性遺伝子工学の抗糖尿病および抗肥満原性の治療的可能性を評価した。このマウスはレプチンシグナル伝達を欠損しており、広く用いられる肥満および糖尿病の遺伝モデルである。この目的を達成するため、用量応答性試験を実施した。ob/obマウスに、4つの異なる用量(1010vg、5×1010vg、2×1011vgまたは1012vg)のAAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTベクター(図1A)をeWAT中に局所投与した。コントロールとして、ob/ob動物に1012vgのAAV8-CAG-nullベクターをeWAT内投与した。
AAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターのeWAT内投与は、白色脂肪組織におけるFGF21の特異的過剰発現を、同様に血流中へのタンパク質の高分泌を用量依存的に媒介した(図4Aおよび4B)。具体的には、1012vgの用量のAAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターは、eWATおよびiWATにおけるFGF21の非常に強い過剰発現を媒介し(図4A)、最も高い循環FGF21レベルを達成した(図4B)。対照的に、最も低い投与用量である1010vgのAAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターは、eWATにおけるFGF21の非常に中程度の過剰発現のみを生み出し(図4A)、この用量で処置された動物は、AAV8-CAG-null処置動物と比較して血清FGF21レベルに差を示さなかったが(図4B)、これはおそらくFGF21がパラクライン-オートクライン様式で作用したためであろう。したがって、AAV8-CAG-null処置動物では進行的に体重が増加したが、AAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターで処置された動物ではベクターの投与用量に比例した体重増加の減少を示した(図4Cおよび4D)。著しいことに、1012vgのAAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターで処置された動物は、AAV投与後最初の2週間の間に約15%の重量が減少し、その後は開始時体重に達するまで体重は増加した(図4Cおよび4D)。それゆえに、1012vgのAAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターをeWAT内投与した動物は、AAV8-CAG-null処置動物と比較して、実験終了時に全体重で40%の差を示した(図4D)。一致して、1012vgのAAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターで処置された動物は、脂肪症の著しい減少および肝臓重量の60%低減を示した(図4E)。iBAT重量は、おそらく熱産生活性の向上のため、このマウスのコホートにおいて増加した(図4E)。
5×1010vg、2×1011vgまたは1012vgのAAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターで処置された動物は、AAV8-CAG-null処置マウスと比較してインスリン感受性の改善を提示した(図5A)。2×1011vgまたは1012vgのAAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターで処置された動物はまた、AAV8-CAG-nullベクターで処置されたob/obマウスよりも低いインスリン循環レベルを示した(図5B)。
実施例3. ob/obマウスにおけるAAV-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与による肥満の回復およびグルコース代謝の改善
本発明者らはまた、8週齢の雄性ob/obマウスにおいて、肝臓のAAV媒介性遺伝子工学を使ったFGF21循環レベルの増加により仲介される抗糖尿病および抗肥満原性効果を評価した。ob/obマウスに、1011vgまたは5×1011vgの肝臓特異的ヒトα1-アンチトリプシン(hAAT)プロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-hAAT-moFGF21)(図6A)を静脈内(IV)投与した。コントロールとして、ob/ob動物に5×1011vgのAAV8-hAAT-nullベクターをIV投与した。hAAT-moFGF21コンストラクトは配列番号34中に含まれ、hAAT-nullコンストラクトは配列番号33中に含まれる。
AAV8-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与は、肝臓におけるFGF21の特異的過剰発現を、同様に血流中へのタンパク質の高分泌を用量依存的に媒介した(図6Bおよび6C)。具体的には、5×1011vgの用量のAAV8-hAAT-moFGF21ベクターは、肝臓におけるFGF21の非常に強い過剰発現を媒介し(図6B)、最も高い循環FGF21レベルを達成した(図6C)。この用量のAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置された動物の体重は、AAV投与後最初の2週間の間に約7%減少し、その後にわずかに増加したのに対し、AAV8-hAAT-null処置マウスは進行的に重量を増した(図6D、6Eおよび6F)。1011vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターを投与したマウスは、AAV8-hAAT-null処置動物よりも著しく少なくしか重量が増加しなかった(図6D、6Eおよび6F)。具体的には、AAV8-hAAT-null動物は、1011vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置された動物の10%の体重増加と比較して、実験終了時に50%の体重増加を示した(図6E)。それらのより低い体重に応じて、肝臓中でFGF21を過剰発現した動物は、とりわけ最も高い用量のベクターで処置された動物において、脂肪症の有意な減少を示し、および約60%の肝臓重量の低減を示した(図6G)。iBAT重量は両AAV8-hAAT-moFGF21処置マウス群において同様に増加し(図6G)、これはおそらく、AAV8-hAAT-nullベクターを投与したマウスと比較した、これらの動物におけるより高い熱産生活性のためであろう。
AAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置された動物は、AAV8-hAAT-null処置マウスと比較してインスリン感受性の改善およびインスリン循環レベルの減少を示した(図6Hおよび6I)。
実施例4. HFD給餌マウスにおけるAAV-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与による肥満および糖尿病からの長期的回復
本発明者らはまた、肥満C57Bl6マウスにおいて、肝臓のAAV媒介性遺伝子工学を使ったFGF21循環レベルの増加により仲介される抗糖尿病および抗肥満原性効果を評価した。9週齢の雄性C57Bl6マウス(若年成体)にHFDを9週間給餌し、次いで1010vgまたは5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターをIV投与した(図6A)。AAV投与後、AAV8-hAAT-moFGF21処置マウスをHFDで52週間維持した。コントロールとして、5×1010vgのAAV8-hAAT-nullを固形飼料給餌C57Bl6マウスおよびHFD給餌C57Bl6マウスにIV投与した。これらの後者2つのマウスコホートは、その後、固形飼料食またはHFDで維持した。
HFD給餌マウスにおけるAAV8-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与は、血流中へのFGF21の高分泌を用量依存的に媒介した(図7A)。
HFD給餌AAV8-null処置マウスと1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターを投与したHFD給餌動物との間に体重の差は認められなかった(図7Bおよび7C)。しかしながら、5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたHFD給餌動物は、AAV投与後、最初に体重が20%減少し、次いで固形飼料給餌AAV8-hAAT-null処置マウスと同様に進行的に重量が増加した(図7Bおよび7C)。著しいことに、AAV投与後9週以降、5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターを投与したHFD給餌動物と固形飼料給餌AAV8-hAAT-null処置マウスとの間で全体重および体重増加に統計的有意差は認められなかった(図7Bおよび7C)。
5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたHFD給餌マウスの明サイクルおよび暗サイクルの間のエネルギー消費は、固形飼料給餌AAV8-hAAT-nullマウスおよびHFD給餌AAV8-hAAT-nullマウスのそれよりも高かった(図8A)。固形飼料給餌AAV8-hAAT-null処置動物およびHFD給餌AAV8-hAAT-null処置動物および1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターを投与したマウスの間でエネルギー消費に差は認められなかった(図8A)。全体として、これらのデータは、5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21で処置されたマウスは熱産生活性が向上していたことを示唆する。
1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置された動物は、AAV8-hAAT-nullベクターを投与したHFD給餌マウスと比較してインスリン感受性の改善を提示し、それらのインスリン感受性はAAV8-hAAT-nullベクターで処置された固形飼料給餌マウスのそれと同様であった(図8B)。著しいことに、5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターを投与した動物は、AAV8-hAAT-nullベクターを投与した固形飼料給餌マウスと比較してインスリン感受性の改善を提示し、インスリン循環レベルの正常化を示した(図8Bおよび8C)。
実施例5. 老齢HFD給餌マウスにおけるAAV-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与による肥満および糖尿病の回復
本発明者らはまた、肥満老齢(成体)C57Bl6マウスにおいてFGF21の抗糖尿病および抗肥満原性効果を評価した。7.5月齢の雄性C57Bl6マウスにHFDを8週間給餌し、次いで1010vg、2×1010vgまたは5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターをIV投与した(図6A)。AAV投与後、AAV8-hAAT-moFGF21処置マウスをHFDで22週間維持した。コントロールとして、5×1010vgのAAV8-hAAT-nullを固形飼料給餌老齢C57Bl6マウスおよびHFD給餌老齢C57Bl6マウスにIV投与した。これらの後者2つのマウスコホートは、その後、固形飼料食またはHFDで維持した。
老齢HFD給餌マウスにおけるAAV8-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与は、血流中へのFGF21の高分泌を用量依存的に媒介した(図9A)。
HFD給餌AAV8-null処置マウスと1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターを投与したHFD給餌動物との間に体重の差は認められなかった(図9Bおよび9C)。しかしながら、2×1010vgまたは5×1010vgのいずれかのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたHFD給餌動物は、AAV投与後、最初に体重がそれぞれ15%および20%減少した(図9Bおよび9C)。その後、2×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置された動物は固形飼料給餌AAV8-hAAT-null処置マウスと同様に進行的に重量が増加したが、5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置された動物の体重に有意な変化は認められなかった(図9Bおよび9C)。著しいことに、AAV投与後3週以降、5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターを投与したHFD給餌動物と固形飼料給餌AAV8-hAAT-null処置マウスとの間で全体重および体重増加に統計的有意差は認められなかった(図9Bおよび9C)。
5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたHFD給餌マウスの明サイクルおよび暗サイクルの間のエネルギー消費は、固形飼料給餌AAV8-hAAT-nullマウスおよびHFD給餌AAV8-hAAT-nullマウスのそれよりも高かった(図10A)。2×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置された動物は、明サイクルの間のエネルギー消費の増加、および暗サイクルの間のエネルギー消費の増加傾向を示した(図10A)。1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置された動物は、暗サイクルの間のエネルギー消費の増加を示した(図10A)。固形飼料給餌AAV8-hAAT-null処置動物およびHFD給餌AAV8-hAAT-null処置動物および1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターを投与したマウスの間で差は認められなかった(図10A)。全体として、これらのデータは、AAV8-hAAT-moFGF21で処置された老齢マウスは熱産生活性が向上していたことを示唆する。
1010vgまたは2×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置された動物は、AAV8-hAAT-nullベクターを投与したHFD給餌マウスと比較してインスリン感受性の改善を提示し、それらのインスリン感受性はAAV8-hAAT-nullベクターで処置された固形飼料給餌マウスのそれと同様であった(図10B)。著しいことに、5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターを投与した動物は、AAV8-hAAT-nullベクターを投与した固形飼料給餌マウスと比較してインスリン感受性の改善を提示した(図10A)。1010vg、2×1010vgまたは5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置された動物は、HFD給餌AAV8-hAAT-null処置マウスよりも低い空腹時および給餌時インスリン循環レベルを示した(図10C)。著しいことに、2×1010vgまたは5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターをIV投与した老齢動物と固形飼料給餌AAV8-hAAT-null処置マウスとの間で給餌時インスリン循環レベルに差は認められなかった(図10C)。
実施例6. C57Bl6マウスにおけるAAV-CMV-moFGF21ベクターの筋肉内投与による体重減少の評価
本発明者らはまた、C57Bl6マウスにおいて、骨格筋のAAV媒介性遺伝子工学によりFGF21循環レベルを増加させる治療的可能性を評価した。骨格筋を標的とするため、CMVプロモーターおよびAAV1血清型を選択した。CMVプロモーターはユビキタスプロモーターであるが、AAV1カプシドを伴ったその使用は、以前に公開されているように、肝臓に形質導入することなく非常に効率的に骨格筋を標的とすることを可能にする(Mas et al.,Diabetes 2006;Callejas et al.,Diabetes 2013)。
3×1011vgの用量の、ユビキタスCMVプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV1ベクター(AAV1-CMV-moFGF21)(図11A)を、6から12週齢の雄性C57BL6マウスの各後肢の四頭筋、腓腹筋および前脛骨筋(tibialis cranealis)に筋肉内注射(5×1010vg/筋肉)により投与した。コントロールとして、齢を合わせたC57Bl6動物の同じ筋肉中に3×1011vgのAAV1-CMV-nullベクター(5×1010vg/筋肉)を筋肉内投与した。CMV-moFGF21コンストラクトは配列番号36中に含まれ、CMV-nullコンストラクトは配列番号35中に含まれる。
AAV1-CMV-moFGF21ベクターの筋肉内投与は、血流中へのFGF21の高分泌を媒介した(図11B)。AAV1-CMV-moFGF21ベクターで処置された動物は、AAV1-CMV-null処置マウスと比較して体重および体重増加の減少を示した(図11Cおよび11D)。
実施例7. コドン最適化されたヒトFGF21ヌクレオチド配列によるタンパク質産生の増加
コドン最適化がFGF21タンパク質産生の増加を媒介することができるかを評価するため、HEK293細胞に3つの異なるコドン最適化されたヒトFGF21ヌクレオチド配列(配列番号:40~42)をコードするプラスミドをトランスフェクトした。コントロールとして、非トランスフェクト細胞および野生型hFGF21コーディング配列を形質導入した細胞を用いた。3つのコドン最適化されたヒトFGF21配列およびWTのヒトFGF21配列の発現はhAATプロモーターの制御下にあった(配列番号47)。コドン最適化されたヒトFGF21バージョン1または3を形質導入した細胞は、野生型またはコドン最適化されたFGF21バリアント2と比較してより高レベルのヒトFGF21を培養培地中に分泌することができ(図12)、それゆえにバリアント1および3のコドン最適化によるFGF21タンパク質産生の増加を実証する。
実施例8. ヒトFGF21をコードするAAVベクターの投与によるマウスにおける肥満および糖尿病の回復(FGF21の活性を証明するインビボ実験)
HFD給餌マウスをヒトFGF21をコードするAAVベクターで処置する。コントロールとして、同じ用量のAAV-nullベクターを固形飼料給餌マウスおよびHFD給餌マウスに投与する。
WATの褐変およびBATの熱産生活性を誘導する、エネルギー消費を増加させる、ならびにグルコースおよびエネルギー代謝を改善するヒトFGF21の能力を評価するため、次の試験を実施する:
- 体重ならびに飼料および液体摂取量の週毎の測定
- 体温の測定
- 間接的熱量測定によるエネルギー消費および呼吸商の測定
- 血糖の測定
- 腹腔内グルコース負荷試験による全身グルコース処理の評価
- 腹腔内インスリン負荷試験によるインスリン感受性の評価
- 以下を包含する、組織および血清試料における分析
- 標的組織および血流中へのヒトFGF21過剰発現レベルの検査
- 形態学的および組織分析。
- ホルモンおよびサイトカインの循環レベルの決定
- 血清代謝パラメーター、例えば遊離脂肪酸、グリセロール、トリグリセリド、コレステロールおよびケトン体などの決定
- 免疫組織化学による鼠径部脂肪パッド中のベージュ脂肪細胞の存在の検査ならびに古典的な白色、褐色およびベージュ脂肪細胞のマーカーの遺伝子発現によった、褐変能力の評価
実施例9:FGF21活性を査定するためのインビトロアッセイ
FGF21は、3T3-L1細胞におけるグルコース取り込みおよびGLUT1発現を増加させることが予想される(Kharitonenkov,A.et al.,2005. J.Clin.Invest 115:1627-1635)。
実施例10. ob/obマウスにおけるAAV8-CAG-moFGF21-dmiRTベクターのeWAT内投与による肥満の回復およびグルコース代謝の改善:さらなる知見
本発明者らはさらに、ob/obマウスにおいて、FGF21を使用した脂肪組織のAAV媒介性遺伝子工学の抗糖尿病および抗肥満原性の治療的可能性を評価した(実施例2を参照されたい)。
AAV8-CAG-moFGF21-dmirTベクターのeWAT内注射を受けたob/obマウスは、精巣上体パッドの白色脂肪細胞サイズの低減を示した(図13A)。循環アディポネクチンレベルも用量と共に増加した(図14A)。Mac2染色を通じて評価されるeWATの炎症もベクターの用量の関数として低減し、マクロファージマーカーF4/80の発現も低減した(図14BおよびC)。
nullベクターまたは最も低い用量のAAV8-CAG-moFGF21-dmirTを注射したob/obマウスの肝臓は、肝細胞における脂肪滴の蓄積を示した(図13B)。5×1010vg/マウスまたはこれより高い用量のFGF21をコードするベクターの投与は、脂肪肝の発症を完全に予防し(図13B)、これは器官の重量(図14D)ならびにその総トリグリセリドおよびコレステロール含量(図14EおよびF)と相関した。5×1010vg/マウスの用量が治療的効力の閾値を表すというさらなる証拠が、血糖および血中インスリンの分析から出た。1×1010vg/マウスの用量は給餌状態で血中グルコースレベルを改変せず、インスリンレベルを部分的に低減させただけだが、5×1010vg/マウス以上の用量は血糖および血中インスリンを完全に正常化した(図13CおよびD)。全体として、この例は、脂肪組織においてFGF21を過剰発現させることの治療的可能性を確認する。
実施例11. ob/obマウスにおけるAAV8-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与による肥満の回復およびグルコース代謝の改善:さらなる知見
本発明者らはさらに、ob/obマウスにおいて、AAV8-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与の抗糖尿病および抗肥満原性の治療的可能性を評価した(実施例3を参照されたい)。
それらのより低い体重と一致して、肝臓中でFGF21を過剰発現したob/ob動物、とりわけ5×1011vgで処置された動物は、白色脂肪細胞の有意なサイズ減少を示した(図15A)。これは、eWATにおけるMac2染色の減少ならびにF4/80およびTNF-αの発現により証明されるように(図16A-C)、循環アディポネクチンレベルの用量依存的増加(図15B)およびWAT炎症の減少とパラレルであった。著しいことに、5×1011vgで処置されたob/obマウスは、eWAT中の「王冠様」構造の著しい低減を示した(図16A)。
7月齢のob/obマウスは著しい脂肪肝を示したが、FGF21処置ob/obマウスの肝臓は肝細胞における脂質の蓄積を示さなかった(図15C)。これは、治療的ベクターを受けたob/obマウスにおける器官重量の60%低減(図16DおよびE)と、同様に総肝臓トリグリセリドおよびコレステロール含量の著しい低減(図16FおよびG)と一致した。両方の用量のAAV8-hAAT-moFGF21で処置されたob/ob動物は給餌時血糖の減少も示し、給餌状態でのそれらの血中インスリンは約70%低減した(図15DおよびE)。
本発明者らは、AAV8-hAAT-moFGF21処置後のob/obマウスにおいて認められる循環グルコースレベルの減少が肝糖新生の抑制に起因するものであるかをホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(PEPCK)およびグルコース-6-ホスファターゼ(G6Pase)の発現をqPCRにより測定することによって評価した。PEPCK発現の増加を示した1×1011vgのAAV8-hAAT-moFGF21で処置された動物を除いて、AAV8-hAAT-moFGF21処置ob/obマウスの肝臓において、これらの酵素の発現変化は認められなかった(図17AおよびB)。これらの結果は、肝臓におけるAAV媒介性の長期的なFGF21の発現、およびその後の循環FGF21の増加は、肝グルコース産生を阻害することによってグルコースを低下させなかったことを示唆する。
FGF21のグルコース低下効果はまた、脂肪細胞によるグルコース取り込みの増加およびエネルギー消費の亢進に帰するものである(Xu J. et al.,2009. AJP Endocrinol.Metab. 297:E1105-E1114;Ding X. et al.,2012. Cell Metab. 16:387-393;Camacho R.C. et al.,2013. Eur.J.Pharmacol. 715:41-45;Emanuelli B. et al.,2014. Clin.Invest. 124:515-527;Kharitonenkov A. et al.,2005. Endocrinology 148:774-781;Hondares E. et al.,2010. Cell Metab. 11:206-212;Samms R.J. et al.,2015. Cell Rep. 11:991-999)。それゆえに、本発明者らは、異なるパッドの脂肪組織(iWAT、eWATおよびiBAT)において、グルコース取り込み機構の重要な構成成分、例えばグルコーストランスポーターGlut1およびGlut4、グルコースリン酸化酵素ヘキソキナーゼIおよびII(HKIおよびHKI)、ならびにiBATの場合はUCP1などの発現をqPCRによって査定した。AAV8-FGF21処置ob/obマウスにおいて、Glut1の発現はiWATおよびiBAT中で増加し(図17C)、Glut4の発現はeWAT、iWATおよびiBAT中で増加した(図17D)。HKIおよびHKIIは、iBAT中でのみアップレギュレートされた(図17EおよびF)。そのうえ、UCP1発現は、高用量のAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたob/obマウスのiBAT中で増加した(図17G)。全体として、これらの結果は、AAV8-hAAT-moFGF21ベクターでの処置後にob/obマウスにおいて認められた血糖の長期的好転が、おそらく白色および褐色脂肪細胞によるグルコース取り込みの増加ならびにiBATにおける熱産生の亢進に起因するものであることを示唆する。
実施例12. HFD給餌マウスおよびHFD給餌老齢マウスにおけるAAV8-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与による肥満および糖尿病からの長期的回復:組織重量の減少および1年間までの安定発現
若年成体または成体において実施された試験(実施例4および5を参照されたい)の全ての実験群に属する動物の代表的イメージを図19A-B中に示す。
AAV8-hAAT-moFGF21処置による肥満の回復は、若年成体または成体として処置された動物のいずれにおいても、主要な白色脂肪組織(WAT)貯蔵部、例えば精巣上体(eWAT)、鼠径部(iWAT)および後腹膜(rWAT)脂肪パッドなどの重量の用量依存的減少とパラレルであった(図18Aおよび図19C)。肝臓重量のHFD誘発性増加は、用いられる最も高い用量のベクターでのFGF21遺伝子導入によって完全に正常化されたが、四頭筋の重量は食餌またはAAV送達により変わらなかった(図18Aおよび図19D)。
両齢のAAV8-hAAT-moFGF21処置マウスは、肝臓におけるコドン最適化されたFGF21の特異的過剰発現を示し(図19E)、これは両マウス群において用量依存的な血流中へのFGF21の分泌を、ベクターの単回投与後1年間まで安定であり続けるレベルでもたらす(図18B)。
実施例13. HFD給餌マウスおよびHFD給餌老齢マウスにおけるAAV8-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与による肥満および糖尿病からの長期的回復:自発運動活性の向上および熱産生メカニズムの調査
エネルギー消費の増加(実施例4および5を参照されたい)は、AAV8-hAAT-moFGF21送達の10月後の若年成体として処置された動物においても見られた(図21A)。
この知見は、自発運動活性に対するAAV8-hAAT-moFGF21媒介性の効果と一致した。AAV8-nullベクターを受けたHFDを給餌した動物においてオープンフィールド試験中に認められた活動低下と対照的に、若年成体として5×1010vg AAV8-hAAT-moFGF21で処置されたマウスは、固形飼料給餌null注射動物と同程度の自発性の自発運動活性を示した。図20A中に示されるように、AAV8-hAAT-moFGF21送達の1年後、処置された動物は長い距離を移動し、より少ない時間しか休息せず、未処置のHFD給餌コントロールよりも多くの遅い運動および速い運動の時間を費やした。
エネルギー消費の変化が熱産生の変化を反映し得ると考え、本発明者らは、褐色脂肪組織(BAT)の活性化の度合いを評価した。若年成体または成体として5×1010vg AAV8-hAAT-moFGF21で処置された両マウスは、iBATにおける脂質沈着の減少を示した(図20B)。BAT中のUCP1タンパク質含量は、若年成体としてAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたマウスにおいて用量依存的に増加し(図20C)、肝臓へのFGF21遺伝子導入により誘導される非シバリング性熱産生の増加と一致した。
皮下WATの褐変は、ベージュ脂肪細胞の出現を特徴としており、エネルギー消費の増加にも関連している(Harms & Seale,2013)。褐変がAAV8-hAAT-moFGF21処置後に認められるエネルギー消費の亢進を説明できるかを評価するため、iWATの組織学的評価を実施した。このパッドの重量減少と一致して(図18A)、HFD給餌AAV8-hAAT-moFGF21処置動物の脂肪細胞はHFD給餌null注射動物のそれよりも小さかった(図20D)。それにもかかわらず、AAV8-hAAT-moFGF21ベクターでの処置は、若年成体または成体として処置された動物のいずれにおいても、どの試験用量においても、iWATにおける多房性ベージュ脂肪細胞の検出増加をもたらさなかった(図20D)。したがって、HFD給餌群間のiWAT中UCP1タンパク質レベルに統計的有意差はなかった(図21B)。
クレアチニン駆動性基質サイクルおよび筋小胞体Ca2+-ATPase 2b(Serca2b)媒介性のカルシウム循環は、iWATにおける熱産生をUCP1に依存せずに増加させることができる(Kazak L. et al.,2015. Cell 163:643-655;Ikeda K. et al.,2017. Nat.Med. 23:1454-1465)。クレアチニン駆動性基質サイクルに関与する酵素であるホスファターゼオーファン1(Phospho1)のより高レベルの発現が、齢を合わせた固形飼料給餌コントロール群およびHFD給餌コントロール群と比べたときに、5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21で処置されたHFD給餌マウスのiWATにおいて認められ(図20E)、これはクレアチニン駆動性サイクルの活性がおそらくFGF21遺伝子導入の結果として増加したことを示唆する。カルシウム循環依存的な熱産生メカニズムに関して、固形飼料給餌null処置動物またはHFD給餌null処置動物と比べたとき、AAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置された動物のiWATにおけるSerca2bの発現レベルの差は検出されなかった(図21C)。他方、同サイクルに関与する別の酵素であるリアノジン受容体2(RyR2)のiWAT発現は、null処置マウスおよびAAV8-hAAT-moFGF21処置マウスの両方においてHFD給餌によって増加した(図21C)。全体として、これらの結果は、カルシウム循環依存的熱産生メカニズムはAAV-FGF21処置後に認められる全身エネルギー恒常性の改善に関与しないことを示唆する。
実施例14. HFD給餌マウスおよびHFD給餌老齢マウスにおけるAAV8-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与による肥満および糖尿病からの長期的回復:グルカゴンレベル、島過形成および耐糖能
そのうえ、若年成体としてAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたHFD給餌動物は、HFD給餌null処置マウスと比べて、グルカゴン循環レベルの減少を示した(図22A)。
AAV8-null処置マウスはHFD給餌の結果として島の過形成を生じたのに対し、AAV8-hAAT-FGF21ベクターで(2×1010または5×1010vg/マウスの用量で)処置された動物のβ細胞量は、固形飼料食を給餌したコントロールマウスのそれと同様であった(図22BおよびC)。HFD給餌AAV8-hAAT-moFGF21処置マウスからの膵臓切片のインスリンおよびグルカゴンについての二重免疫染色は、これらの動物の島におけるα細胞およびβ細胞の正常な分布を示し、島の辺縁部にグルカゴン発現細胞が、中心部にインスリン発現細胞が局在していた(図22D)。
FGF21処置マウスにおいて耐糖能を評価するため、腹腔内グルコース負荷試験(GTT)(2gグルコース/kg体重)をAAV投与の10週後に実施した。nullまたはFGF21をコードするベクターのいずれかを1×1010vg/マウスの用量で注射したHFD給餌動物はグルコース不耐性であって、GTT中にインスリン循環レベルの著しい増加を示した(図23AおよびB)。対照的に、5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21で処置された動物は、固形飼料給餌コントロールマウスと比べたときにグルコースクリアランスの改善を示した(図23A)。これら2つの実験群間でインスリンレベルは区別できなかった(図23B)。これらの結果は、5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21で処置されたHFD給餌マウスにおけるインスリン感受性の改善をさらに確認した。
実施例15. AAV8-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与によるHFDに関連したWAT肥大および炎症の回復
HFD給餌はWAT脂肪細胞のサイズ増加を誘導する(Sattar N. & Gill J.M.R.,2014. BMC Med. 12:123)。FGF21をコードするベクターの投与はこの増加に対抗した(図24A)。WATの形態計測分析は、若年成体として1×1010または5×1010vgのベクターで処置された動物の、および成体として2×1010または5×1010vgのベクターで処置されたマウスの白色脂肪細胞の面積が、固形飼料食を給餌した動物のそれと同様であることを明らかにした(図24B)。両FGF21処置動物群において、脂肪細胞サイズの再分布があり、より小さい脂肪細胞の割合がより高かった(図25A)。脂肪症の減少およびWAT肥大の回復と一致して、処置開始齢にかかわらず、最も高い用量のAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置された動物におけるアディポネクチンおよびレプチンのレベルも正常化された(図24CおよびD)。
肥満はまた、WATの炎症を引き起こす(Hajer G.R. et al.,2008. Eur.Heart J. 29:2959-2571)。それゆえに、本発明者らは、この組織における炎症をマクロファージ特異的マーカーMac2についての免疫染色および炎症促進性分子の発現を通じて分析した。HFD給餌マウスがeWATにおいて「王冠様」構造として表されるマクロファージの存在の増加を示したのに対し、若年成体または成体として5×1010vg AAV8-hAAT-moFGF21で処置された動物にはマクロファージ浸潤の兆候がなかった(図24Eおよび図25B)。これは、マクロファージマーカーF480およびCD68ならびに炎症促進性サイトカインTNFαおよびIL-1βの発現の正常化とパラレルであって(図24F-Hおよび図25C-E)、FGF21発現が肥満に関連したWATの炎症に対抗したことを指し示す。
実施例16. AAV8-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与による脂肪肝、肝臓の炎症および線維症の回復
肝臓の組織分析は、HFDを給餌した全てのnull処置動物は屠殺時に著しい脂肪肝であったことを示した(図26A-D)。対照的に、若年成体または成体として5×1010vg AAV8-hAAT-moFGF21を受けたHFD給餌マウスは、この病理学的脂質沈着の回復を証明した(図26A)。これらの組織学的知見は、5×1010vg AAV8-hAAT-moFGF21処置動物の総肝臓トリグリセリドおよびコレステロール含量の著しい低減とパラレルであった(図26BおよびC)。加えて、若年成体または成体時にHFDを給餌して5×1010vg AAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置した動物は、Mac2についての染色の欠失により証明されるように肝臓の炎症の兆候を示さず、このMac2についての染色はnull処置HFD給餌マウスの肝臓におけるマクロファージの存在の増加を明らかにした(図26D)。最終的に、肝臓へのFGF21遺伝子導入は肝線維症を回復させた。コラーゲン線維は、HFDを給餌してコントロールnullベクターを注射した動物からの肝臓切片のピクロシリウスレッド染色またはマッソントリクローム染色の後に容易に検出可能であったのに対し、AAV8-hAAT-moFGF21処置マウスの肝臓中では検出できなかった(図28Aおよび図27)。これらのマウスは、肝臓のコラーゲン1発現の著しい低減も示した(図28BおよびC)。全体として、これらの知見は、AAV8-hAAT-moFGF21処置がHFD誘発性の非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)の発症から保護することを指し示した。
実施例17. 肝臓指向性AAV-FGF21処置の長期的安全性
FGF21での薬理学的処置または遺伝子導入過剰発現は、骨吸収の向上を通じた骨恒常性の撹乱に関連しており、これは骨減少を引き起こすことがある(Wei W. et al.,2012. Proc.Natl.Acad.Sci. 109:3143-3148;Wang X. et al.,2015. Cell Metab. 22:811-824;Charoenphandhu N. et al.,2017. J.Bone Miner.Metab. 35:142-149;Talukdar S. et al.,2016. Cell Metab. 23:427-440;Kim A.M. et al.,2017. Diabetes,Obes.Metab)。肥満および糖尿病の処置のためのAAV8-hAAT-moFGF21の治療的可能性を考え、本発明者らは、最も高い用量のベクターで処置された動物の骨に対する遺伝子導入の長期的効果を評価した。屠殺時(約16.5月齢)、9または29週齢でAAV8-hAAT-moFGF21ベクターを投与された動物において、鼻先から尾根部までの長さおよび脛骨の長さは正常であった(図29AおよびB)。本発明者らは次いで、マイクロコンピュータ断層撮影(μCT)により骨構造を調べた。脛骨の近位骨端の分析は、HFDを給餌して5×1010vg AAV8-hAAT-moFGF21を投与したマウスの骨梁および皮質骨に、nullベクターで処置された齢を合わせたマウスと比較して有意差がないことを明らかにした。具体的には、骨ミネラル密度(BMD)(図29C)、骨ミネラル含量(BMC)(図29D)、骨体積(BV)(図29E)、骨体積/組織体積比(BV/TV)(図29F)、骨表面/骨体積比(BS/BV)(図29G)、骨梁数(Tb.N)(図29H)、骨梁幅(Tb.Th)(図29I)または骨梁間隔(Tb.Sp)(図29J)における差は記録されなかった。同様に、脛骨の骨幹における緻密骨の分析は、HFD給餌null注射またはFGF21処置群の間でBMC、BMD、BV、BV/TVまたはBS/BVに差がないことを示した(図29K-O)。
FGF21の病理学的効果は、少なくとも部分的に、肝臓によるインスリン様増殖因子結合タンパク質1(IGFPB1)の産生増加により媒介されることが報告されている(Wang X. et al.,2015. Cell Metab. 22:811-824)。骨変化の欠如と一致して、高用量のAAV8-hAAT-moFGF21処置は、null注射HFD給餌マウスと比べた時に、12月(若年成体)または6月(成体)早く処置された動物における循環IGFBP1タンパク質レベルの増加を導かなかった(図29P)。循環IGF1レベルも全ての実験群において正常であった(図29Q)。全体として、これらの結果は、肝臓へのAAV媒介性FGF21遺伝子導入の骨組織に対する安全性を支持する。
実施例18. AAV8-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与によるHFD誘発性肝臓腫瘍の予防
長期のHFD給餌(>60週)は、C57BL/6Jマウスにおいて肝臓新生物の発生増加に関連している(Hill-Baskin A.E. et al.,2009. Hum.Mol.Genet. 18:2975-2988;Nakagawa H.,2015. World J.Hepatol. :2110)。本発明者らの試験において、若年成体としてHFDを開始し、これを60週間維持した動物において、本発明者らはnullベクターを注射した動物の66.7%(6/9)に肝臓腫瘍を見出した。AAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置された動物はHFD誘発性の肝臓新生物発症から保護された:5×1010vgのFGF21をコードするベクターで処置された動物の0%(0/8)が腫瘍を示し、最も低い用量(1×1010vg)で処置したコホートにおける発生は40%(4/10)であった。固形飼料給餌マウス(0/11)はいずれも同じ期間中に腫瘍を発症しなかった(表1)。
表1. 若年成体における肝臓腫瘍発生
実施例19. AAV8媒介性の肝臓特異的なFGF21過剰発現によるSTZ誘発性高血糖の好転
材料および方法
動物
本発明者らは、9週齢の雄性C57bl6マウスを用いた。マウスは標準食を自由摂取させ、12時間の明暗サイクル(08:00時に点灯)の下で維持した。糖尿病誘発のため、マウスは、0.1mol/lクエン酸バッファー(pH 4.5)中に溶解されたストレプトゾトシン(50mg/kg)の腹腔内注射を5回、連日で受けた。血中グルコースレベルは、アナライザー(Glucometer Elite;Bayer,Leverkusen,Germany)を用いて査定した。動物のケアおよび実験手法は、Universitat Autonoma de BarcelonaのEthics Committee for Animal and Human Experimentationにより承認されたものである。
AAVベクターのインビボ投与
全身投与のため、AAVベクターを200μlのPBS中0.001% F68 Pluronic(登録商標)(Gibco)の中で希釈し、尾静脈を介して注射した。
結果
AAVに由来するFGF21の1型糖尿病に対する保護的可能性を試験するため、5×1010vgまたは2×1011vgのhAATプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21をコードするAAV8ベクター(AAV8-hAAT-moFGF21)を、雄性9週齢のC57Bl6マウスにIV投与した。コントロールマウスは、2×1011vgのAAV8-hAAT-Nullベクターを受けた。AAV投与の2週後、全ての動物をストレプトゾトシン(STZ)(50mg/kgの5用量;1用量/日)で処置することで糖尿病プロセスを起こした。
血中グルコースレベルの分析は、moFGF21をコードするAAV8ベクターで処置された動物はAAV8-hAAT-Nullベクターで処置されたC57Bl6マウスよりも低い循環グルコースレベルを示すことを明らかにした(図30)。
実施例20. C57Bl6マウスにおけるAAV-CMV-moFGF21ベクターの筋肉内投与による、加齢に関連した体重増加およびインスリン抵抗性の予防によった健康寿命の延伸
骨格筋(Skm)は容易にアクセスできる組織であり、分泌可能な治療的タンパク質の生産のために用いられている(Haurigot V. et al.,2010. J.Clin.Invest. 123:3254-3271;Callejas D. et al.,2013. Diabetes 62:1718-1729;Jaen M.L. et al.,2017. Mol.Ther.Methods Clin.Dev. :1-7)。Skmが循環FGF21の生きた供給源となることができるかを調べるため、最適化されたマウスFGF21をCMVプロモーターの制御下に保有する、Skmに対して高い向性を示す血清型1のAAVベクター(Chao L. et al.,2000. J.Clin.Invest. 106:1221-1228;Wu Z. et al.,2006. J.Virol. 80:9093-9103;Lisowski L. et al.,2015. Curr.Opin.Pharmacol. 24:59-67)を用いた(AAV1-CMV-moFGF21)。ベクターを5×1010vg/筋肉の用量で、8週齢のC57Bl6マウスの両肢の四頭筋、腓腹筋および前脛骨筋に注射した(合計用量、3×1011vg/マウス)。コントロール動物にAAV1-CMV-Nullベクターを同じ用量で注射した。標準食を給餌した健常マウスの使用は、本発明者らがFGF21遺伝子治療の長期的安全性を評価することをさらに可能にした。
8週齢でFGF21をコードするベクターを注射した11月齢の動物は循環FGF21の著しい増加を示し(図31A)、これは、3つの注射した筋肉におけるベクターに由来するFGF21の高い発現レベルとパラレルであった(図31B)。以前の報告と一致して、このベクター血清型、プロモーターおよび投与経路の組み合わせは、肝臓において導入遺伝子の発現を導かなかった(図31B)。
約10月の追跡期間の終了時、AAV1-CMV-moFGF21を筋肉内注射したマウスは試験開始時の体重を維持しており、動物の加齢につれて重量が安定して増加したコントロールよりも約38%痩せていた(図31C)。筋肉の重量はFGF21遺伝子導入によりほとんど影響を受けなかったが、白色および褐色貯蔵部、同様に肝臓の重量はかなり低減した(図31D)。実際に、分析したWATパッドの重量は>50%低減した(図31D)。そのうえ、AAV1-CMV-moFGF21で処置されたマウスは肝臓総トリグリセリド含量の著しい低減を示した(図31E)。肝臓コレステロールレベルに変化は認められなかった(図31F)。null注射動物と対照的に、AAV1-CMV-moFGF21で処置された動物は、約1年齢であったときに正常血糖を示し(データは示さず)、血中インスリンが低減した(図31G)。したがって、FGF21処置マウスは、試験終了時に著しく改善されたインスリン感受性を示した(図31H)。全体として、この試験は、治療的に適切なレベルの循環FGF21を導くAAVベクターの投与は健康面で長期間安全であり、加齢に関連した体重およびインスリン抵抗性の向上を回復させるために用いられ得ることを実証する。
実施例21. HFD給餌C57Bl6マウスにおけるAAV1-CMV-moFGF21ベクターの筋肉内投与による肥満および糖尿病の回復。
本発明者らは次に、AAV1-CMV-moFGF21ベクターのim投与も肥満およびインスリン抵抗性を回復させることができるかを評価した。この目的を達成するため、2月齢のC57Bl6マウスに固形飼料またはHFDのいずれかを12週間給餌した。これらの最初の3月の追跡の際、固形飼料給餌動物の重量は20%増加した一方、HFDを給餌した動物は肥満になった(95%の体重増)(図32AおよびB)。ベクターを次いで、5×1010vg/筋肉の用量で、肥満C57Bl6マウスの両肢の四頭筋、腓腹筋および前脛骨筋に注射した(合計用量、3×1011vg/マウス)。コントロールとして、肥満マウスの別のコホートおよび固形飼料給餌マウスのコホートは3×1011vgのノンコーディングnullベクター(AAV1-CMV-null)を受けた。AAV送達後、マウスを固形飼料またはHFD給餌で維持した。AAV1-CMV-moFGF21で処置された動物は、進行性の体重減少を経験した(図32AおよびB)。AAV1-CMV-FGF21処置による肥満の回復は、FGF21循環レベルの増加とパラレルであった(図32C)。
HFDを給餌したNull処置マウスは正常な給餌時血糖を示したが(図32D)、高インスリン血であって(図32E)、このことはこれらのマウスがインスリン抵抗性を発症していたことを示唆する。対照的に、AAV1-CMV-moFGF21で処置されたHFD給餌マウスは、試験終了までに正常血糖および正常血中インスリンであった(図32DおよびE)。そのうえ、AAV1-CMV-moFGF21を投与した動物は、それらのHFD給餌コントロールよりも強いインスリン感受性を示した(図32F)。
実施例22. コドン最適化されたヒトFGF21ヌクレオチド配列によるFGF21循環レベルの増加。
コドン最適化がFGF21循環レベルの増加を媒介することができるかを評価するため、8週齢の雄性C57Bl6マウスに、hAATプロモーターの制御下にある3つの異なるコドン最適化されたヒトFGF21ヌクレオチド配列(配列番号40~42)をコードするプラスミドをハイドロダイナミック注射した。コントロールとして、非処置マウスおよびhAATプロモーターの制御下にある野生型hFGF21コーディング配列をコードするプラスミドをハイドロダイナミック注射したマウスを用いた。
材料および方法
ハイドロダイナミック尾静脈注射によるマウスへのプラスミドのインビボ送達
プラスミドDNAを生理食塩水中で動物の平均体重(グラム)の約10%に等しい容量(ml)に希釈し、外側尾静脈の中に5秒未満(less tan)で手技的に注射した。注射の前に、動物を250W赤外線加熱ランプ(Philips)下に数分間置いて血管を拡張させ、尾静脈を見やすくして容易にアクセスできるようにした。プラスチックの保定器(Harvard Apparatus)を用いて注射のために動物を固定した。適切な保定装置を利用するかぎり必要でないため、麻酔は用いなかった。本発明者らは26G 3/8インチのゲージの皮下針(BD)を用いて動物に注射したが、これは、アクセスする静脈にぴったりと適合する最も大きい実行可能な針ゲージである。
結果
コドン最適化されたヒトFGF21バージョン2または3のいずれかで処置されたマウスは、野生型またはコドン最適化されたFGF21バリアント1と比較してより高レベルのヒトFGF21を循環中に分泌することができ(図33、それゆえにバリアント2および3のコドン最適化によるFGF21タンパク質産生の増加を実証する。
実施例23. hAAT-moFGF21、CAG-moFGF21-doublemiRTおよびCMV-moFGF21発現カセットによるFGF21の発現およびタンパク質産生レベルのインビトロおよびインビボでの増加
材料および方法
ハイドロダイナミック尾静脈注射によるマウスへのプラスミドのインビボ送達
プラスミドDNAを生理食塩水中で動物の平均体重(グラム)の約10%に等しい容量(ml)に希釈し、外側尾静脈の中に5秒未満(less tan)で手技的に注射した。注射の前に、動物を250W赤外線加熱ランプ(Philips)下に数分間置いて血管を拡張させ、尾静脈を見やすくして容易にアクセスできるようにした。プラスチックの保定器(Harvard Apparatus)を用いて注射のために動物を固定した。適切な保定装置を利用するかぎり必要でないため、麻酔は用いなかった。本発明者らは26G 3/8インチのゲージの皮下針(BD)を用いて動物に注射したが、これは、アクセスする静脈にぴったりと適合する最も大きい実行可能な針ゲージである。
結果
インビトロ
HEK293細胞に、伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列(EF1a-mFGF21)(Zhang et al.,EBioMedicine 15(2017) 173-183)(配列番号57)またはCMVプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(CMV-moFGF21)またはmiRT122a配列の4個のタンデムリピートおよびmiRT1配列の4個のタンデムリピートを伴った、CAGプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(CAG-moFGF21-doublemiRT)をコードするプラスミドをトランスフェクトした。コントロールとして、非トランスフェクト細胞を用いた。CAG-moFGF21-doublemiRTを形質導入したHEK293細胞は、EF1a-mFGF21を形質導入した細胞または非形質導入細胞と比較してより高レベルのFGF21を発現した(図34A)。そのうえ、CAG-moFGF21-doublemiRTを形質導入したHEK293細胞はまた、より高い細胞内FGF21タンパク質含量および培養培地中のより高いFGF21タンパク質レベルを示した(図34BおよびC)。EF1a-mFGF21またはCMV-moFGF21を形質導入したHEK293細胞は同様のレベルのFGF21を発現したが(図34A)、CMV-moFGF21を形質導入したHEK293細胞はより高い細胞内FGF21タンパク質含量および培養培地中のより高いFGF21タンパク質レベルを示した(図34BおよびC)。
C2C12細胞に、EF1aプロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列(EF1a-mFGF21)(Zhang et al.,EBioMedicine 15(2017) 173-183)またはCMVプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(CMV-moFGF21)をコードするプラスミドをトランスフェクトした。コントロールとして、非トランスフェクト細胞を用いた。CMV-moFGF21を形質導入したC2C12細胞は、EF1a-mFGF21を形質導入した細胞または非形質導入細胞と比較してより高レベルのFGF21を発現した(図34D)。
HepG2細胞に、EF1aプロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列(EF1a-mFGF21)(Zhang et al.,EBioMedicine 15(2017) 173-183)またはhAATプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21をコードするプラスミド(hAAT-moFGF21)をトランスフェクトした。コントロールとして、非トランスフェクト細胞を用いた。hAAT-moFGF21を形質導入したHepG2細胞は、EF1a-mFGF21を形質導入した細胞または非形質導入細胞と比較してより高レベルのFGF21を発現した(図34E)。
インビボ
8週齢の雄性C57Bl6マウスに、5μgの、伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列(EF1a-mFGF21)(Zhang et al.,EBioMedicine 15(2017) 173-183)またはCMVプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(CMV-moFGF21)またはhAATプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(hAAT-moFGF21)をコードするプラスミドをハイドロダイナミクス投与した。プラスミド投与の24時間後の肝臓におけるFGF21発現レベル分析は、hAAT-moFGF21またはCMV-moFGF21で処置された動物がEF1a-mFGF21を受けた動物よりもはるかに高レベルのFGF21を発現することを明らかにした(図35A)。加えて、hAAT-moFGF21またはCMV-moFGF21で処置された動物は、EF1a-mFGF21を受けた動物よりも高いFGF21循環レベルを示した(図35B)。
実施例24. AAV8-Ef1a-mFGF21と比較したAAV8-hAAT-moFGF21、AAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTおよびAAV1-CMC-moFGF21による標的組織におけるFGF21発現およびFGF21循環レベルのインビボでの増加
肝臓での発現
雄性C57Bl6マウスに、1×1010vg、2×1010vgまたは5×1010vgの伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-EF1a-mFGF21)または肝臓特異的hAATプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-hAAT-moFGF21)を静脈内投与した。AAV投与の2週後、AAV8-hAAT-moFGF21で処置された動物は、ベクターの用量にかかわらず、AAV8-EF1a-mFGF21で処置された動物よりも肝臓中での高いFGF21の発現レベルおよび高いFGF21循環レベルの両方を示した(図36AおよびB)。
脂肪での発現
雄性C57Bl6マウスに、2×1010vg、5×1010vgまたは1×1011vgの、伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-EF1a-mFGF21)またはmiRT122a配列の4個のタンデムリピートおよびmiRT1配列の4個のタンデムリピートを伴った、CAGプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-CAG-moFGF21-doublemiRT)のいずれかをeWAT内投与した。AAV投与の2週後、AAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTで処置された動物は、AAV8-EF1a-mFGF21を投与した動物よりも、WAT中で高いFGF21の発現レベルを示した(図37A)。そのうえ、AAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTで処置された動物は、AAV8-EF1a-mFGF21を投与した動物よりも肝臓中ではるかに低いFGF21の発現を示しており(図37B)、このことは、AAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターのeWAT内投与はオフターゲットの組織における導入遺伝子発現を効率的に排除することを実証する。
骨格筋での発現
雄性C57Bl6マウスに、5×1010vg、1×1011vgまたは3×1011vgの、伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-EF1a-mFGF21)またはCMVプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV1ベクター(AAV1-CMV-FGF21)のいずれかを筋肉内投与した。AAV投与の2週後、AAV1-CMV-FGF21で処置された動物は、AAV8-EF1a-mFGF21を投与した動物よりも骨格筋中ではるかに高いFGF21の発現レベルを示した(図38A)。そのうえ、AAV8-EF1a-mFGF21で処置された動物は肝臓中でFGF21の高発現を示したが、AAV1-CMV-FGF21ベクターの筋肉内投与は肝臓での導入遺伝子発現を効率的に排除した(図38B)。
配列
配列番号 配列タイプ
1 ホモ・サピエンス(Homo sapiens)FGF21のアミノ酸配列
2 ムス・ムスクルス(Mus musculus)FGF21のアミノ酸配列
3 カニス・ルプス・ファミリアリス(canis lupus familiaris)FGF21のアミノ酸配列
4 ホモ・サピエンス(Homo sapiens)FGF21のヌクレオチド配列
5 コドン最適化されたホモ・サピエンス(Homo sapiens)FGF21-バリアント1のヌクレオチド配列
6 コドン最適化されたホモ・サピエンス(Homo sapiens)FGF21-バリアント2のヌクレオチド配列
7 コドン最適化されたホモ・サピエンス(Homo sapiens)FGF21-バリアント3のヌクレオチド配列
8 ムス・ムスクルス(Mus musculus)FGF21のヌクレオチド配列
9 コドン最適化されたムス・ムスクルス(Mus musculus)FGF21のヌクレオチド配列
10 カニス・ルプス・ファミリアリス(canis lupus familiaris)FGF21のヌクレオチド配列
11 コドン最適化されたカニス・ルプス・ファミリアリス(canis lupus familiaris)FGF21のヌクレオチド配列
12 miRT122aをコードするヌクレオチド配列
13 miRT1をコードするヌクレオチド配列
14 miRT152をコードするヌクレオチド配列
15 miRT199a-5pをコードするヌクレオチド配列
16 miRT199a-3pをコードするヌクレオチド配列
17 miRT215をコードするヌクレオチド配列
18 miRT192をコードするヌクレオチド配列
19 miRT148aをコードするヌクレオチド配列
20 miRT194をコードするヌクレオチド配列
21 miRT124をコードするヌクレオチド配列
22 miRT216をコードするヌクレオチド配列
23 miRT125をコードするヌクレオチド配列
24 miRT133aをコードするヌクレオチド配列
25 miRT206をコードするヌクレオチド配列
26 miRT130をコードするヌクレオチド配列
27 miRT99をコードするヌクレオチド配列
28 miRT208-5pをコードするヌクレオチド配列
29 miRT208a-3pをコードするヌクレオチド配列
30 miRT499-5pをコードするヌクレオチド配列
31 コンストラクトA
32 コンストラクトB
33 コンストラクトC
34 コンストラクトD
35 コンストラクトE
36 コンストラクトF
37 コンストラクトG
38 コンストラクトH
39 コンストラクトI
40 コンストラクトJ
41 コンストラクトK
42 コンストラクトL
43 ヒトβ-グロビンおよび免疫グロブリン重鎖遺伝子からのイントロンから構成されるキメライントロンのヌクレオチド配列
44 CAGプロモーターのヌクレオチド配列
45 CMVプロモーターのヌクレオチド配列
46 CMVエンハンサーのヌクレオチド配列
47 hAATプロモーターのヌクレオチド配列
48 短縮型AAV2 5’ITR
49 短縮型AAV2 3’ITR
50 SV40ポリアデニル化シグナル
51 ウサギβ-グロビンポリアデニル化シグナル
52 CMVプロモーターおよびCMVエンハンサー配列
53 アポリポタンパク質Eからの肝細胞制御領域(HCR)エンハンサー
54 mini/aP2プロモーター
55 mini/UCP1プロモーター
56 C5-12プロモーター
57 pAAV-EF1a-mmFGF21-pA

ホモ・サピエンス(Homo sapiens)FGF21のアミノ酸配列(配列番号1)
MDSDETGFEHSGLWVSVLAGLLLGACQAHPIPDSSPLLQFGGQVRQRYLYTDDAQQTEAHLEIREDGTVGGAADQSPESLLQLKALKPGVIQILGVKTSRFLCQRPDGALYGSLHFDPEACSFRELLLEDGYNVYQSEAHGLPLHLPGNKSPHRDPAPRGPARFLPLPGLPPALPEPPGILAPQPPDVGSSDPLSMVGPSQGRSPSYAS

ホモ・サピエンス(Homo sapiens)FGF21のヌクレオチド配列(配列番号4)
ATGGACTCGGACGAGACCGGGTTCGAGCACTCAGGACTGTGGGTTTCTGTGCTGGCTGGTCTTCTGCTGGGAGCCTGCCAGGCACACCCCATCCCTGACTCCAGTCCTCTCCTGCAATTCGGGGGCCAAGTCCGGCAGCGGTACCTCTACACAGATGATGCCCAGCAGACAGAAGCCCACCTGGAGATCAGGGAGGATGGGACGGTGGGGGGCGCTGCTGACCAGAGCCCCGAAAGTCTCCTGCAGCTGAAAGCCTTGAAGCCGGGAGTTATTCAAATCTTGGGAGTCAAGACATCCAGGTTCCTGTGCCAGCGGCCAGATGGGGCCCTGTATGGATCGCTCCACTTTGACCCTGAGGCCTGCAGCTTCCGGGAGCTGCTTCTTGAGGACGGATACAATGTTTACCAGTCCGAAGCCCACGGCCTCCCGCTGCACCTGCCAGGGAACAAGTCCCCACACCGGGACCCTGCACCCCGAGGACCAGCTCGCTTCCTGCCACTACCAGGCCTGCCCCCCGCACTCCCGGAGCCACCCGGAATCCTGGCCCCCCAGCCCCCCGATGTGGGCTCCTCGGACCCTCTGAGCATGGTGGGACCTTCCCAGGGCCGAAGCCCCAGCTACGCTTCCTGA

コドン最適化されたホモ・サピエンス(Homo sapiens)FGF21-バリアント1のヌクレオチド配列(配列番号5)
ATGGATTCTGATGAGACAGGCTTCGAGCACAGCGGCCTGTGGGTTTCAGTTCTGGCTGGACTGCTGCTGGGAGCCTGTCAGGCACACCCTATTCCAGATAGCAGCCCTCTGCTGCAGTTCGGCGGACAAGTGCGGCAGAGATACCTGTACACCGACGACGCCCAGCAGACAGAAGCCCACCTGGAAATCAGAGAGGATGGCACAGTTGGCGGAGCCGCCGATCAGTCTCCTGAATCTCTGCTCCAGCTGAAGGCCCTGAAGCCTGGCGTGATCCAGATCCTGGGCGTGAAAACCAGCCGGTTCCTGTGCCAAAGACCTGACGGCGCCCTGTATGGCAGCCTGCACTTTGATCCTGAGGCCTGCAGCTTCAGAGAGCTGCTGCTTGAGGACGGCTACAACGTGTACCAGTCTGAGGCCCATGGCCTGCCTCTGCATCTGCCTGGAAACAAGAGCCCTCACAGAGATCCCGCTCCTAGAGGCCCTGCCAGATTTCTGCCTCTTCCTGGATTGCCTCCTGCTCTGCCAGAGCCTCCTGGAATTCTGGCTCCTCAGCCTCCTGATGTGGGCAGCTCTGATCCTCTGAGCATGGTCGGACCTAGCCAGGGCAGATCTCCTAGCTACGCCTCTTGA

コドン最適化されたホモ・サピエンス(Homo sapiens)FGF21-バリアント2のヌクレオチド配列(配列番号6)
ATGGACAGCGATGAAACCGGGTTCGAGCACAGCGGTCTGTGGGTGTCCGTGCTGGCCGGACTGCTCCTGGGAGCCTGTCAGGCGCACCCCATCCCTGACTCCTCGCCGCTGCTGCAATTCGGCGGACAAGTCCGCCAGAGATACCTGTACACCGACGACGCCCAGCAGACCGAAGCCCACCTGGAAATTCGGGAGGACGGGACTGTGGGAGGCGCTGCAGATCAGTCACCCGAGTCCCTCCTCCAACTGAAGGCCTTGAAGCCCGGCGTGATTCAGATCCTGGGCGTGAAAACTTCCCGCTTCCTTTGCCAACGGCCGGATGGAGCTCTGTACGGATCCCTGCACTTCGACCCCGAAGCCTGCTCATTCCGCGAGCTGCTCCTTGAGGACGGCTATAACGTGTACCAGTCTGAGGCCCATGGACTCCCCCTGCATCTGCCCGGCAACAAGTCCCCTCACCGGGATCCTGCCCCAAGAGGCCCAGCTCGGTTTCTGCCTCTGCCGGGACTGCCTCCAGCGTTGCCCGAACCCCCTGGTATCCTGGCCCCGCAACCACCTGACGTCGGTTCGTCGGACCCGCTGAGCATGGTCGGTCCGAGCCAGGGAAGGTCCCCGTCCTACGCATCCTGA

コドン最適化されたホモ・サピエンス(Homo sapiens)FGF21-バリアント3のヌクレオチド配列(配列番号7)
ATGGATTCCGACGAAACTGGATTTGAACATTCAGGGCTGTGGGTCTCTGTGCTGGCTGGACTGCTGCTGGGGGCTTGTCAGGCTCACCCCATCCCTGACAGCTCCCCTCTGCTGCAGTTCGGAGGACAGGTGCGGCAGAGATACCTGTATACCGACGATGCCCAGCAGACAGAGGCACACCTGGAGATCAGGGAGGACGGAACCGTGGGAGGAGCAGCCGATCAGTCTCCCGAGAGCCTGCTGCAGCTGAAGGCCCTGAAGCCTGGCGTGATCCAGATCCTGGGCGTGAAGACATCTCGGTTTCTGTGCCAGCGGCCCGACGGCGCCCTGTACGGCTCCCTGCACTTCGATCCCGAGGCCTGTTCTTTTAGGGAGCTGCTGCTGGAGGACGGCTACAACGTGTATCAGAGCGAGGCACACGGCCTGCCACTGCACCTGCCTGGCAATAAGTCCCCTCACCGCGATCCAGCACCCAGGGGCCCAGCACGCTTCCTGCCTCTGCCAGGCCTGCCCCCTGCCCTGCCAGAGCCACCCGGCATCCTGGCCCCCCAGCCTCCAGATGTGGGCTCCAGCGATCCTCTGTCAATGGTGGGGCCAAGTCAGGGGCGGAGTCCTTCATACGCATCATAA

miRT122aをコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 122aの標的配列)(配列番号12)
5’ CAAACACCATTGTCACACTCCA 3’

miRT1をコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 1の標的配列)(配列番号13)
5’ TTACATACTTCTTTACATTCCA 3’

miRT152をコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 152の標的配列)(配列番号14)
5’ CCAAGTTCTGTCATGCACTGA 3’

miRT199a-5pをコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 199aの標的配列)(配列番号15)
5’ GAACAGGTAGTCTGAACACTGGG 3’

miRT199a-3pをコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 199aの標的配列)(配列番号16)
5’ TAACCAATGTGCAGACTACTGT 3’

miRT215をコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 215の標的配列)(配列番号17)
5’ GTCTGTCAATTCATAGGTCAT 3’

miRT192をコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 192の標的配列)(配列番号18)
5’ GGCTGTCAATTCATAGGTCAG 3’

miRT148aをコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 148aの標的配列)(配列番号19)
5’ ACAAAGTTCTGTAGTGCACTGA 3’

miRT194をコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 194の標的配列)(配列番号20)
5’ TCCACATGGAGTTGCTGTTACA 3’

miRT124をコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 124の標的配列)(配列番号21)
5’ GGCATTCACCGCGTGCCTTA 3’

miRT216をコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 216の標的配列)(配列番号22)
5’ TCACAGTTGCCAGCTGAGATTA 3’

miRT125をコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 125の標的配列)(配列番号23)
5’ TCACAGGTTAAAGGGTCTCAGGGA 3’

miRT133aをコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 133aの標的配列)(配列番号24)
5’ CAGCTGGTTGAAGGGGACCAAA 3’

miRT206をコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 206の標的配列)(配列番号25)
5’ CCACACACTTCCTTACATTCCA 3’

miRT130をコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 130の標的配列)(配列番号26)
5’ ATGCCCTTTTAACATTGCACTG 3’

miRT99をコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 99の標的配列)(配列番号27)
5’ CACAAGATCGGATCTACGGGTT 3’

miRT208-5pをコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 208aの標的配列)(配列番号28)
5’ GTATAACCCGGGCCAAAAGCTC 3’

miRT208a-3pをコードするヌクレオチド配列(マイクロRNA 208aの標的配列)(配列番号29)
5’ ACAAGCTTTTTGCTCGTCTTAT 3’

miRT499-5pをコードするヌクレオチド配列(心臓特異的なマイクロRNA 499の標的配列)(配列番号30)
5’AAACATCACTGCAAGTCTTAA 3’

CAGプロモーターのヌクレオチド配列(配列番号44)
GACATTGATTATTGACTAGTTATTAATAGTAATCAATTACGGGGTCATTAGTTCATAGCCCATATATGGAGTTCCGCGTTACATAACTTACGGTAAATGGCCCGCCTGGCTGACCGCCCAACGACCCCCGCCCATTGACGTCAATAATGACGTATGTTCCCATAGTAACGCCAATAGGGACTTTCCATTGACGTCAATGGGTGGAGTATTTACGGTAAACTGCCCACTTGGCAGTACATCAAGTGTATCATATGCCAAGTACGCCCCCTATTGACGTCAATGACGGTAAATGGCCCGCCTGGCATTATGCCCAGTACATGACCTTATGGGACTTTCCTACTTGGCAGTACATCTACGTATTAGTCATCGCTATTACCATGGTCGAGGTGAGCCCCACGTTCTGCTTCACTCTCCCCATCTCCCCCCCCTCCCCACCCCCAATTTTGTATTTATTTATTTTTTAATTATTTTGTGCAGCGATGGGGGCGGGGGGGGGGGGGGGGCGCGCGCCAGGCGGGGCGGGGCGGGGCGAGGGGCGGGGCGGGGCGAGGCGGAGAGGTGCGGCGGCAGCCAATCAGAGCGGCGCGCTCCGAAAGTTTCCTTTTATGGCGAGGCGGCGGCGGCGGCGGCCCTATAAAAAGCGAAGCGCGCGGCGGGCGGGAGTCGCTGCGTTGCCTTCGCCCCGTGCCCCGCTCCGCGCCGCCTCGCGCCGCCCGCCCCGGCTCTGACTGACCGCGTTACTCCCACAGGTGAGCGGGCGGGACGGCCCTTCTCCTCCGGGCTGTAATTAGCGCTTGGTTTAATGACGGCTTGTTTCTTTTCTGTGGCTGCGTGAAAGCCTTGAGGGGCTCCGGGAGGGCCCTTTGTGCGGGGGGAGCGGCTCGGGGGGTGCGTGCGTGTGTGTGTGCGTGGGGAGCGCCGCGTGCGGCTCCGCGCTGCCCGGCGGCTGTGAGCGCTGCGGGCGCGGCGCGGGGCTTTGTGCGCTCCGCAGTGTGCGCGAGGGGAGCGCGGCCGGGGGCGGTGCCCCGCGGTGCGGGGGGCTGCGAGGGGAACAAAGGCTGCGTGCGGGGTGTGTGCGTGGGGGGGTGAGCAGGGGGTGTGGGCGCGTCGGTCGGGCTGCAACCCCCCCTGCACCCCCCTCCCCGAGTTGCTGAGCACGGCCCGGCTTCGGGTGCGGGGCTCCGTACGGGGCGTGGCGCGGGGCTCGCCGTGCCGGGCGGGGGGTGGCGGCAGGTGGGGGTGCCGGGCGGGGCGGGGCCGCCTCGGGCCGGGGAGGGCTCGGGGGAGGGGCGCGGCGGCCCCCGGAGCGCCGGCGGCTGTCGAGGCGCGGCGAGCCGCAGCCATTGCCTTTTATGGTAATCGTGCGAGAGGGCGCAGGGACTTCCTTTGTCCCAAATCTGTGCGGAGCCGAAATCTGGGAGGCGCCGCCGCACCCCCTCTAGCGGGCGCGGGGCGAAGCGGTGCGGCGCCGGCAGGAAGGAAATGGGCGGGGAGGGCCTTCGTGCGTCGCCGCGCCGCCGTCCCCTTCTCCCTCTCCAGCCTCGGGGCTGTCCGCGGGGGGACGGCTGCCTTCGGGGGGGACGGGGCAGGGCGGGGTTCGGCTTCTGGCGTGTGACCGGCGGCTCTAGAGCCTCTGCTAACCATGTTCATGCCTTCTTCTTTTTCCTACAG

CMVプロモーターのヌクレオチド配列(配列番号45)
GTGATGCGGTTTTGGCAGTACACCAATGGGCGTGGATAGCGGTTTGACTCACGGGGATTTCCAAGTCTCCACCCCATTGACGTCAATGGGAGTTTGTTTTGGCACCAAAATCAACGGGACTTTCCAAAATGTCGTAACAACTGCGATCGCCCGCCCCGTTGACGCAAATGGGCGGTAGGCGTGTACGGTGGGAGGTCTATATAAGCAGAGCT

CMVエンハンサーのヌクレオチド配列(配列番号46)
GGCATTGATTATTGACTAGTTATTAATAGTAATCAATTACGGGGTCATTAGTTCATAGCCCATATATGGAGTTCCGCGTTACATAACTTACGGTAAATGGCCCGCCTGGCTGACCGCCCAACGACCCCCGCCCATTGACGTCAATAATGACGTATGTTCCCATAGTAACGCCAATAGGGACTTTCCATTGACGTCAATGGGTGGAGTATTTACGGTAAACTGCCCACTTGGCAGTACATCAAGTGTATCATATGCCAAGTCCGCCCCCTATTGACGTCAATGACGGTAAATGGCCCGCCTGGCATTATGCCCAGTACATGACCTTACGGGACTTTCCTACTTGGCAGTACATCTACGTATTAGTCATCGCTATTACCATG

hAATプロモーターのヌクレオチド配列(配列番号47)
GATCTTGCTACCAGTGGAACAGCCACTAAGGATTCTGCAGTGAGAGCAGAGGGCCAGCTAAGTGGTACTCTCCCAGAGACTGTCTGACTCACGCCACCCCCTCCACCTTGGACACAGGACGCTGTGGTTTCTGAGCCAGGTACAATGACTCCTTTCGGTAAGTGCAGTGGAAGCTGTACACTGCCCAGGCAAAGCGTCCGGGCAGCGTAGGCGGGCGACTCAGATCCCAGCCAGTGGACTTAGCCCCTGTTTGCTCCTCCGATAACTGGGGTGACCTTGGTTAATATTCACCAGCAGCCTCCCCCGTTGCCCCTCTGGATCCACTGCTTAAATACGGACGAGGACAGGGCCCTGTCTCCTCAGCTTCAGGCACCACCACTGACCTGGGACAGTGAAT

短縮型AAV2 5’ITR(配列番号48)
GCGCGCTC GCTCGCTCAC TGAGGCCGCC CGGGCAAAGC
CCGGGCGTCG GGCGACCTTT GGTCGCCCGG CCTCAGTGAG CGAGCGAGCG
CGCAGAGAGG GAGTGGCCAA CTCCATCACT AGGGGTTCCT

短縮型AAV2 3’ITR(配列番号49)
AGGAACCCCT AGTGATGGAG TTGGCCACTC CCTCTCTGCG
CGCTCGCTCG CTCACTGAGG CCGGGCGACC AAAGGTCGCC CGACGCCCGG GCTTTGCCCG GGCGGCCTCA GTGAGCGAGC GAGCGCGC

SV40ポリアデニル化シグナル(配列番号50)
TAAGATACATTGATGAGTTTGGACAAACCACAACTAGAATGCAGTGAAAAAAATGCTTTATTTGTGAAATTTGTGATGCTATTGCTTTATTTGTAACCATTATAAGCTGCAATAAACAAGTT

ウサギβ-グロビンポリアデニル化シグナル(配列番号51)
GATCTTTTTCCCTCTGCCAAAAATTATGGGGACATCATGAAGCCCCTTGAGCATCTGACTTCTGGCTAATAAAGGAAATTTATTTTCATTGCAATAGTGTGTTGGAATTTTTTGTGTCTCTCACTCGGAAGGACATATGGGAGGGCAAATCATTTAAAACATCAGAATGAGTATTTGGTTTAGAGTTTGGCAACATATGCCCATATGCTGGCTGCCATGAACAAAGGTTGGCTATAAAGAGGTCATCAGTATATGAAACAGCCCCCTGCTGTCCATTCCTTATTCCATAGAAAAGCCTTGACTTGAGGTTAGATTTTTTTTATATTTTGTTTTGTGTTATTTTTTTCTTTAACATCCCTAAAATTTTCCTTACATGTTTTACTAGCCAGATTTTTCCTCCTCTCCTGACTACTCCCAGTCATAGCTGTCCCTCTTCTCTTATGGAGATC

CMVプロモーターおよびCMVエンハンサー配列(配列番号52)
GGCATTGATTATTGACTAGTTATTAATAGTAATCAATTACGGGGTCATTAGTTCATAGCCCATATATGGAGTTCCGCGTTACATAACTTACGGTAAATGGCCCGCCTGGCTGACCGCCCAACGACCCCCGCCCATTGACGTCAATAATGACGTATGTTCCCATAGTAACGCCAATAGGGACTTTCCATTGACGTCAATGGGTGGAGTATTTACGGTAAACTGCCCACTTGGCAGTACATCAAGTGTATCATATGCCAAGTCCGCCCCCTATTGACGTCAATGACGGTAAATGGCCCGCCTGGCATTATGCCCAGTACATGACCTTACGGGACTTTCCTACTTGGCAGTACATCTACGTATTAGTCATCGCTATTACCATGGTGATGCGGTTTTGGCAGTACACCAATGGGCGTGGATAGCGGTTTGACTCACGGGGATTTCCAAGTCTCCACCCCATTGACGTCAATGGGAGTTTGTTTTGGCACCAAAATCAACGGGACTTTCCAAAATGTCGTAACAACTGCGATCGCCCGCCCCGTTGACGCAAATGGGCGGTAGGCGTGTACGGTGGGAGGTCTATATAAGCAGAGCT

アポリポタンパク質Eからの肝細胞制御領域(HCR)エンハンサー(配列番号53)
CAGAGAGGTCTCTGACCTCTGCCCCAGCTCCAAGGTCAGCAGGCAGGGAGGGCTGTGTGTTTGCTGTTTGCTGCTTGCAATGTTTGCCCATTTTAGGGACATGAGTAGGCTGAAGTTTGTTCAGTGTGGACTTCAGAGGCAGCACACAAACAGC

miniaP2プロモーター(配列番号54)
GATTA
ACCCGCCATG CTACTTATCT ACTCGACATT GATTATTGAC TAGGGGAATT
CCAGCAGGAA TCAGGTAGCT GGAGAATCGC ACAGAGCCAT GCGATTCTTG
GCAAGCCATG CGACAAAGGC AGAAATGCAC ATTTCACCCA GAGAGAAGGG
ATTGATGTCA GCAGGAAGTC ACCACCCAGA GAGCAAATGG AGTTCCCAGA
TGCCTGACAT TTGCCTTCTT ACTGGATCAG AGTTCACTAG TGGAAGTGTC
ACAGCCCAAA CACTCCCCCA AAGCTCAGCC CTTCCTTGCC TTGTAACAAT
CAAGCCGCTC CTGGATGAAC TGCTCCGCCC TCTGTCTCTT TGGCAGGGTT
GGAGCCCACT GTGGCCTGAG CGACTTCTAT GGCTCCCTTT TCTGTGATTT
TCATGGTTTC TGAGCTCTTT TCCCCCGCTT TATGATTTTC TCTTTTTGTC
TCTCTCTTGC TAAACCTCCT TCGTATATAT GCCCTCTCAG GTTTCATTTC
TGAATCATCT ACTGTGAACT ATTCCCATTG TTTGCCAGAA GCCCCCTGGT
TCTTCCTTCT AGACACCAGG CAAGGGGCAG GAGGTAAGAG GCAGGAGTCC
ATAAAACAGC CCTGAGAGCC TGCTGGGTCA GTGCCTGCTG TCAGAA

miniUCP1プロモーター(配列番号55)
GACGTCACAG TGGGTCAGTC ACCCTTGATC ACACTGCACC AGTCTTCACC
TTTCCACGCT TCCTGCCAGA GCATGAATCA GGCTCTCTGG GGATACCGGC
CTCACCCCTA CTGAGGCAAA CTTTCTCCCA CTTCTCAGAG GCTCTGAGGG
CAGCAAGGTC AGCCCTTTCT TTGGAATCTA GAACCACTCC CTGTCTTGAG
CTGACATCAC AGGGCAGGCA GATGCAGCAG GGAAGGGCCT GGGACTGGGA
CGTTCATCCT ACAAGAAAGC TGTGGAACTT TTCAGCAACA TCTCAGAAAT
CAGATCGCAC TTATTCAAAG GAGCCAGGCC CTGCTCTGCG CCCTGGTGGA
GGCTCCTCAT GTGAAGAGTG ACAAAAGGCA CCATGTTGTG GATACGGGGC
GAAGCCCCTC CGGTGTGTCC TCCAGGCATC ATCAGGAACT AGTGCCAAAG
CAGAGGTGCT GGCCAGGGCT TTGGGAGTGA CGCGCGTCTG GGAGGCTTGT
GCGCCCAGGG CACGCCCCTG CCGATTCCCA CTAGCAGGTC TTGGGGGACC
TGGGCCGGCT CTGCCCCTCC TCCAGCAATC GGGCTATAAA GCTCTTCCAA
GTCAGGGCGC AGAAGTGCCG GGCGATCCGG GCTTAAAGAG CGAGAGGAAG
GGACGCTCAC CTTTGAGCTC CTCCACAAAT AGCCCTGGTG GCTGCCACAG
AAGTTCGAAG TTGAGAGTTC GG

C5-12プロモーター(配列番号56)
CGGCCGTCCG CCTTCGGCAC CATCCTCACG ACACCCAAAT ATGGCGACGG GTGAGGAATG
GTGGGGAGTT ATTTTTAGAG CGGTGAGGAA GGTGGGCAGG CAGCAGGTGT TGGCGCTCTA
AAAATAACTC CCGGGAGTTA TTTTTAGAGC GGAGGAATGG TGGACACCCA AATATGGCGA
CGGTTCCTCA CCCGTCGCCA TATTTGGGTG TCCGCCCTCG GCCGGGGCCG CATTCCTGGG
GGCCGGGCGG TGCTCCCGCC CGCCTCGATA AAAGGCTCCG GGGCCGGCGG CGGCCCACGA
GCTACCCGGA GGAGCGGGAG GCGCCA

pAAV-EF1a-mmFGF21-pA(配列番号57)

CCTGCAGGCAGCTGCGCGCTCGCTCGCTCACTGAGGCCGCCCGGGCAAAGCCCGGGCGTCGGGCGACCTTTGGTCGCCCGGCCTCAGTGAGCGAGCGAGCGCGCAGAGAGGGAGTGGCCAACTCCATCACTAGGGGTTCCTGCGGCCGCGGCTCCGGTGCCCGTCAGTGGGCAGAGCGCACATCGCCCACAGTCCCCGAGAAGTTGGGGGGAGGGGTCGGCAATTGAACCGGTGCCTAGAGAAGGTGGCGCGGGGTAAACTGGGAAAGTGATGTCGTGTACTGGCTCCGCCTTTTTCCCGAGGGTGGGGGAGAACCGTATATAAGTGCAGTAGTCGCCGTGAACGTTCTTTTTCGCAACGGGTTTGCCGCCAGAACACAGGTAAGTGCCGTGTGTGGTTCCCGCGGGCCTGGCCTCTTTACGGGTTATGGCCCTTGCGTGCCTTGAATTACTTCCACTGGCTGCAGTACGTGATTCTTGATCCCGAGCTTCGGGTTGGAAGTGGGTGGGAGAGTTCGAGGCCTTGCGCTTAAGGAGCCCCTTCGCCTCGTGCTTGAGTTGAGGCCTGGCCTGGGCGCTGGGGCCGCCGCGTGCGAATCTGGTGGCACCTTCGCGCCTGTCTCGCTGCTTTCGATAAGTCTCTAGCCATTTAAAATTTTTGATGACCTGCTGCGACGCTTTTTTTCTGGCAAGATAGTCTTGTAAATGCGGGCCAAGATCTGCACACTGGTATTTCGGTTTTTGGGGCCGCGGGCGGCGACGGGGCCCGTGCGTCCCAGCGCACATGTTCGGCGAGGCGGGGCCTGCGAGCGCGGCCACCGAGAATCGGACGGGGGTAGTCTCAAGCTGGCCGGCCTGCTCTGGTGCCTGGCCTCGCGCCGCCGTGTATCGCCCCGCCCTGGGCGGCAAGGCTGGCCCGGTCGGCACCAGTTGCGTGAGCGGAAAGATGGCCGCTTCCCGGCCCTGCTGCAGGGAGCTCAAAATGGAGGACGCGGCGCTCGGGAGAGCGGGCGGGTGAGTCACCCACACAAAGGAAAAGGGCCTTTCCGTCCTCAGCCGTCGCTTCATGTGACTCCACGGAGTACCGGGCGCCGTCCAGGCACCTCGATTAGTTCTCGAGCTTTTGGAGTACGTCGTCTTTAGGTTGGGGGGAGGGGTTTTATGCGATGGAGTTTCCCCACACTGAGTGGGTGGAGACTGAAGTTAGGCCAGCTTGGCACTTGATGTAATTCTCCTTGGAATTTGCCCTTTTTGAGTTTGGATCTTGGTTCATTCTCAAGCCTCAGACAGTGGTTCAAAGTTTTTTTCTTCCATTTCAGGTGTCGTGAGGAATTTCGACTGCTAGCACGCGTGATATCAATGGAATGGATGAGATCTAGAGTTGGGACCCTGGGACTGTGGGTCCGACTGCTGCTGGCTGTCTTCCTGCTGGGGGTCTACCAAGCATACCCCATCCCTGACTCCAGCCCCCTCCTCCAGTTTGGGGGTCAAGTCCGGCAGAGGTACCTCTACACAGATGACGACCAAGACACTGAAGCCCACCTGGAGATCAGGGAGGATGGAACAGTGGTAGGCGCAGCACACCGCAGTCCAGAAAGTCTCCTGGAGCTCAAAGCCTTGAAGCCAGGGGTCATTCAAATCCTGGGTGTCAAAGCCTCTAGGTTTCTTTGCCAACAGCCAGATGGAGCTCTCTATGGATCGCCTCACTTTGATCCTGAGGCCTGCAGCTTCAGAGAACTGCTGCTGGAGGACGGTTACAATGTGTACCAGTCTGAAGCCCATGGCCTGCCCCTGCGTCTGCCTCAGAAGGACTCCCCAAACCAGGATGCAACATCCTGGGGACCTGTGCGCTTCCTGCCCATGCCAGGCCTGCTCCACGAGCCCCAAGACCAAGCAGGATTCCTGCCCCCAGAGCCCCCAGATGTGGGCTCCTCTGACCCCCTGAGCATGGTAGAGCCTTTACAGGGCCGAAGCCCCAGCTATGCGTCCTGAGATATCAAAGAATTCTAAGCTTGTCGACGAATGCAATTGTTGTTAATTAATTGTTAACTTGTTTATTGCAGCTTATAATGGTTACAAATAAAGCAATAGCATCACAAATTTCACAAATAAAGCATTTTTTTCACTGCATTCTAGTTGTGGTTTGTCCAAACTCATCAATGTATCTTAGTCGAGTTAATTAACGGCGGCCGCAGGAACCCCTAGTGATGGAGTTGGCCACTCCCTCTCTGCGCGCTCGCTCGCTCACTGAGGCCGGGCGACCAAAGGTCGCCCGACGCCCGGGCTTTGCCCGGGCGGCCTCAGTGAGCGAGCGAGCGCGCAGCTGCCTGCAGGGGCGCCTGATGCGGTATTTTCTCCTTACGCATCTGTGCGGTATTTCACACCGCATACGTCAAAGCAACCATAGTACGCGCCCTGTAGCGGCGCATTAAGCGCGGCGGGTGTGGTGGTTACGCGCAGCGTGACCGCTACACTTGCCAGCGCCCTAGCGCCCGCTCCTTTCGCTTTCTTCCCTTCCTTTCTCGCCACGTTCGCCGGCTTTCCCCGTCAAGCTCTAAATCGGGGGCTCCCTTTAGGGTTCCGATTTAGTGCTTTACGGCACCTCGACCCCAAAAAACTTGATTTGGGTGATGGTTCACGTAGTGGGCCATCGCCCTGATAGACGGTTTTTCGCCCTTTGACGTTGGAGTCCACGTTCTTTAATAGTGGACTCTTGTTCCAAACTGGAACAACACTCAACCCTATCTCGGGCTATTCTTTTGATTTATAAGGGATTTTGCCGATTTCGGCCTATTGGTTAAAAAATGAGCTGATTTAACAAAAATTTAACGCGAATTTTAACAAAATATTAACGTTTACAATTTTATGGTGCACTCTCAGTACAATCTGCTCTGATGCCGCATAGTTAAGCCAGCCCCGACACCCGCCAACACCCGCTGACGCGCCCTGACGGGCTTGTCTGCTCCCGGCATCCGCTTACAGACAAGCTGTGACCGTCTCCGGGAGCTGCATGTGTCAGAGGTTTTCACCGTCATCACCGAAACGCGCGAGACGAAAGGGCCTCGTGATACGCCTATTTTTATAGGTTAATGTCATGATAATAATGGTTTCTTAGACGTCAGGTGGCACTTTTCGGGGAAATGTGCGCGGAACCCCTATTTGTTTATTTTTCTAAATACATTCAAATATGTATCCGCTCATGAGACAATAACCCTGATAAATGCTTCAATAATATTGAAAAAGGAAGAGTATGAGTATTCAACATTTCCGTGTCGCCCTTATTCCCTTTTTTGCGGCATTTTGCCTTCCTGTTTTTGCTCACCCAGAAACGCTGGTGAAAGTAAAAGATGCTGAAGATCAGTTGGGTGCACGAGTGGGTTACATCGAACTGGATCTCAACAGCGGTAAGATCCTTGAGAGTTTTCGCCCCGAAGAACGTTTTCCAATGATGAGCACTTTTAAAGTTCTGCTATGTGGCGCGGTATTATCCCGTATTGACGCCGGGCAAGAGCAACTCGGTCGCCGCATACACTATTCTCAGAATGACTTGGTTGAGTACTCACCAGTCACAGAAAAGCATCTTACGGATGGCATGACAGTAAGAGAATTATGCAGTGCTGCCATAACCATGAGTGATAACACTGCGGCCAACTTACTTCTGACAACGATCGGAGGACCGAAGGAGCTAACCGCTTTTTTGCACAACATGGGGGATCATGTAACTCGCCTTGATCGTTGGGAACCGGAGCTGAATGAAGCCATACCAAACGACGAGCGTGACACCACGATGCCTGTAGCAATGGCAACAACGTTGCGCAAACTATTAACTGGCGAACTACTTACTCTAGCTTCCCGGCAACAATTAATAGACTGGATGGAGGCGGATAAAGTTGCAGGACCACTTCTGCGCTCGGCCCTTCCGGCTGGCTGGTTTATTGCTGATAAATCTGGAGCCGGTGAGCGTGGGTCTCGCGGTATCATTGCAGCACTGGGGCCAGATGGTAAGCCCTCCCGTATCGTAGTTATCTACACGACGGGGAGTCAGGCAACTATGGATGAACGAAATAGACAGATCGCTGAGATAGGTGCCTCACTGATTAAGCATTGGTAACTGTCAGACCAAGTTTACTCATATATACTTTAGATTGATTTAAAACTTCATTTTTAATTTAAAAGGATCTAGGTGAAGATCCTTTTTGATAATCTCATGACCAAAATCCCTTAACGTGAGTTTTCGTTCCACTGAGCGTCAGACCCCGTAGAAAAGATCAAAGGATCTTCTTGAGATCCTTTTTTTCTGCGCGTAATCTGCTGCTTGCAAACAAAAAAACCACCGCTACCAGCGGTGGTTTGTTTGCCGGATCAAGAGCTACCAACTCTTTTTCCGAAGGTAACTGGCTTCAGCAGAGCGCAGATACCAAATACTGTCCTTCTAGTGTAGCCGTAGTTAGGCCACCACTTCAAGAACTCTGTAGCACCGCCTACATACCTCGCTCTGCTAATCCTGTTACCAGTGGCTGCTGCCAGTGGCGATAAGTCGTGTCTTACCGGGTTGGACTCAAGACGATAGTTACCGGATAAGGCGCAGCGGTCGGGCTGAACGGGGGGTTCGTGCACACAGCCCAGCTTGGAGCGAACGACCTACACCGAACTGAGATACCTACAGCGTGAGCTATGAGAAAGCGCCACGCTTCCCGAAGGGAGAAAGGCGGACAGGTATCCGGTAAGCGGCAGGGTCGGAACAGGAGAGCGCACGAGGGAGCTTCCAGGGGGAAACGCCTGGTATCTTTATAGTCCTGTCGGGTTTCGCCACCTCTGACTTGAGCGTCGATTTTTGTGATGCTCGTCAGGGGGGCGGAGCCTATGGAAAAACGCCAGCAACGCGGCCTTTTTACGGTTCCTGGCCTTTTGCTGGCCTTTTGCTCACATGT

伸長因子1アルファプロモーター:150から1327(1178bp)
ムス・ムスクルス(Mus musculus)FGF21:1359から(633bp)
配列番号57は、短縮型AAV2 5’および3’ITRおよびSV40 polyAも含有する(既に配列表中に包含されている、配列番号48、49および50)。
図1. C57Bl6マウスにおけるAAV9-CAG-moFGF21-dmiRTベクターのeWAT内投与による肥満の予防。(A)AAV-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターの略図。発現カセットはCAGプロモーター、コドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列、ならびに発現カセットの3’非翻訳領域中にクローニングされたmiRT122a配列の4個のタンデムリピートおよびmiRT1配列の4個のタンデムリピートを含有した。AAV2からのITRが発現カセットに隣接した。略図は縮尺どおりではない。CAG:ニワトリβ-アクチンプロモーター/CMVエンハンサー;pA:polyA。(B)代謝組織中のFGF21の発現レベル。C57Bl6マウスのeWAT、iWAT、iBATおよび肝臓中のコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列の発現レベルをRTqPCRにより測定し、Rplp0値で正規化した(n=8~11動物/群)。(C)FGF21の循環レベル(n=8~11動物/群)。(D-E)代謝組織中のFGF21R1(D)およびβ-Klotho(E)の発現レベル。C57Bl6マウスのeWAT、iWAT、iBATおよび肝臓中のFGF21受容体1(FGF21R1)およびβ-Klothoの発現レベルをRTqPCRにより測定し、Rplp0値で正規化した(n=7動物/群)。(F)体重の進展。体重は毎週測定した(n=8~11動物/群)。(G)動物の代表的イメージ。(H)組織の重量。AAVベクターをeWAT内に処置した固形飼料給餌C57Bl6マウスおよびHFD給餌C57Bl6マウスのeWAT、iWAT、rWAT、mWAT、iBATおよび肝臓の重量(n=8~11動物/群)。分析は、1012vgのAAV9-CAG-moFGF21-doublemiRTまたはAAV9-CAG-nullベクターのeWAT内投与14週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。ND、検出されず。HFD、高脂肪食。AU、任意単位。eWAT、精巣上体白色脂肪組織。iWAT、鼠径部白色脂肪組織。rWAT、後腹膜白色脂肪組織。mWAT、腸間膜白色脂肪組織。iBAT 肩甲骨間褐色脂肪組織。* p<0.05 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、** p<0.01 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、*** p<0.001 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、$ p<0.05 vs AAV9-CAG-null HFD、$$ p<0.01 vs AAV9-CAG-null HFD、$$$ p<0.001 vs AAV9-CAG-null HFD。 図2. AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターをeWAT内に処置したC57Bl6マウスの脂肪組織および肝臓の組織分析。(A)AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRTまたはAAV9-CAG-nullベクターをeWAT内に処置した固形飼料給餌C57Bl6マウスおよびHFD給餌C57Bl6マウスの精巣上体白色脂肪組織(eWAT)、鼠径部白色脂肪組織(iWAT)肩甲骨間褐色脂肪組織(iBAT)および肝臓の切片の、ヘマトキシリンおよびエオシンで染色した代表的イメージ。元の倍率×100。(B)eWATの白色脂肪細胞の平均面積(n=4動物/群)。(C)eWATの白色脂肪細胞の面積の頻度分布(n=4動物/群)。分析は、1012vgのAAV9-CAG-moFGF21-doublemiRTまたはAAV9-CAG-nullベクターのeWAT内投与14週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。HFD、高脂肪食。** p<0.01 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、*** p<0.001 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、$$ p<0.01 vs AAV9-CAG-null HFD、$$$ p<0.001 vs AAV9-CAG-null HFD。 図3. AAV9-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターをeWAT内に処置したC57Bl6マウスにおけるエネルギー消費およびインスリン感受性の向上。(A-B)UCP1(A)およびDio2(B)の発現レベル。iWAT中のUCP1およびDio2の発現レベルをRTqPCRにより測定し、Rplp0値で正規化した(n=7動物/群)。(C)エネルギー代謝。エネルギー消費(EE)は間接的開路熱量計で測定した。酸素消費および二酸化炭素産生を同時にモニターした。データは、AAV投与の9週後、明サイクル(基本状態)および暗サイクル(活動期)の間に取得し、体重で調整した(n=8~11動物/群)。(D)肝臓トリグリセリド含量(n=8~10動物/群)。(E-F)血清トリグリセリド(E)およびコレステロール(F)レベル(n=8~11動物/群)。(G)腹腔内インスリン負荷試験。マウスに0.75Uインスリン/kg体重の腹腔内注射を与え、指し示された時点において血中グルコースレベルを測定した(n=6~11動物/群)。試験は、AAV投与の11週後に実施した。(H)空腹時インスリン循環レベル。特に指示がない限り、分析は、1012vgのAAV9-CAG-moFGF21-doublemiRTまたはAAV9-CAG-nullベクターのeWAT内投与14週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。HFD、高脂肪食。TG、トリグリセリド。Chol、コレステロール。* p<0.05 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、** p<0.01 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、*** p<0.001 vs AAV9-CAG-null 固形飼料、$ p<0.05 vs AAV9-CAG-null HFD、$$ p<0.01 vs AAV9-CAG-null HFD、$$$ p<0.001 vs AAV9-CAG-null HFD。 図4. ob/obマウスにおけるAAV8-CAG-moFGF21-dmiRTベクターのeWAT内投与による肥満の回復。(A)代謝組織中のFGF21の発現レベル。ob/obマウスのeWAT、iWAT、iBATおよび肝臓中のコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列の発現レベルをRTqPCRにより測定し、Rplp0値で正規化した。(B)FGF21の循環レベル。(C-D)体重(C)および体重増加(D)の進展。体重は毎週測定した。(E)組織の重量。AAVベクターをeWAT内に処置したob/obマウスのeWAT、iWAT、rWAT、mWAT、iBATおよび肝臓の重量。分析は、1010vg、5×1010vg、2×1011vgもしくは1012vgのAAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTまたは1012vgのAAV8-CAG-nullベクターのeWAT内投与16週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=7~8動物/群。ND、検出されず。AU、任意単位。eWAT、精巣上体白色脂肪組織。iWAT、鼠径部白色脂肪組織。rWAT、後腹膜白色脂肪組織。mWAT、腸間膜白色脂肪組織。iBAT 肩甲骨間褐色脂肪組織。* p<0.05 vs AAV8-CAG-null、** p<0.01 vs AAV8-CAG-null、*** p<0.001 vs AAV8-CAG-null。 図5. AAV8-CAG-moFGF21-doublemiRTベクターをeWAT内に処置したob/obマウスにおけるインスリン感受性の改善。(A)腹腔内インスリン負荷試験。ob/obマウスに0.75Uインスリン/kg体重の腹腔内注射を与え、指し示された時点において血中グルコースレベルを測定した。試験は、AAV投与の9週後に実施した。(B)AAV投与2月後の空腹時インスリン循環レベル。結果は平均値±SEMとして表現され、n=7~8動物/群である。* p<0.05 vs AAV8-CAG-null、** p<0.01 vs AAV8-CAG-null、*** p<0.001 vs AAV8-CAG-null。 図6. ob/obマウスにおけるAAV8-hAAT-moFGF21-ベクターの静脈内投与による肥満の回復およびグルコース代謝の好転。(A)AAV-hAAT-moFGF21ベクターの略図。発現カセットは、ヒトα1-アンチトリプシン(hAAT)プロモーターおよびコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列を含有した。AAV2からのITRが発現カセットに隣接した。略図は縮尺どおりではない。pA:polyA。(B)FGF21の発現レベル。ob/obマウスの肝臓中のコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列の発現レベルをRTqPCRにより測定し、Rplp0値で正規化した。(C)FGF21の循環レベル。(D-E)体重(C)および体重増加(D)の進展。体重は毎週測定した。(F)動物の代表的イメージ。(G)組織の重量。AAVベクターを静脈内に処置したob/obマウスのeWAT、iWAT、rWAT、mWAT、iBATおよび肝臓の重量。(H)腹腔内インスリン負荷試験。ob/obマウスに0.75Uインスリン/kg体重の腹腔内注射を与え、指し示された時点において血中グルコースレベルを測定した。試験は、AAV投与の9週後に実施した。(I)AAV投与3月後の空腹時インスリン循環レベル。特に指示がない限り、分析は、1011vgもしくは5×1011vgのAAV8-hAAT-moFGF21または5×1011vgのAAV8-hAAT-nullベクターの静脈内投与20週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=9~10動物/群。ND、検出されず。AU、任意単位。eWAT、精巣上体白色脂肪組織。iWAT、鼠径部白色脂肪組織。rWAT、後腹膜白色脂肪組織。mWAT、腸間膜白色脂肪組織。iBAT 肩甲骨間褐色脂肪組織。* p<0.05 vs AAV8-hAAT-null、** p<0.01 vs AAV8-hAAT-null、*** p<0.001 vs AAV8-hAAT-null。 図7. HFD給餌C57bl6マウスにおけるAAV-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与による肥満の長期的回復。(A)FGF21の循環レベル。(B-C)体重(C)および体重増加(D)の進展。体重は毎週測定した。分析は、1010vgもしくは5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21または5×1010vgのAAV8-hAAT-nullベクターの静脈内投与52週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現され、n=9~12動物/群である。*** p<0.001 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、$$ p<0.01 vs AAV8-hAAT-null HFD、$$$ p<0.001 vs AAV8-hAAT-null HFD。 図8. HFD給餌C57Bl6マウスにおけるAAV-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与によるエネルギー消費およびインスリン感受性の長期的向上。(A)エネルギー代謝。エネルギー消費(EE)は間接的開路熱量計で測定した。酸素消費および二酸化炭素産生を同時にモニターした。データは、AAV投与の4週後、明サイクル(基本状態)および暗サイクル(活動期)の間に取得し、体重で調整した。(B)腹腔内インスリン負荷試験。C57Bl6マウスに0.75Uインスリン/kg体重の腹腔内注射を与え、指し示された時点において血中グルコースレベルを測定した。試験は、AAV投与の7週後に実施した。(C)空腹時および給餌時のインスリン循環レベル。結果は平均値±SEMとして表現され、n=9~12動物/群である。HFD、高脂肪食。* p<0.05 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、** p<0.01 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、*** p<0.001 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、$ p<0.05 vs AAV8-hAAT-null HFD、$$ p<0.01 vs AAV8-hAAT-null HFD、$$$ p<0.001 vs AAV8-hAAT-null HFD。 図9. 老齢HFD給餌マウスにおけるAAV-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与による肥満の回復。(A)FGF21の循環レベル。(B-C)体重(B)および体重増加(C)の進展。体重は毎週測定した。分析は、1010vg、2×1010vgもしくは5×1010vgのAAV8-hAAT-moFGF21または5×1010vgのAAV8-hAAT-nullベクターの静脈内投与21週後に実施した。結果は平均値±SEMとして表現され、n=7~8動物/群である。HFD、高脂肪食。*** p<0.05 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、$ p<0.05 vs AAV8-hAAT-null HFD、$$ p<0.01 vs AAV8-hAAT-null HFD。$$$ p<0.001 vs AAV8-hAAT-null HFD。 図10. 老齢HFD給餌マウスにおけるAAV-hAAT-moFGF21ベクターの静脈内投与によるエネルギー消費およびインスリン感受性の向上。(A)エネルギー代謝。エネルギー消費(EE)は間接的開路熱量計で測定した。酸素消費および二酸化炭素産生を同時にモニターした。データは、AAV投与の6週後、明サイクル(基本状態)および暗サイクル(活動期)の間に取得し、体重で調整した。(B)腹腔内インスリン負荷試験。老齢C57Bl6マウスに0.75Uインスリン/kg体重の腹腔内注射を与え、指し示された時点において血中グルコースレベルを測定した。試験は、AAV投与の9週後に実施した。(C)空腹時および給餌時のインスリン循環レベル。結果は平均値±SEMとして表現され、n=7~8動物/群である。HFD、高脂肪食。** p<0.01 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、*** p<0.001 vs AAV8-hAAT-null 固形飼料、$ p<0.05 vs AAV8-hAAT-null HFD、$$ p<0.01 vs AAV8-hAAT-null HFD、$$$ p<0.001 vs AAV8-hAAT-null HFD。 図11. C57Bl6マウスにおけるAAV-CMV-moFGF21ベクターの筋肉内投与による体重減少。(A)AAV-CMV-moFGF21ベクターの略図。発現カセットは、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーターおよびコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列を含有した。AAV2からのITRが発現カセットに隣接した。略図は縮尺どおりではない。pA:polyA。(B)循環FGF21レベル。(C-D)体重(C)および体重増加(D)の進展。体重は毎週測定した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=6~7動物/群。* p<0.05 vs AAV1-CMV-null、** p<0.01 vs AAV1-CMV-null。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。 図12. ヒトFGF21をコードするヌクレオチド配列のコドン最適化によるFGF21タンパク質産生の増加。(A)野生型hFGF21またはコドン最適化されたヒトFGF21配列の3つの異なるバージョンをトランスフェクトしたHEK293細胞の培養培地中のhFGF21タンパク質レベル。結果は平均値±SEMとして表現される。n=3ウェル/群。ND、検出されず。* p<0.05 vs 非トランスフェクト細胞。 図13. ob/obマウスにおけるAAV8-CAG-moFGF21-dmiRTベクターのeWAT内投与。A、B nullまたはFGF21をコードするAAV8ベクターのいずれかを試験する全ての用量でeWAT内注射したob/ob動物から得られた(A)eWATおよび(B)肝臓組織切片のヘマトキシリン-エオシン染色の代表的イメージ。スケールバー:eWATについて100μm、肝臓について200μm。C 給餌状態での血糖。D AAV後3月の給餌状態での血中インスリン。図中のFGF21の標識はmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A、B)においてn=6~9動物/群。(C-H)においてn=4~8動物/群。(I)においてn=6~8動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 Null注射群。 図14. ob/obマウスのeWATへのFGF21遺伝子導入の影響。A 11週齢時にAAV8-CAG-nullベクターまたはAAV8-CAG-moFGF21-dmiRTベクターのいずれかを4つの異なる用量(1×1010、5×1010、2×1011、1×1012vg/マウス)でeWAT内注射された25週齢のob/ob動物における血清アディポネクチンレベル。B (A)におけるものと同じ動物のマクロファージマーカーF4/80のqRT-PCRによる発現定量C AAV8-CAG-moFGF21-dmiRTベクターを受けたob/obマウスからのeWAT切片の、マクロファージ特異的マーカーMac2についての免疫染色の代表的イメージ。n=4~8/群。スケールバー:200μm。D 全てのeWAT内処置群における肝臓の重量。E、F (A)におけるものと同じコホートにおける給餌状態での肝臓トリグリセリドおよびコレステロール含量。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A、B、D)においてn=4~8動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 null注射ob/ob群。 図15. AAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたob/obマウスにおける肥満の低減およびインスリン感受性の改善。A nullまたはFGF21をコードするAAVベクターのいずれかを1×1011または5×1011vg/マウスで注射されたob/ob動物から得られたeWAT組織切片のヘマトキシリン-エオシン染色の代表的イメージ。B 全ての群における血清アディポネクチンレベル。C nullまたはFGF21をコードするAAVベクターのいずれかを1×1011または5×1011vg/マウスで注射されたob/ob動物から得られた肝臓組織切片のヘマトキシリン-エオシン染色の代表的イメージ。D 給餌時血中グルコースレベル。E AAV後5月での給餌時血清インスリンレベル。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全てのデータは平均値±SEMで表現される。(A-C、E、G-H)においてn=9~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 null注射ob/ob群。 図16. ob/obマウスに対するFGF21肝臓遺伝子導入の効果。A AAV8-hAAT-moFGF21ベクターを受けたob/obマウスからのeWAT切片における、マクロファージ特異的マーカーMac2についての免疫組織化学。スケールバー:500μm。B、C 同じマウスコホートにおける炎症マーカーF4/80(B)およびTNF-α(C)のqRT-PCRによる発現定量。D、E (A)におけるものと同じ実験群に属する動物から得られた肝臓の重量(D)および代表的イメージ(E)。F、G (A)におけるものと同じコホートにおける給餌状態での肝臓トリグリセリドおよびコレステロール含量。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(B、D-F、H-I)においてn=9~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 null注射ob/ob群。 図17. AAV8-hAAT-moFGF21処置は、ob/obマウスの脂肪組織においてグルコース取り込みおよび熱産生に関与する遺伝子の発現を増加させる。A、B 2月齢時にAAV8-hAAT-nullベクターまたはAAV8-hAAT-moFGF21ベクターのいずれかを注射されたob/obマウスにおける肝臓PEPCKおよびG6PaseのqRT-PCRによる発現定量。C-F (A)におけるものと同じ動物における、eWAT、iWATおよびiBAT中のGLUT1(C)、GLUT4(D)、HKI(E)およびHKII(F)のqRT-PCRによる発現定量。G (A)におけるものと同じコホートにおける、iBAT中のUCP1の相対的発現量。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A-G)においてn=9~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 null注射ob/ob群。 図18. AAV8媒介性の肝臓FGF21遺伝子導入はHFD誘発性肥満に対抗する。A 若年成体(上パネル)または成体(下パネル)としてAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたマウスから得られた精巣上体(eWAT)、鼠径部(iWAT)および後腹膜(rWAT)白色脂肪組織貯蔵部、肝臓および四頭筋の重量。B ベクター投与後の異なる時点でのFGF21の循環レベル。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A-D)においてn=7~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。P<0.05、##P<0.01および###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。 図19. 肝臓へのFGF21遺伝子導入はHFD誘発性肥満に対抗する。A、B 若年成体(A)または成体(B)において実施された試験の全ての実験群に属する動物の代表的イメージ。C 若年成体(左)または成体(右)としていくつかの用量のAAV8-hAAT-moFGF21で処置された動物から屠殺時に得られた精巣上体白色脂肪(eWAT)パッドの代表的イメージ。D 若年成体(左)または成体(右)として処置された動物から得られた肝臓の代表的イメージ。E 若年成体または成体として処置された動物の肝臓中のAAVに由来するFGF21発現。qPCRは、コドン最適化されたマウスFGF21(coFGF21)のコーディング配列を特異的に検出するプライマーを使用して実施した。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(E)においてn=7~10動物/群。HFD、高脂肪食。ND、検出されず。 図20. iBATおよびiWATにおけるAAV8-hAAT-moFGF21媒介性のエネルギー消費増加および脂肪蓄積減少。A 約2月齢からHFD給餌に供され、2月後にnullまたはFGF21をコードするベクターのいずれかで処置された動物(若年成体)におけるオープンフィールド試験を通じた自発運動活性の査定。B 若年成体(左)または成体(右)として処置された動物からのiBAT組織切片のヘマトキシリン-エオシン染色。C (A)におけるものと同じ動物コホートからのiBAT中のUCP1含量のウエスタンブロット分析。代表的イムノブロットが示される(左)。ヒストグラムは2つの異なるイムノブロットの濃度測定分析を描写する(右)。D 若年成体(左)または成体(右)として処置された動物からのiWAT組織切片のヘマトキシリン-エオシン染色。E 若年成体または成体としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けた動物群における、iWAT中のPhospho1のqRT-PCRによる発現定量。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A-C)においてn=7~10動物/群。(E)においてn=4動物/群。(G)においてn=7~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。P<0.05および###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。 図21. 肝臓への遺伝子導入後10月でのエネルギー消費。A 2月齢時にHFD給餌を開始した動物コホートにおけるエネルギー消費を、AAV8-hAAT-nullまたはAAV8-hAAT-moFGF21ベクター送達後10月で測定した。データは、明サイクルおよび暗サイクルの間に取得した。B 同じ動物コホートからのiWAT中のUCP1含量のウエスタンブロット分析。代表的イムノブロットが示される(左)。グラフは2つの異なるイムノブロットの濃度測定分析を示す(右)。C 若年成体または成体としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けた動物群における、iWAT中のSerca2bおよびRyR2の相対的発現量。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A)においてn=7~10動物/群。(B)においてn=4動物/群。(C)においてn=7~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。 図22. AAV8-hAAT-moFGF21媒介性の島過形成の回復。A 若年成体としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けた動物群における空腹時グルカゴンレベル。B 成体としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けた動物群におけるβ細胞量。C 成体として5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21を受けた動物からの膵臓切片におけるインスリンに対する免疫染色の代表的イメージ。スケールバー:400μm。挿入図スケールバー:100μm。D 若年成体(上段パネル)または成体(下段パネル)として5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21を受けた動物からの膵臓切片におけるインスリン(濃い灰色)およびグルカゴン(薄い灰色)に対する二重免疫染色の代表的イメージ。スケールバー:100μm。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A-C)においてn=7~10動物/群。(D)においてn=4~5動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。P<0.05、##P<0.01および###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。 図23. AAV8-hAAT-moFGF21での処置は耐糖能を改善する。A 耐糖能は、若年成体としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けたマウス群において、グルコースの腹腔内注射(2g/kg体重)後に試験した。B (A)中に示されるグルコース負荷試験の際の血清インスリンレベル。データの情報:全てのデータは平均値±SEMで表現される。(A-D)においてn=7~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。P<0.05、##P<0.01および###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。 図24. AAV8-hAAT-moFGF21処置によるWAT肥大および炎症の回復。A 若年成体(左パネル)または成体(右パネル)として固形飼料またはHFDを給餌してAAV8-hAAT-nullまたは5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターのいずれかを投与した動物からのeWATのヘマトキシリン-エオシン染色の代表的イメージ。HFD給餌null注射マウスの脂肪細胞はより大きかったが、HFD給餌FGF21処置動物の脂肪細胞はサイズが低減した。スケールバー:100μm。B 若年成体または成体として処置された動物におけるWAT脂肪細胞の面積の形態計測分析。C、D アディポネクチン(C)およびレプチン(D)の循環レベル。E 成体として5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21を受けた動物からのeWAT切片におけるマクロファージ特異的マーカーMac2についての免疫組織化学。顕微鏡写真は、HFD給餌null注射動物のeWATにおける王冠様構造の存在を示すが(矢印および挿入図)、HFD給餌FGF21処置マウスのeWATにはない。スケールバー:200μmおよび50μm(挿入図)。F-H 成体としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けた動物群における炎症マーカーF4/80(F)、IL1-β(G)およびTNF-α(H)のqRT-PCRによる発現定量。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(B)においてn=4動物/群。(F-H)においてn=7~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。P<0.05、##P<0.01および###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。 図25. AAV8-hAAT-moFGF21処置動物における脂肪細胞のサイズおよび炎症。A 若年成体(上グラフ)または成体(下グラフ)として固形飼料またはHFD給餌を開始してAAV8-hAAT-nullまたは5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターのいずれかを受けた動物群における脂肪細胞面積の頻度分布。B 若年成体として試験を開始した動物のeWATにおけるMac2免疫組織化学。HFD給餌null注射マウスのeWATにおけるマクロファージ浸潤により形成された王冠様構造が矢印により指し示される。スケールバー:200μmおよび50μm(挿入図)。C-E (B)におけるものと同じ動物コホートにおける、炎症マーカーF4/80、CD68およびTNF-αのqRT-PCRによる相対的発現量。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A)においてn=4動物/群。(C-E)においてn=7~10動物/群。***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。 図26. FGF21をコードするベクターでの処置は、脂肪肝および肝臓の炎症を回復させる。A 固形飼料またはHFDを給餌してAAV8-hAAT-nullまたは5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターのいずれかを投与した動物から得られた肝臓切片のヘマトキシリン-エオシン染色の代表的イメージ。HFDは肝臓中の脂肪滴蓄積を明らかに誘導し、これは若年成体および成体のいずれにおいてもAAV8-hAAT-moFGF21処置により回復した。スケールバー:100μm。B、C 同じ動物コホートにおける給餌時の肝臓トリグリセリドおよびコレステロール含量。D HFDを給餌してAAV8-hAAT-nullまたは5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-moFGF21ベクターを受けた動物からの肝臓切片のマクロファージ特異的マーカーMac-2についての免疫染色。矢印は王冠様構造の存在を指し示す。スケールバー:200μmおよび50μm(挿入図)。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(B-C)においてn=7~10動物/群。**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。##P<0.01 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。 図27. AAV8-hAAT-moFGF21媒介性の肝線維症の好転。 5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-nullまたはAAV8-hAAT-moFGF21ベクターのいずれかを受けたHFD給餌動物におけるマッソントリクローム染色を通じた肝線維症の分析。AAV8-hAAT-moFGF21処置(右パネル)は、nullベクターで処置された動物(左パネル)において容易に検出可能なコラーゲン線維(青色)の検出を著しく減少させた。スケールバー:50μm。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。 図28. AAV8-hAAT-moFGF21処置は肝線維症を改善する。A 5×1010vg/マウスのAAV8-hAAT-nullまたはAAV8-hAAT-moFGF21ベクターのいずれかを受けたHFD給餌動物におけるピクロシリウス染色を通じた肝線維症の分析。AAV8-hAAT-moFGF21処置(右パネル)は、nullベクターで処置された動物(左パネル)において容易に検出可能なコラーゲン線維(黒色)の検出を著しく減少させた。スケールバー:50μm。B、C 若年成体(B)または成体(C)としてHFD給餌を開始してFGF21ベクターを受けた動物群における、肝臓中のコラーゲン1のqRT-PCRによる発現定量。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(B-C)においてn=7~10動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。P<0.05および###P<0.001 対 HFD給餌Null注射群。HFD、高脂肪食。 図29. AAV8-hAAT-moFGF21処置動物において骨異常は認められなかった。骨に対するFGF21遺伝子導入の長期的効果を、若年成体または成体として最も高い用量(5×1010vg/マウス)のAAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたHFD給餌マウスとnull注射の固形飼料またはHFD給餌動物との比較により試験した。A 鼻先から尾根部までの全長。B 脛骨長。C-O nullまたはFGF21をコードするAAVベクターのいずれかを投与したHFD給餌マウスから屠殺時、すなわち動物が18月齢の時に得られた脛骨の骨端(C-J)および骨幹(K-O)のマイクロコンピュータ断層撮影(μCT)分析。P、Q ELISAにより測定された循環IGFBP1(P)およびIGF1(Q)のレベル。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全てのデータは平均値±SEMで表現される。(A、P-Q)においてn=7~10動物/群。(B-O)においてn=4動物/群。**P<0.01および***P<0.001 対 固形飼料給餌Null注射群。HFD、高脂肪食;BMD、骨ミネラル密度;BMC、骨ミネラル含量;BV、骨体積;BV/TV、骨体積/組織体積比;BS/BV、骨表面/骨体積比;Tb.N、骨梁数;Tb.Th、骨梁幅;Tb.Sp、骨梁間隔。 図30. AAV8-hAAT-moFGF21ベクターで処置されたC57Bl6マウスにおける血糖プロファイルの分析。血中グルコースレベルは給餌条件下で評価した。AAV、5×1010vgまたは2×1011vgのAAV8-hAAT-moFGF21(それぞれn=13および15)または2×1011vgのAAV8-nullベクター(n=15)のIV投与。STZ、ストレプトゾトシンでの処置(5×50mg/kg)。結果は平均値+SEMである。* p<0.05;*** p<0.001 vs AAV8-hAAT-Null。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。 図31. 健常動物の骨格筋へのFGF21の遺伝子導入。A 3×1011vg/マウスのAAV1-CMV-NullまたはAAV1-CMV-moFGF21ベクターのいずれかを固形飼料食を給餌した健常動物の骨格筋に注射した40週後に測定されたFGF21の循環レベル。B AAV1-CMV-NullまたはAAV1-CMV-moFGF21ベクターを筋肉内注射した健常動物の筋肉および肝臓中ののAAVに由来するFGF21発現。C 40週の追跡期間中の体重の進展。D 異なる筋肉、脂肪パッドおよび肝臓の組織湿重量。E、F 給餌状態での肝臓トリグリセリドおよびコレステロール含量。G 給餌時血清インスリンレベル。H インスリン(0.75units/kg体重)の腹腔内注射を通じて査定され、開始時血中グルコースのパーセンテージとして表されるインスリン感受性。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A-H)においてn=5-7動物/群。*P<0.05、**P<0.01および***P<0.001 対 Null注射群。 図32. AAV1媒介性の骨格筋FGF21遺伝子導入はHFD誘発性肥満およびインスリン抵抗性に対抗する。A、B AAV1-CMV-moFGF21で処置された動物の体重(A)および体重増加(B)の進展。C57Bl6マウスにHFDを約12週間給餌し、次いで3×1011vg/マウスのAAV1-CMV-moFGF21ベクターを投与した。コントロールの肥満マウスおよびコントロールの固形飼料給餌マウスは3×1011vgのAAV1-CMV-nullを受けた。C ベクター投与後異なる時点でのFGF21の循環レベル。D、E (A、B)におけるものと同じ動物群における空腹時血中グルコース(D)および給餌時血清インスリン(E)のレベル。F インスリン感受性を、インスリン(0.75units/kg体重)の腹腔内注射後、全ての実験群において決定した。結果は、開始時血中グルコースレベルのパーセンテージとして算出した。図中のFGF21の標識は、この図のレジェンドに従ってmoFGF21を指す。データの情報:全ての値は平均値±SEMとして表現される。(A-F)においてHFD給餌マウス n=10動物/群;固形飼料給餌マウス n=5動物/群。***P<0.001 対 HFD給餌null注射群。 図33. ヒトFGF21をコードするヌクレオチド配列のコドン最適化によるFGF21循環レベルのインビボでの増加。野生型hFGF21またはコドン最適化されたヒトFGF21配列の3つの異なるバリアントをコードするプラスミドをハイドロダイナミクス投与したC57Bl6マウスにおけるhFGF21の循環レベル。結果は平均値±SEMとして表現される。n=9~10マウス/群。ND、検出されず。ネガティブコントロール、未処置マウス。* p<0.05 vs 非処置マウス。 図34. hAAT-moFGF21、CAG-moFGF21-doublemiRTおよびCMV-moFGF21発現カセットによるFGF21発現レベルのインビトロでの増加。(A)EF1aプロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列(EF1a-mFGF21)またはCMVプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(CMV-moFGF21)またはmiRT122a配列の4個のタンデムリピートおよびmiRT1配列の4個のタンデムリピートを伴った、CAGプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(CAG-moFGF21-doublemiRT)をコードするプラスミドをトランスフェクトしたHEK293細胞におけるFGF21の発現レベル。(BおよびC)(A)におけるものと同じ細胞における細胞内FGF21タンパク質含量(B)および培養培地中のFGF21タンパク質レベル(C)。(D)EF1aプロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列(EF1a-mFGF21)またはCMVプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(CMV-moFGF21)をコードするプラスミドをトランスフェクトしたC2C12細胞におけるFGF21の発現レベル。(E)EF1aプロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列(EF1a-mFGF21)またはhAATプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21(hAAT-moFGF21)をコードするプラスミドをトランスフェクトしたHepG2細胞におけるFGF21の発現レベル。qPCRは、wtおよびコドン最適化されたFGF21コーディング配列の両方を検出するプライマーを使用して実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=3ウェル/群。ND、検出されず。* p<0.05 vs コントロール。### p<0.001 vs EF1a-mFGF21。 図35. hAAT-moFGF21およびCMV-moFGF21発現カセットによる肝臓FGF21発現およびFGF21循環レベルのインビボでの増加。(A)伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列(EF1a-mFGF21)またはCMVプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(CMV-moFGF21)またはhAATプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列(hAAT-moFGF21)をコードするプラスミドをハイドロダイナミクス投与したC57Bl6マウスの肝臓中のFGF21の発現レベル。qPCRは、wtおよびコドン最適化されたFGF21コーディング配列の両方を検出するプライマーを使用して実施した。(B)(A)におけるものと同じコホートにおけるFGF21循環レベル。結果は平均値±SEMとして表現される。n=5マウス/群。** p<0.01 vs. EF1a-mFGF21 図36. AAV8-hAAT-moFGF21による肝臓FGF21発現およびFGF21循環レベルのインビボでの増加。(A)1×1010vg、2×1010vgまたは5×1010vgの、伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-EF1a-mFGF21)またはhAATプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21(AAV8-hAAT-moFGF21)を静脈内投与したC57Bl6マウスの肝臓中のFGF21発現レベル。qPCRは、wtおよびコドン最適化されたFGF21コーディング配列の両方を検出するプライマーを使用して実施した。(B)(A)におけるものと同じコホートにおけるFGF21循環レベル。分析はAAV後2週で実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=4~5マウス/群。コントロール、未処置マウス。** p<0.01および*** p<0.001 vs. コントロール。## p<0.01および### p<0.001 vs. AAV8-EF1a-mFGF21 図37. AAV8-CAG-moFGF21-dmiRTによる脂肪FGF21発現のインビボでの増加。(A-B)2×1010vg、5×1010vgまたは1×1011vgの、伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-EF1a-mFGF21)またはmiRT122a配列の4個のタンデムリピートおよびmiRT1配列の4個のタンデムリピートを伴った、CAGプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-CAG-moFGF21-doublemiRT)のいずれかをeWAT内投与したC57Bl6マウスのeWAT(A)または肝臓(B)におけるFGF21の発現レベル。qPCRは、wtおよびコドン最適化されたFGF21コーディング配列の両方を検出するプライマーを使用して実施した。分析はAAV後2週で実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=4~5マウス/群。コントロール、未処置マウス。eWAT、精巣上体(epidydimal)白色脂肪組織。* p<0.05、** p<0.01、ならびに 図38. AAV1-CMV-moFGF21による骨格筋におけるFGF21発現のインビボでの増加。(A-B)5×1010vg、1×1011vgまたは3×1011vgの、伸長因子1a(EF1a)プロモーターの制御下にあるWTのマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV8ベクター(AAV8-EF1a-mFGF21)またはCMVプロモーターの制御下にあるコドン最適化されたマウスFGF21コーディング配列をコードするAAV1ベクター(AAV1-CMV-FGF21)のいずれかを筋肉内投与したC57Bl6マウスの四頭筋(A)または肝臓(B)におけるFGF21の発現レベル。qPCRは、wtおよびコドン最適化されたFGF21コーディング配列の両方を検出するプライマーを使用して実施した。分析はAAV後2週で実施した。結果は平均値±SEMとして表現される。n=4~5マウス/群。コントロール、未処置マウス。* p<0.05、** p<0.01および*** p<0.001 vs. コントロール。# p<0.05、## p<0.01および### p<0.001 vs. AAV8-EF1a-mFGF21。

Claims (21)

  1. 哺乳動物における発現のためのウイルス発現構築物を含むアデノ随伴ウイルス1(AAV1)ベクターであって、前記ウイルス発現構築物が、骨格筋において発現する線維芽細胞増殖因子21(FGF21)をコードするヌクレオチド配列と、ユビキタスプロモーターを含む、前記AAV1ベクター。
  2. 哺乳動物における発現のための、肝臓、脂肪組織および/または骨格筋において発現する、哺乳動物コドンに最適化されたFGF21をコードするヌクレオチド配列により表される核酸分子であって、該ヌクレオチド配列が、配列番号5、6または7のヌクレオチド配列と少なくとも90%の配列同一性を持つ、前記核酸分子。
  3. 請求項1規定されるAAV1ベクターおよび/または請求項に規定される核酸分子を、1または複数の薬学的に許容される添加剤または媒体と一緒に含む、組成物。
  4. 薬剤としての使用のための、請求項1規定されるAAV1ベクターおよび/または請求項に規定される核酸分子および/または請求項に規定される組成物。
  5. 代謝障害の処置および/または予防における使用のための、請求項1規定されるAAV1ベクターおよび/または請求項に規定される核酸分子および/または請求項に規定される組成物。
  6. 代謝障害が糖尿病および/または肥満である、請求項に記載の使用のためのAAV1ベクターおよび/または核酸分子および/または組成物。
  7. 代謝障害がNASHである、請求項に記載の使用のためのAAV1ベクターおよび/または核酸分子および/または組成物。
  8. 肝臓の炎症および/または線維症の処置および/または予防における使用のための、請求項1規定されるAAV1ベクターおよび/または請求項に規定される核酸分子および/または請求項に規定される組成物。
  9. 健康寿命の延伸における使用のための、請求項1規定されるAAV1ベクターおよび/または請求項に規定される核酸分子および/または請求項に規定される組成物。
  10. がんの処置および/または予防における使用のための、請求項1規定されるAAV1ベクターおよび/または請求項に規定される核酸分子および/または請求項に規定される組成物。
  11. 肝臓がんの処置および/または予防における使用のための、請求項1規定されるAAV1ベクターおよび/または請求項に規定される核酸分子および/または請求項に規定される組成物。
  12. 代謝障害を予防、遅延、回復、治癒および/または処置するための医薬を製造するための、請求項1規定されるAAV1ベクターおよび/または請求項に規定される核酸分子および/または請求項に規定される組成物の使用。
  13. 前記代謝障害が、糖尿病および/または肥満である、請求項12に記載の使用。
  14. 前記代謝障害が、NASHである、請求項12に記載の使用。
  15. 肝臓の炎症および/または線維症を予防、遅延、回復、治癒および/または処置するための薬剤を製造するための、請求項1に規定されるAAV1ベクターおよび/または請求項に規定される核酸分子および/または請求項に規定される組成物の使用。
  16. 健康寿命を延伸するための薬剤を製造するための、請求項1規定されるAAV1ベクターおよび/または請求項に規定される核酸分子および/または請求項に規定される組成物の使用。
  17. がんを予防、遅延、回復、治癒および/または処置するための薬剤を製造するための、請求項1規定されるAAV1ベクターおよび/または請求項に規定される核酸分子および/または請求項に規定される組成物の使用。
  18. 肝臓がんを予防、遅延、回復、治癒および/または処置するための薬剤を製造するための、請求項1規定されるAAV1ベクターおよび/または請求項に規定される核酸分子および/または請求項に規定される組成物の使用。
  19. 前記ヌクレオチド配列が、配列番号5、6または7のヌクレオチド配列と少なくとも95%の配列同一性を持つ、請求項2に規定される核酸分子。
  20. 前記ヌクレオチド配列が、配列番号5、6または7のヌクレオチド配列と少なくとも99%の配列同一性を持つ、請求項2に規定される核酸分子。
  21. 前記ヌクレオチド配列が、配列番号5、6または7のヌクレオチド配列と100%の配列同一性を持つ、請求項2に規定される核酸分子。
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