KR101667094B1 - 항암 아데노바이러스 - Google Patents

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Abstract

항암 아데노바이러스, 이의 사용 방법 및 이의 제조 방법이 본원에 제공된다.

Description

항암 아데노바이러스{ANTI-CANCER ADENOVIRUSES}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2010년 8월 16일에 출원된 미국 가출원 제61/374,215호의 이익을 청구하며, 상기 미국 가출원은 그 전체 내용이 그리고 모든 목적을 위하여 본원에 포함된다.
미국 연방 정부 후원 연구 또는 개발 하에 이루어진 발명들에 대한 권리에 관한 진술
본 발명은 미국 국립 보건 연구소에 의해 수여된 CA137094 하의 미국 정부 지원에 의해 이루어졌다. 미국 정부는 본 발명에 있어서 특정한 권리를 갖는다.
발명의 배경
상이한 인간 조직들을 감염시키는 52가지의 인간 아데노바이러스 및 어류로부터 영장류까지의 범위의 다른 종을 감염시키는 수백가지의 아데노바이러스가 있다. 이들 바이러스는 그의 게놈 페이로드(payload)를 감염 1시간 이내에 핵으로 전달하는 고도로 효율적인 나노기기이다. DNA 바이러스로서, 이들은 숙주 DNA 내로 통합되지 않기 때문에, 이들은 확립된 GMP 프로토콜을 이용하여 높은 역치로 생성될 수 있으며, 이들은 이소성 유전자의 발현을 위한 연구 및 인간 유전자 요법 응용에 있어서 안전성을 보여주었다. 그러나, 지금까지 이들의 잠재적인 응용은 하나의 변종, Ad5 또는 Ad2/5 키메라의 거의 배타적인 사용 및 다수의 유전자 변형들의 신속한 그리고 체계적인 엔지니어링 및 조합에 대한 무능력에 의해 방해되었다. 따라서, 아데노바이러스 벡터 레퍼토리를 Ad2/5의 것을 넘어서 연장시키고 구성 부분들로부터의 신규한 아데노바이러스 게놈의 신속한 드노보(de novo) 어셈블리를 용이하게 하는 기술적 플랫폼(platform)을 개발하여 다수의 변형 및 이종 요소들의 체계적 혼입을 허용하는 것이 매우 필요하다. 그러한 시스템은 천연 바이러스 구조(architecture)를 이용하며, 이는 36가지의 유전자(스플라이스 변이체는 포함하지 않음)의 전달 및 발현 둘 모두에 있어서 고도로 효율적이다. 상기 시스템은 상이한 종양 샘플들에서 조절 해제되는 경로 활성의 다중적인 그리고 정량적인 측정을 포함하는 강력한 진단제 및 치료제를 제공할 수 있다.
몇몇 응용에 있어서의 아데노바이러스 벡터의 잠재력은 36 kb의 바이러스 게놈을 신속하게 그리고 체계적으로 조작하는 능력에 의해 방해된다. 더욱이, 기초 연구, 동물 모델, 유전자 요법 및 암용해 요법에서 사용되는 아데노바이러스 벡터는 아데노바이러스(Ad) 혈청형 2 및 5에 한정된다. Ad2 및 Ad5가 첫 번째로 발견된 것 중에 있으며, 이와 같이, 그 게놈을 특히 E1 영역에서 조작할 벡터/도구의 유산이 있다. Ad2/5 섬유(Fiber) 단백질은 수용체, CAR에 결합함으로써 상피 세포를 감염시킨다. 불행하게도, CAR은 모든 세포 유형에서 발현되는 것은 아니며, 다수의 전이에서 하향 조절된다. 더욱이, 인간 집단의 대략 80%는 Ad2/5에 대하여 기존의 중화 항체를 갖는데, 이는 표적을 벗어난(off-target) 간 흡수 및 염증과 함께, 전신 투여를 한정한다. 따라서, 유전자 전달 및 암 요법에 있어서의 Ad2/5 벡터의 사용은 반드시 최적의 선택인 것은 아니며, 그와는 정반대로 대체로 역사적 우연이다.
본 출원인의 궁극적인 목표는 종양 선택적인 용해적 복제를 겪을 뿐만 아니라 반복된 라운드의 치료에서 전신적으로 투여되고, 간 독성을 회피하고, 일그러진 종양 혈관계를 효율적으로 표적화하여 가로지르고, 이질적인 수용체들을 통하여 세포를 감염시키고, 종양 내에서 전구약물 활성화 효소/독소의 국소화된 발현에 의해 종양 방관자 효과를 생성할 수 있기도 하고, 유익한 숙주 항종양 면역 반응을 되살리는 강력한 바이러스 암 요법을 엔지니어링하는 것이다. 이들 요법은 인간 아데노바이러스가 마우스에서 복제되는 것에 대한 무능력에 의해 더 심각해지는 주요 난제이다. 이는 암의 면역 적격성 유전적으로 조작된 마우스 모델(genetically engineered mouse model; GEMM)에서의 인간 암 용해 바이러스의 평가를 불가능하게 하는데, 상기 모델은 이종 이식 모델에 비하여 다수의 이점을 갖는다.
52가지의 인간 아데노바이러스가 있으며, 이는 상이한 숙주 조직 환경들에서의 감염 및 복제를 위한 고도로 특수화된 적응을 나타낸다. 다수의 이들 바이러스는 상이한 조직들을 감염시키며, 'E3' 면역 조정 유전자의 독특한 코호트(cohort)뿐만 아니라 CAR 이외의 세포 수용체들에도 결합하는 섬유 단백질을 갖는다. 이들의 유일무이한 특성들은 그 게놈의 변형에 필요한 도구의 결여로 인하여 광범위하게 연구되지 못하였거나 활용되지 못하였다. 이와 유사하게, 마우스 아데노바이러스(MAV-1)를 비롯하여 다른 종을 감염시키는 아데노바이러스가 또한 있다.
당업계에서의 이들 문제 및 다른 문제에 대한 해결책이 본원에 제공된다.
본 발명의 간략한 요약
일 측면에서, 변형된 아데노바이러스가 제공된다. 변형된 아데노바이러스는 p53 복제 손상된(impaired) 아데노바이러스이다. p53 복제 손상된 아데노바이러스는 p53 발현 세포 내에 존재할 때에는 복제 손상되며 p53 손상 세포 내에 존재할 때에는 복제 손상되지 않는다.
또 다른 측면에서, 암 치료 방법이 제공된다. 본 방법은 유효량(예를 들어, 치료적 유효 용량 또는 유효량)의 변형된 아데노바이러스(상기에 기술된 바와 같음) 또는 변형된 아데노바이러스를 코딩하는 하나 이상의 핵산을 이를 필요로 하는 대상체에게 투여하는 단계를 포함한다.
도 1. 전사 활성이 아닌 p53 수준이 ARF 발현과 관계없이 아데노바이러스 감염 일차 세포 또는 종양 세포에서의 p53 분해 및 E1B-55k의 손실에 의해 유도된다. a. 인간 일차 소형 기도 상피 세포(small airway epithelial cell; SAEC)를 모의(mock), 야생형 (wt) 또는 ΔE1B-55k(Δ55k) 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, 감염 후 24시간, 36시간 및 48시간(hours post infection; h.p.i.)에 수확하였다. 단백질 용해물들을 p53, p21, MDM2 및 ARF의 발현에 대하여 정규화하여 분석하였다. 액틴 발현을 로딩 대조구로서 분석하였다. b. U2OS 세포를 모의, wt 또는 Δ55k 바이러스로 감염시키고, 28 h.p.i.에 고정하였다. p53을 면역형광에 의해 검출하고, DNA를 획스트(Hoechst) 염색제로 대조염색하였다. c. U2OS 세포를 모의, wt 또는 Δ55k 바이러스로 감염시키고, 24, 36 및 48 h.p.i.에 수확하였다. 12시간 동안의 독소루비신(Doxorubicin; dox) 처리를 p53 활성화에 대한 양성 대조구로서 사용하였다. 단백질 용해물들을 p53, p21 및 MDM2의 발현에 대하여 정규화하여 분석하였다. 액틴 발현을 로딩 대조구로서 분석하였다. d. 이소프로필-β-D-티오갈락토피라노시드(IPTG) 유도성 ARF를 포함하는 U2OS 안정 세포주(NARF 세포)를 모의, wt 또는 Δ55k 바이러스 중 어느 하나로 감염시켰다. 세포를 미처리된 채로 두거나 또는 8 h.p.i.에 IPTG를 첨가하여 ARF의 발현을 유도하였다. 실시간 PCR을 이용하여 36 h.p.i.에 p21 및 MDM2의 mRNA 수준을 정량화하였으며(하부 패널), 이를 모의 감염 세포(- ARF)에 대한(with respect to; wrt) 배수 변화(fold change)로서 도시하며; 수직 막대는 삼중실험 전체에 걸친 표준 편차를 나타낸다. 단백질 용해물들을 또한 수확하고(48 h.p.i.), p53, p21, MDM2 및 ARF의 발현에 대하여 정규화하여 분석하였다(상부 패널). 액틴을 로딩 대조구로서 사용하였다.
도 2. E1B-55k의 결실은 아데노바이러스 감염 세포에서 고수준의 인산화 p53을 유도하지만, p53 전사 표적은 우성적으로 억제되며 조사, 유전자 독성 약물, ARF, MDM2 길항제 또는 히스톤 데아세틸라아제 저해제에 의해서는 활성화될 수 없다. a. U2OS 세포를 모의, wt 또는 Δ55k 바이러스 중 어느 하나로 감염시켰다. 샘플들을 24 h.p.i.에 비히클(vehicle) 대조구(-) 또는 5-플루오로우라실(5-FU)로 처리하였다. 단백질 용해물들을 36 h.p.i.에 수확하고, p53 및 p21의 발현에 대하여 정규화하여 분석하였다. 액틴을 로딩 대조구로서 분석하였다. b. SAEC를 모의, Δ55k 또는 wt 바이러스 중 어느 하나로 감염시켰다. 세포를 미처리된 채로 두거나 31 h.p.i.에 10 Gy로 γ-조사하였다(IR). 단백질 용해물들(하부 패널)을 36 h.p.i.에 수확하고, p53, p21 및 MDM2의 발현에 대하여 정규화하여 분석하였다. 세린(ser) 15에서의 p53 인산화를 포스포-특이적 항체를 이용하여 검출하였다. 액틴을 로딩 대조구로서 사용하였다. 전체 RNA를 또한 36 h.p.i.에 수확하고, p53 전사 표적을 실시간 PCR로 정량화하였다(상부 패널). PUMA, MDM2, p21, GADD45A 및 14-3-3σ의 수준을 0시간에서의 미감염 세포에 대한(wrt) 배수 변화로서 도시하며; 수직 막대는 삼중실험 전체에 걸친 표준 편차를 나타낸다. c. SAEC를 모의 또는 Δ55k 바이러스로 감염시키고, 36 h.p.i.에 수확하였다. 12시간 동안의 독소루비신 처리를 p53 활성화에 대한 양성 대조구로서 사용하였다. 단백질 용해물들을 전체 p53 및 p21 수준에 대하여 웨스턴(Western) 블로팅에 의해 정규화하여 분석하였다. ser 6 및 9(카제인 키나아제 1), ser 15(ATM, ATR, DNA-PK), ser 20(CHK1, CHK2, JNK, MAPKAP2), ser 33(p38, PIN1), ser 46(HIPK2 및 DYRK2), 트레오닌(thr) 81(JNK, PIN1), ser 315(오로라(Aurora) 키나아제, PIN1, CDK2 및 GSK-3) 및 ser 392(PKR, CDK9 및 p38 FACT-CK2) 3에서의 p53 인산화를 p53 포스포 특이적 항체를 사용하여 측정하였다. d. SAEC를 모의, wt 또는 Δ55k 바이러스로 감염시켰다. 샘플들을 24 h.p.i.에 비히클 대조구(- 레인), 독소루비신(dox), MDM2 길항제, 누틀린, 또는 트리코스타틴 A(TSA)로 처리하였다. 단백질 용해물들을 36 h.p.i.에 수확하고, p53, MDM2 및 p21에 대하여 웨스턴 블로팅에 의해 정규화하여 분석하였다. 액틴을 로딩 대조구로서 사용하였다.
도 3. E1A-13s는 E4-ORF3을 유도하는데, 이는 아데노바이러스 감염 세포에서 E1B-55k 및 p53 분해와 관계없이 p53을 불활성화시킨다. a. SAEC를 하기 바이러스로 감염시켰다: 모의, 야생형(wt), E4-ORF3(ΔORF3), E1B-55k(Δ55k) 또는 E4 유전자 결실(ΔE4) 중 어느 하나에서 돌연변이를 갖는 바이러스, E1B-55k 및 E1A(Δ55k/E1AΔp300), E1B-55k 및 E4-ORF6(Δ55k/ΔORF6), E1B-55k 및 E4-ORF2(Δ55k/ΔORF2), E1B-55k 및 E4-ORF3(Δ55k/ΔORF3) 또는 E1B-55k 및 E1A-13s(Δ55k/Δ13s) 중 어느 하나에서 복합 돌연변이를 갖는 바이러스(도 4의 보충 도면을 참조). 단백질 용해물들을 36 h.p.i.에 수확하고, 웨스턴 블로팅에 의해 p53, MDM2, p21, E1B-55k 및 E4-ORF3의 발현에 대하여 정규화하여 분석하였다. 액틴 발현을 로딩 대조구로서 사용하였다. b. SAEC를 모의, Δ55k, Δ55k/ΔORF3 또는 Δ55k/Δ13s 바이러스 중 어느 하나로 감염시켰다. 세포를 대조 바이러스(Ad-GFP, + 레인) 또는 E4-ORF3을 이소성으로 발현하는 바이러스(Ad-ORF3, + 레인)로 동시에 공동감염시켰다. 단백질 추출물들을 36 h.p.i.에 수확하고, p53, MDM2, p21, GFP 및 E4-ORF3의 발현에 대하여 정규화하여 분석하였다. 액틴 발현을 로딩 대조구로서 분석하였다. c. SAEC를 모의, wt, ΔORF3, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스로 감염시켰다. 단백질 용해물들을 0, 24, 36 및 48 h.p.i.에 수확하고, 웨스턴 블로팅에 의해 p53, MDM2, p21, E1B-55k 및 E4-ORF3의 발현에 대하여 정규화하여 분석하였다. 액틴 발현을 로딩 대조구로서 분석하였다, d. SAEC를 모의, wt, Δ55k, ΔORF3 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스로 감염시켰다. RNA를 36 h.p.i.에 수확하였다. 실시간 PCR을 이용하여 p53 전사 표적의 mRNA 수준을 정량화하였으며, 이를 모의 감염 세포에 대한(wrt) 배수 변화로서 그래프로 나타내며; 수직 막대는 표준 편차를 나타낸다. e. 내인성 p53이 결여되어 있지만 포나스테론 A 유도성 p53 cDNA를 지닌 H1299-D1 세포를 모의, wt, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스로 감염시키고, 비유도(-ponA) 또는 유도(+ponA) 조건 하에 분석하였다. 또한 세포를 독소루비신(dox)으로 처리하였다. 단백질 추출물들을 48 h.p.i.에 수확하고, p53, MDM2, 및 p21의 발현에 대하여 분석하였다. 액틴 발현을 로딩 대조구로서 분석하였다.
도 4. E4-ORF3은 신규한 SUV39H1 및 SUV39H2 H3K9me3 이질염색질 형성을 유도하며, 내인성 프로모터 내의 DNA 표적 부위에의 p53 결합 및 접근을 특이적으로 방지한다. a. U2OS 세포를 p53-루시퍼라아제 리포터(p53-luc), p53 결합 부위가 돌연변이된 p53-루시퍼라아제 리포터(p53-돌연변이체) 또는 대조 pGL3-루시퍼라아제(pGL3-luc) 플라스미드 중 어느 하나로 형질감염시켰다(삼중실험)(도 10의 보충 도면). 형질감염된 세포를 wt, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, D-루시페린을 4 h.p.i.에 첨가하였다. 발광 판독치를 48시간 동안 매 시간 취하였다. 삼중실험 전체에 걸친 평균 발광을 시간(h.p.i.)에 대하여 도시한다. b 및 c. U2OS 세포를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스로 감염시켰다. RNA, 단백질 용해물들, 및 염색질을 36 h.p.i.에 수확하였다. 12시간 동안의 독소루비신 처리를 p53 활성화에 대한 양성 대조구로서 사용하였다. b. p21 및 MDM2의 mRNA 수준을 실시간 PCR로 측정하였으며, 이를 모의 감염에 대한(wrt) 배수 변화로서 그래프로 나타내며(상부 패널); 수직 막대는 표준 편차를 나타낸다. 단백질 용해물들을 p53 발현에 대하여 정규화하여 분석하였으며; 액틴을 로딩 대조구로서 분석하였다(하부 패널). c. p53 단클론 항체를 사용하여 p53 염색질 면역침전(ChIP)을 수행하였다. 매칭되는 IgG 이소타입을 특이성에 대한 대조구로서 사용하였다. ChIP 샘플들을 p21 프로모터(5' p53 결합 부위는 -2.4 kb에 있으며 3' 부위는 -1.3 kb에 있음) 및 MDM2 프로모터 내의 p53 DNA 표적 서열에 대한 반정량적 PCR에 의해 분석하였다. p21 프로모터의 -5kb 영역은 p53 결합 서열을 함유하지 않으며, 이를 음성 대조구로서 사용하였다. 입력(input) DNA를 좌측에 나타낸다. d. U2OS 세포를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스로 감염시키고, 36 h.p.i.에 고정하였다. p53(녹색) 및 라이신 9에서의 히스톤 H3 트리메틸(H3K9me3, 적색)을 면역형광에 의해 검출하고, DNA를 획스트로 대조염색하였다(백색). e. U2OS 세포를 Δ55k 바이러스로 감염시키고, 36 h.p.i.에 고정하였다. H3K9 메틸트랜스퍼라아제 SUV39H1, SUV39H2, SETDB1 및 G9a를 H3K9me3(적색)과 함께 면역형광(녹색)에 의해 검출하였다. DNA를 획스트로 대조염색하였다(백색).
도 5. E4-ORF3은 이질염색질 어셈블리를 직접적으로 특정하는 핵 스캐폴드(scaffold)를 형성하며, p53 표적 프로모터에서의 드노보 H3K9 트리메틸을 유도하여 p53의 DNA 결합을 방지한다. a. U2OS 세포를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스로 감염시켰다. 단백질 용해물들 및 염색질을 36 h.p.i.에 수확하였다. 단백질 용해물들을 p53, 액틴, 히스톤 H3(H3) 및 라이신 9에서의 히스톤 H3 트리메틸(H3K9me3)의 수준에 대하여 정규화하여 분석하였다. H3K9me3 및 p53에 대한 항체를 이용하여 염색질 면역침전을 수행하였다. 마우스 및 토끼 IgG를 특이성에 대한 대조구로서 사용하였다. ChIP 샘플들을 정량적 실시간 PCR에 의해 분석하고, 입력 DNA에 대하여 정규화하였다. p21 프로모터 및 MDM2 프로모터 내의 p53 표적 서열에 대한 p53 및 H3K9me3의 결합을 모의에 대한(wrt) 배수 변화로서 도시한다. IgG 대조구를 배경의 척도로서 그리고 p53 및 H3K9me3 ChIP에서의 표적 DNA 서열의 풍부화에 대한 대조구로서 도시한다. b 및 c. Δ55k 바이러스로 감염시키고 36 h.p.i.에 고정시킨 U2OS 및 소형 기도 상피 세포(SAEC)의 공초점 이미지가 예시되어 있다. 좌측 패널은 H3K9me3(녹색), E4-ORF3(적색) 및 획스트(백색의 DNA)로 대조염색한 세포의 단일 공초점 섹션을 나타낸다. z-스택(stack)의 중심 슬라이스가 우측 패널에 예시되어 있으며, 이때 수평선 및 수직선은 상기 스택 전체에 걸쳐 취해진 직교 절단선을 나타내는데, 이는 그 후 후속적으로 이미지의 하단부 우측에 평면 투사도로서 예시된다. d. 36 h.p.i.에서의 Δ55k 감염 SAEC 세포의 핵을 관통하는 높은 해상도 및 배율(줌율 = 3, 픽셀 크기 = 40 nm)의 0.3 ㎛의 단일 공초점 슬라이스(녹색의 H3K9me3 및 적색의 E4-ORF3의 면역형광). 병합 패널은 E4-ORF3 핵 메시(mesh) 및 결부된 이질염색질 도메인에서의 줌인을 나타낸다(삽도).
도 6. E4-ORF3은 발암유전자의 세포성 및 바이러스성 복제를 구동시키는 전반적인 전사 변화의 배경환경에서 p53 표적을 선택적으로 침묵(silence)시킨다. a. 36 h.p.i.에 모의, Δ55k, 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스 중 어느 하나로 감염시킨 SAEC에서의 전반적인 유전자 발현 변화를 분석하기 위하여 어피메트릭스(Affymetrix) 발현 어레이를 사용하였다. 또한 p53 활성화에 대한 양성 대조구로서 누틀린 처리 SAEC에서 발현 분석을 수행하였다. 두 독립 실험을 각각의 조건에 대하여 개별적으로 중복하여 수행하였다. 모의 감염 SAEC와 대비한 Δ55k/ΔORF3 감염 SAEC에서의 유의한 차별적 발현 유전자(2711가지의 유전자)(오류 발견률(false discovery rate)을 0.05로 할 경우 2보다 크거나 -2보다 작은 로그 배수 변화(fold change; FC))와 모의 감염 SAEC와 대비한 Δ55k 감염 SAEC에서의 유의한 차별적 발현 유전자(2178가지의 유전자) 사이의 중첩(1730가지의 유전자)을 나타내는 벤(Venn) 다이아그램. 모의, Δ55k 및 Δ55k/ΔORF3 감염 SAEC에서의 1730가지의 중첩 유전자 각각에 있어서의 표준화된 강도 값을 이용한 히트맵(heat map)이 우측에 예시되어 있다. b. Δ55k 감염 SAEC와 대비하여 Δ55k/ΔORF3 감염 SAEC에서 차별적으로 상향 조절되는(2보다 큰 로그 FC 및 0.05의 FDR) 265가지의 상당한 전사체가 있다. 이들 265가지의 차별적으로 상향 조절되는 유전자 중, 72가지의 유전자는 이들의 프로모터에서 예상 p53 전사 인자 결합 부위(transcription factor binding site; TFBS)를 가지며, 55가지의 유전자는 누틀린에 응답하여 1.5보다 큰 로그 FC만큼 상향 조절되지만 예상 p53 TFBS를 갖지 않으며; 62가지의 유전자는 예상 p53 TFBS를 갖고 누틀린에 응답하여 상향 조절된다. 이들 전술한 카테고리 중 어떠한 것으로도 나뉘어지지 않는 76가지의 다른 상당한 상향 조절 유전자(회색)가 있다. c. Δ55k/ΔORF3 감염 및 누틀린 처리 둘 모두에서 최고의 차별적 상향 조절 전사체들 중 46가지의 자율적 계층적 클러스터링(clustering). d. 발암 유전자적인 그리고 유전자 독성의 스트레스에 응답하는 p53 수준 및 인산화의 유도는 p53 전사 활성화를 결정하는 것으로 생각된다. E1B-55k는 p53에 결합하여 이를 분해시키는데, 이는 아데노바이러스 복제에서 p53 불활성화에 결정적인 것으로 생각되었다. 그러나, 본원에서 본 출원인은 p53 안정화 및 인산화와 관계 없이 신규한 그리고 우성적인 후생적 기작을 통하여 p53을 불활성화시키는 추가의 아데노바이러스 단백질, E4-ORF3이 있음을 보여준다. E4-ORF3은 p53 표적 프로모터에서 SUV39H1/2 H3K9me3 억제성 이질염색질 어셈블리를 구동시키는 신규한 핵 스캐폴드를 형성한다. 접근 거부되면 p53은 바이러스 복제를 방지하는 데 무력해진다.
도 1의 보충 도면(본원에서 도 7로도 칭해짐). p53은 ΔE1B-55k 감염 인간 일차 유방 상피 세포 또는 기관지 상피 세포에서 p53 분해의 손실에 의해 유도는 되지만 활성화되는 것은 아니다. 도 7a: 일차 인간 유방 상피 세포(human mammary epithelial cell; HMEC)를 모의, 야생형(wt), 또는 ΔE1B-55k (Δ55k) 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, 감염 후 24시간 및 36시간(h.p.i.)에 수확하였다. 단백질 용해물들을 p53, p21 및 MDM2의 발현에 대하여 웨스턴 블로팅에 의해 분석하였다. 액틴을 로딩 대조구로서 분석하였다. 도 7b: 일차 인간 기관지 상피 세포(human bronchial epithelial cell; HBEC)를 모의, wt 또는 Δ55k 바이러스로 감염시키고, 24 h.p.i.에 수확하였다. 단백질 용해물들을 p53 및 p21의 발현에 대하여 웨스턴 블로팅에 의해 분석하였다.
도 2의 보충 도면(본원에서 도 8로도 칭해짐). E1B-55k의 손실은 감염된 종양 세포에서 p53 수준을 유도하지만 전사 표적은 유도하지 않는다. p53 야생형(HCT-116 p53+/+, A549) 및 p53 돌연변이 종양 세포주(HCT-116 p53-/-, MDA-MB-231 및 C33A)를 모의, wt 또는 Δ55k 바이러스 중 어느 하나로 감염시켰다. 독소루비신(dox) 처리를 p53 활성화에 대한 양성 대조구로서 사용하였다. 단백질 용해물들을 24 및 36 h.p.i.에 수확하고, p53, p21 및 MDM2의 발현에 대하여 분석하였다. 액틴 발현을 로딩 대조구로서 분석하였다.
도 3의 보충 도면(본원에서 도 9로도 칭해짐). UV 조사는 ΔE1B-55k 감염 세포에서 p53 전사 표적을 활성화시키지 못한다. 소형 기도 상피 세포를 모의 또는 Δ55k 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, 미처리된 채 두거나 또는 24 h.p.i.에 UV(13 J)로 조사하였다. 전체 RNA를 32 h.p.i.에 단리하였다. 실시간 PCR을 이용하여 p53 전사 표적, GADD45A, MDM2, p21 및 14-3-3σ의 mRNA 수준을 정량화하였다. 미감염 세포에 대한(wt) mRNA 수준의 배수 변화를 도시하며; 수직 막대는 삼중실험 전체에 걸친 표준 편차를 나타낸다.
도 4의 보충 도면(본원에서 도 10으로도 칭해짐). 초기 바이러스 유전자의 아데노바이러스 게놈 지도로서, 이의 공지된 세포 표적 및 기능과 함께인 것.
도 5의 보충 도면(본원에서 도 11로도 칭해짐). Ad-GFP에서의 E4-ORF3 발현은 Δ55k/ΔORF3 감염에서는 E1A-13s에 의해 트랜스로(in trans) 활성화되지만 Δ55k/Δ13s 감염에서는 그렇지 않다(도 3b에서의 바이러스 게놈 상호작용 및 상보성 실험을 설명하기 위한 개략도). Ad-GFP는 CMV 프로모터가 결실 E1 영역 대신 GFP의 발현을 구동시키는 복제 비적격(incompetent) 바이러스이다(인비트로겐(Invitrogen)으로부터의 Ad-CMV). Ad-CMV 게놈 골격은 E4 전사 단위를 포함한다. E4 유전자(이외에도 다른 바이러스 ORF)는 보통은 Ad-CMV 감염에서 발현되지 않으며, 그 이유는 상기 유전자가 그의 전사 활성화에 E1A-13s를 필요로 하기 때문이다. 그러나, Ad-GFP가 Δ55k/ΔORF3과 공동감염될 때(도 3b에서와 같이), Δ55k/ΔORF3 감염에서의 E1A-13s의 발현은 부분적으로 Ad-GFP E4 유전자의 전사를 트랜스로 활성화시킬 수 있으며, 이는 E4-ORF3을 포함한다(좌측 패널). 이와는 대조적으로, Ad-GFP와 Δ55k/Δ13s의 공동감염은 어느 하나의 바이러스에서 E4-ORF3 발현을 활성화시키지 못한다(우측 패널).
도 6의 보충 도면(본원에서 도 12로도 칭해짐). 비-p53 전사 표적 유전자의 mRNA 수준은 E4-ORF3 발현과 관계 없이 ΔE1B-55K 감염 세포에서 유사하다. SAEC를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스로 감염시켰다. RNA를 36 h.p.i.에 수확하였다. 실시간 PCR을 이용하여 항존 유전자(housekeeping gene), GUSB, 및 p53의 mRNA 수준을 정량화하였는데, 이는 바이러스 감염에 의해 유도된다. mRNA 수준을 모의 감염된 것에 대한(wrt) 배수 변화로서 그래프로 나타내며; 수직 막대는 삼중실험 전체에 걸친 표준 편차를 나타낸다.
도 7의 보충 도면(본원에서 도 13으로도 칭해짐). 포나스테론 유도성 p53 cDNA를 포함하는 H1299(p53 무효(null)) 안정 세포주(H1299-D1). H1299-D1 세포는 p53 cDNA 발현이 포나스테론 유도성 프로모터의 제어 하에 있는 H1299(p53 무효) 안정 세포주이다. 포나스테론 A를 0, 1, 2.5 및 5 μM로 첨가하였다. 단백질 용해물들을 16시간 후에 수확하였으며, p53 및 p21의 발현을 웨스턴 블로팅에 의해 분석하였다.
도 8의 보충 도면(본원에서 도 14로도 칭해짐). E4-ORF3은 p53과 공동위치화되지 않는다. U2OS 세포를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스로 감염시키고, 28 h.p.i.에 고정시켰다. p53 및 E4-ORF3을 면역형광에 의해 검출하고, DNA를 획스트로 대조염색하였다.
도 9의 보충 도면(본원에서 도 15로도 칭해짐). p53은 E4-ORF3의 존재 하에서 야생형 활성 DNA 결합 도메인 단백질 배좌(conformation)를 갖는다. SAEC를 모의, wt, ΔORF3, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스로 감염시켰다. 독소루비신(dox) 처리를 p53 활성화에 대한 양성 대조구로서 사용하였다. p53을 p53 배좌 특이적 항체 PAb 1620 및 PAb 240을 이용하여 용해물로부터 면역침전시켰다. 용해물 및 면역침전물을 p53에 대하여 웨스턴 블로팅하였다.
도 10의 보충 도면(본원에서 도 16으로도 칭해짐). p53-luc(도 4a)와는 대조적으로, 대조 pGL3-루시퍼라아제 리포터 플라스미드는 야생형, Δ55k 및 Δ55k/ΔORF3 감염에서 유사한 수준으로 활성화된다. U2OS 세포를 p53-루시퍼라아제 리포터(p53-luc), p53 결합 부위가 돌연변이된 p53-루시퍼라아제 리포터(p53-돌연변이체) 또는 대조 pGL3-루시퍼라아제(pGL3-luc) 플라스미드 중 어느 하나로 형질감염시켰다(삼중실험). 형질감염된 세포를 wt, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, D-루시페린을 감염 후 4시간에 첨가하였다. 발광 판독치를 48시간 동안 매 시간 취하였다. 삼중실험 전체에 걸친 평균 발광을 감염 후 시간(h.p.i.) 단위의 시간에 대하여 도시한다. 대조 pGL3-루시퍼라아제 형질감염에 있어서의 발광 판독치가 위에 예시된다(동일 실험에 있어서 p53-luc 데이터가 도 4a에 있음).
도 11의 보충 도면(본원에서 도 17로도 칭해짐). E4-ORF3은 세포 염색질에서의 표적 프로모터에의 p53 결합을 방지한다. p53 단클론 항체를 사용하여, 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스로 감염된 U2OS 세포에서 36 h.p.i.에 p53 염색질 면역침전(ChIP)을 수행하였다. 독소루비신을 양성 대조구로서 사용하였다. 매칭되는 IgG 이소타입을 특이성에 대한 대조구로서 사용하였다. ChIP 샘플들을 p21 (5' 및 3' p53 결합 부위) 및 MDM2 프로모터 서열에 대하여 정량적 실시간 PCR에 의해 분석하고, 입력 DNA에 대하여 정규화하였다. IgGChIP 및 p53의 회복률(%)이 y축 상에 도시되어 있다. IgG 대조구에서의 회복률은 배경의 척도이다. p21 프로모터의 -5 kb 영역은 p53 결합 서열을 함유하지 않으며, 이는 음성 대조구로서 사용되었다.
도 12의 보충 도면(본원에서 도 18로도 칭해짐). H3K9me3 이질염색질 도메인은 Δ55k 감염에서는 핵 주변부에서 유도되지만 Δ55k/ΔORF3에서는 그렇지 않다. (도 4d에서 감염에 대한 대조구) U2OS 세포를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, 감염 후 36시간에 고정시켰다. H3K9 트리메틸(H3K9me3), E1A(Δ55k 및 Δ55k/ΔORF3 감염에서 발현되는 아데노바이러스 초기 단백질) 및 E4-ORF3(백색)을 면역형광에 의해 검출하였다. DNA를 획스트로 대조염색하였다. 이미지를 짜이스 악시오플랜(Zeiss Axioplan) 2 현미경을 이용하여 획득하였다.
도 13의 보충 도면(본원에서 도 19로도 칭해짐). 메틸트랜스퍼라아제 SUV39H2는 Δ55k 감염 세포에서 밀집 세포 DNA 및 H3K9 트리메틸과 특이적으로 공동 위치화된다. (도 4e에 있어서의 대조구) U2OS 세포를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, 36 h.p.i.에 고정하였다. 도 19a. SUV39H2(Abcam) 및 H3K9 트리메틸(H3K9me3)에 대하여 발생시킨 항체를 이용하여 면역형광을 수행하였다. DNA를 획스트로 염색하였다(백색). 도 19b. SUV39H2(sc, 산타 크루즈 바이오테크놀로지(Santa Cruz Biotechnology))에 대하여 발생시킨 그리고 SUV39H2 재위치화를 확인하기 위하여 H3K9me3과 공동염색시킨 제2 독립 항체를 이용한 면역형광. 도 19c. SUV39H2 및 H3K9me3 면역형광용의 IgG 이소타입 및 이차 항체 대조구. 이미지를 라이카(Leica) 공초점 SP2 현미경으로 획득하였다.
도 14의 보충 도면(본원에서 도 20으로도 칭해짐). 메틸트랜스퍼라아제 SUV39H1은 Δ55k 감염 세포에서 밀집 세포 DNA 및 H3K9 트리메틸과 특이적으로 공동위치화된다. (도 4e에 있어서의 대조구) U2OS 세포를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, 36 h.p.i.에 고정시켰다. 도 20a. SUV39H1 및 H3K9 트리메틸(H3K9me3)에 대하여 발생시킨 항체를 이용하여 면역형광을 수행하였다. DNA를 획스트로 염색하였다(백색). 도 20b. IgG 이소타입 및 이차 항체 대조구. 도 20c. 내인성 SUV39H1 항체에 의한 결과를 확인하기 위하여, U2OS 세포를 myc 태그된 SUV39H1 발현 구성물로 형질감염시키고, Δ55k 바이러스로 감염시키고, 36 h.p.i.에 고정하였다. Myc 태그된 SUV39H1 및 H3K9me3을 면역형광에 의해 검출하고, DNA를 획스트로 대조염색하였다(백색). 이미지를 라이카 공초점 SP2 현미경으로 획득하였다.
도 15의 보충 도면(본원에서 도 21로도 칭해짐). 메틸트랜스퍼라아제 G9a는 Δ55k 감염 세포에서 밀집 세포 DNA 또는 H3K9 트리메틸과 공동위치화되지 않는다. (도 4e에 있어서의 대조구) U2OS 세포를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, 36 h.p.i.에 고정하였다. G9a 및 H3K9 트리메틸(H3K9me3)에 대하여 발생시킨 항체를 이용하여 면역형광을 수행하였다. DNA를 획스트로 대조염색하였다(백색). 이미지를 악시오플랜 현미경으로 획득하였다.
도 16의 보충 도면(본원에서 도 22로도 칭해짐). 메틸트랜스퍼라아제 SETDB1은 Δ55k 감염 세포에서 밀집 세포 DNA 또는 H3K9 트리메틸과 공동위치화되지 않는다. (도 4e에 있어서의 대조구) U2OS 세포를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, 36 h.p.i.에 고정하였다. SETDB1 및 H3K9 트리메틸(H3K9me3)에 대하여 발생시킨 항체를 이용하여 면역형광을 수행하였다. DNA를 획스트로 염색하였다(백색). 이미지를 니콘(Nikon) A1 공초점 현미경으로 획득하였다.
도 17의 보충 도면(본원에서 도 23으로도 칭해짐). E4-ORF3은 p53 표적 프로모터에서 H3K9 트리메틸을 유도하여, p53 DNA 결합을 방지한다(회복률 (%)로서 도시된 도 5a에서의 결과). U2OS 세포를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스로 감염시키고, 36 h.p.i.에 수확하였다. p53(도 23a) 또는 H3K9 트리메틸(H3K9me3)(도 23b) 항체를 이용하여 염색질 면역침전(ChIP)을 수행하였다. 비면역 토끼 IgG를 음성 대조구로서 사용하였다. 정량적 실시간 PCR을 p21(5' 및 3' p53 결합 부위), MDM2, GADD45A 및 액틴 프로모터 서열에 대하여 수행하였다. 모든 결과를 입력 DNA에 대하여 정규화하였다. p21 프로모터의 -5kb 영역은 p53 결합에 대한 음성 대조구이다.
도 18의 보충 도면(본원에서 도 24로도 칭해짐). E4-ORF3은 다중 p53 표적 프로모터의 프로모터에의 p53 DNA 결합을 방지함으로써 p53을 불활성화시킨다. U2OS 세포를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스로 감염시킨 것을 36 h.p.i.에 수확하였다. 도 5a에서의 p53 표적 프로모터의 패널을 확장시키기 위하여, p53 항체 또는 비면역 마우스 IgG 대조구를 이용하여 p53 염색질 면역침전(ChIP)을 수행하였다. ChIP 샘플들을 정량적 실시간 PCR에 의해 분석하였다. p21의 5' 및 3' p53 결합 부위의 분석에 의하면 도 17의 보충 도면에서와 같이 ChIP 결과가 확인되며, 게다가, FAS, PUMA, GADD45A, 및 PIG3 프로모터를 입력 DNA에 대하여 정규화한 결과를 이용하여 분석하였다. p53 ChIP에 있어서의 회복률 (%)을 y축 상에 도시한다. IgG 대조구에서의 회복률은 배경의 척도이다.
도 19의 보충 도면(본원에서 도 25로도 칭해짐). E4-ORF3은 Δ55k 감염에서 p53 표적 프로모터에서 H3K9 트리메틸을 유도한다. U2OS 세포를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스로 감염시킨 것을 36 h.p.i.에 수확하였다. 도 5a의 p53 표적 프로모터 및 대조구의 패널을 확장시키기 위하여, H3K9 트리메틸(H3K9me3) 항체 또는 비면역 마우스 IgG 대조구를 이용하여 H3K9me3 염색질 면역침전(ChIP)을 수행하였다. ChIP 샘플들을 정량적 실시간 PCR에 의해 분석하였다. p21의 5' 및 3' p53 결합 부위의 분석에 의하면 도 17의 보충 도면에서의 ChIP 결과가 확인된다. 게다가, p53 표적인 FAS, PUMA, 및 PIG3 프로모터를 분석하였다. p53 비표적인 POLR2를 음성 대조구로서 사용하였다. 결과를 입력 DNA에 대하여 정규화하였다. H3K9me3 ChIP에 있어서의 회복률 (%)을 y축 상에 도시한다.
도 20의 보충 도면(본원에서 도 26으로도 칭해짐). E4-ORF3은 U2OS의 핵에서의 H3K9 트리메틸 이질염색질 형성과 직접적으로 결부된다. (도 5b에 있어서의 대조구) U2OS 세포를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, 36 h.p.i.에 고정하였다. E4-ORF3 및 H3K9 트리메틸(H3K9me3)에 대하여 발생시킨 항체를 이용하여 면역형광을 수행하였다. DNA를 획스트로 염색한다(백색). 이미지를 니콘 A1 공초점 현미경으로 획득하였다.
도 21의 보충 도면(본원에서 도 27로도 칭해짐). E4-ORF3은 SAEC의 핵에서의 H3K9 트리메틸 이질염색질 형성과 직접적으로 결부된다. (도 5c에 있어서 획득된 고 해상도 이미지에 있어서의 대조구) 소형 기도 상피 세포(SAEC)를 모의, Δ55k 또는 Δ55k/ΔORF3 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, 36 h.p.i.에 고정시켰다. E4-ORF3 및 H3K9 트리메틸(H3K9me3)에 대하여 발생시킨 항체를 이용하여 면역형광을 수행하였다. DNA를 획스트로 염색시킨다(백색). 이미지를 라이카 공초점 SP2 현미경으로 획득하였다.
도 22의 보충 도면(본원에서 도 28로도 칭해짐). 전 게놈 발현 분석을 수행하기 위하여 RNA를 수확한 SAEC에서의 두 독립 실험으로부터의 용해물. 상이한 배치(batch)의 세포를 이용한 두 독립 실험(I 및 II)을 나타낸 바와 같이 수행하였다. 소형 기도 상피 세포를 모의, 야생형(wt),ΔE1B-55k(Δ55k) 또는 ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3(Δ55k/ΔORF3) 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, 용해물에 있어서 감염 후 36시간에 수확하였다. 12시간 동안의 누틀린 처리를 p53 활성화에 대한 양성 대조구로서 사용하였다. 모의, Δ55k, Δ55k/ΔORF3 및 누틀린 샘플(각각의 실험에 있어서 이중실험)에 있어서 RNA를 수확하여 정제하고, 그 후 표지하고 어피메트릭스 엑손 어레이와 혼성화시켜 총체적 게놈 발현 분석을 수행하였다.
도 23의 보충 도면(본원에서 도 29로도 칭해짐). 어피메트릭스 어레이의 프로브 강도 분포. 모의, ΔE1B-55k(Δ55k), ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3(Δ55k/ΔORF3) 및 누틀린 처리 SAEC 샘플(각각의 조건에 있어서, 독립적인 4회의 중복실험)과 혼성화된 어피메트릭스 엑손 어레이 칩의 프로브 강도 분포.
도 24의 보충 도면(본원에서 도 30으로도 칭해짐). Δ55k 및 Δ55k/ΔORF3 어피메트릭스 어레이 샘플에 있어서의 개별 유전자 강도(발현) 값의 박스(Box) 및 위스커(whisker) 도면. Δ55k 및 Δ55k/ΔORF3에 있어서의 개별 유전자 전사체의 로그 강도 값을 y축 상에 도시한다. 각각의 점은 독립적인 중복실험을 나타낸다. p53 전사 표적을 별표로 나타낸다.
도 25의 보충 도면(본원에서 도 31로도 칭해짐). ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 바이러스 복제는 일차 SAEC에서 ΔE1B-55k에 비하여 저해된다. SAEC를 10의 감염 다중도로 모의, ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3(Δ55k/ΔORF3), ΔE1B-55k(Δ55k), 또는 wt 바이러스 중 어느 하나로 감염시키고, 감염 후 48 및 72시간(h.p.i.)에 수확하였다. 플라크 형성 단위(plaque forming unit; p.f.u.)의 전체 바이러스 생성량은 당해 방법에 기술된 바와 같이 293/E4 세포에서의 바이러스 복제 분석의 수행에 의해 측정하였으며; 수직 막대는 삼중실험 전체에 걸친 표준 편차를 나타낸다.
도 32. E4-ORF3 고차(higher-order) 올리고머화는 MRN, p53의 불활성화에 있어서 그리고 바이러스 복제를 용이하게 함에 있어서 그 기능에 결정적이다. (a 및 d) 일차 SAEC를 모의, 야생형 Ad5(WT), E4-ORF3, E1B-55K E1B-55K/E4-ORF3 또는 E1B-55K/E4-ORF3 N82A 아데노바이러스 중 어느 하나로 감염시켰다. 단백질 용해물들을 36 h.p.i.에 수확하고, 정규화하고, p53, MDM2 및 p21에 대하여 면역블로팅하였다. β-액틴을 로딩 대조구로서 분석하였다. (b) SAEC를 나타낸 바이러스로 감염시키고, 36 h.p.i.에 고정시키고, E4-ORF3, NBS1 및 DNA에 대하여 면역염색하였다. (c) E2A 바이러스 복제 도메인을 면역염색한 것을 제외하고는 (b)에 따른 것이다. (d) 용해물들을 Ad5 캡시드(capsid) 단백질에 대하여 면역블로팅한 것을 제외하고는 (a)에 따른 것이다.
정의
"핵산"은 단일 가닥 형태 또는 이중 가닥 형태 중 어느 하나의 데옥시리보뉴클레오티드 또는 리보뉴클레오티드 및 이의 중합체와, 이들의 상보체를 나타낸다. 상기 용어는 공지된 뉴클레오티드 유사체 또는 변형 골격 잔기 또는 연결체를 함유하는 핵산을 포함하는데, 이는 합성, 천연 및 비천연의 것이고, 기준 핵산과 유사한 결합 특성을 갖고, 기준 뉴클레오티드와 유사한 방식으로 대사된다. 그러한 유사체의 예는 제한 없이 포스포로티오에이트, 포스포르아미데이트, 메틸 포스포네이트, 키랄-메틸 포스포네이트, 2-O-메틸 리보뉴클레오티드, 펩티드-핵산(peptide-nucleic acid; PNA)을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본원에서 사용될 때, "Ad5" 및 "아데노바이러스 게놈"이라는 용어는 서열 번호 3에 개시된 핵산 서열을 나타낸다.
달리 나타내지 않는 한, 특정 핵산 서열은 또한 명백하게 나타낸 서열뿐만 아니라 함축적으로 이의 보존적 변형 변이체(예를 들어, 축퇴 코돈 치환) 및 상보성 서열도 포함한다. 구체적으로, 축퇴 코돈 치환은 하나 이상의 선택된(또는 모든) 코돈의 제3 위치가 혼합 염기 및/또는 데옥시이노신 잔기로 치환된 서열을 생성함으로써 달성될 수 있다(문헌[Batzer et al, Nucleic Acid Res. 19:5081 (1991)]; 문헌[Ohtsuka et al., J. Biol. Chem. 260:2605-2608 (1985)]; 문헌[Rossolini et al., Mol. Cell. Probes 8:91-98 (1994)]). 핵산이라는 용어는 유전자, cDNA, mRNA, 올리고뉴클레오티드, 및 폴리뉴클레오티드와 상호교환가능하게 사용된다.
특정 핵산 서열은 또한 함축적으로 "스플라이스 변이체"를 포함한다. 이와 유사하게, 핵산에 의해 코딩되는 특정 단백질은 함축적으로 그 핵산의 스플라이스 변이체에 의해 코딩되는 임의의 단백질을 포함한다. "스플라이스 변이체"는 그 이름이 시사하는 바와 같이 유전자의 대안적인 스플라이싱의 생성물이다. 전사 후, 처음 핵산 전사체는 상이한(다른) 핵산 스플라이스 생성물이 상이한 폴리펩티드를 코딩하도록 스플라이싱될 수 있다. 스플라이스 변이체의 생성 기작은 다양하지만, 엑손의 다른 스플라이싱을 포함한다. 리드스루(read-through) 전사에 의해 동일 핵산으로부터 유래된 다른 폴리펩티드들이 이 정의에 또한 포함된다. 스플라이스 생성물들의 재조합 형태들을 비롯하여 스플라이싱 반응의 임의의 생성물이 이 정의에 포함된다. 칼륨 채널 스플라이스 변이체의 일례가 문헌[Leicher, et al., J. Biol. Chem. 273(52):35095-35101 (1998)]에 논의되어 있다.
요망되는 치료 유전자 코딩 서열 및 제어 서열을 함유하는 적합한 벡터의 구성은 표준 라이게이션 및 제한효소 기술을 이용할 수 있는데, 상기 기술은 당업계에서 잘 이해된다(문헌[Maniatis et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, New York (1982)] 참조). 단리된 플라스미드, DNA 서열, 또는 합성된 올리고뉴클레오티드는 절단되고, 테일러링되고(tailored), 요망되는 형태로 재라이게이션될 수 있다.
핵산은 이것이 또 다른 핵산 서열과 기능적인 관계로 두어질 때 "작동가능하게 연결되어 있다". 예를 들어, 전서열(presequence) 또는 분비 리더의 DNA는 폴리펩티드가 폴리펩티드의 분비에 참여하는 전단백질(preprotein)로서 발현될 경우 폴리펩티드의 DNA에 작동가능하게 연결되어 있거나; 프로모터 또는 인핸서는 이것이 코딩 서열의 전사에 영향을 줄 경우 코딩 서열에 작동가능하게 연결되어 있거나; 또는 리보좀 결합 부위는 이것이 번역을 용이하게 하도록 위치될 경우 코딩 서열에 작동가능하게 연결되어 있다. 일반적으로, "작동가능하게 연결되어 있는"은 연결되는 DNA 서열들이 서로의 근처에 있으며, 분비 리더의 경우 연접하고 판독 페이즈(reading phase) 내에 있음을 의미한다. 그러나, 인핸서는 연접할 필요는 없다. 연결은 편리한 제한효소 부위에서의 라이게이션에 의해 성취된다. 그러한 부위가 존재하지 않을 경우, 합성 올리고뉴클레오티드 어댑터(adaptor) 또는 링커가 통상적인 실무에 따라 사용된다.
2가지 이상의 핵산 또는 폴리펩티드 서열의 맥락에서 "동일한" 또는 "동일성" 퍼센트라는 용어는, 수동 정렬 및 시각적 점검에 의해(예를 들어, NCBI 웹사이트 등을 참조), 또는 하기에 기술된 디폴트 파라미터를 이용하는 BLAST 또는 BLAST 2.0 서열 비교 알고리즘을 사용하여 측정할 때 동일하거나 또는 특정 백분율의 동일 아미노산 잔기 또는 뉴클레오티드(즉, 비교 창 또는 표기된 영역에서 최대 관련성을 위하여 비교 및 정렬될 때 특정 영역에서 약 60%의 동일성, 바람직하게는 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 또는 그보다 큰 동일성)를 갖는 2가지 이상의 서열 또는 하위서열을 나타낸다. 그러면 이러한 서열들은 "실질적으로 동일"하다고 한다. 또한 이 정의는 테스트 서열의 상보체를 나타내거나 상기 상보체에 적용될 수 있다. 또한 상기 정의는 치환을 갖는 것뿐만 아니라 결실 및/또는 부가를 갖는 서열도 포함한다. 하기에 기술된 바와 같이, 바람직한 알고리즘은 갭 등을 설명할 수 있다. 바람직하게는, 길이가 적어도 약 25개 아미노산 또는 뉴클레오티드인 영역에서 또는 더 바람직하게는 길이가 50-100개의 아미노산 또는 뉴클레오티드인 영역에서 동일성이 존재한다.
서열 비교에 있어서, 전형적으로 하나의 서열은 기준 서열로서 작용하며, 테스트 서열은 상기 기준 서열과 비교된다. 서열 비교 알고리즘을 사용할 때, 테스트 서열 및 기준 서열이 컴퓨터에 입력되며, 필요할 경우 하위서열 좌표들이 표기되며, 서열 알고리즘 프로그램 파라미터들이 표기된다. 바람직하게는, 디폴트 프로그램 파라미터들이 사용될 수 있거나, 대안적인 파라미터들이 표기될 수 있다. 그러면 서열 비교 알고리즘은 프로그램 파라미터를 바탕으로 하여 기준 서열에 대한 테스트 서열의 서열 동일성 퍼센트를 계산한다.
본원에서 사용될 때, "비교 창"은 20 내지 600개, 일반적으로 약 50 내지 약 200개, 더 일반적으로 약 100 내지 약 150개로 이루어진 군으로부터 선택된 연접 위치들 수 중 임의의 하나의 절편에 대한 기준을 포함하며, 여기서, 서열은 두 서열이 최적으로 정렬된 후 동일한 수의 연접 위치들의 기준 서열과 비교될 수 있다. 비교를 위한 서열들의 정렬 방법은 당업계에 공지되어 있다. 비교를 위한 서열들의 최적 정렬은 예를 들어 문헌[Smith & Waterman, Adv. Appl. Math. 2:482 (1981)]의 국소 상동성 알고리즘에 의해, 문헌[Needleman & Wunsch, J. Mol. Biol. 48:443 (1970)]의 상동성 정렬 알고리즘에 의해, 문헌[Pearson & Lipman, Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 85:2444 (1988)]의 유사성에 관한 방법에 대한 검색에 의해, 이들 알고리즘의 컴퓨터화된 구현에 의해(위스콘신 제네틱스 소프트웨어 패키지(Wisconsin Genetics Software Package) 내의 GAP, BESTFIT, FASTA, 및 TFASTA, 미국 위스콘신주 매디슨 사이언스 드라이브 575의 제네틱스 컴퓨터 그룹(Genetics Computer Group)), 또는 수동 정렬 및 시각적 점검에 의해(예를 들어, 문헌[Current Protocols in Molecular Biology (Ausubel et al., eds. 1995 supplement)] 참조) 행해질 수 있다.
서열 동일성 및 서열 유사성 퍼센트의 결정에 적합한 알고리즘의 바람직한 예로는 BLAST 및 BLAST 2.0 알고리즘이 있으며, 이는 각각 문헌[Altschul et al, Nuc. Acids Res. 25:3389-3402 (1977)] 및 문헌[Altschul et al, J. Mol. Biol. 215:403-410 (1990)]에 기술되어 있다. BLAST 및 BLAST 2.0은 본원에 기술된 파라미터를 이용하여, 본 발명의 핵산 및 단백질에 있어서의 서열 동일성 퍼센트를 결정하는 데 사용된다. BLAST 분석 수행용 소프트웨어는 당업계에 공지된 바와 같이 미국 국립 생물기술 정보 센터(National Center for Biotechnology Information)를 통하여 공개적으로 이용가능하다. 이 알고리즘은 첫 번째로 질의 서열에서 길이 W의 짧은 워드(word)를 식별함으로써 고 스코어링 서열 쌍(high scoring sequence pair; HSP)을 식별하는 것을 포함하며, 상기 워드는 데이터베이스 서열에서 동일 길이의 워드와 함께 정렬될 때 일부 양의 값의 역치 스코어 T에 매칭되거나 상기 T를 충족시킨다. T는 이웃 워드 스코어 역치로 칭해진다(알트슐(Altschul) 등의 상기 문헌). 이러한 처음의 이웃 워드 히트(hit)는 상기 히트를 함유하는 더욱 긴 HSP를 찾기 위하여 검색을 개시하기 위한 시드(seed)로서 작용한다. 상기 워드 히트는 누적 정렬 스코어가 증가될 수 있는 한 각각의 서열을 따라 양 방향으로 연장된다. 누적 스코어는 뉴클레오티드 서열의 경우, 파라미터 M(매칭 잔기들의 쌍에 대한 보상(reward) 스코어; 항상 0보다 큼) 및 N(미스매칭 잔기에 대한 페널티(penalty) 스코어; 항상 0보다 작음)을 사용하여 계산된다. 아미노산 서열의 경우, 스코어링 매트릭스를 사용하여 누적 스코어를 계산한다. 각각의 방향으로의 워드 히트의 연장은 누적 정렬 스코어가 그의 최대로 달성된 값으로부터 양 X만큼 하락할 때; 하나 이상의 음의 스코어링의 잔기의 정렬의 축적으로 인하여 누적 스코어가 0 이하로 될 때; 또는 어느 하나의 서열의 말단에 도달할 때 중단된다. BLAST 알고리즘 파라미터 W, T, 및 X는 정렬의 민감성 및 속도를 결정한다. BLASTN 프로그램(뉴클레오티드 서열의 경우)은 디폴트로서 11의 워드 길이(W), 10의 기대치(E), M=5, N=-4 및 양 가닥의 비교를 이용한다. 아미노산 서열의 경우, BLASTP 프로그램은 디폴트로서 3의 워드 길이, 및 10의 예상치(E)와, 50의 BLOSUM62 스코어링 매트릭스(문헌[Henikoff & Henikoff, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 10915 (1989)] 참조) 정렬치(B), 10의 예상치(E), M=5, N=-4, 및 양 가닥의 비교를 이용한다.
본원에서 "폴리펩티드", "펩티드" 및 "단백질"이라는 용어는 아미노산 잔기들의 중합체를 나타내기 위하여 상호교환가능하게 사용된다. 상기 용어들은 천연 아미노산 중합체 및 비천연 아미노산 중합체뿐만 아니라 하나 이상의 아미노산 잔기가 상응하는 천연 아미노산의 인공적인 화학적 모방체인 아미노산 중합체에도 적용된다.
"아미노산"이라는 용어는 천연 및 합성 아미노산과, 이외에도 천연 아미노산과 유사한 방식으로 기능하는 아미노산 유사체 및 아미노산 모방체를 나타낸다. 천연 아미노산은 유전자 코드에 의해 코딩되는 것이며, 이외에도 이후에 변형되는 아미노산, 예를 들어 히드록시프롤린, γ-카르복시글루타메이트, 및 O-포스포세린이다. 아미노산 유사체는 천연 아미노산과 동일한 기본 화학 구조를 갖는 화합물, 즉, 수소, 카르복실기, 아미노기 및 R기에 결합된 α 탄소를 갖는 화합물, 예를 들어 호모세린, 노르류신, 메티오닌 술폭시드, 메티오닌 메틸 술포늄을 나타낸다. 그러한 유사체는 변형된 R기(예를 들어, 노르류신) 또는 변형된 펩티드 골격을 갖지만 천연 아미노산과 동일한 기본 화학 구조를 유지한다. 아미노산 모방체는 아미노산의 일반적인 화학 구조와 상이한 구조를 갖는 그러나 천연 아미노산과 유사한 방식으로 기능하는 화학적 화합물을 나타낸다.
본원에서 아미노산은 그의 일반적으로 공지된 3문자 기호에 의해 또는 IUPAC-IUB 생화학 명명 위원회(Biochemical Nomenclature Commission)에 의해 권장되는 1문자 기호에 의해 나타낼 수 있다. 이와 마찬가지로, 뉴클레오티드는 그의 일반적으로 허용되는 1문자 코드에 의해 나타낼 수 있다.
"보존적으로 변형된 변이체"는 아미노산 서열 및 핵산 서열 둘 모두에 적용된다. 특정 핵산 서열과 관련하여, 보존적으로 변형된 변이체는 동일하거나 본질적으로 동일한 아미노산 서열을 코딩하는 핵산을 나타내거나, 또는 핵산이 아미노산 서열을 코딩하지 않을 경우, 본질적으로 동일한 서열을 나타낸다. 유전자 코드의 축퇴성 때문에, 다수의 기능적으로 동일한 핵산은 임의의 주어진 단백질을 코딩한다. 예를 들어, 코돈 GCA, GCC, GCG 및 GCU 모두는 아미노산 알라닌을 코딩한다. 따라서, 알라닌이 코돈에 의해 특정되는 모든 위치에서, 상기 코돈은 코딩되는 폴리펩티드를 변경시키지 않고서 기술된 상응하는 코돈들 중 임의의 것으로 변경될 수 있다. 그러한 핵산 변이는 "침묵(silent) 변이"이며, 이는 보존적으로 변형된 변이들의 하나의 종이다. 본원에서 폴리펩티드를 코딩하는 모든 핵산 서열은 또한 그 핵산의 모든 가능한 침묵 변이를 기술한다. 숙련자라면 핵산 내의 각각의 코돈(보통 메티오닌의 유일한 코돈인 AUG 및 보통 트립토판의 유일한 코돈인 TGG는 제외)은 기능적으로 동일한 분자를 생성하도록 변형될 수 있음을 인지할 것이다. 따라서, 폴리펩티드를 코딩하는 핵산의 각각의 침묵 변이가 발현 생성물과 관련하여 각각의 기술된 서열에서 내포되지만, 이는 실제 프로브 서열과 관련해서는 그렇지 않다.
아미노산 서열에 관하여, 숙련자라면 코딩된 서열 내의 단일 아미노산 또는 작은 백분율의 아미노산을 변경시키거나, 부가하거나 또는 결실시키는 핵산, 펩티드, 폴리펩티드 또는 단백질 서열에 대한 개별 치환, 결실 또는 부가가, 그 개조가 화학적으로 유사한 아미노산에 의한 아미노산의 치환으로 이어지는 "보존적으로 변형된 변이체"임을 인지할 것이다. 기능적으로 유사한 아미노산을 제공하는 보존적 치환에 관한 표는 당업계에 공지되어 있다. 그러한 보존적으로 변형된 변이체는 본 발명의 다형성 변이체, 종간 상동체 및 대립유전자에 더해진 것이며, 이를 배제하지 않는다.
하기 8개의 군 각각은 서로에 대하여 보존적 치환인 아미노산을 함유한다: 1) 알라닌(A), 글리신(G); 2) 아스파르트산(D), 글루탐산(E); 3) 아스파라긴(N), 글루타민(Q); 4) 아르기닌(R), 라이신(K); 5) 이소류신(I), 류신(L), 메티오닌(M), 발린(V); 6) 페닐알라닌(F), 티로신(Y), 트립토판(W); 7) 세린(S), 트레오닌(T); 및 8) 시스테인(C), 메티오닌(M)(예를 들어, 문헌[Creighton, Proteins (1984)] 참조).
예를 들어 세포, 바이러스, 핵산, 단백질 또는 벡터의 언급과 함께 사용될 때 "재조합"이라는 용어는 세포, 바이러스, 핵산, 단백질 또는 벡터가 이종성 핵산 또는 단백질의 도입에 의해 또는 천연 핵산 또는 단백질의 개조에 의해 변형되었거나 또는 세포가 그렇게 변형된 세포로부터 유래됨을 나타낸다. 따라서, 예를 들어 재조합 세포는 천연(비재조합) 형태의 세포 내에서는 발견되지 않는 유전자를 발현하거나, 또는 발현되는 것 하에서 또는 전혀 발현되지 않는 것 하에서 달리 비정상적으로 발현되는 천연 유전자를 발현한다.
"엄격한 혼성화 조건"이라는 어구는 전형적으로 핵산의 복합 혼합물에서 프로브가 그의 표적 서열에 혼성화되는 그러나 다른 서열에는 그렇지 않은 조건을 나타낸다. 엄격한 조건은 서열 의존성이며 상이한 상황에서 상이할 것이다. 더욱 긴 서열들은 더욱 높은 온도에서 특이적으로 혼성화된다. 핵산의 혼성화에 대한 광범위한 가이드가 문헌[Tijssen, Techniques in Biochemistry and Molecular Biology- Hybridization with Nucleic Probes, "Overview of principles of hybridization and the strategy of nucleic acid assays" (1993)]에서 발견된다. 일반적으로, 엄격한 조건은 규정된 이온 강도의 pH에서 특정 서열의 열적 융점(Tm)보다 약 5-10℃ 더 낮도록 선택된다. Tm은 표적에 대하여 상보성인 프로브 중 50%가 평형에서 표적 서열에 혼성화되는 온도(규정된 이온 강도, pH, 및 핵산 농도 하에서)이다(표적 서열은 과량으로 존재하기 때문에, Tm에서, 프로브들 중 50%가 평형에서 점유된다). 또한 엄격한 조건은 포름아미드와 같은 불안정화제의 첨가에 의해 달성될 수 있다. 선택적 또는 특이적 혼성화에 있어서, 양성 신호는 적어도 배경의 2배, 바람직하게는 배경 혼성화의 10배이다. 예시적인 엄격한 혼성화 조건은 다음과 같을 수 있다: 50% 포름아미드, 5x SSC, 및 1% SDS, 42℃에서 인큐베이션, 또는 5x SSC, 1% SDS, 65℃에서 인큐베이션, 이때 0.2x SSC, 및 0.1% SDS, 65℃에서 세척함.
엄격한 조건 하에서 서로에게 혼성화되지 않는 핵산은 그가 코딩하는 폴리펩티드가 실질적으로 동일할 경우 여전히 실질적으로 동일하다. 이는 예를 들어 핵산의 카피(copy)가 유전자 코드에 의해 허용되는 최대 코돈 축퇴성을 이용하여 생성될 때 일어난다. 그러한 경우, 핵산은 전형적으로 중간 정도의 엄격한 혼성화 조건 하에서 혼성화된다. 예시적인 "중간 정도의 엄격한 혼성화 조건"은 40% 포름아미드, 1 M NaCl, 1% SDS의 완충제, 37℃에서의 혼성화, 및 1X SSC, 45℃에서의 세척을 포함한다. 양성 혼성화는 배경의 적어도 2배이다. 숙련자라면 대안적인 혼성화 및 세척 조건을 이용하여 유사한 엄격도의 조건을 제공할 수 있음을 쉽게 인지할 것이다. 혼성화 파라미터의 결정을 위한 추가의 지침이 예를 들어 다수의 참고 문헌, 및 문헌[Current Protocols in Molecular Biology, ed. Ausubel, et al., John Wiley & Sons]에 제공되어 있다.
PCR에 있어서, 어닐링 온도는 프라이머 길이에 따라 약 32℃와 48℃ 사이에서 다양할 수 있지만 약 36℃의 온도가 낮은 엄격도의 증폭에 전형적이다. 높은 엄격도의 PCR 증폭에 있어서, 높은 엄격도의 어닐링 온도는 프라이머의 길이 및 특이성에 따라 약 50℃ 내지 약 65℃의 범위일 수 있지만 약 62℃의 온도가 전형적이다. 높은 엄격도의 증폭 및 낮은 엄격도의 증폭 둘 모두에 있어서의 전형적인 사이클 조건은 90℃ - 95℃, 30초 - 2분의 변성 시기, 30초 - 2분. 동안 지속되는 어닐링 시기, 및 약 72℃, 1 - 2분.의 연장 시기를 포함한다. 낮은 엄격도의 증폭 반응 및 높은 엄격도의 증폭 반응을 위한 프로토콜 및 지침은 예를 들어 문헌[Innis et al. (1990) PCR Protocols, A Guide to Methods and Applications, Academic Press, Inc. N.Y.]에 제공되어 있다.
본원에서 사용될 때, "암"이라는 용어는 백혈병, 암종 및 육종을 비롯하여 포유류에서 발견되는 모든 유형의 암, 신생물, 또는 악성 종양을 나타낸다. 예시적인 암은 뇌암, 유방암, 자궁 경부암, 결장암, 두경부암, 간암, 신장암, 폐암, 비소세포폐암, 흑색종, 중피종, 난소암, 육종, 위암, 자궁암 및 수모세포종을 포함한다. 추가의 예는 호지킨병(Hodgkin's Disease), 비호지킨 비호지킨 림프종, 다발성 골수종, 신경모세포종, 난소암, 횡문근육종, 원발성 혈소판 증가증, 원발성 마크로글로불린 혈증, 원발성 뇌 종양, 암, 악성 췌장 인슐린종, 악성 카르시노이드, 방광암, 전암성(pre-malignant) 피부 병변, 고환암, 림프종, 갑상선암, 신경모세포종, 식도암, 비뇨생식기계 암, 악성 고칼슘혈증, 자궁 내막암, 부신피질암, 내분비 및 외분비 췌장의 신생물, 및 전립선암을 포함한다.
"백혈병"이라는 용어는 혈액 형성 기관의 진행성 악성 질환을 대체적으로 나타내며, 일반적으로 혈액 및 골수에서 백혈구 및 그 전구체의 왜곡된 증식 및 발달을 특징으로 한다. 일반적으로 백혈병은 (1) 그 질환의 지속 기간 및 특징을 바탕으로 하여 급성 또는 만성; (2) 연루된 세포의 유형을 바탕으로 하여 골수성(골수원성), 림프성(림프행성), 또는 단구성; 및 (3) 혈액 중 비정상 세포의 수의 증가 또는 비증가를 바탕으로 하여 백혈병성 또는 비백혈병성(아백혈병성)으로 임상적으로 분류된다. P388 백혈병 모델은 생체내 항백혈병 활성을 예측하는 것으로서 널리 용인된다. P388 분석에서 양성을 테스트하는 화합물은 일반적으로 치료되는 백혈병의 유형과 관계없이 약간의 수준의 생체내에서의 항백혈병 활성을 나타낼 것으로 여겨진다. 따라서, 본 발명은 백혈병의 치료 방법, 및 바람직하게는 급성 비림프구성 백혈병, 만성 림프구성 백혈병, 급성 과립구성 백혈병, 만성 과립구성 백혈병, 급성 전골수구성 백혈병, 성인 T-세포 백혈병, 비백혈병성 백혈병, 백혈병성 백혈병, 호염기성 백혈병, 모세포 백혈병, 소 백혈병, 만성 골수성 백혈병, 피부 백혈병, 태아 백혈병, 호산성 백혈병, 그로스 백혈병(Gross' leukemia), 모발상 세포 백혈병, 조혈 세포성 백혈병, 혈구 모세포성 백혈병, 조직구성 백혈병, 줄기 세포성 백혈병, 급성 단구성 백혈병, 백혈구 감소성 백혈병, 림프성 백혈병, 림프모구성 백혈병, 림프구성 백혈병, 림프행성 백혈병, 림프양 백혈병, 림프육종 세포성 백혈병, 비만 세포성 백혈병, 거핵구성 백혈병, 소골수아구성 백혈병, 단구성 백혈병, 골수아구성 백혈병, 골수구성 백혈병, 골수성 과립구성 백혈병, 골수단구성 백혈병, 네겔리(Naegeli) 백혈병, 형질 세포성 백혈병, 다발성 골수종, 형질구성 백혈병, 전골수구성 백혈병, 리이더(Rieder) 세포성 백혈병, 쉴링 백혈병(Schilling's leukemia), 줄기 세포성 백혈병, 아백혈성 백혈병, 및 미분화 세포성 백혈병의 치료 방법을 포함한다.
일반적으로 "육종"이라는 용어는 배아 결합 조직과 같은 물질로 만들어진 종양을 나타내며, 일반적으로 미소섬유 또는 균질 물질 내에 매립된 친밀하게 패킹된 세포로 구성된다. 항신생물성 티올 결합 미토콘드리아 산화제와 항암제의 조합물로 치료될 수 있는 육종은 연골육종, 섬유육종, 림프육종, 흑색육종, 점액육종, 골육종, 아베메티 육종(Abemethy's sarcoma), 지방 육종, 리포육종, 포상 연부 육종, 에나멜 아세포 육종, 포도상 육종, 녹색종 육종, 융모막 암종, 배아 육종, 윌름 종양(Wilms' tumor) 육종, 자궁내막 육종, 기질 육종, 유잉 육종(Ewing's sarcoma), 근막 육종, 섬유모세포 육종, 거대 세포 육종, 과립구 육종, 호지킨 육종, 특발성 다발성 색소침착성 출혈성 육종, B 세포의 면역아세포 육종, 림프종, T 세포의 면역아세포 육종, 젠센 육종(Jensen's sarcoma), 카포시 육종(Kaposi's sarcoma), 쿠퍼(Kupffer) 세포 육종, 혈관 육종, 백혈구육종, 악성 간엽종성 육종, 골주위 육종, 망상적혈구성 육종, 라우스(Rous) 육종, 장액 낭종성 육종, 활막 육종, 및 모세혈관 확장성 육종을 포함한다.
"흑색종"이라는 용어는 피부 및 다른 기관의 멜라닌 세포계로부터 생기는 종양을 의미하기 위하여 취해진다. 항신생물성 티올 결합 미토콘드리아 산화제와 항암제의 조합물로 치료될 수 있는 흑색종은 예를 들어 말단성 흑점양 흑색종, 무색소성 흑색종, 양성 소아 흑색종, 클라우드맨 흑색종(Cloudman's melanoma, S91 흑색종, 하딩-패시(Harding-Passey) 흑색종, 소아 흑색종, 악성 검정사마귀성 흑색종, 악성 흑색종, 결절성 흑색종, 조갑하 흑색종, 및 표재 확대형 흑색종을 포함한다.
"암종"이라는 용어는 주변 조직을 침윤하여 전이를 일으키는 경향이 있는 상피 세포로 만들어진 악성의 새로운 성장체를 나타낸다. 항신생물성 티올 결합 미토콘드리아 산화제와 항암제의 조합물로 치료될 수 있는 예시적인 암종은 예를 들어 세엽세포 암종, 선방 암종, 선양낭포 암종, 선양낭 암종, 선암종, 부신 피질 암종, 폐포성 암종, 폐포 세포 암종, 기저 세포 암종, 기저세포성 암종, 기저세포양 암종, 기저 편평 세포 암종, 세기관지 폐포 암종, 세기관지 암종, 기관지원성 암종, 대뇌양 암종, 담관 세포 암종, 융모막 암종, 콜로이드질 암종, 면포성 암종, 자궁체부 암종, 사상성 암종, 갑옷 암종, 피부 암종, 원통형(cylindrical) 암종, 원주 세포 암종, 도관 암종, 경성 암종, 배아성 암종, 뇌양 암종, 표피양 암종, 선양 표피성 암종, 외장성 암종, 궤양성 암종, 섬유성 암종, 젤라티니포르니(gelatiniforni) 암종, 젤라틴성 암종, 거대 세포 암종, 거대세포성 암종, 선암종, 과립막 세포 암종, 모발상 매트릭스 암종, 혈액 암종, 간세포 암종, 허들(Hurthle) 세포 암종, 히알린 암종, 히페메프로이드(hypemephroid) 암종, 유아성 배아 암종, 상피내암종, 표피내암종, 상피세포내암종, 크롬페처 암종(Krompecher's carcinoma), 쿨치츠키 세포(Kulchitzky-cell) 암종, 대세포 암종, 수정체 암종, 수정체양 암종, 지방종성 암종, 림프상피 암종, 수양 암종, 수질 암종, 흑색증성 암종, 연성 암종, 점액 암종, 교양 암종(carcinoma muciparum), 점액낭종성 암종, 점막표피양 암종, 점막성 암종, 점액질 암종, 점액종성 암종, 비인두 암종, 귀리 세포 암종, 골화성 암종, 골양 암종, 유두 암종, 문맥 주위 암종, 침습전 암종, 유극 세포 암종, 연질(pultaceous) 암종, 신장의 신세포 암종, 저장 세포 암종, 육종성 암종, 슈나이더(schneiderian) 암종, 경성 암종, 음낭 암종, 인환 세포 암종, 단순 암종, 소세포 암종, 솔라노이드(solanoid) 암종, 회전 타원체 세포 암종, 방추 세포 암종, 해면체 암종, 편평 암종, 편평 상피 세포 암종, 스트링(string) 암종, 모세혈관 확장성 암종, 말초혈관 확장성 암종, 이행 세포 암종, 결절성 암종, 결절 암종, 우상 암종, 및 융모성 암종을 포함한다.
본원에서 "치료적 유효 용량 또는 유효량"은 투여되는 경우 효과를 생성하는 용량을 의미한다. 정확한 용량 및 제형은 치료 목적에 의존적이며, 공지된 기술을 이용하여 당업계의 숙련자에 의해 확인가능하다(예를 들어, 문헌[Lieberman, Pharmaceutical Dosage Forms (vols. 1-3, 1992)]; 문헌[Lloyd, The Art, Science and Technology of Pharmaceutical Compounding (1999)]; 문헌[Remington: The Science and Practice of Pharmacy, 20th Edition, Gennaro, Editor (2003)], 및 문헌[Pickar, Dosage Calculations (1999)] 참조).
"약학적으로 허용가능한 염" 또는 "약학적으로 허용가능한 담체"라는 용어는 본원에 기술된 화합물에서 발견되는 특정 치환에 따라 상대적 비독성 산 또는 염기에 의해 제조되는 활성 화합물의 염을 포함하는 것으로 의미된다. 본 발명의 화합물이 상대적으로 산성인 작용체를 함유할 때, 염기 부가염은 중성 형태의 그러한 화합물을 순수한 또는 적합한 불활성 용매 중의 요망되는 염기의 충분량과 접촉시킴으로써 수득될 수 있다. 약학적으로 허용가능한 염기 부가염의 예는 나트륨, 칼륨, 칼슘, 암모늄, 유기 아미노, 또는 마그네슘 염, 또는 유사 염을 포함한다. 본 발명의 화합물이 상대적으로 염기성인 작용체를 함유할 때, 산 부가염은 중성 형태의 그러한 화합물을 순수한 또는 적합한 불활성 용매 중의 요망되는 산의 충분량과 접촉시킴으로써 수득될 수 있다. 약학적으로 허용가능한 산 부가염의 예는 무기 산, 예를 들어 염산, 브롬화수소산, 질산, 탄산, 일수소탄산, 인산, 일수소인산, 이수소인산, 황산, 일수소황산, 요오드화수소산, 또는 아인산 등으로부터 유도된 것과, 상대적 비독성 유기 산, 예를 들어 아세트산, 프로피온산, 이소부티르산, 말레산, 말론산, 벤조산, 숙신산, 수베르산, 푸마르산, 락트산, 만델산, 프탈산, 벤젠술폰산, p-톨릴술폰산, 시트르산, 타르타르산, 메탄술폰산 등으로부터 유도된 염을 포함한다. 또한 포함되는 것은 아미노산의 염, 예를 들어 아르기네이트 등과, 글루큐론산 또는 갈락투노르산 등과 같은 유기 산의 염이다(예를 들어, 문헌[Berge et al., Journal of Pharmaceutical Science 66: 1-19 (1977)] 참조). 본 발명의 특정한 구체적인 화합물은 화합물이 염기 또는 산 부가염으로 전환되게 하는 염기성 작용체 및 산성 작용체 둘 모두를 함유한다. 당업계의 숙련자에게 공지된 다른 약학적으로 허용가능한 담체가 본 발명에 적합하다.
I. 변형된 아데노바이러스
일 측면에서, 변형된 아데노바이러스가 제공된다. 변형된 아데노바이러스는 p53 복제 손상된 아데노바이러스일 수 있다. p53 복제 손상된 아데노바이러스는 p53 발현 세포 내에 존재할 때에는 복제 손상되며, p53 손상 세포 내에 존재할 때에는 복제 손상되지 않는다. 본원에서 사용될 때, "복제 손상된"이라는 용어는 p53 손상 세포에서의 바이러스 복제와 비교하여 p53 발현 세포에 존재할 때 바이러스 복제가 약화됨을 의미한다. p53 발현 세포는 정상 활성을 갖는 정상 수준의 p53을 발현하는 세포이다.
변형된 아데노바이러스는 또한 p53 복제 손상된 아데노바이러스이고/이거나 E4-ORF3 손상될 수 있다. 일부 실시양태에서, 변형된 아데노바이러스는 p53 복제 손상되며 E4-ORF3 손상된다. 변형된 아데노바이러스는 단리된 아데노바이러스일 수 있다. "변형된 아데노바이러스"라는 용어는 자연에서는 발견되지 않는 유전자 서열을 갖는 아데노바이러스를 나타낸다(예를 들어, 비야생형 아데노바이러스). 일부 실시양태에서, 변형된 아데노바이러스는 재조합 아데노바이러스이다.
본원에서 사용될 때, "p53 복제 손상된"이라는 용어는 세포의 감염시에 아데노바이러스 복제가 정상 수준의 기능성 세포 p53의 존재 하에 부분적으로 또는 완전히 약화됨을 의미한다. 예를 들어, 감염 세포가 p53 손상될 경우(즉, 감염 세포가 정상 수준의 완전히 기능성인 p53을 발현하지 않을 경우), p53 복제 손상된 아데노바이러스의 복제는 정상적으로 진행할 것이다. 역으로, 세포가 정상 수준의 기능성 p53(예를 들어, 정상 활성을 갖는 p53)을 발현할 경우(본원에서 "p53 발현 세포"로도 칭해짐), p53 복제 손상된 아데노바이러스의 복제는 약화되거나 방지된다. 세포는 정상 수준의 p53을 발현하지 못함으로써(예를 들어, p53 유전자의 조절(예를 들어, 프로모터) 영역에 대한 돌연변이) 또는 정상보다 적은 p53 활성을 갖는 돌연변이 p53을 발현함으로써 p53 손상될 수 있다. 정상 수준의 p53 및 정상 p53 활성 수준은 동일한 유형의 건강한, 질환에 걸리지 않은 세포에서 발견된다. 따라서, 일부 실시양태에서, p53 손상된 세포는 돌연변이된 p53 유전자를 포함한다. 일부 관련 실시양태에서, p53 손상된 세포는 p53 유전자가 전적으로 또는 부분적으로 결실된 게놈을 포함한다. p53 손상된 세포는 암세포(예를 들어, 신생 세포)일 수 있다.
본원에서 사용될 때, "E4-ORF3 손상된"이라는 용어는 아데노바이러스가 정상 수준의 및/또는 완전히 기능성인 E4-ORF3 유전자 생성물을 생성할 수 없음을 의미한다. 예를 들어, 바이러스는 정상 수준의, 서열 번호 1에 개시된 E4-ORF3 유전자 생성물을 발현하지 못함으로써(예를 들어, E4-ORF3 유전자의 조절(예를 들어, 프로모터) 영역에 대한 돌연변이) 또는 정상보다 적은 E4-ORF3 유전자 생성물 활성을 갖는 돌연변이된 E4-ORF3 유전자 생성물을 발현함으로써 E4-ORF3 손상될 수 있다. 따라서, 일부 실시양태에서, E4-ORF3 손상된 아데노바이러스는 돌연변이된 E4-ORF3 유전자를 포함한다. 일부 관련 실시양태에서, E4-ORF3 손상된 아데노바이러스는 E4-ORF3 유전자가 전적으로 또는 부분적으로 결실된 게놈을 포함한다. 추가의 제한 없이, 손상된 E40RF3 단백질의 일례로는 서열 번호 1에 개시된 것의 아미노산 잔기 82가 돌연변이된 E40RF3 단백질이 있다(도 32).
일부 실시양태에서, 아데노바이러스는 또한 E1B-55k 손상된다. 본원에서 사용될 때, "E1B-55k 손상된"이라는 용어는 아데노바이러스가 정상 수준의 및/또는 완전히 기능성인, 서열 번호 2에 개시된 E1B-55k 유전자 생성물을 생성할 수 없음을 의미한다. 예를 들어, 바이러스는 정상 수준의 E1B-55k 유전자 생성물을 발현하지 못함으로써(예를 들어, E4-ORF3 유전자의 조절(예를 들어, 프로모터) 영역에 대한 돌연변이) 또는 정상보다 적은 E4-ORF3 유전자 생성물 활성을 갖는 돌연변이된 E1B-55k 유전자 생성물을 발현함으로써 E1B-55k 손상될 수 있다. E1B-55k 유전자 생성물 및 E4-ORF3 유전자 생성물의 정상적인 수준 및 활성은 동일 유형의 야생형 아데노바이러스(예를 들어, 비돌연변이된 아데노바이러스)에 의해 생성되는 수준 및 활성이다. 따라서, 일부 실시양태에서, E1B-55k 손상된 아데노바이러스는 돌연변이된 E1B-55k 유전자를 포함한다. 일부 관련 실시양태에서, E1B-55k 손상된 아데노바이러스는 E1B-55k 유전자가 전적으로 또는 부분적으로 결실된 게놈을 포함한다.
단백질(예를 들어, p53, E1B-55k 유전자 생성물, E4-ORF3 유전자 생성물)의 수준 및 활성을 측정하는 다양한 분석법, 예를 들어 증폭/발현법, 면역조직화학적 방법, FISH 및 쉐드(shed) 항원 분석법, 서던(southern) 블로팅 또는 PCR 기술이 이용가능하다. 게다가, 단백질의 발현 또는 증폭은 생체내 진단 분석법을 이용하여, 예를 들어 검출할 단백질에 결합하고 검출가능한 표지체(예를 들어 방사성 동위원소)로 태그된 분자(예를 들어 항체)를 투여함으로써 그리고 상기 표지체의 위치화에 대하여 환자를 외부에서 스캐닝함으로써 평가될 수 있다. 따라서, 세포에서 단백질 수준의 수준을 측정하는 방법은 일반적으로 당업계에 공지되어 있으며, 이는 적용가능할 경우 본원에 제공된 방법 및 조성물과 관련하여 단백질 수준 및/또는 활성을 평가하는 데 이용될 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기에 기술된 변형된 아데노바이러스로 감염된 세포가 제공된다. 일부 실시양태에서, 세포는 상기에 기술된 변형된 아데노바이러스로 형질전환되었다. 특정 실시양태에서, 세포는 상기에 기술된 변형된 아데노바이러스의 유전 물질의 흡수, 혼입 및 발현의 결과로서 유전자 변경되었다.
일부 실시양태에서, 세포는 포유류 세포, 예를 들어 인간 세포이다. 일부 실시양태에서, 아데노바이러스는 포유류 아데노바이러스, 예를 들어 인간 아데노바이러스이다. 일부 실시양태에서, 세포는 양서류 세포(예를 들어, 개구리 세포) 또는 파충류 세포(예를 들어, 뱀 세포)이다.
임의의 특정한 기계론에 의해 구애됨이 없이, 바이러스 E1B-55k 및 E4-ORF3 유전자 생성물은 바이러스 감염에 응답하는 세포 아폽토시스(apoptosis)를 비롯하여 세포 p53 매개 효과를 감소시키는 것으로 여겨진다. 따라서, 바이러스 E1B-55k 및 E4-ORF3 유전자 생성물은 세포에서의 p53의 수준, 세포에서의 p53의 활성, 또는 p53 매개 이벤트(event)에 참여하는 단백질(예를 들어, MDM2, FAS, PIG3, TP53INP1, BTG2, LRDD/PIDD, HRH1, RNASE7, 및 JMJD1C의 단백질 유전자 생성물)의 활성 수준을 감소시키는 작용을 할 수 있다. 따라서, 일부 실시양태에서, 본원에 제공된 변형된 아데노바이러스는 정상 p53 활성을 갖는 세포에서는 효율적으로 복제될 수 없지만 감소된 p53 활성을 갖는 세포(예를 들어, 암세포)에서는 복제될 수 있다.
또한 본원에 제공된 것은 상기에 기술된 변형된 아데노바이러스를 코딩하는 핵산이다. 일부 실시양태에서, 변형된 아데노바이러스를 코딩하는 하나의 핵산(예를 들어, 플라스미드)이 제공된다. 다른 실시양태에서, 변형된 아데노바이러스를 코딩하는 복수의 핵산(예를 들어, 복수의 플라스미드)이 제공된다.
II . 암의 치료 방법
또 다른 측면에서, 암의 치료 방법이 제공된다. 본 방법은 유효량(예를 들어, 치료적 유효 용량 또는 유효량)의 변형된 아데노바이러스(상기에 기술된 바와 같음) 또는 변형된 아데노바이러스를 코딩하는 하나 이상의 핵산을 이를 필요로 하는 대상체에게 투여하는 단계를 포함한다.
일부 실시양태에서, 암은 p53 관련 암이다. 본원에 기술된 바와 같이, "p53 관련 암"은 p53 손상된 암세포에 의해 야기되는 암이다. 따라서, 일부 실시양태에서, 본원에서 치료될 암은 p53의 감소된 발현 또는 활성(예를 들어, 정상보다 적은 수준 또는 낮은 수준으로 발현되는 p53 단백질)을 특징으로 하는 것 또는 낮은 활성을 갖거나(또는 활성이 없거나) 정상 활성보다 더 낮은 활성을 갖는 p53의 발현을 특징으로 하는 것일 수 있다. 암이 p53 손상된 암세포인지를 결정하는 방법은 당업계에 공지되어 있으며, 이는 본원에 제공된 방법 및 조성물과 함께 본 출원인이 적용가능하다.
일부 실시양태에서, 암은 폐암, 피부암 또는 유방암이다. 일부 실시양태에서, 치료될 암은 전암성 유방암이다.
III . 투여 및 제제화 방법
변형된 바이러스(또는 변형된 아데노바이러스를 코딩하는 하나 이상의 핵산)는 공지된 방법, 예를 들어 정맥내 투여법에 따라 예를 들어 볼루스로서 또는 소정 기간의 시간에 걸친 연속 주입에 의해, 근육내, 복강내, 뇌척수내, 피하, 관절내, 활막내, 척추강내, 경구, 국소, 종양내 또는 흡입 경로에 의해 인간 환자에게 투여된다. 투여는 국소 투여 또는 전신 투여일 수 있다.
투여용 조성물은 일반적으로 약학적으로 허용가능한 담체, 바람직하게는 수성 담체에 용해된 본원에 기술된 에이전트(예를 들어, 변형된 아데노바이러스 또는 변형된 아데노바이러스를 코딩하는 하나 이상의 핵산)를 포함한다. 다양한 수성 담체, 예를 들어 완충 염수 등이 사용될 수 있다. 이들 용액은 살균 용액이며 일반적으로 바람직하지 못한 물질이 없다. 이들 조성물은 통상적인 공지된 살균 기술에 의해 살균될 수 있다. 조성물은 생리학적 조건에 접근하는 데 필요할 경우 약학적으로 허용가능한 보조 물질, 예를 들어 pH 조정제 및 완충제, 독성 조정제 등, 예를 들어 아세트산나트륨, 염화나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘,락트산나트륨 등을 함유할 수 있다. 이들 제제 중 활성 에이전트의 농도는 널리 변할 수 있으며, 선택되는 특정 투여 양식 및 환자의 필요성에 따라 주로 유체 부피, 점도, 체중 등을 바탕으로 하여 선택된다.
따라서, 정맥내 투여용의 전형적인 약학 조성물은 에이전트에 따라 변한다. 비경구 투여가능한 조성물의 실제 제조 방법은 당업계의 숙련자에게 공지되어 있거나 명백하며, 이는 문헌[Remington's Pharmaceutical Science, 15th ed., Mack Publishing Company, Easton, Pa. (1980)]과 같은 간행물에 더욱 상세하게 기술되어 있다.
약학 조성물은 투여 방법에 따라 다양한 단위 투여 형태로 투여될 수 있다. 예를 들어, 경구 투여에 적합한 단위 투여 형태는 분말, 정제, 알약, 캡슐 및 로젠지제를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 변형된 바이러스의 약학 제제는 요망되는 정도의 순도를 갖는 변형된 아데노바이러스(또는 변형된 아데노바이러스를 코딩하는 하나 이상의 핵산)를 임의의 약학적으로 허용가능한 담체, 부형제 또는 안정제와 혼합함으로써 제조될 수 있다. 그러한 제제는 동결건조 제제 또는 수성 용액일 수 있다. 허용되는 담체, 부형제 또는 안정제는 사용되는 투여량 및 농도에서 수령체에게 비독성이다. 허용되는 담체, 부형제 또는 안정제는 아세테이트, 포스페이트, 시트레이트 및 다른 유기 산; 항산화제(예를 들어 아스코르브산) 보존제 저분자량 폴리펩티드; 단백질, 예를 들어 혈청 알부민 또는 젤라틴, 또는 친수성 중합체, 예를 들어 폴리비닐필롤리돈; 및 아미노산, 단당류, 이당류 및 다른 탄수화물(이는 글루코스, 만노스 또는 덱스트린을 포함함); 킬레이팅제; 및 이온성 및 비이온성 계면활성제(예를 들어, 폴리소르베이트); 염 형성 반대 이온, 예를 들어, 나트륨; 금속 착물(예를 들어, Zn-단백질 착물); 및/또는 비이온성 계면활성제일 수 있다. 변형된 아데노바이러스(또는 변형된 아데노바이러스를 코딩하는 하나 이상의 핵산)는 감염 단위의 임의의 적절한 농도로 제제화될 수 있다.
또한 제제는 화학요법제, 세포독성제, 사이토카인, 성장 저해제 및 항호르몬제를 비롯하여 추가의 활성 화합물을 제공할 수 있다.
조성물은 치료적 또는 예방적 치료용으로 투여될 수 있다. 치료적 응용에서, 조성물은 "치료적 유효 용량"으로 질환(예를 들어, 암)을 앓고 있는 환자에게 투여된다. 이러한 용도에 효과적인 양은 질환의 중증도 및 환자의 종합 건강 상태에 의존적이다. 단회 또는 다수회 투여분의 조성물은 환자가 필요로 하고 환자가 견디는 투여량 및 빈도에 따라 투여될 수 있다. 본 발명의 목적상 "환자" 또는 "대상체"는 인간 및 다른 동물, 특히 포유류를 포함한다. 따라서 본 발명은 인간에 대한 요법 및 수의학적 응용 둘 모두에 적용가능하다. 바람직한 실시양태에서, 환자는 포유류, 바람직하게는 영장류이며, 가장 바람직한 실시양태에서 환자는 인간이다. 다른 공지된 암 요법이 본 발명의 방법과 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 사용을 위한 조성물은 또한 5FU, 빈블라스틴, 액티노마이신 D, 시스플라틴, 메토트렉세이트 등과 같은 다른 암 치료제에 대하여 세포를 표적화하거나 감작시키기 위하여 사용될 수 있다.
다른 실시양태에서, 본 발명의 방법은 다른 암 요법, 방사선 요법, 호르몬 요법 또는 화학요법과 조합된다.
조합(병용) 투여는 별도의 제제들 또는 단일 약학 제제를 이용한 공동투여, 및 어느 하나의 순서의 연이은 투여를 고려하며, 여기서, 바람직하게는 둘 모두의(또는 전부의) 활성제들은 그의 생물학적 활성을 동시에 발휘하게 되는 소정의 시간 기간이 있다.
경구 투여에 적합한 제제는 (a) 액체 용액, 예를 들어 물, 염수 또는 PEG 400과 같은 희석제에 현탁된 유효량의 패키징된 핵산; (b) 각각이 소정량의 활성 성분을 액체, 고체, 과립 또는 젤라틴으로서 함유하는 캡슐, 사세 또는 정제; (c) 적절한 액체 중 현탁액; 및 (d) 적합한 에멀젼으로 이루어질 수 있다. 정제 형태는 락토스, 수크로스, 만니톨, 소르비톨, 인산칼슘, 옥수수 녹말, 감자 녹말, 미정질 셀룰로오스, 젤라틴, 콜로이드성 이산화규소, 활석, 스테아르산마그네슘, 스테아르산 및 다른 부형제, 착색제, 충전제, 결합제, 희석제, 완충제, 습윤제, 보존제, 착향제, 염색제, 붕해제, 및 약학적으로 양립가능한 담체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 로젠지 형태는 활성 성분에 더하여 당업계에 공지된 담체를 함유하는 젤라틴 및 글리세린 또는 수크로스 및 아카시아 에멀젼, 겔 등과 같이 불활성 베이스 중 활성 성분을 포함하는 사탕형 알약뿐만 아니라 착향제, 예를 들어 수크로스 중 활성 성분도 포함할 수 있다.
변형된 아데노바이러스(또는 변형된 아데노바이러스를 코딩하는 하나 이상의 핵산)는 단독으로 또는 다른 적합한 성분들과 조합되어 흡입을 통하여 투여될 에어로졸 제제로 만들어질 수 있다(즉, 이는 "분무"될 수 있다). 에어로졸 제제는 디클로로디플루오로메탄, 프로판, 질소 등과 같은 허용되는 가압 분사제 내에 두어질 수 있다.
직장 투여에 적합한 제제는 예를 들어 좌약제를 포함하며, 이는 좌약제 베이스를 포함하는 패키징된 핵산으로 이루어진다. 적합한 좌약제 베이스는 천연 또는 합성 트리글리세라이드 또는 파라핀 탄화수소를 포함한다. 게다가, 선택된 화합물과, 예를 들어 액체 트리글리세라이드, 폴리에틸렌 글리콜 및 파라핀 탄화수소를 포함하는 베이스의 조합물로 이루어진 직장용 젤라틴 캡슐을 사용하는 것이 또한 가능하다.
예를 들어 관절내(관절 내부), 정맥내, 근육내, 종양내, 피내, 복강내 및 피하 경로에 의한 것과 같은 비경구 투여에 적합한 제제는 항산화제, 완충제, 정균제, 및 제제가 의도된 수령체의 혈액과 등장성이 되게 하는 용질을 함유할 수 있는 수성 및 비수성, 등장성 살균 주사 용액, 및 현탁제, 가용화제, 증점제, 안정제 및 보존제를 포함할 수 있는 수성 및 비수성 살균 현탁액을 포함한다. 본 발명의 실무에서, 조성물은 예를 들어 정맥내 주입, 경구 투여, 국소 투여, 복강내 투여, 방광내 투여, 종양내 투여 또는 척추강내 투여에 의해 투여될 수 있다. 비경구 투여, 종양내 투여 및 정맥내 투여가 바람직한 투여 방법이다. 화합물의 제제는 단위 용량 또는 다중 용량 밀봉 용기, 예를 들어 앰풀 또는 바이알 형태로 제시될 수 있다.
주사 용액 및 현탁액은 이전에 기술된 종류의 살균 분말, 과립, 및 정제로부터 제조될 수 있다. 또한, 생체외 요법용의 핵산으로 형질감염되거나 또는 아데노바이러스에 의해 형질도입되거나 감염된 세포가 상기에 기술된 바와 같이 정맥내 또는 비경구 투여될 수 있다.
약학 조제물은 바람직하게는 단위 투여 형태이다. 그러한 형태에서 조제물은 적당량의 활성 성분을 함유하는 단위 용량으로 세분된다.
바람직한 약학 조제물은 하나 이상의 활성 변형된 아데노바이러스(또는 그 변형된 아데노바이러스를 코딩하는 하나 이상의 핵산)를, 임의로 하나 이상의 화학요법제 또는 면역요법제와 조합하여, 서방성 제제로 전달한다. 전형적으로, 변형된 아데노바이러스(또는 변형된 아데노바이러스를 코딩하는 하나 이상의 핵산)는 화학요법, 방사선 요법, 면역요법 및 호르몬 요법을 비롯한 다른 세포독성 암 요법에 대한 종양 세포의 감수성을 증가시키는 감작제로서 치료적으로 투여된다.
암 치료용의 치료적 용도에서, 본 발명의 약학적 방법에서 이용되는 변형된 아데노바이러스(또는 변형된 아데노바이러스를 코딩하는 하나 이상의 핵산)는 일일 약 0.001 mg/kg 내지 약 1000 mg/kg의 초기 투여량으로 투여된다. 약 0.01 mg/kg 내지 약 500 mg/kg, 또는 약 0.1 mg/kg 내지 약 200 mg/kg, 또는 약 1 mg/kg 내지 약 100 mg/kg, 또는 약 10 mg/kg 내지 약 50 mg/kg의 일일 용량 범위가 이용될 수 있다. 그러나, 투여량은 환자의 요구, 치료되는 질병의 중증도 및 이용되는 화합물에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 투여량은 특정 환자에서 진단되는 암의 유형 및 병기를 고려하여 경험적으로 결정될 수 있다. 본 발명의 맥락에서 환자에게 투여되는 용량은 시간이 지남에 따라 환자에 있어서 유익한 치료적 응답에 영향을 주기에 충분하여야 한다. 또한 용량의 크기는 특정 환자에서 형질도입된 세포 유형, 또는 특정 벡터의 투여에 수반되는 임의의 부작용의 정도, 성질 및 존재에 의해 결정된다. 특정한 상황에 있어서의 적당한 투여량의 결정은 의사의 기술 이내이다. 일반적으로, 치료는 더욱 적은 투여량으로 개시되며, 상기 투여량은 화합물의 최적 용량보다 더 적다. 그 후, 투여량은 상황들 하에서의 최적 효과가 도달될 때까지 작은 증분으로 증가된다. 편의상, 전체 일일 투여량은 요망될 경우 나뉘어져서 일일 동안 일부씩 투여될 수 있다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 약학 조제물은 전형적으로 인간 및 인간외 포유류를 비롯한 포유류에게 전달된다. 본 발명의 방법을 이용하여 치료되는 인간외 포유류는 가축(즉, 개, 고양이, 쥐, 설치류, 및 토끼) 및 농업용 동물(소, 말, 양, 돼지)을 포함한다.
IV . 실시예
하기 실시예를 예시를 위하여 제공하며, 이는 청구된 발명을 한정하지 않는다.
결정적으로 암세포는 제거하지만 정상 세포는 해를 입히지 않은 채 두는 새로운 부류의 약물 및 치료 양식을 확인하는 것이 필사적으로 필요하다. 종양 세포 수용체에 서식하며 종양 매스(mass) 내에서 선택적으로 복제되는 바이러스(암용해 바이러스)의 엔지니어링은 용해성 암 요법으로서 거대한 잠재력을 갖는다. '암용해 바이러스"의 개발은 암 돌연변이와 아데노바이러스 단백질 사이의 심오한 기능적 중첩을 활용함으로써 달성될 수 있다. 임상 실험에서, 이들 에이전트의 제1 원형(prototype)은 유망한 효능을 보여주었다. 임의의 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 현재 종양 및 바이러스 복제를 구동시키는 분자 기작에 대한 새로운 이해 및 임상 실험이 강력한 그리고 개선된 치료 특성을 갖는 신규한 바이러스의 개발에 사용될 수 있다고 여겨진다. 불행하게도, 그러한 바이러스를 엔지니어링하는 이전의 방법은 이 목표에 못미친다. 따라서, 치료적 바이러스의 신속한 생성 및 표적화에 관한 방법이 가능해지게 하는 것이 본원에 제공된다. 본원에 제공된 것은 감염을 다수의 세포 수용체에 표적화하는 신규한, 유전자 코딩된, 유도성의 화학적 어댑터 시스템이다. 암용해 바이러스 요법은 무한한 크기의 종양 매스를 파괴하는 잠재력을 갖지만, 이는 단지 바이러스가 혈관계를 가로지르고 감염이 하나의 암세포로부터 또 다른 것으로 확산될 경우에 그러하다. 따라서, 이전의 아데노바이러스 벡터의, 그의 흡수에 있어서의 단일 세포 수용체에의 의존성은 그의 치료적 잠재력을 제한한다. 감염이 임의의 세포 유형에 특이적으로 표적화될 수 있도록 바이러스 캡시드의 화학적 특성 및 결합성을 변경시키는 것은 주요 돌파구이다. 이는 FKBP 및 FRB 도메인을 갖는 이종성 단백질들을 이량체화하기 위하여 암용 약물 라파마이신의 공지된 특성을 이용함으로써 달성된다(예를 들어, KFBP에 융합된 재표적화 리간드와 함께인, 섬유-FRB 캡시드 단백질 융합물을 발현하는 바이러스). 이들 바이러스는 라파마이신 처리시에 다수의 재표적화 리간드를 통하여 세포를 감염시키는데, 이는 신규한 암 요법에 대한 화학적 무기 및 바이러스 무기의 합리적인 그리고 강력한 조합이다. 게다가, 이들 기술은 다중 단백질 복합체 및 전체 경로가 아데노바이러스 감염을 통하여 임의의 세포 유형에서 어셈블리되고, 전달되고 공동발현되게 할 수 있다. 이들 기술은 p53 돌연변이 종양 및 전암성 유방암 세포를 특이적으로 사멸시키는 그리고 다수의 암 환자의 생명을 구하는 잠재력을 갖는 '차세대' 암용해 바이러스가 개발되게 한다.
A. 세포 염색질에서의 p53 활성의 침묵( silencing )
p53은 DNA 바이러스 단백질, SV40 대형 T 항원의 세포 표적으로서 처음에 발견되었다. 그러나, 거의 30년의 p53 연구에도 불구하고, p53 활성화되는 전사를 결정하는 결정적 인자는 아직 완전히 이해되고 있지 않다. p53은 정상 세포에서 구성적으로 발현되며, 상기 정상세포에서 그의 활성은 고도로 조절되는 p53 단백질 분해에 의해 한정되는 것으로 생각된다. p53 활성화되는 전사는 발암유전자 및 DNA 손상 신호에 응답하여 트리거링되는데, 상기 둘 모두는 p53을 안정화시킨다. 이것에 의해, p53 수준 및 인산화의 유도가 세포 염색질에서의 표적 프로모터에서의 p53 전사 활성과 동의어라고 일반적으로 믿게 되었다. 그와 같이, p53 수준의 유도는 p53 활성화에 대한 판독으로서 사용되며, 조사 및 유전자 독성 약물, MDM2 길항제, 예를 들어 누틀린, 및 E1B-55k 결실된 암용해 아데노바이러스 요법, ONYX-015를 비롯한 몇몇 암 요법에 있어서 합리적이다.
아데노바이러스 E1B-55k는 p53 전사활성화 도메인에 결합하며, 아데노바이러스 감염 세포에서의 분해를 위하여 p53을 표적화한다. E1B-55k는 세포 형질전환 분석법에서 p53을 저해하기에 충분하며, 아데노바이러스 복제에 있어서 p53 불활성화에 결정적인 것으로 생각된다. ΔE1B-55k 돌연변이 바이러스, dl1520/ONYX-015는 감염 세포에서 높은 p53 수준을 유도한다. 이를 근거로 하여, ONYX-015를 p53 종양 선택적 바이러스 암 요법으로서 환자에서 테스트하였으며, 현재 몇몇 국가에서 승인되어 있다(현재, 온코린(Oncorine)으로 공지됨). 그러나, p53 불활성화라기보다는 오히려 바이러스 RNA 엑스포트(export)에서의 E1B-55k 기능의 손실은 ΔE1B-55k 감염 일차 소형 기도 상피 세포(SAEC)에서 고수준으로 축적되지만 아데노바이러스 감염에 있어서의 생리학적 표적 세포 집단, p53 전사 표적, 예를 들어 p21, MDM2, 사이클린 G, 14-3-3σ, PERP, PIG3, 및 GADD45는 유도되지 않음을 발견하였다(도 1a). p53 전사 표적을 활성화시키지 못하는 것은 p53 조절의 조직 특이적 영향이 아니며, 또한 p53은 ΔE1B-55k 감염 일차 유방 상피 세포 및 기관지 상피 세포에서 안정화되지만 p21을 유도하지는 못한다(도 1의 보충 도면). 유사한 결론이 ΔE1B-55k U2OS 종양 세포에서 도달되며, 여기서, p53은 핵에서 고수준으로 유도되지만(도 1b), 독소루비신 처리와는 대조적으로 p21 및 MDM2와 같은 하류 전사 표적의 발현을 트리거링하지는 못한다(도 1c 및 도 2의 보충 도면). 이들 데이터는 p53 분해의 손실이 아데노바이러스 감염 세포에서의 높은 p53 수준으로 이어짐을 보여주지만, 이것에도 불구하고, p53 전사 표적의 유도는 p53 종양 돌연변이를 갖는 세포주(C33A, MDA-MB-231 및 HCT-116 p53-/-, 도 2의 보충 도면)에서의 것과 유사한 정도로 억제된다. 이는 아데노바이러스 생물학뿐만 아니라 p53 활성화에 대한 본 출원인의 이해에서도 근본적인 갭을 나타낸다.
세포 및 바이러스 발암유전자, 예를 들어 Ras 및 아데노바이러스 E1A는 ARF의 발현의 트리거링에 의해 p53을 활성화시킨다. ARF는 MDM2를 저해하여 p53 전사 표적의 활성화 및 p53 수준을 유도한다. ARF는 인간 암, 대부분 야생형 p53을 보유하는 것 중 58%에서 손실되는데, 이는 ΔE1B-55k 감염 종양 세포에서 p53 활성화를 방지하는 결정적인 인자로서 이전에 원용되었다. ARF가 IPTG에 의해 조절되는 U2OS 안정 세포주(p53 야생형, ARF 음성)를 사용하여, 본 출원인은 ARF 발현이 모의 감염 세포에서 p53을 안정화시키고 p21 전사를 활성화시킴을 밝혔다. 그럼에도 불구하고, p21 수준은 ARF 및 기저 p53 활성의 유도에도 불구하고 야생형 및 Δ55k 감염 세포 둘 모두에서 여전히 유사한 수준으로 억제된다(도 1d). 더욱이, ΔE1B-55k 감염 일차 SAEC에서, 내인성 ARF 발현은 또한 p53 전사 표적을 활성화시키지 못한다(도 1a). 따라서, p53은 아데노바이러스 감염 세포에서 E1B-55k 및 ARF 발현과 관계없이 불활성화된다.
DNA 손상 신호는 또한 p53의 활성화, p53 인산화의 트리거링 및 단백질 안정화에서 중요한 역할을 한다. 본 출원인은 p53 수준 유도 단독이 ΔE1B-55k 감염 세포에서 p53 활성화에 충분하지 않을 수 있으며 DNA 손상 신호가 또한 필요하다고 추리하였다. 임상 실험에서, ΔE1B-55k 돌연변이 바이러스, ONYX-015를 유전자 독성 화학요법, 예를 들어 5-플루오로우라실(5-FU)과 조합하여 사용하였다. 따라서, 본 출원인은 DNA 손상 신호가 ΔE1B-55k 감염 세포에서 p53 표적 활성화에 필요한지를 테스트하였다. 본 출원인은 5-FU를 이용한 처리가 ΔE1B-55k 감염 U2OS 세포에서 p53을 활성화시키지 못함을 밝혔다(도 2a). DNA 손상 확인점이 다수의 종양 세포에서 돌연변이에 의해 파괴될 경우, 본 출원인은 또한 일차 세포를 분석하였으며, p53 전사 표적이 우성적으로 ΔE1B-55k 감염 SAEC에서 억제되며 γ 조사(도 2b), UV 조사(도 3의 보충 도면) 또는 독소루비신 (도 2d)에 의해 활성화될 수 없음을 입증하였다.
DNA 손상에 응답하는 p53의 활성화는 키나아제, 예를 들어 ATM, ATR, DNA-PKc, CHK1 및 CHK2를 통하여 매개되는데, 상기 키나아제는 핵심 잔기에서 p53을 인산화한다. 예를 들어, 세린 15 및 20에서의 p53의 인산화는 MDM2를 대체하여, p53 분해를 방지하는 반면, 다른 부위에서의 인산화는 표적 프로모터에서의 p53 DNA 결합을 강화시킨다. 따라서, DNA 손상이 ΔE1B-55k 감염 세포에서 높은 p53 수준을 활성화시키지 못하는 것에 대한 가능한 설명은 p53 인산화가 바이러스 감염을 통하여 저해되고 있다는 것이다. 그러나, 심지어 외인성 유전자 독성 스트레스의 도입 없이도, p53은 ΔE1B-55k 감염 일차 세포에서 DNA 손상 활성화 키나아제가 표적으로 하는 다수의 부위에서 이미 고도로 인산화되어 있다(도 2c). 따라서, E1B-55k의 부재 하에서, 발암유전자 및 DNA 손상 신호는 p53의 안정화 및 인산화 둘 모두를 트리거링하지만, 이것에도 불구하고 p53은 생물학적으로 불활성이며, 하류 이펙터(effector)의 전사를 활성화시키지 못한다.
다음, 본 출원인은 E1B-55k의 부재 하에서, MDM2가 아데노바이러스 감염 세포에서 p53에 결합하여 이를 불활성화시키는지를 조사하였다. 누틀린은 MDM2-p53 결합 및 p53 분해 유도를 저해하는 MDM2의 소분자 길항제이다. 모의 감염 세포와는 대조적으로, 누틀린에 의한 MDM2-p53 결합의 저해는 ΔE1B-55k 감염 SAEC에서 p53을 더 안정화시키지 못하거나 p21 수준을 유도하지 못한다(도 2d). 이들 결과는 ΔE1B-55k 감염 U2OS 세포에서 p53을 AFR 과발현이 유사하게 활성화시키지 못하는 것과 일치한다(도 1d).
종합해 보면, 본 출원인의 데이터는 p53 표적 프로모터의 전사 활성화가 p53 유도와 관계없이 아데노바이러스 감염 세포에서 억제되고 있음을 입증한다. 히스톤 데아세틸라아제(HDAC) 저해제, 트리코스타틴 A(TSA)는 (다수의 다른 세포 유전자뿐만 아니라) p21의 발현도 유도하는 일반적인 전사 활성화제이다. 모의 감염 일차 세포에서, TSA는 p53 안정화 또는 인산화와 관계없이 p21 발현을 유도한다(도 2d). 이와는 대조적으로, ΔE1B-55k 감염 세포에서, TSA는 p21의 전사를 유도하지 못한다. 본 출원인은 p53 전사 표적이 E1B-55k와 관계없이 아데노바이러스 감염 세포에서 우성적으로 억제되며 방사선, 유전자 독성 약물, ARF, MDM2 길항제 또는 HDAC 저해제에 응답하여 활성화될 수는 없다는 결론을 내렸다. 이러한 기작의 규정은 p53 활성화뿐만 아니라 이것을 암 요법용으로 조작할 수 있는 방법을 이해하는 데에도 중요하다.
본 출원인의 데이터는 E1B-55k 및 p53 분해와 관계 없이 p53을 불활성화시키는 이전에 발견되지 않은 아데노바이러스 단백질이 있음을 강력하게 시사한다. 이를 테스트하기 위하여, 본 출원인은 유전자적 접근법을 이용하였으며, E1B-55k 및 다른 초기 바이러스 유전자 내에 복합 돌연변이를 갖는 아데노바이러스로 감염시킨 일차 세포에서 p53 활성화에 대하여 스크리닝하였다(도 4의 보충 도면). 본 출원인은 E1B-55k의 결실에 더하여, 13s 스플라이스 형태의 E1A(E1A-13s) 또는 E4-ORF3 중 어느 하나의 결실이 아데노바이러스 감염 세포에서 p53을 활성화시키는 데 필요함을 발견하였다(도 3a). E1B-55k에 더하여 아데노바이러스가 p53을 불활성화시키는 2가지 바이러스 단백질을 코딩한다는 본 출원인의 발견은 놀라운 것이며, 특히 이는 E1A가 세포 형질전환 연구에서 p53 활성화를 트리거링하는 강력한 발암유전자이기 때문이다. 아데노바이러스 감염에서, 대안적인 13s 스플라이스 형태의 E1A가 E4-ORF3을 포함하는 다른 초기 바이러스 유전자의 전사 촉진에 필요하다(도 3a). 따라서, 본 출원인은 E1A-13s가 바이러스 감염에서 E4-ORF3의 발현의 유도에 의해 p53을 불활성화시킨다는 가설을 세웠다. 이 가설과 일치하여, 본 출원인은 Ad-GFP와는 대조적으로, E4-ORF3의 이소성 발현이 ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 감염 세포 및 ΔE1B-55k/AE1A-13s 감염 세포 둘 모두에서 p53 불활성화를 구조하기에 충분함을 밝혔다(도 3b). ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 공동감염 세포에서 Ad-GFP에 의한 p21의 약간의 감소는 E1A-13s에 의해 E4-ORF3을 (트랜스로) 부분적으로 활성화시키는 것으로 인한 것인데, 이는 ΔE1B-55k/AE1A-13s 공동감염에서는 일어나지 않는다(도 5의 보충 도면). 따라서, E1A-13s에 의한 E4-ORF3 발현의 유도는 신규한 E1B-55k 독립적 기작을 통하여 아데노바이러스 감염 세포에서 p53을 불활성화시킨다.
제안된 p53 종양 선택성의 ΔE1B-55k 암용해 아데노바이러스 요법, ONYX-015(온코라인)는 E1B-55k가 아데노바이러스 감염 세포에서 p53을 불활성화시키는 결정적인 유일한 기작이라는 것을 기반으로 한다. 야생형 바이러스와 비교하여 ΔE1B-55k 감염 세포에서 약간의 기저 p53 활성이 있을 수 있지만, 본 발명에서 본 출원인은 일차 세포에서 바이러스 감염의 시간 코스에 걸쳐 하류 표적의 전사를 활성화시키기 위하여 E4-ORF3의 추가의 결실이 p53 수준의 유도에 필요함을 밝혔다(도 3c). p53 수준의 유도는 p53 전사 표적의 활성화에 필요하며, 이는 p53이 E1B-55k에 의한 분해에 대하여 표적화되는 ΔE4-ORF3 감염에서는 일어나지 않는다. 더욱이, 본 출원인은 E4-ORF3이 세포 주기 저지, DNA 복구 및 아폽토시스 유전자를 비롯하여 다수의 p53 전사 표적의 활성화를 방지함을 밝혔다(도 3d). 모의 감염에 비하여, E4-ORF3은 일부 p53 표적, 예를 들어 p21의 전사를 억제하며, 다른 것, 예를 들어 PUMA 및 MDM2의 유도를 방지한다. p53 전사 표적과는 대조적으로, 항존 유전자, GUSB의 정상 상태 mRNA 수준 및 p53 mRNA 수준의 전사에 의한 유도는 E4-ORF3에 의해 영향을 받지 않는다(도 6의 보충 도면). 포나스테론 유도성 p53을 포함하는 p53 무효 안정 세포주(H1299-D1)를 사용하여(도 3e 및 도 7의 보충 도면), 본 출원인은 ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 감염 세포에서 p21 및 MDM2의 유도가 p53 의존성이며, E4-ORF3의 부재 하에서의 전반적인 전사 활성화의 결과가 아님을 밝혔다. H1299-D1 세포는 p53 cDNA를 발현하기 때문에, 이들 실험은 또한 E4-ORF3이 대안적인 p53 스플라이스 형태들의 유도에 의해 p53을 불활성화시키지는 않음을 입증하였다. 본 출원인은 E4-ORF3이 E1B-55k 및 p53 분해와 관계없이 기능하는 p53의 불활성화에 있어서 결정적이고 신규한 역할을 한다는 결론을 내렸다.
DNA 종양 바이러스 단백질, 예를 들어 E1B-55k, SV40 LT 및 HPV E6은 일반적으로 고 친화도의 단백질-단백질 상호작용을 통하여 p53을 불활성화시킨다. 그러나, 이러한 확립된 패러다임과는 대조적으로, E4-ORF3은 p53과 함께 공동위치화되지 않는다(도 8의 보충 도면). 더욱이, E1B-55k와는 대조적으로, E4-ORF3은 바이러스 감염 세포 또는 에피토프 태그된 구성물로 형질감염시킨 세포 중 어느 하나로부터의 용해물에서 p53과 함께 공동면역침전되지 않는다. 이는 E4-ORF3이 비표준적 기작을 통하여 p53을 불활성화시킴을 시사한다.
p53 수준 및 인산화의 유도는 보통 p53 사량체화 및 배좌 변화를 구동시키며, 이는 조절 유전자의 프로모터에서의 서열 특이적 DNA 결합을 용이하게 하는데, 여기서 이것은 전사 보조인자를 모집하여 그 발현을 활성화시킨다. 활성 대 불활성 p53 DNA 결합 도메인(DBD)은 각각 단클론 항체 PAb 1620 대 PAb 240을 이용한 면역침전에 의해 구별될 수 있다. ΔE1B-55k 감염 세포 및 ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 감염 세포 둘 모두에서, p53은 PAb 1620에 의해 선택적으로 면역침전되며(도 9의 보충 도면), 이는 p53이 세포 프로모터 내의 DNA 표적 부위에의 결합이 가능하여야 하는 활성 DNA 결합 도메인 단백질 배좌를 가짐을 입증한다. E4-ORF3이 p53 DNA 결합을 방지하는지를 기능적으로 결정하기 위하여, 본 출원인은 U2OS 세포를 p53 루시퍼라아제 리포터 플라스미드(p53-luc)로 형질감염시켰으며, 여기서, 콘센서스(consensus) DNA 서열에의 p53의 결합은 루시퍼라아제 전사를 활성화시켰다. 이들 실험은 48시간의 시간 코스의 바이러스 감염에 걸쳐 실시간으로 루시퍼라아제 활성을 측정함으로써 수행하였다. 대조 pGL3-루시퍼라아제 리포터(비p53 표적 프로모터)는 모든 바이러스 감염에서 유사한 수준으로 활성화된다(도 10의 보충 도면).야생형 바이러스 감염 세포에서, 루시퍼라아제의 p53 활성화 전사는 24시간 후에 저해되며(도 4a), 이는 p53 분해로 인한 것으로 예상된다(도 1c). 이와는 대조적으로, p53-루시퍼라아제는 ΔE1B-55k 및 ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 감염에서 활성화된다(도 4a). 루시퍼라아제 활성의 유도는 p53 DNA 결합을 필요로 하며, 이는 돌연변이 p53 응답 요소를 포함하는 프로모터가 루시퍼라아제 활성을 무효화하기 때문이다. 이들 실험은 E4-ORF3이 콘센서스 DNA 표적 서열에의 결합에 대하여 p53과 경쟁하지 않거나 또는 이소성 리포터 플라스미드 내의 프로모터의 p53 전사 활성화를 방지하지 않음을 입증한다.
E4-ORF3이 동일 세포에서 내인성 표적의 p53 활성화 전사는 방지하지만 이소성 루시퍼라아제 리포터 플라스미드의 상기 전사는 방지하지 않는 능력은 조화가 어렵다(도 4b). 플라스미드 DNA는 세포 염색질에서의 DNA와 동일한 구성적 제약 및 패킹 제약을 받는 것은 아니다. 따라서, 본 출원인은 p53 염색질 면역침전(ChIP)을 수행하여 E4-ORF3이 세포 염색질의 맥락에서 p53 DNA 결합을 특이적으로 방지하는지를 결정하였다. p21(5' 및 3' 부위) 및 MDM2 프로모터 내의 표적 부위에의 p53 DNA 결합은 독소루비신 처리 및 ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 감염시에 유도되며, 여기서 이것은 p21 및 MDM2 RNA의 전사를 활성화시킨다(도 4b 내지 4c). 이와는 대조적으로, p53은 ΔE1B-55k 감염 세포에서 유사한 수준으로 유도되지만, 본 출원인은 E4-ORF3이 p21 및 MDM2 프로모터 내의 표적 부위에의 p53 DNA 결합을 방지함을 밝혔다(도 4b 내지 4c 및 도 11의 보충 도면). 그 결과, p53의 유도는 ΔE1B-55k 감염 세포에서 하류 이펙터의 전사를 트리거링하지 못한다. 따라서, E4-ORF3은 세포 염색질의 맥락에서 DNA 표적 부위에의 p53 결합을 특이적으로 방지함으로써 p53을 불활성화시킨다.
본 출원인은 p53 DNA 결합이 p53의 단백질 배좌에 의존할뿐만 아니라 세포 게놈 내의 표적 프로모터의 접근성에도 의존한다고 추리하였다. 발생적으로 조절되는 유전자는 이질염색질로의 그의 치밀화에 의해 배발생에서 후생적으로 침묵하게되며, 그에 의해 체세포에서의 전사 인자 결합을 위한 접근이 방지된다. 이질염색질은 히스톤 아세틸화의 손실 및 억제성 히스톤 메틸화 마크의 유도에 의해 특정된다. 본 출원인은 E4-ORF3이 내인성 표적 프로모터에서 이질염색질의 유도에 의해 p53을 불활성화시켜 p53에의 접근을 방지할 수 있다는 가설을 세웠다. 이와 일치하여, 히스톤 데아세틸라아제 저해제, TSA는 ΔE1B-55k 감염 일차 세포에서 p21을 유도하지 못한다(도 2d). 본 출원인은 이로부터 E4-ORF3이 히스톤 메틸화와 같은 히스톤 탈아세틸화의 저해에 대하여 우세한 기작을 통하여 p53 조절 프로모터를 불활성화시킨다고 추론한다. 암에 있어서, p16INK4a와 같은 종양 억제 유전자의 비정상적인 후생적 침묵은 라이신 9에서의 히스톤 H3(H3K9)의 메틸화에 의해 개시된다. SUV39H1 및 SUV39H2(이들은 59%의 아미노산 동일성을 공유하며 잉여 기능을 가짐)에 의한 H3K9 트리메틸화(H3K9me3)의 유도는 또한 동원체 주위 이질염색질 내의 DNA의 치밀화 및 전사 억제 특징의 유도에서 결정적인 역할을 한다. p53 위치화는 ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 감염 세포와 대비하여 ΔE1B-55k 감염 세포에서 구별불가능하다(도 4d). 그러나, p53이 불활성인 ΔE1B-55k 감염 세포에서, H3K9me3 억제성 이질염색질의 조밀 영역이 핵의 주변부에서 유도된다(도 4d 및 도 12의 보충 도면). 본 출원인은, H3K9 트리메틸화를 촉매하는 4가지의 공지된 메틸트랜스퍼라아제 중, SUV39H1 및 SUV39H2 31이 ΔE1B-55k 감염 핵에서의 드노보(de novo) H3K9me3 이질염색질 도메인의 형성과 특이적으로 결부되지만 SETDB1 32 또는 G9a는 그렇지 않음을 밝혔다(도 4e). SUV39H1/2 결부된 H3K9me3 이질염색질 도메인의 형성은 E4-ORF3을 필요로 하며 이는 모의 감염 세포 또는 ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 감염 세포에서는 일어나지 않는다(도 13 내지 도 16의 보충 도면).
이들 데이터는 E4-ORF3이 신규한 SUV39H1 및 SUV39H2 H3K9me3 이질염색질 형성을 유도하며, 이는 내인성 표적 프로모터에의 p53의 접근을 허락하지 않을 수 있음을 입증한다. 이를 직접적으로 테스트하기 위하여, 본 출원인은 p53 및 H3K9me3 ChIP를 수행하였다. E4-ORF3에 의한 억제성 이질염색질의 유도는, 모의, ΔE1B-55k 및 ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 용해물에서 유사한 수준으로 있는 전체 히스톤 H3 또는 H3K9me3 중 어느 하나의 전반적인 상향 조절과 결부되지 않는다(도 5a). ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 감염 세포에서, 본 출원인은 p53 결합이 p21 및 MDM2 프로모터 부위에서 유도되는 반면(도 4c와 일치함), H3K9me3은 IgG 수준으로 있음을 밝혔다(도 5a 및 도 17의 보충 도면). 이와는 대조적으로, ΔE1B-55k 감염 세포에서, H3K9me3은 p21 및 MDM2 프로모터에서 유도되며 p53 결합은 방지된다. p21 프로모터에서 H3K9me3이 -5kb 영역에서 또한 유도되며, 이는 p53 결합 부위에만 제한되는 것은 아니다(도 17의 보충 도면). 따라서, E4-ORF3을 발현하는 세포에서, p53 조절 프로모터에서 p53과 H3K9me3 사이에는 역의 상관성이 있다. GADD45A, FAS, PUMA 및 PIG3을 포함하여 ΔE1B-55k 감염 세포에서 억제되는 추가의 p53 표적에 대하여 동일한 결론이 도달되었다(도 17 내지 도 19의 보충 도면). 이와는 대조적으로, 액틴 및 POLR2와 같은 p53 비조절 프로모터에서의 H3K9me3은 모의와 비교하여 ΔE1B-55k 감염 세포에서 유도되지 않는다(도 17 및 도 19의 보충 도면). 기저 H3K9me3은 ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 감염 세포에서 이들 프로모터에서 감소하며, 이는 E4-ORF3이 바이러스 감염에서 전반적인 데메틸라아제 활성을 또한 규제할 수 있음을 시사한다. 본 출원인은 E4-ORF3이 p53 표적 프로모터에서 드노보 H3K9me3 이질염색질 침묵을 유도함으로써 p53을 불활성화시키며, 접근이 허락되지 않아서 p53은 하류 이펙터의 전사의 활성화에 대하여 무력하다는 결론을 내렸다.
포유류 세포 및 암에 있어서의 이질염색질 형성의 유도는 여전히 비교적 저조하게 이해된다. 따라서, 주요 의문점은 어떻게 E4-ORF3이 p53 표적 프로모터에서의 억제성 H3K9me3 이질염색질의 유도에 직접적으로 연루되는가이다. E4-ORF3은 p53과 함께 공동위치화되지 않으며, 핵에서 독특한 웨브 유사 구조체를 형성한다(도 8의 보충 도면). 본 출원인은 ΔE1B-55k 감염 종양 및 일차 세포 둘 모두에서 E4-ORF3이 드노보 H3K9me3 이질염색질 도메인 형성의 경계를 정함을 밝혔다. 핵을 관통하는 직교 슬라이스는 대부분은 E4-ORF3이 H3K9me3에 인접함을 나타내며, 이는 그것이 일시적인 또는 장기적인 상호작용을 통하여 이질염색질 형성을 촉매하는 신규한 플랫폼(platorm)으로서 작용함을 시사한다(도 5b 내지 5c, 및 도 20 내지 도 21의 보충 도면). 본 출원인은, 고해상도 공초점 현미경 분석법을 이용하여 E4-ORF3이 연속 스캐폴드를 형성하며 상기 스캐폴드는 드노보 이질염색질 어셈블리를, 이것이 핵을 통하여 위빙할(weave) 때 조직화하고 특정함을 밝혔다(도 5d). 이들 데이터는 p53 표적 프로모터에서의 H3K9me3 이질염색질 침묵의 조정에서의 E4-ORF3에 있어서의 직접적인 역할을 입증한다. 더욱이, 이들은 세포 DNA를 조직화하는 기존의 구조적 특징부 상에서 만들어지거나 또는 p53 표적 프로모터에서 이질염색질 어셈블리를 표적화하는 신규한 바이러스 구성물인 보기 드문 핵 스캐폴드를 나타낸다.
이들 데이터는 세포 전사에 대한 그러한 술책의 전반적인 결과뿐만 아니라 p53 표적에 있어서의 E4-ORF3 침묵의 특이성에 관한 질문을 하게 한다. 따라서, 세포 전사에 대한 특이성 및 전반적 생리학적 결과를 결정하기 위하여, 본 출원인은 일차 인간 휴면 SAEC에서 전 게놈 발현 분석을 수행하였다(도 22 및 도 23의 보충 도면). 이들 연구는 E4-ORF3이 휴면 SAEC에서 바이러스 감염시에 유도되는 전반적인 전사 변화에 있어서 배타적인 플레이어임을 입증한다. 모의 감염 SAEC와 대비하여 Δ55k 및 Δ55k/ΔORF3 감염 SAEC에서 2보다 큰 로그 배수 변화만큼 상향 조절되거나 하향 조절되는 1730가지의 중첩 유전자가 있으며, 이들은 유사하게 조절되고 공통 전사 프로그램을 반영한다(도 6a). 본 출원인은 유전자 발현에서의 이러한 전반적인 변화가 세포 주기 및 E2F 활성화와 결부됨을 밝혔는데, 이는 E1A에 의한 RB 패밀리의 종양 억제 단백질의 불활성화로 인한 것으로 예상된다. 이들 데이터는 또한 세포 성장, 분열 및 DNA 합성에 연루된 유전자의 프로모터에서의 p300 및 PCAF를 통한 활성 히스톤 마크, 히스톤 H3 라이신 18 아세틸(H3K18ac)의 E1A 유도 풍부화와 일치한다. 따라서, E4-ORF3 유도 이질염색질 침묵과, 이것이 핵 전체에 걸쳐 형성하는 스캐폴드는 바이러스 감염에 의해 유도되는 세포 전사체의 전반적인 활성화에 영향을 주지 않는다.
E4-ORF3이 특이적으로 표적화하는 유전자를 규정하기 위하여, 본 출원인은 ΔE1B-55k 감염 세포와 대비하여 ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 감염 세포를 비교하였다. E4-ORF3은 ΔE1B-55k 감염 세포에서 2 이상의 로그 배수 변화만큼 265가지의 유전자의 전사 활성화를 방지한다. 이들 중 얼마나 많은 것이 p53에 의해 조절될 가능성이 있는지를 추정하기 위하여, 본 출원인은 하기 2가지의 기준을 이용하였다: 그 프로모터에서의 콘센서스 p53 DNA 결합 부위의 존재 및 동일 유전자들이 MDM2 길항제, 누틀린으로 처리한 세포에서 또한 상향 조절되는지의 여부(도 6b). 본 출원인은 265가지의 차별적으로 상향 조절되는 유전자 중 71%가 누틀린에 응답하여 유도되고/되거나 예상 p53 결합 부위를 가짐을 밝혔다. ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3 및 누틀린에 응답하여 상향 조절되는 상위 전사체들의 히트맵은 성장 저해 및 아폽토시스와 신규한 표적(HRH1, RNASE7, JMJD1C)과 결부된 공지된 p53 표적(MDM2, FAS, PIG3, TP53INP1, BTG2, LRDD/PIDD)을 포함한다(도 6c 및 도 24의 보충 도면). 예상 p53 결합 부위를 갖지 않거나 누틀린에 응답하여 상향 조절되는 76가지의 상향 조절 유전자가 있다. E4-ORF3 조절되는 전사체의 경로 분석에 의하면, p53 경로에 더하여, 조직/혈관 리모델링뿐만 아니라 면역 조정과도 결부된 유전자의 유의한 과다대표가 있음이 나타난다. 이들 데이터는 E4-ORF3이 일반적인 항바이러스 전사 침묵 프로그램의 일부로서 p53 프로모터를 표적화할 수 있음을 시사하는데, 이는 ΔE1B-55k/ΔE4-ORF3의 고도 결함 복제와 일치한다(도 25의 보충 도면).
본 출원인의 연구의 결론은 p53 유도 및 인산화가 p53 활성과 마찬가지라는 일반적인 가정에 도전하는 것인데, 상기 가정은 몇몇 p53 표적화 암 요법의 전제이다. 본 출원인의 데이터는 인간 체세포에서 p53 표적 프로모터의 표적화된 후생적 침묵을 통하여 작용하는 p53 불활성화의 신규한 그리고 우세한 기작을 나타낸다. 본 출원인은 핵을 관통하여 위빙하는 그리고 p53 표적 프로모터에서 SUV39H1/2 H3K9me3 이질염색질 어셈블리를 구동시켜 유전자 독성 및 발암 유전자 스트레스에 응답하는 p53 활성화 전사를 침묵시키는 신규한 스캐폴드를 형성하는 바이러스 단백질, E4-ORF3을 확인하였다(도 6d). 두드러지게는, 이러한 억제성 핵 웨브는 p53 및 항바이러스 유전자를 선택적으로 걸려들게 하며 전반적인 전사 변화의 백드롭 형태로 작동하는데, 상기 전사 변화는 병리학적 세포 및 바이러스의 복제를 구동시킨다.
아데노바이러스 E1B-55K는 프로테오솜 분해를 위하여 p53을 표적화한다. 그러나, E4-ORF3은 p53 표적 프로모터의 침묵에 의해 E1B-55K와 관계없이 p53을 불활성화시킨다. 따라서, E1B-55K 및 E4-ORF3 둘 모두의 결실은 아데노바이러스 감염 세포에서 p53을 활성화시키는 데 필요하다. 본 출원인의 구조 연구 및 올리고머화 연구에 의하면, E4-ORF3 N82A 돌연변이 단백질은 기능적으로 폴딩되지만 고차 올리고머화를 방지하는 페쇄된 배위를 채용함이 나타났다. 따라서, E4-ORF3의 고차 어셈블리가 p53 불활성화에 필요한지를 결정하기 위하여, E1B-55K에 대하여 무효하며 야생형 E4-ORF3 대신 E4-ORF3 N82A를 발현하는 신규한 아데노바이러스를 엔지니어링하였다. E4-ORF3은 ΔE1B-55K 감염 세포에서 p21 및 MDM2의 p53 활성화 전사를 방지한다(도 32a). 이와는 대조적으로, ΔE1B-55K/E4-0RF3 N82A 감염 세포에서, E4-ORF3은 고차 올리고머화를 겪어서 p53을 불활성화시키는 것이 불가능하다(도 32a). 유사한 결론이 상이한 부류의 p53 표적에 대하여 도달되었다. 따라서, E4-ORF3 N82A는 완전히 무효한 것으로 거동한다. 본 출원인은 E4-ORF3의 고차 올리고머화가 p53 매개 유전자 발현의 불활성화에 결정적이라는 결론을 내렸다.
아데노바이러스 초기(early) 단백질과 종양 돌연변이 사이에는 심오한 기능적 중첩이 있으며, 이것에 의해 핵심 성장 조절 기작들 중 다수의 것을 확인하게 되었는데, 상기 기작은 E2F 및 p300/CBP 히스톤 아세틸트랜스퍼라아제를 포함하였다. 따라서 주요 의문점은 E4-ORF3이 정상 세포 또는 종양 형성에서 p53 전사 활성을 또한 검열하는 기존의 기작 및 핵 구조체를 반영하거나 또는 촉구하는지이다. 놀랍게도, E4-ORF3의 모든 공지된 세포 표적, PML 39, MRE11/RAD50/NBS1(MRN) DNA 손상/복구 복합체 및 Tif1α가 종양 돌연변이에 의해 또한 전복된다. 공지된 그리고 아마도 이제 발견될 몇몇 암 경로 돌연변이의 저해 효과들을 E4-ORF3이 물리적으로 통합시키는 것을 추측하는 것은 매우 흥미로운데, 이는 함께 p53 활성의 침묵에서 신생 기능들을 갖는다. 바이러스 단백질에 의한 p53의 발견과 유사하게, E4-ORF3은 강력한 동적 프로브를 제공하는데, 이는 인간 체세포에서 p53 표적 프로모터의 드노보 및 표적화된 후생적 침묵을 유도하는 결정적인 세포 인자를 규정하기 위한 것이다. 이는 종양 형성에서 종양 억제 유전자좌의 비정상적 후생적 침묵을 유도하는 기작뿐만 아니라 암세포에서 얼마나 높은 p53 수준이 또한 불활성화될 수 있는지를 이해하는 데 있어서 중요한 영향을 미친다. 마지막으로, 본 출원인의 E4-ORF3 확인은 아데노바이러스 감염 세포에서 어떻게 p53이 불활성화되는지에 대한 근본적인 규정을 변화시키는데, 이는 현재 실제 p53 종양 선택적 아데노바이러스 요법의 합리적인 개발을 가능하게 할 수 있는 결정적인 기계론적 통찰이다.
SEQUENCE LISTING <110> The Salk Institute for Biological Studies O'Shea, Clodagh Powers, Colin <120> Anti-Cancer Adenoviruses <130> 92150-815102 <150> US 61/374,215 <151> 2010-08-16 <160> 3 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 150 <212> PRT <213> Human adenovirus 5 <400> 1 Met Thr Thr Ser Gly Val Pro Phe Gly Met Thr Leu Arg Pro Thr Arg 1 5 10 15 Ser Arg Leu Ser Arg Arg Thr Pro Tyr Ser Arg Asp Arg Leu Pro Pro 20 25 30 Phe Glu Thr Glu Thr Arg Ala Thr Ile Leu Glu Asp His Pro Leu Leu 35 40 45 Pro Glu Cys Asn Thr Leu Thr Met His Asn Ala Trp Thr Ser Pro Ser 50 55 60 Pro Pro Val Lys Gln Pro Gln Val Gly Gln Gln Pro Val Ala Gln Gln 65 70 75 80 Leu Asp Ser Asp Met Asn Leu Ser Glu Leu Pro Gly Glu Phe Ile Asn 85 90 95 Ile Thr Asp Glu Arg Leu Ala Arg Gln Glu Thr Val Trp Asn Ile Thr 100 105 110 Pro Lys Asn Met Ser Val Thr His Asp Met Met Leu Phe Lys Ala Ser 115 120 125 Arg Gly Glu Arg Thr Val Tyr Ser Val Cys Trp Glu Gly Gly Gly Arg 130 135 140 Leu Asn Thr Arg Val Leu 145 150 <210> 2 <211> 176 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caacggtttg agaccgtccg ccgtaggcat gcttttgagc gtttgaccaa 5160 gcagttccag gcggtcccac agctcggtca cctgctctac ggcatctcga tccagcatat 5220 ctcctcgttt cgcgggttgg ggcggctttc gctgtacggc agtagtcggt gctcgtccag 5280 acgggccagg gtcatgtctt tccacgggcg cagggtcctc gtcagcgtag tctgggtcac 5340 ggtgaagggg tgcgctccgg gctgcgcgct ggccagggtg cgcttgaggc tggtcctgct 5400 ggtgctgaag cgctgccggt cttcgccctg cgcgtcggcc aggtagcatt tgaccatggt 5460 gtcatagtcc agcccctccg cggcgtggcc cttggcgcgc agcttgccct tggaggaggc 5520 gccgcacgag gggcagtgca gacttttgag ggcgtagagc ttgggcgcga gaaataccga 5580 ttccggggag taggcatccg cgccgcaggc cccgcagacg gtctcgcatt ccacgagcca 5640 ggtgagctct ggccgttcgg ggtcaaaaac caggtttccc ccatgctttt tgatgcgttt 5700 cttacctctg gtttccatga gccggtgtcc acgctcggtg acgaaaaggc tgtccgtgtc 5760 cccgtataca gacttgagag gcctgtcctc gagcggtgtt ccgcggtcct cctcgtatag 5820 aaactcggac cactctgaga caaaggctcg cgtccaggcc agcacgaagg aggctaagtg 5880 ggaggggtag cggtcgttgt ccactagggg gtccactcgc tccagggtgt gaagacacat 5940 gtcgccctct 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tccaccccct cattatcata ttggcttcaa tccaaaataa ggtatattat tgatgatg 35938

Claims (13)

  1. p53의 감소된 발현 또는 활성을 갖는 암의 치료를 위한 약학 조성물로서, E1B-55k 손상되고 E4-ORF3 손상된 재조합 아데노바이러스의 유효량을 포함하고, 재조합 아데노바이러스가 p53 손상된 세포에서 복제 손상되지 않는 것인 약학 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 암이 폐암, 피부암 또는 유방암인 약학 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 치료될 암이 전암성(pre-malignant) 유방암인 약학 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 재조합 아데노바이러스가 돌연변이된 E4-ORF3 생성물을 발현하는 것인 약학 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 재조합 아데노바이러스가 전체적으로 또는 부분적으로 결실된 E4-ORF3 유전자를 포함하는 것인 약학 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 재조합 아데노바이러스가 돌연변이된 E1B-55k 유전자 생성물을 발현하는 것인 약학 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 재조합 아데노바이러스가 전체적으로 또는 부분적으로 결실된 E1B-55k 유전자를 포함하는 것인 약학 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 재조합 아데노바이러스가 전체적으로 또는 부분적으로 결실된 E4-ORF3 유전자 및 전체적으로 또는 부분적으로 결실된 E1B-55k 유전자를 포함하는 것인 약학 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 재조합 아데노바이러스가 전체적으로 또는 부분적으로 결실된 E1B-55k 유전자 및 돌연변이된 E4-ORF3 유전자를 포함하는 것인 약학 조성물.
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