KR20200116076A - 피루베이트 키나제 결핍증을 치료하기 위한 pklr 전달용 렌티바이러스 벡터 - Google Patents

피루베이트 키나제 결핍증을 치료하기 위한 pklr 전달용 렌티바이러스 벡터 Download PDF

Info

Publication number
KR20200116076A
KR20200116076A KR1020207013555A KR20207013555A KR20200116076A KR 20200116076 A KR20200116076 A KR 20200116076A KR 1020207013555 A KR1020207013555 A KR 1020207013555A KR 20207013555 A KR20207013555 A KR 20207013555A KR 20200116076 A KR20200116076 A KR 20200116076A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sequence
vector
cells
cell
gene
Prior art date
Application number
KR1020207013555A
Other languages
English (en)
Inventor
호세 씨. 세고비아
마리아 지. 고메즈
수잔나 나바로
네스토르 메자
후안 부에렌
마리아 지. 브라보
Original Assignee
센트로 데 인베스띠가씨오네스 에너제티까스 메디오암비엔딸레스 와이 테크놀로지까스, 오.에이., 엠.피.
콘소르시오 센트로 데 인베스티카시온 비오메디카 엔 레드, 엠.피.
푼다시안 인스티튜토 데 인베스티카시온 사니타리아 푼다시안 시메네스 디아즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 센트로 데 인베스띠가씨오네스 에너제티까스 메디오암비엔딸레스 와이 테크놀로지까스, 오.에이., 엠.피., 콘소르시오 센트로 데 인베스티카시온 비오메디카 엔 레드, 엠.피., 푼다시안 인스티튜토 데 인베스티카시온 사니타리아 푼다시안 시메네스 디아즈 filed Critical 센트로 데 인베스띠가씨오네스 에너제티까스 메디오암비엔딸레스 와이 테크놀로지까스, 오.에이., 엠.피.
Publication of KR20200116076A publication Critical patent/KR20200116076A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00—Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • A61K48/005—Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy characterised by an aspect of the 'active' part of the composition delivered, i.e. the nucleic acid delivered
    • A61K48/0066—Manipulation of the nucleic acid to modify its expression pattern, e.g. enhance its duration of expression, achieved by the presence of particular introns in the delivered nucleic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/85—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
    • C12N15/86—Viral vectors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K39/00—Medicinal preparations containing antigens or antibodies
    • A61K39/12—Viral antigens
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00—Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00—Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • A61K48/005—Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy characterised by an aspect of the 'active' part of the composition delivered, i.e. the nucleic acid delivered
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10—Transferases (2.)
    • C12N9/12—Transferases (2.) transferring phosphorus containing groups, e.g. kinases (2.7)
    • C12N9/1205—Phosphotransferases with an alcohol group as acceptor (2.7.1), e.g. protein kinases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y207/00—Transferases transferring phosphorus-containing groups (2.7)
    • C12Y207/02—Phosphotransferases with a carboxy group as acceptor (2.7.2)
    • C12Y207/02003—Phosphoglycerate kinase (2.7.2.3)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2740/00—Reverse transcribing RNA viruses
    • C12N2740/00011—Details
    • C12N2740/10011—Retroviridae
    • C12N2740/16011—Human Immunodeficiency Virus, HIV
    • C12N2740/16041—Use of virus, viral particle or viral elements as a vector
    • C12N2740/16043—Use of virus, viral particle or viral elements as a vector viral genome or elements thereof as genetic vector
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2800/00—Nucleic acids vectors
    • C12N2800/22—Vectors comprising a coding region that has been codon optimised for expression in a respective host
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2830/00—Vector systems having a special element relevant for transcription
    • C12N2830/48—Vector systems having a special element relevant for transcription regulating transport or export of RNA, e.g. RRE, PRE, WPRE, CTE

Abstract

본 개시내용은 피루베이트 키나제 결핍증에 대한 유전자 요법을 제공하기 위해 포유동물 세포에서 유전자를 발현시키기 위한 폴리뉴클레오타이드 카세트, 발현 벡터 및 방법을 제공한다.

Description

피루베이트 키나제 결핍증을 치료하기 위한 PKLR 전달용 렌티바이러스 벡터
관련 출원에 대한 참조 설명
본 출원은 2017년 10월 16일자로 출원된 미국 가출원 제62/573,037호의 우선권을 주장하며, 이 출원의 전문은 본 명세서에 참조에 의해 원용된다.
전자 제출된 텍스트 파일의 설명
본 출원과 관련된 서열목록은 종이 사본 대신에 텍스트 형식으로 제공되며, 본 명세서에 참조에 의해 원용된다. 서열목록이 담긴 텍스트 파일명은 ROPA_004_01WO_SeqList_ST25.txt이다. 이 텍스트 파일은 29KB이며 2018년 10월 15일에 작성하였고, EFS-Web을 통해 전자 제출되어 있다.
발명의 분야
본 발명은 피루베이트 키나제 결핍증의 유전자 요법에 관한 것이다.
피루베이트 키나제 결핍증(Pyruvate Kinase Deficiency: PKD)은 가변 증후군의 용혈성 빈혈을 유도하고 신생아 기간 동안 치명적일 수 있는 PKLR 유전자의 돌연변이에 의해 야기되는 단일유전자성 대사 질병이다. PKD 열성 유전 특성 및 이의 동종 골수 이식(allogeneic bone marrow transplantation)에 의한 치유적 치료(curative treatment)는 유전자요법적 접근법들의 개발에 이상적인 시나리오를 제공한다.
적혈구에 영향을 미치는 많은 다른 유전적 효소 결함 중에서, 피루베이트 키나제 결핍증(PKD)은 만성 비구상적혈구성 용혈성 빈혈(CNSHA)을 일으키는 가장 빈번한 결함이다(Zanella et al. 2007). PKD의 개시 및 중증도(severity)는 매우 가변적이고 경미한 내지 심각한 신생아 빈혈까지 분포하며, 가장 심각한 경우 소아기 동안 치명적이게 된다(Pissard et al. 2006). 성장 지연, 태아수종(hydrops fetalis) 및 신생아 기간 동안 사망도 낮은 빈도로 보고되었다(Gilsanz et al. 1993). PKD 유병률은 일반 백인 집단에서 1:20,000으로 추산되었고(Beutler et al. 2000), 지금까지 PKLR 유전자에서 195개 초과의 상이한 돌연변이가 동정되어 있다(http://www.lovd.nl/pklr).
동종 골수 이식(BMT)은 중증 PKD 환자를 치유하는데 성공적으로 사용되어 왔으나(Tanphaichitr et al. 2000), 조직적합성 공여체(histocompatible donor)의 낮은 가용성 및 이 환자들의 BMT와 관련된 심각한 합병증(즉, 이식편 대 숙주 질환, 기회 감염 등)은 주기적인 혈액 수혈 및 비장절제술이 PKD의 중증 형태 대부분에 대한 주요 치료 옵션이 되게 하여(Zanella et al. 2005), 환자의 이환율 및 사망률을 급격히 증가시킨다(Hilgard et al. 2005). 중증 PKD 환자에 대한 상기 치료 옵션들의 제한적 효능 및 부작용 및 그의 열성 유전 특성은 PKD를 유전자 요법에 의해 치료하기에 적합한 질병으로 만든다.
PKD는 모든 세포에서 해당 경로(glycolysis pathway)의 마지막 ATP 생성 반응을 촉매하는 피루베이트 키나제(PK) 효소의 결함에 의해 유발된다(Zanella 2005). 성숙한 적혈구에서 PK는 RBC가 PKLR 유전자좌의 적혈구 특이적 대체 프로모터의 조절(Noguchi et al. 1987)로 인해 R-형 특이적 아이소형(RPK)만을 발현하는 경우에 필수적이게 된다(Kanno et al. 1992). 따라서, RPK 활성의 임의의 상실은 RBC 대사 및 수명을 손상시켜(Zanella 2005), CNSHA를 초래한다.
유전자 및 다른 질병 및 질환을 치료 및 예방하기에 유망한 접근법은 유전자 치료 벡터에 의한 치료제의 전달이다. 현재, 바이러스 벡터는 유전자 전달에 가장 큰 효율을 나타내고, 영속적 유전자 발현이 요구될 정도의 유전자 질병의 교정에는 헤르페스바이러스, 레트로바이러스, 렌티바이러스, 아데노바이러스, 또는 AAV계 벡터가 바이러스 생활환의 통합 특성으로 인해 바람직하다.
특히 조혈계에 영향을 미치는 질병과 같은 단일유전자성 질병에 대한 유전자 요법은 자가조직 조혈줄기세포(HSCs)의 유전자 교정이 주요 합병증을 피하는, 동종 HSCT에 대한 대체 치료 옵션이라는 확실한 증거를 제공하였다(Cartier et al. 2009; Cavazzana-Calvo et al 2010; Cartier et al 2012; Aiuti et al 2013; Biffi et al 2013). β-탈지혈증 및 겸상적혈구 질병과 같은 적혈구세포에 영향을 미치는 질병에 대한 유전자 교정은 동물 모델(Pestina et al 2009; Breda et al 2012) 및 인간(Cavazzana-Calvo et al 2010)에서도 다루어졌다. 그러나, PKD와 같은 유전성 적혈구 대사 결핍증에 대한 유전자 요법의 접근법은 여전히 제한적이다.
PKD에 대한 HSC 유전자 요법의 실행가능성은 마우스(Tani et al 1994; Meza et al 2009) 및 개의 RPK 결핍증 실험 모델(Trobridge et al 2012) 모두에서 입증되었고, 이는 유전자-변형된 세포들의 공여체 키메라현상 또는 수준이 유전자-교정된 HSC의 선택적인 이점의 부족을 감안하면 용혈성 표현형의 효율적인 교정에 도달하기 위한 핵심 지점(Richard et al 2004)임을 보여준다. PKD 마우스 모델을 사용한 이전의 연구는 25% 이상의 유전자 교정된 세포가 이식되었을 때 레트로바이러스-유래의 인간 RPK 발현이 PKD 표현형을 완전히 교정할 수 있다는 것을 입증하였다(Meza et al 2009). 교정된 세포의 유사한 치료 역치는 생체내에서 팽창된 포말성 벡터-교정된 HSC가 주입된 하나의 PKD 바센지 개(Basenji dog)에서 최근에 보고되었다(Trobridge et al 2012).
유전자 요법에 사용하기 위한 폴리뉴클레오타이드 카세트 및 발현 벡터를 설계하는 것과 관련하여 많은 과제들이 여전히 남아 있다. 하나의 중요한 과제는 표적 세포에서 전이유전자(transgene)의 충분한 발현을 얻는 것이다. 본 기술분야의 장기적인 미충족 요구는 유전자 전달 후 전이유전자의 충분히 강력한 발현이었다. 몇몇 경우, 플라스미드 DNA 벡터와 같은 특정 벡터의 효능을 위하여 보다 효율적인 발현이 요구된다. 다른 경우들에서도 더욱 유리한 안전성 프로파일을 갖는 더 낮은 치료 용량 또는 덜 침습적인 투여 경로가 가능하도록 하는 더욱 효과적인 유전자 발현 카세트가 요구된다.
높은 수준의 전이유전자 발현은 감마 레트로바이러스(감마-RV) 벡터가 사용될 때 그들의 긴 말단 반복체(LTR)에 의해 치료 전이유전자 발현이 조절된다는 사실로 인하여 달성될 수 있다. 그러나, 몇몇 환자들은 예상치 못한 백혈병을 발생시켰는 바(Hacein-Bey-Abina et al 2008), 상기 유형의 벡터를 기반으로 한 최초의 임상 시도(trial)는 안전성 문제가 제기되었다. LTR의 강한 프로모터 활성은 원암유전자(proto-oncogene) 프로모터의 활성화에 의해 또는 종양 억제 유전자의 억제에 의해 주변 유전자의 조절에 영향을 미칠 수 있었고, 이는 삽입 돌연변이유발을 유도한다(Ott et al 2006; Howard et al 2008; Stein et al 2010; Braun et al 2014). 이러한 발견은 PKD 유전자 요법에 감마-RV 벡터보다 더 안전하고 더 효율적인 벡터를 사용할 필요성을 강조하였다.
하나의 실시형태에서, 본 발명은 a) 프로모터 서열; b) 유전자 산물을 암호화하는 서열; 및 c) 리보핵산(RNA) 이출(export) 신호를 포함하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함하는 발현 카세트(expression cassette)를 제공하며, 여기서 상기 프로모터 서열은 피루베이트 키나제 폴리펩타이드를 암호화하는 서열에 작동 가능하게 연결되며, 선택적으로 상기 a) 내지 c)는 상기 발현 카세트 내에 5'에서 3' 순서로 존재한다. 특정 실시형태에서, 상기 프로모터는 포스포글리세레이트 키나제(PGK) 프로모터이다. 일부 실시형태에서, 상기 유전자 산물은 치료 유전자 산물이다. 일부 실시형태에서, 치료 유전자 산물은 피루베이트 키나제(PK) 폴리펩타이드, 선택적으로 피루베이트 키나제, 간 및 적혈구(pyruvate kinase, liver and red blood cell: PKLR) 폴리펩타이드이다. 특정 실시형태에서, 상기 유전자 산물을 암호화하는 서열은 코돈-최적화된다. 일부 실시형태에서, 상기 유전자 산물을 암호화하는 서열은 서열번호 8에 대해 적어도 85% 동일성을 갖는 인간 피루베이트 키나제 cDNA의 코돈 최적화 형(version)이다. 특정 실시형태에서, 상기 RNA 이출 신호는 우드척 간염 바이러스(woodchuck hepatitis virus: wPRE)의 돌연변이된 전사후 조절 요소(post-transcriptional regulatory element)이다.
특정 실시형태에서, 상기 돌연변이된 wPRE는 서열번호 24와 적어도 80% 동일성을 갖는 서열을 포함하는 키메라(chimeric) wPRE이다. 일부 실시형태에서, 상기 발현 카세트는 하나 이상의 인핸서(enhancer) 서열을 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 발현 카세트는 폴리퓨린 트랙(PPT) 또는 폴리아데닐화(polyA) 신호 서열을 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 발현 카세트는 다음 서열 중 하나 이상을 추가로 포함한다: i) 패킹(packing) 신호 서열; ii) 절두된(truncated) Gag 서열; iii) Rev 응답 요소(RRE); iv) 중앙 폴리퓨린 트랙(cPPT); v) 중앙 말단 서열(CTS); 및 vi) 상류 서열 요소(USE), 선택적으로 시미안 바이러스 40(SV40-USE)에서 유래하는 것. 일부 실시형태에서, 상기 발현 카세트는 5' 및 3' 긴 말단 반복(LTR) 서열을 추가로 포함한다.
관련 실시형태에서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 발현 카세트를 포함하는 재조합 유전자 전달 벡터를 제공한다. 특정 실시형태에서, 상기 재조합 유전자 전달 벡터는 바이러스 또는 바이러스 벡터이다. 특정 실시형태에서, 상기 바이러스 또는 바이러스 벡터는 렌티바이러스(LV)이다.
다른 관련 실시형태에서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터를 포함하는 세포를 제공한다. 일부 실시형태에서, 상기 세포는 혈액 세포이다. 일부 실시형태에서, 상기 세포는 적혈구 세포이다. 일부 실시형태에서, 상기 세포는 골수 세포, 예를 들어, 계통 고갈된(lineage depleted) 골수 세포이다. 일부 실시형태에서, 상기 세포는 조혈 줄기 세포이다. 일부 실시형태에서, 상기 세포는 CD34+ 조혈 줄기 세포이다. 일부 실시형태에서, 상기 세포는 수임 조혈성 적혈구 전구세포(committed hematopoietic erythroid progenitor cell)이다.
또 다른 관련된 실시형태에서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 재조합 유전자 전달 벡터 또는 세포 및 약제약적 허용성 부형제를 포함하는 약제학적 조성물을 제공한다.
다른 실시형태에서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 발현 카세트, 유전자 전달 벡터, 또는 약제학적 조성물을 대상체에게 제공하는 것을 포함하는, 치료 또는 예방을 필요로 하는 대상체의 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는 방법을 제공한다. 하나의 실시형태에서, 상기 질병 또는 질환은 PKD이고, 상기 유전자 산물은 PK 폴리펩타이드, 선택적으로 PKLR 폴리펩타이드이다. 특정 실시형태에서, 상기 약제학적 조성물은 재조합 유전자 전달 벡터를 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 약제학적 조성물은 상기 세포를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 상기 세포는 대상체의 자가 유래(autologous)이다.
관련 실시형태에서, 본 발명은 하나 이상의 적혈구 세포를 유효량의 재조합 바이러스 벡터와 접촉시키는 것을 포함하는, 적혈구 세포에서 전이유전자를 발현시키는 방법을 제공하며, 여기서 상기 벡터는 인간 PGK 프로모터, 인간 PKLR cDNA 전이유전자의 코돈 최적화 형, 및 돌연변이된 wPRE를 포함하며, 여기서 상기 접촉 후, PKLR은 하나 이상의 적혈구 세포에서 검출가능한 수준으로 발현된다.
본 발명의 신규 특징들은 첨부된 청구항에서 상세하게 설명된다. 본 발명의 특징 및 이점의 더 나은 이해는 본 발명의 원리가 이용되는 예시적인 실시형태들을 설명하는 하기 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조함으로써 수득될 것이다:
도 1은 예시적인 LV 벡터의 백본(backbone)에 존재하는 상이한 요소들의 위치를 반영한 도식(scheme)을 나타낸다.
도 2a는 대조용 벡터에서 EGFP 전이유전자의 발현(상부 다이어그램) 또는 치료 벡터에서 PKLR 유전자 cDNA의 코돈 최적화 서열(coRPK)의 발현(하부 다이어그램)을 조절하는 인간 PGK 프로모터를 수용한 유전자 요법 실험을 통해 사용된 예시적인 자가-불활성화(SIN) LV 벡터의 개략도이다.
도 2b는 개발된 PGK-coRPK LV 벡터의 기능성을 다루기 위해 수행되는 유전자 요법 프로토콜의 개략도이다.
도 3a 내지 도 3d는 유전자 교정 후에 1차 수용체의 말초혈액에서의 PKD 표현형의 교정을 나타내는 데이터를 도시한 것이다. 도 3a 및 도 3b는 각각 건강한 마우스(검은 막대, n=5) 및 PKD 빈혈 마우스(회색 막대, n=6), 및 EGFP(흰색 막대, n=9) 또는 coRPK 형질도입된 세포(스크래치된 막대, n=17)에 의해 이식된 PKD 빈혈 마우스에서의 RBC 및 망상적혈구 수준을 나타낸다. 데이터는 평균 ± SEM으로 나타내고, 비-모수적(non-parametric) Kruskal-Wallis 시험에 의해 분석하였다. 도 3c는 시간에 걸쳐서 바이오틴 표지된 RBC의 검출에 사용된 유세포분석 전략을 나타내고, 도 3d는 건강한(검은 선, n=2), 빈혈(회색 선, n=2) 및 유전자 교정된 마우스(불연속 선, n=4)에서의 RBC 생존 동역학을 나타낸다. 데이터는 평균±SEM으로 나타내고, 양방향 ANOVA 시험에 의해 분석하였다. 건강한 마우스, 비-이식된 대조용 마우스; PKD, 비-이식된 PKD 마우스; coRPK, 치료 전이유전자를 발현하는 PKD 마우스.
도 4a 내지 도 4c는 2차 이식된 마우스에서 다중 계통의 조혈 재구성을 나타낸다. 도 4a는 상이한 조혈 계통을 CD3-PE, B220-PE, B220-PECy5, Gr1-바이오틴 및 Mac1-바이오틴 항체 + SAV-PE-Cy5를 이용하여 표지화하여 식별하는데 사용된 유세포분석 전략의 다이어그램이다. 도 4b는 대표적인 점 플롯(dot plot)을 도시한 것이며, 도 4c는 이식 후 140 일째에 PB에 존재하는 각 계통의 백분율을 도시한 것이다. 막대는 건강한 마우스(n=2, 검은 막대) 및 PKD 마우스(n=2, 회색 막대) 대조군, 및 coRPK 치료 전이유전자를 발현하는 2차 이식된 마우스(n=4, 스크래치된 막대)의 평균 백분율±SEM을 나타낸다.
도 5a 내지 도 5d는 2차 이식된 마우스에서의 PKD 표현형 교정을 도시한 것이다. 도 5a는 망상적혈구 집단(청색)을 식별하기 위한 비-이식된 마우스 및 2차 수용체 유래의 혈액 도말표본의 브릴리언트 크레실(Brilliant Cresyl) 블루 염색을 나타낸다. 도 5b는 말초 혈액에 존재하는 망상적혈구 수준의 유세포 분석이다. 도 5c는 RBC 백분율을 나타내고, 도 5d는 coRPK 전이유전자를 발현하는 2차 이식된 마우스(스크래치된 막대, n=4)에서, 건강한 마우스(검은 막대, n=3)에서, 그리고 빈혈 대조군 마우스(회색 막대, n=3)에서의 망상적혈구 백분율을 나타낸다. 데이터는 평균±SEM으로 나타내고, 비-모수적 양방향 Mann-Whitney 시험에 의해 분석하였다.
도 6a 내지 도 6c는 프로바이러스 통합의 정량을 나타낸다. 도 6a는 이식 후 120 내지 170일째에 개별 이식된 마우스로부터의 BM CFU에 존재하는 세포 당 벡터 카피 수를 나타낸다. 형질도입 및 키메라현상 백분율이 또한 도시된다. 도 6b는 상이한 조혈 구획들로부터의 세포에 존재하는 프로바이러스 카피 수를 나타낸다. 칼럼은 이식된 마우스의 상이한 그룹들의 평균±SEM을 나타낸다. 도 6c는 개별 이식된 EGFP 발현 마우스(회색 선) 및 coRPK 전이유전자를 운반하는 마우스(검은 선) 유래의 BM 세포에 존재하는 프로바이러스 통합 동역학을 나타낸다.
도 7a 내지 도 7c는 유전자 교정된 마우스에서 적혈구 분화 패턴의 정규화(normalization)를 도시한 것이다. 도 7a는 이식 후 140일째에 골수 및 비장에 존재하는 상이한 적혈구 아집단의 백분율을 나타낸다. 도 7b는 사용된 유세포분석 전략의 대표적인 점 플롯을 나타낸다. CD71 및 Ter119 마커의 발현 강도는 4개의 적혈구 아집단을 식별할 수 있게 한다. 집단 I: 초기 전적혈구모세포(Ter119med CD71high), 집단 II: 호염기성 적혈구모세포(Ter119highCD71high), 집단 III: 후기 호염기성 및 다염적혈구모세포(Ter119highCD71med), 및 집단 IV: 호산성 적혈구모세포, 망상적혈구 세포 및 성숙 적혈구세포(Ter119highCD71low). 도 7c는 비-이식 및 이식된 마우스에서 ELISA에 의해 측정된 혈장 Epo 수준을 나타낸다. 점(dot)은 개별 마우스의 값을 나타낸다. 선(line)은 평균±SEM을 나타내고, 비-모수적 Kruskal-Wallis 시험에 의해 분석되었다. 건강한 마우스, 비-이식된 대조군 마우스; PKD, 비-이식된 PKD 마우스; EGFP, EGFP 전이유전자를 발현하는 PKD 마우스; coRPK, 치료 전이유전자를 발현하는 PKD 마우스.
도 8a 및 도 8b는 대조군 마우스 및 형질도입된 세포에 의해 이식된 마우스에서의 조혈 전구세포 검정을 나타낸다. 데이터는 이식 후 140 일째에 비장(도 8a) 및 골수(도 8b) 유래의 총 CFU를 입증한다. 점은 분석된 마우스 당 콜로니 수를 나타내고, 선은 각 그룹의 평균±SEM을 나타낸다. 데이터는 비-모수적 Kruskal-Wallis 시험에 의해 통계적으로 분석되었다.
도 9a 내지 도 9c는 이식 후 140 일째에 유전자 교정된 마우스에서 비장비대 및 기관 병리상태의 복귀(reversion)를 입증한다. 도 9a는 대표적인 비장 사진을 나타내며, 도 9b는 1차 및 2차 이식된 PKD 마우스로부터의 총 체중에 대한 비장 중량의 비를 나타낸다. 점은 개별 마우스의 값을 나타낸다. 선은 그룹당 평균±SEM을 나타낸다. 데이터는 비-모수적 Kruskal-Wallis 시험에 의해 분석되었다. 도 9c는 1차 이식된 PKD 마우스 유래의 비장 및 간의 조직학적 연구를 나타낸다. 제1 칼럼 및 제2 칼럼은 헤마톡실린-에오신으로 염색하고 광학현미경에서 각각 4x 및 10x 대물렌즈를 사용하여 촬영한 비장 및 간의 대표적인 조직학 절편을 나타낸다. 화살표는 골수외 적혈구생성을 나타내는 적혈구 세포 클러스터들을 가리킨다. 제3 칼럼은 화살촉으로 표시된 철 침착물을 검출하기 위한 간 절편의 프러시안 블루(Prussian blue) 염색(Fe)을 나타낸다. 사진은 20x 대물렌즈를 사용하여 촬영하였다. 그룹 설명은 도 7에서와 같다. 2nd coRPK, 2차 수용체.
도 10a 내지 도 10g는 유전자 변형된 세포에 의해 이식된 마우스 유래 RBC 샘플에서의 대사 프로파일링을 도시한 것이다. 유의적인 대사 프로파일의 분석은 2개의 독립적인 실험에서 PKD 동물과 비교하여 건강한 마우스 및 이식된 마우스에서 변화한다. 도 10a는 비표적화된 프로파일링에 의해 수득된 완전한 RBC 열 맵(map)을 나타내며, 여기서 상위 및 하위 대사산물 수준은 각각 적색 및 청색으로 표시된다. 열거된 대사산물은 다음의 기준에 의하여 유의적인 하나 이상의 비교를 나타낸다: 절대 배수(fold) 변화 > 1.5; 최소 신호 > 2000; 조정된 p값 < 0.01. 검은 박스는 그룹들 간의 상이한 프로파일을 갖는 대사산물 변화의 클러스터를 강조한다. 도 10b, 도 10c 및 도 10d는 이식 후 140일째에 PKD 마우스와 비교하여 비표적화된 프로파일링에 의해 측정된, RBC 중의 ATP, ADP 및 피루베이트 수준을 각각 도시한 것이다. 검정 1: 건강한 마우스(검은 막대) n=1, PKD(회색 막대) n=1, hPGK-EGFP(흰색 막대) n=2, hPGK-coRPK(스크래치된 막대) n=3. 검정 2: 건강한 마우스 n=2, PKD n=2, hPGK-EGFP n=6, hPGK-coRPK n=10. 도 10e, 10F 및 10g는 이식 후 280 일째에 해당 경로(glycolytic pathway)에 관여하는 선택된 수의 대사산물(각각 PEP, 3-포스포글리세린산 및 D-락트산)의 RBC 표적화된 대사 프로파일링을 나타낸다. 점은 개별 마우스의 값을 나타낸다. 선은 평균±SEM을 나타내고, 비-모수적 Kruskal-Wallis 시험에 의해 분석되었다. 검정 2: 건강한 마우스 n=7, PKD n=5, hPGK-EGFP n=3, hPGK-coRPK n=5.
도 11a 내지 도 11c는 대조용 마우스 및 형질도입된 세포에 의해 이식된 마우스 유래의 RBC에서의 피루베이트 키나제 활성, 헥소키나제 활성 및 피루베이트 키나제 효소 활성과 헥소키나제 효소 활성의 비를 각각 도시한 것이다. RBC는 셀룰로스 칼럼을 통해 혈액 샘플로부터 정제하여 백혈구 PK 활성 오염을 방지하고 효소 활성 평가를 수행하였다. 검은 막대, 건강한 마우스(n=2); 흰색 막대, EGFP 발현 벡터에 의해 형질도입된 세포를 이식한 마우스(n=3); 스크래치된 막대, coRPK 발현 벡터에 의해 형질도입된 세포를 이식한 마우스(n=3). 체크무늬 막대는 건강한 지원자(n=1)로부터의 값을 나타낸다. 데이터는 각 그룹의 평균±SEM을 나타낸다.
도 12a 내지 도 12d는 유전자 변형된 세포가 이식된 마우스로부터의 WBC 샘플에 존재하는 비표적화된 대사 프로파일링을 나타낸다. 도 12a는 대조군 및 이식된 마우스의 RBC(적색 점; 좌측 및 중심) 및 WBC(청색 점; 우측 상의 클러스터)에 존재하는 비표적화된 대사산물 프로파일의 주요 성분 분석을 나타낸다. 도 12b, 12c, 및 12d는 각각 PKD 마우스와 비교하여 WBC에 존재하는 ATP, ADP 및 피루베이트 수준을 도시한 것이다. 검정 1: 건강한 마우스(검은 막대) n=1, PKD(회색 막대) n=1, hPGK-EGFP(흰색 막대) n=2, hPGK-coRPK(스크래치된 막대) n=3. 검정 2: 건강한 마우스 n=2, PKD n=2, hPGK-EGFP n=6, hPGK-coRPK n=10. 데이터는 그룹당 평균±SEM을 나타내고, 비-모수적 Kruskal-Wallis 시험에 의해 분석되었다.
도 13은 상이한 시점 및 조직에서 모든 마우스로부터 수확된 샘플에 대해 Tsp509I 효소에 의해 생성된 LAM-PCR 생성물의 겔 영상(image)을 나타낸다. 벡터 통합 부위는 3' 벡터 LTR-게놈 연결점(junction)의 LAM-PCR 증폭에 의해 식별되었다. MultiNA 자동화 시스템을 사용하여, 여러 밴드들에 의해 특성화된 패턴을 생성하였다. 벡터 백본에서 유래된 Tsp509I 내부 대조 밴드(IC)는 화살표로 표시된다.
도 14는 상이한 시점 및 조직에서 모든 마우스로부터 수확된 샘플들에 대해 HpyCH4IV5 효소에 의해 생성된 LAM-PCR 생성물의 겔 이미지를 나타낸다. 벡터 통합 부위는 3' 벡터 LTR-게놈 연결점의 LAM-PCR 증폭에 의해 식별되었다. MultiNA 자동화 시스템을 사용하여, 여러 밴드들에 의해 특성화된 패턴을 생성하였다. 벡터 백본 유래의 HpyCH4IV5 IC는 화살표로 표시된다.
도 15는 유전자 변형된 조혈 전구 세포에 의해 이식된 마우스에서 수행된 통합 부위 매핑(mapping) 분석의 일반적인 방식을 도시한 것이다. 2가지 독립적인 실험들(표 3)에 속하는 이식된 마우스로부터 이식 후 상이한 시점에서 수확한 골수 및 백혈구 샘플은 도시된 파이프라인을 따라 보충 방법들에 기재된 바와 같이 분석하였다.
도 16a 및 도 16b는 이식된 마우스의 게놈을 따른 LV 통합 분포를 나타낸다. 도 16a는 TSS의 500 Kb 상류 및 하류에 걸쳐 있는 가장 가까운 RefSeq 유전자의 전사 개시 부위(TSS) 주위의 통합 부위(IS) 빈도 분포를 도시한 것이다. 상부의 숫자는 모든 샘플 및 시점에서 검출된 IS의 수이다. 도 16b는 EGFP 전이유전자(검은 막대) 또는 coRPK 치료 전이유전자(회색 막대)를 발현하는 이식된 마우스에서 LV 통합 부위의 염색체 분포를 도시한 것으로, 임의의 특정 염색체쪽으로 어떠한 편중(skewing)도 나타내지 않는다.
도 17a 내지 도 17c는 coRPK-LV 형질도입된 세포의 클론 풍부도(abundance) 분석을 입증한다. 점들은 검정 1(도 17a) 및 검정 2(도 17b 및 17c)로부터 각 마우스에서 수집(pool)된 통합들의 클론 풍부도의 표시를 플롯화한 것이다. 각 IS에 대한 상대적 백분율(y축)은 각 데이터세트에서 수득된 서열 판독값들의 총 수에 상대적인 것이다. BM, 골수; PB, 말초 혈액; coRPK1-14, 치료 벡터에 의해 형질도입된 조혈 세포가 이식된 마우스.
도 18은 치료 PGK-coRPK LV 벡터를 운반하는 1차 및 2차 수용체 마우스 간의 추적된 공유 통합(tracked shared integration)을 나타낸다. 어느 한 마우스에서 임의의 기관 및 임의의 시간에서 검출된 통합들이 수집된다. 2차 수용체는 이식된 마우스 coRPK11 내지 14로부터 수집된 BM을 수용하였다. 검출된 IS의 나머지는 1차 또는 2차 수용체에서 검출되었다. 박스 안의 숫자는 언급된 마우스에서의 해당 통합의 백분율의 대표성을 나타낸다. 통합 분석에 적용된 5% 이상의 필터 이외에, 서열 카운트가 3 미만인 모든 통합은 제거되었다.
도 19는 EGFP-LV 형질도입된 세포의 클론 풍부도 분석을 입증한다. 점은 각 마우스의 골수에서 수집된 통합의 클론 풍부도의 표시를 플롯화한 것이다. 각 IS에 대한 상대적 백분율(y축)은 각 데이터세트에서 수득된 서열 판독값의 총 수에 상대적인 것이다. co-RPK 형질도입된 세포(도 17)와 유사하게, 그래프는 대다수의 이식된 마우스가 조혈 재증식의 다클론성 패턴을 나타낸다는 것을 시사한다.
도 20은 LV 게놈 통합 프로파일을 도시한 것이다. 유전자 온톨로지(Gene Ontology: GO) 분석은 이식된 마우스 유래의 샘플에 대하여 GREAT 소프트웨어를 사용하여 수행하였다. 이 연구로부터 검색된 모든 통합(N = 2220)은 이 도면의 좌측 부분에 나타낸 유전자 기능의 과발현(overrepresentation)을 보여주었다. 가장 풍부한 통합이 특정 유전자 클래스에 농축되었는지를 다루기 위해, 상대적 서열 카운트가 전체 데이터세트의 >5%인 모든 IS(도 17에 제시됨)를 선택하였고, 이들은 과발현되는 GO 유전자 클래스들이 없음을 나타낸다.
도 21은 PGK-coRPK LV 렌티바이러스 벡터의 개략도를 도시한 것이다.
도 22는 PGK-coRPK LV 렌티바이러스 벡터를 포함하는 플라스미드(CPcoRPKW-17)의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 23a 내지 도 23h는 다양한 기능성 요소의 위치를 나타내는 주석이 달린 PGK-coRPK LV 렌티바이러스 벡터의 뉴클레오타이드 서열을 나타낸다.
도 24a 및 도 24b는 PGK-coRPK LV 렌티바이러스 벡터의 작용 메카니즘을 도시한 것이다. 도 24a는 PGK-coRPK LV 벡터의 이소성(ectopic) 발현이 PKD 적혈구 세포의 야생형 표현형을 구제할 것이며, 그렇지 않으면 기능성 RPK 단백질이 기능을 수행하기에 충분한 에너지를 생성하는 기능성 RPK 단백질을 생성할 수 없다는 것을 나타낸다. 도 24b는 PGK-coRPK LV 렌티바이러스 벡터에 의한 RPK 결핍증 CD34+ 조혈 전구세포의 생체외 형질도입 및 후속적인 환자 내로의 이식에 기초한 PKD 환자에 대한 유전자 요법 전략을 나타낸 것이다. 치료 인간 PKLR 유전자 cDNA를 운반하는 개발된 PGK-coRPK LV 렌티바이러스 벡터는 생체외 형질도입 시에 환자의 CD34+ 세포 게놈에 통합될 것이다. 이들 유전자 교정된 세포들은 그 다음 환자에게 다시 주입될 것이며, 여기서 상기 세포들은 치료 전이유전자를 발현하는 RBC를 생성할 것이고, 따라서 PKD 병리학적 표현형을 교정할 기능성 RPK 단백질을 생성할 것이다. 보스턴 어린이 병원(Boston Child Hospital)의 블로그로부터 수정된 도면.
정의
본 명세서에 사용된 바와 같은 "벡터"는 폴리뉴클레오타이드를 포함하거나 또는 폴리뉴클레오타이드와 결합하며 세포에 상기 폴리뉴클레오타이드의 전달을 매개할 수 있는 거대분자(macromolecule) 또는 거대분자들의 결합을 의미한다. 예시적인 벡터는 예를 들어, 플라스미드, 바이러스 벡터, 리포좀 및 다른 유전자 전달 비히클(vehicle)을 포함한다.
용어 "LV"는 렌티바이러스의 약어이고, 바이러스 자체 또는 이의 유도체를 지칭할 수 있다. 이 용어는 다른 것이 필요한 경우를 제외하고는 모든 아형(subtype) 및 자연 발생 형태 및 재조합 형태를 모두 포함한다.
본 명세서에 사용된 용어 "유전자" 또는 "암호(coding) 서열"은 유전자 산물을 암호화(encode)하는 시험관내 또는 생체내의 뉴클레오타이드 서열을 지칭한다. 몇몇 경우에, 상기 유전자는 암호 서열, 즉 유전자 산물을 암호화하는 서열로 이루어지거나 본질적으로 이루어진다. 다른 경우에, 상기 유전자는 부가적인 비-암호 서열을 포함한다. 예를 들어, 상기 유전자는 암호 영역 이전 및 이후의 영역, 예를 들어, 5' 비해독(5' UTR) 서열 또는 "리더(leader)" 서열 및 3' UTR 서열 또는 "트레일러(trailer)" 서열, 뿐만 아니라 개별 암호 분절(엑손)들 사이의 개재 서열(인트론)을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "치료 유전자"는 발현될 때 이 유전자가 존재하는 세포 또는 조직, 또는 상기 유전자가 발현되는 포유류에 유익한 효과를 부여하는 유전자를 지칭한다. 유익한 효과의 예는 병태(condition) 또는 질병의 징후 또는 증상의 개선, 병태 또는 질병의 예방 또는 억제, 또는 바람직한 특성의 부여를 포함한다. 치료 유전자는 세포 또는 포유류의 유전자 결핍증을 교정하는 유전자를 포함한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 전이유전자(transgene)는 벡터에 의해 세포에 전달되는 유전자이다.
본 명세서에 사용된 용어 "유전자 산물"은 폴리펩타이드, 펩타이드, 단백질 또는 짧은 간섭 RNA(siRNA), miRNA 또는 작은 헤어핀 RNA(shRNA)를 포함하는 간섭 RNA와 같은 폴리뉴클레오타이드 서열의 바람직한 발현 생성물을 지칭한다.
본 명세서에 사용된 용어 "폴리펩타이드", "펩타이드" 및 "단백질"은 임의의 길이의 아미노산의 중합체를 지칭한다. 이 용어는 또한 변형된, 예를 들어, 이황화 결합 형성, 글리코실화, 지질화, 인산화, 또는 표지 성분과의 접합이 이루어진 아미노산 중합체를 포함한다.
"포함하는(comprising)"이란, 언급된 요소들이 예를 들어, 조성물, 방법, 키트 등에 필요하지만, 다른 요소들이 예를 들어, 청구 범위 내에서 조성물, 방법, 키트 등을 형성하는데 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 프로모터에 작동 가능하게 연결된 치료 폴리펩타이드를 암호화하는 유전자를 포함하는 발현 카세트는 상기 유전자 및 프로모터 이외에 다른 요소들, 예를 들어, 폴리아데닐화 서열, 인핸서 요소, 다른 유전자, 링커 도메인 등을 포함할 수 있는 발현 카세트이다.
"본질적으로 이루어진"이란, 예를 들어, 기술된 조성물, 방법, 키트 등의 범위가 예를 들어, 상기 조성물, 방법, 키트 등의 기본 및 신규 특성(들)에 중대한 영향을 미치지 않는 특정 물질들 또는 단계들에 제한되는 것을 의미한다. 예를 들어, 프로모터 및 폴리아데닐화 서열에 작동 가능하게 연결된 치료 폴리펩타이드를 암호화하는 유전자로 "본질적으로 이루어진" 발현 카세트는 상기 유전자의 전사 또는 해독에 중대한 영향을 미치지 않는 한 부가적인 서열, 예컨대 링커 서열을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 언급된 서열로 "본질적으로 이루어진" 변이체(variant), 또는 돌연변이체(mutant) 폴리펩타이드 단편은 이것이 유래된 전체 길이의 순수(naive) 폴리펩타이드에 기초한 서열의 경계들에서 약 10개의 아미노산 잔기가 많거나 적은 상기 언급된 서열, 예컨대 상기 언급된 경계 아미노산 서열보다 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1개 잔기가 적은, 또는 상기 언급된 경계 아미노산 서열보다 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10개 잔기가 많은, 상기 언급된 서열의 아미노산 서열을 갖는다.
"이루어진"이란, 상기 조성물, 방법 또는 키트로부터 청구항에 명시되지 않은 임의의 요소, 단계 또는 성분이 배제되는 것을 의미한다. 예를 들어, 프로모터 및 전사후 조절 요소에 작동 가능하게 연결된 치료 폴리펩타이드를 암호화하는 유전자로 "이루어진" 발현 카세트는 상기 프로모터, 상기 치료 폴리펩타이드를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드 서열, 및 전사후 조절 요소로만 이루어진다. 다른 예로서, 언급된 서열로 "이루어진" 폴리펩타이드는 상기 언급된 서열만을 함유한다.
본 명세서에 사용된 "발현 벡터"는 당해의 유전자 산물을 암호화하는 폴리뉴클레오타이드를 포함하고 의도된 표적 세포에서 유전자 산물의 발현에 영향을 미치는, 상기 논의된 또는 본 기술분야에 공지된 바와 같은 플라스미드, 미니서클(minicircle), 바이러스 벡터, 리포좀 및 이의 유사물과 같은 벡터를 포함한다. 또한, 발현 벡터는 표적 중에서 상기 유전자 산물의 발현을 용이하게 하기 위하여 상기 암호화 영역에 작동 가능하게 연결된 조절 요소를 포함하기도 한다. 조절 요소, 예컨대 프로모터, 인핸서, UTR, miRNA 표적화 서열 등과 이들의 발현을 위해 작동 가능하게 연결된 유전자 또는 유전자들의 조합은 때로 "발현 카세트"라고 지칭되기도 한다. 이러한 조절 요소들은 다수가 공지되어 있고, 본 기술분야에서 이용할 수 있거나, 본 기술분야에서 이용할 수 있는 성분들로부터 쉽게 작제될 수 있다.
본 명세서에 사용된 "프로모터"는 RNA 폴리머라제의 결합을 유도하여 RNA 합성을 촉진하는 DNA 서열, 즉 전사를 유도하기에 충분한 최소 서열을 포함한다. 프로모터 및 대응하는 단백질 또는 폴리펩타이드 발현은 편재하는 것일 수 있고, 이는 매우 다양한 세포, 조직 및 종에서 강하게 활성인 것 또는 세포 유형 특이적, 조직 특이적 또는 종 특이적인 것을 의미한다. 프로모터는 연속적으로 활성인 것을 의미하는 "구성적"일 수 있거나, 또는 생물적 인자 또는 무생물적 인자의 존재 또는 부재에 의하여 프로모터가 활성화 또는 불활성화될 수 있음을 의미하는 "유도성"일 수 있다. 또한, 본 발명의 핵산 작제물 또는 벡터에는 상기 프로모터 서열에 근접하거나 근접하지 않을 수 있는 인핸서 서열이 포함된다. 인핸서 서열은 프로모터 의존적 유전자 발현에 영향을 미치며 천연 유전자의 5' 또는 3' 영역에 위치할 수 있다.
본 명세서에 사용된 "인핸서"는 인접 유전자의 전사를 자극하거나 억제하는 시스 작용성(cis-acting) 요소를 포함한다. 전사를 억제하는 인핸서는 또한 "사일런서(silencer)"라 지칭된다. 인핸서는 암호 서열로부터, 그리고 전사된 영역의 하류 위치로부터 수 킬로염기(kb) 쌍 이하의 거리에 걸쳐 어떤 방향으로든지 기능할 수 있다(즉, 암호 서열과 결합될 수 있다).
본 명세서에 사용된 "종결 신호 서열"은 폴리아데닐화 신호 서열과 같이 RNA 폴리머라제가 전사를 종결하게 하는 임의의 유전자 요소를 포함한다.
본 명세서에 사용된 용어 "작동적으로 연결된" 또는 "작동 가능하게 연결된"은 유전자 요소, 예를 들어, 프로모터, 인핸서, 종결 신호 서열, 폴리아데닐화 서열 등과 같은 유전자 요소들이 예측한 방식으로 작동하게 하는 관계에 있는, 상기 유전자 요소들의 병치(juxtaposition)를 지칭한다. 예를 들어, 프로모터가 암호 서열의 전사 개시를 돕는다면 상기 프로모터는 암호 영역에 작동적으로 연결된 것이다. 이러한 기능적 관계가 유지되는 한, 상기 프로모터와 암호 영역 사이에는 개재(intervening) 잔기가 있을 수 있다.
본 명세서에 사용된, 용어 "이종(heterologous)"은 비교되고 있는 개체(entity)의 나머지와 유전형적으로 상이한 개체에서 유래된 것을 의미한다. 예를 들어, 유전 공학 기술에 의해 다른 종 유래의 플라스미드 또는 벡터로 도입된 폴리뉴클레오타이드는 이종 폴리뉴클레오타이드이다. 다른 예로서, 천연 암호 서열로부터 제거되어 자연적으로 연결되지 않은 암호 서열에 작동적으로 연결된 프로모터는 이종 프로모터이다. 따라서, 예를 들어, 이종 유전자 산물을 암호화하는 이종 핵산을 포함하는 LV 벡터는 자연적으로 발생하는 야생형 LV에 정상적으로 포함되지 않은 핵산을 포함하는 LV 벡터이고, 상기 암호화된 이종 유전자 산물은 자연적으로 발생하는 야생형 LV에 의해 정상적으로 암호화되지 않는 유전자 산물이다.
뉴클레오타이드 분자 또는 유전자 산물에 관하여 본 명세서에 사용된 용어 "내인성"은 숙주 바이러스 또는 세포에서 자연적으로 발생하거나 그와 관련된 핵산 서열, 예를 들어, 유전자 또는 유전자 요소, 또는 유전자 산물, 예를 들어, RNA, 단백질을 지칭한다.
본 명세서에 사용된 용어 "천연"은 야생형 바이러스 또는 세포에 존재하는 뉴클레오타이드 서열, 예를 들어, 유전자, 또는 유전자 산물, 예를 들어, RNA, 단백질을 지칭한다.
본 명세서에 사용된 용어 "변이체"는 기준(reference) 폴리뉴클레오타이드 또는 폴리펩타이드 서열, 예를 들어, 천연 폴리뉴클레오타이드 또는 폴리펩타이드 서열의 돌연변이체, 즉 기준 폴리뉴클레오타이드 또는 폴리펩타이드 서열과 100% 미만의 서열 동일성을 갖는 돌연변이체를 지칭한다. 다르게 표현하면, 폴리뉴클레오타이드 서열의 변이체는 기준 폴리뉴클레오타이드 서열, 예컨대 천연 폴리뉴클레오타이드 서열에 비해 적어도 하나의 뉴클레오타이드 차이(예컨대, 뉴클레오타이드 치환, 뉴클레오타이드 삽입 또는 뉴클레오타이드 결실)를 포함한다. 폴리펩타이드 서열의 변이체는 기준 폴리펩타이드 서열, 예컨대 천연 폴리펩타이드 서열에 비해 적어도 하나의 아미노산 차이(예컨대, 아미노산 치환, 아미노산 삽입, 아미노산 결실)를 포함한다. 예를 들어, 변이체는 전체 길이의 폴리뉴클레오타이드 서열과 70% 이상의 서열 동일성, 예컨대 전체 길이의 천연 폴리뉴클레오타이드 서열과 75% 또는 80% 이상의 동일성, 예컨대 85%, 90% 또는 95% 이상, 예를 들어, 98% 또는 99% 동일성을 갖는 폴리뉴클레오타이드일 수 있다. 다른 예로서, 변이체는 전체 길이의 천연 폴리펩타이드 서열과 70% 이상의 서열 동일성, 예컨대 전체 길이의 천연 폴리펩타이드 서열과 75% 또는 80% 이상의 동일성, 예컨대 85%, 90% 또는 95% 이상, 예를 들어, 98% 또는 99% 동일성을 갖는 폴리펩타이드일 수 있다. 또한, 변이체는 기준, 예컨대 천연 서열의 단편과 70% 이상의 서열 동일성, 예컨대 천연 서열과 75% 또는 80% 이상의 동일성, 예컨대 85%, 90% 또는 95% 이상, 예를 들어, 98% 또는 99% 동일성을 공유하는 기준, 예컨대 천연 서열의 변이 단편을 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 "생물학적 활성" 및 "생물학적으로 활성인"은 세포에 존재하는 특정 생물학적 요소에 기인하는 활성을 지칭한다. 예를 들어, "면역글로불린", "항체" 또는 이의 단편 또는 변이체의 "생물학적 활성"은 항원성 결정인자에 결합하여 면역학적 기능을 용이하게 하는 능력을 지칭한다. 또 다른 예로서, 폴리펩타이드 또는 이의 기능적 단편 또는 변이체의 생물학적 활성은 이의 천연 기능, 예를 들어, 결합, 효소 활성 등을 수행하는 상기 폴리펩타이드 또는 이의 기능성 단편 또는 변이체의 능력을 지칭한다. 세번째 예로서, 유전자 조절 요소, 예컨대 프로모터, 인핸서, 코작(Kozak) 서열 등의 생물학적 활성은 즉 이것이 작동 가능하게 연결된 유전자의 발현을 조절하는, 즉 각각 그 해독을 각각 촉진, 증진 또는 활성화시키는 상기 조절 요소 또는 이의 기능성 단편 또는 변이체의 능력을 지칭한다.
본 명세서에 사용된, 용어 "투여하는" 또는 "도입하는"은 재조합 단백질 발현을 위한 벡터를 세포, 대상체의 세포들 및/또는 기관들에, 또는 대상체에 전달하는 것을 지칭한다. 이러한 투여하는 또는 도입하는은 생체내에서, 시험관내에서 또는 생체외에서 일어날 수 있다. 유전자 산물의 발현을 위한 벡터는 일반적으로 물리적 수단(예컨대, 인산칼슘 형질감염, 전기침투(electroporation), 마이크로주사(microinjection) 또는 지질감염(lipofection))에 의한 이종 DNA의 세포 내로의 삽입을 의미하는 형질감염; 일반적으로 감염 인자, 즉 바이러스에 의한 도입을 의미하는 감염; 또는 일반적으로 바이러스에 의한 세포의 안정한 감염 또는 바이러스 인자(예컨대, 박테리오파지)에 의해 하나의 미생물로부터 다른 미생물로 유전 물질의 전달을 의미하는 형질도입에 의하여 세포 내로 도입될 수 있다.
"형질전환"은 전형적으로 이종 DNA를 포함하는 박테리아, 또는 종양유전자를 발현하고 종양 세포와 같은 연속 성장 방식으로 전환된 세포를 지칭하는데 사용된다. 세포를 "형질전환"하는데 사용된 벡터는 플라스미드, 바이러스 또는 다른 비히클일 수 있다.
전형적으로, 세포는 이 세포 내로 이종 DNA(즉, 벡터)의 투여, 도입 또는 삽입을 위해 사용된 수단에 따라 "형질도입된", "감염된", "형질감염된" 또는 "형질전환된" 것으로 지칭된다. 용어 "형질도입된", "형질감염된" 및 "형질전환된"은 이종 DNA의 도입 방법에 상관없이 본 명세서에서 호환 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 "숙주 세포"는 벡터에 의하여 형질도입된, 감염된, 형질감염된 또는 형질전환된 세포를 지칭한다. 상기 벡터는 플라스미드, 바이러스 입자, 파지 등일 수 있다. 배양 조건, 예컨대 온도, pH 등은 발현을 위해 선택된 숙주 세포에 종래 사용된 조건이고, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 것이다. 용어 "숙주 세포"는 초기 형질도입된, 감염된, 형질감염된 또는 형질전환된 세포 및 이의 자손(progeny)을 지칭하는 것으로 이해될 것이다.
용어 "치료", "치료하는" 등은 일반적으로 바람직한 약리학적 및/또는 생리학적 효과를 수득하는 것을 의미하기 위해 본 명세서에 사용된다. 상기 효과는 질병 또는 이의 증상을 완전하게 또는 부분적으로 방지하는 측면에서, 예컨대 상기 질병 또는 이의 증상이 대상체에서 일어날 가능성을 감소시키는 측면에서 예방적일 수 있고(또는), 그 질병에 기인할 수 있는 질병 및/또는 부작용을 부분 또는 완전 치유하는 측면에서 치료적일 수 있다. 본 명세서에 사용된 "치료"는 포유류의 질병에 대한 모든 치료를 포함하며, (a) 그 질병의 소인이 있을 수 있으나 그 질병에 걸린 것으로 아직 진단받지 않은 대상체에서 그 질병이 일어나지 않게 방지하는 것; (b) 그 질병을 억제하는 것, 즉 그 질병의 발달을 저지하는 것; 또는 (c) 그 질병을 경감시키는 것, 즉 그 질병의 퇴행을 유발하는 것을 포함한다. 치료제는 질병 또는 상해의 개시 전, 개시 중 또는 개시 후에 투여될 수 있다. 치료가 환자의 바람직하지 않은 임상 증상을 안정화시키거나 감소시키는 진행 중인 질병의 치료가 특히 유익하다. 이러한 치료는 병에 걸린 조직들의 기능이 완전 상실되기 전에 수행되는 것이 바람직하다. 해당 요법은 질병의 증상성 단계 동안, 몇몇 경우에는 질병의 증상성 단계 후에 바람직하게 투여될 것이다.
용어 "개체", "숙주", "대상체" 및 "환자"는 본 명세서에서 호환 사용되며, 인간 및 비-인간 영장류, 예를 들어, 유인원 및 인간; 포유류 스포츠 동물(예컨대, 말); 포유류 가축(예컨대, 양, 염소 등); 포유류 애완동물(개, 고양이 등); 및 설치류(예컨대, 마우스, 래트 등)를 포함하는, 이에 제한되지 않는 포유류를 의미한다.
본 명세서에 사용된 용어는 오로지 특정 실시형태들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 본 명세서에 사용된 단수적 표현은 문맥이 분명히 다르게 나타내지 않는 한 복수의 형태도 포함하는 것이다. 또한, 용어 "포함하는(including)", "포함한다(includes)", "갖는(having)", "갖는다(have)", "와(with)" 또는 이의 변형어들은 상세한 설명 및/또는 청구항들에 사용되는 한, 이러한 용어들은 용어 "포함하는(comprising)"과 유사한 방식으로 포괄적인 것으로 간주한다.
용어 "약" 또는 "대략"은 본 기술분야의 통상의 기술자가 측정했을 때 특정 값에 대해 허용되는 오차 범위 내인 것을 의미하고, 이는 부분적으로 그 값이 측정되거나 결정되는 방식에 따라, 즉 측정 시스템의 한계에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, "약"은 본 기술분야의 관행에 따라 1 이내 또는 1 초과의 표준편차를 의미할 수 있다. 대안적으로, "약"은 주어진 값의 20% 이하, 바람직하게는 10% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이하, 더욱 바람직하게는 특히 1% 이하의 범위를 의미할 수 있다. 대안적으로, 특히 생물학적 시스템 또는 과정들과 관련하여, 이 용어는 10배 수량 이내, 바람직하게는 5배 이내, 더욱 바람직하게는 2배 이내의 값을 의미할 수 있다. 특정 값들이 본 출원과 청구범위에 기술되는 경우, 다른 언급이 없는 한, 특정 값에 대한 허용되는 오차 범위 이내를 의미하는 용어 "약"은 추정되어야 한다.
다른 표시가 없는 한, 본 명세서에 사용된 모든 용어들은 본 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 것과 동일한 의미를 가지며, 본 발명의 실시는 본 기술분야의 통상의 기술자의 지식 내인 미생물학 및 재조합 DNA 기술의 통상적인 기술들을 이용할 것이다.
본 발명의 실시는 다른 표시가 없는 한, 세포 생물학, 분자 생물학(재조합 기술 포함), 미생물학, 생화학 및 면역학의 통상적인 기술을 이용하며, 이는 본 기술분야의 통상의 기술자의 범위 내인 것이다. 이러한 기술들은 문헌, 예컨대 "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", second edition(Sambrook et al., 1989); "Oligonucleotide Synthesis"(M. J. Gait, ed., 1984); "Animal Cell Culture"(R. I. Freshney, ed., 1987); "Methods in Enzymology"(Academic Press, Inc.); "Handbook of Experimental Immunology" (D. M. Weir & C. C. Blackwell, eds.); "Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells"(J. M. Miller & M. P. Calos, eds., 1987); "Current Protocols in Molecular Biology"(F. M. Ausubel et al., eds., 1987); "PCR: The Polymerase Chain Reaction"(Mullis et al., eds., 1994); 및 "Current Protocols in Immunology"(J. E. Coligan et al., eds., 1991)에 상세하게 설명되며, 이 문헌은 각각 본 명세서에 분명히 참조에 의해 편입된다.
특정 실시형태들에서, 본 개시내용은 세포들에서 유전자를 발현하기 위한 폴리뉴클레오타이드, 폴리뉴클레오타이드 카세트 및 발현 벡터를 제공한다. 또한, 세포들에서, 예컨대 개체에서, 예를 들어, 질환의 치료 또는 예방을 위하여 유전자의 발현을 촉진하는데 사용되는 약제학적 조성물 및 임의의 조성물의 사용 방법도 제공한다. 본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적, 이점 및 특징은 이하에 더욱 상세하게 설명되는 조성물 및 방법의 세부사항을 읽는 즉시 본 기술분야의 통상의 기술자에게 자명해질 것이다.
본 발명은 일반적으로 분자생물학 및 바이러스학 분야에 관한 것이며, 구체적으로 선택된 치료 작제물(예를 들어, 펩타이드, 폴리펩타이드, 리보자임 및 촉매성 RNA분자 포함)을 암호화하는 핵산 분절을 척추 동물의 선택된 세포 및 조직에 전달하는데 유용한 유전자 발현 카세트 및 이를 함유하는 벡터에 관한 것이다. 특히, 이러한 유전자 작제물은 포유류, 특히 인간, 질병, 질환, 및 기능이상을 치료하기 위한, 예를 들어, LV 벡터를 포함한 유전자 요법 벡터의 개발에 유용하다.
개시된 조성물은 다양한 인간 질병의 예방 및 치료를 포함한 다양한 연구, 진단 및 치료 섭생에 활용될 수 있다. 본 발명의 다양한 조성물 및 방법은 이하에 기술된다.
특별한 조성물 및 방법이 본 명세서에 예시되지만, 임의의 다수의 대안적 조성물 및 방법이 본 발명을 실시하는데 적용 가능하고 사용하기에 적합하다는 것을 이해해야 한다. 또한, 발현 작제물의 평가 및 본 발명의 방법은 본 기술분야의 표준 절차에 의해 수행될 수 있다는 것도 이해될 것이다.
특정 실시형태에서, 동물 및 특히 인간의 질병, 질환 및 기능이상의 핵심 및 표적화된 유전자 요법에 유용한 약제의 제조에 사용하기 위한 상기 유전자 발현 카세트를 포함하는 유전자 요법 벡터 조성물, 예컨대 바이러스 벡터를 제조하기 위한 방법 및 조성물이 제공된다.
몇몇 실시형태에서, 본 발명은 PKLR cDNA의 발현을 유도하는 PGK 진핵생물 프로모터를 수용한 LV 벡터를 기초로 하는 PKD용 유전자 요법을 제공한다. 이 치료 벡터는 이후 대상체에게 이식될 수 있는 조혈 줄기 세포(HSC)를 형질도입하는데 사용될 수 있다. 이소성 RPK 발현은 적혈구 구획을 정규화하여 혈액학적 표현형을 교정하고 기관 병리상태를 복귀시킨다. 대사체학 연구는 백혈구에 어떠한 대사 장애도 없는, 유전자 교정된 PKD HSC 유래의 RBC에서 해당 경로의 기능적 교정을 입증한다. 이식된 조혈 세포의 게놈에서 LV IS의 분석은 임의의 이식된 동물에서 유전독성의 증거가 없음을 입증한다. 종합하면, 결과들은 PGK-coRPK LV 벡터의 치료 가능성을 강조하며, PKD 및 다른 적혈구 대사 유전자 장애의 유전자 요법에 대한 높은 전망을 제공한다.
특정 실시형태에서, 본 발명은 PKD의 유전자 교정을 위한 RPK LV 벡터를 제공한다. 이 벡터에 의한 뮤린 PKD-HSC의 유전자 변형(modification)은 이식된 PKD 마우스에서 RBC 대사산물 프로파일 및 용혈성 표현형을 효과적으로 교정할 수 있다. 이 벡터 통합에서 유래하는 유전독성 및 백혈구의 대사 장애의 증거는 전혀 관찰되지 않으며, 이는 PGK-coRPK LV 벡터의 치료 가능성을 지지한다. 종합하면, 결과들은 임상 용도로 설계된 LV에 의한 PKD 유전자 요법의 실현가능성에 고무적인 증거를 제공한다.
본 발명의 특정 실시형태는 인간 PLKR 유전자의 코돈 최적화된 형을 발현하는 자가 불활성화(SIN) LV 벡터를 포함한다. 상기 발현 벡터는 프로모터 영역, 암호 서열, 및 전사후 조절 요소를 포함한다.
본 발명의 폴리뉴클레오타이드 카세트의 특정 실시형태는 프로모터 서열, 또는 이의 기능성 단편을 포함하는 프로모터 영역을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 상기 프로모터는 인간 PGK 프로모터이다.
본 발명의 몇몇 실시형태는 피루베이트 키나제(예컨대, 인간 PLKR 유전자)의 증진된 발현을 위한 폴리뉴클레오타이드 카세트를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 상기 폴리뉴클레오타이드 카세트는 전사 즉시 mRNA 안전성을 증가시키는 인간 PKLR cDNA의 코돈 최적화된 형(coRPK)을 포함한다. 최적화를 위해, GeneArt® 소프트웨어를 사용하여, GC 함량을 증가시키고 숨은(cryptic) 결찰 부위를 제거하여 전사 침묵(silencing)을 피하여 전이유전자의 발현을 증가시킬 수 있다. coRPK 최적화된 서열은 인간 PKLR 유전자와 80.4% 상동성을 나타내었고, 이 단백질의 아미노산 서열의 변화는 없었다. 대안적으로, 본 기술분야에 공지된 임의의 최적화 방법이 사용될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 폴리뉴클레오타이드 카세트는 제2 인핸서의 하류에 RNA 이출 신호를 포함한다. 상기 RNA 이출 신호는 wPRE 서열을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 임의의 잔여 오픈 리딩 프레임이 없는, 돌연변이된 wPRE(Schambach, Bohne et al. 2006)도 포함되어 치료 유전자의 발현 및 안정성 수준을 향상시킨다. 용어 "RNA 이출 신호"는 본 기술분야에 공지된 임의의 "전사후 조절 요소"를 지칭할 수 있다. 용어 "RNA 이출 신호" 및 "전사후 조절 요소" 등은 벡터 기술 및 개발 분야에서 일반적인 것처럼 본 명세서에서 호환 사용된다. 본 개시내용의 몇몇 실시형태들에 사용되는 예시적인 RNA 이출 신호 또는 전사후 조절요소는 제한없이 B형 간염 바이러스 전사후 조절 요소(HBVPRE) 또는 여러 유인원 레트로바이러스, 예컨대 유인원 레트로바이러스 1형(SRV-1) 및 2형(SRV-2) 및 메이슨 화이자(Mason-Pfizer; MPV)에서 기원하는 구성적 수송 요소(CTE)를 포함한다. 전사후 조절 요소들은 미국 특허 제6,136,597호; Donello et al. J. Virol. 72: 5085-92(1998); Hlavaty et al. Virology 341: 1-11(2005); 및 Oh et al. Retrovirology 4: 38(2007)에 의해 제공된다. 추가 대안적 wPRE 서열은 Zanta-Boussif et al. Gene Therapy 16:605-19(2009)에 의해 제공된다. 상기 참고문헌의 개시내용들은 전문이 참조에 의해 편입된다.
본 발명의 몇몇 양태에서, 본 발명의 폴리뉴클레오타이드 카세트를 포함하는 유전자 전달 벡터가 제공된다. 몇몇 실시형태에서, 상기 유전자 전달 벡터는 LV이다.
본 발명의 몇몇 양태에서, 본 발명의 폴리뉴클레오타이드 카세트 및 약제학적 부형제를 포함하는 약제학적 조성물이 제공된다. 몇몇 실시형태들에서, 상기 약제학적 조성물은 본 발명의 유전자 전달 벡터 및 약제학적 부형제를 포함한다.
본 발명의 몇몇 양태에서, 포유류 세포의 전이유전자를 발현하는 방법이 제공된다. 몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 하나 이상의 포유류 세포를 본 발명의 폴리뉴클레오타이드 카세트 또는 본 발명의 유전자 전달 벡터의 유효량과 접촉시키는 것을 포함하고, 여기서 상기 전이유전자는 상기 하나 이상의 포유류 세포에서 검출가능한 수준으로 발현된다. 몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 하나 이상의 포유류 세포를 본 발명의 폴리뉴클레오타이드 카세트 또는 본 발명의 유전자 전달 벡터의 유효량과 접촉시키는 것을 포함하고, 여기서 상기 전이유전자는 상기 하나 이상의 포유류 세포에서 치료 수준으로 발현된다. 몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 시험관내 방법이다. 다른 실시형태에서, 상기 방법은 생체내 방법이다.
본 발명의 몇몇 양태에서, 질병 또는 질환의 치료 또는 예방을 필요로 하는 포유류의 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하기 위한 방법이 제공된다. 몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 본 발명의 약제학적 조성물의 유효량을 상기 포유류에게 투여하는 것을 포함하며, 여기서 상기 암호 서열은 치료 유전자 산물을 암호화한다.
조성물
본 발명의 몇몇 양태에서, 진핵세포(들)에서 전이유전자를 발현하기 위한 조성물이 제공된다. 몇몇 양태에서, 상기 진핵세포는 포유류 세포이다. 몇몇 양태에서, 상기 포유류 세포는 조혈 줄기 세포이다. 몇몇 양태에서, 상기 세포는 골수 세포, 예컨대 계통 고갈된 골수 세포이다. 몇몇 양태에서, 상기 포유류 세포는 수임 조혈성 적혈구 전구세포이다.
본 개시내용의 몇몇 실시형태에서, 상기 조성물은 폴리뉴클레오타이드 카세트이다. "폴리뉴클레오타이드 카세트"란 2 이상의 기능성 폴리뉴클레오타이드 서열, 예컨대 조절 요소, 해독 개시 서열, 암호 서열 및/또는 종결 서열 등을 서로 전형적으로 작동 가능한 연결로 포함하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 의미한다. 이와 유사하게, "포유류 세포에서 전이유전자를 발현하기 위한 폴리뉴클레오타이드 카세트"란 세포에서 전이유전자의 발현을 촉진하는 2 이상의 기능성 폴리뉴클레오타이드 서열, 예컨대 프로모터, 인핸서, 5' UTR, 해독 개시 서열, 암호 서열, 및/또는 종결 서열 등의 조합을 의미한다.
몇몇 실시형태에서, 본 개시내용의 폴리뉴클레오타이드 카세트는 포유류 세포에서 전이유전자의 증진된 발현을 제공한다. 본 명세서에 사용된 "전이유전자의 발현" 또는 "전이유전자를 발현하는"은 숙주 세포에 의한 전이유전자의 메신저 RNA(mRNA)로의 전사 및 상기 mRNA의 폴리펩타이드(즉, 전이유전자 산물)로의 해독을 모두 지칭한다. 즉, 상기 전이유전자의 발현은 mRNA 수준(즉, 세포에서 mRNA 수준의 서열 특이적 정량에 의해) 또는 폴리펩타이드 수준(즉, 웨스턴 블롯, 효소면역흡착법(ELISA), 면역형광 현미경법 또는 특이적 폴리펩타이드를 정량하는 다른 수단)에서 측정될 수 있다. 본 개시내용의 작업 실시예에서 증명되듯이, 본 발명자들은 포유류 세포에서 전이유전자의 증진된 발현을 개별적 및 상승적으로 제공하는, 다수의 폴리뉴클레오타이드 요소들, 즉 본 기술분야에 공지된 것에 비해 향상된 요소들을 발견하였다. 특정 실시형태에서, 본 개시내용의 폴리뉴클레오타이드 카세트 내에 2 이상의 기능성 폴리뉴클레오타이드 서열의 배열은 포유류 세포에서 전이유전자의 증진된 발현을 제공한다. "증진된"이란 전이유전자의 발현이 본 기술분야에 공지된 바와 같은 비슷한 조절 요소들에 작동 가능하게 연결된 전이유전자를 운반하는 세포에 비해 본 개시내용의 폴리뉴클레오타이드 카세트를 운반하는 세포에서 전이유전자의 발현이 증가되거나, 증강되거나 또는 더 강한 것을 의미한다. 다른 말로 하면, 본 개시내용의 하나 이상의 최적화된 요소들을 포함하지 않는 폴리뉴클레오타이드 카세트, 즉 기준 대조군으로부터의 발현에 비해, 본 개시내용의 폴리뉴클레오타이드 카세트로부터의 전이유전자의 발현이 증가되거나, 증강되거나 또는 더 강한 것이다. 특정 실시형태에서, 상기 증진된 발현은 하나 이상의 바람직한 세포 유형에 특이적이거나 제한적이다.
예를 들어, 전이유전자의 발현은 본 기술분야에 공지된 바와 같은, 다른 프로모터에 작동 가능하게 연결된 전이유전자를 운반하는 세포에서보다 본 명세서에 개시된 프로모터를 포함하는 폴리뉴클레오타이드 카세트를 포함하는 세포에서 증진되거나, 증강되거나, 또는 증가될 수 있다. 다른 예로서, 전이유전자의 발현은 다른 인핸서 서열에 작동 가능하게 연결된 전이유전자를 운반하는 세포에서보다 본 명세서에 개시된 인핸서 서열을 포함하는 폴리뉴클레오타이드 카세트를 포함하는 세포에서 증진되거나, 증가되거나, 증강되거나 또는 더 강할 수 있다.
이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 세포에서 전이유전자의 증진된 발현은 상기 세포에서 유전자 산물의 더욱 신속한 증량(build-up) 또는 상기 세포에서 더욱 안정한 유전자 산물로 인한 것으로 여겨진다. 따라서, 본 개시내용의 폴리뉴클레오타이드 카세트에 의한 전이유전자의 증진된 발현은 다수의 방식으로 관찰할 수 있다. 예를 들어, 증진된 발현은 상기 세포에 상기 폴리뉴클레오타이드 카세트의 접촉 후, 상기 전이유전자가 분 기술분야에 공지된 바와 같은 비슷한 조절 요소들에 작동 가능하게 연결되었다면 발현이 검출될 수 있는 것보다 더 빨리, 예컨대 2일 더 빨리, 7일 더 빨리, 2주 더 빨리, 3주 더 빨리, 4주 더 빨리, 8주 더 빨리, 12주 더 빨리 또는 그 이상 더 빨리 상기 전이유전자의 발현을 검출하여 관찰할 수 있다. 증진된 발현은 또한 세포당 유전자 산물 양의 증가로서 관찰할 수도 있다. 예를 들어, 포유류 세포당 유전자 산물의 양이 2배 증가 또는 그 이상, 예컨대 3배 증가 또는 그 이상, 4배 증가 또는 그 이상, 5배 증가 또는 그 이상, 또는 10배 증가 또는 그 이상일 수 있다. 또한, 증진된 발현은 상기 폴리뉴클레오타이드 카세트에 의해 운반되는 전이유전자를 검출가능한 수준으로 발현하는 포유류 세포의 수의 증가로서 관찰할 수도 있다. 예를 들어, 전이유전자의 검출가능한 수준을 발현하는 포유류 세포의 수는 2배 증가 또는 그 이상, 예컨대 3배 증가 또는 그 이상, 4배 증가 또는 그 이상, 5배 증가 또는 그 이상, 또는 10배 증가 또는 그 이상일 수 있다.
다른 예로서, 본 발명의 폴리뉴클레오타이드는 종래의 폴리뉴클레오타이드 카세트와 비교하여 더 큰 백분율의 세포에서 전이유전자의 검출가능한 수준을 촉진할 수 있고; 예를 들어, 종래의 카세트가 예를 들어, 특정 영역에 있는 세포의 5% 미만에서 전이유전자 발현의 검출가능한 수준을 촉진할 수 있는 경우, 본 발명의 폴리뉴클레오타이드는 그 영역에 있는 세포의 5% 이상에서 검출가능한 수준의 발현을 촉진하며; 예를 들어, 접촉되는 세포의 10% 이상, 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 또는 45% 이상, 몇몇 경우에는 50% 이상, 55% 이상; 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 또는 75% 이상, 예를 들어, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 또는 95% 이상이 검출가능한 수준의 유전자 산물을 발현할 것이다. 증진된 발현은 또한 세포의 생육성 및/또는 기능의 변경으로 관찰될 수도 있다.
본 개시내용의 폴리뉴클레오타이드 카세트는 전형적으로 프로모터 영역을 포함한다. 본 명세서에서 임의의 적합한 프로모터 영역 또는 프로모터 서열은 상기 프로모터 영역이 진핵세포에서 암호 서열의 발현을 촉진하는 한, 당해의 폴리뉴클레오타이드 카세트에 사용될 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 프로모터 영역은 포유류 세포에서 암호 서열의 발현을 촉진한다. 몇몇 경우에, 상기 프로모터는 편재하는 프로모터이고, 즉 광범위한 세포, 조직 및 종(species)에서 활성인 프로모터이다. 다른 경우에, 상기 프로모터는 인간 PGK 프로모터이다.
프로모터 및 인핸서 요소는 조직 특이적 또는 단계 특이적일 수 있다. 예를 들어, 조직 특이적 프로모터 또는 인핸서는 하나 이상의 특별한 세포 유형에서 발현(또는 더 높은 수준의 발현)을 우선적으로 유도한다. 세포 유형의 예로는 조혈 줄기 세포, 장기간 조혈 줄기 세포, 단기간 조혈 줄기 세포, 다능성(multipotent) 전구세포, 조혈 CD34+ 세포, 및 CD34+ 집단 내의 분화 아집단의 임의의 클러스터를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 단계 특이적 프로모터 또는 인핸서는 세포 주기(cell cycle) 또는 세포 발달의 하나 이상의 특정 단계 동안 발현(또는 더 높은 수준의 발현)을 우선적으로 유도한다. 이들은 베타-글로빈 유전자좌(locus) 조절 영역, 스펙트린(spectrin) 프로모터 및 적혈구 특이적 프로모터를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시형태에서, 상기 폴리뉴클레오타이드는 하나 이상의 인핸서를 포함한다. 인핸서는 전사를 증진시키기 위한 본 기술분야에 공지된 핵산 요소이며, 이 인핸서가 조절하는 유전자와 관련하여 모든 곳, 예를 들면 상류, 하류, 인트론 내 등에 위치할 수 있다. 임의의 인핸서 요소는 프로모터와 함께 사용되는 경우 유전자의 발현을 증진시키는 한, 본 개시내용의 폴리뉴클레오타이드 카세트 및 유전자 요법 벡터 내에 사용될 수 있다.
세포에서 발현되는 암호 서열은 임의의 폴리뉴클레오타이드 서열, 예컨대 폴리펩타이드 또는 RNA계 치료제(siRNA, 안티센스, 리보자임, shRNA 등)와 같은 유전자 산물을 암호화하는 유전자 또는 cDNA일 수 있다. 상기 암호 서열은 작동 가능하게 결합된 상기 프로모터 서열에 이종성일 수 있고, 즉 자연적으로 작동 가능하게 결합된 것이 아닐 수 있다. 대안적으로, 상기 암호 서열은 이것이 작동 가능하게 연결된 프로모터 서열에 내인성일 수 있고, 즉 상기 프로모터와 본래 결합된 것이다. 상기 유전자 산물은 포유류 세포에서 내적으로 작용할 수 있고, 또는 외적으로 작용할 수 있으며, 예컨대 분비될 수 있다. 예를 들어, 상기 전이유전자가 치료 유전자인 경우, 암호 서열은 질병 또는 질환을 치료하기 위한 치료제로서 사용될 수 있는 바람직한 유전자 산물 또는 이의 기능성 단편 또는 변이체를 암호화하는 임의의 유전자일 수 있다. 다양한 바람직한 실시형태에서, 상기 전이유전자는 인간 PKLR을 암호화한다.
본 발명의 하나의 실시형태에서, 상기 전이유전자 암호 서열은 드물게 나타나는 코돈을 더욱 빈번하게 나타나는 코돈으로 교체하여 발현을 증진시키도록 변형 또는 "코돈 최적화"된다. 상기 암호 서열은 해독을 위해 아미노산을 암호화하는 mRNA 서열의 일부이다. 해독 동안, 61 개 트라이뉴클레오타이드 코돈은 각각 20개의 아미노산 중 하나로 해독되어 유전자 코드에 축퇴(degeneracy) 또는 과잉(redundancy)을 초래한다. 하지만, 다른 세포 유형 및 다른 동물 종은 동일한 아미노산을 암호화하는 tRNA(각각 안티코돈을 보유함)를 다른 빈도수로 이용한다. 유전자 서열이 대응하는 tRNA에 의하여 드물게 나타나는 코돈을 함유하는 경우, 리보솜 해독 기구는 느려질 수 있어 효율적인 해독을 방해한다. 발현은 특정 종에서 "코돈 최적화"를 통해 향상될 수 있으며, 여기서 상기 암호 서열은 동일한 단백질 서열을 암호화하지만, 고도로 나타나고 및/또는 고도로 발현된 인간 단백질에 의해 이용되는 코돈을 이용하도록 변경된다(Cid-Arregui et al., 2003; J. Virol. 77: 4928). 본 발명의 하나의 양태에서, 전이유전자의 암호 서열은 포유류 또는 영장류에서 드물게 발현되는 코돈을 영장류에서 빈번하게 발현되는 코돈으로 교체하도록 변형된다. 예를 들어, 몇몇 실시형태들에서, 전이유전자에 의해 암호화된 암호 서열은 상기 개시된 또는 본 명세서에 개시된 서열에 의해 암호화된 폴리펩타이드와 적어도 85%의 서열 동일성을 갖는, 예를 들어, 적어도 90% 서열 동일성, 예컨대 적어도 95% 서열 동일성, 적어도 98% 동일성, 적어도 99% 동일성을 갖는 폴리펩타이드를 암호화하며, 상기 암호 서열의 적어도 하나의 코돈은 상기 개시된 또는 본 명세서에 개시된 서열에서 대응하는 코돈보다 인간에서 더 많은 tRNA 빈도를 갖는다.
본 발명의 추가 실시형태에서, 전이유전자 암호 서열은 바람직한 전이유전자를 암호화하지 않는 오픈 리딩 프레임(ORF)을 종결 또는 제거시켜 발현을 증진시키도록 변형된다. 오픈 리딩 프레임(ORF)은 개시 코돈에 후속되고 종결 코돈을 함유하지 않는 핵산 서열이다. ORF는 정방향 또는 역방향일 수 있고, 당해의 유전자와 비교하여 "프레임내(in frame)" 또는 "프레임외(out of frame)"에 위치할 수 있다. 이러한 오픈 리딩 프레임은 당해의 유전자와 나란히 발현 카세트에서 발현될 가능성이 있고, 바람직하지 않은 부작용을 초래할 수 있다. 본 발명의 일 양태에서, 전이유전자의 암호 서열은 코돈 용법을 추가 변경하여 오픈 리딩 프레임을 제거하도록 변형되었다. 이것은 개시 코돈(ATG)을 제거하고 종결 코돈(TAG, TAA 또는 TGA)를 역방향 또는 프레임외 ORF에 도입시키면서 아미노산 서열을 보존하고 당해 유전자에 많이 활용된 코돈을 유지하여(즉, 빈도가 20% 미만인 코돈은 피함) 수행하였다. 본 발명에서, 전이유전자 암호 서열은 코돈 최적화 또는 비-전이유전자 ORF의 제거 중 어느 하나 또는 두 기술 모두에 의해 최적화될 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하듯이, 코돈 최적화 동안 도입된 ORF를 제거하기 위하여 코돈 최적화 후에 비-전이유전자 ORF는 제거하거나 최소화하는 것이 바람직하다.
RRE 서열은 유전자 전달의 효율을 향상시킨다. 본 명세서에 기술된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, RRE 서열은 하기 서열(서열번호 1), 또는 하기 서열과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나 또는 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00001
레트로바이러스 리더 영역은 바이러스 캡시드에 레트로바이러스 게놈을 패키징하는데 수반되는 패키징 신호(ψ)를 함유한다. LV 벡터는 이 영역에 약 300 bp의 Gag 유전자를 필요로 하는 것으로 생각되었다. 현재, 이 Gag 서열은 단지 40 bp로 축소되었다(도 1). 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, 상기 ψ 서열은 HIV-1 ψ 서열이거나 또는 상기 ψ 서열은 하기 서열, 또는 하기 서열(서열번호 2)과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00002
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, 절두된 HIV-1 5' LTR은 하기 서열, 또는 하기 서열(서열번호 3)과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00003
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, HIV-1 자가 불활성화 3' LTR은 하기 서열, 또는 하기 서열(서열번호 4)과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00004
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, 인간 사이토메갈로바이러스(CMV) 즉시 초기(immediate early) 프로모터는 하기 서열, 이의 기능성 단편 또는 하기 서열(서열번호 5)과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00005
통합 전 복합체의 핵 전위(translocation)를 용이하게 하는 cPPT는 역전사효소의 분리에 관여하는 CTS와 함께 바이러스 역가를 향상시키는 것으로 관찰되었다(Zennou, et al., 2000; Follenzi et al. 2000). 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, HIV-1의 중앙 폴리퓨린 트랙 및 중앙 종결 서열(cPPT/CTS)은 하기 서열(서열번호 6), 이의 기능성 단편 또는 하기 서열과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00006
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, 인간 포스포글리세레이트 키나제 1(hPGK) 프로모터는 하기 서열, 이의 기능성 단편 또는 하기 서열(서열번호 7)과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00007
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, 인간 PKLR cDNA의 코돈 최적화된 형(coRPK)은 하기 서열, 이의 기능성 단편 또는 하기 서열(서열번호 8)과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00008
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, 인간 CMV 인핸서는 하기 서열(서열번호 9), 이의 기능성 단편 또는 하기 서열과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00009
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, 유인원 바이러스 40(SV40) 폴리(A) 신호는 하기 서열, 이의 기능성 단편 또는 하기 서열(서열번호 10)과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00010
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, 복제의 SV40 기원은 하기 서열(서열번호 11), 이의 기능성 단편 또는 하기 서열과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00011
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터에 존재하는 cPPT는 하기 서열: TTTAAAAGAAAAGGGGGGATTGGGGGGT(서열번호 12), 또는 서열번호 12와 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다.
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 몇몇 실시형태에서, 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터에 존재하는 dNEF 신호는 하기 서열, 또는 서열번호 13과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
GAATTCGAGCTCGGTACCTTTAAGACCAATGACTTACAAGGCAGCTGTAGATCTTAGCCACTTTTTAAAAGAAAAGGGGGGAC (서열번호 13)
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터에 존재하는 NeoR/KanR 서열은 하기 서열(서열번호 14), 또는 서열번호 14와 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00012
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 몇몇 실시형태에서, 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터에 존재하는 rrnG 종결인자(이.콜라이(E.coli) 리보솜 RNA rrnG 오페론 유래의 전사 종결인자(Albrechtsen et al., 1991))는 하기 서열(서열번호 15), 또는 서열번호 15와 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00013
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 몇몇 실시형태에서, 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터에 존재하는 ori(고 카피수의 ColE1/pMB1/pBR322/pUC 복제 기원)는 하기 서열(서열번호 16), 또는 서열번호 16과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00014
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 몇몇 실시형태에서, 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터에 존재하는 CAP 결합 부위는 하기 서열: TAATGTGAGTTAGCTCACTCAT(서열번호 17) 또는 서열번호 17과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다.
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 몇몇 실시형태에서, 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터에 존재하는 이.콜라이 lac 프로모터는 하기 서열: TTTACACTTTATGCTTCCGGCTCGTATGTTG(서열번호 18), 또는 서열번호 18과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다.
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 몇몇 실시형태에서, 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터에 존재하는 lac 오퍼레이터는 하기 서열: TTGTGAGCGGATAACAA(서열번호 19) 또는 서열번호 19와 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다.
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 몇몇 실시형태에서, 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터에 존재하는 T3 프로모터(박테리오파지 T3 RNA 폴리머라제의 프로모터)는 하기 서열: AATTAACCCTCACTAAAGG(서열번호 20), 또는 서열번호 20과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다.
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 몇몇 실시형태에서, 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터에 존재하는 CMV 인핸서는 하기 서열(서열번호 21), 또는 서열번호 21과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00015
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 몇몇 실시형태에서, 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터에 존재하는 T7 프로모터(박테리오파지 T7 RNA 폴리머라제의 프로모터)는 하기 서열: CCTATAGTGAGTCGTATTA(서열번호 22) 또는 서열번호 22와 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다.
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 몇몇 실시형태에서, 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터에 존재하는 fl ori(복제의 fl 박테리오파지 기원)는 하기 서열(서열번호 23), 또는 서열번호 23과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99% 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00016
몇몇 실시형태에서, 본 발명의 폴리뉴클레오타이드 카세트는 RNA 이출(export) 신호를 추가로 포함한다. 예시적인 RNA 이출 서열은 wPRE를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 상기 wPRE는 전이유전자, 프로모터 및 벡터-독립적인 방식으로 RNA 안정성을 증가시킴으로써 표적 세포에서 전이유전자 발현을 유의적으로 증가시킨다(Zuffrey et al., 1999). 하지만, 상기 wPRE는 간암에 관여하는 WHV X 유전자 유래의 절두된 60-아미노산 단백질을 발현할 수 있다(Kingsman et al, 2005). 따라서, 대부분의 임상전 프로토콜 및 임상 시도는 wPRE 요소의 돌연변이 형을 포함한다(Zanta-Boussif et al, 2009). 다른 한편, SIN-LV 벡터에서 2개의 SV40-USE 요소의 사용은 전사 해독초과(read through)를 억제하는데 있어서 상기 wPRE 서열보다 더욱 효율적인 것으로 관찰되었다(Schambach et al, 2007). 더욱 정확하게는, 본 명세서에 개시된 wPRE는 Axel Schambach에 의해 수행된 변형 WPRE 유래의 589개 뉴클레오타이드(뉴클레오타이드 1-589)(WO 2008136670 A2; [5]) 및 구(former) wPRE 유래의 88개(뉴클레오타이드 590-677)(Zuffrey et al, 1999)를 운반하는 키메라성 wPRE이다. 본 명세서에 개시된 데이터는 이러한 키메라성 wPRE가 구 wPRE보다 우수하다는 것을 보여준다. 상기 키메라성 wPRE 서열은 하기 서열(서열번호 24)을 포함한다:
Figure pct00017
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, wPRE 서열은 서열번호 24의 서열 또는 서열번호 24의 서열과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98% 또는 적어도 99%의 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 또는 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00018
본 명세서에 개시되거나 본 기술분야에 공지된 바와 같은 요소들의 다른 조합들은 통상의 기술자에게 쉽게 이해될 것이다.
또한, 통상의 기술자라면 인식할 수 있듯이, 상기 폴리뉴클레오타이드 카세트는 선택적으로 다른 요소들, 예컨대 클로닝을 용이하게 하는 제한 부위 및 특정 유전자 발현 벡터를 위한 조절 요소를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 몇몇 양태들에서, 당해의 폴리뉴클레오타이드 카세트는 동물 세포에 유전자를 전달하는데, 예컨대 유전자가 세포 생육성 및/또는 기능에 미치는 영향을 결정하고, 세포 질환을 치료하는 등에 사용된다. 따라서, 본 발명의 몇몇 양태들에서, 포유류 세포에서 전이유전자를 발현하기 위해 제공되는 조성물은 유전자 전달 벡터이며, 여기서 유전자 전달 벡터는 본 개시내용의 폴리뉴클레오타이드 카세트를 포함한다.
포유류 세포에 폴리뉴클레오타이드 서열을 전달하는 용도가 밝혀진 임의의 편리한 유전자 요법 벡터는 본 개시내용의 유전자 전달 벡터에 포함된다. 예를 들어, 상기 벡터는 단일 가닥 또는 이중 가닥의 핵산, 예를 들어, 단일 가닥 또는 이중 가닥 DNA를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유전자 전달 벡터는 DNA, 예컨대 나출형(naked) DNA, 예를 들어, 플라스미드, 미니서클(minicircle) 등일 수 있다. 상기 벡터는 단일 가닥 또는 이중 가닥 RNA, 예컨대 RNA의 변형 형태를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 유전자 전달 벡터는 RNA, 예컨대 mRNA 또는 변형된 mRNA일 수 있다.
다른 예로서, 유전자 전달 벡터는 바이러스, 예컨대 아데노바이러스, 아데노-관련 바이러스, LV, 헤르페스 바이러스, 알파바이러스 또는 레트로바이러스, 예컨대 몰로니(Moloney) 뮤린 백혈병 바이러스(M-MuLV), 몰로니 뮤린 육종 바이러스(MoMSV), 하비(Harvey) 뮤린 육종 바이러스(HaMuSV), 뮤린 유방암 바이러스(MuMTV), 긴팔원숭이 백혈병 바이러스(GaLV), 고양이 백혈병 바이러스(FLV), 스푸마바이러스(spumavirus), 프렌드 뮤린(Friend murine) 백혈병 바이러스, 뮤린 줄기 세포 바이러스(Murine Stem Cell Virus; MSCV) 또는 라우스 육종 바이러스(Rous Sarcoma Virus; RSV)에서 유래된 바이러스 벡터일 수 있다. LV의 사용을 포함하는 실시형태들은 이하에 더 상세하게 설명되지만, 통상의 기술자는 본 기술분야의 유사한 지식 및 기술이 비-LV 유전자 요법 벡터에도 사용될 수 있다고 이해할 것으로 생각된다.
몇몇 실시형태에서, 유전자 전달 벡터는 자가 제한성(self-limiting) LV이다. 몇몇 실시형태에서, 상기 유전자 전달 벡터는 자가 불활성화 LV이다. 몇몇 실시형태에서, 상기 유전자 전달 벡터는 비-통합성 LV이다. 본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, 본 개시내용의 자가 제한성 LV(도 22 및 23)는 하기 서열(서열번호 25), 또는 하기 서열과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99%의 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00019
Figure pct00020
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
본 명세서에 기재된 발현 카세트의 특정 실시형태에서, 상기 발현 카세트는 하기 서열, 또는 하기 서열(서열번호 26)의 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99%의 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진다:
Figure pct00024
Figure pct00025
이러한 실시형태들에서, 당해의 폴리뉴클레오타이드 카세트는 5' 및 3' 말단에 기능성 LTR 서열이 인접하게 배치된다. 하나의 실시형태에서, LV 벡터의 백본에 존재하는 여러 요소들의 위치는 도 1에 도시된다. 두 LTR 서열들은 SIN LV 벡터를 생성하도록 변형되었다. SIN 벡터는 U3 영역으로부터 프로모터/인핸서 요소를 커버하는 3'-LTR에 400 bp 결실을 갖는다. 이에 따라 전이유전자의 발현은 내부 프로모터에 의존적이어서, RCL의 위험을 감소시키고 프로모터 간섭을 저하시킨다(Ginn et al, 2003). 이러한 3'-LTR 결실은 TATA 박스를 제거하여 전사 개시를 방지하며(Miyoshi et al. 1998; Zuffrey et al 1998); 따라서 벡터를 불활성화시킨다. 5'-LTR의 U3 영역은 다른 이종 촉진 서열들(즉, CMV 또는 RSV)에 의해 교체되어 Tat-독립적인 전사를 달성하고 게놈 RNA 합성을 증가시켜, 바이러스 역가의 증가를 초래한다. 5'-U3 영역은 1차 전사체의 발현을 유도하기 때문에 그 변형은 형질도입된 세포에 존재하지 않을 것이다(Schambach et al. 2009).
β-글로빈 또는 SV40 폴리아데닐화 신호(Iwakuma et al, 1999) 또는 SV40-USE 유래의 USE(Schambach et al. 2007)와 같은 외인성 요소들은 또한 내부 프로모터들로부터(Zaiss et al, 2002) 또는 SIN-LV 벡터의 결실된 U3 영역의 잔여물(Almarza et al. 2011)로부터의 전사 해독초과를 감소시키기 위하여 바이러스 3'LTR의 R 영역에 포함되어 하류 유전자들의 잠재적 전사 활성화를 방지하였다.
특정 실시형태에서, 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터, 예컨대 LV는 하기 서열을 5'에서 3' 순서로 포함하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함한다:
a) PGK 프로모터 서열, 선택적으로 인간 PGK 프로모터 서열;
b) 피루베이트 키나제 폴리펩타이드를 암호화하는 서열, 선택적으로 coRPK 암호 또는 cDNA 서열; 및
c) 돌연변이 wPRE 서열, 선택적으로 서열번호 24의 서열을 포함하거나 그 서열로 이루어짐.
특정 실시형태에서, 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터, 예컨대 LV는 하기 서열을 5'에서 3' 순서로 포함하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함한다:
a) cPPT 서열;
b) PGK 프로모터 서열, 선택적으로 인간 PGK 프로모터 서열;
c) 피루베이트 키나제 폴리펩타이드를 암호화하는 서열, 선택적으로 coRPK 암호 또는 cDNA 서열; 및
d) 돌연변이 wPRE 서열, 선택적으로 서열번호 24의 서열을 포함하거나 그 서열로 이루어짐.
특정 실시형태에서, 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터, 예컨대 LV는 하기 서열을 5'에서 3' 순서로 포함하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함한다:
a) 5' LTR, 선택적으로 변형된 5' LTR;
b) cPPT 서열;
c) PGK 프로모터 서열, 선택적으로 인간 PGK 프로모터 서열;
d) 피루베이트 키나제 폴리펩타이드를 암호화하는 서열, 선택적으로 coRPK 암호 또는 cDNA 서열;
e) 돌연변이 wPRE 서열, 선택적으로 서열번호 24의 서열을 포함하거나 그 서열로 이루어짐; 및
f) 3' LTR, 선택적으로 변형된 3' LTR.
특정 실시형태에서, 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터, 예컨대 LV는 하기 서열을 5'에서 3' 순서로 포함하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함한다:
a) 5' LTR, 선택적으로 변형된 5' LTR;
b) cPPT 서열;
c) PGK 프로모터 서열, 선택적으로 인간 PGK 프로모터 서열;
d) 피루베이트 키나제 폴리펩타이드를 암호화하는 서열, 선택적으로 coRPK 암호 또는 cDNA 서열;
e) 돌연변이 wPRE 서열, 선택적으로 서열번호 24의 서열을 포함하거나 그 서열로 이루어짐;
f) 3' LTR, 선택적으로 변형된 3' LTR;
g) SV40 폴리(A) 신호; 및
h) 복제의 SV40 기원(ori).
특정 실시형태에서, 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터, 예컨대 LV는 하기 서열을 5'에서 3' 순서로 포함하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함한다:
a) 5' LTR, 선택적으로 변형된 5' LTR;
b) cPPT 서열;
c) PGK 프로모터 서열, 선택적으로 인간 PGK 프로모터 서열;
d) 피루베이트 키나제 폴리펩타이드를 암호화하는 서열, 선택적으로 coRPK 암호 또는 cDNA 서열;
e) 돌연변이 wPRE 서열, 선택적으로 서열번호 24의 서열을 포함하거나 그 서열로 이루어짐;
f) 3' LTR, 선택적으로 변형된 3' LTR;
g) SV 폴리(A) 신호;
h) 복제의 SV40 기원(ori);
i) T7 프로모터;
j) fl ori; 및
k) NeoR/KanR 서열.
특정 실시형태에서, 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터, 예컨대 LV는 하기 서열을 5'에서 3' 순서로 포함하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함한다:
a) 5' LTR, 선택적으로 변형된 5' LTR;
b) HIV-1 ψ 서열;
c) RRE;
d) cPPT/CTS 서열;
e) PGK 프로모터 서열, 선택적으로 인간 PGK 프로모터 서열;
f) 피루베이트 키나제 폴리펩타이드를 암호화하는 서열, 선택적으로 coRPK 암호 또는 cDNA 서열;
g) 돌연변이 wPRE 서열, 선택적으로 서열번호 24의 서열을 포함하거나 그 서열로 이루어짐;
h) dNEF 신호;
i) 3' LTR, 선택적으로 변형된 3' LTR;
j) SV40 폴리(A) 신호;
k) 복제의 SV40 기원(ori);
l) T7 프로모터;
m) fl ori;
n) NeoR/KanR 서열;
o) rrnG 종결인자;
p) ori 서열;
q) CAP 결합 부위;
r) lac 프로모터 서열;
s) lac 오퍼레이터 서열;
t) T3 프로모터 서열;
u) CMV 인핸서 서열; 및
v) CMV 프로모터 서열.
특정 실시형태에서, 유전자 전달 벡터는 PGK-coRPK LV이거나, 또는 도 21에 도시된 요소들을 포함한다.
특정 실시형태에서, 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터, 예컨대 LV는 하기 서열을 5'에서 3' 순서로 포함하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함한다:
a) 5' LTR, 선택적으로 변형된 5' LTR;
b) HIV-1 ψ 서열;
c) RRE;
d) cPPT/CTS 서열;
e) PGK 프로모터 서열, 선택적으로 인간 PGK 프로모터 서열;
f) 피루베이트 키나제 폴리펩타이드를 암호화하는 서열, 선택적으로 coRPK 암호 또는 cDNA 서열;
g) 돌연변이 wPRE 서열, 선택적으로 서열번호 24의 서열을 포함하거나 그 서열로 이루어짐;
h) 선택적으로, dNEF 신호;
i) 3' LTR, 선택적으로 변형된 3' LTR;
j) SV40 폴리(A) 신호;
k) 복제의 SV40 기원(ori);
l) T7 프로모터;
m) pUC ori;
u) CMV 인핸서 서열; 및
v) CMV 프로모터 서열.
본 명세서에 기재된 임의의 발현 카세트 및 유전자 전달 벡터의 특정 실시형태에서, coRPK cDNA 또는 암호 서열은 진뱅크(GenBank) 수탁번호 XP_016856982.1, XP_011507942.1, XP_006711449.1, NP_870986.1, 또는 NP_000289.1에 개시된 서열, 또는 이 서열들 중 임의의 서열의 기능성 단편, 또는 상기 서열들 중 임의의 서열과 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99%의 동일성을 갖는 서열을 포함하거나, 그 서열로 이루어진 PKLR 폴리펩타이드를 암호화한다.
본 개시내용의 폴리뉴클레오타이드 카세트를 캡슐화하는 유전자 요법 벡터는 표준 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들어, LV 비리온의 경우, 본 발명에 따른 LV 발현 벡터는 생산자 세포 내로 도입될 수 있고, 그 다음 LV 헬퍼 작제물이 도입되며; 여기서 상기 헬퍼 작제물은 상기 생산자 세포에서 발현될 수 있는 LV 암호 영역을 포함하고, LV 벡터에 부재인 LV 헬퍼 기능을 보완한다. 그 다음, 헬퍼 바이러스 및/또는 부가 벡터가 생산자 세포 내로 도입되고, 여기서 상기 헬퍼 바이러스 및/또는 부가 벡터는 효율적인 LV 바이러스 생산을 지지할 수 있는 부속 기능을 제공한다. 그 다음, 생산자 세포는 LV를 생산하도록 배양된다. 이 단계들은 표준 방법에 의하여 수행된다.
당해의 폴리뉴클레오타이드 카세트를 전달하기 위하여 바이러스 입자를 생산하는 임의의 적합한 방법이 사용될 수 있으며, 그 예로는 이하 실시예들에 기재된 것을 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 포유류 세포에 효과적으로 형질도입시키기에 적합한 바이러스 입자의 임의의 농도는 시험관내 또는 생체내에서 포유류 세포에 접촉시키기 위하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 바이러스 입자는 ㎖당 108 벡터 게놈 이상의 농도, 예컨대 5×108 벡터 게늄/㎖; 109 벡터 게놈/㎖; 5×109 벡터 게놈/㎖, 1010 벡터 게놈/㎖, 5×1010 벡터 게놈/㎖; 1011 벡터 게놈/㎖; 5×1011 벡터 게놈/㎖; 1012 벡터 게놈/㎖; 5×1012 벡터 게놈/㎖; 1013 벡터 게놈/㎖; 1.5×1013 벡터 게놈/㎖; 3×1013 벡터 게놈/㎖; 5×1013 벡터 게놈/㎖; 7.5×1013 벡터 게놈/㎖; 9×1013 벡터 게놈/㎖; 1×1014 벡터 게놈/㎖, 5×1014 벡터 게놈/㎖ 이상이지만, 전형적으로 1×1015 벡터 게놈/㎖ 이하의 농도로 조제될 수 있다.
당해의 LV 조성물을 제조하는데 있어서, LV 비리온을 생산하기 위한 임의의 숙주 세포가 이용될 수 있으며, 예를 들면 포유류 세포(예컨대, 293 세포), 곤충 세포(예컨대, SF9 세포), 미생물 및 효모를 포함한다. 숙주 세포는 또한 LV 벡터가 안정하게 유지되고 패키징된 상기 숙주 세포 또는 생산자 세포에서 LV rep 및 cap 유전자가 안정하게 유지되는 패키징 세포일 수 있다. 예시적인 패키징 및 생산자 세포는 SF-9, 293, A549 또는 HeLa 세포에서 유래된다. LV 벡터는 본 기술분야에 공지된 표준 기술에 의하여 정제 및 조제된다.
특정 실시형태에서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 발현 카세트 또는 유전자 전달 벡터를 포함하는 세포를 포함한다. 관련 실시형태들에서, 상기 세포는 본 명세서에 개시된 발현 카세트를 포함하는 바이러스 벡터에 의해 형질도입되거나, 또는 상기 세포의 게놈 내로 통합된 본 명세서에 개시된 발현 카세트를 갖는다. 특정 실시형태에서, 상기 세포는 바이러스 유전자 전달 벡터를 생산하는데 사용된 세포이다. 다른 실시형태에서, 상기 세포는 상기 발현 카세트에 의해 암호화된 유전자 산물을 상기 대상체에게 제공하기 위하여 대상체에게 전달되는 세포이다. 따라서, 특정 실시형태에서, 상기 세포는 치료할 대상체의 자가유래인 것이거나, 또는 치료할 대상체로부터 수득하였다. 다른 실시형태에서, 상기 세포는 치료할 대상체에게 동종인 것이거나, 또는 치료할 대상체 외에 다른 공여체로부터 수득하였다. 특정 실시형태에서, 상기 세포는 포유류 세포, 예컨대 인간 세포이다. 특정 실시형태에서, 상기 세포는 혈액 세포, 적혈구, 조혈 전구세포, 골수 세포, 예컨대 계통 고갈된 골수 세포, 조혈 줄기 세포(예컨대, CD34+) 또는 수임 조혈성 적혈구 전구세포이다.
본 발명은 본 명세서에 기재된 폴리뉴클레오타이드 카세트, 유전자 전달 벡터 또는 세포 및 약제학적 허용성 운반체, 희석제 또는 부형제를 포함하는 약제학적 조성물을 포함한다. 당해의 폴리뉴클레오타이드 카세트, 유전자 전달 벡터 또는 세포는 일반적으로 안전하고 비독성이며 바람직하고, 영장류용으로 허용되는 부형제를 포함하는 제형(formulation)을 제조하는데 유용한 약제학적 허용성 운반체, 희석제 및 시약과 배합될 수 있다. 이러한 부형제는 고체, 액체, 반고체, 또는 에어로졸 조성물의 경우에는 기체일 수 있다. 이러한 부형제, 운반체 또는 희석제의 예는 물, 식염수, 링거액, 덱스트로스 용액, 및 5% 인간 혈청 알부민을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 보조 활성 화합물도 제형에 혼입될 수 있다. 상기 제형들에 사용되는 용액 또는 현탁액은 주사용수, 식염수용액, 고정 오일, 폴리에틸렌 글리콜, 글리세린, 프로필렌 글리콜 또는 다른 합성 용매와 같은 멸균 희석제; 벤질 알콜 또는 메틸 파라벤과 같은 항박테리아 화합물; 아스코르브산 또는 중아황산나트륨과 같은 항산화제; 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA)과 같은 킬레이트화 화합물; 아세테이트, 시트레이트 또는 포스페이트와 같은 완충액; 응집을 방지하기 위한 Tween 20과 같은 계면활성제; 및 염화나트륨 또는 덱스트로스와 같은 장성(tonicity) 조정용 화합물을 포함할 수 있다. pH는 염산 또는 수산화나트륨과 같은 산 또는 염기에 의해 조정될 수 있다. 특정 실시형태에서, 약제학적 조성물은 멸균한 것이다.
본 발명에 사용하기에 적합한 약제학적 조성물은 멸균 주사용 용액 또는 분산액을 즉시 제조하기 위한 멸균 분말 및 멸균 수성 용액 또는 분산액을 추가로 포함한다.
멸균 용액은 적당한 용매에 필요한 양의 활성 화합물을, 필요한 경우 상기 열거된 성분들 중 하나 또는 성분들의 조합과 함께 혼입시키고, 그 다음 여과 멸균하여 제조할 수 있다. 일반적으로, 분산액은 활성 화합물을 염기성 분산 매질 및 상기 열거된 것들 중 필요한 다른 성분들을 함유하는 멸균 비히클에 혼입시켜 제조한다. 멸균 주사 용액을 제조하기 위한 멸균 분말의 경우에, 제조 방법은 앞서 멸균 여과된 용액으로부터 상기 활성 성분과 바람직한 임의의 부가 성분의 분말을 생산하는 진공 건조 및 동결 건조이다.
하나의 실시형태에서, 상기 조성물은 임플란트 및 마이크로캡슐화된 전달 시스템을 포함하는 조절 방출 제형과 같이 신체로부터 빠른 제거에 대하여 유전자 카세트 또는 발현 벡터를 보호할 운반체에 의해 제조된다. 생물분해성, 생물화합성 중합체, 예컨대 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리안하이드라이드, 폴리글리콜산, 콜라겐, 폴리오쏘에스터, 및 폴리락트산이 사용될 수 있다. 이러한 제형을 제조하는 방법은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 재료 또한 상업적으로 입수할 수 있다.
특히, 투여 용이성 및 투여량 균일성을 위해 투여 단위 형태의 경구, 안구 또는 비경구 조성물을 제형화하는 것이 유리하다. 본 명세서에 사용되는 투여 단위 형태는 치료할 대상체에게 단위 투여량으로 맞춰진 물리적으로 분리된 단위를 지칭하며; 각 단위는 필요한 약제학적 운반체와 함께 바람직한 치료 효과를 생성하도록 계산된 소정량의 활성 화합물을 함유한다. 본 발명의 투여 단위 형태에 대한 세부사항은 활성 화합물의 고유 특성 및 달성하고자 하는 특별한 치료 효과, 및 개체의 치료를 위해 상기 활성 화합물을 배합하는 기술에 고유한 제한들에 의해 결정되고 직접적으로 좌우된다.
상기 약제학적 조성물은 투여 지침서와 함께 용기, 팩 또는 디스펜서, 예를 들어, 주사기, 예를 들어, 예비충전된 주사기에 포함될 수 있다.
본 발명의 약제학적 조성물은 임의의 약제학적으로 허용가능한 염, 에스터, 또는 이러한 에스터의 염, 또는 인간을 포함하는 동물에 투여시 생물학적 활성 대사산물 또는 그의 잔여물을 제공(직접적으로 또는 간접적으로)할 수 있는 임의의 다른 화합물을 포함한다.
용어 "약제학적으로 허용되는 염"은 본 발명의 화합물의 생리학적 및 약제학적으로 허용가능한 염; 즉 모(parent) 화합물의 바람직한 생물학적 활성을 보유하며 여기에 바람직하지 않은 독성 효과를 부여하지 않는 염을 지칭한다. 다양한 약제학적으로 허용가능한 염이 본 기술분야에 공지되어 있으며, 예를 들어, 문헌["Remington's Pharmaceutical Sciences", 17th edition, Alfonso R. Gennaro(Ed.), Mark Publishing Company, Easton, PA, USA, 1985(및 이의 최신판); "Encyclopaedia of Pharmaceutical Technology", 3rd Edition, James Swarbrick(Ed), Informa Healthcare USA(Inc), NY, USA, 2007; 및 J Pharm. Sci 66:2(1977)]에 기재되어 있다. 또한, 적합한 염에 대한 검토를 위해 문헌[Handbook of Pharmaceutical Salts: Properties, Selection, and Use by Stahl and Wermuth(Wiley-VCH, 2002)]을 참조한다.
약제학적으로 허용되는 염기 부가염은 알칼리 및 알칼리 토금속 또는 유기 아민과 같은 금속 또는 아민에 의해 형성된다. 양이온으로 사용되는 금속은 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘 등을 포함한다. 아민은 N-N'-다이벤질에틸렌다이아민, 클로로프로카인, 콜린, 디에탄올아민, 디사이클로헥실아민, 에틸렌다이아민, N-메틸글루카민 및 프로카인을 포함한다(예를 들어, Berge et al, "Pharmaceutical Salts", J. Pharma Sci., 1977, 66, 119 참조). 상기 산성 화합물의 염기 부가염은 통상적인 방식으로 염을 생성하기에 충분한 양의 바람직한 염기와 유리 산 형태를 접촉시킴으로써 제조된다. 상기 유리 산 형태는 상기 염 형태를 산과 접촉시키고 통상적인 방식으로 유리 산을 분리함으로써 재생성될 수 있다. 상기 유리 산 형태는 극성 용매 중의 용해도와 같은 특정 물성에 있어서 각각의 염 형태와 다소 차이가 나지만, 그 외에는 본 발명의 목적을 위한 상기 염은 각각의 유리 산과 동등하다.
당해의 폴리뉴클레오타이드 카세트, 유전자 전달 벡터, 예를 들어, 재조합 바이러스(비리온), 또는 세포(예를 들어, 본 명세서에 개시된 유전자 전달 벡터에 의해 형질도입된 세포)는 포유류 환자, 특히 영장류, 더욱 특히 인간에 투여하기 위한 약제학적 조성물에 혼입될 수 있다. 당해의 폴리뉴클레오타이드 카세트, 유전자 전달 벡터, 예를 들어, 비리온, 또는 세포는 비독성, 불활성, 약제학적으로 허용되는 수성 운반체에서, 바람직하게는 3 내지 8, 더욱 바람직하게는 6 내지 8 범위의 pH로 제형화될 수 있다. 이러한 멸균 조성물은 재구성 시 허용가능한 pH를 갖는 수성 완충액에 용해된 치료 분자를 암호화하는 핵산을 함유하는 벡터 또는 비리온을 포함할 것이다.
몇몇 실시양태에서, 본 명세서에 제공된 약제학적 조성물은 약제학적으로 허용되는 운반체 및/또는 부형제, 예를 들어, 식염수, 인산염 완충 식염수, 인산염 및 아미노산, 중합체, 폴리올, 당, 완충액, 보존제 및 기타 단백질과의 혼합물에 본 명세서에 개시된 치료학적 유효량의 세포, 벡터 또는 비리온을 포함한다. 예시적인 아미노산, 중합체 및 당 등은 옥틸페녹시 폴리에톡시 에탄올 화합물, 폴리에틸렌 글리콜 모노스테아레이트 화합물, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스터, 수크로스, 프럭토스, 덱스트로스, 말토스, 글루코스, 만니톨, 덱스트란, 소르비톨, 이노시톨, 갈락티톨, 자일리톨, 락토스, 트레할로스, 소 또는 인간 혈청 알부민, 시트레이트, 아세테이트, 링거(Ringer)액 및 행크(Hank) 용액, 시스테인, 아르기닌, 카르니틴, 알라닌, 글리신, 라이신, 발린, 류신, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌 및 글리콜이다. 바람직하게는, 이 제형은 4℃에서 적어도 6개월 동안 안정하다.
몇몇 실시형태에서, 본 명세서에 제공된 약제학적 조성물은 완충액, 예컨대 인산염 완충 식염수(PBS) 또는 인산나트륨/황산나트륨, 트리스 완충액, 글리신 완충액, 멸균수 및 통상의 기술자에게 공지된 기타 완충액, 예를 들어, 문헌[Good et al.(1966) Biochemistry 5:467]에 기재된 것을 포함한다. 아데노바이러스 벡터 전달 시스템에 함유된 종양 억제 유전자를 포함하는 약제학적 조성물이 함유하는 완충액의 pH는 6.5 내지 7.75, 바람직하게는 7 내지 7.5, 가장 바람직하게는 7.2 내지 7.4의 범위일 수 있다.
특정 실시형태에서, 바이러스 벡터는 1×108 벡터 게놈 또는 그 이상, 예를 들어, 1×109, 1×1010, 1×1011, 1×1012, 또는 1×1013 벡터 게놈 또는 그 이상, 특정 경우에는 1×1014 벡터 게놈을 포함하되, 일반적으로 4×1015 벡터 게놈 이하를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 단위 투여량으로 제형화될 수 있다. 몇몇 경우에, 단위 투여량은 최대 약 5×1015 벡터 게놈, 예컨대, 1×1014 벡터 게놈 이하, 예를 들어, 1×1013, 1×1012, 1×1011, 1×1010, 또는 1×109 벡터 게놈 이하, 특정 경우에는 1×108 벡터 게놈 이하, 및 전형적으로 1×108 벡터 게놈 이상이다. 몇몇 경우에, 단위 투여량은 1×1010 내지 1×1011 벡터 게놈이다. 몇몇 경우에, 단위 투여량은 1×1010 내지 3×1012 벡터 게놈이다. 몇몇 경우에, 단위 투여량은 1×109 내지 3×1013 벡터 게놈이다. 몇몇 경우에, 단위 투여량은 1×108 내지 3×1014 벡터 게놈이다. 하나의 실시형태에서, 상기 범위는 약 5×1010 내지 약 1×1011 벡터 게놈이다. 몇몇 실시형태에서, 상기 범위는 약 1×109 내지 약 1×1010 벡터 게놈이다.
몇몇 경우에, 약제학적 조성물의 단위 투여량은 다중감염도(multiplicity of infection: MOI)를 사용하여 측정할 수 있다. MOI는 핵산이 전달될 수 있는 세포에 대한 벡터 또는 바이러스 게놈의 비, 또는 배수를 의미한다. 몇몇 경우에, MOI는 1×106일 수 있다. 몇몇 경우에, MOI는 1×105 - 1×107일 수 있다. 몇몇 경우에, MOI는 1×104 내지 1×108일 수 있다. 몇몇 경우에, 본 개시내용의 재조합 바이러스는 적어도 약 1×101, 1×102, 1×103, 1×104, 1×105, 1×106, 1×107, 1×108, 1×109, 1×1010, 1×1011, 1×1012, 1×1013, 1×1014, 1×1015, 1×1016, 1×1017, 및 1×1018 MOI이다. 몇몇 경우에, 본 개시내용의 재조합 바이러스는 1×108 내지 3×1014 MOI이다. 몇몇 경우에, 본 개시내용의 재조합 바이러스는 최대 약 1×101, 1×102, 1×103, 1×104, 1×105, 1×106, 1×107, 1×108, 1×109, 1×1010, 1×1011, 1×1012, 1×1013, 1×1014, 1×1015, 1×1016, 1×1017, 및 1×1018 MOI이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 범위는 약 20 내지 약 400 MOI이다.
몇몇 양태에서, 약제학적 조성물의 양은 약 1×108 내지 약 1×1015 재조합 바이러스, 약 1×109 내지 약 1×1014 재조합 바이러스, 약 1×1010 내지 약 1×1013 재조합 바이러스, 또는 약 1×1011 내지 약 3×1012 재조합 바이러스를 포함한다.
방법
본 명세서에 개시된 바와 같이, 본 명세서에서 "당해의 조성물"로 통칭되는 당해의 폴리뉴클레오타이드 카세트 및 유전자 전달 벡터는 동물의 세포들에서 전이유전자를 발현하는데 사용된다. 예를 들어, 당해의 조성물은 연구, 예컨대 상기 유전자가 세포 생육성 및/또는 기능에 미치는 영향을 결정하기 위한 연구에 사용될 수 있다. 다른 예로서, 당해의 조성물은 의약에, 예컨대 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하기 위한 의약에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 몇몇 양태에서, 세포 내 유전자의 발현을 위한 방법이 제공되며, 이 방법은 세포를 본 개시내용의 조성물과 접촉시키는 것을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 접촉은 시험관내 또는 생체외에서 일어난다. 몇몇 실시형태에서, 접촉은 생체내에서 일어나고, 즉 당해의 조성물은 대상체에 투여된다.
포유류 세포가 당해의 폴리뉴클레오타이드 카세트 또는 당해의 폴리뉴클레오타이드 카세트를 포함하는 유전자 전달 벡터와 시험관내 또는 생체외에서 접촉되어야 하는 경우, 상기 세포는 임의의 포유류 종, 예를 들어, 설치류(예를 들어, 마우스, 래트, 게르빌루스쥐(gerbils), 다람쥐), 토끼, 고양이, 개, 염소, 양, 돼지, 말, 소, 영장류, 인간 유래의 세포일 수 있다. 세포는 확립 세포주로부터 유래할 수 있거나 또는 1차 세포일 수 있으며, 여기서 "1차 세포", "1차 세포주" 및 "1차 배양물"은 본 명세서에서 상호 호환 가능하게 사용되며 대상체로부터 유래되고 제한된 수의 계대, 즉 분할 배양 동안 시험관내에서 성장시킨 세포 및 세포 배양물을 지칭한다. 예를 들어, 1차 배양물은 0회, 1회, 2회, 4회, 5회, 10회, 또는 15회 계대된 것일 수 있지만 위기 단계를 거칠 만큼 충분한 것은 아닌 횟수로 계대된 배양물이다. 전형적으로, 본 발명의 1차 세포주는 시험관내에서 10회 미만의 계대 동안 유지된다.
특정 실시형태에서, 개시된 폴리뉴클레오타이드 카세트 또는 유전자 전달 벡터와 접촉되는 세포는 대상체 유래 또는 공여체, 예를 들어, 동종 공여체 유래의 조혈 줄기 세포(HSC)이다. 몇몇 실시형태에서, 생물학적 샘플, 예를 들어, 말초 혈액은 조혈 줄기 세포(HSC)의 동원(mobilization) 후 대상체로부터 수득된다. 일 구체예에서, HSC 및/또는 전구 세포는 대상체를 G-CSF 또는 이의 유사체로 처리함으로써 동원된다. 말초 혈액에서 HSC 및 전구 세포(HSPC)는 생물학적 샘플의 수집 전에 동원될 수 있다. 말초 혈액 HSC 및 HSPC는 본 기술분야에 공지된 임의의 방법에 의해 동원될 수 있다. 말초 혈액 HSC 및 HSPC는 대상체의 말초 혈액에서 순환하는 HSPC의 수를 증가시키는, 본 명세서에 기재되거나 본 기술분야에 공지된 임의의 제제(들)를 이용하여 대상체를 처리함으로써 동원될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시형태에서, 말초 혈액은 하나 이상의 사이토카인 또는 성장 인자(예를 들어, G-CSF, 키트 리간드(KL), IL-1, IL-7, IL-8, IL-11, Flt3 리간드, SCF, 트롬보포이에틴, 또는 GM-CSF(예를 들어, 살그라모스팀(sargramostim))로 대상체를 처리함으로써 동원된다. 말초 혈액의 동원 방법에 사용될 수 있는 G-CSF의 여러 유형으로는 필그라스팀(filgrastim) 및 더 긴 작용성 G-CSF: 페그필그라스팀(pegfilgrastim)을 포함한다. 특정 실시형태에서, 말초 혈액은 하나 이상의 케모카인(예를 들어, 대식세포 염증성 단백질-1a(MIP1a/CCL3)), 케모카인 수용체 리간드(예를 들어, 케모카인 수용체 2 리간드 GROl3 및 GR013M), 케모카인 수용체 유사체(예를 들어, 기질 세포 유래 인자-1a(SDF-1a), 단백질 유사체, 예를 들어, CTCE-0021, CTCE-0214, 또는 SDF-1a, 예컨대 Met-SDF-113), 또는 케모카인 수용체 길항제(예를 들어, 케모카인(C-X-C 모티프) 수용체 4(CXCR4) 길항제, 예컨대 AMD3100)를 이용하여 대상체를 처리함으로써 동원된다. 특정 실시형태에서, 말초 혈액은 하나 이상의 항-인테그린 신호전달 제제(예를 들어, 항-초후기(very late) 항원 4(VLA-4) 항체 또는 항-혈관 세포 부착 분자 1(VCAM-1))을 이용하여 대상체를 처리함으로써 동원된다. 특정 실시형태에서, 말초 혈액은 대상체를 사이클로포스파마이드, 에토포사이드 또는 파클리탁셀과 같은 하나 이상의 세포독성 약물로 처리함으로써 동원된다. 특정 실시형태에서, 말초 혈액은 특정 시간 기간 동안 상기 열거된 하나 이상의 제제를 대상체에 투여함으로써 동원될 수 있다. 예를 들어, 대상체는 HSPC의 수집 전에 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 또는 14일 동안 1일 1회 또는 1일 2회 주사(예를 들어, 피하, 정맥내 또는 복강내)를 통해 하나 이상의 제제(예를 들어, G-CSF)로 처리될 수 있다. 특정 실시형태에서, HSPC는 말초 혈액으로 HSPC의 동원을 위해 사용된 제제의 마지막 용량 후에 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 12, 14, 16, 18, 20 또는 24시간 내에 수집된다. 특정 실시형태에서, HSC 및 HSPC는 성장 인자(예를 들어, G-CSF) 및 케모카인 수용체 길항제(예를 들어, AMD3100과 같은 CXCR4 수용체 길항제), 또는 성장 인자(예를 들어, G-CSF 또는 KL) 및 항-인테그린 제제(예를 들어, 기능 차단성 VLA-4 항체)와 같은 상기 기재되거나 본 기술분야에 공지된 2 이상의 다른 유형의 제제를 이용하여 대상체를 처리함으로써 동원된다. 일 실시형태에서, HSC 및/또는 전구 세포는 G-CSF 또는 이의 유사체로 대상체를 처리함으로써 동원된다. 일 실시형태에서, G-CSF는 필그라스팀(filsgratim)이다. 일 실시형태에서, HSC 및/또는 전구 세포는 대상체를 플레릭사포(plerixafor)로 처리함으로써 동원된다. 특정 실시형태에서, HSC 및/또는 전구 세포는 필그라스팀 및 플레릭사포의 조합에 의해, 필그라스팀 단독에 의해 또는 플레릭사포 단독에 의해 동원된다. 특정 실시형태에서, 다른 유형의 동원 제제는 동시에 또는 연속적으로 투여된다. 말초 혈액의 동원 방법에 관한 추가 정보는 예컨대, 문헌[Craddock et al., 1997, Blood 90(12): 4779-4788; Jin et al., 2008, Journal of Translational Medicine 6:39; Pelus, 2008, Curr. Opin. Hematol. 15(4): 285-292; Papayannopoulou et al., 1998, Blood 91(7): 2231-2239; Tricot et al., 2008, Haematologica 93(11): 1739-1742; 및 Weaver et al., 2001, Bone Marrow Transplantation 27(2): S23-S29]를 참조한다.
몇몇 실시형태에서, 상기 세포는 상기 개시된 폴리뉴클레오타이드 카세트 또는 유전자 전달 벡터와 세포를 접촉시키기 전에 농축된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "농축된(enriched)" 또는 "매우 농축된(high enriched)"은 CD34와 같은 특정 생물학적 마커를 발현하는 세포에 대하여 세포의 실질적인 농축을 초래하고자 의도된 세포 집단에 대한 농축 방법을 지칭한다. 예를 들어, 임상적으로 사용된 CD34 농축은 평균 61.6% 및 중앙값 65.7% 수율의 CD34+ 세포 및 평균 88.5% 및 중앙값 95.9%의 상대적 순도(N=166)를 산출한다(Clin Lab. 2016 Jul 1; 62(7): 1243-1248(PMID: 28164638)). "농축(enrichment)"은 일반적으로 동원된 백혈구성분채집(leukopheresis) 또는 골수 수집에서 세포 생성물의 0.2 내지 2% 사이로 포함되는 비교적 드문 세포 유형인 CD34+의 실질적인 농축을 목표로 하는 과정을 지칭한다. 동원된 백혈구성분채집 또는 골수 수집으로부터 CD34+ 세포의 농축은 0.2 내지 2%에서 80% 초과로 증가한 최종 CD34+ 백분율을 목표로 한다. 이를 달성하기 위하여, 생물학적 샘플을 포획 매트릭스에 최초 적용한 후, 상기 포획 매트릭스에 약하게 또는 비특이적으로 결합된 세포를 제거하는 것을 목표로 하는, 본 명세서에서 "세척"이라 칭하는 반복된 완충액 교환을 수행한다. 일반적으로, 세포는 세척 사이클마다 포획 매트릭스로부터 제거되고 재적용된다. 제거 및 재적용은 튜브로부터 피펫팅하여 수동으로 수행할 수 있고, 또는 펌프 및 튜빙 시스템을 사용하여 자동으로 수행할 수도 있다. 예를 들어, Dynabeads® 자성 세포 분리 시스템과 연결된 Quad Technologies MagCloudz®를 이용하는 경우, 세포-자성 입자 복합체는 자성 스탠드 상의 튜브에서 분리되며 세척은 수동으로 수행된다. Miltenyi Biotec CliniMACS® System을 이용하는 경우, 예비설정된 자동 프로그램이 세포-자성 입자 복합체를 튜빙 세트 내의 자성 칼럼에 적용하고 밸브 펌프 시스템을 사용하여 세척/재적용을 수행한다. 특정 실시형태에서, 선택은 다양한 기구에서 수행될 수 있으며, 그 예로는 Miltenyi Biotec MACSQuant Tyto®, Quad Technologies MagCloudz®, GE Sepax® Cell Separation System, Terumo Elutra® Cell Separation System, COBE Spectra® Cell Separator, SynGen LAB® 또는 WASH® Systems, Fresenius-Kabi Lovo®, Miltenyi Biotec CliniMACS® 시스템 또는 CliniMACS Prodigy® System을 포함하나 이에 제한되지 않는 다양한 기구에서 수행될 수 있다. 선택은 실험실 또는 현장(point-of-care)에서 수행될 수 있다. CD34+ 세포를 선택하는 예시적인 방법을 포함하는 세포 및 세포 집단의 제조 및 농축을 위한 상세한 방법은 예를 들어, 국제특허 공개번호 WO 2016/118790에 기재되어 있다. 고 엄중도(high-stringency) 선택에 유용한 예시적인 선택 방법은 미국 특허 8,727,132에 의해 제공된다.
특정 실시형태에서, 말초 혈액은 대상체 또는 공여체의 정맥에 삽입된 주사기 또는 카테터를 통해 수득된다. 예를 들어, 말초 혈액은 채혈 기계를 사용하여 수집할 수 있다. 혈액은 정맥으로부터 카테터를 통해 성분채집기로 흐르며, 여기서 혈액의 나머지로부터 HSPC를 포함하는 백혈구 세포가 분리되고, 혈액의 나머지는 대상체의 몸으로 되돌아간다. 성분채집술(apheresis)은 충분한 HSPC가 수집될 때까지 연속적인 수 일에 걸쳐(예컨대, 1 내지 5일) 수 시간 동안 수행될 수 있다.
특정 실시형태에서, 골수는 주사기 흡인에 의해 대상체의 후장골능(posterior iliac crest)으로부터 수득한다(예를 들어, Koda et al., 1984, J. Clin Invest. 73:1377-1384 참조).
특정 실시형태에서, 생물학적 샘플의 헤마토크릿(hematocrit) 수준이 결정될 수 있다. 헤마토크릿 수준은 샘플을 처리 챔버 내에서 원심분리하여 샘플의 RBC를 층으로 분리하여 패킹된 세포 부피가 결정될 수 있도록 함으로써 결정될 수 있다. 상기 샘플은 헤마토크릿 수준을 결정하는 것을 돕기 위해 항응고제와 조합될 수 있고, 이러한 항응고제는 원심분리 이전에 또는 원심분리 중에 처리 챔버에 첨가될 수 있다는 것을 이해하고 있어야 한다. 대안적으로, 헤마토크릿 수준은 샘플의 광학 특성을 측정함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 분광계를 사용하여 샘플을 분석할 수 있다. 헤마토크릿 수준을 결정하는 공지된 임의의 유형의 분광 방법, 예를 들어, 라만(Raman) 분광법 및/또는 광 산란 기술이 사용될 수 있음을 이해하고 있어야 한다.
특정 실시형태에서, 생물학적 샘플은, 예를 들어, 생물학적 샘플로부터 CD34+ 세포가 농축된 하나 이상의 세포 집단을 준비하기 전에, 적혈구 고갈된다. 몇몇 실시형태에서, 고갈 기술 후에 남은 세포는 세척된다. 또 다른 실시형태에서, 세척된 세포에는 비-특이적 IgG가 첨가된다. 몇몇 실시형태에서, 비-특이적 IgG는 플레보감마(flebogamma)이다.
본 발명의 실시형태는 바이러스 전달 벡터, 예를 들어, 인간 PKLR 유전자를 함유하는 LV 벡터에 의해 형질도입된 포유류 세포(예를 들어, CD34+ 세포)를 포함한다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 기재된 발현 카세트를 포함하는 바이러스 전달 벡터, 예를 들어, LV 벡터와 세포를 접촉시키는 것을 포함하는, 인간 조혈 줄기 세포 또는 본 명세서에 기재된 다른 세포와 같은 포유류 세포를 형질도입시키는 방법을 포함한다. 특정 실시형태에서, 상기 세포는 치료하고자 하는 대상체로부터, 또는 다른 공여체로부터 사전에 수득하였다. 특정 실시형태에서, 상기 대상체는 PKD 진단을 받았고, 상기 세포는 coRPK 암호 영역 또는 cDNA와 같은 피루베이트 키나제를 암호화하는 발현 카세트를 포함하는 LV에 의해 형질도입된다. 상기 개시된 방법, 예를 들어, 피루베이트 키나제 유전자 산물을 예컨대 coRPK cDNA 서열을 사용하여 대상체에 전달하는데 사용되는 방법은 또한 용혈성 빈혈을 치료하고/하거나, 적혈구 분화를 정규화하고, 기능성 성숙 적혈구 수를 증가시키고, 골수외 적혈구생성을 감소시키며, 비장비대 및 용혈성 빈혈 또는 PKD의 다른 2차 효과를 감소시키는데 사용될 수 있다.
전이유전자의 발현을 촉진하기 위하여, 당해 폴리뉴클레오타이드 카세트 또는 당해 폴리뉴클레오타이드 카세트를 포함하는 유전자 전달 벡터는 약 30분 내지 24시간 이상, 예를 들어, 1시간, 1.5시간, 2시간, 2.5시간, 3시간, 3.5시간, 4시간, 5시간, 6시간, 7시간, 8시간, 12시간, 16시간, 18시간, 20시간, 24시간 등 동안 세포와 접촉될 것이다.
당해 폴리뉴클레오타이드 카세트 또는 당해 폴리뉴클레오타이드 카세트를 포함하는 유전자 전달 벡터는 1 이상의 횟수, 예를 들어, 1회, 2회, 3회, 또는 3회 초과로 당해의 세포에 제공될 수 있고, 상기 세포는 각각의 접촉 사건 후 얼마간의 시간 동안, 예를 들어, 16 내지 24시간 동안 상기 제제(들)와 항온처리되었고, 그 시간 후 배지는 새로운 배지로 교체되고 세포는 추가 배양된다. 세포와의 접촉은 세포의 생존을 촉진시키는 임의의 배양 배지에서 임의의 배양 조건 하에 일어날 수 있다. 배양물은 상기 세포가 응답성인 성장 인자를 함유할 수 있다. 본 명세서에 정의된 성장 인자는 막횡단 수용체에 대한 특이적 효과를 통해 배양액에서 또는 본래의 조직에서 세포의 생존, 성장 및/또는 분화를 촉진시킬 수 있는 분자이다. 성장 인자는 폴리펩타이드 및 비-폴리펩타이드 인자를 포함한다.
전형적으로, 당해 폴리뉴클레오타이드 카세트 또는 당해 폴리뉴클레오타이드 카세트를 포함하는 유전자 전달 벡터의 유효량은 세포에서 전이유전자의 발현을 생성하도록 제공된다. 본 명세서의 다른 곳에서 논의된 바와 같이, 유효량은 예를 들어, 전이유전자의 유전자 산물의 존재 또는 수준을 검출하거나, 세포의 생육성 또는 기능에 대한 효과를 검출하는 등을 통해 실험적으로 용이하게 결정될 수 있다. 전형적으로, 당해 폴리뉴클레오타이드 카세트 또는 당해 뉴클레오타이드 카세트를 포함하는 유전자 전달 벡터의 유효량은 본 기술분야에 공지된 동량의 폴리뉴클레오타이드 카세트보다 더 많은 전이유전자의 발현을 세포에서 촉진시킬 것이다. 전형적으로, 발현은 예컨대 본 기술분야에 공지된 바와 같은, 기준 또는 대조용 폴리뉴클레오타이드 카세트로부터의 발현에 비해 2배 이상, 예컨대 3배, 4배, 또는 5배 이상, 몇몇 경우에는 10배, 20배 또는 50배 이상, 예를 들어, 100배 증진될 것이다.
세포가 당해 폴리뉴클레오타이드 카세트 또는 당해 폴리뉴클레오타이드 카세트를 포함하는 유전자 전달 벡터와 생체내에서 접촉되어야 하는 경우, 대상체는 임의의 포유류, 예를 들어, 설치류(예를 들어, 마우스, 래트, 게르빌루스쥐(gerbils)), 토끼, 고양이, 개, 염소, 양, 돼지, 말, 소, 또는 영장류일 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 상기 영장류는 인간이다. 몇몇 실시형태에서, 상기 세포는 CD34+ 세포이다.
본 개시내용의 방법 및 조성물은 예컨대 피루베이트 키나제 결핍증의 치료에 사용된다.
다른 실시형태로서, 본 발명은 세포에서 치료 유전자 산물을 발현하는 바이러스 벡터와 같은 유전자 전달 벡터에 의해 형질도입된 세포의 유효량을 대상체에게 제공하는 것을 포함하여, 치료를 필요로 하는 대상체의 질병을 치료하는 방법을 포함한다. 특별한 실시형태에서, 상기 세포는 상기 대상체에 자가세포인 것이다. 특정 실시형태에서, 상기 세포는 적혈구 세포, 예컨대 조혈 줄기 세포 또는 수임 조혈성 적혈구 전구 세포이다. 몇몇 실시형태에서, 상기 세포는 골수 세포, 예컨대 계통 고갈된 골수 세포이다. 특정 실시형태에서, 상기 방법은 PKD를 치료하는데 사용되고, 상기 바이러스 벡터는 coRPK 유전자 cDNA 또는 암호 서열에 작동 가능하게 연결된 인간 PGK 프로모터 및 본 명세서에 개시된 돌연변이된 wPRE를 포함하는 본 명세서에 개시된 발현 작제물을 포함하는 LV이다. 특별한 실시형태에서, 상기 세포는 상기 대상체에게 비경구적으로, 예컨대 정맥내 주사를 통해 제공된다. 몇몇 실시형태에서, 상기 세포는 대상체에게 수혈에 의해 제공된다.
다른 실시형태에서, 본 발명은 세포에서 coRPK cDNA를 발현하고 상기 coRPK cDNA 또는 암호 서열에 작동 가능하게 연결된 인간 PGK 프로모터 및 본 명세서에 개시된 돌연변이된 wPRE 서열을 포함하는 LV 벡터에 의하여 형질도입된 자가 CD34+ 줄기 세포의 유효량을 대상체에게 제공하는 것을 포함하는, 치료를 필요로 하는 대상체의 PKD를 치료하는 방법을 포함한다. 특별한 실시형태에서, 상기 세포는 조혈 줄기 세포 또는 수임 조혈성 적혈구 전구 세포, 예컨대 골수 세포이다. 특별한 실시형태에서, 상기 세포는 대상체에게 비경구적으로, 예컨대 정맥내 주사를 통해 제공된다.
다른 실시형태에서, 본 발명은 대상체에서 치료 유전자 산물을 발현하는 바이러스 벡터와 같은 유전자 전달 벡터의 유효량을 상기 대상체에게 제공하는 것을 포함하는, 치료를 필요로 하는 대상체의 질병을 치료하는 방법을 제공한다. 특별한 실시형태에서, 상기 방법은 PKD를 치료하는데 사용되며, 상기 바이러스 벡터는 coRPK 유전자 cDNA 또는 암호 서열에 작동 가능하게 연결된 인간 PGK 프로모터 및 본 명세서에 개시된 돌연변이된 wPRE를 포함하는 본 명세서에 개시된 발현 작제물을 포함하는 LV이다. 특별한 실시형태에서, 상기 유전자 전달 벡터는 상기 대상체에게 비경구적으로, 예컨대 정맥내 주사를 통해 제공된다.
특별한 실시형태에서, 상기 세포 또는 유전자 전달 벡터는 약제학적 조성물에서 상기 대상체에게 제공된다.
몇몇 실시형태에서, 상기 당해의 방법들은 치료학적 이익, 예를 들어, 질환의 발달 방지, 질환의 진행 중지, 질환의 진행 역전 등을 산출한다. 몇몇 실시형태에서, 당해의 방법은 치료학적 이익이 달성되었는지를 검출하는 단계를 포함한다. 통상의 기술자는 이러한 치료학적 효능의 측정이 변형되는 특정 질병에 적용 가능할 것임을 이해할 것이며 치료학적 효능을 측정하는데 사용하기에 적당한 검출 방법을 인식할 것이다.
당해의 전이유전자를 사용하는 전이유전자의 발현은 강력한 것으로 예상된다. 따라서, 몇몇 경우에, 전이유전자의 발현은, 예컨대 유전자 산물의 수준 측정, 치료학적 효능의 측정 등에 의해 검출되는 것처럼, 당해 조성물을 투여한 후 2개월 이내, 예를 들어, 투여 후 4주, 3주 또는 2주 이내, 예를 들어, 당해 조성물의 투여 후 1주 후에 관찰될 수 있다. 전이유전자의 발현은 또한 경시적으로 지속할 것으로 예상된다. 따라서, 몇몇 경우에, 전이유전자의 발현은, 예를 들어, 유전자 산물의 수준 측정, 치료적 효능 측정 등에 의해 검출되는 것처럼, 당해 조성물을 투여한 후 2개월 이후, 예를 들어, 4, 6, 8 또는 10개월 이후, 몇몇 경우에는 1년 이후, 예를 들어, 2, 3, 4 또는 5년, 특정 경우에는 5년 이후에 관찰될 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 방법은 상기 세포 또는 상기 대상체에서 전이유전자의 발현을 검출하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 발현은 본 개시내용의 하나 이상의 향상된 요소를 포함하지 않는 폴리뉴클레오타이드 카세트로부터의 발현에 비해 증진된 것이다. 전형적으로, 발현은 예컨대 본 기술분야에 공지된 바와 같은, 기준, 즉 대조용 폴리뉴클레오타이드 카세트로부터의 발현에 비해 2배 이상, 예를 들면 3배, 4배 또는 5배 이상, 몇몇 경우에는 10배, 20배 또는 50배 이상, 예컨대 100배가, 예를 들어, 보다 조기의 검출, 유전자 산물의 더 높은 수준, 세포에 대한 더 강한 기능적 영향 등에 의해 증명되듯이 증진될 것이다.
전형적으로, 당해 조성물이 본 개시내용의 당해 폴리뉴클레오타이드 카세트를 포함하는 LV라면, 변화를 달성하는 유효량은 약 1×108 벡터 게놈 이상, 몇몇 경우에는, 1×109, 1×1010, 1×1011, 1×1012, 또는 1×1013 벡터 게놈 이상, 특정 경우에는 1×1014 벡터 게놈 이상, 일반적으로 1×1015 벡터 게놈 이하일 것이다. 몇몇 경우에, 전달되는 벡터 게놈의 양은 최대 약 1×1015 벡터 게놈, 예컨대, 1×1014 벡터 게놈 이하, 예를 들어, 1×1013, 1×1012, 1×1011, 1×1010, 또는 1×109 벡터 게놈 이하, 특정 경우에는 1×108 벡터 게놈, 및 전형적으로 1×108 벡터 게놈 이상이다. 몇몇 경우에, 전달되는 벡터 게놈의 양은 1×1010 내지 1×1011 벡터 게놈이다. 몇몇 경우에, 전달되는 벡터 게놈의 양은 1×1010 내지 3×1012 벡터 게놈이다. 몇몇 경우에, 전달되는 벡터 게놈의 양은 1×109 내지 3×1013 벡터 게놈이다. 몇몇 경우에, 전달되는 벡터 게놈의 양은 1×108 내지 3×1014 벡터 게놈이다.
몇몇 경우에, 투여되는 약제학적 조성물의 양은 다중감염도(MOI)를 사용하여 측정할 수 있다. 몇몇 경우에, MOI는 핵산이 전달될 수 있는 세포에 대한 벡터 또는 바이러스 게놈의 비, 또는 배수를 지칭할 수 있다. 몇몇 경우에, MOI는 1×106일 수 있다. 몇몇 경우에, MOI는 1×105 내지 1×107일 수 있다. 몇몇 경우에, MOI는 1×104 내지 1×108일 수 있다. 몇몇 경우에, 본 개시내용의 재조합 바이러스는 적어도 약 1×101, 1×102, 1×103, 1×104, 1×105, 1×106, 1×107, 1×108, 1×109, 1×1010, 1×1011, 1×1012, 1×1013, 1×1014, 1×1015, 1×1016, 1×1017, 및 1×1018 MOI이다. 몇몇 경우에, 본 개시내용의 재조합 바이러스는 1×108 내지 3×1014 MOI이다. 몇몇 경우에, 본 개시내용의 재조합 바이러스는 최대 약 1×101, 1×102, 1×103, 1×104, 1×105, 1×106, 1×107, 1×108, 1×109, 1×1010, 1×1011, 1×1012, 1×1013, 1×1014, 1×1015, 1×1016, 1×1017 및 1×1018 MOI이다.
몇몇 양태에서, 약제학적 조성물의 양은 약 1×108 내지 약 1×1015 재조합 바이러스 입자, 약 1×109 내지 약 1×1014 재조합 바이러스 입자, 약 1×1010 내지 약 1×1013 재조합 바이러스 입자, 또는 약 1×1011 내지 약 3×1012 재조합 바이러스 입자를 포함한다.
바람직한 효과를 부여하거나 질병을 치료하기 위해 세포의 적당한 형질도입을 제공하기에 적합한 바이러스 입자의 임의의 총 수는 포유류에 투여될 수 있다. 다양한 바람직한 실시형태에서, 적어도 108; 5×108; 109; 5×109, 1010, 5×1010; 1011; 5×1011; 1012; 5×1012; 1013; 1.5×1013; 3×1013; 5×1013; 7.5×1013; 9×1013, 1×1014 바이러스 입자, 또는 5×1014 바이러스 입자 또는 그 이상이지만, 전형적으로 1×1015 이하의 바이러스 입자가 주사된다. 포유류 또는 영장류 눈에 대한 벡터의 임의의 적합한 수의 투여가 이루어질 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 방법은 단일 투여를 포함하며; 다른 실시형태에서, 주치의가 적절하다고 생각되면 경시적으로 다중 투여가 이루어진다. 몇몇 실시형태에서, 높은 형질도입 효율을 산출하기 위하여 5×105개 세포/㎖의 적어도 2×108 VG/㎖가 단일 투여(24시간 형질도입)에서 요구된다. 개별 용량은 전형적으로 대상체에 측정가능한 효과를 생성하는데 필요한 양 이상이며, 당해 조성물 또는 그 부산물의 흡수, 분포, 대사 및 배출("ADME")에 대한 약동학 및 약리학에 기초하여, 상기 대상체 내에서 상기 조성물의 성향에 기초하여 결정할 수 있다. 이것은 투여량뿐만 아니라 투여 경로의 고려를 포함한다. 용량 및/또는 용량 섭생의 유효량은 예비임상 검정, 안전성 및 상승(escalation) 실험과 용량 범위 시도들, 개별적인 의사-환자 관계, 뿐만 아니라 본 명세서에 기재되고 실시예에 예시된 바와 같은 시험관내 및 생체내 검정으로부터 실험적으로 쉽게 결정될 수 있다.
본 발명의 여러 양태들은 예시를 위한 실시예 적용들과 관련하여 본 명세서에 기재된다. 다수의 구체적인 세부사항, 관계 및 방법은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 제시되는 것으로 이해되어야 한다. 하지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 하나 이상의 구체적인 세부사항 없이 또는 다른 방법들에 의해 수행될 수 있다는 것을 용이하게 인식할 것이다. 본 발명은 예시된 작용 또는 사건의 순서에 의하여 제한되지 않으며, 일부 작용은 다른 순서로 일어날 수 있고(또는) 다른 작용 또는 사건과 동시에 일어날 수 있다. 또한, 예시된 모든 작용 또는 사건이 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 필요한 것은 아니다.
또한, 청구범위는 임의의 선택적인 요소를 배제하도록 기초적으로 작성되었음을 유념해야 한다. 이러한 진술은 청구항의 요소들의 언급 또는 "네거티브" 제한의 사용과 관련하여 "유일하게", "오로지" 등과 같은 배타적 용어의 사용을 위한 선행 기준으로서 제공하려는 것이다.
본 명세서에 논의된 공보들은 본 출원의 출원일 이전의 그 개시내용에 대해서만 제공된다. 본 발명이 선행 발명에 의하여 그러한 공보들을 예견할 자격이 없음을 인정하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 제공된 공개 날짜는 독립적으로 확인될 필요가 있을 수 있는 실제 공개 날짜와 상이할 수 있다.
본 명세서에 언급되고 및/또는 출원 데이터 시트에 열거된 상기 미국 특허, 미국 특허 출원 공보, 미국 특허 출원, 외국 특허, 외국 특허 출원 및 비-특허 공보는 모두, 예컨대 그 공보들의 인용과 관련된 방법 및/또는 물질들을 개시하고 설명하기 위해, 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 본 개시내용은 모순이 있는 정도까지 인용된 공보의 임의의 개시내용을 대체한다는 것을 이해해야 한다
이상으로부터, 본 발명의 특정 실시형태가 예시의 목적으로 본 명세서에 기술되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의한 것을 제외하고는 제한되지 않는다.
실시예
이하 실시예는 본 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명을 제조 및 사용하는 방법에 대한 완전한 개시 및 설명을 제공하도록 제시된 것이며, 본 발명자들이 본 발명으로 간주하는 범위를 제한하고자 하는 것이 아니며, 하기 실험이 수행된 유일한 실험들이거나 전부임을 나타내려는 것이 아니다. 사용된 숫자(예를 들어, 양, 온도 등)에 대한 정확성을 보장하기 위한 노력이 행해졌지만, 일부 실험 오차 및 편차가 고려되어야 한다. 달리 표시되지 않는 한, 부는 중량부이고, 분자량은 중량 평균 분자량이고, 온도는 섭씨이고, 압력은 대기압 또는 그 근처이다.
실험 방법
벡터 및 LV 상청액 제조. LV는 본 명세서에 기재된 바와 같이 생성되었다. coRPK 서열은 서열의 GC 함량을 증가시키고 숨은 결찰 부위를 방지하기 위해 GeneArt® 소프트웨어를 사용하여 설계되었다. 벡터는 Naldini 박사(HSR-TIGET, San Raffaele Telethon Institute, 이탈리아 밀라노 소재)에 의해 아낌없이 제공된 pCCL.sin.ppt.hPGK-EGFP-wPRE* 작제물을 백본으로 사용하여 개발하였다. 최초 pCCL 렌티바이러스 전달 벡터 및 이의 요소들은 본 명세서에 전문이 참고 인용된 문헌[Dull et al., J Virol, 1998: 72(11): 8463-8471]에 기재되어 있다. VSV-G 슈도타입(pseudotype)화된 LV의 벡터 스톡은 종래 문헌[Follenzi A, et al.(2000). Nat Genet 25: 217-222]에 기재된 바와 같이 293 T 세포(ATCC: CRL-1573, 미국 매릴랜드주 록빌 소재)에 3 플라스미드 인산칼슘 매개의 형질감염에 의해 제조하였다. 감염성 LV의 역가는 다른 문헌[Charrier S, et al.(2005). Gene Ther 12: 597-606]에 기재된 바와 같이 qPCR에 의하여 HT1080 세포(ATCC: CCL-121)에서 결정되었다. 107-108 바이러스 입자(vp)/㎖ 역가의 LV 스톡이 일상적으로 수득되었다.
뮤린 HSC의 정제 및 형질도입. 8 내지 14주령의 수컷 PKD 마우스 유래의 BM을 다리 뼈로부터 수확하고, 계통 음성 세포(Lin-)를 Lin- 세포 고갈 키트(Miltenyi Biotec, 독일 글라트바흐 소재)를 사용하여 정제하여 70 내지 90% 순도를 얻었다. Lin- 세포는 20% FBS 및 0.5% 항생제(50 U/㎖ 페니실린 및 50 ㎍/㎖ 스트렙토마이신(Thermo Fisher Scientific, 매사추세츠주 월섬 소재))가 보충된 IMDM-Glutamax 배지에서 24시간 동안 100 ng/㎖의 재조합 인간 IL-11(Peprotech EC Ltd., 영국 런던 소재) 및 100 ng/㎖의 재조합 뮤린 SCF(R&D Systems Inc., 미니애폴리스주 미니애폴리스시 소재)를 이용하여 예비자극하고, 그 다음 2회의 형질도입 사이클에서 EGFP 또는 coRPK를 운반하는 LV를 이용하여 1 내지 10 vp/세포의 MOI로 형질도입시켰다. 각 형질도입은 CH-296 피브로넥틴 단편(2 ㎍/㎠; Retronectin, TakaraShuzo, 일본 오쓰시 소재)으로 사전 코팅된 평판에서 전술한 사이토카인의 존재 하에 4℃에서 밤새 24h 동안 수행하였다.
생체내 RBC 생존. coRPK 전이유전자를 운반하는 이식된 마우스에게 바이오틴 3-설포-N-하이드록시석신이미드 에스터 나트륨염(50 ㎎/㎏)(Sigma Aldrich, 미주리주 세인트루이스 소재)의 연속 3회 정맥내 주사액(12h 간격)을 주사하였다. 마지막 주사 후 12시간 후, 꼬리의 정맥 혈액을 수확하여 2 ㎍/㎖의 항-마우스 Ter119-PE(BD Bioscience, 캘리포니아주 산호세 소재) 및 스트렙타비딘-FITC(50 ㎍/㎖, BD Biosciences, 캘리포니아주 산호세 소재)로 4℃에서 30 min 동안 표지화하였다. 샘플은 주사 후 40일 동안 2 내지 4일마다 ICS XL 유세포분석기(Beckman Coulter, 캘리포니아주 브레아 소재)에서 분석하였다. RBC 생존 동역학은 총 RBC 집단 내에서 바이오티닐화된 세포의 백분율에 의해 측정되었다.
CFC 검정. CFC 검정은 메토컬트(Methocult) 배지 GF M3434(Stem Cell Technologies, 캐나다 밴쿠버 소재)로부터 제조자의 절차에 따라 대조군 및 이식된 마우스 유래의 BM 및 비장에서 수행하였다. 이식 후 상이한 시점에서 모든 군의 마우스로부터 BM 세포를 수확하고, 접종 7일 후 Nikon Diaphot-TMD 현미경에서 CFU(30개 이상의 세포의 클러스터)를 채점하였다.
조혈 계통의 식별. PBMC는 이식된 동물의 꼬리 정맥으로부터 수득하였고 상이한 조혈 세포를 검출하기 위하여 항체의 패널로 표지화하였다. 골수 세포는 항-GR-1 및 항-Mac-1 바이오티닐화된 항체(BD Biosciences, 캘리포니아주 산호세 소재, 5 ㎍/㎖)를 이용하여 검출하였고, 반면 림프구 세포는 T 세포의 경우에는 항-CD3-PE 항체, 및 B 세포의 경우에는 항-B220-PE 및 항-B220-PECy5 항체(BD Bioscience, 캘리포니아주 산호세 소재, 10 ㎍/㎖)를 SAV-TRC 2차 항체(Invitrogen, Thermo Fisher Scientific, 매사추세츠주 월섬 소재)와 함께 이용하여 검출하였다. 샘플은 사세포를 배제하기 위하여 DAPI(Boehringer, 독일 잉겔하임 소재, 2 ㎍/㎖)를 첨가하여 BD LSR Fortessa Cytometer(BD Bioscience, 캘리포니아주 산호세 소재, USA)에서 분석하였다.
구조적 및 조직학적 연구. 비장을 수집하고, 사진촬영하였고, 비종비대의 존재를 결정하기 위하여 정밀 저울에서 칭량하였다. 조직학적 연구는 통상적인 조직학적 방법에 따라 수득한 비장 및 간 절편에 대해 수행하였고, 헤마톡실린(Gill-2 Haematoxylin, Thermo, 팬실베니아주 피츠버그 소재) 및 에오신(Eosin Alcoholic, Thermo Fisher, Scientific, 매사추세츠주 월섬 소재)으로 염색하였다. 비장에서는 철 침착물도 프러시안 블루 또는 페를즈 염색(Sigma Aldrich, 미주리주 세인트루이스 소재)에 의해 제조자의 지시에 따라 연구되었다. 모든 절편은 Olympus BX40 광학 현미경을 사용하여 조사하였고, 100x 또는 200x의 최종 배율을 사용하여 Olympus DP21 카메라로 촬영하였다.
적혈구 분화. BM 및 비장에서 Ter119 및 CD71 마커 강도의 유세포분석을 사용하여 타 문헌[Socolovsky M, et al.(2001). Blood 98: 3261-3273]에 기재된 바와 같이 4 ㎍/㎖의 항-마우스 Ter119-PE 항체(BD Bioscience, 캘리포니아주 산호세 소재), 10 ㎍/㎖의 바이오티닐화된 항-CD71 항체(BD Bioscience, 캘리포니아주 산호세 소재) 및 스트렙타비딘-트라이컬러(Invitrogen, Thermo Fischer Scientific, 매사추세츠주 월섬 소재)를 사용하여 여러 적혈구 아집단을 식별하였다. 세포는 그 다음 EPICS XL 유세포분석기(Beckman Coulter, 캘리포니아주 브레아 소재)에서 요오드화프로피듐(IP, 2 ㎍/㎖)을 사용하여 분석하여 생세포를 검출하였다.
프로바이러스 정량. 세포 당 통합된 프로바이러스의 검출 및 정량은 패키징 프로바이러스 서열(ψ) 및 마우스 Titin 하우스키핑(housekeeping) 유전자에 상보적인 프라이머들을 사용하여 수행하였다. 총 BM 및 말초 혈액 샘플은 주기적으로 수집하고, 유핵 세포 유래의 게놈 DNA는 DNeasy Blood & Tissue 키트(Qiagen, Venlo, 네덜란드 림뷔르흐 소재)를 사용하여 분리하였다. 20 내지 50 ng의 게놈 DNA(gDNA)를 다중 qPRC에 의하여 7500 Fast Real-Time PCR System(Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, 매사추세츠주 월섬 소재) 및 상기 기재된 프라이머 및 프로브[Charrier S, et al.(2011). Gene Ther 18: 479-487]를 사용하여 증폭시켰다.
키메라화(chimerism). 공여체 세포의 존재는 Y 염색체 SRY 유전자 및 마우스 β-액틴 하우스키핑 유전자를 검출하는 qPCR을 이용하여 정량하였다. 상기 기재된 프라이머 및 프로브[Navarro S et al(2006). Mol Ther 14: 525-535]를 사용하였고 이식된 마우스의 PB 유래의 게놈 DNA는 7500 Fast Real-Time PCR System(Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, 매사추세츠주 월섬 소재)을 사용하여 증폭시켰다. 표준 곡선은 수컷/암컷 혼합 마우스 유래의 BM 세포 0% 내지 100%를 함유하는 샘플로부터 얻은 gDNA 추출물을 사용하여 제작하였고, 키메라화는 공여체 생착(engraftment) % = 100×2(CtβAct-CtSRY)로서 계산하였다.
LAM-PCR 절차. 벡터 통합 부위를 식별하기 위해, 3' 벡터 LTR-게놈 연결점은 문헌[Schmidt et al. 2007, Nat Methods 4:1051-1057]에 공개된 방법에 따라 LAM-PCR에 의해 증폭시켰다. 출발 선형 증폭(100 사이클)은 바이오티닐화된 LTR 특이적 프라이머 및 100 ng 이하의 gDNA를 주형으로 사용하여 수행하였다. 선형 증폭 생성물을 스트렙타비딘 자성 비드를 사용하여 정제하고, 이어서 상보성 가닥을 합성하고, 2가지 다른 제한효소(Tsp509I 및 HpyCH4IV)를 사용하여 병렬 분해하고 상기 효소들의 절단으로 남겨진 말단에 상보적인 링커 카세트를 사용하여 2가지 결찰 반응을 수행하였다. 생성된 단편을 2번의 추가 지수적 PCR 단계에 의해 증폭시켰다. LAM-PCR 생성물을 분리하였고 MultiNA 자동화 시스템(Shimadzu) 상에서 겔 전기영동에 의해 정량하였다.
Illumina MiSeq 시퀀싱(sequencing)을 위한 LAM-PCR 생성물의 셋업. Parazynski et al.[Paruzynski A, et al.(2010), Nat Protoc 5: 1379-1395]에 의해 공개된 방법에 따라, Tsp509I 및 HpyCH4IV 효소에 의해 생성된 2번째 지수적 PCR 생성물 40 ng을 Illumina MiSeq 시퀀서 상에서 페어링된 말단 시퀀싱을 허용하는 특정 서열을 함유한 융합 프라이머를 사용하여 재증폭시켰다. LAM-PCR 샘플은 Roche 454 GS-FLX 어댑터(adaptor)를 첨가하기 위해 융합 PCR에 의한 454-피루시퀀싱(pyrusequencing)을 위해 개조하였다: 즉, 어댑터 A + 8-뉴클레오타이드 바코드(barcode)는 LAM-PCR 앰플리콘(amplicon)의 LTR 말단에 첨가하였고; 어댑터 B는 링커 카세트 측에 첨가하였다. 5'- 3'방향으로 최종 앰플리콘은 다음과 같이 구성되었다: 어댑터 A, 바코드, LTR 서열, 미지의 게놈 서열, 링커 카세트 서열 및 프라이머 B. 정제된 융합 프라이머 PCR 생성물을 동원시키고 MultiNA 자동화 전기영동 시스템 상에서 정량화하고, 함께 수집하여 10nM의 최종 등몰 라이브러리를 수득하였다. 최종 라이브러리는 그 다음 Viia7 실시간 PCR 시스템(Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, 매사추세츠주 월섬 소재)에서 Illumina Sequencing Platform용 KAPA Library Quantification Kit(Kapa Biosystems, 매사추세츠주 윌밍턴 소재)를 사용하여 재정량하였고, 그 결과 16.35nM의 추정 농도를 수득하였다. 마지막으로, 라이브러리를 Illumina MiSeq Reagent Kit를 사용하여 시퀀싱하였다.
생물정보학 분석. 고-처리량 시퀀싱 플랫폼인 Roche 454 및 Illumina MiSeq/HiSeq로부터 벡터 IS를 추출하기 위해, 줄(row) 데이터(전형적으로 FastQ 파일 포맷)가 입력되는 파이프라인을, 신뢰할 수 있는 IS 및 가장 가까운 유전자의 리스트를 제공하도록 설계하였다. 클론 풍부도 정량 및 유전자 온톨로지 농축에 대한 우수한 수준의 분석은 Excel, GraphPad Prism(TM) 및 이용가능한 온라인 도구를 사용하여 수행하였다.
NGS 데이터 처리 및 파이프라인 사용법. NGS 데이터 처리 단계는 Illumina MiSeq 시퀀싱 플랫폼으로부터 고-처리량 데이터의 관리를 취급하며 모든 유효 서열 판독값이 기준 게놈에 정렬된 IS를 식별하는 것을 목표로 한다. 데이터 처리는 2가지 주요 활동을 포함한다: 1. LV 벡터 서열 및 다른 오염물이 트리밍되는 데이터 품질 검사 및 분석. 2. 모든 유효 서열 판독값이 기준 게놈에 정렬되고 유효 IS가 검색되는 통합 부위 확인.
데이터 품질 분석. Illumina MiSeq 미가공 데이터로부터 IS를 식별하기 위해, 생물정보학 파이프라인을 개발하였다. 표준 LAM-PCR 생성물은 LTR 서열, 근접 인간 게놈 서열 및 링커 카세트(LC) 서열을 함유한다. 459 기술은 10bp 내지 900 bp 범위의 길이를 갖는 LAM-PCR 서열의 검색을 허용하였다. 유사한 결과가 Illumina MiSeq 쌍-말단 판독값들로부터 검색되었다. 이 길이의 경계들은 후속 정렬 절차 및 벡터 성분 식별 알고리즘 모두에 영향을 미치기 때문에 품질 분석 과정에서 고려해야 할 중요한 파라미터이다. 기준 유전자에 정확하게 정렬시키기에 너무 짧은 서열은 제거하고, LC 서열의 일부 또는 전부의 유실을 피하기 위해 NSG 기술에 의해 달성할 수 있는 최대 크기를 초과하는 서열도 제거하였다. 일단 각 수집물(pool)에 대한 파이프라인이 종료되면, 모든 통합 부위들은 파일(TIGET 네트워크에 부착된 파일 저장소-NAS-에 보관됨) 및 내부 데이터베이스에 모두 수집되고, 수정된 카피들의 트랙을 유지하는 저장 서버에 유지된다.
통합 부위 식별. 고유한 통합 부위를 식별하고 줄(row)의 모든 IS 및 열의 각 샘플이 가장 가까운 유전자 주석을 갖는 엑셀 파일을 추출하기 위하여, 다음 단계를 실행한다: 1. create_matrix라 불리는 프로그램을 사용하여 프로젝트 간의 충돌 검출을 가능하게 하는 IS 매트릭스의 창출. 이 프로그램은 탭-분리된 파일(TSV)을 생성할 것이다; 2. 상기 각 입력 TSV 파일을 사용하는 각 수집물마다 다음과 같이 불리는 프로그램 annotate_bed를 사용하는 IS 매트릭스 파일의 주석화(annotation); awk '{print"chr"$1"＼t"$2＼t"$2}'TSV_FILE｜tail-n+2> TSV_FILE.bed; annotate_bed-a/opt/genome/mouse/mm9/annotation/mm9.refGene. TIGET.gtf-b TSV_FILE.bed -o TSV_FILE.annotated.bed; 3. 주석 및 매트릭스 파일을 모두 여기에서 XLS로 불리는 새로운 Excel 데이터시트에 이입(import)한다.
충돌 검출. 각 이식된 마우스로부터 IS의 신뢰할 수 있는 데이터세트를 수득하기 위해 잠재적인 오염/충돌로부터 그리고 서열 카운트에 기초한 거짓 양성들로부터 데이터를 필터링하였다. 상이한 실험으로부터 생성된 통합 부위를 결합하기 위해 데이터 정규화의 추가 단계가 요구되었다.
용어 "충돌"은 독립적인 샘플에서 동일한 IS의 존재를 확인하는데 사용된다. 본 실험의 설정에서, 상이한 세포들에서 매우 동일한 게놈 위치에 벡터의 통합은 매우 낮은 확률 사건이다. 따라서, 독립적인 샘플에서 동일한 IS의 검출은 오염에서 유래할 가능성이 있고, 이는 습식 실험실 절차의 여러 단계들(샘플 정제, DNA 추출, LAM-PCR 및 서열분석)에서 발생할 수 있다. 비록 본 발명자들의 작업 파이프라인은 샘플간 접촉의 발생을 최소화하도록 설계되었지만, IS의 대량 고속 분석은 본질적으로 특정 정도의 배경 오염을 운반한다. 또한, 동일한 마우스로부터 얻어진 상이한 샘플에서 동일한 IS의 검색은 벡터-표지된 조혈 세포의 생물학적 특성(즉, 다중계통 잠재적이며 지속적인 클론원성 활성)에 대해 추론하기 위한 후속 단계들에 사용되기 때문에 매우 중요하다. 따라서, 상이한 샘플들(동일 마우스 유래)에서 동일한 IS의 실제 발생을 오염/충돌로부터 구별할 수 있어야 한다.
이들 문제를 해결하기 위해, 본 분석들에서 충돌의 정도를 측정하기 위한 방식으로서, 상이한 시험 항목들에서 유래하는 샘플들 및 마우스들 간에 공유된 IS의 정도를 평가하였고, 이어서 각 마우스의 데이터 세트로부터 충돌의 원인일 수 있는 IS를 제거하고 동일한 마우스 유래의 샘플들 간에 공유된 IS를 탐색할 때 거짓 양성을 기록할 가능성을 최소화하는 규칙을 설계한다. 본 발명자들은 각 통합 유전자좌(locus)를 검증할 수 있게 하는 충돌 검출 과정을 설계하였다. 전체 결과는 통합 유전자좌의 세트 I이 주어진다면, I 내의 통합 유전자좌 i를 충돌로서 분류하는 경우, i는 I로부터 제거해야 한다는 것이다. 본 발명자들은 3가지 독립적인 이식 군 간에 충돌 검출 과정을 적용하였다: 1. coPKR170s: coRPK 발현성 LV 벡터에 의해 형질도입된 Lin- 세포에 의한 이식 후 170일째에 안락사된 검정 1 유래의 마우스(coRPK 1-3). 2. EGFP: EGFP 발현성 LV 벡터를 운반하는 Lin- 세포가 이식된 검정 2 유래의 마우스(EGFP 1-6). 3. coPKR-TC: 혈액 및 BM이 상이한 시점들에서 분석된, coPKR 발현성 LV 벡터에 의해 형질도입된 Lin- 세포가 이식된 검정 2 유래의 마우스(coRPK 1-14), 예컨대 1차 이식된 마우스의 아군으로부터 수집된 BM이 이식된 2차 수용체(coRPK 11-14).
각각 동일한 IS는 상이한 마우스 중에서 상이한 서열 판독값(서열 카운트)을 갖는다. 서열 카운트는 풍부도 기준에 기초하여 하나의 마우스 유래의 샘플들이 다른 마우스의 샘플들을 오염시켰는지를 결정하는데 사용될 수 있다. 본 발명자들의 논리근거에서 두 마우스에서 발견되는 통합은 가장 큰 풍부도를 나타내는 마우스에 배정될 것인 반면, 다른 마우스에서는 오염물로 간주될 것이다. 따라서, 본 발명자들은 주어진 충돌을 하나의 마우스에 배정하면서 다른 마우스에서는 제거하게 하는 차별적 서열 카운트의 역치를 식별할 수 있었다. 이 역치 값은 10의 값을 수득한 본 발명자들의 데이터로부터 검색하였고, 이는 모든 TI 중 각 IS에서, IS가 다른 TI의 최고 풍부도 값(서열 카운트 백분율)보다 10배 낮은 풍부도 값(서열 카운트 비의 백분율)을 갖는다면, 현재의 TI로부터 제거된다는 것을 의미한다. 본 발명자들은 이러한 규칙을 TI 및 선택된 그룹들 간에 모두 적용하였고, Excel 파일을 사용하여 충돌 검출을 다음과 같은 규칙을 적용하여 계산하였다(여기서 TI 필터링에 대해 상세히 설명되지만, 또한 그룹 필터링까지 확대된다): 1. 각 TI의 분리, 서열 카운트를 합하여 동일한 TI의 모든 샘플들을 함께 그룹화한다. 2. 각 IS마다 수득된 3개의 TI에 대해 IS 서열 카운트 vs. TI의 판독값들의 전체 총합의 백분율 비를 계산한다. 3. 그 다음, 다음과 같은 규칙을 적용하여 각 IS를 신뢰성 있는 TI로 배정할 수 있게 하는 10의 역치를 이용하여 결정 단계를 계산한다.
일단 IS가 제거되도록 검출되었다면, 그 IS의 판독값을 그 그룹으로부터 제거하여 더 이상 그 그룹에 배당되지 않도록 한다. 상기 기재된 필터는 상이한 생체외 형질도입된 세포 집단(검정 2 유래의 EGFP 발현 마우스의 하나의 코호트, 및 2가지 독립적인 이식 실험에 속하는 coPKR 마우스의 2개의 코호트)에 의해 이식된 마우스 사이에 적용하였다. 또한, coPKR-TC 그룹(검정 2)에 대해서는 상기 언급된 필터 방법을 2가지 방식으로 변형시켰다: a) 클론 풍부도 분석의 상황에서 시점들 간에 통합의 공유를 더욱 잘 부각시키기 위하여, 다음 규칙을 부가하였다: 하나의 통합이 하나 이상의 마우스 사이에 공유된다면, 그들의 서열 카운트가 마우스 중의 최대 서열 카운트의 10% 미만이더라도 모든 시점 동안 유지될 것이다; b) 계통 추적 관계에서는 더욱 엄중한 필터를 적용하여 3 미만의 서열 카운트 및 시점들 마다 공유에 대한 10% 서열 카운트 필터를 이용하여 IS를 제거하였다. 이는 두 시점 사이에 공유된 통합은 각각 다른 것보다 많거나 적다면 유지되거나 제거될 것이라는 것을 의미한다.
유전자 온톨로지 분석. 모든 유전자 온톨로지 분석은 GREAT 온라인 소프트웨어(http://bejerano.stanford.edu/great/public/html/)를 사용하여 수행하였다. 그 웹 페이지는 각 데이터세트의 통합들의 게놈 좌표를 업로드하게 하고 시험된 데이터세트에서 풍부도 수준을 위치 정보(p 값 계산을 위한 이항 분포 분석에 기초함) 및 통합 부위에 가장 가까운 유전자의 주석 기능(p 값 계산의 초기하 분포 분석에 기초함)을 상관지어 계산한다[Groeschel S, et al.(2011). J Inherit Metab Dis 34: 1095-1102]. 상기 GO 데이터베이스의 생물학적 과정 및 분석 기능은 풍부도 분석을 위해 선택하였다. 두 통계 분석에서 거짓 발견율이 0.05 미만인 유전자 클래스들만이 고려되었다(도 20).
데이터 저장. 모든 데이터, 즉 열의 데이터 및 결과는 모두 루트 폴더의 TIGET 네트워크에 부착된 파일 저장소(NAS)에 저장되며, 여기서 파이프라인의 모든 정렬들은 풍부도 매트릭스 및 플롯들과 함께 이용 가능하다. NAS 저장은 인증 및 인증 정책에 의해 보안되며, 디스크 RAID 5의 과잉 어레이를 사용하여 신뢰성 있고 규모조정이 가능한 인프라구조 상에 구축되었고, TIGET에 기록된 본 발명자들의 CrashPlan 소프트웨어 상에 백업된다.
실시예 1
PGK-coRPK 치료 LV 벡터는 유전자 교정된 PKD 마우스에서 빈혈 표현형의 안정하고 장기적인 교정을 유도한다.
PGK-coRPK LV의 생체내 효능(도 2a)은 PKD 마우스 유래의 계통 고갈된 BM 세포(Lin- 세포)의 형질도입 및 이식에 의해 검정하였다(도 2b). 도 2a는 대조용 벡터에서 EGFP 전이유전자의 발현(상부 다이어그램) 또는 치료 벡터에서 coRPK cDNA의 발현(하부 다이어그램)의 발현을 조절하는 인간 PGK 프로모터를 수용한 유전자 요법 실험을 통해 사용된 SIN LV 벡터의 개략도이다. 상기 coRPK 서열은 인간 PKLR cDNA와 80.4% 상동성 및 마우스 Pklr cDNA와 76.5% 상동성을 나타내었고, 아미노산 서열의 변화는 없었다. 도 2b는 개발된 PGK-coRPK LV 벡터의 기능성을 다루기 위해 수행된 유전자 요법 프로토콜의 개략도이다. PKD 표현형의 교정은 PB 및 BM의 이식 후 4개월 내지 9개월 동안 혈액학적 분석 및 대사 프로파일링을 통해 연구하였다. 통합 분석은 LV 벡터 안전성을 연구하기 위하여 모든 마우스로부터의 상이한 조직 및 시점에서 수행하였다. 이식 후 280 일째, coRPK 전이유전자를 운반하는 1차 이식된 마우스 유래의 총 BM을 치사적으로 방사선조사된 암컷 PKD 마우스(2차 수용체)에게 다시 이식하여 생착의 안정성 및 안전성을 시험하였다. coRPK LV가 형질도입된 결손 세포들이 이식된 치사량으로 방사선조사된 PKD 마우스는 비-이식된 PKD 한배 새끼 또는 EGFP LV에 의해 형질도입된 세포들이 이식된 마우스와 비교했을 때 시험된 모든 혈액 적혈구 파라미터들에서 유의적인 향상을 나타내었다(도 3 및 표 2).
말초혈액에서 이식 140일 후 기록된 혈액학적 변수
그룹 HGB (g/㎗) HTC (%) MCV MCH (pg)
건강한 마우스 (n=5) 14.64 ± 0.99 36.15 ± 2.64 38.20 ± 0.86 15.44 ± 0.21
PKD (n=9) 9.70 ± 0.55 28.91 ± 1.53 51.56 ± 0.50 17.23 ± 0.31
EGFP (n=8) 6.81 ± 0.68 21.32 ± 1.51 49.13 ± 0.72 15.46 ± 0.62
coRPK (n=17) 10.67 ± 0.53* 31.09 ± 1.45* 45.65 ± 0.84 15.35 ± 0.53
2차 coRPK (n=4) 12.40 ± 0.67** 34.11 ± 1.49* 46.25 ± 0.85 16.78 ± 0.23
데이터는 평균 ± SEM을 나타내며 Kruskal-Wallis 비-모수적 시험을 사용하여 EGFP 발현 마우스와 비교하여 통계적으로 분석하였다. *p<0.05; **p<0.01.
RBC 카운트는 이식 40일 후 즉시 증가하였고(도 3a), PKD의 가장 일반적인 징후 중 하나인 구성적 망상적혈구증다증은 PGK-coRPK 전이유전자를 운반하는 마우스에서 유의적으로 복귀되어, 이식 후 적어도 9개월 후에는 건강한 대조군에서 관찰된 수준에 가깝게 도달하였다(도 3b). 이와 반대로, EGFP LV-형질도입된 세포가 이식된 PKD 동물은 분석된 모든 시점에서 PKD 마우스와 나란히 빈혈 및 현저한 망상적혈구증다증을 나타내었다. 헤모글로빈 수준(HGB), 헤마토크릿 지수(HTC), 평균 혈구 부피(MCV) 및 평균 혈구 헤모글로빈(MCH) 값도 비-이식된 PKD 한배 새끼와 비교했을 때 LV-교정된 세포에 의해 이식된 마우스에서 교정되었다(표 2). 이러한 혈액학적 교정은 63.66 ± 4.45%의 공여체 키메라화 및 60% 내지 90% 범위의 형질도입 효율에 의해 달성되었다(표 3).
유전자 변형된 세포에 의해 이식된 마우스에서의 관련 분자 파라미터
검정 그룹 벡터 카피 수
(VCN/세포) 		형질도입 %
프로바이러스 + CFUs 		공여체 키메라화 %
WBC 총 BM CFU SRY + PB 세포
1
MOI
1-4 		EGFP (n=2) 0.83 ± 0.05 0.42 ± 0.03 0.42 ± 0.00 57.73 ± 12.28 n.d
coRPK (n=3) 4.76 ± 0.28 3.58 ± 0.34 3.07 ± 0.76 91.08 ± 3.67 n.d
2
MOI 10 		EGFP (n=6) 4.56 ± 0.50 4.19 ± 1.29 3.93 ± 0.98 92.32 ± 7.68 61.82 ± 3.61
coRPK (n=14) 1.65 ± 0.08 0.99 ± 0.13 1.89 ± 0.42 62.06 ± 11.73 63.66 ± 4.45
2nd coRPK (n=4) 1.44 ± 0.08 n.d n.d 63.15 ± 0.31a 62.89 ± 5.61
데이터는 평균 ± SEM, n.d, 측정되지 않음을 나타낸다. a 실험 1로부터 구축된 선형 회귀에서 보간법(interpolation)에 의해 수득된 추정된 형질도입 백분율(X 축: VCN/WBC, Y 축: 프로바이러스+ % CFU).
형질도입된 세포는 세포당 평균 1.65 ± 0.08개의 통합된 벡터 카피를 나타내었고, 이는 PGK-coRPK LV 벡터가 용혈성 빈혈을 복귀시키기에 충분한 인간 RPK 전이유전자 발현을 제공하였음을 시사한다. 놀랍게도, coRPK 전이유전자의 발현은 비-이식된 PKD 마우스와 비교했을 때 적혈구 세포 반감기의 연장을 초래하였다(도 3c, d). 평균적으로, PKD 마우스는 19 일의 RBC 반감기를 나타내었고, 반면 유전자 교정된 마우스에서는 야생형 RBC 반감기에 가까운 값에 달하는 25일(6일 연장)로 연장되었다(도 3d). 따라서, coRPK 발현 마우스의 RBC는 건강한 마우스 및 결손형 대조군 마우스 사이의 중간 생존율 동역학을 나타내었는데(도 3c), 그 이유는 이 동물들에서 완전한 키메라화가 달성되지 않았기 때문일 가능성이 가장 크다(표 3).
이식 9개월 후, 생착 수준(62.89±5.61%) 및 VCN(1.44±0.08 카피)을 유지하는 2차 수용체에게 1차 수용체의 조혈 전구세포를 이식하였다(표 3). 2차 이식된 수용체는 이식 후 5개월까지 다중-계통 조혈 재구성을 나타내었고(도 4), 모든 PB 적혈구 파라미터들에서 유의적인 향상을 나타내었다(도 5 및 표 2). 도 4a는 CD3-PE, B220-PE, B220-PECy5, Gr1-바이오틴 및 Mac1-바이오틴 항체와 더불어 SAV-PE-Cy5를 이용하여 표지하여 상이한 조혈 계통을 식별하는데 사용된 유세포분석 전략의 다이어그램이다. 도 4b는 이식 140 일 후에 PB에서 각 계통의 대표적인 점 플롯 및 백분율(도 4c)을 나타낸다. 막대는 건강한 대조군(n=2, 검은 막대) 및 PKD 마우스(n=2, 회색 막대) 대조군 및 coRPK 치료 전이유전자를 발현하는 2차 이식된 마우스(n=4, 스크래치된 막대)의 평균 백반율±SEM을 나타낸다. 또한, 프로바이러스 통합은 상이하게 수임된 조혈 전구세포(도 6a, b)에서 검출되었고, 그 수는 경시적으로 일정하게 유지되었으며(도 6c), 이는 상기 유전자 교정의 안정성을 입증하고 PGK-coRPK LV의 안전성을 부각시킨다. 도 6a는 이식 120 일 내지 170 일 후에 개별 이식된 마우스 유래의 BM CFU의 세포 당 벡터 카피 수를 나타낸다. 형질도입 백분율 및 키메라화 백분율도 도시된다. 도 6b는 상이한 조혈 구획들 유래의 세포들에서의 프로바이러스 카피 수를 나타낸다. 열(column)은 이식된 마우스의 상이한 군들의 평균 ± SEM을 나타낸다. 도 6c는 개별 이식된 EGFP-발현 마우스(회색 선) 및 coRPK 전이유전자를 운반하는 마우스(검은 선) 유래의 BM 세포에서의 프로바이러스 통합 동역학을 나타낸다.
실시예 2
LV-유래의 RPK 발현은 적혈구 분화를 정규화하고 기능성 성숙 적혈구의 생산을 허용한다.
PKD 마우스는 보상적 적혈구생성 기전에 의해 유발된 적혈구 구획의 특징적인 팽창을 나타낸다(Min-oo et al 2004). 이식된 마우스의 적혈구 분화 패턴의 연구는 이소성 RPK 발현이 이 기전을 복귀시켰음을 나타내었다(도 7a,b). PKD 및 EGFP-발현 마우스는 BM 및 비장에서 미성숙 적혈구 전구체(아집단 I: 전적혈구모세포 및 아집단 II: 호염기성 적혈구모세포)의 우세를 나타내었고, 후기 적혈구 세포(집단 IV: 망상적혈구세포 및 성숙 적혈구세포)에서 현저한 하락을 나타낸 반면, coRPK LV에 의해 형질도입된 세포가 이식된 마우스는 BM 및 비장에서 미성숙 적혈구 전구체(아집단 I 및 II)의 현저한 감소, 및 건강한 마우스와 동등한 최후 적혈구 구획(아집단 IV)의 유의적인 증가를 나타내었다(도 7a,b), 또한, PKD 및 EGFP-발현 마우스와 달리, coRPK 전이유전자를 운반하는 마우스는 혈장에서 적혈구생성소(Epo) 수준의 유의적인 감소를 나타내었다(도 7c). 도 8a는 비장 유래의 총 CFU를 나타내고, 도 8b는 이식 후 140일째의 골수를 나타낸다. 점은 분석된 마우스마다의 콜로니 수를 나타내고, 선은 각 군의 평균±SEM을 나타낸다. 데이터는 비-모수적 Kruskal-Wallis 시험에 의해 통계적으로 분석되었다. 상기 치료 벡터에 의해 처리된 PKD 마우스에서의 적혈구생성의 정규화는 BM CFU의 변화가 전혀 확인되지 않았을지라도(도 8b), 비장의 전구세포 함량 수가 정상 수준으로 감소함으로써 달성되었다(도 8a).
실시예 3
coRPK LV 벡터에 의해 형질도입된 세포의 이식은 골수외 적혈구생성 및 기관 병리를 복귀시킨다.
RPK 결손 적혈구세포의 활성적인 파괴로 인하여, PKD 및 EGFP-발현성 마우스는 건강한 대조군과 비교하여 200% 초과의 크기 및 비장 중량의 증가를 갖는 급성 비장비대를 나타내었다(도 9a,b). 비장 조직의 붕괴 구조 및 비장 적색속질의 팽창도 상기 동물들에서 관찰되었으며, 이는 PKD 및 EGFP-발현성 간 절편에서 적혈구 세포 클러스터의 존재에 의해서도 지지되는 강한 골수외 적혈구생성을 시사한다(도 9c). 놀랍게도, coRPK 전이유전자의 이소성 발현은 유전자 교정된 마우스에서 비장 및 간의 병리를 완전하게 복귀시켜, RBC 축적을 감소시키고 비장 조직 구조 및 크기를 정규화하였다(도 9). 또한, 조직 연구는 유전자 교정된 마우스의 간에서 철 침착물의 완전 부재를 나타내었고, 반면 비-이식된 군 또는 EGFP 운반 벡터에 의해 형질도입된 HSC가 이식된 군 유래의 PKD 마우스는 연속적인 용혈 과정으로 인한 강한 철 과부하(overload)를 나타내었다(도 9c). 종합적으로, PDK 마우스에서 유전자 교정된 HSC의 이식은 적혈구생성의 정상 상태 및 용혈성 빈혈에 의해 유발되는 모든 이차적인 효과를 복원시켰다.
실시예 4
PGK-coRPK LV 유래의 발현은 WBC 대사 균형을 변형시킴이 없이 RBC에서의 해당경로를 복원시킨다.
다음으로, RPK 효소 활성의 기능적 상관성을 연구하기 위하여 모든 이식된 마우스 및 대조군 마우스의 광범위한 대사체학 분석을 수행하였다. 표적화되지 않은 프로파일링 전략 후, 상이한 군들 중의 RBC에서 해당작용의 중간체들의 유의적인 변화를 관찰하여 독특한 트렌드를 갖는 대사산물 패턴의 3개의 넓은 클러스터를 식별하였다(도 10a). coRPK 발현 마우스 유래의 RBC는 건강한 대조군과 유사하지만 EGFP 전이유전자를 운반하는 이식된 마우스와는 다른 클러스터 1의 대사산물의 증가를 나타내었다. 이와 유사하게, 클러스터 3은 야생형 마우스와는 유사하나 EGFP-발현성 마우스와는 다른 유전자 교정된 마우스의 감소된 대사산물 트렌드를 반영하였다. 그럼에도 불구하고, 검정 1의 클러스터 2는 이식된 마우스 그룹(EGFP 및 coRPK 발현 마우스) 간에 대사산물 프로필의 차이를 나타내지 않았다(도 10a). 비표적화된 대사 프로파일링 역시, 상기 유전자 변형이 몇몇 중요한 해당작용 중간체를 변형시킬 수 있어, PGK-coRPK LV-형질도입된 HSC에 의해 이식된 마우스로부터 분리된 적혈구에서 ATP(도 10b), ADP(도 10c) 및 피루베이트(도 10d) 수준의 증가를 달성한다는 것을 나타내었다. 이러한 대사 트렌드를 고려하여, 그 다음 PK-촉매화된 반응에 더 가깝게 위치한 다른 대사산물을 표적화된 프로파일링 접근법을 사용하여 분석하였다. 직접 PK 기질 포스포에놀피루베이트(PEP)(도 10e) 및 상기 PK-촉매화된 반응의 상류에 위치한 3-포스포글리세레이트(3-PG)(도 10f)의 수준은 건강한 대조군 마우스의 수준에 근접하였다. 상기 coRPK 전이유전자를 발현하는 결손 적혈구세포도 역시 PKD 및 EGFP 발현 마우스와 비교했을 때 혐기성 해당작용의 최종 생성물인 D-젖산염의 증가를 생성하였다(도 10g). 해당작용 대사산물의 보상이 성숙 적혈구세포의 PK 활성의 정규화의 결과였는지를 시험하기 위해, 이 효소의 활성을 측정하였고 결손 동물에서 높은 양의 망상적혈구세포의 영향을 피하기 위하여 헥소키나제 활성에 관하여 그 활성을 정규화시켰다. RBC는 백혈구 PK 활성 오염을 방지하기 위하여 셀룰로스 칼럼을 통해 정제하였다. PK 활성의 완전한 보상은 야생형 건강한 동물 및 정상 건강한 혈액 공여 지원자로부터 수득된 비와 유사한 비를 달성하는 coRPK를 발현하는 동물들에서 관찰되었다(도 11). 도 11a는 피루베이트 키나제 활성을 나타내고, 도 11b는 헥소키나제 활성을 나타내며, 도 11c는 대족누 마우스 및 형질도입된 세포가 이식된 마우스로부터의 RBC에서의 피루베이트 활성 및 헥소키나제 효소 활성의 비를 나타낸다. RBC는 백혈구 PK 활성 오염을 피하기 위하여 셀룰로스 칼럼을 통해 혈액 샘플로부터 정제하였고, 효소 활성 평가로 처리하였다. 검은 막대, 건강한 마우스(n=2); 흰 막대, EGFP 발현 벡터에 의해 형질도입된 세포가 이식된 마우스(n=3); 스크래치된 막대, coRPK 발현 벡터에 의해 형질도입된 세포가 이식된 마우스(n=3). 체크무늬 막대는 건강한 지원자(n=1)의 값을 나타낸다. 데이터는 각 군의 평균±SEM을 나타낸다.
주요 성분 분석은 RBC의 대사산물 패턴이 군에 따라 상이하며 WBC 프로파일과 전혀 상이하다는 것을 보여주었다(도 12a). 이에 반해, WBC 아군은 군 간의 차이가 거의 없이 함께 클러스터를 이루었고, 이는 이소성 coRPK를 발현할 때 백혈구의 대사 균형의 변화는 없음을 시사한다(도 12a). 또한, RBC 비표적화된 프로파일링에서 관찰된 특이적인 대사산물 변화는 WBC에 존재하지 않았다(도 12b 내지 도 12d).
실시예 5
PGK-coRPK LV 형질도입된 세포는 벡터 유전독성의 증거없이 다클론성 조혈 재구성을 제공한다.
coRPK 또는 EGFP 전이유전자 중 어느 하나를 운반하는 LV의 통합 프로파일은 이식된 마우스에서 분석하였다. LV의 게놈-전범위(genome-wide) 통합 프로파일에서 초래되는 각 삽입은 개별 형질도입된 세포에서 클론 거동을 추적하는데 사용될 수 있는 고유의 유전자 마크를 창출하였다. 게놈 DNA(gDNA)는 WBC로부터, BM 세포로부터, 그리고 1차 및 2차 이식된 마우스로부터, 뿐만 아니라 이식 전에 형질도입된 세포 수집물(pool)(Lin- 세포)로부터 수득하였다. 선형 증폭 매개의 PCR(Linear Amplication Mediated PCR; LAM-PCR)(도 13 및 도 14)을 사용하여 벡터/게놈 연결점을 증폭시키고 벡터 IS를 식별하였다. 도 13은 벡터 IS가 3' 벡터 LTR-게놈 연결점의 LAM-PCR 증폭에 의해 식별되었음을 증명한다. MultiNA 자동 시스템을 사용하여 여러 밴드들을 특징으로 하는 패턴을 생성하였다. 벡터 백본 유래의 Tsp509I 내부 대조 밴드(IC)는 화살표에 의해 표시된다. 도 14는 벡터 IS가 3' 벡터 LTR-게놈 연결점의 LAM-PCR 증폭에 의해 식별되었음을 증명한다. MultiNA 자동 시스템을 사용하여 여러 밴드들을 특징으로 하는 패턴을 생성하였다. 벡터 백본 유래의 HpyCH4IV5 IC는 화살표에 의해 표시된다.
PCR 생성물은 MiSeq Illumina 플랫폼을 이용하여 시퀀싱하였고 수득된 서열은 생물정보학 파이프라인을 이용하여 마우스 게놈 위에 매핑하였고 상기 방법 섹션에 기재된 바와 같이 충돌에 대해 필터링하였다(도 15). 도 15는 유전자 변형된 조혈 전구세포에 의해 이식된 마우스에서 수행된 IS 매핑 분석의 일반적인 도식이다. 2가지 독립적인 실험에 속하는 이식된 마우스로부터 이식 후 여러 시점에 수확한 골수 및 백혈구 세포 샘플(표 3)은 도시된 파이프라인에 따라 보충 방법에 기재된 바와 같이 분석하였다.
종합하면, 본 발명자들은 이식된 마우스 게놈에서 5,173,892개의 시퀀싱 판독값을 매핑하여, 2,220개의 고유한 벡터 통합 부위를 수득하였다. 2가지 독립적인 실험들로부터의 IS의 게놈 분포는 전사 단위 내에(특히, 전사 개시 부위-TSS-의 처음 50 Kb 하류 내에) 통합하는 앞서 보고된 LV 선호성과 일치하였고(도 16a), 이는 마우스 게놈의 임의의 특정 염색체쪽으로 어떠한 편중도 나타내지 않았다(도 16b). 도 16a는 TSS의 500 Kb 상류 및 하류에 걸쳐 있는, 가장 가까운 RefSeq 유전자의 TSS 주위의 IS 빈도 분포를 나타낸다. 상부의 숫자는 모든 샘플 및 시점에서 검출된 IS의 수이다. 도 16b는 EGFP 전이유전자(검은 막대) 또는 coRPK 치료 전이유전자(회색 막대)를 발현하는 이식된 마우스에서 LV IS의 염색체 분포를 도시한 것으로, 임의의 특정 염색체쪽으로 어떠한 편중도 나타내지 않는다.
PGK-coRPK LV 기반의 유전자 요법의 안전성은 클론 풍부도 추정에 의해 연구하여, 데이터세트의 서열의 총 수에 대하여 각 IS(클론 마크)의 서열 카운트의 백분율을 계산하였다. 각 마우스에 대해 검색된 각 IS의 상대적 풍부도의 점 플롯 및 열 맵 표시(도 17, 도 18 및 도 19)는 다른 마우스 및 시험관내 배양된 Lin- 세포들의 클론 조성에 있어서 강한 변동을 나타내었다. 도 17은 치료 PGK-coRPK LV 벡터를 운반하는 1차 및 2차 수용체 마우스 간에 추적된 공유 통합의 차트이다. 임의의 기관 및 임의의 시점에서 어느 한 마우스에서 검출된 통합이 수집된다. 2차 수용체는 이식된 마우스 coRPK11 내지 14로부터 수집된 BM을 수용하였다. 검출된 IS의 나머지는 1차 또는 2차 수용체에서 검출되었다. 박스 안의 숫자는 언급된 마우스에서 대응하는 통합 백분율의 대표성을 나타낸다. 통합 분석에 적용된 ≥5% 필터 외에도, 서열 카운트가 <3인 모든 통합들을 제거하였다. 도 19는 골수에서 수집된 각 마우스의 통합들의 클론 풍부도를 나타낸 점 플롯 표현이다. 각 IS의 상대적 백분율(y 축)은 각 데이터세트에서 수득한 서열 판독값의 총 수에 상대적인 것이다. co-RPK 형질도입된 세포(도 17)와 유사하게, 상기 그래프는 이식된 마우스의 거의 대부분이 조혈 재증식의 다클론성 패턴을 나타낸다는 것을 시사한다.
또한, 몇몇 샘플들에서 소수의 통합이 다량의 서열 판독값에 기여하여(도 17 및 도 18), 형질도입된 HSC가 재증식의 다클론성 패턴을 나타내는 것으로 평가하는 것이 가능하였다. 또한, 치료 PGK-coRPK LV를 운반하는 1차 마우스와 이어서 이식된 2차 마우스 간에 추적된 공유 통합은 군 간에 통합의 강한 공유를 나타내지 않았고, 이는 클론 우성의 부재를 확인시켜준다(도 18).
삽입 돌연변이유발의 특질이 이식된 마우스에 존재하는지를 결정하기 위하여, 본 발명자들은 현재 진행중인 LV 매개의 임상 시도들과 유사한 공통 삽입 부위(Common Insertion Sites; CIS)의 발생을 평가하였다. CIS는 형질도입 시에 또는 증식 이익을 부여하는 벡터 통합을 수용한 클론의 생체내 선택 시에 통합 편향으로부터 초래될 수 있는 삽입 핫스팟이다. CIS는 Able 및 cols에 기초한 알고리즘 및 이상치에 대한 Grubbs 시험을 사용하여 식별하였고, 결과적으로 어떠한 CIS도, 이에 따라 이 판독에 의한 유전독성의 경고 징후도 발견하지 못하였다. 게다가, GO 분석은 조혈 세포 클론의 재증식의 조직 분포, 시점 또는 풍부도에 의해 분류된 임의의 통합 데이터세트에서 암, 세포 증식 또는 아포토시스의 조절에 관여하여 유전자 클래스쪽으로의 어떠한 편중도 나타내지 않았다(도 20). 도 20은 LV 게놈 통합 프로파일을 나타낸다. GO 분석은 이식된 마우스 유래의 샘플에 대해 GREAT 소프트웨어를 사용하여 수행하였다. 이 연구로부터 검색된 모든 통합(N=2220)은 도면의 왼쪽 부분에 표시된 유전자 기능의 과표현(overrepresentation)을 나타내었다. 가장 풍부한 통합이 특정 유전자 클래스에서 농축되었는지를 다루기 위하여 전체 데이터세트의 >5%인 상대적인 서열 카운트를 갖는 모든 IS(도 17에 제시됨)를 선택하였고, 과표현되는 GO 유전자 클래스는 없음을 보여주었다.
이러한 결과들은 벡터 통합의 중립성을 암시하며 예비임상 환경에서 PGK-coRPK LV의 안전성을 입증한다.
실시예 6
인간 임상 시도
임상 시도는 자가 조혈 줄기 세포 이식(HSCT)의 안전성 및 예비 효능을 평가하기 위하여 비장절제술로 다루기 힘든 중증 수혈 의존성 빈혈의 이력이 있는 PKD를 갖는 환자에서 EU/3/14/1130 의약 제품(RPK 유전자를 함유하는 LV 벡터에 의해 형질도입된 자가 CD34+ 조혈 줄기 세포)을 사용하여 수행한다.
ODD EU/3/14/1130은 coRPK 유전자를 발현하는 SIN LV 벡터를 포함한다(도 21).
SIN LV 벡터는 더 강한 발현을 제공하고(Ellis 2005) 감마-RV 벡터보다 전사 침묵에 덜 민감성이다(Pfeifer, Ikawa et al. 2002). 또한, 이 벡터는 훨씬 더 안전한 통합 프로파일을 나타내며(Schroder, Shinn et al. 2002)(Mitchell, Beitzel et al. 2004)(Wu, Li et al. 2003), 3' LTR 서열에서 운반하는 400 bp 결실(Miyochi, Blomer et al. 1998)(Zufferey, Dull et al. 1998)로 인하여, 전이유전자 발현은 내부 프로모터들에 의해 조절되어 LV 기반의 유전자 변형의 안전성을 증가시킨다.
수용된 LV벡터의 서열은 표적 세포에서 전이유전자 발현 및 안전성을 향상시키는 몇몇 변형을 추가로 포함한다.
하나의 변형은 이미 유전자 요법에 사용되는 다른 프로모터들에 비해 향상된 안전성 성질과 안전한 생체내 활성을 특징으로 하는 인간 PGK 프로모터의 사용이다(Montini, Cesana et al. 2006, Modlich, Navarro et al. 2009, Montini, Cesana et al. 2009, Biffi, Montini et al. 2013). PGK 프로모터의 혼입은 전달유ㅈ던자의 생리학적 발현 및 전사 침묵에 대한 더 낮은 민감성을 초래한다(Gerolami, Uch et al. 2000, Zychlinski, Schambach et al. 2008).
다른 변형은 전사 시에 mRNA 안정성을 증가시키는 coRPK 유전자이다. 최적화를 위하여 GC 함량을 증가시키고 전사 침묵을 피하여 전이유전자 발현을 증가시키기 위해 숨은 결찰 부위를 제거하는 GeneArt® 소프트웨어를 사용하였다. coRPK 최적화된 서열은 단백질의 아미노산 서열에 어떠한 변화없이 인간 PKLR 유전자와 80.4% 상동성을 나타내었다.
다른 변형은 치료 유전자의 발현 및 안정성을 향상시키기 위해 포함되기도 하는 임의의 잔여 오픈 리딩 프레임이 없는 돌연변이된 wPRE(Schambach, Bohne et al. 2006)이다. 이 LV 벡터(PGK-coRPK LV)의 백본, 프로모터 및 wPRE* 서열은 의약 제품 "Fanconi 빈혈 A형 환자의 치료를 위한 Fanconi 빈혈 A(FANCA) 유전자를 함유하는 렌티바이러스 벡터"(Ref 141/2000)에 대응하는 것, 뿐만 아니라 이염색백색질장애(MLD)에 대해 현재 진행중인 임상 시도에 사용되는 벡터 백본(Biffi, Montini et al. 2013)과 같다.
작용 방식
골수(BM) 또는 동원된 말초 혈액 세포로부터 PKD 환자 유래의 CD34+ 전구 세포를 수확한 후, 상기 전구세포는 상기 의약 제품에 의하여 생체외에서 형질도입되고, 치료 벡터는 세포의 게놈 내에 통합될 것이다. 일단 통합되면, 치료 인간 유전자(coRPK)는 결손 세포들 내에서 전사 및 해독되어 PKD 성숙 적혈구세포에서 유실되거나 감소된 치료 RPK 단백질을 생성한다. 형질도입된 PKD 조혈 전구세포는 그 다음 유전자 교정되고, 이에 따라 자신의 기능을 달성하기에 충분한 양의 ATP에 의하여 RBC를 생산할 수 있다(도 22). 이러한 유전자 교정된 조혈 전구세포(의약 제품을 구성할 것임)는 이어서 환자 내로 다시 이식되고, 일단 생착되면 정상 적혈구세포를 생성하여 일생동안 질병의 치유를 제공한다.
상기 유효성분은 PKD의 치료를 위하여 유럽연합 집행기관(ODD EU/3/14/1130)에 의해 희귀 약물로 지정된 치료 LV 벡터 PGK.coRPK.wpre를 갖는 교정된 조혈 줄기 세포(CD34+) 세포의 세포 현탁액에 존재한다. 따라서, 이 새로운 약제는 유전자요법 서브클래스에 속하는 첨단 치료법 개발 군에 포함되어야 한다.
상기 유효 성분은 세포당 적어도 0.1 카피의 치료 벡터를 갖는 적어도 2×106개의 CD34+ 세포/체중 ㎏의 유전자 변형된 세포 현탁액으로 구성된다. 이 세포는 2% HSA를 가진 식염수 완충액에 현탁된다.
최종 치료 생성물은 GMP 규칙에 따라 생산되며, 환자 내에서 이의 해리(liberation) 및 이의 주입을 위한 생성물 요구들이 생성물의 품질과 관련이 있을 것이다. 이와 관련하여, 이들 사양으로는 30% 이상의 세포 생육성, 멸균성(약전에 의한 Gram 시험 및 멸균성), 마이코플라즈마의 부재, 복제-적격 LV입자의 부재 및 정량적 PCR에 의한 세포당 적어도 0.1 벡터 카피의 존재에 의한 검출을 통해 치료 잠재성의 효능의 증명을 포함할 것이다. 또한, 조혈 전구세포의 함량 및 이들 내의 벡터 카피 수의 조사 및 연구 검사가 수행된다. 그 절차가 전술한 요구들을 달성하는지 보장하기 위하여 3가지 독립적인 검증을 건강한 대조군 세포와 함께 수행한다.
최종 생성물은 환자에게 주입될 때까지 열 밀봉되고 특히 동결 및 저장을 위한 이송 백(bag)에 포장된다; 그 전에 샘플은 정확한 해당 품질 관리를 위하여 수집될 것이다.
동원(mobilization)
환자들은 각각의 병원에서 동원되며, 처음 두 환자는 Hospital Del Nino Jesus, Madrid(Spain)에서 동원된다. 동원 과정은 재조합 자극 인자 과립구 콜로니(G-CSF, Neupogen, Amgen, 미국 캘리포니아주 사우전드오크스 소재)를 출생 후 8 일까지 매일 2회씩 12 ㎎/㎏의 용량으로, 4일째 240 ㎎/㎏/d(Mozobil®, Genzyme Europe BV, 드네덜란 나르던 소재)의 플레릭사포(Plerixafor)를 연속 4일 동안 4회의 피하 용량으로 투여에 포함된다. 말초혈액 유래의 조혈 전구세포는 백혈구분반술(leukapheresis)에 의해 수집하고, 동원 5일째부터 다량의 부피를 Hospital Nino Jesus(Madrid)의 표준 프로토콜에 따라 세포 분리기를 통해 이송된다. 모든 기구 및 용액은 CE 표지되어 있고 의학 장치에 대한 법규 사항을 만족시킨다.
CD34 + 세포 정제
동원 과정과 일치하게, 환자가 동원된 병원에서 혈장교환을 수행한다. 혈장교환 생성물은 높은 자기장 구배에 의한 세포의 분리를 강력한 영구 자석 및 강자성 매트릭스를 구비한 분리 칼럼을 통해 허용하는 MACS "자성 세포 분류" 기술(Mitenyi Biotec, Germany)을 통해 조혈 전구세포(CD34+ 세포)를 선택하기 위해 즉시 처리한다. CliniMACS(Miltenyi Biotec, Bergisch 독일 글라트바흐 소재) 시스템은 컴퓨터(CliniMACS®plus Instrument), 특이적인 CD34+ 선택 소프트웨어, 멸균 튜브 세트(CliniMACS Tubing Sets), 자성-조절된 반응성 멸균 기구(CliniMACS CD34 Reagent) 및 멸균 완충액(CliniMACS PBS/EDTA Buffer)으로 이루어진다. 상기 사용된 기구 및 시약은 CE 표지된 것이고, 의약 장치의 법규 사양을 만족시킬 것이다. 이 단계 동안 및 이후 세척들 중에 비특이적 면역글로불린(정맥내 플레보감마 5% 0.5 gr, Grifols) 및 인간 알부민(인간 알부민 Grifols® 20%, Grifols)이 이용되며, 이는 이후 원심분리에 의해 세척 제거된다. CD34+ 세포는 그 다음 정량된다. 수득된 생성물에 대하여 특정 프로토콜에 따라 표준 진균, 호기성 박테리아 및 혐기균 샘플을 배양물로 취하여 미생물학적 관리가 수행될 것이다.
CD34 + 형질도입
정제된 CD34+ 세포의 ODD EU/3/14/1130에 의한 형질도입은 환자(혈장교환)로부터 세포를 추출한 이후 48시간 이내인 시간 창(window)에서 GMP 조건 하에 수행한다. 이 세포의 생체외 배양은 48시간 미만으로 지속하고, 적절히 조제된 배지 X-vivo-20(Lonza)의 사용, 조혈 성장 인자(100ng/㎖ hrSCF, 100ng/㎖ hrFlt-3, 100ng/㎖ TPO 및 20ng/㎖ IL-3(모두 Prepotech 제품), 1㎍/㎖ Pulmozyme 및 조절된 5% O2 농도를 포함하는 확립된 표준에 따라 배양될 것이다. 형질도입은 VIVEbiotech(San Sebastian, Spain)에서 생산된 ODD EU/3/14/1130의 GMP LV 배취에 의해 수행될 것이다. 형질도입 후, 세포는 동결보관에 적합한 이송 백(bag)에 최종적으로 패키징되도록 X-vivo-20(Lonza)에서 세척된다. 특정 샘플들은 최종 생성물이 이의 최종 해리를 위해 이미 언급한 모든 사양을 만족시키는지를 결정하기 위하여 수집한다. 3가지 독립적인 검증은 생성물의 안정성을 평가하기 위하여 수행한다. 벡터를 포함한 모든 생성물 및 용액은 의약 장치 및 임상 용도에 대한 법규 사양을 만족시킬 것이다. 생성 전에, 모든 원료(예컨대, 소비재, 생물학적 시약 및 화학적 분말)는 표준 작업 절차(SOP)에 따라 CliniStem의 품질관리(QC) 장치에 의해 검사될 것이다.
상태조정(conditioning)
환자들은 상기 시도에 대해 고려된 표준화되고 특이적인 프로토콜에 따라 상태조정된다. 대안으로서 상태조정에 대한 환자를 고려하기 위하여, 제조된 생성물이 치료된 환자의 조혈과정을 완전하게 재구성하지 않는 경우에 사용하기 위하여 2×106개의 미조작된 CD34+ 세포/㎏의 백업을 동결 유지한다.
주입
주입 전에, 환자 적법성은 연구 요구를 만족시키는지 확실히 하기 위하여 점검한다. 주입일, 사용된 예비투약 및 예방 투약을 기록한다.
실시예 7
비-임상 개발
상기 연구는 25% 초과의 유전자 교정된 세포가 이식되었을 때 마우스의 PKD에 대한 HSC 유전자 요법의 타당성을 입증하였다. 이들 결과는 유의적인 수의 공여 유전자-교정된 HSC(Zaucha, Yu et al. 2001) 및 전이유전자 발현의 높은 수준이 PKD의 치료 효과를 달성하는데 필요하다는 것을 암시한다. 본 발명자들은 이 임상 시도를 위해 제안된 새로운 치료 LV 벡터를 개발하였고, 이 벡터는 2014년 8월에 희귀 약물(Orphan Drug)(EU/3/14/1130)로 지정된 PKLC cDNA의 발현을 유도하는 hPGK 진핵생물 프로모터를 수용한다. 이 벡터를 이용하여, 본 발명자들은 PKD에 대한 예비임상 유전자 요법 프로토콜을 이 질병의 마우스 모델에서 수행하였다. 임상 표준에 기초한 LV 투여량을 이용하여, 이소성 RPK 발현은 적혈구 구획을 정규화할 수 있어, 혈액학적 표현형을 교정하고 기관 병리상태를 복귀시켰다. 대사체 연구는 유전자 교정된 RBC에서 해당작용 경로의 기능적 교정을 입증하였고, 백혈구에서는 대사 장애가 관찰되지 않았다. 놀랍게도, 나란히 분석된 WBC는 가능한 안전성 문제로서 백혈구 대사 이익을 배제시키면서 PGK와 같은 편재적 프로모터의 활성 하에 RPK가 이소성 발현되고 EU/3/14/1130 벡터의 치료 잠재성을 강화시킬 때 백혈구의 대사 균형에 어떠한 변경도 나타내지 않았다.
BM 재이식에 의해 유도된 증식 스트레스 후 2차 수용체에서 다중 계통 재구성 및 임의의 백혈병 사례 또는 클론 팽창의 부재는 PGK-coRPK LV 벡터 기반의 프로토콜의 장기간 안정성 및 안전성을 입증한다. 또한, 인간 PGK 진핵생물 프로모터의 사용도 i) RPK 전이유전자의 더 많은 생리학적 발현을 유도할 가능성이 있고, ii) 약한 전사활성인자인 것으로 증명되었고, iii) 이염색백색질장애(MLD)에 대한 임상 시도에서 현재 사용되고 있는 것으로서, 전체 절차의 안전성에 대해 밝혀져야 한다.
벡터 IS의 분석을 통한 HSC 유전자 요법의 장기간 안정성을 평가하기 위하여, 차세대 시퀀싱을 사용하여 HSC의 삽입 종양발생의 위험을 예측하였다. 5,173,892개 초과의 서열 판독값이 총 2220 고유 벡터 IS에 대하여 마우스 게놈 상에 매핑되었고, IS를 수용하는 클론의 생체내 팽창 또는 선택에 대한 증거는 전혀 찾지 못했다. 오히려, 본 발명자들의 데이터는 마우스에 형질도입된 HSC의 이식 후 조혈의 클론 조성 및 동역학을 나타내며, 이는 경시적인 HSC의 진짜 안정한 유전자 생체내 변형임을 암시한다. 종합하면, 벡터 통합 패턴의 분석은 유전독성의 증거가 전혀 없이 PKD 유전자 교정을 제공하는 PGK-coRPK LV 벡터의 안전성 성질을 부각시킨다.
실시예 8
임상 개발
임상 연구를 위한 프로토콜 보조는 관리 기관에 요구된다. 본 발명자들의 목표는 유럽연합 집행기관이 후원하는 임상 시도를 수행하는 것이다. 유럽에서 여러 임상가들과 기초 연구자들에 의해 구성된 ForGeTPKD Consortium은 새로운 치료 전략의 PKD 연구 및 개발에 초점을 맞추기 위해 설립되었다. ForGeTPKD 임상 시도는 이 의약 제품이 인간에게 수행되는 최초의 투여일 것이다. 중증 피루베이트 키나제 결핍증을 가진 환자에서 적혈구세포형 피루베이트 키나제(RPK) 유전자(EU/3/14/1130)를 함유하는 렌티바이러스 벡터에 의하여 생체외 형질도입된 자가 CD34+ 세포의 이식 안전성 및 효능을 평가하기 위한 국제 다중센터 단계 I/II 오픈 라벨 연구로서 설계된다.
조절 상태
상기 의약 제품은 현재 마켓팅 권한이 전혀 없다. PKD Consortium의 목적은 사실상 마켓팅 권한을 받기 위하여 의약 제품의 임상 개발을 진행하는 것이다.
상기 언급된 최종 생성물은 하기와 관련된 희귀 약물 지정을 받은 LV 벡터에 의해 생성될 것이다:
징후: 피루베이트 키나제 결핍증의 치료
기준: PKD의 유일한 치유적 치료는 동종 BMT로서, 이는 다른 수법들로 치료하기 어려운 수혈 의존성 중증 빈혈이 있는 환자에서 사용되었다. 하지만, 동종 BMT는 화학요법 또는 화학방사선요법에 의한 집중적인 프리-알로-BMT 상태조정과 관련된 중증 합병증, 뿐만 아니라 급성 및 만성 이식편대숙주 질병(GVHD)과 관련이 있기 때문에 PKD(문헌에 보고된 유일한 환자(Tanphaichitr, Suvatte et al. 2000))에 대해 널리 인정된 치료가 아니다. 본 발명자들의 가정은 ODD EU/3/14/1130에 의해 제공된 야생형 유전자를 함유하는 바이러스 벡터에 의해 형질도입된 자가 조혈 줄기 세포를 사용하는 유전자 요법이 조혈 전구세포 이식의 실패의 주요 원인인 GVHD의 위험을 피하는 상기 환자들에 대한 잠재적 치유적 기회를 나타낼 수 있다는 것이다.
활성 물질: 야생형 단백질을 발현하는 적혈구 세포형 피루베이트 키나제(RPK) 유전자(ODD EU/3/14/1130)를 함유하는 렌티바이러스 벡터에 의해 형질도입된 자가 CD34+ 조혈 줄기 세포.
최종 생성물: 2% HAS를 함유한 식염수 완충액에 현탁된, 환자의 체중 ㎏당 적어도 2×106 활성 물질을 함유하는 동결 백.
실시예 9
약리학
완성된 연구: 개발된 의약 제품은 PKD의 유전자 요법에 몇몇 이점을 제공하는 몇몇 변형을 자신의 서열 내에 포함한다: 1) 바이러스 스톡의 비교적 용이하고 안전한 생성을 가능하게 하여 HSC를 효과적으로 형질도입할 수 있게 하는 SIN-LV 벡터 설계의 사용; 2) 메틸화에 의해 침묵에 덜 민감하고(Gerolami, Uch et al. 2000), 전이유전자의 생리학적 발현을 초래하여 임상 표준(Matrai, Chuah et al. 2010) 내에서 바이러스 투여량(1.65 VCN)에 의해 치료 수준을 달성하는 hPGK와 같은 약한 진핵생물 프로모터의 사용; 및 3) 전이유전자 mRNA 안정성을 증가시키는 코돈 최적화된 전이유전자 서열 및 돌연변이된 wPRO 서열의 존재. 리포터 유전자는 상기 치료 벡터 서열에 포함하지 않아서 가능한 면역원성 문제를 피할 수 있다(Morris, Conerly et a. 2004); (Stripecke, Carmen Villacres et al. 1999).
상기 개발된 hPGK-coRPK LV 의약 제품은 ODD EU/3/14/1130에 의해 형질도입되고 교정된 전구세포가 이식된 1차 및 2차 결손 마우스 모두의 PKD 병리상태를 효과적으로 복귀시켰다. 상기 교정은 치료 전이유전자의 세포당 평균 1.65 카피를 운분하는 세포에 의해 달성되었다.
인간 PGK 프로모터는 coRPK 단백질의 임상적으로 적절한 수준을 발현하기에 충분하게 강력하여 이식된 마우스에서 용혈 표현형을 복원시켰다.
유전자 교정은 RBC 반감기를 연장시키고; 혈액학적 변수 및 망상적혈구세포 수준을 정규화하며; PKD 마우스에서 구성적으로 활성화된 보완적 적혈구생성을 복귀시키고; PKD의 생명을 위협하는 합병증 중 하나인 철 과부하를 현저히 감소시켜 비장 및 간의 병리상태를 구제한다. 또한, 인간 RPK의 이소성 발현은 WBC의 대사 균형을 변경함이 없이 RBC의 에너지성 결함을 교정하여, 상기 의약 제품의 효능 및 안전성을 부각시킨다.
실시예 10
진행 중인 연구
하기 연구를 위한 건강한 공여체 및 PKD 환자들 유래의 인간 조혈 전구세포의 형질도입: 1) 인간 세포에서 ODD EU/3/14/1130의 형질도입 효율의 결정; 2) RPK 치료단백질의 효율적이며 치료적인 발현을 얻기 위한 최적 벡터 카피 수/세포의 한정; 및 3) 조혈 줄기 세포 능력의 상실 없이 치료적 형질도입 수준을 얻기 위한 최적 조건의 한정.
계획된 연구는 GMP 시설에서 대규모 형질도입을 위한 조건의 셋업, 및 예비검증 및 최종 치료 생성물을 위해 한정된 필요 사양을 달성하는 최적 조건을 셋업하는 3가지 검증.
독성학
완성된 연구 결과는 다음을 포함한다: 1) 인간 RPK의 이소성 발현은 WBC에서 대사 균형의 변경없이 RBC의 에너지성 결함을 교정시켰다; 2) 벡터의 게놈 통합 분석은 (i) 특정 세포 클론의 상대적 풍부도의 분석은 임의의 1차 및 2차 이식된 마우스에 대한 임의의 클론 우성없이 몇몇 마우스에서 올리고클론성 조혈 재구성을 나타내었다; (ii) 삽입 돌연변이유발의 특질로 생각된 CIS 분석은, 마우스에서 수행된 2가지 독립적인 유전자 요법 실험들로부터 검출된 CIS가 높은 서열 카운트를 나타내지 않았고 종양유전자를 우선적으로 표적화하지 않았기 때문에, 유전독성 또는 경시적으로 CIS의 비정상적인 농축의 어떠한 징후도 나타내지 않았다; (iii) LV 통합에 의해 표적화된 유전자의 GO 분석 및 게놈의 특정 영역에서 벡터 통합의 위치 분석은 암, 세포 증식 또는 아포토시스의 조절에 관여하는 유전자 클래스에 대한 어떠한 편중도 입증하지 못했다; (iv) 종합하면, 의약 제품 통합 분석은 유전독성의 어떠한 증거도 나타내지 않았다.
계획된 연구는 1) 재조합 적격 렌티바이러스(RLC) 생성의 분석: 건강한 공여체 및 PKD 환자 유래의 인간 T 림프구는 ODD EU/3/14/1130에 의해 형질도입될 것이며 연장된 시간 기간 동안 시험관내에서 배양될 것이다. 바이러스 p24 단백질의 존재는 RCL의 잠재적 생성을 평가하는 ELISA에 의해 상청액에서 분석될 것이다; 2) 의약 제품의 생체분포: 마우스 조혈 전구세포는 ODD EU/3/14/1130에 의해 형질도입될 것이고 치사량의 방사선조사된 수용체 내로 이식될 것이다. 이식 1개월 후, 동물을 희생시키고 여러 기관(생식선, 간, 신장, 뇌, 골수, 비장 및 말초 혈액)을 벡터 DNA의 존재에 대해 분석할 것이다; 및 3) 인간 세포 내의 벡터 인터그롬(integrome): 건강한 공여체 및 PKD 환자 유래의 조혈 전구세포는 ODD EU/3/14/1130에 의해 형질도입될 것이고 중증 면역결손 마우스 내로 이식되어 인간 조혈 세포의 생착 및 증식을 가능하게 할 것이다. 여러 시점(이식 1개월, 2개월 및 3개월 후)에서 혈액 및 BM 이식물은 채취되고, 인간 세포에 대해 분류되고, 이미 마우스 세포에서 수행된 벡터 인터그롬 분석으로 처리될 것이다.
실시예 11
인간 임상 시도
임상 효능을 시험하기 위하여, ForGeTPKD 시도가 수행될 것이다. 제안된 임상 시도는 비장절제로 치료하기 어려운 중증 및 수혈 의존적 빈혈의 이력이 있는 PKD를 갖는 환자에서 EU/3/14/1130 의약 제품(적혈구 세포형 피루베이트 키나제(RPK) 유전자를 함유하는 렌티바이러스 벡터에 의해 형질도입된 자가 CD34+ 조혈 줄기 세포)을 사용하여 자가 HSCT의 안전성 및 예비 효능을 평가하는 것을 목적으로 한다.
1차 목적은 치료, 안전성 및 내성/타당성을 평가하는 것이다. 다음과 같은 종점이 측정될 것이다: 1) 형질도입된 세포의 주입과 관련된 AE, 세포 중비 전에 상태조정으로부터 유래되는 AE, 및 형질도입된 세포와 관련된 클론 진화에서 유래되는 AE를 포함하는 이상 사례(Adverse events; AE)의 빈도 및 특성화; 2) 이식 후 30일째 줄기 세포 생착을 갖는 환자의 수.
2차 목적은 예비 치료 효능을 평가하는 것이었다. 다음과 같은 종점이 측정될 것이다: 1) 연구 마지막에 "수혈 독립적"이 되는 환자의 수 및 치료 후 여전히 수혈을 필요로 하는 환자의 수; 2) 기준 평가 전 마지막 1.5년 내의 평균 수혈 횟수에 대한 연구 기간(1년) 내에 필요로 한 평균 수혈 횟수 사이의 비; 3) 연구 마지막에 기준선으로부터 2 gr/㎗의 헤모글로빈 수준의 상승을 갖는 환자의 수로서 정의되는 빈혈의 임상적으로 유의적인 감소; 4) 연구 마지막에 기준선 평가로부터 50% 감소를 갖는 환자의 수로서 정의되는, 망상적혈구증식증의 임상적으로 유의적인 감소; 및 5) 연구 마지막에 세포 주입 후 6개월 및 12개월째 1% 형질도입된 세포가 검출될 수 있는 줄기 세포 생착을 갖는 환자의 수.
탐색적 연구 목적은 환자의 삶의 질에 미치는 치료 영향을 평가하는 것이다. 다음과 같은 종점이 측정될 것이다: 삶의 질 질문지(성인의 경우 SF-36 또는 아동의 경우 PEDSQL) 및 참가국의 언어(이탈리아어, 네덜란드어 및 스페인어)로 해석된 검증 버전을 사용한 연구 마지막에 기준선으로부터의 삶의 질의 향상.
ForGetPKD 시도는 3개의 EU 회원국: 스페인, 이탈리아 및 네덜란드에서 수행될 멀티센터의 국제적인 시도이다. 참여 센터에는 PKD 진단 및 치료를 위한 Reference National Investigators 및 Institute가 포함된다.
상기 시도는 인간에 대한 상기 기재된 생성물의 1차 투여를 나타낼 것이다. 이 시도는 무-비교, 개방 표지(open label), 단일 투약, 단계 I/II 연구로서 설계된다.
글로벌 연구 기간은 첫 번째 환자의 첫 방문부터 마지막 환자의 마지막 방문까지 2 년이 될 것이다. 여기에는 1년의 모집 기간과 1년의 치료 기간 및 조기 (즉시) 후속 조치가 포함된다. 시도 종료 후, 포함된 대상체는 이식 후 최대 5년 동안 안전성 및 효능을 모니터할 차후의 후속 연구에 참여하도록 요청받을 것이다.
연구 절차는 스크리닝 기간, 치료 기간 및 후속 기간을 포함한다. 각 단계 방문 및 관련 연구 절차에 대한 자세한 내용은 아래에 자세히 설명되어 있으며 표 4에 요약된다.
Figure pct00026
Figure pct00027
스크리닝 기간
방문-1: 예비스크리닝 방문
잠재적인 후보자에게 시험의 목적 및 특징을 통지하고, 환자(또는 미성년자인 경우 법정 대리인)는 이중으로 서면 동의서를 받아 이행하고 서명하여야 할 것이다. 연구에 자격을 갖추기 위해 환자는 모든 포함 기준을 이행해야 하며 점검될 제외 기준이 없어야 한다. 이것은 생육성 CD34+ 세포를 동원 및 수득하여, A. 비-생착의 경우에는 백업으로서 제공하는 2×106개의 CD34+ 세포/체중 ㎏를 저장하고, B. 적어도 6×106개의 CD34+ 세포/체중 ㎏를 EU/3/14/1130 벡터에 의해 형질도입시켜 의약 제품을 생성하고 상기 의약 제품의 해리에 필요한 모든 품질 관리를 수행하는 예비처리 절차를 포함한다. 의약 제품(2×106개의 형질도입된 CD34+ 세포/체중 ㎏)의 해리 후 이용가능한 충분한 형질도입된 세포를 갖는 환자만이 본 연구에 포함될 것이다.
이번 방문에서는 다음과 같이 절차들이 또한 수행될 것이다:
- 관련 의료 또는 수술 이력의 등록.
- 인구통계적 데이터 및 임상적으로 적절한 신체 검사 소견의 등록;
- 적절한 동반 의약의 등록.
- 통상적인 세포 혈액 카운트(CBC), 생화학, 응고 결정 및 혈청학을 위한 말초혈액 시험.
- 초음파심전도, 폐기능 시험 및 흉부 X선.
- 삶의 질에 대한 질문지(SF-36 또는 PEDSQL).
- PKD의 유전 진단.
연구에 자격을 갖추기 위해 환자는 다음과 같은 포함 기준을 모두 이행해야 하며 제외 기준이 없어야 한다.
포함 기준은 수컷 또는 암컷 환자, 모집 시에 2세 초과, 서명한 정보 동의서를 제공할 의지(18세 미만의 아동의 경우에는 부모 또는 법적 대리인이 서명할 것), 유전 검사에 의해 확인된 PKD에 대한 종래의 진단, 중증 수혈-의존적 빈혈의 이력, 비장절제에 반응적이지 않음, 자가 조혈 줄기 세포 이식에 대한 후보, 이용가능한 2×106개 이상의 형질도입된 CD34+ 세포/체중 ㎏, 및 수혈 이력을 포함한 상세한 의료 기록을 유지하는 특수 센터에서 적어도 과거 2 년 동안 치료 및 추적된 것이다.
제외 기준은 인간 면역결핍 바이러스 1형 또는 2형(HIV 1 및 HIV2)의 존재에 대해 양성, 미교정된 출혈 장애, 다른 원인의 용혈의 존재, 임의의 이전 또는 현행 악성 또는 골수증식성 또는 면역결핍성 장애, 알고 있거나 의심되는 가족 암 증후군(유전성 유방암 및 난소암 증후군, 유전성 비-폴립증 결장직장 암 증후군 및 가족성 선종성 폴립증)을 가진 직접적인 가족 구성원, 이전에 동종 이식물을 가진 환자, 공여체 기원의 잔여 세포의 존재, 의학적 평가 후 등급 III/IV 심장, 폐, 간 또는 신장 기능의 이상을 겪는 것으로 생각되는 중증 합병증을 갖는 환자, 비제어 발작 장애, 예상치(헤모글로빈에 대해 교정됨)의 50% 미만인 일산화탄소 확산능(DLco), 연구자의 의견에서 제외를 보장하는 중증 철 과부하의 임의의 다른 증거, 스크리닝 30 일 이내에 조사 약물을 이용한 다른 임상 연구에 참여, 동종 골수 이식을 위한 HLA-동일한 가족 공여체의 유용성, 임산부 또는 수유 여성, 연구자의 기준에 따라 연구 목적, 이익 및 위험을 이해할 수 없고(또는) 연구 절차를 따를 수 없는 환자, 성인의 경우 Karnofsky 지수가 80 이하 또는 아동의 경우 Lansky ≤80로 입증되는 좋지 않은 기능 상태이다.
본 연구의 통계학적 분석은 설명적인 것이다. 정성적 종점은 빈도 및 백분율로 기재될 것이다. 정성적 종점은 이상 사례, 줄기 세포 생착을 갖는 환자의 수, "수혈 독립적"이 되는 환자의 수, 빈혈이 임상적으로 유의적인 감소를 나타내는 환자의 수, 형질도입된 세포의 존재가 검출될 수 있는 줄기 세포 생착을 갖는 환자의 수, 및 SF-36 또는 PEDSQL 질문지에 의해 측정된 기준선으로부터 삶의 질의 향상을 포함한다. 정량적 종점은 평균 및 표준편차 또는 중앙값 및 사분위수에 의해 기재될 것이다. 정량적 종점은 기준선으로부터 빈혈 및 망상적혈구증식증의 감소, 기준선 평가 전 마지막 1년 동안의 수혈 횟수와 비교하여 연구 기간 내에 필요한 수혈의 횟수, 및 말초혈액 및 골수 중의 벡터 카피 수를 포함한다. 모든 종점은 연구 마지막에 기재될 것이다.
이전의 연구는 25% 초과의 유전자 교정된 세포가 이식된 경우에 마우스의 PKD에 대한 HSC 유전자 요법의 타당성을 입증하였다. 이 결과는 유의적인 수의 공여체 유전자-교정된 HSC(Zaucha, Yu et al. 2001) 및 높은 수준의 유전자 발현이 PKD의 치료 효과를 달성하는데 필요하다는 것을 암시한다. 본 발명자들은 이 임상 시도를 위해 제안된, 2014년 8월에 희귀 약물로 지정된 PKLR cDNA(EU/3/14/1130)의 발현을 유도하는 hPGK 진핵생물 프로모터를 수용하는, 새로운 치료 LV 벡터를 개발하였다. 이 벡터를 이용하여 본 발명자들은 상기 질병의 마우스 모델에서 PKD에 대해 예비임상 유전자 요법 프로토콜을 수행하였다. 임상 표준에 기초한 LV 투여량에 의해 이소성 RPK 발현은 적혈구 구획을 정규화할 수 있었고, 혈액학적 표현형을 교정하고 기관 병리상태를 복귀시켰다. 대사체 연구는 유전자 교정된 RBC에서 해당작용 경로의 기능적 교정을 입증하였고, 백혈구에서는 대사 장애가 관찰되지 않았다. 놀랍게도, 나란히 분석된 WBC는 가능한 안전성 문제로서 백혈구 대사 이점을 배제시키면서 PGK와 같은 편재적 프로모터의 활성 하에 RPK가 이소성 발현되고 EU/3/14/1130 벡터의 치료 잠재성을 강화시킬 때 백혈구의 대사 균형에 어떠한 변경도 나타내지 않았다.
BM 재이식에 의해 유도된 증식 스트레스 후 2차 수용체에서 다중 계통 재구성 및 임의의 백혈병 사례 또는 클론 팽창의 부재는 PGK-coRPK LV 벡터 기반의 프로토콜의 장기간 안정성 및 안전성을 입증한다. 또한, 인간 PGK 진핵생물 프로모터의 사용도 RPK 전이유전자의 더 많은 생리학적 발현을 유도할 가능성이 있고, 약한 전사활성인자인 것으로 증명되었고, 이염색백색질장애(MLD)에 대한 임상 시도에서 현재 사용되고 있는 것으로서, 전체 절차의 안전성에 대해 밝혀져야 한다.
벡터 IS의 분석을 통한 HSC 유전자 요법의 장기간 안정성을 평가하기 위하여, 차세대 시퀀싱을 사용하여 HSC의 삽입 종양발생의 위험을 예측하였다. 5,173,892개 초과의 서열 판독값이 총 2220 고유 벡터 IS에 대하여 마우스 게놈 상에 매핑되었고, IS를 수용하는 클론의 생체내 팽창 또는 선택에 대한 증거는 전혀 찾지 못했다. 오히려, 본 발명자들의 데이터는 마우스에 형질도입된 HSC의 이식 후 조혈의 클론 조성 및 동역학을 나타내며, 이는 경시적인 HSC의 진짜 안정한 유전자 생체내 변형임을 암시한다. 종합하면, 벡터 통합 패턴의 분석은 유전독성의 어떠한 증거도 없이 PKD 유전자 교정을 제공하는 PGK-coRPK LV 벡터의 안전성 성질을 부각시킨다.
본 발명은 다음의 예시적인 조항을 참조하여 추가로 정의될 수 있다:
1. 발현 카세트로서,
5'에서 3' 순서로,
a) 프로모터 서열, 및
b) 유전자 산물을 암호화하는 서열; 및
c) 리보핵산(RNA) 이출 신호
를 포함하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함하되, 여기서 상기 프로모터 서열은 상기 유전자 산물을 암호화하는 서열에 작동 가능하게 연결된 것인, 발현 카세트.
2. 상기 프로모터가 포스포글리세레이트 키나제(PGK) 프로모터인, 상기 조항 1의 발현 카세트.
3. 상기 유전자 산물이 치료 유전자 산물인, 상기 조항 1 또는 조항 2의 발현 카세트.
4. 상기 치료 유전자 산물이 피루베이트 키나제(PK) 폴리펩타이드, 선택적으로 피루베이트 키나제, 간 및 적혈구 세포(PKLR) 폴리펩타이드인, 상기 조항 3의 발현 카세트.
5. 상기 유전자 산물을 암호화하는 서열이 코돈-최적화된 것인, 상기 조항 1 내지 4 중 어느 하나의 발현 카세트.
6. 상기 코돈-최적화된 서열이 서열번호 8과 적어도 85% 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 상기 조항 5의 발현 카세트.
7. 상기 RNA 이출 신호가 상기 우드척 간염 바이러스의 돌연변이된 전사후 조절 요소(wPRE)인, 상기 조항 1 내지 6 중 어느 하나의 발현 카세트.
8. 상기 돌연변이된 wPRE가 서열번호 24와 적어도 80%의 동일성을 갖는 서열을 포함하는 키메라성 wPRE인, 상기 조항 7의 발현 카세트.
9. 하나 이상의 인핸서 서열을 추가로 포함하는, 상기 조항 1 내지 8 중 어느 하나의 발현 카세트.
10. 폴리퓨린 트랙(PPT) 또는 폴리아데닐화(폴리A) 신호 서열을 추가로 포함하는, 상기 조항 1 내지 9 중 어느 하나의 발현 카세트.
11. 하기 서열 중 하나 이상을 추가로 포함하는, 상기 조항 1 내지 10 중 어느 하나의 발현 카세트:
i) 패킹 신호 서열;
ii) 절두된 Gag 서열;
iii) Rev 응답 요소(RRE);
iv) 중앙 폴리퓨린 트랙(cPPT);
v) 중앙 말단 서열(CTS); 및
vi) 상류 서열 요소(USE), 선택적으로 시미안 바이러스 40(SV40-USE)에서 유래하는 것.
12. 5' 및 3' 긴 말단 반복 서열을 추가로 포함하는, 상기 조항 1 내지 11 중 어느 하나의 발현 카세트.
13. 상기 조항 1 내지 12 중 어느 하나의 발현 카세트를 포함하는, 재조합 유전자 전달 벡터.
14. 상기 재조합 유전자 전달 벡터가 바이러스 또는 바이러스 벡터인, 상기 조항 13의 재조합 유전자 전달 벡터.
15. 상기 바이러스 또는 바이러스 벡터가 렌티바이러스(LV)인, 상기 조항 14의 재조합 유전자 전달 벡터.
16. 상기 조항 1 내지 12 중 어느 하나의 발현 카세트 또는 상기 조항 13 내지 15 중 어느 하나의 재조합 유전자 전달 벡터를 포함하는, 세포.
17. 상기 세포가 조혈 줄기 세포인, 상기 조항 16의 세포.
18. 상기 세포가 수임 조혈성 적혈구 전구세포인, 상기 조항 16의 세포.
19. 약제학적으로 허용가능한 부형제 및 상기 조항 13 내지 15 중 어느 하나의 재조합 유전자 전달 벡터 또는 상기 조항 16 내지 18 중 어느 하나의 세포를 포함하는 약제학적 조성물.
20. 치료 또는 예방을 필요로 하는 대상체의 질병 또는 질환을 치료하거나 예방하는 방법으로서, 상기 조항 19의 약제학적 조성물을 상기 대상체에게 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
21. 상기 질병 또는 질환이 피루베이트 키나제 결핍증(PKD)이고, 상기 유전자 산물이 피루베이트 키나제(PK) 폴리펩타이드, 선택적으로 피루베이트 키나제, 간 및 적혈구세포(PKLR) 폴리펩타이드인, 상기 조항 20의 방법.
22. 상기 약제학적 조성물이 상기 재조합 유전자 전달 벡터를 포함하는, 상기 조항 20 또는 조항 21의 방법.
23. 상기 약제학적 조성물이 상기 세포를 포함하는, 상기 조항 20 또는 조항 21의 방법.
24. 상기 세포가 상기 대상체에게 자가 유래인 것인, 상기 조항 23의 방법.
25. 적혈구 세포에서 전이유전자를 발현시키는 방법으로서, 하나 이상의 적혈구 세포를 유효량의 재조합 바이러스 벡터와 접촉시키는 단계를 포함하되, 상기 벡터가 인간 포스포글리세레이트 키나제 프로모터, 인간 피루베이트 키나제의 코돈 최적화된 형, 간 및 적혈구 세포(PKLR) cDNA 전이유전자, 및 상기 우드척 간염 바이러스의 돌연변이된 전사후 조절 요소를 포함하고, 상기 접촉 후에 상기 PKLR은 상기 하나 이상의 적혈구 세포에서 검출가능한 수준으로 발현되는, 방법.
SEQUENCE LISTING <110> Centro de Investigaciones Energeticas, Medioambientales y Tecnologicas O.A, M.P. Fundacion Instituto de Investigacion Sanitaria Fundacion Jimenez Diaz Centro de Investigacion Biomedica en Red <120> LENTIVIRAL VECTORS FOR DELIVERY OF PKLR TO TREAT PYRUVATE KINASE DEFICIENCY <130> IPA200306-US <150> PCT/US2018/056136 <151> 2018-10-16 <150> US 62/573,037 <151> 2017-10-16 <160> 26 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 234 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Rev responsive element (RRE) <400> 1 aggagctttg ttccttgggt tcttgggagc agcaggaagc actatgggcg cagcgtcaat 60 gacgctgacg gtacaggcca gacaattatt gtctggtata gtgcagcagc agaacaattt 120 gctgagggct attgaggcgc aacagcatct gttgcaactc acagtctggg gcatcaagca 180 gctccaggca agaatcctgg ctgtggaaag atacctaaag gatcaacagc tcct 234 <210> 2 <211> 126 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HIV-1 packaging signal (psi) <400> 2 ctctctcgac gcaggactcg gcttgctgaa gcgcgcacgg caagaggcga ggggcggcga 60 ctggtgagta cgccaaaaat tttgactagc ggaggctaga aggagagaga tgggtgcgag 120 agcgtc 126 <210> 3 <211> 181 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HIV-1 5' LTR <400> 3 gggtctctct ggttagacca gatctgagcc tgggagctct ctggctaact agggaaccca 60 ctgcttaagc ctcaataaag cttgccttga gtgcttcaag tagtgtgtgc ccgtctgttg 120 tgtgactctg gtaactagag atccctcaga cccttttagt cagtgtggaa aatctctagc 180 a 181 <210> 4 <211> 234 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HIV-1 self-inactivating 3' LTR <400> 4 tggaagggct aattcactcc caacgaagac aagatctgct ttttgcttgt actgggtctc 60 tctggttaga ccagatctga gcctgggagc tctctggcta actagggaac ccactgctta 120 agcctcaata aagcttgcct tgagtgcttc aagtagtgtg tgcccgtctg ttgtgtgact 180 ctggtaacta gagatccctc agaccctttt agtcagtgtg gaaaatctct agca 234 <210> 5 <211> 204 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> human cytomegalovirus (CMV) immediate early promoter <400> 5 gtgatgcggt tttggcagta catcaatggg cgtggatagc ggtttgactc acggggattt 60 ccaagtctcc accccattga cgtcaatggg agtttgtttt ggcaccaaaa tcaacgggac 120 tttccaaaat gtcgtaacaa ctccgcccca ttgacgcaaa tgggcggtag gcgtgtacgg 180 tgggaggtct atataagcag agct 204 <210> 6 <211> 118 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> central polypurine tract and central termination sequence of HIV-1 (cPPT/CTS) <400> 6 ttttaaaaga aaagggggga ttggggggta cagtgcaggg gaaagaatag tagacataat 60 agcaacagac atacaaacta aagaattaca aaaacaaatt acaaaaattc aaaatttt 118 <210> 7 <211> 511 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> human phosphoglycerate kinase 1 (hPGK) promoter <400> 7 ggggttgggg ttgcgccttt tccaaggcag ccctgggttt gcgcagggac gcggctgctc 60 tgggcgtggt tccgggaaac gcagcggcgc cgaccctggg tctcgcacat tcttcacgtc 120 cgttcgcagc gtcacccgga tcttcgccgc tacccttgtg ggccccccgg cgacgcttcc 180 tgctccgccc ctaagtcggg aaggttcctt gcggttcgcg gcgtgccgga cgtgacaaac 240 ggaagccgca cgtctcacta gtaccctcgc agacggacag cgccagggag caatggcagc 300 gcgccgaccg cgatgggctg tggccaatag cggctgctca gcagggcgcg ccgagagcag 360 cggccgggaa ggggcggtgc gggaggcggg gtgtggggcg gtagtgtggg ccctgttcct 420 gcccgcgcgg tgttccgcat tctgcaagcc tccggagcgc acgtcggcag tcggctccct 480 cgttgaccga atcaccgacc tctctcccca g 511 <210> 8 <211> 1725 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> codon-optimized version of the human PKLR cDNA (coRPK) <400> 8 atgagcatcc aggaaaatat cagctctctg cagctgcggt cctgggtgtc caagagccag 60 agagacctgg ccaagagcat cctgatcgga gcccctggcg gaccagccgg atacctgaga 120 agggctagcg tggcccagct gacccaggaa ctgggcaccg cctttttcca gcagcagcag 180 ctgccagccg ccatggccga cacctttctg gaacacctgt gcctgctgga catcgactct 240 gagcccgtgg ccgccagaag caccagcatc attgccacca tcggccctgc cagcagaagc 300 gtggagcggc tgaaagagat gatcaaggcc ggcatgaata tcgcccggct gaacttctcc 360 cacggcagcc acgagtacca cgcagagagc attgccaacg tccgggaggc cgtggagagc 420 tttgccggca gccccctgag ctacagaccc gtggccattg ccctggacac caagggcccc 480 gagatcagaa caggaattct gcagggaggg cctgagagcg aggtggagct ggtgaagggc 540 agccaagtgc tggtgaccgt ggaccccgcc ttcagaacca gaggcaacgc caacacagtg 600 tgggtggact accccaacat cgtgcgggtg gtgcctgtgg gcggcagaat ctacatcgac 660 gacggcctga tcagcctggt ggtgcagaag atcggacctg agggcctggt gacccaggtc 720 gagaatggcg gcgtgctggg cagcagaaag ggcgtgaatc tgccaggcgc ccaggtggac 780 ctgcctggcc tgtctgagca ggacgtgaga gacctgagat ttggcgtgga gcacggcgtg 840 gacatcgtgt tcgccagctt cgtgcggaag gcctctgatg tggccgccgt gagagccgct 900 ctgggccctg aaggccacgg catcaagatc atcagcaaga tcgagaacca cgagggcgtg 960 aagcggttcg acgagatcct ggaagtgtcc gacggcatca tggtggccag aggcgacctg 1020 ggcatcgaga tccccgccga gaaggtgttc ctggcccaga aaatgatgat cggacggtgc 1080 aacctggccg gcaaacctgt ggtgtgcgcc acccagatgc tggaaagcat gatcaccaag 1140 cccagaccca ccagagccga gacaagcgac gtggccaacg ccgtgctgga tggcgctgac 1200 tgcatcatgc tgtccggcga gacagccaag ggcaacttcc ccgtggaggc cgtgaagatg 1260 cagcacgcca ttgccagaga agccgaggcc gccgtgtacc accggcagct gttcgaggaa 1320 ctgcggagag ccgcccctct gagcagagat cccaccgaag tgaccgccat cggagccgtg 1380 gaagccgcct tcaagtgctg cgccgctgca atcatcgtgc tgaccaccac aggcagaagc 1440 gcccagctgc tgtccagata cagacccaga gccgccgtga tcgccgtgac aagatccgcc 1500 caggccgcta gacaggtcca cctgtgcaga ggcgtgttcc ccctgctgta ccgggagcct 1560 cccgaggcca tctgggccga cgacgtggac agacgggtgc agttcggcat cgagagcggc 1620 aagctgcggg gcttcctgag agtgggcgac ctggtgatcg tggtgacagg ctggcggcct 1680 ggcagcggct acaccaacat catgagggtg ctgtccatca gctga 1725 <210> 9 <211> 380 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> human CMV enhancer <400> 9 gacattgatt attgactagt tattaatagt aatcaattac ggggtcatta gttcatagcc 60 catatatgga gttccgcgtt acataactta cggtaaatgg cccgcctggc tgaccgccca 120 acgacccccg cccattgacg tcaataatga cgtatgttcc catagtaacg ccaataggga 180 ctttccattg acgtcaatgg gtggagtatt tacggtaaac tgcccacttg gcagtacatc 240 aagtgtatca tatgccaagt acgcccccta ttgacgtcaa tgacggtaaa tggcccgcct 300 ggcattatgc ccagtacatg accttatggg actttcctac ttggcagtac atctacgtat 360 tagtcatcgc tattaccatg 380 <210> 10 <211> 122 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> simian virus 40 (SV40) poly(A) signal <400> 10 aacttgttta ttgcagctta taatggttac aaataaagca atagcatcac aaatttcaca 60 aataaagcat ttttttcact gcattctagt tgtggtttgt ccaaactcat caatgtatct 120 ta 122 <210> 11 <211> 136 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SV40 origin of replication <400> 11 atcccgcccc taactccgcc cagttccgcc cattctccgc cccatggctg actaattttt 60 tttatttatg cagaggccga ggccgcctcg gcctctgagc tattccagaa gtagtgagga 120 ggcttttttg gaggcc 136 <210> 12 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> central polypurine tract (cPPT) <400> 12 tttaaaagaa aaggggggat tggggggt 28 <210> 13 <211> 83 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> dNEF signal sequence <400> 13 gaattcgagc tcggtacctt taagaccaat gacttacaag gcagctgtag atcttagcca 60 ctttttaaaa gaaaaggggg gac 83 <210> 14 <211> 795 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NeoR/KanR sequence <400> 14 atgattgaac aagatggatt gcacgcaggt tctccggcgg cttgggtgga gaggctattc 60 ggctatgact gggcacaaca gacaatcggc tgctctgatg ccgccgtgtt ccggctgtca 120 gcgcaggggc gtccggttct ttttgtcaag accgacctgt ccggtgccct gaatgaactg 180 caagacgagg cagcgcggct atcgtggctg gcgacgacgg gcgttccttg cgcggctgtg 240 ctcgacgttg tcactgaagc gggaagggac tggctgctat tgggcgaagt gccggggcag 300 gatctcctgt catctcacct tgctcctgcc gagaaagtat ccatcatggc tgatgcaatg 360 cggcggctgc atacgcttga tccggctacc tgcccattcg accaccaagc gaaacatcgc 420 atcgagcgag cacgtactcg gatggaagcc ggtcttgtcg atcaggatga tctggacgaa 480 gagcatcagg ggctcgcgcc agccgaactg ttcgccaggc tcaaggcgtc tatgcccgac 540 ggcgaggatc tcgtcgtgac ccacggcgat gcctgcttgc cgaatatcat ggtggaaaat 600 ggccgctttt ctggattcat cgactgtggc cgtctgggtg tggcggaccg ctatcaggac 660 atagcgttgg ctacccgtga tattgctgaa gagcttggcg gcgaatgggc tgaccgcttc 720 cttgtgcttt acggtatcgc cgcgcccgat tcgcagcgca tcgccttcta tcgccttctt 780 gacgagttct tctga 795 <210> 15 <211> 137 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> rrnG terminator (transcription terminator from the E.coli ribosomal RNA rrnG operon) <400> 15 gcattggcgc agaaaaaaat gcctgatgcg acgctgcgcg tcttatactc ccacatatgc 60 cagattcagc aacggatacg gcttccccaa cttgcccact tccatacgtg tcctccttac 120 cagaaattta tccttaa 137 <210> 16 <211> 589 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ori (high-copy-number ColE1/pMB1/pBR322/pUC origin of replication) <400> 16 ttgagatcct ttttttctgc gcgtaatctg ctgcttgcaa acaaaaaaac caccgctacc 60 agcggtggtt tgtttgccgg atcaagagct accaactctt tttccgaagg taactggctt 120 cagcagagcg cagataccaa atactgttct tctagtgtag ccgtagttag gccaccactt 180 caagaactct gtagcaccgc ctacatacct cgctctgcta atcctgttac cagtggctgc 240 tgccagtggc gataagtcgt gtcttaccgg gttggactca agacgatagt taccggataa 300 ggcgcagcgg tcgggctgaa cggggggttc gtgcacacag cccagcttgg agcgaacgac 360 ctacaccgaa ctgagatacc tacagcgtga gctatgagaa agcgccacgc ttcccgaagg 420 gagaaaggcg gacaggtatc cggtaagcgg cagggtcgga acaggagagc gcacgaggga 480 gcttccaggg ggaaacgcct ggtatcttta tagtcctgtc gggtttcgcc acctctgact 540 tgagcgtcga tttttgtgat gctcgtcagg ggggcggagc ctatggaaa 589 <210> 17 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CAP binding site sequence <400> 17 taatgtgagt tagctcactc at 22 <210> 18 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> E.coli lac promoter <400> 18 tttacacttt atgcttccgg ctcgtatgtt g 31 <210> 19 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> lac operator sequence <400> 19 ttgtgagcgg ataacaa 17 <210> 20 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T3 promoter (promoter for bacteriophage T3 RNA polymerase) <400> 20 aattaaccct cactaaagg 19 <210> 21 <211> 380 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CMV enhancer <400> 21 gacattgatt attgactagt tattaatagt aatcaattac ggggtcatta gttcatagcc 60 catatatgga gttccgcgtt acataactta cggtaaatgg cccgcctggc tgaccgccca 120 acgacccccg cccattgacg tcaataatga cgtatgttcc catagtaacg ccaataggga 180 ctttccattg acgtcaatgg gtggagtatt tacggtaaac tgcccacttg gcagtacatc 240 aagtgtatca tatgccaagt acgcccccta ttgacgtcaa tgacggtaaa tggcccgcct 300 ggcattatgc ccagtacatg accttatggg actttcctac ttggcagtac atctacgtat 360 tagtcatcgc tattaccatg 380 <210> 22 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T7 promoter (promoter for bacteriophage T7 RNA polymerase) <400> 22 cctatagtga gtcgtatta 19 <210> 23 <211> 429 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> f1 ori (f1 bacteriophage origin of replication) <400> 23 acgcgccctg tagcggcgca ttaagcgcgg cgggtgtggt ggttacgcgc agcgtgaccg 60 ctacacttgc cagcgcccta gcgcccgctc ctttcgcttt cttcccttcc tttctcgcca 120 cgttcgccgg ctttccccgt caagctctaa atcgggggct ccctttaggg ttccgattta 180 gtgctttacg gcacctcgac cccaaaaaac ttgattaggg tgatggttca cgtagtgggc 240 catcgccctg atagacggtt tttcgccctt tgacgttgga gtccacgttc tttaatagtg 300 gactcttgtt ccaaactgga acaacactca accctatctc ggtctattct tttgatttat 360 aagggatttt gccgatttcg gcctattggt taaaaaatga gctgatttaa caaaaattta 420 acgcgaatt 429 <210> 24 <211> 677 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> chimeric wPRE RNA export signal <400> 24 cgagcatctt accgccattt attcccatat ttgttctgtt tttcttgatt tgggtataca 60 tttaaatgtt aataaaacaa aatggtgggg caatcattta catttttagg gatatgtaat 120 tactagttca ggtgtattgc cacaagacaa acatgttaag aaactttccc gttatttacg 180 ctctgttcct gttaatcaac ctctggatta caaaatttgt gaaagattga ctgatattct 240 taactatgtt gctcctttta cgctgtgtgg atatgctgct ttaatgcctc tgtatcatgc 300 tattgcttcc cgtacggctt tcgttttctc ctccttgtat aaatcctggt tgctgtctct 360 ttatgaggag ttgtggcccg ttgtccgtca acgtggcgtg gtgtgctctg tgtttgctga 420 cgcaaccccc actggctggg gcattgccac cacctgtcaa ctcctttctg ggactttcgc 480 tttccccctc ccgatcgcca cggcagaact catcgccgcc tgccttgccc gctgctggac 540 aggggctagg ttgctgggca ctgataattc cgtggtgttg tcggggaagg gcctgctgcc 600 ggctctgcgg cctcttccgc gtcttcgcct tcgccctcag acgagtcgga tctccctttg 660 ggccgcctcc ccgcctg 677 <210> 25 <211> 9087 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> self-limiting lentivirus gene delivery vector <400> 25 gtgtttaaac ctagatattg atagtctgat cggtcaacgt ataatcgagt cctagctttt 60 gcaaacatct atcaagagac aggatcagca ggaggctttc gcatgattga acaagatgga 120 ttgcacgcag gttctccggc ggcttgggtg gagaggctat tcggctatga ctgggcacaa 180 cagacaatcg gctgctctga tgccgccgtg ttccggctgt cagcgcaggg gcgtccggtt 240 ctttttgtca agaccgacct gtccggtgcc ctgaatgaac tgcaagacga ggcagcgcgg 300 ctatcgtggc tggcgacgac gggcgttcct tgcgcggctg tgctcgacgt tgtcactgaa 360 gcgggaaggg actggctgct attgggcgaa gtgccggggc aggatctcct gtcatctcac 420 cttgctcctg ccgagaaagt atccatcatg gctgatgcaa tgcggcggct gcatacgctt 480 gatccggcta cctgcccatt cgaccaccaa gcgaaacatc gcatcgagcg agcacgtact 540 cggatggaag ccggtcttgt cgatcaggat gatctggacg aagagcatca ggggctcgcg 600 ccagccgaac tgttcgccag gctcaaggcg tctatgcccg acggcgagga tctcgtcgtg 660 acccacggcg atgcctgctt gccgaatatc atggtggaaa atggccgctt ttctggattc 720 atcgactgtg gccgtctggg tgtggcggac cgctatcagg acatagcgtt ggctacccgt 780 gatattgctg aagagcttgg cggcgaatgg gctgaccgct tccttgtgct ttacggtatc 840 gccgcgcccg attcgcagcg catcgccttc tatcgccttc ttgacgagtt cttctgaccg 900 attctaggtg cattggcgca gaaaaaaatg cctgatgcga cgctgcgcgt cttatactcc 960 cacatatgcc agattcagca acggatacgg cttccccaac ttgcccactt ccatacgtgt 1020 cctccttacc agaaatttat ccttaacgat cggacgggga gtcaggcaac tatggatgaa 1080 cgaaatagac agatcgctga gataggtgcc tcactgatta agcattggta actgtcagac 1140 caagtttact catatatact ttagattgat ttaaaacttc atttttaatt taaaaggatc 1200 taggtgaaga tcctttttga taatctcatg accaaaatcc cttaacgtga gttttcgttc 1260 cactgagcgt cagaccccgt agaaaagatc aaaggatctt cttgagatcc tttttttctg 1320 cgcgtaatct gctgcttgca aacaaaaaaa ccaccgctac cagcggtggt ttgtttgccg 1380 gatcaagagc taccaactct ttttccgaag gtaactggct tcagcagagc gcagatacca 1440 aatactgttc ttctagtgta gccgtagtta ggccaccact tcaagaactc tgtagcaccg 1500 cctacatacc tcgctctgct aatcctgtta ccagtggctg ctgccagtgg cgataagtcg 1560 tgtcttaccg ggttggactc aagacgatag ttaccggata aggcgcagcg gtcgggctga 1620 acggggggtt cgtgcacaca gcccagcttg gagcgaacga cctacaccga actgagatac 1680 ctacagcgtg agctatgaga aagcgccacg cttcccgaag ggagaaaggc ggacaggtat 1740 ccggtaagcg gcagggtcgg aacaggagag cgcacgaggg agcttccagg gggaaacgcc 1800 tggtatcttt atagtcctgt cgggtttcgc cacctctgac ttgagcgtcg atttttgtga 1860 tgctcgtcag gggggcggag cctatggaaa aacgccagca acgcggcctt tttacggttc 1920 ctggcctttt gctggccttt tgctcacatg ttctttcctg cgttatcccc tgattctgtg 1980 gataaccgta ttaccgcctt tgagtgagct gataccgctc gccgcagccg aacgaccgag 2040 cgcagcgagt cagtgagcga ggaagcggaa gagcgcccaa tacgcaaacc gcctctcccc 2100 gcgcgttggc cgattcatta atgcagctgg cacgacaggt ttcccgactg gaaagcgggc 2160 agtgagcgca acgcaattaa tgtgagttag ctcactcatt aggcacccca ggctttacac 2220 tttatgcttc cggctcgtat gttgtgtgga attgtgagcg gataacaatt tcacacagga 2280 aacagctatg accatgatta cgccaagcgc gcaattaacc ctcactaaag ggaacaaaag 2340 ctggagctgc aagcttggcc attgcatacg ttgtatccat atcataatat gtacatttat 2400 attggctcat gtccaacatt accgccatgt tgacattgat tattgactag ttattaatag 2460 taatcaatta cggggtcatt agttcatagc ccatatatgg agttccgcgt tacataactt 2520 acggtaaatg gcccgcctgg ctgaccgccc aacgaccccc gcccattgac gtcaataatg 2580 acgtatgttc ccatagtaac gccaataggg actttccatt gacgtcaatg ggtggagtat 2640 ttacggtaaa ctgcccactt ggcagtacat caagtgtatc atatgccaag tacgccccct 2700 attgacgtca atgacggtaa atggcccgcc tggcattatg cccagtacat gaccttatgg 2760 gactttccta cttggcagta catctacgta ttagtcatcg ctattaccat ggtgatgcgg 2820 ttttggcagt acatcaatgg gcgtggatag cggtttgact cacggggatt tccaagtctc 2880 caccccattg acgtcaatgg gagtttgttt tggcaccaaa atcaacggga ctttccaaaa 2940 tgtcgtaaca actccgcccc attgacgcaa atgggcggta ggcgtgtacg gtgggaggtc 3000 tatataagca gagctcgttt agtgaaccgg ggtctctctg gttagaccag atctgagcct 3060 gggagctctc tggctaacta gggaacccac tgcttaagcc tcaataaagc ttgccttgag 3120 tgcttcaagt agtgtgtgcc cgtctgttgt gtgactctgg taactagaga tccctcagac 3180 ccttttagtc agtgtggaaa atctctagca gtggcgcccg aacagggact tgaaagcgaa 3240 agggaaacca gaggagctct ctcgacgcag gactcggctt gctgaagcgc gcacggcaag 3300 aggcgagggg cggcgactgg tgagtacgcc aaaaattttg actagcggag gctagaagga 3360 gagagatggg tgcgagagcg tcagtattaa gcgggggaga attagatcgc gatgggaaaa 3420 aattcggtta aggccagggg gaaagaaaaa atataaatta aaacatatag tatgggcaag 3480 cagggagcta gaacgattcg cagttaatcc tggcctgtta gaaacatcag aaggctgtag 3540 acaaatactg ggacagctac aaccatccct tcagacagga tcagaagaac ttagatcatt 3600 atataataca gtagcaaccc tctattgtgt gcatcaaagg atagagataa aagacaccaa 3660 ggaagcttta gacaagatag aggaagagca aaacaaaagt aagaccaccg cacagcaagc 3720 ggccgctgat cttcagacct ggaggaggag atatgaggga caattggaga agtgaattat 3780 ataaatataa agtagtaaaa attgaaccat taggagtagc acccaccaag gcaaagagaa 3840 gagtggtgca gagagaaaaa agagcagtgg gaataggagc tttgttcctt gggttcttgg 3900 gagcagcagg aagcactatg ggcgcagcgt caatgacgct gacggtacag gccagacaat 3960 tattgtctgg tatagtgcag cagcagaaca atttgctgag ggctattgag gcgcaacagc 4020 atctgttgca actcacagtc tggggcatca agcagctcca ggcaagaatc ctggctgtgg 4080 aaagatacct aaaggatcaa cagctcctgg ggatttgggg ttgctctgga aaactcattt 4140 gcaccactgc tgtgccttgg aatgctagtt ggagtaataa atctctggaa cagatttgga 4200 atcacacgac ctggatggag tgggacagag aaattaacaa ttacacaagc ttaatacact 4260 ccttaattga agaatcgcaa aaccagcaag aaaagaatga acaagaatta ttggaattag 4320 ataaatgggc aagtttgtgg aattggttta acataacaaa ttggctgtgg tatataaaat 4380 tattcataat gatagtagga ggcttggtag gtttaagaat agtttttgct gtactttcta 4440 tagtgaatag agttaggcag ggatattcac cattatcgtt tcagacccac ctcccaaccc 4500 cgaggggacc cgacaggccc gaaggaatag aagaagaagg tggagagaga gacagagaca 4560 gatccattcg attagtgaac ggatctcgac ggtatcggtt aacttttaaa agaaaagggg 4620 ggattggggg gtacagtgca ggggaaagaa tagtagacat aatagcaaca gacatacaaa 4680 ctaaagaatt acaaaaacaa attacaaaaa ttcaaaattt tatcgatcac gagactagcc 4740 tcgagaagct tgatatcgaa ttccacgggg ttggggttgc gccttttcca aggcagccct 4800 gggtttgcgc agggacgcgg ctgctctggg cgtggttccg ggaaacgcag cggcgccgac 4860 cctgggtctc gcacattctt cacgtccgtt cgcagcgtca cccggatctt cgccgctacc 4920 cttgtgggcc ccccggcgac gcttcctgct ccgcccctaa gtcgggaagg ttccttgcgg 4980 ttcgcggcgt gccggacgtg acaaacggaa gccgcacgtc tcactagtac cctcgcagac 5040 ggacagcgcc agggagcaat ggcagcgcgc cgaccgcgat gggctgtggc caatagcggc 5100 tgctcagcag ggcgcgccga gagcagcggc cgggaagggg cggtgcggga ggcggggtgt 5160 ggggcggtag tgtgggccct gttcctgccc gcgcggtgtt ccgcattctg caagcctccg 5220 gagcgcacgt cggcagtcgg ctccctcgtt gaccgaatca ccgacctctc tccccagggg 5280 gatccgtcga caccggtgcc accatgagca tccaggaaaa tatcagctct ctgcagctgc 5340 ggtcctgggt gtccaagagc cagagagacc tggccaagag catcctgatc ggagcccctg 5400 gcggaccagc cggatacctg agaagggcta gcgtggccca gctgacccag gaactgggca 5460 ccgccttttt ccagcagcag cagctgccag ccgccatggc cgacaccttt ctggaacacc 5520 tgtgcctgct ggacatcgac tctgagcccg tggccgccag aagcaccagc atcattgcca 5580 ccatcggccc tgccagcaga agcgtggagc ggctgaaaga gatgatcaag gccggcatga 5640 atatcgcccg gctgaacttc tcccacggca gccacgagta ccacgcagag agcattgcca 5700 acgtccggga ggccgtggag agctttgccg gcagccccct gagctacaga cccgtggcca 5760 ttgccctgga caccaagggc cccgagatca gaacaggaat tctgcaggga gggcctgaga 5820 gcgaggtgga gctggtgaag ggcagccaag tgctggtgac cgtggacccc gccttcagaa 5880 ccagaggcaa cgccaacaca gtgtgggtgg actaccccaa catcgtgcgg gtggtgcctg 5940 tgggcggcag aatctacatc gacgacggcc tgatcagcct ggtggtgcag aagatcggac 6000 ctgagggcct ggtgacccag gtcgagaatg gcggcgtgct gggcagcaga aagggcgtga 6060 atctgccagg cgcccaggtg gacctgcctg gcctgtctga gcaggacgtg agagacctga 6120 gatttggcgt ggagcacggc gtggacatcg tgttcgccag cttcgtgcgg aaggcctctg 6180 atgtggccgc cgtgagagcc gctctgggcc ctgaaggcca cggcatcaag atcatcagca 6240 agatcgagaa ccacgagggc gtgaagcggt tcgacgagat cctggaagtg tccgacggca 6300 tcatggtggc cagaggcgac ctgggcatcg agatccccgc cgagaaggtg ttcctggccc 6360 agaaaatgat gatcggacgg tgcaacctgg ccggcaaacc tgtggtgtgc gccacccaga 6420 tgctggaaag catgatcacc aagcccagac ccaccagagc cgagacaagc gacgtggcca 6480 acgccgtgct ggatggcgct gactgcatca tgctgtccgg cgagacagcc aagggcaact 6540 tccccgtgga ggccgtgaag atgcagcacg ccattgccag agaagccgag gccgccgtgt 6600 accaccggca gctgttcgag gaactgcgga gagccgcccc tctgagcaga gatcccaccg 6660 aagtgaccgc catcggagcc gtggaagccg ccttcaagtg ctgcgccgct gcaatcatcg 6720 tgctgaccac cacaggcaga agcgcccagc tgctgtccag atacagaccc agagccgccg 6780 tgatcgccgt gacaagatcc gcccaggccg ctagacaggt ccacctgtgc agaggcgtgt 6840 tccccctgct gtaccgggag cctcccgagg ccatctgggc cgacgacgtg gacagacggg 6900 tgcagttcgg catcgagagc ggcaagctgc ggggcttcct gagagtgggc gacctggtga 6960 tcgtggtgac aggctggcgg cctggcagcg gctacaccaa catcatgagg gtgctgtcca 7020 tcagctgacc gcggtctaga ggatcccccg ggctgcagga attcgagcat cttaccgcca 7080 tttattccca tatttgttct gtttttcttg atttgggtat acatttaaat gttaataaaa 7140 caaaatggtg gggcaatcat ttacattttt agggatatgt aattactagt tcaggtgtat 7200 tgccacaaga caaacatgtt aagaaacttt cccgttattt acgctctgtt cctgttaatc 7260 aacctctgga ttacaaaatt tgtgaaagat tgactgatat tcttaactat gttgctcctt 7320 ttacgctgtg tggatatgct gctttaatgc ctctgtatca tgctattgct tcccgtacgg 7380 ctttcgtttt ctcctccttg tataaatcct ggttgctgtc tctttatgag gagttgtggc 7440 ccgttgtccg tcaacgtggc gtggtgtgct ctgtgtttgc tgacgcaacc cccactggct 7500 ggggcattgc caccacctgt caactccttt ctgggacttt cgctttcccc ctcccgatcg 7560 ccacggcaga actcatcgcc gcctgccttg cccgctgctg gacaggggct aggttgctgg 7620 gcactgataa ttccgtggtg ttgtcgggga agggcctgct gccggctctg cggcctcttc 7680 cgcgtcttcg ccttcgccct cagacgagtc ggatctccct ttgggccgcc tccccgcctg 7740 gaattcgagc tcggtacctt taagaccaat gacttacaag gcagctgtag atcttagcca 7800 ctttttaaaa gaaaaggggg gactggaagg gctaattcac tcccaacgaa gacaagatct 7860 gctttttgct tgtactgggt ctctctggtt agaccagatc tgagcctggg agctctctgg 7920 ctaactaggg aacccactgc ttaagcctca ataaagcttg ccttgagtgc ttcaagtagt 7980 gtgtgcccgt ctgttgtgtg actctggtaa ctagagatcc ctcagaccct tttagtcagt 8040 gtggaaaatc tctagcagta gtagttcatg tcatcttatt attcagtatt tataacttgc 8100 aaagaaatga atatcagaga gtgagaggaa cttgtttatt gcagcttata atggttacaa 8160 ataaagcaat agcatcacaa atttcacaaa taaagcattt ttttcactgc attctagttg 8220 tggtttgtcc aaactcatca atgtatctta tcatgtctgg ctctagctat cccgccccta 8280 actccgccca tcccgcccct aactccgccc agttccgccc attctccgcc ccatggctga 8340 ctaatttttt ttatttatgc agaggccgag gccgcctcgg cctctgagct attccagaag 8400 tagtgaggag gcttttttgg aggcctaggg acgtacccaa ttcgccctat agtgagtcgt 8460 attacgcgcg ctcactggcc gtcgttttac aacgtcgtga ctgggaaaac cctggcgtta 8520 cccaacttaa tcgccttgca gcacatcccc ctttcgccag ctggcgtaat agcgaagagg 8580 cccgcaccga tcgcccttcc caacagttgc gcagcctgaa tggcgaatgg gacgcgccct 8640 gtagcggcgc attaagcgcg gcgggtgtgg tggttacgcg cagcgtgacc gctacacttg 8700 ccagcgccct agcgcccgct cctttcgctt tcttcccttc ctttctcgcc acgttcgccg 8760 gctttccccg tcaagctcta aatcgggggc tccctttagg gttccgattt agtgctttac 8820 ggcacctcga ccccaaaaaa cttgattagg gtgatggttc acgtagtggg ccatcgccct 8880 gatagacggt ttttcgccct ttgacgttgg agtccacgtt ctttaatagt ggactcttgt 8940 tccaaactgg aacaacactc aaccctatct cggtctattc ttttgattta taagggattt 9000 tgccgatttc ggcctattgg ttaaaaaatg agctgattta acaaaaattt aacgcgaatt 9060 ttaacaaaat cgttccctca ggacgtc 9087 <210> 26 <211> 2890 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PKD Expression Cassette Sequence (5`-3`) <400> 26 ggggttgggg ttgcgccttt tccaaggcag ccctgggttt gcgcagggac gcggctgctc 60 tgggcgtggt tccgggaaac gcagcggcgc cgaccctggg tctcgcacat tcttcacgtc 120 cgttcgcagc gtcacccgga tcttcgccgc tacccttgtg ggccccccgg cgacgcttcc 180 tgctccgccc ctaagtcggg aaggttcctt gcggttcgcg gcgtgccgga cgtgacaaac 240 ggaagccgca cgtctcacta gtaccctcgc agacggacag cgccagggag caatggcagc 300 gcgccgaccg cgatgggctg tggccaatag cggctgctca gcagggcgcg ccgagagcag 360 cggccgggaa ggggcggtgc gggaggcggg gtgtggggcg gtagtgtggg ccctgttcct 420 gcccgcgcgg tgttccgcat tctgcaagcc tccggagcgc acgtcggcag tcggctccct 480 cgttgaccga atcaccgacc tctctcccca gggggatccg tcgacaccgg tgccaccatg 540 agcatccagg aaaatatcag ctctctgcag ctgcggtcct gggtgtccaa gagccagaga 600 gacctggcca agagcatcct gatcggagcc cctggcggac cagccggata cctgagaagg 660 gctagcgtgg cccagctgac ccaggaactg ggcaccgcct ttttccagca gcagcagctg 720 ccagccgcca tggccgacac ctttctggaa cacctgtgcc tgctggacat cgactctgag 780 cccgtggccg ccagaagcac cagcatcatt gccaccatcg gccctgccag cagaagcgtg 840 gagcggctga aagagatgat caaggccggc atgaatatcg cccggctgaa cttctcccac 900 ggcagccacg agtaccacgc agagagcatt gccaacgtcc gggaggccgt ggagagcttt 960 gccggcagcc ccctgagcta cagacccgtg gccattgccc tggacaccaa gggccccgag 1020 atcagaacag gaattctgca gggagggcct gagagcgagg tggagctggt gaagggcagc 1080 caagtgctgg tgaccgtgga ccccgccttc agaaccagag gcaacgccaa cacagtgtgg 1140 gtggactacc ccaacatcgt gcgggtggtg cctgtgggcg gcagaatcta catcgacgac 1200 ggcctgatca gcctggtggt gcagaagatc ggacctgagg gcctggtgac ccaggtcgag 1260 aatggcggcg tgctgggcag cagaaagggc gtgaatctgc caggcgccca ggtggacctg 1320 cctggcctgt ctgagcagga cgtgagagac ctgagatttg gcgtggagca cggcgtggac 1380 atcgtgttcg ccagcttcgt gcggaaggcc tctgatgtgg ccgccgtgag agccgctctg 1440 ggccctgaag gccacggcat caagatcatc agcaagatcg agaaccacga gggcgtgaag 1500 cggttcgacg agatcctgga agtgtccgac ggcatcatgg tggccagagg cgacctgggc 1560 atcgagatcc ccgccgagaa ggtgttcctg gcccagaaaa tgatgatcgg acggtgcaac 1620 ctggccggca aacctgtggt gtgcgccacc cagatgctgg aaagcatgat caccaagccc 1680 agacccacca gagccgagac aagcgacgtg gccaacgccg tgctggatgg cgctgactgc 1740 atcatgctgt ccggcgagac agccaagggc aacttccccg tggaggccgt gaagatgcag 1800 cacgccattg ccagagaagc cgaggccgcc gtgtaccacc ggcagctgtt cgaggaactg 1860 cggagagccg cccctctgag cagagatccc accgaagtga ccgccatcgg agccgtggaa 1920 gccgccttca agtgctgcgc cgctgcaatc atcgtgctga ccaccacagg cagaagcgcc 1980 cagctgctgt ccagatacag acccagagcc gccgtgatcg ccgtgacaag atccgcccag 2040 gccgctagac aggtccacct gtgcagaggc gtgttccccc tgctgtaccg ggagcctccc 2100 gaggccatct gggccgacga cgtggacaga cgggtgcagt tcggcatcga gagcggcaag 2160 ctgcggggct tcctgagagt gggcgacctg gtgatcgtgg tgacaggctg gcggcctggc 2220 agcggctaca ccaacatcat gagggtgctg tccatcagct gaccgcggtc tagaggatcc 2280 cccgggctgc aggaattcga gcatcttacc gccatttatt cccatatttg ttctgttttt 2340 cttgatttgg gtatacattt aaatgttaat aaaacaaaat ggtggggcaa tcatttacat 2400 ttttagggat atgtaattac tagttcaggt gtattgccac aagacaaaca tgttaagaaa 2460 ctttcccgtt atttacgctc tgttcctgtt aatcaacctc tggattacaa aatttgtgaa 2520 agattgactg atattcttaa ctatgttgct ccttttacgc tgtgtggata tgctgcttta 2580 atgcctctgt atcatgctat tgcttcccgt acggctttcg ttttctcctc cttgtataaa 2640 tcctggttgc tgtctcttta tgaggagttg tggcccgttg tccgtcaacg tggcgtggtg 2700 tgctctgtgt ttgctgacgc aacccccact ggctggggca ttgccaccac ctgtcaactc 2760 ctttctggga ctttcgcttt ccccctcccg atcgccacgg cagaactcat cgccgcctgc 2820 cttgcccgct gctggacagg ggctaggttg ctgggcactg ataattccgt ggtgttgtcg 2880 gggaagggcc 2890

Claims (21)

  1. 피루베이트 키나제 결핍증(pyruvate kinase deficiency: PKD)용 발현 카세트로서,
    5'에서 3' 순서로,
    a) 프로모터 서열, 및
    b) 인간 PKLR(pyruvate kinase, liver and red blood cell) 유전자 산물을 암호화하는 코돈-최적화된 서열
    을 포함하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함하되;
    상기 프로모터 서열은 상기 인간 PKLR 유전자 산물을 암호화하는 코돈-최적화된 서열에 작동 가능하게 연결되고,
    상기 인간 PKLR 유전자 산물을 암호화하는 코돈-최적화된 서열은 서열번호 8과 적어도 95%의 동일성을 공유하는, 발현 카세트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프로모터는 포스포글리세레이트 키나제(phosphoglycerate kinase: PGK) 프로모터인, 발현 카세트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 우드척 간염 바이러스(woodchuck hepatitis virus: wPRE)의 돌연변이된 전사후 조절 요소를 더 포함하는, 발현 카세트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 돌연변이된 wPRE는 서열번호 24와 적어도 99%의 동일성을 갖는 서열을 포함하는 키메라성 wPRE인, 발현 카세트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리퓨린 트랙(polypurine tract)(PPT)을 더 포함하는, 발현 카세트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아데닐화(polyA) 신호 서열을 더 포함하는, 발현 카세트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발현 카세트가 서열번호 26과 적어도 95%의 동일성을 공유하는, 발현 카세트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 발현 카세트가 서열번호 26과 적어도 99%의 동일성을 공유하는, 발현 카세트.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 발현 카세트를 포함하는 재조합 유전자 전달 벡터로서, 상기 재조합 유전자 전달 벡터는 렌티바이러스 벡터인, 재조합 유전자 전달 벡터.
  10. 제9항에 있어서, 하기 서열들을 5'에서 3'순서로 포함하는, 재조합 유전자 전달 벡터:
    a) 5' LTR, 선택적으로 변형된 5' LTR;
    b) HIV-1ψ 서열;
    c) RRE;
    d) cPPT/CTS 서열;
    e) PGK 프로모터 서열, 선택적으로 인간 PGK 프로모터 서열;
    f) 서열번호 8과 적어도 99%의 동일성을 갖는 인간 PKLR 유전자 산물을 암호화하는 코돈-최적화된 서열;
    g) 서열번호 24와 적어도 100%의 동일성을 갖는 돌연변이체 wPRE 서열;
    i) 변형된 3' LTR;
    j) SV40 폴리(A) 신호;
    k) 복제의 SV40 기원(ori);
    u) CMV 인핸서 서열; 및
    v) CMV 프로모터 서열.
  11. 제9항에 있어서, 상기 재조합 유전자 전달 벡터는 치료 유전자 전달 벡터인, 재조합 유전자 전달 벡터.
  12. 제11항에 있어서, 상기 재조합 유전자 전달 벡터는 임상 용도에서 장기 안정성 및 안전성이 가능한, 재조합 유전자 전달 벡터.
  13. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 발현 카세트 또는 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항의 재조합 유전자 전달 벡터를 포함하는, 세포.
  14. 제13항에 있어서, 상기 세포는 조혈 줄기세포인, 세포.
  15. 제14항에 있어서, 상기 세포는 수임 조혈성 적혈구 전구 세포(committed hematopoietic erythroid progenitor cell)인, 세포.
  16. 약제학적으로 허용 가능한 부형제 및 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항의 재조합 유전자 전달 벡터 또는 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항의 세포를 포함하는 약제학적 조성물.
  17. 피루베이트 키나제 결핍증(PKD)의 치료 또는 예방을 필요로 하는 대상체에서 PKD를 치료 또는 예방하는 방법으로서, 상기 대상체에게 제16항의 약제학적 조성물을 제공하는 단계를 포함하는, PKD를 치료 또는 예방하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 약제학적 조성물은 상기 재조합 유전자 전달 벡터를 포함하는, PKD를 치료 또는 예방하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 약제학적 조성물은 상기 세포를 포함하는, PKD를 치료 또는 예방하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 세포는 상기 대상체의 자가 유래인, PKD를 치료 또는 예방하는 방법.
  21. 적혈구 세포에서 인간 PKLR 유전자를 발현시키는 방법으로서,
    하나 이상의 적혈구 세포를 유효량의 재조합 바이러스 벡터와 접촉시키는 단계를 포함하되,
    상기 벡터는 인간 포스포글리세레이트 키나제 프로모터, 코돈-최적화된 PKLR 전이유전자(transgene), 및 우드척(woodchuck) 간염 바이러스의 돌연변이된 전사후 조절 요소를 포함하고, 상기 코돈-최적화된 PKLR 전이유전자는 서열번호 8과 적어도 95%의 동일성을 공유하며, 상기 접촉 후, 상기 하나 이상의 적혈구 세포에서 검출가능한 수준으로 PKLR이 발현되는, 인간 PKLR 유전자를 발현시키는 방법.
KR1020207013555A 2017-10-16 2018-10-16 피루베이트 키나제 결핍증을 치료하기 위한 pklr 전달용 렌티바이러스 벡터 KR20200116076A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762573037P 2017-10-16 2017-10-16
US62/573,037 2017-10-16
PCT/US2018/056136 WO2019079338A1 (en) 2017-10-16 2018-10-16 LENTIVIRAL VECTORS FOR PKLR ADMINISTRATION TO TREAT PYRUVATE KINASE DEFICIENCY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200116076A true KR20200116076A (ko) 2020-10-08

Family

ID=66174611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207013555A KR20200116076A (ko) 2017-10-16 2018-10-16 피루베이트 키나제 결핍증을 치료하기 위한 pklr 전달용 렌티바이러스 벡터

Country Status (12)

Country Link
US (2) US11642422B2 (ko)
EP (1) EP3697452A4 (ko)
JP (2) JP7403461B2 (ko)
KR (1) KR20200116076A (ko)
CN (1) CN111163810A (ko)
AU (1) AU2018352583A1 (ko)
BR (1) BR112020007444A2 (ko)
CA (1) CA3076253A1 (ko)
IL (1) IL273737A (ko)
MX (1) MX2020003954A (ko)
SG (1) SG11202002263TA (ko)
WO (1) WO2019079338A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220076562A (ko) 2020-11-30 2022-06-08 제이케이생명과학 주식회사 면역력 증강을 위한 기능성 음료의 제조방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL3445406T3 (pl) 2016-04-20 2022-02-07 Centro De Investigaciones Energéticas, Medioambientales Y Tecnológicas, O.A., M.P. Kompozycje i sposoby zwiększonej ekspresji genów PKLR
CN110904102A (zh) * 2018-09-18 2020-03-24 中国科学院上海生命科学研究院 一种用于重组蛋白质表达的启动子
AU2021320902A1 (en) 2020-08-07 2023-04-06 Spacecraft Seven, Llc Plakophilin-2 (PKP2) gene therapy using AAV vector
CN111733187B (zh) * 2020-08-26 2020-11-06 和元生物技术（上海）股份有限公司 一种wpre突变体病毒载体及其应用
BR112023023798A2 (pt) * 2021-05-13 2024-01-30 Centro De Investig Energeticas Medioambientales Y Tecnologicas O A M P Ciemat Vetores lentivirais e usos dos mesmos
CN114898802B (zh) * 2022-07-14 2022-09-30 臻和(北京)生物科技有限公司 基于血浆游离dna甲基化测序数据的末端序列频率分布特征确定方法、评价方法及装置

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989002469A2 (en) 1987-09-17 1989-03-23 Massachusetts Institute Of Technology Human erythroid-specific transcriptional enhancer
FR2705361B1 (fr) 1993-05-18 1995-08-04 Centre Nat Rech Scient Vecteurs viraux et utilisation en thérapie génique.
US6027721A (en) 1996-05-20 2000-02-22 Cytotherapeutics, Inc. Device and method for encapsulated gene therapy
US6136597A (en) 1997-09-18 2000-10-24 The Salk Institute For Biological Studies RNA export element
US6607879B1 (en) 1998-02-09 2003-08-19 Incyte Corporation Compositions for the detection of blood cell and immunological response gene expression
US7994278B1 (en) 1999-08-06 2011-08-09 Nobel Biosciences Llc Biologically active polypeptides derived from a novel early stage pregnancy factor designated maternin (MA)
ES2377721T3 (es) 1999-10-12 2012-03-30 Institut Pasteur ADN de triple hélice lentiviral, y vectores y células recombinantes que contienen ADN de triple hélice lentiviral
DE19960113A1 (de) 1999-12-08 2001-06-13 Wita Proteomics Ag Mittel und Verfahren zur Diagnose von Lyme Borreliose sowie Borreliose-Impfstoff
US6627442B1 (en) 2000-08-31 2003-09-30 Virxsys Corporation Methods for stable transduction of cells with hiv-derived viral vectors
GB0024550D0 (ko) 2000-10-06 2000-11-22 Oxford Biomedica Ltd
US7575924B2 (en) 2000-11-13 2009-08-18 Research Development Foundation Methods and compositions relating to improved lentiviral vectors and their applications
US7629153B2 (en) 2001-08-02 2009-12-08 Research Development Foundation Methods and compositions relating to improved lentiviral vector production systems
KR20040054699A (ko) 2001-10-02 2004-06-25 엥스띠뛰 끌레이톤 드 라 러쉐르쉬 제한된 발현의 렌티바이러스 벡터 및 이의 적용과 관련된방법 및 조성물
WO2003066086A2 (en) 2002-02-04 2003-08-14 DeveloGen Aktiengesellschaft für entwicklungsbiologische Forschung Proteins involved in the regulation of energy homeostatis
DE602004010799T2 (de) 2003-04-24 2009-01-22 Fondazione Centro San Raffaele Del Monte Tabor Synthetische bidirektionale promotoren und deren verwendungen
JP2007054069A (ja) 2005-08-24 2007-03-08 Medizinische Hochschule Hannover 自己不活性化レトロウイルスベクター
ES2325711B1 (es) 2007-04-17 2010-06-17 Centro De Investigaciones Energeticas, Medioambientales Y Tecnologicas (Ciemat) Vectores de expresion que comprenden el promotor del gen pklr humano y su uso para la elaboracion de composiciones farmaceuticas destinadas a terapia genica somatica con expresion especifica en celulas eritroides.
WO2008136670A2 (en) 2007-05-02 2008-11-13 Erasmus University Medical Center Rotterdam Improved methods and means for lentiviral gene delivery
DK2433713T3 (en) 2007-12-07 2017-09-25 Miltenyi Biotec Gmbh CELL PROCESSING SYSTEMS AND PROCEDURES
DE102010003419B4 (de) 2010-03-30 2019-09-12 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur fermentativen Herstellung von L-Ornithin
EP2833920A2 (en) 2012-04-02 2015-02-11 Moderna Therapeutics, Inc. Modified polynucleotides for the production of biologics and proteins associated with human disease
EP4286402A3 (en) 2012-12-12 2024-02-14 The Broad Institute, Inc. Crispr-cas component systems, methods and compositions for sequence manipulation
GB201318347D0 (en) 2013-10-16 2013-11-27 Ucl Business Plc Retroviral vectors
CN104020298A (zh) 2014-06-12 2014-09-03 中国科学院化学研究所 自供能量的微管-驱动蛋白运输体系及其制备方法
EP3247808B1 (en) 2015-01-21 2021-05-05 Fred Hutchinson Cancer Research Center Point-of-care and/or portable platform for gene therapy
AU2016348782A1 (en) 2015-11-05 2018-05-31 Cellectis Process of gene-editing of cells isolated from a subject suffering from a metabolic disease affecting the erythroid lineage, cells obtained by said process and uses thereof.
PL3445406T3 (pl) * 2016-04-20 2022-02-07 Centro De Investigaciones Energéticas, Medioambientales Y Tecnológicas, O.A., M.P. Kompozycje i sposoby zwiększonej ekspresji genów PKLR

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220076562A (ko) 2020-11-30 2022-06-08 제이케이생명과학 주식회사 면역력 증강을 위한 기능성 음료의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
BR112020007444A2 (pt) 2020-10-20
WO2019079338A1 (en) 2019-04-25
RU2020114948A3 (ko) 2021-12-24
EP3697452A4 (en) 2021-11-24
EP3697452A1 (en) 2020-08-26
US20210187126A1 (en) 2021-06-24
AU2018352583A1 (en) 2020-04-09
US20230355807A1 (en) 2023-11-09
RU2020114948A (ru) 2021-10-28
CA3076253A1 (en) 2019-04-25
IL273737A (en) 2020-05-31
JP2024037845A (ja) 2024-03-19
CN111163810A (zh) 2020-05-15
MX2020003954A (es) 2020-10-05
JP2021500920A (ja) 2021-01-14
SG11202002263TA (en) 2020-04-29
US11642422B2 (en) 2023-05-09
JP7403461B2 (ja) 2023-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200116076A (ko) 피루베이트 키나제 결핍증을 치료하기 위한 pklr 전달용 렌티바이러스 벡터
JP7158427B2 (ja) ヘモグロビン異常症を処置するためのグロビン遺伝子療法
AU2021273525A1 (en) Gene therapy for patients with Fanconi anemia
EP3672617A1 (en) Lentiviral vectors expressing foxp3 in hematopoietic stem cells to treat immuine deficiencies and autoimmune diseases
JP2018519827A (ja) 逆配向のヒトユビキチンｃプロモーターを含むレトロウイルスベクター
AU2021200872B2 (en) Compositions and methods for enhanced gene expression of PKLR
Drakopoulou et al. Towards more successful gene therapy clinical trials for β-thalassemia
KR20210151785A (ko) 비바이러스성 dna 벡터 및 fviii 치료제 발현을 위한 이의 용도
WO2020176712A1 (en) Augmentations to lentiviral vectors (cclc-mgata/ank-core lcr-beta-as3-fb) to increase expression
RU2777934C2 (ru) Лентивирусные векторы для доставки pklr для лечения дефицита пируваткиназы
EP3924376A1 (en) Optimized lentiviral vector compromising minimal enhancer elements for stem cell gene therapy of hemoglobinopathies
RU2773358C2 (ru) Композиции и способы усиления экспрессии гена pklr
RU2801241C2 (ru) Генная терапия пациентов с анемией фанкони
WO2023173125A2 (en) VECTORS COMBINING ANTI-SICKLING BETA-AS3-GLOBIN WITH ANTI BCEL11A shRNAMIR TO TREAT BETA-HEMOGLOBINOPATHIES

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal