KR20220167324A - 단백질 응집 장애의 치료를 위한 조성물 및 방법 - Google Patents

단백질 응집 장애의 치료를 위한 조성물 및 방법 Download PDF

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KR20220167324A
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polyglutamine
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dnaj
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KR1020227039402A
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아키노리 히시야
케이조 코야
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솔라 바이오사이언시즈 엘엘씨
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Abstract

세포의 선천적 샤페론 메커니즘, 특히 Hsp70-매개된 시스템을 동원하여 폴리글루타민-매개된 단백질 응집을 구체적으로 감소시키는 새로운 부류의 융합 단백질이 개시되어 있다.

Description

단백질 응집 장애의 치료를 위한 조성물 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 4월 10일에 출원된 미국 가특허 출원 63/008,251에 대해 35 U.S.C. § 119(e) 하에 우선권을 주장한다. 전술된 출원의 전체 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
서열 목록
본 출원은 2021년 4월 9일에 마지막으로 수정되어 본원에 전자적으로 제출된 "269548-489649_SequenceListing_ST25.txt" (150,031 바이트)라는 제목의 서열 목록 전체를 참조로 포함한다.
세포 내에서 발현되는 모든 단백질은 적절하게 기능하기 위해 의도된 구조로 올바르게 폴딩될 필요가 있다. 증가하는 수의 질환 및 장애가 단백질의 부적절한 폴딩 및/또는 단백질 및 지단백질뿐만 아니라 감염성 단백질성 물질의 부적절한 침착 및 응집과 관련된 것으로 나타난다. 구조적 질환 또는 단백병증으로도 알려진 미스폴딩에 의해 야기된 질환의 예는 낭포성 섬유증(CF), 폴리글루타민 반복 장애, 파킨슨병(PD) 및 알츠하이머병(AD)을 포함한다. 돌연변이체 단백질이 세포에 응집되어 전형적인 세포독성 세포 내포물(inclusion body)을 야기한다.
단백질 반복 확장 장애로 확인된 장애는 아미노산의 단독중합체 범위(stretch), 종종 글루타민 잔기의 범위 또는 폴리글루타민(폴리Q)의 확장을 포함한다. 적어도 8개의 신경퇴행성 장애가 헌팅턴병(HD), 척수 및 구근 근위축증(SBMA), 치주신경 및 창백색 위축증(DRPLA), 및 여러 형태의 척수소뇌 실조증(SCA)을 포함하여 폴리글루타민 확장과 관련되었다.
유전적으로 구별되는 이러한 질환 사이에서 공유되는 하나의 공통적인 생리학적 특징은 그 질환으로부터 고통 받는 환자들이 모두 그들의 뇌에 단백질성 침착물을 갖는 것으로 밝혀졌다는 것이다. 이러한 질환 각각에서 단백질성 침착물은 상이한 단백질과 연관되어 있지만, 단백질은 모두 확장된 범위의 글루타민을 함유한다. 현재까지, 질환-관련된 단백질에서 이러한 확장된 범위의 폴리글루타민(폴리Q) 서열은 모든 폴리글루타민 반복 질환에 관련된 것으로 알려진 유일한 유전 돌연변이다.
헌팅턴병(HD)은 주로 대뇌 피질과 선조체에서 선택적 신경 세포 손실 및 성상세포증을 특징으로 하는 유전성 폴리글루타민 반복 질환이다 (Vonsattel 2007). 현재, 조사 중인 약물 요법은 항무도증제/신경이완제를 사용한 특징적인 운동 장애 치료 또는 헌팅틴 발현 감소(무차별적 또는 돌연변이 형태에 선택적)로 제한되지만, 치매 및 정신 장애를 포함한 질환의 진행성 특성에 영향을 미치는 원인 치료는 없다 (Bonelli, 2007).
HD는 헌팅틴 유전자(IT-15)의 제1 엑손에서 불안정한 CAG 반복 확장에 의해 야기되며 이는 헌팅틴 단백질에서 연장된 폴리글루타민 반복부(폴리Q) 범위로 변환된다. 37개 초과의 글루타민 잔기의 병리학적 폴리Q 길이는 아미노-말단 헌팅틴 단편 및 격리된 단백질을 함유하는 세포질, 핵주위 및 핵 내포물의 출현과 관련이 있다 (Imarisio et al., 2008).
현재, HD에 대한 사용 가능한 치료는 주로 육안적 증상(macroscopic symptom)을 관리하는 데 제한되어 있다. 예를 들어, FDA에 의해 승인된 최신 화합물 중 하나인 테트라베나진은 HD 환자의 과운동성 운동(hyperkinetic movement)을 감소시키기 위한 약물이다. 테트라베나진은 신경전달물질의 조기 분해를 촉진하는 수포성 모노아민 수송체(VMAT) 억제제이다. 따라서, 약물은 질환의 근원이 아닌 증상만을 치료한다. 현재 HD 치료에 사용되는 다른 약물은 신경이완제 및 벤조디아제핀을 포함한다. 현재 알려진 치료는 HD의 근본 원인을 해결하려고 시도하고 있지 않다. 다른 폴리글루타민 반복 질환의 치료를 위한 승인된 요법은 없다.
따라서, 특정 항원, 단백질, 당단백질 또는 지단백질을 표적으로 하도록 최적화된 새로운 치료 양식의 개발이 필요하며, 특히 단백질 미스폴딩 및 응집을 기반으로 한 병리를 갖는 질환뿐만 아니라 이종 응집체의 경우에 대해서도 그렇다.
열 충격 70kDa 단백질(본원에서 "Hsp70"으로 지칭됨)은 다양한 종의 세포에서 편재 부류의 샤페론 단백질(chaperone protein)을 구성한다 (Tavaria et al., (1996) Cell Stress Chaperones 1, 23-28). Hsp70이 기능하기 위해서는 J 도메인 단백질 및 뉴클레오티드 교환 인자(NEF) (Hartl et al., (2009) Nat Struct Mol Biol 16, 574-581)와 같은 보조-샤페론 단백질로 불리는 보조 단백질이 필요하다. 단백질 폴딩을 위한 Hsp70 샤페론 기구의 현재 모델에서, Hsp70은 ATP-결합 상태와 ADP-결합 상태 사이를 순환하며 J 도메인 단백질은 폴딩 또는 재폴딩이 필요한 또 다른 단백질("클라이언트 단백질")에 결합하여 ATP-결합된 형태의 Hsp70(Hsp70-ATP)과 상호작용한다 (Young (2010) Biochem Cell Biol 88, 291-300; Mayer, (2010) Mol Cell 39, 321-331). Hsp70-ATP에 대한 J 도메인 단백질-클라이언트 복합체의 결합은 ATP 가수분해를 자극하여 Hsp70 단백질에 구조적 변화를 야기하고 나선형 뚜껑을 닫아서 클라이언트 단백질과 Hsp70-ADP 사이의 상호작용을 안정화시키며 이후 또 다른 클라이언트 단백질에 자유롭게 결합하는 J 도메인 단백질의 방출을 유도한다.
따라서, 이 모델에 따르면, J 도메인 단백질은 브릿지 역할을 함으로써 Hsp70 기구 내에서 중요한 역할을 하며 다양한 클라이언트 단백질을 Hsp70 기구로 포획하고 동원하여 적절한 형태로 폴딩되거나 재폴딩되는 것을 촉진한다 (Kampinga & Craig (2010) Nat Rev Mol Cell Biol 11, 579-592). J 도메인 패밀리는 원핵생물(DnaJ 단백질)에서 진핵생물(Hsp40 단백질 패밀리)에 이르는 종에서 널리 보존된다. J 도메인(약 60-80 aa)은 4개의 나선으로 구성된다: I, II, III, 및 IV. 나선 II 및 III은 J 도메인에 걸쳐 고도로 보존되고 활성에 중요한 것으로 생각되는 "HPD 모티프"를 포함하는 유연한 루프를 통해 연결된다 (Tsai & Douglas, (1996) J Biol Chem 271, 9347-9354). HPD 서열 내의 돌연변이는 J 도메인 기능을 폐지하는 것으로 밝혀졌다.
헌팅턴병과 같은 단백병증에 대해 상기 제공된 문맥을 고려할 때, 미스폴딩된 단백질의 수준을 감소시키는 것이 이러한 파괴적인 장애의 증상을 치료, 예방 또는 달리 개선하는 수단으로 작용할 수 있다는 것과 단백질 미스폴딩을 복구하는 세포의 타고난 능력을 동원하는 것이 추구해야 할 논리적인 선택일 것이라는 것은 분명해 보인다. 사실, 샤페론을 기반으로 한 치료제를 개발하려는 다수의 시도가 이러한 질환에 대한 유망한 전략으로 제안되었다. 그러나, 이러한 치료적 적용은 종종 원치 않는 결과와 관련이 있는 것으로 밝혀졌는데, 아마도 클라이언트 단백질에 대한 샤페론의 상대적 무차별성 때문일 것이다. 예를 들어, 압도적인 다수의 사람 종양은 HSP70을 과발현하고 HSP70의 과발현은 암 환자에서 발암 위험 증가와 불량한 예후를 초래하는 것으로 밝혀졌다 (Murphy (2013) Carcinogenesis, 34:1181-1188). 마찬가지로, 샤페론 변형제의 적용은 아마도 선택성 부족으로 인해 표적 단백질과 밀접하게 관련된 효소의 억제를 초래할 수 있다 (Pereira et al., (2018) Chem. Sci., 2018, 9, 1740-1752). 따라서, 샤페론-기반 요법의 성공적인 개발은 병리학적 단백질에 대한 특이성을 제공할 필요가 있다. 이와 같이, 단백병증의 치료를 위한 고도로 특이적 샤페론을 개발할 필요가 존재한다.
본 발명자들은 세포의 타고난 샤페론 메커니즘, 특히 Hsp70-매개된 시스템을 동원하여 폴리글루타민-매개된 단백질 응집을 특이적으로 감소시키는 새로운 부류의 융합 단백질(fusion protein)을 개발하였다. 단백질 분비 및 발현을 향상시키기 위해, Hsp70과 상호작용하는 보조 샤페론인 Hsp40 단백질(J 단백질로도 불림)의 단편을 포함하는 융합 단백질을 사용하는 본 발명자들에 의한 이전 연구와 달리, 본 연구는 폴리글루타민 반복부를 포함하는 세포내 단백질에 의해 야기되는 단백질 응집 및 세포독성을 감소시키기 위한 목적으로 J 도메인-함유 융합 단백질을 사용한다. 이러한 맥락에서, 본 발명자들은 기능에 필요한 J 도메인의 요소가 단백질 발현 및 분비를 향상시키는 J 도메인의 사용과 상당히 다르다는 놀라운 발견을 하였으며, 이는 본 융합 단백질의 작용 방식에 대한 뚜렷한 메커니즘을 입증한다. 본원에 기재된 융합 단백질은 J 도메인 및 폴리글루타민 반복부에 대한 친화성을 갖는 도메인을 포함한다. 융합 단백질 내의 폴리글루타민-결합 도메인의 존재는 폴리글루타민 반복부를 갖는 단백질 응집의 특이적인 감소를 초래한다.
E1. 따라서, 제1 측면에서, J 단백질의 J 도메인 및 폴리글루타민-결합 도메인을 포함하는 단리된 융합 단백질이 본원에 개시되어 있다.
E2. E1에 있어서, J 단백질의 J 도메인은 진핵생물 기원인, 융합 단백질.
E3. E1 또는 E2에 있어서, J 단백질의 J 도메인은 사람 기원인, 융합 단백질.
E4. E1 내지 E3 중 어느 하나에 있어서, J 단백질의 J 도메인은 세포질적으로 국소화된, 융합 단백질.
E5. E1 내지 E4 중 어느 하나에 있어서, J 단백질의 J 도메인은 서열번호 1 내지 50으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 융합 단백질.
E6. E1 내지 E5 중 어느 하나에 있어서, J 도메인은 서열번호 1, 5, 6, 10, 24, 25, 31 및 49로 이루어진 그룹으로부터 선택된 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E7. E1 내지 E6 중 어느 하나에 있어서, J 도메인은 서열번호 5의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E8. E1 내지 E6 중 어느 하나에 있어서, J 도메인은 서열번호 10의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E9. E1 내지 E6 중 어느 하나에 있어서, J 도메인은 서열번호 24의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E10. E1 내지 E6 중 어느 하나에 있어서, J 도메인은 서열번호 31의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E11. E1 내지 E6 중 어느 하나에 있어서, J 도메인은 서열번호 49의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E12. E1 내지 E11 중 어느 하나에 있어서, 폴리글루타민-결합 도메인은 티오레독신-Q62 응집 억제를 측정하는 간접 검정을 사용하여 시험하는 경우, 2μM 이하, 예를 들어, 1μM 이하, 500nM 이하, 300μM 이하, 200nM 이하의 폴리글루타민 반복부(예를 들어, 티오레독신-Q62 작제물)에 대한 KD를 갖는, 융합 단백질.
E13. E1 내지 E12 중 어느 하나에 있어서, 폴리글루타민-결합 도메인은 서열번호 51 내지 68로 이루어진 그룹으로부터 선택된 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E14. E1 내지 E13 중 어느 하나에 있어서, 폴리글루타민-결합 도메인은 서열번호 57, 서열번호 62 또는 서열번호 68의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E15. E1 내지 E14 중 어느 하나에 있어서, 복수의 폴리글루타민-결합 도메인을 포함하는, 융합 단백질.
E16. E1 내지 E15 중 어느 하나에 있어서, 2개의 폴리글루타민-결합 도메인으로 이루어진, 융합 단백질.
E17. E1 내지 E15 중 어느 하나에 있어서, 복수의 J 도메인으로 이루어진, 융합 단백질.
E18. E1 내지 E17 중 어느 하나에 있어서, 하기 작제물:
a. DNAJ-X-Q,
b. DNAJ-X-Q-X-Q,
c. DNAJ-X-Q-X-Q-X-Q,
d. Q-X-DNAJ,
e. Q-X-Q-X-DNAJ,
f. Q-X-Q-X-Q-X-DNAJ,
g. Q-X-DNAJ-X-Q,
h. Q-X-DNAJ-X-Q-X-Q,
i. DNAJ-X-DNAJ-X-Q,
j. Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q,
k. DNAJ-X-Q-X-DNAJ-X-Q,
l. Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q-X-Q-X-Q,
m. Q-X-Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q,
n. Q-X-Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q-X-Q,
o. Q-X-Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q-X-Q-X-Q,
p. DNaJ-X-DnaJ-X-Q-X-Q,
q. Q-X-DnaJ-X-DnaJ,
r. Q-X-Q-X-DnaJ-X-DnaJ, 및
s. Q-X-DnaJ-X-DnaJ-X-Q
중 하나를 포함하고,
여기서,
Q는 폴리글루타민-결합 도메인이고,
DNAJ는 J 단백질의 J 도메인이고,
X는 임의의 링커인, 융합 단백질.
E19. E1 내지 E18 중 어느 하나에 있어서, 융합 단백질은 서열번호 5의 J 도메인 서열 및 서열번호 57의 폴리글루타민-결합 도메인 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E20. E1 내지 E19 중 어느 하나에 있어서, 융합 단백질은 서열번호 5의 J 도메인 서열 및 서열번호 57의 폴리글루타민-결합 도메인 서열의 2개 카피를 포함하는, 융합 단백질.
E21. E1 내지 E19 중 어느 하나에 있어서, 융합 단백질은 서열번호 5의 J 도메인 서열 및 서열번호 57의 폴리글루타민-결합 도메인 서열의 3개 카피를 포함하는, 융합 단백질.
E22. E1 내지 E21 중 어느 하나에 있어서, 융합 단백질은 서열번호 89 내지 158로 이루어진 그룹으로부터 선택된 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E23. E1 내지 E22 중 어느 하나에 있어서, 융합 단백질은 서열번호 90, 122, 139, 140, 141, 157 및 158로 이루어진 그룹으로부터 선택된 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E24. E1 내지 E22 중 어느 하나에 있어서, 융합 단백질은 서열번호 122의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E25. E1 내지 E22 중 어느 하나에 있어서, 융합 단백질은 서열번호 139의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E26. E1 내지 E22 중 어느 하나에 있어서, 융합 단백질은 서열번호 140의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E27. E1 내지 E22 중 어느 하나에 있어서, 융합 단백질은 서열번호 141의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E28. E1 내지 E22 중 어느 하나에 있어서, 융합 단백질은 서열번호 90의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E29. E1 내지 E22 중 어느 하나에 있어서, 융합 단백질은 서열번호 157의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E30. E1 내지 E22 중 어느 하나에 있어서, 융합 단백질은 서열번호 158의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E31. E1 내지 E30 중 어느 하나에 있어서, 표적화 시약을 추가로 포함하는, 융합 단백질.
E32. E1 내지 E31 중 어느 하나에 있어서, 에피토프를 추가로 포함하는, 융합 단백질.
E33. E1 내지 E32 중 어느 하나에 있어서, 세포-투과제를 추가로 포함하는, 융합 단백질.
E34. E33에 있어서, 세포-투과제는 서열번호 85 내지 88로 이루어진 그룹으로부터 선택된 펩티드 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E35. E1 내지 E34 중 어느 하나에 있어서, 신호 서열을 추가로 포함하는, 융합 단백질.
E36. E35에 있어서, 신호 서열은 서열번호 159 내지 161로 이루어진 그룹으로부터 선택된 펩티드 서열을 포함하는, 융합 단백질.
E37. E1 내지 E36 중 어느 하나에 있어서, 세포에서 병원성 단백질의 응집을 감소시킬 수 있는, 융합 단백질.
E38. E1 내지 E37 중 어느 하나에 있어서, 폴리글루타민 반복부-매개된 세포독성을 감소시킬 수 있는, 융합 단백질.
E39. E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질을 암호화하는, 핵산 서열.
E40. E39에 있어서, 상기 핵산은 DNA인, 핵산 서열.
E41. E39 또는 E40에 있어서, 상기 핵산은 RNA인, 핵산 서열.
E42. E39 내지 E41 중 어느 하나에 있어서, 상기 핵산은 적어도 하나의 변형된 핵산을 포함하는, 핵산 서열.
E43. E39 내지 E42 중 어느 하나에 있어서, 프로모터 영역, 5' UTR, 3' UTR, 예컨대 폴리(A) 신호를 추가로 포함하는, 핵산 서열.
E44. E43에 있어서, 프로모터 영역은 CMV 인핸서 서열, CMV 프로모터, CBA 프로모터, UBC 프로모터, GUSB 프로모터, NSE 프로모터, 시냅신 프로모터, MeCP2 프로모터 및 GFAP 프로모터로 이루어진 그룹으로부터 선택된 서열을 포함하는, 핵산 서열.
E45. E39 내지 E44 중 어느 하나의 핵산을 포함하는 벡터.
E46. E45에 있어서, 벡터는 아데노-관련 바이러스(AAV), 아데노바이러스, 렌티바이러스, 레트로바이러스, 헤르페스바이러스, 폭스바이러스(백시니아 또는 점액종), 파라믹소바이러스(홍역, RSV 또는 뉴캐슬 질환 바이러스), 배큘로바이러스, 레오바이러스, 알파바이러스, 및 플라비바이러스로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 벡터.
E47. E45 또는 E46에 있어서, 벡터는 AAV인, 벡터.
E48. 캡시드 및 E41 또는 E42의 벡터를 포함하는 바이러스 입자
E49. E48에 있어서, 캡시드는 AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAV9, AAV10, AAV11, AAV12, 유사형 AAV, 레서스 유래 AAV, AAVrh8, AAVrh10 및 AAV-DJan AAV 캡시드 돌연변이체, AAV 하이브리드 혈청형, 장기-친화성 AAV, 심장친화성 AAV, 및 심장친화성 AAVM41 돌연변이체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 바이러스 입자.
E50. E48 또는 E49에 있어서, 캡시드는 AAV2, AAV5, AAV8, AAV9 및 AAVrh10으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 바이러스 입자.
E51. E48 내지 E50 중 어느 하나에 있어서, 캡시드는 AAV2인, 바이러스 입자.
E52. E48 내지 E50 중 어느 하나에 있어서, 캡시드는 AAV5인, 바이러스 입자.
E53. E48 내지 E50 중 어느 하나에 있어서, 캡시드는 AAV8인, 바이러스 입자.
E54. E48 내지 E50 중 어느 하나에 있어서, 캡시드는 AAV9인, 바이러스 입자.
E55. E48 내지 E50 중 어느 하나에 있어서, 캡시드는 AAV rh10인, 바이러스 입자.
E56. E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질, E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질을 발현하는 세포, E39 내지 E44 중 어느 하나의 핵산, E45 내지 E47 중 어느 하나의 벡터, E48 내지 E55 중 어느 하나의 바이러스 입자로 이루어진 그룹으로부터 선택된 제제, 및 약제학적으로 허용되는 담체 또는 부형제를 포함하는 약제학적 조성물.
E57. 세포에서 폴리글루타민 단백질의 독성을 감소시키는 방법으로서, 상기 세포를 E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질, E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질을 발현하는 세포, E39 내지 E44 중 어느 하나의 핵산, E45 내지 E47 중 어느 하나의 벡터, E48 내지 E55 중 어느 하나의 바이러스 입자, 및 E56의 약제학적 조성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 제제의 유효량과 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
E58. E57에 있어서, 세포는 대상체에 있는 것인, 방법.
E59. E57 또는 E58에 있어서, 대상체는 사람인, 방법.
E60. E57 내지 E59 중 어느 하나에 있어서, 세포는 중추 신경계의 세포인 방법.
E61. E57 내지 E60 중 어느 하나에 있어서, 대상체는 폴리글루타민 반복 질환을 갖는 것으로 확인되는, 방법.
E62. E57 내지 E61 중 어느 하나에 있어서, 폴리글루타민 단백질은 헌팅틴, 아트로핀-1, 아탁신 1, 아탁신 2, Cav2.1, 아탁신 7, TATA-결합 단백질, 아탁신 3, 및 안드로겐 수용체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법
E63. E57 내지 E62 중 어느 하나에 있어서, 세포에서 폴리글루타민 단백질의 응집이 감소하는, 방법.
E64. 폴리글루타민 반복 질환의 치료, 예방 또는 진행 지연을 필요로 하는 대상체에서 폴리글루타민 반복 질환의 치료, 예방 또는 진행 지연 방법으로서, 상기 방법은 E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질, E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질을 발현하는 세포, E39 내지 E44 중 어느 하나의 핵산, E45 내지 E47 중 어느 하나의 벡터, E48 내지 E55 중 어느 하나의 바이러스 입자, 및 E56의 약제학적 조성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 제제의 유효량을 투여하는 단계를 포함하는 방법.
E65. E64에 있어서, 폴리글루타민 반복 질환은 헌팅턴병, SCA 1형, SCA 2형, SCA 6형, SCA 7형, SCA 17형, MJD/SCA3, DRPLA, 및 SBMA로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
E66. 대상체에서 폴리글루타민 반복 질환의 예방 또는 진행 지연에 사용하기 위한, E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질, E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질을 발현하는 세포, E39 내지 E44 중 어느 하나의 핵산, E45 내지 E47 중 어느 하나의 벡터, E48 내지 E55 중 어느 하나의 바이러스 입자, 및 E56의 약제학적 조성물 중 하나 이상의 용도.
E67. 세포에서 단백질 응집을 감소시키는 방법으로서, 상기 세포를 E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질, E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질을 발현하는 세포, E39 내지 E44 중 어느 하나의 핵산, E45 내지 E47 중 어느 하나의 벡터, E48 내지 E55 중 어느 하나의 바이러스 입자, 및 E56의 약제학적 조성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 제제의 유효량과 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
E68. E67에 있어서, 세포는 대상체에 있는 것인, 방법.
E69. E67 또는 E68에 있어서, 대상체는 사람인, 방법.
E70. E67 내지 E69 중 어느 하나에 있어서, 세포는 중추 신경계의 세포인, 방법.
E71. E67 내지 E70 중 어느 하나에 있어서, 대상체는 ALS, FTD, 파킨슨병, 헌팅턴병, 알츠하이머병, 해마 경화증, 프리온병, 및 루이소체 치매로 이루어진 그룹으로부터 선택된 질환을 갖는 것으로 확인되는, 방법.
E72. E67 내지 E71 중 어느 하나에 있어서, 세포에서 단백질의 응집이 감소하는, 방법.
E73. 단백질 응집 질환의 치료, 예방 또는 진행 지연을 필요로 하는 대상체에서 단백질 응집 질환의 치료, 예방 또는 진행 지연 방법으로서, 상기 방법은 E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질, E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질을 발현하는 세포, E39 내지 E44 중 어느 하나의 핵산, E45 내지 E47 중 어느 하나의 벡터, E48 내지 E55 중 어느 하나의 바이러스 입자, 및 E56의 약제학적 조성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 제제의 유효량을 투여하는 단계를 포함하는 방법.
E74. E73에 있어서, 폴리글루타민 반복 질환은 헌팅턴병, SCA 1형, SCA 2형, SCA 6형, SCA 7형, SCA 17형, MJD/SCA3, DRPLA, 및 SBMA로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
E75. 대상체에서 단백질 응집 질환의 예방 또는 진행 지연에 사용하기 위한, E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질, E1 내지 E38 중 어느 하나의 융합 단백질을 발현하는 세포, E39 내지 E44 중 어느 하나의 핵산, E45 내지 E47 중 어느 하나의 벡터, E48 내지 E55 중 어느 하나의 바이러스 입자, 및 E56의 약제학적 조성물 중 하나 이상의 용도.
도 1a는 대표적인 사람 J 도메인 서열의 Clustal Omega 서열 정렬을 나타낸다. 고도로 보존된 HPD 도메인이 강조 표시된 박스로 나타낸다.
도 1b는 대표적인 사람 J 도메인 서열의 Clustal Omega 서열 정렬을 나타낸다.
도 2는 J 도메인 및 폴리글루타민-결합 도메인을 포함하는 일부 예시적인 융합 단백질 작제물을 나타낸다.
도 3은 폴리글루타민 확장의 정상 수준(GFP-HTTQ23에서 23개 반복부) 또는 돌연변이체 수준(GFP-HTTQ74에서 74개 반복부)을 갖는 헌팅틴 단백질 단편을 포함하는 리포터 작제물도 발현하는 세포에서 융합 단백질(작제물 1-7)을 발현하는 필터 트랩 검정에 의해 측정되는 단백질 응집에 대한 효과를 나타낸다.
도 4는 헌팅틴 리포터 작제물 GFP-HTTQ74를 발현하는 세포에서 헌팅틴 응집을 감소시키는 변형된 J 도메인을 갖는 추가 융합 단백질 작제물의 능력을 나타낸다.
도 5는 융합 단백질 작제물 내의 상이한 링커의 비교를 나타낸다.
도 6은 형광 현미경으로 측정하고 GFP-HTTQ74 단독(도 6a), GFP-HTTQ23 단독(도 6b), 또는 보존된 HPD 모티프 내에 돌연변이가 있는 융합 단백질인 JB1(P33Q)-2XQBP1을 공동 발현하는 GFP-HTTQ74(도 6d)와 비교했을 때 J-2XQBP1 작제물(도 6c)을 발현하는 세포에서 단백질 응집의 감소를 나타낸다.
도 7은 형광 현미경(도 7a) 및 필터 트랩 검정(도 7b)에 의해 측정된 단백질 응집을 감소시키는 능력에 대해 시험된 추가 작제물을 나타낸다.
도 8은 U87-MG 신경교종 세포에서 작제물 56(JB1-JB1-QBP1)을 발현하는 효과를 나타낸다. A. U87-MG 신경교종 세포를 렌티바이러스로 감염시켜 작제물 56을 갖거나 갖지 않는 Myc-태그된 정상 HTT(Q23) 또는 mHTT(Q74)를 발현하였다. 배양 배지는 2일 및 4일차에 새로운 배지로 교체되었다. 필터 트랩 검정을 위해 7일차에 세포를 용해시켰다. 0.5 μg 또는 2.5 μg의 총 단백질을 필터 트랩 검정 장치에 적용한 후 항-HTT 항체(MW8)를 사용한 면역블롯팅 검정을 수행하였다. B. 감염 후 7일째에 U87-MG 세포로부터 배양 배지를 수집하였다. LDH-CytoxTM 검정 키트(BioLegend)를 사용하여 배양 배지에서 락테이트 데하이드로게나제(LDH) 활성을 측정하였다. 값은 평균 ± SD를 나타낸다. *p < 0.05.
도 9는 야생형 마우스에서 대조군 또는 작제물 53-발현 rAAV 캡시드(AAV rh10에서)의 ICV 투여 효과를 나타낸다. A. ICV AAV 주사 후 매일 각 마우스의 체중을 기록하였다. B. 동결된 피질 절편을 항-플래그 항체(1,4, 녹색) 및 항-NeuN 항체(2,5, 적색)로 염색하고 Dapi(3,6, 청색)로 대조염색하였다. 이미지는 대표적인 피질 영역이다. 패널 1-3: 대조군 AAVrh10을 사용한 주사; 패널 4-6, 플래그-QBP1-JB1-QBP1-플래그 AAVrh10을 사용한 주사.
정의
명세서 및 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥이 명백하게 달리 나타내지 않는 한 복수 참조를 포함한다. 예를 들어, 용어 "세포"는 이들의 혼합물을 포함하는 복수의 세포를 포함한다.
용어 "폴리펩티드", "펩티드" 및 "단백질"은 임의의 길이의 아미노산의 중합체를 지칭하기 위해 본원에서 상호교환적으로 사용된다. 중합체는 선형 또는 분지형일 수 있으며, 변형된 아미노산을 포함할 수 있으며, 비-아미노산에 의해 중단될 수 있다. 상기 용어는 또한, 예를 들어, 이황화 결합 형성, 글리코실화, 지질화, 아세틸화, 인산화, 또는 임의의 다른 조작, 예컨대 표지 성분과의 접합에 의해 변형된 아미노산 중합체를 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "아미노산"은 D 또는 L 광학 이성질체, 및 아미노산 유사체 및 펩티드모방체 둘 모두를 포함하지만 이에 제한되지 않는 천연 및/또는 비천연 또는 합성 아미노산을 지칭한다. 표준 단일 또는 세 글자 코드는 아미노산을 지정하는데 사용된다.
"숙주 세포"는 대상 벡터에 대한 수용자일 수 있거나 수용자였던 개별 세포 또는 세포 배양물을 포함한다. 숙주 세포는 단일 숙주 세포의 자손을 포함한다. 자손은 자연적, 우발적 또는 의도적인 돌연변이로 인해 원래 모세포와 (모폴로지에서 또는 전체 DNA 보체의 게놈에서) 반드시 완전히 동일하지 않을 수 있다. 숙주 세포는 본 발명의 벡터로 생체내에서 형질감염된 세포를 포함한다.
본원에 개시된 다양한 폴리펩티드를 설명하기 위해 사용될 때 "단리된"은 이의 자연 환경의 성분으로부터 확인되고 분리 및/또는 회수된 폴리펩티드를 의미한다. 이의 자연 환경의 오염 성분은 전형적으로 폴리펩티드에 대한 진단 또는 치료 용도를 방해하는 물질이며, 효소, 호르몬 및 기타 단백질성 또는 비-단백질성 용질을 포함할 수 있다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 비-자연 발생 폴리뉴클레오티드, 펩티드, 폴리펩티드, 단백질, 항체, 또는 이의 단편은 자연 발생 대응물과 구별하기 위해 "단리"를 필요로 하지 않는다. 또한, "농축된", "분리된" 또는 "희석된" 폴리뉴클레오티드, 펩티드, 폴리펩티드, 단백질, 항체, 또는 이의 단편은 부피당 분자의 농도 또는 수가 일반적으로 이의 자연 발생 대응물의 농도 또는 수보다 크다는 점에서 자연 발생 대응물과 구별할 수 있다. 일반적으로, 재조합 수단에 의해 만들어지고 숙주 세포에서 발현되는 폴리펩티드는 "단리된" 것으로 간주된다.
"단리된" 폴리뉴클레오티드 또는 폴리펩티드-암호화 핵산 또는 다른 폴리펩티드-암호화 핵산은 폴리펩티드-암호화 핵산의 천연 공급원에서 일반적으로 연관되어 있는 적어도 하나의 오염 핵산 분자로부터 확인 및 분리된 핵산 분자이다. 단리된 폴리펩티드-암호화 핵산 분자는 자연에서 발견되는 형태 또는 환경과 다르다. 따라서, 단리된 폴리펩티드-암호화 핵산 분자는 천연 세포에 존재하는 특정 폴리펩티드-암호화 핵산 분자와 구별된다. 그러나, 단리된 폴리펩티드-암호화 핵산 분자는, 예를 들어, 핵산 분자가 천연 세포와 상이한 염색체 또는 염색체외 위치에 있는 경우 일반적으로 폴리펩티드를 발현하는 세포에 포함된 폴리펩티드-암호화 핵산 분자를 포함한다.
용어 "폴리뉴클레오티드", "핵산", "뉴클레오티드" 및 "올리고뉴클레오티드"는 상호교환적으로 사용된다. 이들은 데옥시리보뉴클레오티드 또는 리보뉴클레오티드, 또는 이들의 유사체인 임의의 길이의 뉴클레오티드의 중합체 형태를 지칭한다. 폴리뉴클레오티드는 임의의 3차원 구조를 가질 수 있으며 알려지거나 알려지지 않은 임의의 기능을 수행할 수 있다. 다음은 폴리뉴클레오티드의 비제한적인 예이다: 유전자 또는 유전자 단편의 암호화 또는 비-암호화 영역, 연결 분석으로부터 정의된 유전자좌, 엑손, 인트론, 메신저 RNA(mRNA), 전이 RNA, 리보솜 RNA, 리보자임, cDNA, 재조합 폴리뉴클레오티드, 분지형 폴리뉴클레오티드, 플라스미드, 벡터, 임의의 서열의 단리된 DNA, 임의의 서열의 단리된 RNA, 핵산 프로브, 및 프라이머. 폴리뉴클레오티드는 메틸화된 뉴클레오티드 및 뉴클레오티드 유사체와 같은 변형된 뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 존재하는 경우, 뉴클레오티드 구조에 대한 변형은 중합체의 어셈블리 전에 또는 후에 부여될 수 있다. 뉴클레오티드의 서열은 비-뉴클레오티드 성분에 의해 중단될 수 있다. 폴리뉴클레오티드는, 예컨대 표지 성분과의 접합에 의해 중합 후에 추가로 변형될 수 있다.
본원에 정의된 용어 "폴리글루타민 장애" 또는 "폴리글루타민 반복 장애"는 세포내 폴리글루타민 응집체의 형성과 관련된 장애를 지칭하며, 바람직하게는 헌팅턴병(HD), 척수 및 구근 근위축증(SBMA), 치주신경-창백색 위축증(DRPLA) 및 척수소뇌 실조증(SCA) 1형, SCA 2형, SCA 6형, SCA 7형, SCA 17형, 또는 MJD/SCA3을 지칭한다.
마찬가지로, 용어 "폴리글루타민-함유 단백질"은 적어도 10개, 예를 들어, 적어도 13개, 적어도 15개, 적어도 20개, 적어도 25개, 적어도 30개 이상의 글루타민 아미노산의 범위를 포함하는 단백질을 지칭한다. 많은 경우에, 폴리글루타민-함유 단백질은 야생형 단백질과 비교할 때 비정상적으로 높은 수준의 폴리글루타민을 함유한다. 폴리글루타민 범위를 포함하는 단백질은 헌팅틴, 아트로핀-1, 아탁신 1, 아탁신 2, Cav2.1, 아탁신 7, TATA-결합 단백질, 아탁신 3, 및 안드로겐 수용체를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
"벡터"는 삽입된 핵산 분자를 숙주 세포 내로 및/또는 숙주 세포 사이에서 전달하는, 바람직하게는 적절한 숙주에서 자가 복제하는 핵산 분자이다. 상기 용어는 DNA 또는 RNA를 세포 내로 삽입하기 위해 주로 기능하는 벡터, DNA 또는 RNA의 복제를 위해 주로 기능하는 벡터의 복제, 및 DNA 또는 RNA의 전사 및/또는 번역을 위해 기능하는 발현 벡터를 포함한다. 상기 기능 중 하나 초과를 제공하는 벡터도 포함된다. "발현 벡터"는 적절한 숙주 세포 내로 도입될 때 폴리펩티드(들)로 전사 및 번역될 수 있는 폴리뉴클레오티드이다. "발현 시스템"은 일반적으로 원하는 발현 생성물을 생성하도록 기능할 수 있는 발현 벡터로 구성된 적합한 숙주 세포를 의미한다.
용어 "작동 가능하게 연결된"은 구성요소가 이들의 의도된 방식으로 기능하도록 허용하는 관계에 있는 설명된 구성요소의 병치를 지칭한다. 암호화 서열에 "작동 가능하게 연결된" 조절 서열은 암호화 서열의 발현이 조절 서열과 양립 가능한 조건 하에 달성되는 방식으로 결찰된다. "작동 가능하게 연결된" 서열은 관심 유전자와 인접한 발현 조절 서열 및 관심 유전자를 조절하기 위해 트랜스로 또는 거리를 두고 작용하는 발현 조절 서열 둘 모두를 포함할 수 있다. 용어 "발현 조절 서열"은 이들이 결찰되는 암호화 서열의 발현 및 처리에 영향을 미치는 데 필요한 폴리뉴클레오티드 서열을 지칭한다. 발현 조절 서열은 적절한 전사 개시, 종결, 프로모터 및 인핸서 서열; 스플라이싱 및 폴리아데닐화 신호와 같은 효율적인 RNA 처리 신호; 세포질 mRNA를 안정화시키는 서열; 번역 효율을 향상시키는 서열(예컨대 Kozak 컨센서스 서열); 단백질 안정성을 향상시키는 서열; 및 원하는 경우 단백질 분비를 향상시키는 서열을 포함한다. 이러한 조절 서열의 특성은 숙주 유기체에 따라 상이하다; 원핵생물에서, 이러한 조절 서열은 일반적으로 프로모터, 리보솜 결합 부위 및 전사 종결 서열을 포함하고; 진핵생물에서, 일반적으로 이러한 조절 서열은 프로모터 및 전사 종결 서열을 포함한다. 용어 "조절 서열"은 존재가 발현 및 처리에 필수적인 성분을 포함하는 것으로 의도되고 또한 존재가 유리한 추가 성분, 예를 들어 리더 서열 및 융합 파트너 서열을 포함할 수 있다. 달리 언급되지 않는 한, 본 발명의 융합 단백질을 암호화하는 핵산 분자를 발현 벡터에 삽입하는 것에 대한 본원의 설명 또는 진술은, 삽입된 핵산 분자를 포함하는 발현 벡터가 유기체의 양립 가능한 숙주 세포 또는 양립 가능한 세포에 도입될 때 암호화된 융합 단백질의 발현에 필요한 기능적 프로모터 및 기타 전사 및 번역 제어 요소에 삽입된 핵산이 벡터 내에서 작동 가능하게 연결되었음을 의미한다.
폴리뉴클레오티드에 적용되는 "재조합"은 폴리뉴클레오티드가 시험관내 클로닝, 제한 및/또는 결찰 단계, 및 숙주 세포에서 잠재적으로 발현될 수 있는 작제물을 생성하는 기타 절차의 다양한 조합의 산물임을 의미한다.
용어 "유전자" 및 "유전자 단편"은 본원에 상호교환적으로 사용된다. 이들은 전사 및 번역된 후 특정 단백질을 암호화할 수 있는 적어도 하나의 오픈 리딩 프레임을 포함하는 폴리뉴클레오티드를 지칭한다. 유전자 또는 유전자 단편은 폴리뉴클레오티드가 전체 암호화 영역 또는 이의 단편을 덮을 수 있는 적어도 하나의 오픈 리딩 프레임을 포함하는 한, 게놈 또는 cDNA일 수 있다. "융합 유전자"는 함께 연결된 적어도 2개의 이종 폴리뉴클레오티드로 구성된 유전자이다.
용어 "질환 및 "장애"는 당업계에서 허용되는 의학적 표준 및 관행에 따라 확인된 병리학적 상태를 나타내기 위해 상호교환적으로 사용된다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "유효량"은 질환 또는 이의 하나 이상의 증상의 중증도 및/또는 지속기간을 감소 또는 개선하거나; 유해한 또는 병리학적 상태의 진행을 방지하거나; 병리학적 상태의 퇴행을 야기하거나; 병리학적 상태와 관련된 하나 이상의 증상의 재발, 발달, 발병 또는 진행을 예방하거나; 장애를 검출하거나; 요법(예를 들어, 또 다른 예방 또는 치료제의 투여)의 예방 또는 치료 효과(들)를 향상 또는나 개선하기에 충분한 요법의 양을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "J 도메인"은 Hsp70 및 이의 동족체의 고유 ATPase 촉매 활성을 가속화하는 능력을 보유하는 단편을 지칭한다. 다양한 J 단백질의 J 도메인이 결정되었고(예를 들어, 이들 각각은 그 전문이 참조로 포함된 문헌(Kampinga et al. (2010) Nat. Rev., 11: 579-592; Hennessy et al. (2005) Protein Science, 14: 1697-1709) 참조), 다음과 같은 다수의 특징을 특징으로 한다: 4개의 α-나선(I, II, III, IV)을 특징으로 하고 일반적으로 나선 II와 III 사이에 히스티딘, 프롤린, 및 아스파라트산("HPD 모티프"로 지칭됨)의 고도로 보존된 트리펩티드 서열 모티프를 가지고 있다. 전형적으로, J 단백질의 J 도메인은 50개와 70개 사이의 아미노산 길이이며, J 도메인과 Hsp70-ATP 샤페론 단백질의 상호작용(결합) 부위는 나선 II 내에서 확장되는 영역으로 여겨지며 HPD 모티프는 Hsp70 ATPase 활성의 자극에 필요하다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "J 도메인"은 Hsp70 고유 ATPase 활성을 가속화하는 능력을 보유하는 천연 J 도메인 서열 및 이의 기능적 변이체를 포함하는 것을 의미하며, 이는 당업계에 잘 알려진 방법을 사용하여 측정될 수 있다 (예를 들어, 그 전문이 본원에 참조로 포함된 문헌(Horne et al. (2010) J. Biol. Chem., 285, 21679-21688) 참조). 사람 J 도메인의 비제한적인 목록은 표 1에 제공된다.
상세한 설명
본 발명자들은 J 단백질의 J 도메인 및 폴리글루타민-결합 도메인을 포함하는 융합 단백질 작제물과 특정 접촉 세포가 폴리글루타민-함유 단백질의 응집을 감소시키는 예상치 못한 효과를 갖는다는 것을 발견하였다. 폴리글루타민 반복부를 포함하는 이러한 단백질의 응집은 헌팅턴병, 척수소뇌 실조증(SCA) 1형, SCA 2형, SCA 6형, SCA 7형, SCA 17형, MJD/SCA3, 치주신경-창백색 위축증(DRPLA), 및 척수 및 구근 근위축증(SBMA)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다수의 파괴적인(devastating) 질환을 야기하는 것으로 여겨진다. 따라서, 예를 들어, 이를 필요로 하는 대상체에서 폴리글루타민 반복 장애를 치료하기 위한 유용한 조성물 및 방법이 본원에서 제공된다.
샤페론-기반 요법과 관련된 문제를 극복하기 위해, 본 발명자들은 특이성이 높은 인공 샤페론 단백질을 설계하는 것이 가능한지 여부를 조사하였다. 본 발명자들은 Hsp70 결합/활성화를 위한 이펙터 도메인(J 도메인 서열)과 폴리글루타민 반복부를 갖는 단백질에 특이성을 부여하는 도메인을 포함하는 일련의 융합 단백질 작제물을 설계하였다. 생성된 융합 단백질은 Hsp70 및 이의 동족체의 고유 ATPase 촉매 활성을 가속화하여 단백질 폴딩을 증가시키고 응집을 감소시키는 작용을 한다.
I. 융합 단백질 작제물
a. 본 발명에 유용한 J 도메인
다양한 J 단백질의 J 도메인이 결정되었다. 예를 들어, 문헌(Kampinga et al.,　Nat. Rev.,　11: 579-592 (2010); Hennessy et al.,　Protein Science,　14:1697-1709 (2005))을 참조한다. 본 발명의 융합 단백질을 제조하는데 유용한 J 도메인은 주로 HSP70 ATPase 활성을 가속화하는 J 도메인의 주요 정의 특징을 갖는다. 따라서, 본 발명에 유용한 단리된 J 도메인은 4개의 α-나선(I, II, III, IV)을 특징으로 하고 일반적으로 나선 II와 III 사이에 히스티딘, 프롤린, 및 아스파라트산("HPD 모티프"로 지칭됨)의 고도로 보존된 트리펩티드 서열을 갖는, 폴리펩티드 도메인을 포함한다. 전형적으로, J 단백질의 J 도메인은 50개와 70개 사이의 아미노산 길이이며, J 도메인과 Hsp70-ATP 샤페론 단백질의 상호작용(결합) 부위는 나선 II 내에서 확장되는 영역으로 여겨지며 HPD 모티프는 초기(primitive) 활성의 기본이다. 대표적인 J 도메인은 DnaJB1, DnaJB2, DnaJB6, DnaJC6의 J 도메인, SV40의 대형 T 항원의 J 도메인, 및 포유동물 시스테인 스트링 단백질(CSP-α)의 J 도메인을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 융합 단백질에 사용될 수 있는 이들 및 다른 J 도메인에 대한 아미노산 서열은 표 1에 제공된다. 보존된 HPD 모티프는 굵게 강조 표시된다. 수행된 예비 실험은 HPD 모티프의 필수성을 확인하였다; 실제로, DNA JB13(서열번호 16)으로부터 J 도메인을 사용하는 융합 단백질 작제물은 단백질 응집을 감소시킬 수 없는 것으로 밝혀졌다 (작제물 59). 따라서, 일 구현예에서, 융합 단백질은 HPD 도메인을 포함하는 J 도메인 서열을 포함한다. 일 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 1 내지 15, 17 내지 50으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 J 단백질의 J 도메인을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 1, 5, 6, 10, 24, 25, 31 및 49로 이루어진 그룹으로부터 선택된 J 단백질의 J 도메인을 포함한다. 일 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 5의 J 도메인을 포함한다. 일 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 10의 J 도메인을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 24의 J 도메인을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 31의 J 도메인을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 49의 J 도메인을 포함한다.
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Figure pct00002
Figure pct00003
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b. 폴리글루타민-결합 도메인
융합 단백질은 또한 적어도 하나의 폴리글루타민-결합 도메인을 포함한다. 폴리글루타민-결합 도메인은 단일 사슬 폴리펩티드, 또는 융합 단백질을 형성하기 위해 J 도메인과 결합된 다량체 폴리펩티드일 수 있다.
폴리글루타민-결합 도메인이 세포 내에 병리학적 수준으로 존재할 때 폴리글루타민-함유 단백질에 결합할 수 있는 충분한 친화도를 갖는 것이 이상적이다. 따라서, 일 구현예에서, 융합 단백질은 티오레독신-Q62 응집 억제를 측정하는 간접 검정을 사용하여 시험될 때 2μM 이하, 예를 들어, 1μM 이하, 500nM 이하, 300μM 이하, 200nM 이하의 폴리글루타민-반복부(예를 들어, 티오레독신-Q62 작제물)에 대한 KD를 갖는 폴리글루타민-결합 도메인을 포함한다 (Nagai et al (2000) J. Biol. Chem., 275 (14) 10437-10442).
QBP1 서열(서열번호 57) 및 이의 유도체는 또한 TDP-43(Mompean et al (2019) Archives of Biochemistry and Biophysics, 675, 108113), α-시누클레인(Hervas et al (2012) PLOS Biology, 10(5), e1001335), 및 프리온 상동체(Hervas et al (2012) PLOS Biology, 10(5), e1001335)와 같은 다른 아밀로이드형성 단백질의 응집을 차단하는 것으로 보고되었으며 서열은 중요한 단량체 β-형태 변화의 무차별 억제제로서 간주되어 왔다. 따라서, 또 다른 구현예에서, 서열번호 51 내지 68로 이루어진 그룹으로부터 선택된 폴리글루타민-결합 도메인(예를 들어, 표 2 참조)을 포함하는 융합 단백질은 단백질 미스폴딩에 의해 야기된 질환 및/또는 예컨대 ALS, FTD, 파킨슨병, 헌팅턴병, 알츠하이머병, 해마 경화증, 프리온병, 및 루이소체 치매와 관련된 단백질 응집을 감소시키는데 사용된다.
폴리글루타민-결합 도메인은 이전에 확인 및 특성화되었다 (예를 들어, 문헌(Nagai et al., ibid; Waragai et al., (1999) Hum Mol Genet 8, 977-987; Imafuku et al., (1998) Biochem Biophys Res Commun 253, 16-20) 참조). 따라서, 또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 51 내지 68로 이루어진 그룹으로부터 선택된 폴리글루타민-결합 도메인을 포함한다 (예를 들어, 표 2). 한 특정 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 57의 폴리글루타민-결합 도메인을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 62의 폴리글루타민-결합 도메인을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 68의 폴리글루타민-결합 도메인을 포함한다.
또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 또한 J 도메인에 화학적으로 접합된 폴리글루타민-결합 단백질의 사용을 고려한다. 폴리글루타민-결합 도메인은 J 도메인에 직접 접합될 수 있다. 대안적으로, 링커에 의해 J 도메인에 접합될 수 있다. 예를 들어, 당업자에게 알려져 있고 폴리글루타민-결합 도메인을 J 도메인에 가교결합시키거나 표적화 도메인을 폴리글루타민-결합 도메인 및 J 도메인을 포함하는 융합 단백질에 가교결합시키는 데 유용한 다수의 화학적 가교결합제가 존재한다. 예를 들어, 가교결합제는 이종이작용성 가교결합제로, 분자를 단계적 방식으로 연결하는 데 사용할 수 있다. 이종이작용성 가교결합제는 단백질을 접합하기 위한 보다 구체적인 커플링 방법을 설계할 수 있는 기능을 제공하여 호모-단백질 중합체와 같은 원치 않는 부반응의 발생을 감소시킨다. 석신이미딜 4-(N-말레이미도메틸)사이클로헥산-1-카복실레이트(SMCC), m-말레이미도벤조일-N-하이드록시석신이미드 에스테르(MBS); N-석신이미딜(4-요오도아세틸)아미노벤조에이트(SIAB), 석신이미딜 4-(p-말레이미도페닐)부티레이트(SMPB), 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카보디이미드 하이드로클로라이드(EDC); 4-석신이미딜옥시카보닐-a-메틸-a-(2-피리딜디티오)-톨루엔(SMPT), N-석신이미딜 3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트(SPDP), 석신이미딜 6-[3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트]헥사노에이트(LC-SPDP)를 포함하는 다양한 이종이작용성 가교결합제가 당업계에 공지되어 있다. N-하이드록시석신이미드 모이어티를 갖는 이러한 가교결합제는 일반적으로 더 큰 수용해도를 갖는 N-하이드록시설포석신이미드 유사체로서 수득될 수 있다. 또한, 연결 사슬 내에 이황화 브릿지를 갖는 이러한 가교결합제는 생체내에서 링커 절단의 양을 감소시키기 위해 알킬 유도체로서 대신 합성될 수 있다. 이종이작용성 가교결합제 이외에, 동종이작용성 및 광반응성 가교결합제를 포함한 다수의 다른 가교결합제가 존재한다. 디석신이미딜 수베레이트(DSS), 비스말레이미도헥산(BMH) 및 디메틸피멜이미데이트.2 HCl(포르브스-코리 질환(Forbes-Cori Disease))은 유용한 동종이작용성 가교결합제의 예이며, 비스-[B-(4-아지도살리실아미도)에틸]디설파이드(BASED) 및 N-석신이미딜-6(4'-아지도-2'-니트로페닐아미노)헥사노에이트(SANPAH)는 본 개시내용에 사용하기 위한 유용한 광반응성 가교결합제의 예이다. 단백질 커플링 기술의 최근 검토에 대해서, 본원에 참조로 포함된 문헌(Means et al., (1990) Bioconj. Chem. 1:2-12)을 참조한다.
Figure pct00005
Figure pct00006
c. 임의의 링커
본원에 기재된 융합 단백질은 임의로 하나 이상의 링커를 함유할 수 있다. 링커는 펩티드성 또는 비-펩티드성일 수 있다. 링커의 목적은 각 도메인의 최적 기능을 위해, 다른 것들 중에서, 단백질 내의 기능적 도메인 사이에 (예를 들어, J 도메인과 폴리글루타민-결합 도메인 사이에, 폴리글루타민-결합 도메인의 텐덤 배열 사이에, J 도메인과 폴리글루타민-결합 도메인 및 임의의 표적화 시약 사이에, 또는 J 도메인과 폴리글루타민-결합 도메인 및 임의의 검출 도메인 또는 에피토프 사이에) 적절한 거리를 제공하는 것이다. 명백히, 링커는 바람직하게는 본 발명에 따른 융합 단백질의 표적 단백질 결합 도메인인 J 도메인의 각각의 기능을 방해하지 않는다. 본 발명의 융합 단백질에 존재하는 경우, 링커는 표적 단백질(폴리Q 단백질)에 의해 야기되는 세포독성을 약화시키기 위해 선택되며, 직접 부착이 원하는 효과를 달성하는 경우, 생략될 수 있다. 본 발명의 융합 단백질에 존재하는 링커는 본원에 기재된 바와 같은 단백질 도메인 또는 전체 융합 단백질을 암호화하는 핵산 단편이 프레임 내로 삽입되는 발현 벡터의 클로닝 부위 내 또는 그 주위에 핵산의 단편 상에 존재하는 뉴클레오티드 서열에 의해 암호화되는 하나 이상의 아미노산을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 펩티드 링커는 1개 아미노산과 20개 아미노산 사이의 길이이다. 다른 구현예에서, 펩티드 링커는 2개 아미노산과 15개 아미노산 사이의 길이이다. 또 다른 구현예에서, 펩티드 링커는 2개 아미노산과 10개 아미노산 사이의 길이이다.
본 발명에 따른 융합 단백질을 생성하기 위해 하나 이상의 폴리펩티드 링커를 선택하는 것은 당해 기술분야의 종사자의 지식 및 기술 내에 있다. 예를 들어, 문헌(Arai et al., Protein Eng., 14(8): 529-532 (2001); Crasto et al., Protein Eng., 13(5): 309-314 (2000); George et al., Protein Eng., 15(11): 871-879 (2003); Robinson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95: 5929-5934 (1998))을 참조하며, 이들 각각은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
본 발명에 따른 융합 단백질의 제조에 사용될 수 있는 2개 이상의 아미노산의 링커의 예는 이에 제한되지 않지만 표 3에 제공된 것들을 포함한다.
Figure pct00007
d. 표적화 시약
본원에 개시된 융합 단백질은 표적화 모이어티를 추가로 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "표적화 모이어티" 및 "표적화 시약"은 상호교환적으로 사용되며, 결합, 수송, 축적, 체류 시간, 생체이용률을 향상시키거나 세포 또는 대상체의 신체에서 융합 단백질의 생물학적 활성 또는 치료 효과를 변형시키는 융합 단백질과 관련된 물질을 지칭한다. 표적화 모이어티는 조직, 세포 및/또는 세포하 수준(subcellular level)에서 기능성을 가질 수 있다. 표적화 모이어티는, 예를 들어, 융합 단백질을 대상체로 투여할 때 융합 단백질의 특정 세포, 조직 또는 장기로의 국소화를 지시할 수 있다. 일 구현예에서, 표적화 모이어티는 융합 단백질의 N-말단에 위치한다. 다른 구현예에서, 표적화 모이어티는 융합 단백질의 C-말단에 위치한다. 또 다른 구현예에서, 표적화 모이어티는 내부에 위치한다. 다른 구현예에서, 표적화 모이어티는 화학적 접합을 통해 융합 단백질에 부착된다.
표적화 모이어티는 다른 것들 중에서 유기 또는 무기 분자, 펩티드, 펩티드 모방체, 단백질, 항체 또는 이의 단편, 성장 인자, 효소, 렉틴, 항원 또는 면역원, 바이러스 또는 이의 성분, 바이러스 벡터, 수용체, 수용체 리간드, 독소, 폴리뉴클레오티드, 올리고뉴클레오티드 또는 압타머, 뉴클레오티드, 탄수화물, 당, 지질, 당지질, 핵단백질, 당단백질, 지단백질, 스테로이드, 호르몬, 성장 인자, 화학유인물질, 사이토카인, 케모카인, 약물, 또는 소분자를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 예시적인 구현예에서, 표적화 모이어티는 결합, 수송, 축적, 체류 시간, 생체이용률을 향상시키거나, 표적 세포 또는 조직, 예를 들어, 신경 세포, 중추 신경계 및/또는 말초 신경계에서 플랫폼 또는 이의 관련 리간드 및/또는 활성제의 생물학적 활성 또는 치료 효과를 변형시킨다. 따라서, 표적화 모이어티는 중추 신경계와 관련된 세포 수용체에 대한 특이성을 가질 수 있거나, 그렇지 않으면 혈액-뇌 장벽(BBB)을 통한 CNS로의 향상된 전달과 연관될 수 있다. 결과적으로, 상기 기재된 바와 같이 리간드는 리간드 및 표적화 모이어티 둘 모두일 수 있다.
일부 구현예에서, 표적화 모이어티는, 예를 들어, 그 전문이 참조로 포함된 미국 특허 번호 10,111,965에 기재된 바와 같은 세포-투과성 펩티드일 수 있다. 다른 구현예에서, 표적화 모이어티는, 예를 들어, 그 전문이 본원에 참조로 포함된 미국 특허 일련 번호 16/131,591에 기재된 바와 같은 항체 또는 항체-결합 단편 또는 단일-사슬 유도체일 수 있다.
표적화 모이어티는 코어에 직접 또는 간접적으로 결합됨으로써 표적화된 세포 전달을 위한 플랫폼에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 코어가 나노입자를 포함하는 구현예에서, 나노입자에 대한 표적화 모이어티의 접합은 PEG를 나노입자에 테더링하는데 사용되는 유사한 작용기를 이용할 수 있다. 따라서, 표적화 모이어티는 표적화 모이어티의 기능화를 통해 나노입자에 직접 결합될 수 있다. 대안적으로, 표적화 모이어티는 상기 논의된 바와 같이 표적화 모이어티의 작용화된 PEG에 대한 접합을 통해 나노입자에 간접적으로 결합될 수 있다. 표적화 모이어티는 공유, 비공유 또는 정전기적 상호작용을 통해 코어에 부착될 수 있다. 일 구현예에서, 표적화 모이어티는 펩티드이다. 특정 구현예에서, 표적화 모이어티는 융합 단백질의 N-말단에 공유적으로 부착된 펩티드이다.
e. 에피토프
특정 구현예에서, 본 발명의 융합 단백질은 융합 단백질에 추가적인 특성을 부여할 수 있는 임의의 에피토프 또는 태그를 함유한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "에피토프" 및 "태그"는 전형적으로 융합 단백질의 N-말단 또는 C-말단의 말단에 부착되는, 전형적으로 300개 이하 길이인 아미노산 서열을 지칭하기 위해 상호교환적으로 사용된다. 일 구현예에서, 본 발명의 융합 단백질은 정제를 용이하게 하기 위해 사용되는 에피토프를 추가로 포함한다. 정제에 유용한 이러한 에피토프의 예는 사람 IgG1 Fc 서열(서열번호 162), FLAG 에피토프(DYKDDDDK, 서열번호 163), His6 에피토프(서열번호 164), c-myc(서열번호 165), HA(서열번호 166), V5 에피토프(서열번호 167), 또는 글루타티온-s-트랜스퍼라제(서열번호 168)를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 본 발명의 융합 단백질은 대상체, 예를 들어 사람에게 투여될 때 융합 단백질의 반감기를 증가시키기 위해 사용되는 에피토프를 추가로 포함한다. 반감기를 증가시키는 데 유용한 이러한 에피토프의 예는 사람 Fc 서열을 포함한다. 따라서, 일 특정 구현예에서, 융합 단백질은 J 도메인 및 폴리글루타민-결합 도메인 이외에 사람 Fc 에피토프를 포함한다. 에피토프는 융합 단백질의 C-말단에 위치한다.
f. 세포-투과성 펩티드
또 다른 구현예에서, 본원에 기재된 융합 단백질은 세포-투과성 펩티드를 추가로 포함할 수 있다. 세포-투과성 펩티드는 소분자, 펩티드, 단백질 또는 핵산이든 아니드 접합된 화물을 세포로 운반하는 것으로 알려져 있다. 본 발명의 융합 단백질에서 세포-투과성 펩티드의 비제한적인 예는 다중양이온성 펩티드, 예를 들어, HIV TAT 펩티드49-57, 폴리아르기닌, 및 페네트라틴 pAntan(43-58), 양친매성 펩티드, 예를 들어, pep-1, 소수성 펩티드, 예를 들어, C405Y 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 표 4를 참조한다.
Figure pct00008
따라서, 일 구현예에서, 융합 단백질은 세포-투과성 펩티드 및 융합 단백질을 추가로 포함하고, 여기서 세포-투과성 펩티드는 서열번호 85 내지 88로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 융합 단백질은 서열번호 89 내지 158로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 85의 신호 서열을 포함하고, 융합 단백질은 서열번호 89 내지 158로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 86의 세포-투과성 펩티드를 포함하고, 융합 단백질은 서열번호 89 내지 158로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 87의 세포-투과성 펩티드를 포함하고, 융합 단백질은 서열번호 89 내지 158로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 88의 세포-투과성 펩티드를 포함하고, 융합 단백질은 서열번호 89 내지 158로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 세포-투과성 펩티드와 융합 단백질 작제물을 발현하는 세포는 대상체, 예를 들어, 사람 대상체(예를 들어, 폴리글루타민 반복 장애를 갖거나 이를 앓을 위험이 있는 환자)에게 투여될 수 있다. 융합 단백질은 세포로부터 분비되어 폴리글루타민 반복부-함유 단백질 응집 및/또는 관련 세포독성을 감소시키는데 도움이 된다.
또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 N-말단에 위치하는 신호 서열을 추가로 포함한다. 신호 서열은 서열 159-161로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
g. J 도메인 및 폴리글루타민 결합 도메인의 배열
본원에 기재된 융합 단백질은 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 일 구현예에서, 폴리글루타민 결합 도메인은 J 도메인의 C-말단 측에 부착된다. 또 다른 구현예에서, 폴리글루타민 결합 도메인은 J 도메인의 N-말단 측에 부착된다. 폴리글루타민 도메인 및 J 도메인은 두 구성에서 상기 기재된 바와 같이 링커를 통해 임의로 분리될 수 있다.
일부 구현예에서, J 도메인은 복수의 폴리글루타민 결합 도메인, 예를 들어, 2개의 폴리글루타민-결합 도메인, 3개의 폴리글루타민-결합 도메인, 4개의 폴리글루타민-결합 도메인 또는 그 이상에 부착될 수 있다. 폴리글루타민-결합 도메인은 J 도메인의 N-말단 측에 부착될 수 있다. 대안적으로, 폴리글루타민-결합 도메인은 J 도메인의 C-말단 측에 부착될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 폴리글루타민-결합 도메인은 J 도메인의 N-말단 및 C-말단 측에 부착될 수 있다. 복수의 폴리글루타민-결합 도메인 각각은 동일한 폴리글루타민-결합 도메인일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 융합 단백질 내의 복수의 폴리글루타민-결합 도메인 각각은 상이한 폴리글루타민-결합 도메인(즉, 상이한 서열)일 수 있다.
일부 구현예에서, 융합 단백질은 하기 그룹:
a. DNAJ-X-Q,
b. DNAJ-X-Q-X-Q,
c. DNAJ-X-Q-X-Q-X-Q,
d. Q-X-DNAJ,
e. Q-X-Q-X-DNAJ,
f. Q-X-Q-X-Q-X-DNAJ,
g. Q-X-DNAJ-X-Q,
h. Q-X-DNAJ-X-Q-X-Q,
i. DNAJ-X-DNAJ-X-Q,
j. Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q,
k. DNAJ-X-Q-X-DNAJ-X-Q,
l. Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q-X-Q-X-Q,
m. Q-X-Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q,
n. Q-X-Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q-X-Q,
o. Q-X-Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q-X-Q-X-Q,
p. DNaJ-X-DnaJ-X-Q-X-Q,
q. Q-X-DnaJ-X-DnaJ,
r. Q-X-Q-X-DnaJ-X-DnaJ, 및
s. Q-X-DnaJ-X-DnaJ-X-Q
로부터 선택된 구조를 포함할 수 있고,
여기서,
Q는 폴리글루타민-결합 도메인이고,
DNAJ는 J 단백질의 J 도메인이고,
X는 임의의 링커이다.
일 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 5, 6, 10, 24, 및 31로 이루어진 그룹으로부터 선택된 J 도메인을 포함한다. 한 특정 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 5의 J 도메인을 포함한다.
또 다른 구현예에서, 폴리글루타민-결합 도메인은 서열번호 57, 62 및 68로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 한 특정 구현예에서, 폴리글루타민-결합 도메인은 서열번호 57이다.
또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 5의 J 도메인 및 서열번호 57의 폴리글루타민-결합 도메인을 포함한다. 일 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 90 내지 104, 122 내지 145, 147, 및 152 내지 158로 이루어진 그룹으로부터 선택된 서열을 포함한다.
또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 5의 J 도메인, 및 서열번호 57의 폴리글루타민-결합 도메인의 적어도 2개 카피를 포함한다. 특정 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 92 내지 95, 103 내지 104, 및 122 내지 143으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 서열을 포함한다.
J 도메인 및 폴리글루타민-결합 도메인을 포함하는 융합 단백질 작제물의 비제한적인 예는 도 1에 개략적으로 도시되어 있으며, 또한 표 5에 나타낸다. 또 다른 구현예에서, 특이적 융합 단백질 작제물은 서열번호 89 내지 157로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
Figure pct00009
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Figure pct00011
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Figure pct00013
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II. 융합 단백질 작제물을 암호화하는 핵산
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, (a) 임의의 전술한 구현예의 융합 단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드, 또는 (b) (a)의 폴리뉴클레오티드의 보체로부터 선택된 폴리뉴클레오티드 서열을 포함하는 단리된 핵산이 제공된다. 본 발명은 J 도메인 및 폴리글루타민-결합 도메인을 포함하는 융합 단백질을 암호화하는 단리된 핵산, 및 이의 상동 변이체를 포함하는 융합 단백질을 암호화하는 이러한 핵산 분자에 상보적인 서열을 제공한다. 또 다른 측면에서, 본 발명은 본원에 개시된 융합 단백질을 암호화하는 핵산, 및 이의 상동 변이체를 포함하는 융합 단백질을 암호화하는 핵산 분자에 상보적인 서열을 생성하는 방법을 포함한다. 본 발명의 이러한 측면에 따른 핵산은 pre-메신저 RNA(pre-mRNA), 메신저 RNA(mRNA), RNA, 게놈 DNA(gDNA), PCR 증폭된 DNA, 상보적 DNA(cDNA), 합성 DNA, 또는 재조합 DNA일 수 있다.
또 다른 측면에서, (a) 융합 단백질을 암호화하는 뉴클레오티드를 합성 및/또는 어셈블리하는 단계, (b) 암호화 유전자를 숙주 세포에 적절한 발현 벡터에 도입하는 단계, (c) 적절한 숙주 세포를 발현 벡터로 형질전환하는 단계, 및 (d) 융합 단백질이 형질전환된 숙주 세포에서 발현되는 것을 야기하거나 허용하는 조건 하에 숙주 세포를 배양하여, 당업계에 공지된 표준 단백질 정제 방법에 의해 단리된 융합 단백질로서 회수되는 생물학적으로 활성인 융합 단백질을 생성하는 단계를 포함하는 융합 단백질의 생성 방법이 개시되어 있다. 표준 재조합 기술을 사용하여 본 발명의 폴리뉴클레오티드 및 발현 벡터를 제조한다.
본 발명에 따르면, 본원에 개시된 융합 단백질 (또는 이의 보체)을 암호화하는 핵산 서열을 사용하여 적절한 숙주 세포에서 융합 단백질의 발현을 지시하는 재조합 DNA 분자를 생성한다. 여러 클로닝 전략이 본 발명을 수행하는 데 적합하며, 그 중 다수는 본 발명의 융합 단백질 또는 이의 보체를 암호화하는 유전자를 포함하는 작제물을 생성하는 데 사용된다. 일부 구현예에서, 클로닝 전략은 본 발명의 융합 단백질 또는 이들의 보체를 암호화하는 유전자를 생성하는 데 사용된다.
특정 구현예에서, 하나 이상의 융합 단백질을 암호화하는 핵산은 RNA 분자이고, pre-메신저 RNA(pre-mRNA), 메신저 RNA(mRNA), RNA, 게놈 DNA (gDNA), PCR 증폭된 DNA, 상보적 DNA(cDNA), 합성 DNA, 또는 재조합 DNA일 수 있다.
다양한 구현예에서, 핵산은 원하는 폴리펩티드를 일시적으로 발현하기 위해 세포 내로 도입되는 mRNA이다. 본원에 사용된 바와 같이 "일시적"은 몇 시간, 며칠 또는 몇 주 동안 통합되지 않은 전이유전자의 발현을 지칭하며, 여기서 발현 기간은 게놈 내로 통합되거나 세포 내의 안정한 플라스미드 레플리콘 내에 포함되는 경우 폴리뉴클레오티드의 발현을 위한 기간보다 짧다.
특정 구현예에서, 폴리펩티드를 암호화하는 mRNA는 시험관내 전사된 mRNA이다. 본원에 사용된 바와 같이, "시험관내 전사된 RNA"는 RNA, 바람직하게는 시험관내 합성된 mRNA를 지칭한다. 일반적으로, 시험관내 전사된 RNA는 시험관내 전사 벡터로부터 생성된다. 시험관내 전사 벡터는 시험관내 전사된 RNA를 생성하는데 사용되는 템플릿을 포함한다.
특정 구현예에서, mRNA는 5' 캡 또는 변형된 5' 캡 및/또는 폴리(A) 서열을 추가로 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 5' 캡(RNA 캡, RNA 7-메틸구아노신 캡 또는 RNA m7G 캡으로도 칭함)은 전사 시작 직후 진핵생물 메신저 RNA의 "전면" 또는 5' 말단에 추가된 변형된 구아닌 뉴클레오티드이다. 5' 캡은 첫 번째 전사된 뉴클레오티드에 연결되고 리보솜에 의해 인식되고 RNase로부터 보호되는 말단 그룹을 포함한다. 캡핑 모이어티는 안정성 또는 번역 효율과 같은 mRNA의 기능을 조절하도록 변형될 수 있다. 특정 구현예에서, mRNA는 약 50개와 약 5000개 사이의 아데닌의 폴리(A) 서열을 포함한다. 일 구현예에서, mRNA는 약 100개와 약 1000개 사이의 염기, 약 200개와 약 500개 사이의 염기, 또는 약 300개와 약 400개 사이의 염기의 폴리(A) 서열을 포함한다. 일 구현예에서, mRNA는 약 65개 염기, 약 100개 염기, 약 200개 염기, 약 300개 염기, 약 400개 염기, 약 500개 염기, 약 600개 염기, 약 700개 염기, 약 800개 염기, 약 900개 염기, 또는 약 1000개 이상의 염기의 폴리(A) 서열을 포함한다. 폴리(A) 서열은 국소화, 안정성 또는 번역 효율과 같은 mRNA 기능을 조절하기 위해 화학적으로 또는 효소적으로 변형될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "폴리뉴클레오티드 변이체" 및 "변이체" 등은 참조 폴리뉴클레오티드 서열과 실질적인 서열 동일성을 나타내는 폴리뉴클레오티드 또는 이후에 정의되는 엄격한 조건 하에 참조 서열과 혼성화하는 폴리뉴클레오티드를 지칭한다. 이들 용어는 하나 이상의 뉴클레오티드가 참조 폴리뉴클레오티드와 비교하여 상이한 뉴클레오티드로 부가 또는 결실 또는 대체된 폴리뉴클레오티드를 포함한다. 이와 관련하여, 돌연변이, 부가, 결실 및 치환을 포함하는 특정 변경이 참조 폴리뉴클레오티드에 만들어질 수 있고, 이에 의해 변경된 폴리뉴클레오티드가 참조 폴리뉴클레오티드의 생물학적 기능 또는 활성을 유지한다는 것은 당업계에서 잘 이해된다.
특정 구현예에서, 핵산 서열은 핵산 카세트 내에 관심 유전자(예를 들어, J 도메인 및 폴리글루타민 결합 도메인을 포함하는 융합 단백질)를 암호화하는 뉴클레오티드 서열을 포함한다. 본원에 사용된 용어 "핵산 카세트" 또는 "발현 카세트"는 RNA 및 후속적으로 폴리펩티드를 발현할 수 있는 벡터 내의 유전자 서열을 지칭한다. 일 구현예에서, 핵산 카세트는 관심 유전자(들), 예를 들어, 관심 폴리뉴클레오티드(들)를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 핵산 카세트는 하나 이상의 발현 조절 서열, 예를 들어, 프로모터, 인핸서, 폴리(A) 서열, 및 관심 유전자(들), 예를 들어, 관심 폴리뉴클레오티드(들)를 포함한다. 벡터는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개 이상의 핵산 카세트를 포함할 수 있다. 핵산 카세트는 카세트의 핵산이 RNA로 전사될 수 있고, 필요한 경우 단백질 또는 폴리펩티드로 번역될 수 있고, 형질전환된 세포에서 활성에 필요한 적절한 번역 후 변형을 겪을 수 있고, 적절한 세포내 구획 또는 세포외 구획으로의 분비를 표적화함으로써 생물학적 활성을 위한 적절한 구획으로 전위될 수 있도록 벡터 내에서 위치적으로 및 순차적으로 배향된다. 바람직하게는, 카세트는 벡터에 즉시 삽입하기 위해 조정된 3' 및 5' 말단을 갖는데, 예를 들어, 카세트는 각 말단에 제한 엔도뉴클레아제 부위를 갖는다. 카세트는 제거되고 단일 단위로서 플라스미드 또는 바이러스 벡터에 삽입될 수 있다.
특정 구현예에서, 사용하기에 적합한 예시적인 편재 발현 조절 서열은 거대세포바이러스(CMV) 즉시 초기 프로모터, 바이러스 유인원 바이러스 40(SV40) (예를 들어, 초기 또는 후기), 몰로니 뮤린 백혈병 바이러스(MoMLV) LTR 프로모터, 라우스(Rous) 육종 바이러스(RSV) LTR, 단순 포진 바이러스(HSV) (티미딘 키나제) 프로모터, 백시니아 바이러스로부터의 H5, P7.5, 및 Pll 프로모터, 신장 인자(elongation factor) 1-알파(EFla) 프로모터, 초기 성장 반응 1(EGR1), 페리틴 H(FerH), 페리틴 L(FerL), 글리세르알데히드 3-포스페이트 데하이드로게나제(GAPDH), 진핵생물 번역 개시 인자 4A1(EIF4A1), 열 충격 70kDa 단백질 5(HSPA5), 열 충격 단백질 90kDa 베타, 구성원 1(HSP90B1), 열 충격 단백질 70kDa(HSP70), β-키네신(b-KIN), 사람 ROSA 26 유전자좌(Irions et al, Nature Biotechnology 25, 1477 - 1482 (2007)), 유비퀴틴 C 프로모터(UBC), 포스포글리 세레이트 키나제-1(PGK) 프로모터, 거대세포바이러스 인핸서/닭 β-액틴(CAG) 프로모터(Okabe et al. (1997) FEBS let. 407: 313-9), b-액틴 프로모터 및 골수증식성 육종 바이러스 인핸서, 음성 대조군 영역 결실, dl587rev 프라이머 결합 부위 치환(MND) U3 프로모터를 포함하지만 이에 제한되지 않는다 (Haas et al., Journal of Virology. 2003;77(l7): 9439-9450).
일 구현예에서, 적어도 하나의 요소는 프로모터와 같은 전이유전자 표적 특이성 및 발현을 향상시키기 위해 본원에 기재된 폴리뉴클레오티드와 함께 사용될 수 있다 (예를 들어, 그 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함된 문헌(Powell et al. (2015) Discovery Medicine 19(102):49-57) 참조). 대부분의 조직에서 발현을 촉진하는 프로모터는 사람 신장 인자 la-서브유닛(EFla), 즉시-초기 거대세포바이러스(CMV), 닭 β-액틴(CBA) 및 이의 유도체 CAG, β 글루쿠로니다제(GUSB), 또는 유비퀴틴 C(UBC)를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 조직-특이적 발현 요소는 뉴런, 성상세포 또는 희돌기아교세포로의 발현을 제한하는 데 사용될 수 있는 신경계 프로모터와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 특정 세포 유형으로의 발현을 제한하는 데 사용될 수 있다. 뉴런에 대한 조직-특이적 발현 요소의 비제한적인 예는 뉴런-특이적 에놀라제(NSE), 혈소판-유래 성장 인자(PDGF), 혈소판-유래 성장 인자 B-사슬(PDGF-β), 시냅신(Syn), 메틸-CpG 결합 단백질 2(MeCP2), CaMKII, mGluR2, NFL, NFH, ηβ2, PPE, Enk 및 EAAT2 프로모터를 포함한다. 성상세포에 대한 조직-특이적 발현 요소의 비제한적인 예는 신경교 섬유질 산성 단백질(GFAP) 및 EAAT2 프로모터를 포함한다. 희소돌기아교세포에 대한 조직-특이적 발현 요소의 비제한적인 예는 미엘린 염기성 단백질(MBP) 프로모터를 포함한다. Yu 등(Yu et al. (2011) Molecular Pain, 7:63, 그 전문이 참조로 포함됨)은 렌티바이러스 벡터를 사용하여 래트 DRG 세포와 1차 DRG 세포에서 CAG, EFIa, PGK 및 UBC 프로모터 하에서 eGFP의 발현을 평가했으며 UBC가 다른 3개의 프로모터보다 약한 발현을 보였고 모든 프로모터에 대해 10-12%의 신경교 발현만이 관찰되었음을 발견하였다. Soderblom 등(E. Neuro 2015, 그 전문이 참조로 포함됨) 운동 피질에 주사한 후 CMV 및 UBC 프로모터를 갖는 AAV8 및 CMV 프로모터를 갖는 AAV2에서 eGFP의 발현. UBC 또는 EFIa 프로모터를 포함하는 플라스미드의 비강내 투여는 CMV 프로모터를 사용한 발현보다 더 큰 지속된 기도 발현을 나타내었다 (예를 들어, 문헌(Gill et al, (2001) Gene Therapy, Vol. 8, 1539-1546) 참조; 그 전문이 참조로 포함됨). Husain 등(Husain et al. (2009) Gene Therapy, 그 전문이 참조로 포함됨)은 hGUSB 프로모터, HSV-1LAT 프로모터 및 NSE 프로모터를 사용하여 HβH 작제물을 평가하고, HβH 작제물이 마우스 뇌에서 NSE보다 약한 발현을 나타냄을 발견하였다. Passini 및 Wolfe(J. Virol. 2001, 12382-12392, 그 전문이 참조로 포함됨)는 신생아 마우스의 뇌실내 주사 후 ΗβΗ 벡터의 장기간 효과를 평가하고 적어도 1년 동안 발현이 지속됨을 발견하였다. CMV-lacZ, CMV-luc, EF, GFAP, hENK, nAChR, PPE, PPE + wpre, NSE(0.3 kb), NSE(1.8 kb) 및 NSE(1.8 kb + wpre)와 비교하여 NF-L 및 NF-H 프로모터가 사용되었을 때 모든 뇌 영역에서 낮은 발현이 Xu(Xu et al. (2001) Gene Therapy, 8, 1323-1332; 그 전문이 참조로 포함됨)에 의해 발견되었다. Xu 등은 내림차순으로 프로모터 활성이 NSE(1.8 kb), EF, NSE(0.3 kb), GFAP, CMV, hENK, PPE, NFL 및 NFH임을 발견하였다. NFL은 650개 뉴클레오티드 프로모터이고 NFH는 920개 뉴클레오티드 프로모터로, 둘 모두 간에 존재하지 않지만 NFH는 감각 고유수용성 뉴런, 뇌 및 척수에 풍부하고 NFH는 심장에 존재한다. Scn8a는 해마 뉴런 및 소뇌 푸르킨예(Purkinje) 세포, 피질, 시상 및 시상 하부에서 특히 높은 발현을 보이는 DRG, 척수 및 뇌 전체에 걸쳐 발현되는 470 뉴클레오티드 프로모터이다 (예를 들어, 문헌(Drews et al. 2007 and Raymond et al. 2004) 참조; 그 전문이 참조로 포함됨).
III. 융합 단백질을 암호화하는 핵산을 포함하는 벡터
또한, 본 발명에 따른 핵산을 포함하는 벡터가 제공된다. 이러한 벡터는 바람직하게는 포스파타제를 암호화하는 핵산 서열(예를 들어, 프로모터 및/또는 종결자 서열)의 전사/번역에 필요한 요소와 같은 추가 핵산 서열을 포함한다. 상기 벡터는 또한 상기 벡터로 형질전환된 숙주 세포를 선택하거나 유지하기 위해 선택 마커(예를 들어, 항생제)를 암호화하는 핵산 서열을 포함할 수 있다. 용어 "벡터"는 또 다른 핵산 분자를 전달하거나 수송할 수 있는 핵산 분자를 지칭하기 위해 본원에서 사용된다. 전달된 핵산은 일반적으로, 예를 들어, 벡터 핵산 분자에 삽입되어 연결된다. 벡터는 세포에서 자율 복제를 지시하는 서열을 포함할 수 있거나 숙주 세포 DNA로의 통합을 허용하기에 충분한 서열을 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 비-바이러스 벡터는 본원에서 고려되는 하나 이상의 폴리뉴클레오티드를 영향을 받은 세포(예를 들어, 신경 세포)에 전달하는 데 사용된다. 일 구현예에서, 벡터는 J 도메인 및 폴리글루타민-결합 도메인을 포함하는 융합 단백질을 암호화하는 시험관내 합성된 또는 합성 제조된 mRNA이다. 비-바이러스 벡터의 예시적인 예는 mRNA, 플라스미드(예를 들어, DNA 플라스미드 또는 RNA 플라스미드), 트랜스포존, 코스미드, 및 세균 인공 염색체를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
벡터의 예시적인 예는 플라스미드, 자율 복제 서열, 및 전위 요소, 예를 들어, piggyBac, 슬리핑 뷰티(Sleeping Beauty), Mosl, Tcl/매리너(mariner), Tol2, 미니-Tol2, Tc3, MuA, 하이마르(Himar) I, 프로그 프린스(Frog Prince) 및 이들의 유도체를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 벡터의 추가의 예시적인 예는, 제한 없이, 플라스미드, 파지미드, 코스미드, 인공 염색체, 예컨대 효모 인공 염색체(YAC), 세균 인공 염색체(BAC), 또는 Pl-유래 인공 염색체(PAC), 박테리오파지, 예컨대 람다 파지 또는 M13 파지, 및 동물 바이러스를 포함한다. 벡터로서 유용한 바이러스의 예시적인 예는, 제한 없이, 레트로바이러스(렌티바이러스 포함), 아데노바이러스, 아데노-관련 바이러스, 헤르페스바이러스(예를 들어, 단순 포진 바이러스), 폭스바이러스, 배큘로바이러스, 유두종바이러스, 및 파포바바이러스(예를 들어, SV40)를 포함한다. 발현 벡터의 예시적인 예는 포유동물 세포에서의 발현을 위한 pClneo 벡터(Promega); 포유동물 세포에서의 렌티바이러스-매개된 유전자 전달 및 발현을 위한 pLenti4/V 5-DESTTM, pLenti6/V 5-DESTTM, 및 pLenti6.2/V 5-GW/lacZ(Invitrogen)를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 특정 구현예에서, 본원에 개시된 폴리펩티드의 암호화 서열은 포유동물 세포에서 폴리펩티드의 발현을 위해 이러한 발현 벡터 내로 결찰될 수 있다.
특정 구현예에서, 벡터는 에피솜 벡터 또는 염색체외에서 유지되는 벡터이다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "에피솜"은 숙주의 염색체 DNA에 통합되지 않고 분열하는 숙주 세포로부터 점진적인 손실 없이 복제할 수 있는 벡터를 지칭하며, 이는 또한 상기 벡터가 염색체외 또는 에피솜으로 복제함을 의미한다.
벡터는 임의의 매우 다양한 부위-특이적 리콤비나제에 대한 하나 이상의 재조합 부위를 포함할 수 있다. 부위-특이적 리콤비나제에 대한 표적 부위는 벡터, 예를 들어 레트로바이러스 벡터 또는 렌티바이러스 벡터의 통합에 필요한 임의의 부위(들)에 추가되는 것으로 이해되어야 한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "재조합 서열", "재조합 부위" 또는 "부위 특이적 재조합 부위"는 리콤비나제가 인식하고 결합하는 특정 핵산 서열을 지칭한다.
예를 들어, Cre 리콤비나제에 대한 하나의 재조합 부위는 8개의 염기쌍 코어 서열을 측면으로 하는 2개의 13개의 염기쌍 반전 반복부(리콤비나제 결합 부위로서 작용함)를 포함하는 34개의 염기쌍 서열인 loxP이다 (문헌(Sauer, B., Current Opinion in Biotechnology 5:521-527 (1994))의 도 1 참조). FLP 리콤비나제에 적합한 인식 부위는 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는다: FRT(McLeod, et al., 1996), FI, F2, F3(Schlake and Bode, 1994), FyFs(Schlake and Bode, 1994), FRT(LE) (Senecoff et al., 1988), FRT(RE) (Senecoff et al., 1988).
인식 서열의 다른 예는 attB, attP, attL, 및 attR 서열이며 이들은 리콤비나제 효소 l 인테그라제(Integrase), 예를 들어, phi-c3l에 의해 인식된다. pC3l SSR은 이형 부위 attB(34 bp 길이)와 attP(39 bp 길이) 사이에서만 재조합을 매개한다 (Groth et al., 2000). 각각 세균 및 파지 게놈에 대한 파지 인테그라제의 부착 부위에서 명명된 attB와 attP는 둘 모두 φ31 동종이량체에 의해 결합될 가능성이 있는 불완전한 역 반복부를 포함한다 (Groth et al., 2000). 생성물 부위, attL 및 attR은 추가 tpQA1-매개된 재조합에 효과적으로 불활성이어서(Belteki et al., 2003), 반응을 비가역적으로 만든다. 삽입을 촉진하기 위해, attB를 포함하는 DNA가 attP 부위보다 더 쉽게 게놈 attB 부위에 삽입되는 것으로 밝혀졌다 (Thyagarajan et al., 2001; Belteki et al., 2003). 따라서, 전형적인 전략은 attP를 포함하는 "도킹 부위"를 정의된 유전자좌로 상동 재조합에 의해 위치를 지정하고, 이어서 이 위치는 삽입을 위해 attB를 포함하는 유입 서열과 파트너를 이룬다.
본원에 사용된 바와 같이, "내부 리보솜 진입 부위" 또는 "IRES"는 시스트론 (단백질 코딩 영역)의 ATG와 같은 개시 코돈으로의 직접 내부 리보솜 진입을 촉진하여, 유전자의 캡-비의존적 번역을 유도하는 요소를 지칭한다. 예를 들어, 문헌(Jackson et al., 1990. Trends Biochem Sci 15(12):477-83 및 Jackson and Kaminski. 1995. RNA 1(10):985-1000)을 참조한다. 특정 구현예에서, 벡터는 하나 이상의 폴리펩티드를 암호화하는 관심 있는 하나 이상의 폴리뉴클레오티드를 포함한다. 특정 구현예에서, 복수의 폴리펩티드 각각의 효율적인 번역을 달성하기 위해, 폴리뉴클레오티드 서열은 하나 이상의 IRES 서열 또는 자가-절단 폴리펩티드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드 서열에 의해 분리될 수 있다. 일 구현예에서, 본원에서 고려되는 폴리뉴클레오티드에 사용되는 IRES는 EMCV IRES이다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "코작 서열"은 리보솜의 작은 서브유닛에 대한 mRNA의 초기 결합을 크게 촉진하고 번역을 증가시키는 짧은 뉴클레오티드 서열을 지칭한다 (Kozak, 1986. Cell. 44(2):283-92, and Kozak, 1987. Nucleic Acids Res. 15(20):8125-48). 특정 구현예에서, 벡터는 컨센서스 코작 서열을 갖고 J 도메인 및 폴리글루타민-결합 도메인을 포함하는 융합 단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 포함한다. 이종성 핵산 전사체의 효율적인 종결 및 폴리아데닐화를 지시하는 요소는 이종성 유전자 발현을 증가시킨다. 전사 종결 신호는 일반적으로 폴리아데닐화 신호의 하류에서 발견된다. 특정 구현예에서, 벡터는 발현될 폴리펩티드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드의 폴리아데닐화 서열 3'를 포함한다.
본원에서 고려되는 특정 구현예에서, 사용하기에 적합한 바이러스 벡터 시스템의 예시적인 예는 아데노-관련 바이러스(AAV), 레트로바이러스, 단순 포진 바이러스, 아데노바이러스 및 백시니아 바이러스 벡터를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
다양한 구현예에서, J 도메인 및 폴리글루타민 결합 도메인을 포함하는 융합 단백질을 암호화하는 하나 이상의 폴리뉴클레오티드는 세포를 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV)로 형질도입함으로써, 하나 이상의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 세포, 예를 들어 신경 세포 내로 도입된다. AAV는 작은(~26 nm) 복제-결함이 있는 주로 에피솜, 외피가 없는 바이러스이다. AAV는 분열하는 세포와 분열하지 않는 세포 둘 모두를 감염시킬 수 있으며 그 게놈을 숙주 세포의 게놈에 통합할 수 있다. 재조합 AAV(rAAV)는 전형적으로, 최소한, 전이유전자 및 이의 조절 서열, 및 5' 및 3' AAV 반전 말단 반복부(ITR)로 구성된다. ITR 서열은 약 145 bp 길이이다. 특정 구현예에서, rAAV는 AAV1, AAV2(예를 들어, 그 전문이 본원에 참조로 포함된 US6962815B2에 기재되어 있음), AAV3, AAV4, AAV5(예를 들어, 그 전문이 본원에 참조로 포함된 US7479554B2에 기재되어 있음), AAV6, AAV7, AAV8(예를 들어, 그 전문이 본원에 참조로 포함된 US7282199B2에 기재되어 있음), AAV9(예를 들어, 그 전문이 본원에 참조로 포함된 US9737618B2에 기재되어 있음), AAV rh10(예를 들어, 그 전문이 본원에 참조로 포함된 US9790472B2에 기재되어 있음) 또는 AAV 10으로부터 단리된 ITR 및 캡시드 서열을 포함한다. 일 구현예에서, 본 발명의 벡터는 AAV2, AAV5, AAV8, AAV9 및 AAV rh10으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 캡시드 내로 캡슐화된다. 일 구현예에서, 벡터는 AAV2에 캡슐화된다. 일 구현예에서, 벡터는 AAV5에 캡슐화된다. 일 구현예에서, 벡터는 AAV8에 캡슐화된다. 일 구현예에서, 벡터는 AAV9에 캡슐화된다. 또 다른 일 구현예에서, 벡터는 AAV rh10에 캡슐화된다.
일부 구현예에서, 키메라 rAAV가 사용되며 ITR 서열은 하나의 AAV 혈청형으로부터 단리되고 캡시드 서열은 상이한 AAV 혈청형으로부터 단리된다. 예를 들어, AAV2로부터 유래된 ITR 서열 및 AAV6으로부터 유래된 캡시드 서열을 갖는 rAAV는 AAV2/AAV6으로 지칭된다. 특정 구현예에서, rAAV 벡터는 AAV2로부터의 ITR, 및 AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAV9, 또는 AAV10 중 어느 하나로부터의 캡시드 단백질을 포함할 수 있다. 바람직한 구현예에서, rAAV는 AAV2로부터 유래된 ITR 서열 및 AAV6으로부터 유래된 캡시드 서열을 포함한다. 바람직한 구현예에서, rAAV는 AAV2로부터 유래된 ITR 서열 및 AAV2로부터 유래된 캡시드 서열을 포함한다.
일부 구현예에서, 조작 및 선택 방법을 AAV 캡시드에 적용하여 관심 세포를 형질도입할 가능성을 더 높일 수 있다.
rAAV 벡터의 작제, 이의 생산 및 정제는, 예를 들어, 미국 특허 번호 9,169,494; 9,169,492; 9,012,224; 8,889,641; 8,809,058; 및 8,784,799에 개시되어 있으며, 이들 각각은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
IV. 전달
특정 구현예에서, J 도메인 및 폴리글루타민-결합 도메인을 포함하는 융합 단백질을 암호화하는 하나 이상의 폴리뉴클레오티드는 비-바이러스 또는 바이러스 벡터에 의해 세포 내로 도입된다. 특정 구현예에서, 고려되는 폴리뉴클레오티드의 비-바이러스 전달의 예시적인 방법은 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는다: 전기천공, 초음파천공, 리포펙션, 미세주입, 유전자총법(biolistics), 바이로솜, 리포솜, 면역리포솜, 나노입자, 다중 양이온 또는 지질핵산 접합체, 네이키드 DNA, 인공 비리온, DEAE-덱스트란-매개된 전달, 유전자 총, 및 열-충격.
특정 구현예에서 고려되는 특정 구현예에서 사용하기에 적합한 폴리뉴클레오티드 전달 시스템의 예시적인 예는 Amaxa Biosystems, Maxcyte, Inc., BTX Molecular Delivery Systems 및 Copernicus Therapeutics Inc.에 의해 제공되는 것들을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 리포펙션 시약은 상업적으로 판매된다 (예를 들어, Transfectam™ 및 Lipofectin™). 폴리뉴클레오티드의 효율적인 수용체-인식 리포펙션에 적합한 양이온성 및 중성 지질이 문헌에 기재되어 있다. 예를 들어, 문헌(Liu et al., (2003) Gene Therapy. 10: 180-187; 및 Balazs et al., (20W) Journal of Drug Delivery. 2011: 1-12)을 참조한다. 항체-표적화, 세균 유래, 무생물 나노세포-기반 전달이 또한 특정 구현예에서 고려된다.
특정 구현예에서 고려되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 바이러스 벡터는 개별 환자에게 투여함으로써, 전형적으로 전신 투여(예를 들어, 정맥내, 복강내, 근육내, 피하 또는 두개내 주입)함으로써, 척수강내 주사, 뇌실내 주사 또는 국소 적용에 의해 생체내에서 전달될 수 있다. 대안적으로, 벡터는 생체외 세포에, 예컨대 개별 환자로부터 이식된 세포(예를 들어, 동원된 말초 혈액, 림프구, 골수 흡인물, 조직 생검 등) 또는 보편적인 공여자 조혈 줄기 세포에 전달되고, 이어서 세포를 환자 내로 재이식할 수 있다.
일 구현예에서, 본원에 개시된 융합 단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 바이러스 벡터는 생체내에서 세포의 형질도입을 위해 유기체에 직접 투여된다.
적합하게 패키징되고 제형화된 바이러스 벡터는 척수강내 전달을 통해 중추신경계(CNS) 내로 전달될 수 있다. 예를 들어, 아데노-관련 바이러스 벡터는 그 전문이 본원에 참조로 포함된 미국 특허 일련 번호 15/771,481에 기재된 방법을 사용하여 전달될 수 있다.
대안적으로, 네이키드 DNA가 투여될 수 있다. 투여는 주사, 주입, 국소 적용 및 전기천공을 포함하지만 이에 제한되지 않는 혈액 또는 조직 세포와의 궁극적인 접촉에 분자를 도입하기 위해 일반적으로 사용되는 임의의 경로에 의한 것이다. 이러한 핵산을 투여하는 적합한 방법은 당업자에게 이용 가능하고 잘 알려져 있으며, 특정 조성물을 투여하기 위해 하나 초과의 경로가 사용될 수 있지만, 특정 경로는 종종 다른 경로보다 더 즉각적이고 더 효과적인 반응을 제공할 수 있다.
다양한 구현예에서, 본원에 개시된 융합 단백질을 암호화하는 하나 이상의 폴리뉴클레오티드는 세포를 하나 이상의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 레트로바이러스, 예를 들어, 렌티바이러스로 형질도입함으로써 세포, 예를 들어, 신경 세포 또는 신경 줄기 세포 내로 도입된다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "레트로바이러스"는 이의 게놈 RNA를 선형 이중 가닥 DNA 카피로 역전사하고 후속적으로 이의 게놈 DNA를 숙주 게놈 내로 공유 통합하는 RNA 바이러스를 지칭한다. 특정 구현예에서 사용하기에 적합한 예시적인 레트로바이러스는 다음을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다: 몰로니 뮤린 백혈병 바이러스(M-MuLV), 몰로니 뮤린 육종 바이러스(MoMSV), 하비 뮤린 육종 바이러스(HaMuSV), 뮤린 유선 종양 바이러스(MuMTV), 길판 원숭이 백혈병 바이러스(GaLV), 고양이 백혈병 바이러스(FLV), 스푸마바이러스, 프렌드 뮤린 백혈병 바이러스, 뮤린 줄기 세포 바이러스(MSCV) 및 라우스 육종 바이러스(RSV)) 및 렌티바이러스. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "렌티바이러스"는 복합 레트로바이러스의 그룹 (또는 속)을 지칭한다. 예시적인 렌티바이러스는 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는다: HIV(사람 면역결핍 바이러스, HIV 1형 및 HIV 2형 포함); 비스나-메디 바이러스(VMV) 바이러스; 염소 관절염-뇌염 바이러스(CAEV); 말 감염성 빈혈 바이러스(EIAV); 고양이 면역결핍 바이러스(FIV); 소 면역 결핍 바이러스(BIV); 및 원숭이 면역결핍 바이러스(SIV). 일 구현예에서, HIV 기반 벡터 백본(즉, HIV 시스-작용 서열 요소)이 바람직하다.
렌티바이러스 벡터는 바람직하게는 LTR을 변형한 결과로 몇 가지 안전성 향상을 포함한다. "자가-비활성화"(SIN) 벡터는, 예를 들어, U3 영역으로 알려진 오른쪽(3') LTR 인핸서-프로모터 영역이 바이러스 복제의 첫 번째 라운드를 넘어 바이러스 전사를 방지하기 위해 (예를 들어, 결실 또는 치환에 의해) 변형된 복제-결함 벡터를 지칭된다. 5' LTR의 U3 영역을 이종 프로모터로 교체하여 바이러스 입자를 생성하는 동안 바이러스 게놈의 전사를 유도함으로써 추가의 안전성 향상이 제공된다. 사용될 수 있는 이종 프로모터의 예는, 예를 들어, 바이러스 유인원 바이러스 40(SV40) (예를 들어, 초기 또는 후기), 거대세포바이러스(CMV) (예를 들어, 즉시 초기), 몰로니 뮤린 백혈병 바이러스(MoMLV), 라우스 육종 바이러스(RSV), 및 단순 포진 바이러스(HSV) (티미딘 키나) 프로모터를 포함한다. 특정 구현예에서, 렌티바이러스 벡터는 알려진 방법에 따라 생성된다. 예를 들어, 문헌(Kutner et al., BMC Biotechnol. 2009; 9:10. doi: 10.1186/1472-6750-9-10; Kutner et al., Nat. Protoc. 2009; 4(4):495-505. doi: l0.l038/nprot.2009.22)을 참조한다.
본원에서 고려되는 특정한 특정 구현예에 따르면, 바이러스 벡터 백본 서열의 대부분 또는 전부는 렌티바이러스, 예를 들어, HIV-1로부터 유래된다. 그러나, 본원에 기재된 기능을 수행하는 전달 벡터의 능력을 손상시키지 않고 레트로바이러스 및/또는 렌티바이러스 서열의 많은 상이한 공급원을 사용하거나 조합할 수 있으며, 특정 렌티바이러스 서열에서 다수의 치환 및 변경이 수용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 더욱이, 다양한 렌티바이러스 벡터가 당업계에 공지되어 있으며 문헌(Naldini et al., (1996a, 1996b, and 1998); Zufferey et al., (1997); Dull et al., 1998, 미국 특허 번호 6,013,516; 및 5,994,136)을 참조하며, 이들 중 다수는 본원에서 고려되는 바이러스 벡터 또는 전달 플라스미드를 생성하도록 적응될 수 있다.
다양한 구현예에서, 본원에 개시된 융합 단백질을 암호화하는 하나 이상의 폴리뉴클레오티드는 하나 이상의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 아데노바이러스로 세포를 형질도입함으로써 표적 세포 내로 도입된다. 아데노바이러스 기반 벡터는 많은 세포 유형에서 매우 높은 형질도입 효율이 가능하며 세포 분열이 필요하지 않다. 이러한 벡터를 사용하여 높은 역가와 높은 수준의 발현을 얻었다. 이러한 벡터는 비교적 간단한 시스템에서 대량으로 생성될 수 있다. 대부분의 아데노바이러스 벡터는 전이유전자가 Ad Ela, Elb 및/또는 E3 유전자를 대체하도록 조작되고; 후속적으로 복제 결함 벡터는 트랜스로 결실된 유전자 기능을 공급하는 사람 293 세포에서 증식된다. Ad 벡터는 간, 콩팥 및 근육에서 발견되는 것과 같은 비분할 분화된 세포를 포함하여 생체내에서 여러 유형의 조직을 형질도입할 수 있다. 기존의 Ad 벡터는 전달 용량이 크다.
복제가 결핍된 현재의 아데노바이러스 벡터의 생성 및 증식은 Ad5 DNA 단편에 의해 사람 배아 콩팥 세포로부터 형질전환되고 E1 단백질을 항상적으로 발현하는 293으로 지정된 고유한 헬퍼 세포주를 이용할 수 있다 (Graham et al., 1977). E3 영역은 아데노바이러스 게놈에서 필요가 없기 때문에(Jones & Shenk, 1978), 현재 아데노바이러스 벡터는 293개 세포의 도움으로 E1, D3 또는 두 영역 모두에서 외래 DNA를 운반한다 (Graham & Prevec, 1991). 아데노바이러스 벡터는 진핵생물 유전자 발현(Levrero et al., 1991; Gomez-Foix et al., 1992) 및 백신 개발(Grunhaus & Horwitz, 1992; Graham & Prevec, 1992)에 사용되었다. 재조합 아데노바이러스를 상이한 조직에 투여하는 연구는 기관 점적주입(trachea instillation) (Rosenfeld et al., 1991; Rosenfeld et al., 1992), 근육 주사(Ragot et al., 1993), 말초 정맥 주사(Herz & Gerard, 1993) 및 뇌에 정위 접종(Le Gal La Salle et al., 1993)을 포함한다. 임상 시험에서 Ad 벡터의 사용의 예는 근육내 주사에 의한 항종양 면역화를 위한 폴리뉴클레오티드 요법을 포함한다 (Sterman et al., Hum. Gene Ther. 7: 1083-9 (1998)).
다양한 구현예에서, 본 발명의 융합 단백질을 암호화하는 하나 이상의 폴리뉴클레오티드는 하나 이상의 폴리뉴클레오티이드를 포함하는 단순 포진 바이러스, 예를 들어, HSV-1, HSV-2로 세포를 형질도입함으로써 대상체의 표적 세포 내로 도입된다.
성숙한 HSV 비리온은 152 kb인 선형 이중 가닥 DNA 분자로 이루어진 바이러스 게놈을 갖는 외피로 덮인 20면체 캡시드로 이루어진다. 일 구현예에서, HSV 기반 바이러스 벡터는 하나 이상의 필수 또는 비필수 HSV 유전자가 결핍되어 있다. 일 구현예에서, HSV 기반 바이러스 벡터는 복제 결핍이다. 대부분의 복제 결핍 HSV 벡터는 복제를 방지하기 위해 하나 이상의 중간-초기, 초기 또는 후기 HSV 유전자를 제거하는 결실을 포함한다. 예를 들어, HSV 벡터는 ICP4, ICP22, ICP27, ICP47, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 즉시 초기 유전자가 결핍될 수 있다. HSV 벡터의 이점은 장기간 DNA 발현을 초래할 수 있는 잠복기에 들어갈 수 있는 능력과 최대 25 kb의 외인성 DNA 삽입물을 수용할 수 있는 큰 바이러스 DNA 게놈이다. HSV-기반 벡터는, 예를 들어, 미국 특허 번호 5,837,532, 5,846,782, 및 5,804,413, 및 국제 특허 출원 WO 91/02788, WO 96/04394, WO 98/15637, 및 WO 99/06583에 기재되어 있으며, 이들 각각은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
V. 융합 단백질을 발현하는 세포
또 다른 측면에서, 본 발명은 본원에 기재된 융합 단백질을 발현하는 세포를 제공한다. 세포는 상기 본원에 기재된 바와 같이 융합 단백질을 암호화하는 벡터로 형질감염될 수 있다. 일 구현예에서, 세포는 원핵생물 세포이다. 또 다른 실시양태에서, 세포는 진핵생물 세포이다. 또 다른 구현예에서, 세포는 포유동물 세포이다. 특정 구현예에서, 세포는 사람 세포이다. 또 다른 구현예에서, 세포는 폴리글루타민 반복 장애를 앓거나 이를 앓을 위험이 있는 환자로부터 유래된 사람 세포이다. 세포는 신경 세포 또는 근육 세포일 수 있다.
융합 단백질을 발현하는 세포는 융합 단백질을 생성하는데 유용할 수 있다. 이러한 구현예에서, 세포는 융합 단백질을 과발현하는 벡터로 형질감염된다. 융합 단백질은 (각각 단백질 A- 또는 항-FLAG 항체 컬럼을 사용하여) 정제를 용이하게 할 상기 본원에 기재된 바와 같은 에피토프, 예를 들어, 사람 Fc 도메인 또는 FLAG 에피토프를 임의로 함유할 수 있다. 에피토프는 링커 또는 프로테아제 기질 서열을 통해 융합 단백질의 나머지 부분에 연결되어 정제 동안 또는 정제 후에 에피토프가 융합 단백질로부터 제거될 수 있다.
융합 단백질을 발현하는 세포는 또한 치료적 맥락에서 유용할 수 있다. 일구현예에서, 세포는 치료를 필요로 하는 환자(예를 들어, 폴리글루타민 반복 장애를 앓거나 이를 앓을 위험이 있는 환자)로부터 수집된다. 일 구현예에서, 세포는 신경 세포이다. 이어서, 수집된 세포는 융합 단백질을 발현하는 벡터로 형질감염된다. 이어서, 형질감염된 세포를 처리하여 형질감염된 세포를 농축하거나 선택할 수 있다. 형질감염된 세포는 또한 상이한 유형의 세포, 예를 들어, 신경 세포로 분화되도록 처리될 수 있다. 처리 후, 형질감염된 세포는 환자에게 투여될 수 있다. 일 구현예에서, 세포는 척추강내 주사, 두개내 주사 또는 뇌실내 주사에 의한 중추 신경계로의 지시된 주사에 의해 투여된다.
대안적인 구현예에서, 융합 단백질의 분비된 형태를 발현하는 세포가 사용될 수 있다. 예를 들어, 융합 단백질 작제물은 N-말단에 신호 서열을 갖도록 설계될 수 있다. 대표적인 신호 서열은 표 6에 나타낸다.
Figure pct00017
따라서, 일 구현예에서, 융합 단백질은 신호 서열 및 융합 단백질을 포함하며, 여기서 신호 서열은 서열번호 159 내지 161로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 융합 단백질은 서열번호 89 내지 158로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 또 다른 구현예에서, 융합 단백질은 서열번호 116의 신호 서열을 포함하고, 융합 단백질은 서열번호 89 내지 158로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 신호 서열을 갖는 융합 단백질 작제물을 발현하는 세포는 대상체, 예를 들어, 사람 대상체(예를 들어, 폴리글루타민 반복 장애를 갖거나 이를 앓을 위험이 있는 환자)에게 투여될 수 있다. 융합 단백질은 세포로부터 분비되어 폴리글루타민 반복부-함유 단백질 응집 및/또는 관련 세포독성을 감소시키는 데 도움이 된다.
상기 본원에 기재된 바와 같이, 특정 구현예에서, 융합 단백질은 세포-투과성 펩티드를 추가로 포함할 수 있다. 신호 서열 및 세포-투과성 펩티드를 포함하는 융합 단백질을 발현하는 세포는 신호 서열이 없는 융합 단백질을 분비할 수 있을 것이다. 이어서, 세포-투과성 펩티드를 또한 포함하는 분비된 융합 단백질은 근처 세포로 들어갈 수 있고, 이들 세포에서 폴리글루타민 반복 단백질에 의해 매개되는 응집 및/또는 세포독성을 감소시킬 가능성이 있다.
VI. 사용 방법
또 다른 측면에서, 본 발명은 장애 및/또는 폴리글루타민-반복 관련 단백질 응집에 의해 매개되는 폴리글루타민-반복 질환, 장애 또는 병태에서 유익한 효과를 달성하는 방법을 제공한다. 폴리글루타민 반복 질환은 헌팅턴병, SCA 1형, SCA 2형, SCA 6형, SCA 7형, SCA 17형, MJD/SCA3, DRPLA, 및 SBMA로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일 구현예에서, 폴리글루타민 반복 질환은 헌팅턴병이다.
일부 구현예에서, 본 발명은 치료학적 또는 예방학적 유효량의 융합 단백질, 이러한 융합 단백질을 암호화하는 핵산, 또는 본원에 기재된 이러한 융합 단백질을 암호화하는 바이러스 벡터를 대상체에게 투여하는 단계를 포함하는, 폴리글루타민 반복 질환, 장애 또는 병태를 가진 사람과 같은 대상체를 치료하는 방법을 제공하며, 여기서 상기 투여는 폴리글루타민 반복 질환, 장애 또는 병태와 관련된 하나 이상의 생화학적 또는 생리학적 파라미터 또는 임상적 종점의 개선을 초래한다.
다른 구현예에서, 본 발명은 세포에서 폴리글루타민-함유 단백질의 응집을 감소시키는 방법을 제공한다. 세포는 배양된 세포 또는 단리된 세포일 수 있다. 세포는 또한 대상체, 예를 들어, 사람 대상체로부터 유래할 수 있다. 일 구현예에서, 세포는 사람 대상체의 중추 신경계에 있다. 또 다른 구현예에서, 사람 대상체는 헌팅턴병, SCA 1형, SCA 2형, SCA 6형, SCA 7형, SCA 17형, MJD/SCA3, DRPLA, 및 SBMA를 포함하지만 이에 제한되지 않는 폴리글루타민 반복 질환을 앓고 있거나 이를 앓을 위험이 있다.
폴리글루타민-함유 단백질의 응집은 다수의 방식으로 검출될 수 있다. 한 예에서, 응집된 폴리글루타민-함유 단백질은, 예를 들어, 선택적 필터를 통한 세포 용해물의 통과에 의해 불용성 응집체를 포획함으로써 용해도를 기준으로 유리(즉, 가용성) 폴리글루타민-함유 단백질과 구별될 수 있다. 비응집된 단백질은 이러한 필터를 통과하는 반면 응집체는 필터에 유지될 것이며, 이는 폴리글루타민-함유 단백질에 대한 항체를 포함하여 많은 시약을 사용하여 검출할 수 있다. 본원에 기재된 융합 단백질 또는 핵산, 벡터, 또는 융합 단백질을 암호화하는 바이러스 입자로 처리된 세포 샘플의 용해물에서 포획된 응집된 단백질의 양은 미처리 또는 대조군-처리 세포의 용해물과 비교할 수 있으며, 여기서 대조군 샘플과 비교할 때 처리된 샘플에서 응집된 폴리글루타민-함유 단백질의 양 감소는 융합 단백질 또는 융합 단백질을 암호화하는 핵산, 벡터 또는 바이러스 입자의 효능을 나타낸다 (예를 들어, 문헌(Kim et al., (2014) Mol. Cell. Biol., 34: 643-652, 및 실시예 1) 참조). 대조군과 비교할 때 응집된 폴리글루타민-함유 단백질의 더 큰 감소는 더 높은 효능을 나타낸다. 폴리글루타민-함유 단백질의 응집의 감소는 또한, 예를 들어, 폴리글루타민-함유 단백질을 검출하는 표지된 시약으로 면역형광 현미경을 사용하여 세포에서 직접적으로 검출할 수 있다 (예를 들어, 문헌(Difiglia et al., (1997) Science, 277: 1990-1993, 및 실시예 1) 참조). 예를 들어, 돌연변이체(폴리글루타민 확장) 헌팅틴은 헌팅턴병을 가진 환자의 HD 피질 및 선조체에서 신경 내포물 및 비정상 신경돌기(dystrophic neurite)에 국한되어 발견된다.
따라서, 일 구현예에서, 상기 방법은 세포를 미처리 또는 대조군 세포와 비교할 때 폴리글루타민-함유 단백질의 응집을 적어도 10%, 예를 들어, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 적어도 99%까지 감소시키기에 효과적인 양의 융합 단백질 또는 융합 단백질을 암호화하는 핵산, 벡터 또는 바이러스 입자와 접촉시키는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에서, 본원에 기재된 조성물은 ALS, FTD, 파킨슨병, 헌팅턴병, 알츠하이머병, 해마 경화증, 및 루이소체 치매로 이루어진 그룹으로부터 선택된 질환과 관련된 단백질 응집을 감소시키는 방법에 사용될 수 있다. 실시예 섹션에 기재된 바와 같이, 본원에 기재된 다수의 작제물은 시험관내에서 시험되었고 이들 질환과 관련된 TDP-43 및 SOD1의 돌연변이체 형태의 병리학적 응집을 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 이와 같이, 일 구현예에서, 상기 방법은 세포를 미처리 또는 대조군 세포와 비교할 때 TDP-43의 응집을 적어도 10%, 예를 들어, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 적어도 99%까지 감소시키기에 효과적인 양으로 융합 단백질, 본원에 기재된 융합 단백질을 암호화하는 핵산, 벡터 또는 바이러스 입자의 양과 접촉시키는 단계를 포함한다. 또 다른 구현예에서, SOD1의 응집을 감소시키는 방법이 제공된다: 상기 방법은 세포를 미처리 또는 대조군 세포와 비교할 때 SOD1의 응집을 적어도 10%, 예를 들어, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 적어도 99%까지 감소시키기에 효과적인 양으로 융합 단백질, 본원에 기재된 융합 단백질을 암호화하는 핵산, 벡터 또는 바이러스 입자의 양과 접촉시키는 단계를 포함한다.
VII. 약제학적 조성물
본원에서 고려되는 조성물은 본원에서 고려되는 바와 같이, J 도메인 및 폴리글루타민-결합 도메인, 이러한 융합 단백질을 암호화는 폴리뉴클레오티드, 이를 포함하는 벡터, 유전자 변형 세포 등을 포함하는 하나 이상의 융합 단백질을 포함할 수 있다. 조성물은 약제학적 조성물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. "약제학적 조성물"은 세포 또는 동물에게 단독으로 또는 하나 이상의 다른 요법 양식과 조합하여 투여하기 위해 약제학적으로 허용되는 또는 생리학적으로 허용되는 용액으로 제형화된 조성물을 지칭한다. 또한, 원하는 경우, 조성물은, 예를 들어, 사이토카인, 성장 인자, 호르몬, 소분자, 화학요법제, 프로드럭, 약물, 항체 또는 기타 다양한 약제학적 활성제와 같은 다른 제제와 조합하여 투여될 수 있음을 이해할 것이다. 추가 제제가 의도된 요법을 전달하는 조성물의 능력에 불리한 영향을 미치지 않는 한, 조성물에 포함될 수도 있는 다른 성분에는 사실상 제한이 없다.
"약제학적으로 허용되는"이라는 문구는 건전한 의학적 판단의 범위 내에서 과도한 독성, 자극, 알레르기 반응 또는 기타 문제 또는 합병증 없이 사람 및 동물의 조직과 접촉하여 사용하기에 적합하며 합리적인 이익/위험 비율에 상응하는, 이러한 화합물, 물질, 조성물 및/또는 투여 형태를 지칭하기 위해 본원에 사용된다.
본원에 사용된 바와 같이, "약제학적으로 허용되는 담체", "희석제" 또는 "부형제"는, 제한 없이, 사람 또는 가축에 사용이 허용되는 것으로 미국 식품의약국에 의해 승인된 임의의 애쥬번트, 담체, 부형제, 활택제, 감미제, 희석제, 방부제, 염료/착색제, 향미 증진제, 계면활성제, 습윤제, 분산제, 현탁제, 안정제, 등장제, 용매, 계면활성제, 또는 유화제를 포함한다. 예시적인 약제학적으로 허용되는 담체는 당, 예컨대 락토오스, 글루코오스 및 수크로오스; 전분, 예컨대 옥수수 전분 및 감자 전분; 셀룰로오스 및 이의 유도체, 예컨대 나트륨 카복시메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스 및 셀룰로오스 아세테이트; 트라가칸트; 맥아; 젤라틴; 활석; 코코아 버터, 왁스, 동물 및 식물성 지방, 파라핀, 실리콘, 벤토나이트, 규산, 산화아연; 오일, 예컨대 땅콩유, 면실유, 홍화유, 참기름, 올리브유, 옥수수유 및 대두유; 글리콜, 예컨대 프로필렌 글리콜; 폴리올, 예컨대 글세린, 소르비톨, 만니톨 및 폴리에틸렌 글리콜; 에스테르, 예컨대 에틸 올레이트 및 에틸 라우레이트; 한천; 완충제, 예컨대 수산화마그네슘 및 수산화알루미늄; 알긴산; 발열원 없는 물; 등장 식염수; 링거액; 에틸 알코올; 인산염 완충액; 및 약제학적 제형에 사용되는 임의의 기타 호환 가능한 물질을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
VIII. 용량
본원에 기재된 조성물(예를 들어, 융합 단백질 작제물, 핵산 또는 유전자 요법 바이러스 입자를 포함하는 조성물)의 용량은 많은 인자, 예컨대 화합물의 약력학적 성질; 투여 방식; 수용자의 연령, 건강 및 체중; 증상의 성격과 정도; 치료 빈도 및 존재하는 경우 동시 치료 유형; 및 치료될 동물에서 화합물의 제거율에 따라 달라질 수 있다. 본원에 기재된 조성물은 임상 반응에 따라 필요에 따라 조정될 수 있는 적합한 용량으로 초기에 투여될 수 있다. 일부 측면에서, 조성물의 용량은 예방적학적 또는 치료적학적 유효량이다.
IX. 키트
(a) 융합 단백질 작제물, 이러한 융합 단백질을 암호화하는 핵산, 또는 본원에 기재된 세포 또는 대상체에서 폴리글루타민 반복 단백질의 응집을 감소시키는 이러한 핵산을 포함하는 바이러스 입자를 포함하는 약제학적 조성물, 및 (b) 본원에 기재된 임의의 방법을 수행하기 위한 지침이 있는 패키지 삽입물을 포함하는 키트가 고려된다. 일부 양태에서, 키트는 (a) 본원에 기재된 세포 또는 대상체에서 폴리글루타민 반복 단백질의 응집을 감소시키는 본원에 기재된 조성물을 포함하는 약제학적 조성물, (b) 추가 치료제, 및 (c) 본원에 기재된 임의의 방법을 수행하기 위한 지침이 포함된 패키지 삽입물을 포함한다.
실시예
J 도메인이 응집된 단백질의 적절한 폴딩을 용이하게 하도록 특별히 조작될 수 있는지 여부를 시험하기 위해, 본 발명자들은 HTT 단백질에서 폴리글루타민 반복부를 표적으로 하도록 설계된 다수의 융합 단백질 작제물을 설계하고 시험하였다.
실시예 1: 융합 단백질 설계
A. 방법
일반 기술 및 재료
본 발명의 실행은 달리 나타내지 않는 한, 면역학, 생화학, 화학, 분자 생물학, 미생물학, 세포 생물학, 유전체학 및 재조합 DNA의 통상적인 기술을 사용하며, 이들은 당업계의 기술 내에 있다. 문헌(Sambrook, J. et al., "Molecular Cloning: A Laboratory Manual," 3rd　edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001; "Current protocols in molecular biology", F. M. Ausubel, et al., eds., 1987; the series "Methods in Enzymology," Academic Press, San Diego, Calif.; "PCR 2: a practical approach", M. J. MacPherson, B. D. Hames and G. R. Taylor eds., Oxford University Press, 1995; "Antibodies, a laboratory manual" Harlow, E. and Lane, D. eds., Cold Spring Harbor Laboratory, 1988; "Goodman & Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics," 11th　Edition, McGraw-Hill, 2005; and Freshney, R. I., "Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Technique," 4th　edition, John Wiley & Sons, Somerset, N J, 2000)을 참조하며 그 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. HEK-293 세포(사람 배아 콩팥 세포)는 American Type Culture Collection(Manassas, VA)에서 구입하였다. 항-FLAG 항체는 Thermo Fisher Scientific에서 구입하였다. 토끼 항-GFP 항체는 GenScripts(Piscataway, NJ)에서 구입하였다. 정제, 검출 및 특성화의 용이함을 위해, 이들 실시예에서 사용된 융합 단백질 작제물 중 일부는 서열번호 89 내지 158에 제공된 서열 이외에 링커 서열 및/또는 에피토프, 예컨대 단백질의 C-말단에 서열번호 163의 플래그 에피토프를 함유할 수 있다.
HEK293 세포에서 단백질의 발현 및 검출
다양한 단백질 작제물을 암호화하는 발현 벡터 플라스미드는 Lipofectamine 3000 형질감염 시약(Thermo Fisher Scientific)을 사용하여 HEK293 세포에 형질감염시켰다. 면역블롯 검정을 사용하여 발현된 단백질에 대해 세포 용해물을 분석하였다. 배양 배지의 샘플을 원심분리하여 분석 전에 파편을 제거하였다. 세포를 2 mM PMSF 및 프로테아제 칵테일(완전한 프로테아제 억제제 칵테일; Sigma)을 함유하는 용해 완충액(10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 150 mM NaCl, 10 mM EDTA, 2% SDS)에서 용해시켰다. 짧은 초음파 처리 후, 샘플은 면역블롯 검정을 사용하여 발현된 단백질에 대해 분석하였다. 면역블롯 분석을 위해, 샘플을 SDS-샘플 완충액에서 비등시키고 폴리아크릴아미드 전기영동에서 실행하였다. 그 후, 분리된 단백질 밴드를 PVDF 멤브레인으로 옮겼다.
발현된 단백질은 화학발광 신호를 사용하여 검출하였다. 간단히 말해서, 블롯을 특정 에피토프(예를 들어, GFP)에 결합할 수 있는 1차 항체와 반응시켰다. 미반응 1차 항체를 헹군 후, 2차 효소-결합 항체(예를 들어, HRP-연결된 항-IgG 항체)를 블롯에 결합된 1차 항체 분자와 반응하도록 허용하였다. 헹군 후, 화학발광 시약을 첨가하고, 블롯에서 생성된 화학발광 신호를 X선 필름에 캡처하였다.
필터 트랩 검정
GFP-HTT(Q23) 또는 GFP-HTT(Q74)로 형질감염된 HEK293 세포를 SDS-용해 완충액(10 mM Tris, pH 8.0, 150 mM NaCl, 2% SDS)에서 균질화하였다. 짧은 초음파 처리 후, BCA 분석 키트(Pierce)로 단백질 농도를 측정하였다. 동일한 양의 단백질을 필터 트랩 장치에서 음압 하에 0.22 um 셀룰로오스 아세테이트 멤브레인에 적용하였다. 멤브레인을 세척한 후, 포획된 단백질(응집된 단백질)을 항-GFP 항체를 사용한 면역블롯 검정에 의해 검출하였다.
형광 현미경
일부 경우에, 폴리글루타민-함유 GFP 리포터 작제물(아래에 설명됨)의 응집은 형광 현미경을 사용하여 생체내에서 검출되었다. 리포터 작제물을 발현하는 배양된 세포뿐만 아니라 J 도메인 및 폴리글루타민-결합 도메인을 포함하는 융합 단백질을 PBS로 세척하고 PBS 중 4% 파라포름알데히드로 5분 동안 고정시켰다. PBS로 5분 동안 3회 세척한 후, 핵 DNA를 DAPI로 염색하였다. 형질감염된 세포에서 mHtt 응집체(GFP 병소)를 함유하는 세포의 백분율을 계수하였다.
B. 리포터 작제물
폴리글루타민-함유 단백질의 응집을 감소시키는 다양한 융합 단백질 작제물의 능력을 시험하기 위해, GFP-기반 리포터 작제물을 발현하는 HEK293 세포를 생성하였다.
HEK293 세포는 표 7에 나타낸 바와 같이, 배양하고 13개의 아미노산 링커를 통해 GFP의 C-말단에 융합된 각각 23개 또는 74개의 폴리Q 트랙을 갖는 HTT 엑손 1 내의 아미노산을 포함하는 리포터 작제물 GFP-HTT Q23 또는 GFP-HTT Q74를 암호화하는 플라스미드로 형질감염되었다.
변형된 다중 클로닝 부위(MCS)를 갖는 pcDNA3(Life Technologies, Grand Island, NY)을 백본 플라스미드로서 사용하였다. 단백질 서열을 암호화하는 DNA 분자는 폴리머라제 연쇄 반응(PCR), 유전자 합성 또는 표준 프로토콜을 사용한 상보적 DNA 분자의 어닐링에 의해 얻어졌다. HTT(Q23) 및 HTT(Q74)의 아미노산 서열을 암호화하는 DNA 분자가 합성되었다 (BioBasic, Canada). 글리신-세린 링커 서열 (GGGGSGGGGSGGGGS), 및 강성 링커 서열(AEAAAKEAAAK)을 각각 암호화하는 DNA 서열, GGAGGCGGAGGCAGTGGTGGTGGGGGAAGCGGTGGAGGTGGAAGC 및 GCCGAGGCGGCGGCCAAGGAGGCCGCCGCCAAG를 갖는 DNA 분자는 표준 방법에 의해 합성된 상보적 단일 가닥을 어닐링하여 얻었다. 각각의 링커를 암호화하는 cDNA 서열을 백본 플라스미드에 삽입하였다.
Figure pct00018
C. 융합 단백질 작제물
i. 도메인 배열
융합 단백질의 최적 구성을 결정하기 위해, 사람 Hsp40으로부터 유래된 J 도메인 서열(DnaJB1, 또는 서열번호 5)과 확장된 폴리Q 트랙에 대한 특이적 결합 친화도에 대한 조합 스크리닝 접근법에 의해 확인되었지만 정상 HTT 32에서 발견되는 폴리Q 모티프에는 그렇지 않은 11 aa 합성 펩티드(서열번호 57)인 폴리글루타민 결합 펩티드 1을 포함하는 여러 융합 단백질 작제물이 생성되었다. J 도메인에 대한 QBP1의 위치를 변경하면서 다수의 초기 융합 단백질 작제물이 설계되었다 (즉, 임의의 링커가 있거나 없이 J 도메인의 N-말단 또는 C-말단에 부착됨). JB1-QBP1(작제물 2, 서열번호 90) 및 QBP1-JB1(작제물 3, 서열번호 91)로 명명된 2개의 작제물은 둘 모두 짧은 링커 서열을 통해 사람 DnaJB1(서열번호 5)로부터 J 도메인의 C-말단 및 N-말단에 각각 부착된 단일 QBP1(서열번호 57)을 함유한다. 이들 융합 단백질 작제물을 암호화하는 벡터를 상기 기재된 리포터 작제물과 함께 세포 내로 형질감염시켰다. 필터 트랩 검정을 사용하여 결정된 이러한 작제물의 단백질 응집 정도는 짧은 폴리글루타민 반복부(GFP-HTTQ23) 리포터 작제물 단독, 긴 반복부(GFP-HTTQ74) 리포터 단독을 발현하는 세포뿐만 아니라 긴 반복 리포터를 발현하는 세포 및 사람 DnaJB1로부터의 J 도메인을 포함하지만 폴리글루타민-결합 도메인은 포함하지 않는 작제물(작제물 번호 1, 서열번호 89)과 비교되었다. 도 3과 표 8에 요약된 바와 같이, 예상대로, 긴 반복부(GFP-HTTQ74) 리포터는 필터 트랩 검정을 사용하여 측정할 때 GFP-HTTQ23 리포터보다 높은 수준의 응집을 나타낸다. 검출 가능한 응집은 DnaJB1 조절 작제물의 공동 발현에 의해 감소되지 않았다. 그러나, JB1-QBP1(작제물 2) 또는 QBP1-JB1(작제물 3)과의 동시 발현은 대조군 응집 수준의 각각 76% 및 67%를 초래하였다.
Figure pct00019
리포터 작제물을 발현하는 세포는 또한 형광 현미경에 의해 관찰되었다. 본 발명자들은 GFP-HTTQ74가 눈에 띄는 핵 내포물을 만드는 반면(도 6a), GFP-HTTQ23 리포터 작제물을 발현하는 세포의 GFP 형광은 이전에 보고된 결과와 일치하여 세포질 전체에 더 널리 분포되어 있음을 발견하였다 (도 6b). 융합 단백질 작제물 4(JB1-2XQBP1)와 GFP-HTTQ74를 공동 발현했을 때 본 발명자들은 대부분의 응집이 사라진 것을 관찰하였다 (도 6c). 아티팩트의 가능성을 제거하기 위해, 본 발명자들은 음성 대조군으로 J 도메인의 "HPD" 서열에 점 돌연변이를 삽입하였다. 섹션 iii에서 아래에 기재된 바와 같이, 생성된 작제물 8(JB1(P33Q)-2XQBP1, 서열번호 96)은 필터 트랩 검정에 의해 응집을 감소시키는 능력이 거의 또는 전혀 없는 것으로 밝혀졌다. 작제물 8의 공동 발현은 융합 단백질 작제물이 없는 GFP-HTTQ74 대조군과 구별할 수 없는 눈에 띄는 핵 내포물을 갖는 GFP-HTTQ74 분포에 영향을 미치지 않았다 (도 6d, 6a와 비교). 또한, 폴리글루타민-결합 도메인이 없는 DnaJB1 J 도메인만을 함유하는 작제물 1의 공동-발현은 응집 감소에 영향을 미치지 않았기 때문에 효과는 확장된 HTT에 특이적인 것으로 보인다 (나타내지 않음). 이전 연구는 QBP1에 융합된 CMA 펩티드로 이루어진 융합 단백질이 시험관내에서 돌연변이체 HTT 단백질을 선택적으로 분해하는 데 효과적임을 나타내었다 (Bauer et al. (2010) Nat. Biotech. 28, 256-263). 이러한 작제물이 필적할만한 활성을 가지고 있는지 여부를 시험하기 위해, 본 발명자들은 QBP1 펩티드의 하나 또는 두 개의 탠덤 카피와 융합된 CMA 펩티드를 생성하였다. 그러나, CMA-기반 펩티드는 필터 트랩 검정을 사용하여 HTT 응집의 상당한 감소를 나타내지 못했다 (데이터는 나타내지 않음).
ii. 다중 폴리글루타민-결합 단백질
하기의 추가 작제물이 생성되었고 HTTQ74 리포터 작제물의 응집을 감소시키는 이들의 능력에 대해 시험되었다 (도 2 참조):
ㆍ 작제물 4(서열번호 92), DnaJB1 J 도메인의 C-말단에 부착된 QBP1의 2개의 탠덤 반복부 포함;
ㆍ 작제물 5(서열번호 93), DnaJB1 J 도메인의 C-말단에 부착된 QBP1의 3개의 탠덤 반복부 포함;
ㆍ 작제물 6(서열번호 94), QBP1에 의해 양쪽에 샌드위치된 DnaJB1 J 도메인 포함; 및
ㆍ 작제물 7(서열번호 95), DnaJB1 J 도메인 및 QBP1-DnaJB1-QBP1-QBP1 배열의 QBP1의 3개 카피임.
도 3에 나타낸 바와 같이, 폴리글루타민-결합 도메인의 적어도 2개 카피를 함유하는 모든 융합 단백질 작제물은 응집의 더 큰 감소를 초래하였다. 작제물 4, 5, 6 및 7은 모두 응집을 적어도 50% 감소시킬 수 있었고 작제물 4 및 6은 응집을 적어도 90% 감소시킬 수 있었다.
iii. J 도메인 내 요건
본 발명자들에 의한 이전 실험은 단백질 분비 및 발현을 향상시키기 위해 J 도메인 융합 단백질을 사용하였다 (Hishiya & Koya (2017) Sci Rep., 7:8531). 그 연구에서, 나선 II 내에 위치한 11개 아미노산만큼 짧은 J 도메인의 단편을 함유하는 융합 단백질 작제물은 표적 단백질의 향상된 분비 및 전체 발현을 부여할 수 있는 것으로 결정되었다. 세포독성 및/또는 분비되지 않는 세포독성 폴리글루타민 반복부-함유 단백질의 응집을 감소시키기 위한 본 융합 단백질 작제물에서 J 도메인에 대한 요건이 이전 관찰과 유사한지 여부를 결정하기 위해, 리포터 작제물로서 필터 트랩 검정 및 GTP-HTTQ74를 다시 사용하여 작제물 8 - 14를 생성하고 응집을 감소시키는 능력에 대해 시험하였다. 도 4 및 또한 표 9에 나타낸 바와 같이, 보존된 HPD 모티프(작제물 8)에서 프롤린을 돌연변이시키면 상응하는 야생형 작제물(작제물 4, JB1-2XQBP1)에 의한 70% 초과 감소와 비교하여 응집을 감소시키는 작제물의 능력이 극적으로 감소하였다 (단지 7% 감소).
놀랍게도, N-말단 결실을 포함하지만 10개의 아미노산 범위를 포함하는 3개의 결실 작제물(작제물 9, 10 및 11)은 모두 응집을 감소시키는 최소한의 능력을 가졌다 (모두 10% 미만, 상응하는 작제물 4에 의한 70% 초과 감소와 비교됨). 따라서, 트랜스로 제공될 때 J 도메인의 기능은 관심 단백질에 직접 융합된 J 도메인에 의해 수행되는 역할과 상당히 다른 것으로 보인다.
Figure pct00020
나선 IV를 시작하는 J 도메인의 C-말단 절단을 갖는 작제물 12는 적어도 60%까지 응집을 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 마지막으로, DnaJB1(J 도메인 이후)로부터 33개의 추가 아미노산을 포함하는 융합 단백질 구성은 JB1-2XQBP1(작제물 4) (70.3%)과 같은 동일한 수준의 응집 감소(68%)를 갖는 것으로 밝혀졌다.
이러한 결과는 비-분비된 폴리글루타민 반복부-함유 단백질의 응집을 감소시키기 위한 J 도메인에 대한 구조적 요건이 단백질 분비 및/또는 발현을 향상시키기 위한 이전 연구에서 시험된 것과는 현재 융합 단백질 작제물에서 크게 상이하다는 것을 시사하며 이는 현재 융합 단백질 작제물의 작용 메커니즘이 이러한 이전 연구와 구별된다는 것을 보여준다.
iv. 링커의 효과
지금까지 본 실시예 1에서 설명한 융합 단백질 작제물의 대부분은 J 도메인과 폴리글루타민-결합 도메인 사이에 가요성 링커 (G4S)4를 포함하고 있었다. 이 링커의 중요성 및/또는 필요성을 시험하기 위해, 2개의 추가 작제물이 생성되었다:
ㆍ 작제물 15, JB1-2XQBP1(유연한 링커 없음), JB1-2XQBP1(작제물 4)과 유사하지만 (G4S)4 링커가 제거됨;
ㆍ 작제물 16, JB1-2XQBP1(강성 링커), 또한 JB1-2XQBP1(작제물 4)과 유사하지만 (G4S)4 링커가 더 짧은 강성 링커로 대체되었다.
도 5 및 또한 표 10에 나타낸 바와 같이, J 도메인과 폴리글루타민 결합 도메인 사이의 링커의 변경은 GFP-HTTQ74 리포터 작제물의 응집을 감소시키는 융합 작제물의 능력에 거의 영향을 미치지 않았으며, 3개의 작제물 모두 적어도 75% 감소를 나타냈다.
Figure pct00021
v. 상이한 J 도메인 및 폴리글루타민-결합 도메인의 용도
다른 J 도메인을 포함하는 융합 단백질 작제물이 응집을 감소시킬 수 있는지 여부를 결정하기 위해 추가 작제물을 생성하여 시험하였다. 표 11에는 JB1-QBP1-QBP1 작제물의 효능에 대한 상이한 링커의 효과를 시험하기 위해 생성된 다수의 작제물이 나열되어 있다:
Figure pct00022
Figure pct00023
작제물 JB1-QBP1-QBP1(1) - JB1-QBP1-QBP1(15) (작제물 34 - 48)은 HTTQ74 리포터 작제물과 함께 세포에서 공동 발현되었고, 단백질 응집을 감소시키는 능력은 필터 트랩 검정을 사용하여 결정되었다. 표 11에 나타낸 바와 같이, 대부분의 작제물은 작제물 4(JB1-2XQBP1)와 대략 필적할만한 활성으로 단백질 응집을 강력하게 감소시키는 것으로 밝혀졌다.
표 12에 제공된 다수의 추가 작제물이 폴리글루타민-결합 도메인과 융합될 때 다른 J 도메인 서열이 단백질 응집을 감소시킬 수 있는지 여부를 시험하기 위해 생성되었으며 JB1-QBP1-QBP1(1) (작제물 34)의 효능과 비교되었다.
Figure pct00024
표 12에 나타낸 바와 같이, HTTQ74 리포터 작제물을 발현하는 세포에서 작제물 58, 60, 61 및 63의 동시 발현은 모두 DNA J1-기반 작제물에 필적할만한 수준에서 단백질 응집을 극적으로 감소시켰으며, 이는 다중 J 도메인이 활성 융합 단백질을 형성할 수 있음을 입증한다.
작제물 17-31(서열번호 105 내지 119)을 포함하는 추가 작제물은 표 13에 제공된 바와 같이 상이한 J 도메인 및/또는 폴리글루타민-결합 도메인으로 설계된다.
Figure pct00025
vi. 응집-관련 세포독성 감소 시험
다음으로 본 발명자들은 검출 가능한 단백질 응집의 감소 이외에 단백질 미스폴딩 및/또는 응집과 종종 관련된 감소된 세포독성을 검출할 수 있는지 여부를 시험하였다. mtHTT 단백질 세포독성에 대한 작제물 34(JB1-QBP1-QBP1(1), 서열번호 122)의 능력을 U-87 MG 신경교종 세포주에서 평가하였다. c-myc-태그된 야생형 또는 HTT ex1 단편의 돌연변이체는 렌티바이러스 형질감염을 통해 작제물 34의 존재 또는 부재하에 발현되었다. 상기 결과와 일치하게 JB1-QBP1-QBP1(1) (작제물 34)은 응집 형성을 강력하게 억제하였다 (도 8a 참조). mtHTT가 HEK293 세포에서 유의한 세포독성을 유도하지 않았지만(데이터는 나타내지 않음), mtHTT(74개 반복부 포함)에 의해 야기되지만, LDH-Cytotox™ 검정 키트(BioLegend, San Diego, CA, USA)에 의해 측정된 바와 같이 감염 후 7일째에 U87-MG 세포로부터 수집된 배양 배지에서 증가된 LDH 활성에 의해 입증된 바와 같이 정상 HTT(23개 반복부 포함)에서는 야기되지 않는 세포독성 효과가 U-87 MG 세포에서 관찰되었다 (도 8b) (값은 평균 ± SD를 나타낸다. *p < 0.05). JB1-QBP1-QBP1(1) (작제물 34)과의 공동 발현은 mtHTT의 세포독성 효과를 강력하게 억제하였다. 이러한 결과는 J 도메인 융합 단백질이 단백질 미스폴딩 및/또는 응집뿐만 아니라 단백질 미스폴딩 및/또는 응집과 관련된 세포독성을 감소시킬 수 있음을 입증한다.
vii. 다른 단백질의 응집 감소에서 작제물의 시험
다음으로 본 발명자들은 다른 질환 단백질의 응집을 감소 및/또는 제거할 수 있는지 여부를 결정하기 위해 다수의 작제물을 시험하였다. HEK293 세포를 GFP 융합(GFP-TDP-43FL 또는 GFP-TDP-43CTF)으로서 TDP-43 전장(FL) 또는 TDP-43CTF(208-414)를 암호화하는 플라스미드로 배양하고 형질감염시켰다. 일부 연구에서, c-myc-태그된 TDP-43 FL 또는 핵 국소화 신호(AAA를 3개의 아미노산 서열 82KRK84로 대체)에 돌연변이가 있는 TDP-43이 HEK293 세포에서 발현되었다. 작제물 53(플래그-QBP1-JB1-QBP1-플래그, 서열번호 141)이 병원성 형태의 TDP-43을 발현하는 세포에서도 동시발현되었을 때, 응집되기 쉬운 TDP-43 리포터의 총량은 보존된 HPD 도메인 내에서 점 돌연변이를 가진 동반 대조군과 비교할 때 크게 감소된 것으로 밝혀졌다 (데이터는 나타내지 않음). DNA J 도메인 및 QBP1을 포함하는 추가 작제물은 또한 JB1-QBP1(작제물 2), JB1-2XQBP1(작제물 4), JB1-JB1-QBP1(작제물 56), JB1-QBP1-JB1-QBP1(작제물 57), JB1QBP1(1) (작제물 번호 64), JB1QBP1(2) (작제물 번호 65), JB1QBP1(3) (작제물 번호 66), JB1QBP1(4) (작제물 번호 67), JB1QBP1(5) (작제물 번호 68), JB1QBP1(6) (작제물 번호 69), 및 JB1QBP1(7) (작제물 번호 70)을 포함하여 병원성 TDP-43을 감소시키는 데 효과적이었다 (표 14 참조):
Figure pct00026
융합 단백질 작제물이 ALS와 같은 질환과도 관련된 돌연변이 유발 형태의 SOD1의 응집을 감소시킬 수 있는지 여부를 결정하기 위해 추가 시험을 수행하였다. 다시 말해, 보존된 HPD 도메인에 점 돌연변이를 포함하는 동반 대조군이 아닌 JB1-QBP1의 공동 발현이 SOD1의 G85R 및 G93A 변이체의 수준을 감소시키는 것으로 밝혀졌다 (데이터는 나타내지 않음). 하기 작제물: JB1QBP1(1) (작제물 번호 64), JB1QBP1(2) (작제물 번호 65), JB1QBP1(3) (작제물 번호 66), JB1QBP1(4) (작제물 번호 67), JB1QBP1(5) (작제물 번호 68), JB1QBP1(6) (작제물 번호 69), 및 JB1QBP1(7) (작제물 번호 70)은 또한 SOD1의 돌연변이 유발성(G85R) 변이체의 수준을 감소시키는 것으로 밝혀졌다 (데이터는 나타내지 않음). 따라서, 본 발명자들은 본원에 기재된 융합 단백질이 폴리글루타민-함유 단백질의 병원성 응집을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 ALS, FTD, 파킨슨병, 헌팅턴병, 알츠하이머병, 해마 경화증, 및 루이소체 치매와 같은 단백질 응집 장애와 관련된 많은 단백질의 응집을 감소시키는 데에도 유용하다고 결론지었다.
실시예 2: 융합 단백질 작제물을 암호화하는 AAV 벡터
예시적인 유전자 요법 벡터는 거대세포바이러스(CMV) 초기 인핸서 요소 및 닭 베타-액틴 프로모터를 함유하는 CAG 프로모터의 제거하에 표 5의 융합 단백질 작제물, 구체적으로 작제물 2, 4, 6, 7, 17, 및 20-31뿐만 아니라 대조군 작제물 1(DnaJB1 J 도메인만), GFP(음성 대조군)를 암호화하는 코돈-최적화된 cDNA를 포함하는 AAV9 벡터에 의해 작제된다. JB1-2XQBP1을 암호화하는 cDNA는 Kozak 서열의 다운스트림에 위치하며 소 성장 호르몬 폴리아데닐화(BGHpA) 신호에 의해 폴리아데닐화된다. 전체 카세트 옆에는 AAV-2의 2개의 비암호화 말단 반전 서열이 있다.
강력한 항상성 합성 CAG 프로모터(상기 문헌(Okabe et al.)에 기재된 CMV 인핸서, 프로모터, 닭 베타-액틴 유전자의 제1 엑손 및 제1 인트론, 및 토끼 베타-글로빈 유전자의 스플라이스 수용체)에 의해 구동되는 작제물 53(플래그-QBP1-JB1-QBP1-플래그, 서열번호 141)을 암호화하는 핵산 카세트를 AAV 벡터에 넣고 AAV rh10 캡시드에 캡슐화하였다. 어떠한 삽입물도 없는 동반 대조군 작제물도 AAV rh10에 캡슐화되었다.
재조합 AAV 벡터는 상기 기재된 것과 유사한 배큘로바이러스 발현 시스템을 사용하여 제조된다 (Urabe et al., 2002, Unzu et al., 2011 (Kotin, 2011에서 검토됨)). 간략하게, 복제 및 패키징을 위한 REP를 암호화하는 것, AAV9의 캡시드를 위한 CAP-5를 암호화하는 것 및 발현 카세트를 갖는 하나인 3개의 재조합 배큘로바이러스가 SF9 곤충 세포를 감염시키는 데 사용된다. AVB Sepharose 고속 친화성 매질(GE Healthcare Life Sciences, Piscataway, NJ)을 사용하여 정제를 수행한다. 벡터는 전이유전자에 대한 프라이머-프로브 조합과 함께 QPCR을 사용하여 적정되고 역가는 ml당 게놈 카피(GC/ml)로 표시된다. 벡터의 역가는 대략 8 x 1013 GC/ml와 2 x 1014 GC/ml 사이에 있다.
실시예 3: 헌팅턴병의 마우스 모델에서 발현 및 효능 시험
실험은 먼저 야생형 C57BL/6J 마우스에서 작제물 53의 발현을 확인하고 발현이 동물에 해로운 영향을 미치는지 확인하기 위해 수행되었다. 상기 기재된 바와 같은 대조군 또는 작제물 53을 함유하는 6 x 1010vg AAV rh10 캡시드를 P1에서 뇌실내 주사에 의해 주사하였다. 운동 실조, 뒷다리 약화 또는 발 끌기에 대해 마우스를 관찰하였다. AAV 주사 1주일 후에, 체중 및 임상 관찰을 매주 수행하였다. 마우스(n=3)는 AAV 발현을 확인하기 위해 3주에 CO2에 의해 인도적으로 안락사시켰다. 도 9a에 나타낸 바와 같이, ICV 주사 후 3주 동안 체중의 차이는 발견되지 않았다. 또한, 작제물의 발현은 항-FLAG 항체로 염색하여 확인하였다. 도 9b에 나타낸 바와 같이, 동결된 피질 절편을 항-Flag 항체(1,4, 녹색) 및 항-NeuN 항체(2,5, 적색)로 염색하고 Dapi(3,6, 청색)로 대조염색하였다. 이미지는 대표적인 피질 영역이다. 패널 1-3: 대조군 AAVrh10을 사용한 주사; 패널 4-6, 작제물 53 AAVrh10을 사용한 주사.
이러한 형질전환 마우스 균주의 예는 R6/2 계통이다 (Mangiarini et al., Cell 87: 493-506 (1996)). R6/2 마우스는 (내인성 프로모터의 제어 하에) 사람 HD 유전자 중 하나인 엑손을 과발현하는 형질전환 헌팅턴병 마우스이다. R6/2 사람 HD 유전자의 엑손 1은 확장된 CAG/폴리글루타민 반복 길이(평균 150개 CAG 반복부)를 가지고 있다. 이들 마우스는 사람 헌팅턴병의 많은 특징과 함께 진행성, 궁극적으로 치명적인 신경 질환을 발전시킨다. 헌팅틴의 N-말단 부분(HD 엑손 1에 의해 암호화된)에 의해 부분적으로 구성된 비정상적인 응집체는 R6/2 마우스에서 세포질과 세포 핵 둘 모두에서 관찰된다 (Davies et al., Cell 90: 537-548 (1997)). 예를 들어, 형질전환 동물의 사람 헌팅틴 단백질은 적어도 55개 CAG 반복부, 보다 바람직하게는 약 150개 CAG 반복부를 포함하는 유전자에 의해 암호화된다.
이러한 형질전환 동물은 출생 후 8주와 10주 사이에 비정상적인 보행, 안정시 떨림, 뒷다리 쥐기(clasping) 및 과잉행동을 특징으로 하는 체중 증가 감소, 수명 감소 및 운동 장애를 특징으로 하는 헌팅턴병-유사 표현형을 발달시킬 수 있다 (예를 들어, 상기 문헌(Mangiarini et al.) 참조). 표현형은 운동저하증으로 점차 악화된다. 이러한 형질전환 마우스의 뇌는 또한 신경전달물질 수용체(글루타메이트, 도파민성)의 변화, N-아세틸아스파르테이트 농도 감소(뉴런 무결성의 지표), 선조체 및 뇌 크기 감소와 같은 신경화학적 및 조직학적 이상을 나타낸다. 따라서, 평가에는 신경전달물질 수준, 신경전달물질 수용체 수준, 뇌 크기 및 선조체 크기와 관련된 파라미터 평가가 포함될 수 있다. 또한, 사람 헌팅틴 단백질의 형질전환 부분 또는 전장 사람 헌팅틴 단백질을 함유하는 비정상적인 응집체가 이들 동물의 뇌 조직(예를 들어, R6/2 형질전환 마우스 계통)에 존재한다. 예를 들어, 문헌(Mangiarini et al., ibid, Davies et al., Cell 90: 537-548 (1997), Brouillet, Functional Neurology 15(4): 239-251 (2000) 및 Cha et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 6480-6485 (1998))을 참조한다.
동물 모델에서 본 출원에 기재된 시험 화합물 또는 알려진 화합물의 효과를 시험하기 위해, 융합 단백질 및 상응하는 대조군을 암호화하는 벡터를 함유하는 상이한 AAV 바이러스 입자를 형질전환 동물에 투여한다. 일 구현예에서, 바이러스 입자는 꼬리 정맥 주사에 의해 투여된다. 다른 구현예에서, 바이러스 입자는 근육내 주사에 의해 투여된다. 또 다른 구현예에서, 입자는, 예를 들어, 문헌(Stanek et al., (2014) Hum. Gene. Ther. 25:461-474)에 기재된 대로 두개내 주사에 의해 투여된다.
투여 후, 질환 진행을 모니터링하고 대조군 주사된 마우스와 비교한다. 일 구현예에서, 헌팅턴병-유사 증상은 동물에서 평가된다. 이어서, 예를 들어, 마우스 모델에 대해 상기 기재된 바와 같은 헌팅턴병-유사 증상의 진행을 모니터링하여 시험 화합물을 사용한 치료가 증상의 감소 또는 지연을 초래하는지 여부를 결정한다. 다른 구현예에서, 이들 동물에서 헌팅틴 단백질 응집체의 분해가 모니터링된다. 이어서, 동물을 희생하고 뇌 절편을 얻을 수 있다. 이어서, 뇌 절편은 형질전환 사람 헌팅틴 단백질, 이의 일부, 또는 사람 헌팅틴 단백질을 포함하는 융합 단백질, 또는 이의 일부를 함유하는 응집체의 존재에 대해 분석된다. 이러한 분석은, 예를 들어, 항-헌팅틴 항체로 뇌 조직 절편을 염색하고 항-헌팅틴 항체(예를 들어, 항-헌팅틴 항체는 마우스 항-사람 항체이고 2차 항체는 사람 항체에 특이적임)를 인식하는 FITC와 접합된 이차 항체를 추가하고 형광 현미경으로 단백질 응집체를 시각화하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, 항-헌팅틴 항체는 FITC와 직접 접합될 수 있다 (예를 들어, 그 전문이 본원에 참조로 포함된 문헌(Shinkawa et al., (2011) Mol. Biol. Cell, 22:3571-3583) 참조). 이어서, 헌팅틴의 단백질 응집체 수준은 형광 현미경으로 시각화된다.
다른 양태
본 명세서에 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은 마치 각각의 개별 간행물, 특허 또는 특허 출원이 그 전문이 참조로 포함되는 것으로 구체적이고 개별적으로 표시된 것과 동일한 정도로 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 본 출원의 용어가 본원에 참조로 포함된 문서에서 상이하게 정의된 것으로 밝혀진 경우, 본원에 제공된 정의는 용어에 대한 정의로 작용한다.
본 발명은 이의 특정 측면과 관련하여 설명되지만, 본 발명은 추가 변형이 가능하며 본 출원은 일반적으로 본 발명의 원리를 따르고 본 발명의 기술 분야 내에 알려진 또는 관례적인 관행 내에 있는 본 개시내용으로부터 이러한 이탈을 포함하는 본 발명의 임의의 변형, 사용 또는 적응을 포함하도록 의도되며 본원 기재된 필수 특징에 적용될 수 있으며 청구범위에 따른다는 것을 이해할 것이다.

Claims (66)

  1. J 단백질의 J 도메인 및 폴리글루타민-결합 도메인을 포함하는, 단리된 융합 단백질.
  2. 제1항에 있어서, 상기 J 단백질의 J 도메인은 진핵생물 기원인, 융합 단백질.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 J 단백질의 J 도메인은 사람 기원인, 융합 단백질.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 J 단백질의 J 도메인은 세포질적으로 국소화된, 융합 단백질.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 J 단백질의 J 도메인은 서열번호 1 내지 55로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 융합 단백질.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 J 도메인은 서열번호 1, 5, 6, 10, 16, 24, 25, 31 및 49로 이루어진 그룹으로부터 선택된 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 J 도메인은 서열번호 5의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 J 도메인은 서열번호 10의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 J 도메인은 서열번호 24의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 J 도메인은 서열번호 31의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 J 도메인은 서열번호 49의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리글루타민-결합 도메인은 서열번호 51 내지 68로 이루어진 그룹으로부터 선택된 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리글루타민-결합 도메인은 서열번호 57의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 폴리글루타민-결합 도메인을 포함하는, 융합 단백질.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 폴리글루타민-결합 도메인으로 이루어진, 융합 단백질.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 작제물:
    a. DNAJ-X-Q,
    b. DNAJ-X-Q-X-Q,
    c. DNAJ-X-Q-X-Q-X-Q,
    d. Q-X-DNAJ,
    e. Q-X-Q-X-DNAJ,
    f. Q-X-Q-X-Q-X-DNAJ,
    g. Q-X-DNAJ-X-Q,
    h. Q-X-DNAJ-X-Q-X-Q,
    i. DNAJ-X-DNAJ-X-Q,
    j. Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q,
    k. DNAJ-X-Q-X-DNAJ-X-Q,
    l. Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q-X-Q-X-Q,
    m. Q-X-Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q,
    n. Q-X-Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q-X-Q,
    o. Q-X-Q-X-Q-X-DNAJ-X-Q-X-Q-X-Q,
    p. DNaJ-X-DnaJ-X-Q-X-Q,
    q. Q-X-DnaJ-X-DnaJ,
    r. Q-X-Q-X-DnaJ-X-DnaJ, 및
    s. Q-X-DnaJ-X-DnaJ-X-Q
    중 하나를 포함하고,
    여기서,
    Q는 폴리글루타민-결합 도메인이고,
    DNAJ는 J 단백질의 J 도메인이고,
    X는 임의의 링커인, 융합 단백질.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융합 단백질은 서열번호 5의 J 도메인 서열 및 서열번호 57의 폴리글루타민-결합 도메인 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융합 단백질은 서열번호 5의 J 도메인 서열 및 서열번호 57의 폴리글루타민-결합 도메인 서열의 2개 카피를 포함하는, 융합 단백질.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융합 단백질은 서열번호 89 내지 157로 이루어진 그룹으로부터 선택된 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융합 단백질은 서열번호 90의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  21. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융합 단백질은 서열번호 91의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  22. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융합 단백질은 서열번호 92의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  23. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융합 단백질은 서열번호 93의 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 표적화 시약을 추가로 포함하는, 융합 단백질.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 에피토프를 추가로 포함하는, 융합 단백질.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 신호 서열을 추가로 포함하는, 융합 단백질.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 세포에서 폴리글루타민-함유 단백질의 응집을 감소시킬 수 있는, 융합 단백질.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리글루타민 반복부-매개된 세포독성을 감소시킬 수 있는, 융합 단백질.
  29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질을 암호화하는 핵산 서열.
  30. 제29항에 있어서, 상기 핵산이 DNA인, 핵산 서열.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서, 상기 핵산은 적어도 하나의 변형된 핵산을 포함하는, 핵산 서열.
  32. 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 프로모터 영역, 5' UTR, 3' UTR 및 폴리(A) 신호를 추가로 포함하는, 핵산 서열.
  33. 제32항에 있어서, 상기 프로모터 영역은 CMV 인핸서 서열, CMV 프로모터, CBA 프로모터, UBC 프로모터, GUSB 프로모터, NSE 프로모터, 시냅신 프로모터, MeCP2 프로모터 및 GFAP 프로모터로 이루어진 그룹으로부터 선택된 서열을 포함하는, 핵산 서열.
  34. 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항의 핵산 서열을 포함하는 벡터.
  35. 제34항에 있어서, 상기 벡터는 아데노-관련 바이러스(AAV), 아데노바이러스, 렌티바이러스, 레트로바이러스, 헤르페스바이러스, 폭스바이러스(백시니아 또는 점액종), 파라믹소바이러스(홍역, RSV 또는 뉴캐슬 질환 바이러스), 배큘로바이러스, 레오바이러스, 알파바이러스, 및 플라비바이러스로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 벡터.
  36. 제34항 또는 제35항에 있어서, 상기 벡터는 AAV인, 벡터.
  37. 캡시드 및 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항의 벡터를 포함하는 바이러스 입자.
  38. 제37항에 있어서, 상기 캡시드는 AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAV9, AAV10, AAV11, AAV12, 유사형 AAV, 레서스 유래 AAV, AAVrh8, AAVrh10 및 AAV-DJan AAV 캡시드 돌연변이체, AAV 하이브리드 혈청형, 장기-친화성 AAV, 심장친화성 AAV, 및 심장친화성 AAVM41 돌연변이체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 바이러스 입자.
  39. 제37항 또는 제38항에 있어서, 상기 캡시드는 AAV2, AAV5, AAV8, AAV9 및 AAVrh10으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 바이러스 입자.
  40. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡시드는 AAV2인, 바이러스 입자.
  41. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡시드는 AAV5인, 바이러스 입자.
  42. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡시드는 AAV8인, 바이러스 입자.
  43. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡시드는 AAV9인, 바이러스 입자.
  44. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡시드는 AAV rh10인, 바이러스 입자.
  45. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질, 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질을 발현하는 세포, 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항의 핵산, 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항의 벡터, 제37항 내지 제44항 중 어느 한 항의 바이러스 입자로 이루어진 그룹으로부터 선택된 제제, 및 약제학적으로 허용되는 담체 또는 부형제를 포함하는, 약제학적 조성물.
  46. 세포에서 폴리글루타민 단백질의 독성을 감소시키는 방법으로서, 상기 세포를 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질, 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질을 발현하는 세포, 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항의 핵산, 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항의 벡터, 제37항 내지 제44항 중 어느 한 항의 바이러스 입자, 및 제45항의 약제학적 조성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 제제의 유효량과 접촉시키는 단계를 포함하는, 방법.
  47. 제46항에 있어서, 상기 세포는 대상체에 있는 것인, 방법.
  48. 제46항 또는 제47항에 있어서, 상기 대상체는 사람인, 방법.
  49. 제46항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세포는 중추 신경계의 세포인, 방법.
  50. 제46항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상체는 폴리글루타민 반복 질환을 갖는 것으로 확인된, 방법.
  51. 제46항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리글루타민 단백질은 헌팅틴, 아트로핀-1, 아탁신 1, 아탁신 2, Cav2.1, 아탁신 7, TATA-결합 단백질, 아탁신 3, 및 안드로겐 수용체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
  52. 제46항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 세포에서 폴리글루타민 단백질의 응집이 감소하는, 방법.
  53. 폴리글루타민 반복 질환의 치료, 예방 또는 진행 지연을 필요로 하는 대상체에서 폴리글루타민 반복 질환의 치료, 예방 또는 진행 지연 방법으로서, 상기 방법은 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질, 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질을 발현하는 세포, 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항의 핵산, 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항의 벡터, 제37항 내지 제44항 중 어느 한 항의 바이러스 입자, 및 제45항의 약제학적 조성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 제제의 유효량을 투여하는 단계를 포함하는, 방법.
  54. 제53항에 있어서, 상기 폴리글루타민 반복 질환은 헌팅턴병, SCA 1형, SCA 2형, SCA 6형, SCA 7형, SCA 17형, MJD/SCA3, DRPLA, 및 SBMA로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
  55. 대상체에서 폴리글루타민 반복 질환의 예방 또는 진행 지연에 사용하기 위한, 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질, 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질을 발현하는 세포, 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항의 핵산, 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항의 벡터, 제37항 내지 제44항 중 어느 한 항의 바이러스 입자, 및 제45항의 약제학적 조성물 중 하나 이상의 용도.
  56. 세포에서 단백질 응집을 감소시키는 방법으로서, 상기 세포를 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질, 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질을 발현하는 세포, 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항의 핵산, 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항의 벡터, 제37항 내지 제44항 중 어느 한 항의 바이러스 입자, 및 제45항의 약제학적 조성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 제제의 유효량과 접촉시키는 단계를 포함하는, 방법.
  57. 제56항에 있어서, 상기 세포는 대상체에 있는 것인, 방법.
  58. 제56항 또는 제57항에 있어서, 상기 대상체는 사람인, 방법.
  59. 제56항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세포는 중추 신경계의 세포인, 방법.
  60. 제56항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상체는 폴리글루타민 반복 질환을 갖는 것으로 확인된, 방법.
  61. 제56항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리글루타민 단백질은 헌팅틴, 아트로핀-1, 아탁신 1, 아탁신 2, Cav2.1, 아탁신 7, TATA-결합 단백질, 아탁신 3, 및 안드로겐 수용체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
  62. 제56항 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서, 대상체는 ALS, FTD, 파킨슨병, 헌팅턴병, 알츠하이머병, 해마 경화증, 및 루이소체 치매로 이루어진 그룹으로부터 선택된 질환을 갖는 것으로 확인된, 방법.
  63. 제56항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서, 세포에서 단백질의 응집이 감소하는, 방법.
  64. 단백질 응집 질환의 치료, 예방 또는 진행 지연을 필요로 하는 대상체에서 단백질 응집 질환의 치료, 예방 또는 진행 지연 방법으로서, 상기 방법은 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질, 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질을 발현하는 세포, 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항의 핵산, 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항의 벡터, 제37항 내지 제44항 중 어느 한 항의 바이러스 입자, 및 제45항의 약제학적 조성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 제제의 유효량을 투여하는 단계를 포함하는, 방법.
  65. 제64항에 있어서, 상기 폴리글루타민 반복 질환은 헌팅턴병, SCA 1형, SCA 2형, SCA 6형, SCA 7형, SCA 17형, MJD/SCA3, DRPLA, 및 SBMA로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
  66. 대상체에서 단백질 응집 질환의 예방 또는 진행 지연에 사용하기 위한, 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질, 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 융합 단백질을 발현하는 세포, 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항의 핵산, 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항의 벡터, 제37항 내지 제44항 중 어느 한 항의 바이러스 입자, 및 제45항의 약제학적 조성물 중 하나 이상의 용도.
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