KR20240032156A - 망막 및 cns 유전자 요법을 위한 aav 벡터 - Google Patents

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Abstract

안구 장애 또는 CNS 장애의 향상된 유전자 요법을 위한 개선된 rAAV(예를 들어, rAAV2, rAAVrh8R 등)가 본원에 제공되며, 상기 rAAV는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 아미노산의 하나 이상의 치환을 포함한다. 본 발명은 망막 세포의 개선된 형질도입을 위한 방법 및 rAAV 입자의 개선된 조성물을 이용하여 안구 질병을 치료하기 위한 방법을 제공한다. CNS의 장애의 향상된 유전자 요법을 위한 개선된 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV)(예를 들어, rAAV2, rAAVrh8R 등)가 추가로 본원에 제공된다. 본 발명은 CNS에 rAAV를 전달하기 위한 방법, rAAV 입자의 개선된 조성물을 이용하여 CNS의 장애를 치료하기 위한 방법, 및 CNS로 rAAV를 전달하고/하거나 CNS 장애를 치료하기 위한 키트를 제공한다.

Description

망막 및 CNS 유전자 요법을 위한 AAV 벡터{AAV VECTORS FOR RETINAL AND CNS GENE THERAPY}
관련 출원의 전후 참조
본 출원은 2014년 5월 2일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 61/988,131, 및 2015년 2월 10일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 62/114,575의 우선권 이익을 주장하며, 이들 출원 각각은 전체내용이 참조로서 본원에 포함된다.
ASCII 텍스트 파일 형식의 서열 목록의 제출
ASCII 텍스트 파일 형식의 하기 제출의 내용물은 이의 전체내용이 참조로서 본원에 포함된다: 서열 목록의 컴퓨터 판독 가능한 형태(CRF)(파일명: 159792010440SEQLIST.txt, 기록일: 2015년 4월 29일, 크기: 85 KB).
발명의 분야
본 발명은 눈 및 CNS로의 개선된 전달, 예를 들어, 개선된 망막 유전자 요법 및 개선된 CNS 유전자 요법을 위한 변이체 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 벡터에 관한 것이다.
망박 변성 질병은 아데노-관련 벡터(AAV) 매개 유전자 요법에 대해 가망이 있는 병소이다. AAV 벡터는 망막에서 장기간 유전자 발현을 매개할 수 있고, 최소 면역 반응을 유도할 수 있어, 이들 벡터를 눈으로의 유전자 전달을 위한 매력적인 선택으로 만든다. 망막은 광수용체 세포, 망막 색소 상피 세포 및 망막 신경절 세포를 포함하는 다양한 세포 유형으로 구성된 눈의 후면의 광 민감성 조직이다. AAV 유전자 요법 벡터에 대한 표적 세포 유형 및 벡터 전달 경로는 질병 적응증에 좌우될 것이다. 예를 들어, 연령-관련 황반 변성에 대한 I상 임상 시험은 망막 신경절 세포의 형질도입을 달성하기 위해 벡터의 유리체내 전달을 이용하고, 색소성망막염의 한 형태인 레베르 선천 흑암시 타입 2를 갖는 환자의 치료를 위한 최근의 임상 시험은 망막 색소 상피 세포를 형질도입시키기 위해 RPE65 유전자의 망막하 전달을 이용한다.
상기 유용성에 비추어, 눈으로의 AAV 전달을 개선하기 위한 신규한 작용제 및 방법을 개발할 필요가 있다.
아데노-관련 바이러스(AAV) 기반 벡터는 또한 다수의 임상 시험에서 우수한 안정성 기록으로 인해 신경학적 유전자 요법을 위한 바람직한 벡터 시스템이 되고 있다(Kaplitt, M.G. et al. (2007) Lancet 369:2097-2105; Eberling, J.L. et al. (2008) Neurology 70:1980-1983; Fiandaca, M.S. et al. (2009) Neuroimage. 47 Suppl 2:T27-35). 그러나, 신경학적 장애의 효과적인 치료는 병에 걸린 세포 집단으로의 AAV 벡터의 전달과 관련된 문제에 의해 크게 방해되어 왔다. 이러한 전달 문제는 중추신경계(CNS)를 수반하는 장애에 대해 특히 문제가 되어 왔다. 따라서, CNS로의 AAV 전달을 향상시키는 것이 추가로 필요하다.
일부 양태에서, 본 발명은 개체의 망막하로 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 투여하는 단계를 포함하는 개체의 눈으로 이종성 핵산을 전달하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 2(AAV2) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 눈 또는 CNS 내의 세포의 rAAV 입자에 의한 형질도입 효율을 증가시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은, 예를 들어, 야생형 AAV 캡시드 단백질을 포함하는 참조 rAAV 캡시드에 비해 눈 또는 CNS 내의 세포의 rAAV 입자에 의한 형질도입 효율을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 증가시킨다. 일부 구현예에서, 눈의 세포는 망막 세포, 광수용체 세포, 망막 색소 상피 세포, 두극 세포, 수평 세포, 무축삭 세포, 뮐러 세포 및/또는 신경절 세포이다. 일부 구현예에서, CNS의 세포는 희소돌기아교세포, 별아교세포, 신경세포, 뇌 실질 세포, 미세아교세포, 뇌실막세포, 및/또는 푸르킨예 세포이다.
일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에서 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:1의 아미노산 서열을 포함하는 AAV2의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:2, 4 및/또는 6과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 위치 R532에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484 및 R487 또는 위치 R585 및 R588에서의 치환을 포함한다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R484A 및 R487A 치환 또는 R585A 및 R588A 치환을 포함한다. 추가의 구현예에서, AAV 캡시드는 AAV-2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 치환 R585A 및 R588A를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV1 캡시드, AAV2 캡시드, AAV3 캡시드, AAV6 캡시드, AAV8 캡시드, AAVrh8R 캡시드, AAV9 캡시드, 또는 AAVrh10 캡시드를 포함한다.
일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 586 또는 589에서 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 또는 533에서 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 다른 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 소수성 아미노산 잔기는 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 또는 533에서 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R485, R488, R533, 또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R533A 치환을 포함한다.
일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV1, AAV6, 또는 AAV9 캡시드를 포함하며, 여기서 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV1, AAV6, 또는 AAV9의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 586 및/또는 589에 존재하고/하거나; rAAV 입자는 AAV8 또는 AAVrh10 캡시드를 포함하며, 여기서 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV8 또는 AAVrh10의 VP1넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 487, 490, 535, 588 및/또는 591에 존재한다.
일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG에 대한 결합을 변경시키는(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 캡시드 및 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩하는 이종성 핵산을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 항산화제, 신경영양 인자, 항-아폽토시스 인자, 항-혈관신생 인자, 및 항-염증 인자로 구성된 군으로부터 선택된 폴리펩티드를 인코딩한다. 추가의 구현예에서, 이종성 핵산은 Prph2, RPE65, AIPL1, GUCY2D, LCA5, CRX, CEP290, MYO 7a, 클라린, ABCA4, RDH12, IMPDH1, CRB1, LRAT, NMNAT1, TULP1, MERTK, RPGR, RP2, RPGRIP, CNGA3, CNGB3, GNAT2, GDNF, CNTF, FGF2, PEDF, EPO, BCL2, BCL-X, NFκB, 엔도스타틴, 안지오스타틴, sFlt, sPDGF-R, IL10, 항-IL17, sIL17R, IL1-ra, 항-TGFβ, sTNF-R I, sTNF-R II, 및 IL4로 구성된 군으로부터 선택된 폴리펩티드를 인코딩한다. 다른 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 핵산을 인코딩한다. 추가의 구현예에서, 치료 핵산은 siRNA, shRNA, RNAi, miRNA, 안티센스 RNA, 리보자임 또는 DNA효소(DNAzyme)이다. 일부 구현예에서, rAAV 벡터는 자가-상보성 rAAV 벡터이다.
일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG에 대한 결합을 변경시키는(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 캡시드 및 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩하는 이종성 핵산을 포함하며, 이종성 핵산은 망막에서 발현되는 프로모터 서열의 조절하에 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 하나 이상의 망막 세포 유형에서의 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산의 발현에 적합한 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 일부 구현예에서, 망막 세포는 광수용체 세포, 망막 색소 상피 세포, 두극 세포, 수평 세포, 무축삭 세포, 뮐러 세포 및/또는 신경절 세포이다. 일부 구현예에서, 프로모터는 로돕신 키나제(RK) 프로모터, 옵신 프로모터, 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터, 닭 β-액틴(CBA) 프로모터이다.
일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG에 대한 결합을 변경시키는(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 캡시드 및 개체의 망막으로의 이종성 핵산의 전달을 위한 이종성 핵산을 포함한다. 일부 구현예에서, 개체는 인간이다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 보통염색체 열성 중증 초기-발생 망막 변성(레베르 선천 흑암시), 선천성 완전색맹, 스타가르트병, 베스트병, 도이네병, 추체이영양증, 색소성망막염, X-연관 망막층간분리, 어셔증후군, 연령 관련 황반 변성, 위축성 연령 관련 황반 변성, 신생혈관 AMD, 당뇨 황반병증, 증식성 당뇨망막병증(PDR), 낭포 황반 부종, 중심 장액 망막병증, 망막박리, 안구내 염증, 녹내장, 및 후방 포도막염으로 구성된 군으로부터 선택된 안구 장애를 치료하는데 이용된다.
일부 양태에서, 본 발명은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 AAV 캡시드 단백질 내에 하나 이상의 아미노산 치환을 포함시키는 단계를 포함하는, 야생형 캡시드를 포함하는 rAAV를 이용한 세포의 형질도입에 비해 개체의 눈으로의 rAAV 입자의 망막하 전달 후의 세포의 rAAV 형질도입을 개선하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 rAAV 캡시드 단백질 및 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 AAV 캡시드 단백질 내에 하나 이상의 아미노산 치환을 포함시키는 단계를 포함하는, 개체의 눈으로의 rAAV 입자의 망막하 전달 후의 이종성 핵산의 발현을 개선하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 rAAV 캡시드 단백질 및 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다.
일부 구현예에서, 이종성 핵산의 개선된 형질도입 및/또는 개선된 발현을 갖는 rAAV 입자는 AAV 혈청형 2(AAV2) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소시킨다.
일부 구현예에서, 이종성 핵산의 개선된 형질도입 및/또는 개선된 발현을 갖는 rAAV 입자는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에서 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:1의 아미노산 서열을 포함하는 AAV2의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:2, 4 및/또는 6과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484 및 R487 또는 위치 R585 및 R588에서의 치환을 포함한다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R484A 및 R487A 치환 또는 R585A 및 R588A 치환을 포함한다. 추가의 구현예에서, AAV 캡시드는 AAV-2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 치환 R585A 및 R588A를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV1 캡시드, AAV2 캡시드, AAV3 캡시드, AAV6 캡시드, AAV8 캡시드, AAVrh8R 캡시드, AAV9 캡시드, 또는 AAVrh10 캡시드를 포함한다.
일부 구현예에서, 이종성 핵산의 개선된 형질도입 및/또는 개선된 발현을 갖는 rAAV 입자는 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 586 또는 589에서 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 또는 533에서 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 다른 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 소수성 아미노산 잔기는 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기에 대한 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 또는 533에서 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R485, R488, R533, 또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R533A 치환을 포함한다.
일부 구현예에서, 이종성 핵산의 개선된 형질도입 및/또는 개선된 발현을 갖는 rAAV 입자는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG에 대한 결합을 변경시키는(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 캡시드 및 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩하는 이종성 핵산을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 항산화제, 신경영양 인자, 항-아폽토시스 인자, 항-혈관신생 인자, 및 항-염증 인자로 구성된 군으로부터 선택된 폴리펩티드를 인코딩한다. 추가의 구현예에서, 이종성 핵산은 Prph2, RPE65, AIPL1, GUCY2D, LCA5, CRX, CEP290, MYO 7a, 클라린, ABCA4, RDH12, IMPDH1, CRB1, LRAT, NMNAT1, TULP1, MERTK, RPGR, RP2, RPGRIP, CNGA3, CNGB3, GNAT2, GDNF, CNTF, FGF2, PEDF, EPO, BCL2, BCL-X, NFκB, 엔도스타틴, 안지오스타틴, sFlt, sPDGF-R, IL10, 항-IL17, sIL17R, IL1-ra, 항-TGFβ, sTNF-R I, sTNF-R II, 및 IL4로 구성된 군으로부터 선택된 폴리펩티드를 인코딩한다. 다른 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 핵산을 인코딩한다. 추가의 구현예에서, 치료 핵산은 siRNA, shRNA, RNAi, miRNA, 안티센스 RNA, 리보자임 또는 DNA효소다. 일부 구현예에서, rAAV 벡터는 자가-상보성 rAAV 벡터이다.
일부 구현예에서, 이종성 핵산의 개선된 형질도입 및/또는 개선된 발현을 갖는 rAAV 입자는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG에 대한 결합을 변경시키는(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 캡시드 및 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩하는 이종성 핵산을 포함하며, 이종성 핵산은 망막에서 발현되는 프로모터 서열의 조절하에 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 하나 이상의 망막 세포 유형에서의 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산의 발현에 적합한 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 일부 구현예에서, 망막 세포는 광수용체 세포, 망막 색소 상피 세포, 및/또는 신경절 세포이다. 일부 구현예에서, 프로모터는 로돕신 키나제(RK) 프로모터, 옵신 프로모터, 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터, 닭 β-액틴(CBA) 프로모터이다.
일부 구현예에서, 이종성 핵산의 개선된 형질도입 및/또는 개선된 발현을 갖는 rAAV 입자는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG에 대한 결합을 변경시키는(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 캡시드 및 개체의 망막으로의 이종성 핵산의 전달을 위한 이종성 핵산을 포함한다. 일부 구현예에서, 개체는 인간이다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 보통염색체 열성 중증 초기-발생 망막 변성(레베르 선천 흑암시), 선천성 완전색맹, 스타가르트병, 베스트병, 도이네병, 추체이영양증, 색소성망막염, X-연관 망막층간분리, 어셔증후군, 연령 관련 황반 변성, 위축성 연령 관련 황반 변성, 신생혈관 AMD, 당뇨 황반병증, 증식성 당뇨망막병증(PDR), 낭포 황반 부종, 중심 장액 망막병증, 망막박리, 안구내 염증, 녹내장, 및 후방 포도막염으로 구성된 군으로부터 선택된 안구 장애를 치료하는데 이용된다.
일부 양태에서, 본 발명은 개체의 망막으로의 rAAV 입자를 포함하는 조성물의 전달을 포함하는 개체(예를 들어, 인간)에서 안구 장애를 치료하는 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 2(AAV2) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소시킨다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 개체(예를 들어, 인간)의 안구 장애의 치료에서 사용되는 이종성 핵산을 인코딩하는 rAAV 벡터를 포함하는 rAAV 입자의 망막하 전달을 포함하며, rAAV 입자는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에서 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:1의 아미노산 서열을 포함하는 AAV2의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:2, 4 및/또는 6과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484 및 R487 또는 위치 R585 및 R588에서의 치환을 포함한다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R484A 및 R487A 치환 또는 R585A 및 R588A 치환을 포함한다. 추가의 구현예에서, AAV 캡시드는 AAV-2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 치환 R585A 및 R588A를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV1 캡시드, AAV2 캡시드, AAV3 캡시드, AAV6 캡시드, AAV8 캡시드, AAVrh8R 캡시드, AAV9 캡시드, 또는 AAVrh10 캡시드를 포함한다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 개체(예를 들어, 인간)의 안구 장애의 치료에서 사용되는 이종성 핵산을 인코딩하는 rAAV 벡터를 포함하는 rAAV 입자의 망막하 전달을 포함하며, rAAV 입자는 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 586 또는 589에서 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 또는 533에 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 다른 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 소수성 아미노산 잔기는 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기에 대한 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 또는 533에 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R485, R488, R533, 또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R533A 치환을 포함한다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 개체(예를 들어, 인간)의 안구 장애의 치료에서 사용되는 이종성 핵산을 인코딩하는 rAAV 벡터 및 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG에 대한 결합을 변경시키는(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 망막하 전달을 포함한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 항산화제, 신경영양 인자, 항-아폽토시스 인자, 항-혈관신생 인자, 및 항-염증 인자로 구성된 군으로부터 선택된 폴리펩티드를 인코딩한다. 추가의 구현예에서, 이종성 핵산은 Prph2, RPE65, AIPL1, GUCY2D, LCA5, CRX, CEP290, MYO 7a, 클라린, ABCA4, RDH12, IMPDH1, CRB1, LRAT, NMNAT1, TULP1, MERTK, RPGR, RP2, RPGRIP, CNGA3, CNGB3, GNAT2, GDNF, CNTF, FGF2, PEDF, EPO, BCL2, BCL-X, NFκB, 엔도스타틴, 안지오스타틴, sFlt, sPDGF-R, IL10, 항-IL17, sIL17R, IL1-ra, 항-TGFβ, sTNF-R I, sTNF-R II, 및 IL4로 구성된 군으로부터 선택된 폴리펩티드를 인코딩한다. 다른 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 핵산을 인코딩한다. 추가의 구현예에서, 치료 핵산은 siRNA, shRNA, RNAi, miRNA, 안티센스 RNA, 리보자임 또는 DNA효소다. 일부 구현예에서, rAAV 벡터는 자가-상보성 rAAV 벡터이다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 개체(예를 들어, 인간)의 안구 장애의 치료에서 사용되는 이종성 핵산을 인코딩하는 rAAV 벡터 및 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG에 대한 결합을 변경시키는(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 망막하 전달을 포함하며, 이종성 핵산은 망막에서 발현되는 프로모터 서열의 조절하에 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 하나 이상의 망막 세포 유형에서의 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산의 발현에 적합한 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 일부 구현예에서, 망막 세포는 광수용체 세포, 망막 색소 상피 세포, 및/또는 신경절 세포이다. 일부 구현예에서, 프로모터는 로돕신 키나제(RK) 프로모터, 옵신 프로모터, 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터, 닭 β-액틴(CBA) 프로모터이다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 개체(예를 들어, 인간)의 안구 장애의 치료에서 사용되는 이종성 핵산을 인코딩하는 rAAV 벡터 및 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG에 대한 결합을 변경시키는(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 망막하 전달을 포함하며, 안구 장애는 보통염색체 열성 중증 초기-발생 망막 변성(레베르 선천 흑암시), 선천성 완전색맹, 스타가르트병, 베스트병, 도이네병, 추체이영양증, 색소성망막염, X-연관 망막층간분리, 어셔증후군, 연령 관련 황반 변성, 위축성 연령 관련 황반 변성, 신생혈관 AMD, 당뇨 황반병증, 증식성 당뇨망막병증(PDR), 낭포 황반 부종, 중심 장액 망막병증, 망막박리, 안구내 염증, 녹내장, 및 후방 포도막염으로 구성된 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 rAAV 입자를 포함하는 조성물의 망막하 전달을 포함하며, rAAV 입자는 개체(예를 들어, 인간)의 안구 장애의 치료에서 사용되는 이종성 핵산을 인코딩하는 rAAV 벡터 및 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG에 대한 결합을 변경시키는(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물 내 입자의 농도는 약 1 × 106 DRP/㎖ 내지 약 1 × 1014 DRP/㎖이다. 일부 구현예에서, rAAV 입자의 조성물은 개체의 시각 기능을 치료하는데 효과적이다. 일부 구현예에서, 시각 기능은 미세시야검사, 암-순응 시야측정법, 시각 이동(visual mobility)의 평가, 시력, ERG, 또는 판독 평가에 의해 평가된다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 개체의 시각 기능에서의 개선을 발생시킨다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 안구 장애의 진행으로 인한 인간의 시각 기능의 감퇴 진행의 예방 또는 둔화를 발생시킨다.
일부 양태에서, 본 발명은 a) 유효량의 rAAV 입자를 포함하는 조성물로서, i) rAAV 입자의 캡시드 단백질이 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하고, ii) 벡터가 치료 폴리펩티드 또는 치료 RNA를 인코딩하는 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는, 조성물; 및 b) rAAV의 망막 전달을 위한 장치를 포함하는 개체의 눈으로의 벡터의 망막하 전달을 위한 시스템을 제공한다. 일부 구현예에서, 장치는 미세-구멍 삽입관 및 주사기를 포함하며, 미세 구멍 삽입관은 27 내지 45 게이지이다. 일부 구현예에서, rAAV 입자의 조성물은 주사기 내에 함유된다. 일부 구현예에서, 삽입관은 주사기에 부착된다. 일부 구현예에서, 조성물 내 입자의 농도는 약 1 × 106 DRP/㎖ 내지 약 1 × 1014 DRP/㎖이다.
일부 구현예에서, 시스템의 rAAV 입자는 HSPG 결합을 변경시키는(예를 들어, 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 AAV2 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 눈 또는 CNS 내의 세포의 rAAV 입자에 의한 형질도입 효율을 증가시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은, 예를 들어, 야생형 AAV 캡시드 단백질을 포함하는 참조 rAAV 캡시드에 비해 눈 또는 CNS 내의 세포의 rAAV 입자에 의한 형질도입 효율을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 증가시킨다. 일부 구현예에서, 눈의 세포는 망막 세포, 광수용체 세포, 망막 색소 상피 세포, 두극 세포, 수평 세포, 무축삭 세포, 뮐러 세포 및/또는 신경절 세포이다. 일부 구현예에서, CNS의 세포는 희소돌기아교세포, 별아교세포, 신경세포, 뇌 실질 세포, 미세아교세포, 뇌실막세포, 및/또는 푸르킨예 세포이다.
일부 구현예에서, 시스템의 rAAV 입자는 HSPG 결합을 변경시키는(예를 들어, 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 AAV2 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:1의 아미노산 서열을 포함하는 AAV2의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:2, 4 및/또는 6과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484 및 R487 또는 위치 R585 및 R588에서의 치환을 포함한다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R484A 및 R487A 치환 또는 R585A 및 R588A 치환을 포함한다. 추가의 구현예에서, AAV 캡시드는 AAV-2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 치환 R585A 및 R588A를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV1 캡시드, AAV2 캡시드, AAV3 캡시드, AAV6 캡시드, AAV8 캡시드, AAVrh8R 캡시드, AAV9 캡시드, 또는 AAVrh10 캡시드를 포함한다.
일부 구현예에서, 시스템의 rAAV 입자는 HSPG 결합을 변경시키는(예를 들어, 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 AAV2 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 586 또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 다른 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 소수성 아미노산 잔기는 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기에 대한 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R485, R488, R533, 또는 T589에서의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R533A 치환을 포함한다.
일부 구현예에서, 시스템의 rAAV 입자는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG 결합을 변경시키는(예를 들어, 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 AAV 캡시드 및 이종성 핵산을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 항산화제, 신경영양 인자, 항-아폽토시스 인자, 항-혈관신생 인자, 및 항-염증 인자로 구성된 군으로부터 선택된 폴리펩티드를 인코딩한다. 추가의 구현예에서, 이종성 핵산은 Prph2, RPE65, AIPL1, GUCY2D, LCA5, CRX, CEP290, MYO 7a, 클라린, ABCA4, RDH12, IMPDH1, CRB1, LRAT, NMNAT1, TULP1, MERTK, RPGR, RP2, RPGRIP, CNGA3, CNGB3, GNAT2, GDNF, CNTF, FGF2, PEDF, EPO, BCL2, BCL-X, NFκB, 엔도스타틴, 안지오스타틴, sFlt, sPDGF-R, IL10, 항-IL17, sIL17R, IL1-ra, 항-TGFβ, sTNF-R I, sTNF-R II, 및 IL4로 구성된 군으로부터 선택된 폴리펩티드를 인코딩한다. 다른 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 핵산을 인코딩한다. 추가의 구현예에서, 치료 핵산은 siRNA, RNAi, miRNA, 안티센스 RNA, 리보자임 또는 DNA효소다. 일부 구현예에서, rAAV 벡터는 자가-상보성 rAAV 벡터이다.
일부 구현예에서, 시스템의 rAAV 입자는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG 결합을 변경시키는(예를 들어, 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 AAV 캡시드 및 이종성 핵산을 포함하는 rAAV 벡터를 포함하며, 이종성 핵산은 망막에서 발현되는 프로모터 서열의 조절하에 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 하나 이상의 망막 세포 유형에서 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산의 발현에 적합한 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 일부 구현예에서, 망막 세포는 광수용체 세포, 망막 색소 상피 세포, 및/또는 신경절 세포이다. 일부 구현예에서, 프로모터는 로돕신 키나제(RK) 프로모터, 옵신 프로모터, 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터, 닭 β-액틴(CBA) 프로모터이다.
일부 구현예에서, 시스템의 rAAV 입자는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG 결합을 변경시키는(예를 들어, 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 AAV 캡시드 및 개체의 망막으로의 이종성 핵산의 전달을 위해 이용되는 이종성 핵산을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, 개체는 인간이다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 보통염색체 열성 중증 초기-발생 망막 변성(레베르 선천 흑암시), 선천성 완전색맹, 스타가르트병, 베스트병, 도이네병, 추체이영양증, 색소성망막염, X-연관 망막층간분리, 어셔증후군, 연령 관련 황반 변성, 위축성 연령 관련 황반 변성, 신생혈관 AMD, 당뇨 황반병증, 증식성 당뇨망막병증(PDR), 낭포 황반 부종, 중심 장액 망막병증, 망막박리, 안구내 염증, 녹내장, 및 후방 포도막염으로 구성된 군으로부터 선택된 안구 장애를 치료하는데 이용된다.
일부 양태에서, 본 발명은 개체의 중추신경계(CNS)로 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 투여하는 단계를 포함하는 개체의 CNS로 이종성 핵산을 전달하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명은 개체의 중추신경계(CNS)로 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 투여하는 단계를 포함하는, 야생형 캡시드를 포함하는 rAAV를 이용한 세포의 형질도입에 비해 개체의 CNS 내의 세포의 rAAV 형질도입을 개선하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 추가의 양태에서, 본 발명은 개체의 중추신경계(CNS)로 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 투여하는 단계를 포함하는 개체의 CNS에서 이종성 핵산의 발현을 개선하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 또 다른 추가의 양태에서, 본 발명은 개체의 중추신경계(CNS)로 유효량의 rAAV 입자를 포함하는 조성물을 투여하는 단계를 포함하는 개체의 CNS의 장애를 치료하는 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 참조 rAAV 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 이종성 핵산의 발현 수준에 비해 증가된 발현 수준으로 발현된다. 일부 구현예에서, 핵산의 발현은 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 증가된다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 참조 rAAV 캡시드를 포함하는 rAAV 입자에 비해 감소된 신경염증을 야기시킨다. 일부 구현예에서, 신경염증은 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소된다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 2(AAV2) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 참조 rAAV 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 결합에 비해 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 참조 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 결합에 비해 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소시킨다. 일부 구현예에서, 참조 rAAV 캡시드는 야생형 rAAV 캡시드 또는 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 참조 rAAV 캡시드는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환이 결여된 rAAV 캡시드 또는 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 눈 또는 CNS 내의 세포의 rAAV 입자에 의한 형질도입 효율을 증가시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은, 예를 들어, 야생형 AAV 캡시드 단백질을 포함하는 참조 rAAV 캡시드에 비해 눈 또는 CNS 내의 세포의 rAAV 입자에 의한 형질도입 효율을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 증가시킨다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV1 캡시드, AAV2 캡시드, AAV3 캡시드, AAV6 캡시드, AAV8 캡시드, AAVrh8R 캡시드, AAV9 캡시드, 또는 AAVrh10 캡시드를 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 투여는 직접 척수 주사 및/또는 뇌내 투여를 포함한다. 일부 구현예에서, 뇌내 투여는 대뇌, 연수, 교뇌, 소뇌, 두개강내, 뇌 주위의 수막, 경질막, 거미막, 연질막, 뇌 주위의 거미막밑 공간의 뇌척수액(CSF), 소뇌의 심부 소뇌핵, 대뇌의 뇌실계, 거미막밑공간, 선조체, 피질, 중격, 시상, 시상하부, 및 뇌의 실질로 구성된 군으로부터 선택된 부위에서 이루어진다. 일부 구현예에서, 투여는 적어도 하나의 뇌 가쪽뇌실로의 뇌실내 주사이다. 일부 구현예에서, 투여는 경부, 흉부, 및/또는 요부 영역 내의 수막강내 주사이다. 일부 구현예에서, 투여는 선조체내 주사이다. 일부 구현예에서, 투여는 시상내 주사이다. 일부 구현예에서, 투여는 실질내 주사이다. 일부 구현예에서, 투여는 직접 척수 주사, 두개내, 및/또는 뇌내 투여를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 단일 부위에서 투여된다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, rAAV 입자는 정위 전달에 의해 전달된다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 전달 강화 전달법(convection enhanced delivery)에 의해 전달된다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 CED 전달 시스템을 이용하여 투여된다. 일부 구현예에서, CED 전달 시스템은 삽입관 및/또는 펌프를 포함한다. 일부 구현예에서, 삽입관은 환류-저항 삽입관 또는 계단 모양 삽입관(stepped cannula)이다. 일부 구현예에서, 펌프는 수동 펌프이다. 일부 구현예에서, 펌프는 삼투 펌프이다. 일부 구현예에서, 펌프는 주입 펌프이다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸은 CNS의 하나 이상의 세포에서 발현된다. 일부 구현예에서, CNS의 하나 이상의 세포는 희소돌기아교세포, 별아교세포, 신경세포, 뇌 실질 세포, 미세아교세포, 뇌실막세포, 및/또는 푸르킨예 세포이다. 일부 구현예에서, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸은 신경세포에서 발현된다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS의 하나 이상의 세포에서 발현된다. 일부 구현예에서, CNS의 하나 이상의 세포는 희소돌기아교세포, 별아교세포, 신경세포, 뇌 실질 세포, 미세아교세포, 뇌실막세포, 및/또는 푸르킨예 세포이다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 신경세포에서 발현된다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 신경세포에서만 발현된다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 448, 451, 484, 487, 527, 532, 585 및/또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:1의 아미노산 서열을 포함하는 AAV2의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R347, R350, K390, K395, R448, R451, R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:2, 4 및/또는 6과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 기초로 하여 넘버링되는 R347A, R350A, K390A, K395A, R448A, R451A, R484A, R487A, K527A, K532A, R585A 및/또는 R588A 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484 및 R487 또는 위치 R585 및 R588에서의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R484A 및 R487A 치환 또는 R585A 및 R588A 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 치환 R585A 및 R588A를 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 치환 K532A를 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 586 또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 다른 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 소수성 아미노산 잔기는 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기에 대한 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R485, R488, R533, 또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R533A 치환을 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS-관련 유전자를 인코딩한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 효소, 신경영양 인자, CNS-관련 장애를 갖는 개체에서 결핍되거나 돌연변이되는 폴리펩티드, 항산화제, 항-아폽토시스 인자, 항-혈관신생 인자, 및 항-염증 인자, 알파-시누클레인, 산 베타-글루코시다제(GBA), 베타-갈락토시다제-1(GLB1), 이두로네이트 2-설파타제(IDS), 갈락토실세라미다제(GALC), 만노시다제, 알파-D-만노시다제(MAN2B1), 베타-만노시다제(MANBA), 슈도아릴설파타제 A(ARSA), N-아세틸글루코사민-1-포스포트랜스페라제(GNPTAB), 산 스핑고미엘리나제(ASM), 니만-픽 C 단백질(NPC1), 산 알파-1,4-글루코시다제 (GAA), 헥소스아미니다제 베타 서브유닛, HEXB, N-설포글루코사민 설포하이드롤라제(MPS3A), N-알파-아세틸글루코사미니다제(NAGLU), 헤파린 아세틸-CoA, 알파-글루코사미니다제 N-아세틸트랜스페라제(MPS3C), N-아세틸글루코사민-6-설파타제(GNS), 알파-N-아세틸갈락토사미니다제(NAGA), 베타-글루쿠로니다제(GUSB), 헥소스아미니다제 알파 서브유닛(HEXA), 헌팅틴(HTT), 리소좀 산 리파제(LIPA), 아스파르틸글루코사미니다제, 알파-갈락토시다제 A, 팔미토일 단백질 티오에스테라제, 트리펩티딜 펩티다제, 리소좀 막횡단 단백질, 시스테인 전달체, 산 세라미다제, 산 알파-L-푸코시다제, 카텝신 A, 알파-L-이두로니다제, 아릴설파타제 B, 아릴설파타제 A, N-아세틸갈락토사민-6-설페이트, 산 베타-갈락토시다제, 또는 알파-뉴라미다제로 구성된 군으로부터 선택된 폴리펩티드를 인코딩한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 신경세포 아폽토시스 억제 단백질(NAIP), 신경 성장 인자(NGF), 신경아교세포-유래 성장 인자(GDNF), 뇌-유래 성장 인자(BDNF), 섬모 신경영양 인자(CNTF), 티로신 하이드록실라제(TH), GTP-사이클로하이드롤라제(GTPCH), 아미노산 데카르복실라제(AADC) , 항산화제, 항-혈관신생 폴리펩티드, 항-염증성 폴리펩티드, 아스파르토아실라제(ASPA)로 구성된 군으로부터 선택된 폴리펩티드를 인코딩한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 핵산을 인코딩한다. 일부 구현예에서, 치료 핵산은 siRNA, shRNA, RNAi, miRNA, 안티센스 RNA, 리보자임 또는 DNA효소다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS의 하나 이상의 세포에서 발현되는 프로모터 서열의 조절하에 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 사이토메갈로바이러스(CMV) 즉시 초기 프로모터, RSV LTR, MoMLV LTR, 포스포글리세레이트 키나제-1(PGK) 프로모터, 원숭이 바이러스 40(SV40) 프로모터, CK6 프로모터, 트랜스티레틴 프로모터 (TTR), TK 프로모터, 테트라사이클린 반응성 프로모터 (TRE), HBV 프로모터, hAAT 프로모터, LSP 프로모터, 키메라 간-특이적 프로모터(LSP), E2F 프로모터, 텔로메라제(hTERT) 프로모터; 사이토메갈로바이러스 인핸서/닭 베타-액틴/토끼 β-글로빈 프로모터(CAG) 프로모터, 신장 인자 1-알파 프로모터(EF1-알파) 프로모터, 인간 β-글루쿠로니다제 프로모터, 닭 β-액틴(CBA) 프로모터, 레트로바이러스 라우스 육종 바이러스(RSV) LTR 프로모터, 디하이드로폴레이트 환원효소 프로모터, 및 13-액틴 프로모터로 구성된 군으로부터 선택된 프로모터 서열의 조절하에 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS의 하나 이상의 세포에서의 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산의 발현에 적합한 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 일부 구현예에서, CNS의 하나 이상의 세포는 뇌의 하나 이상의 세포를 포함한다. 일부 구현예에서, CNS의 하나 이상의 세포는 희소돌기아교세포, 별아교세포, 신경세포, 뇌 실질 세포, 미세아교세포, 뇌실막세포, 및/또는 푸르킨예 세포이다. 일부 구현예에서, 뇌의 세포는 신경세포이다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, rAAV 벡터는 자가-상보성 rAAV 벡터이다. 일부 구현예에서, 벡터는 이종성 핵산을 인코딩하는 제1 핵산 서열 및 핵산의 상보체를 인코딩하는 제2 핵산 서열을 포함하며, 제1 핵산 서열은 이의 길이 대부분 또는 전부를 따라 제2 핵산 서열과 가닥내 염기쌍을 형성할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 핵산 서열 및 제2 핵산 서열은 돌연변이된 AAV ITR에 의해 연결되며, 돌연변이된 AAV ITR은 D 영역의 결실을 포함하고, 말단 분해 서열의 돌연변이를 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 개체는 인간이다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS의 장애를 치료하는데 이용되는 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩한다. 일부 구현예에서, CNS의 장애는 리소좀 축적병(LSD), 헌팅턴병, 간질, 파킨슨병, 알츠하이머병, 뇌졸중, 피질기저핵 변성(CBD), 피질기저핵 신경절 변성(CBGD), 전측두엽 치매(FTD), 다계통 위축증(MSA), 진행성 핵상 마비(PSP) 또는 뇌의 암이다. 일부 구현예에서, 상기 장애는 아스파르틸글루소아미뉴리아(Aspartylglusoaminuria), 파브리병(Fabry), 영아 배튼병(CNL1), 전형적 후기 영아 배튼병(CNL2), 소아 배튼병(CNL3), 배튼병 형태 CNL4, 배튼병 형태 CNL5, 배튼병 형태 CNL6, 배튼병 형태 CNL7, 배튼병 형태 CNL8, 시스틴증, 파아버병(Farber), 푸코시드 축적증, 갈락토시도시알산증(Galactosidosialidosis), 고셔병 타입 1, 고셔병 타입 2, 고셔병 타입 3, GM1 강글리오시드증, 헌터병, 크라베병, α 만노시드증병, β 만노시드증병, 마로토-라미병(Maroteaux-Lamy), 이염성백질디스트로피병, 모르퀴오병(Morquio) A, 모르퀴오병 B, 점액지질증 II/III 질병, 니만-픽(Niemann-Pick) A 질병, 니만-픽 B 질병, 니만-픽 C 질병, 폼페병, 샌드호프병, 센필리포(Sanfillipo) A 질병, 센필리포 B 질병, 센필리포C 질병, 센필리포 D 질병, 쉰들러병, 쉰들러-칸자키병(Schindler-Kanzaki), 시알산증, 슬라이병, 테이-삭스병, 및 월만병으로 구성된 군으로부터 선택된 리소좀 축적병이다. 일부 구현예에서, CNS의 장애는 헌팅턴병 또는 파킨슨병이다.
일부 양태에서, 본 발명은 개체의 선조체로 유효량의 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 포함하는 조성물을 투여하는 단계를 포함하는, 개체의 헌팅턴병을 치료하는 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩한다. 일부 구현예에서, 치료 폴리펩티드는 헌팅틴 폴리펩티드 또는 이의 단편이다. 일부 구현예에서, 헌팅틴 폴리펩티드 또는 이의 단편은 기능성 헌팅틴 폴리펩티드 또는 이의 기능성 단편이다. 일부 구현예에서, 치료 핵산은 헌팅틴에 특이적인 RNAi를 포함한다. 일부 구현예에서, RNAi는 miRNA이다.
일부 양태에서, 본 발명은 개체의 선조체로 유효량의 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 포함하는 조성물을 투여하는 단계를 포함하는, 개체의 파킨슨병을 치료하는 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩한다. 일부 구현예에서, 치료 폴리펩티드는 TH, GTPCII, GDNF, BDNF, 및/또는 AADC; 또는 이들의 단편이다. 일부 구현예에서, 치료 폴리펩티드는 AADC 또는 이의 단편이다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 참조 rAAV 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 이종성 핵산의 발현 수준에 비해 증가된 발현 수준으로 발현된다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 참조 rAAV 캡시드를 포함하는 rAAV 입자에 비해 감소된 신경염증을 야기시킨다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 2(AAV2) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 참조 rAAV 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 결합에 비해 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 참조 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 결합에 비해 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소시킨다. 일부 구현예에서, 참조 rAAV 캡시드는 야생형 rAAV 캡시드 또는 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 참조 rAAV 캡시드는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환이 결여된 rAAV 캡시드 또는 캡시드 단백질을 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, rAAV 입자는 정위 전달에 의해 전달된다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 전달 강화 전달법에 의해 전달된다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 CED 전달 시스템을 이용하여 투여된다. 일부 구현예에서, 삽입관은 환류-저항 삽입관 또는 계단 모양 삽입관이다. 일부 구현예에서, CED 전달 시스템은 삽입관 및/또는 펌프를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 CED 전달 시스템을 이용하여 투여된다. 일부 구현예에서, 펌프는 수동 펌프이다. 일부 구현예에서, 펌프는 삼투 펌프이다. 일부 구현예에서, 펌프는 주입 펌프이다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸은 CNS의 하나 이상의 세포에서 발현된다. 일부 구현예에서, CNS의 하나 이상의 세포는 희소돌기아교세포, 별아교세포, 신경세포, 뇌 실질 세포, 미세아교세포, 뇌실막세포, 및/또는 푸르킨예 세포이다. 일부 구현예에서, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸은 신경세포에서 발현된다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS의 하나 이상의 세포에서 발현된다. 일부 구현예에서, CNS의 하나 이상의 세포는 희소돌기아교세포, 별아교세포, 신경세포, 뇌 실질 세포, 미세아교세포, 뇌실막세포, 및/또는 푸르킨예 세포이다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 신경세포에서 발현된다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 신경세포에서만 발현된다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:1의 아미노산 서열을 포함하는 AAV2의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R347, R350, K390, K395, R448, R451, R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:2, 4 및/또는 6과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 기초로 하여 넘버링되는 R347A, R350A, K390A, K395A, R448A, R451A, R484A, R487A, K527A, K532A, R585A 및/또는 R588A 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484 및 R487 또는 위치 R585 및 R588에서의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R484A 및 R487A 치환 또는 R585A 및 R588A 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 치환 R585A 및 R588A를 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 치환 K532A를 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 586 또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 또는 533에서 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 다른 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 소수성 아미노산 잔기는 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기에 대한 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R485, R488, R533, 또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R533A 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV1 캡시드, AAV2 캡시드, AAV3 캡시드, AAV6 캡시드, AAV8 캡시드, AAVrh8R 캡시드, AAV9 캡시드, 또는 AAVrh10 캡시드를 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS의 하나 이상의 세포에서 발현되는 프로모터 서열의 조절하에 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 사이토메갈로바이러스(CMV) 즉시 초기 프로모터, RSV LTR, MoMLV LTR, 포스포글리세레이트 키나제-1(PGK) 프로모터, 원숭이 바이러스 40(SV40) 프로모터, CK6 프로모터, 트랜스티레틴 프로모터(TTR), TK 프로모터, 테트라사이클린 반응성 프로모터(TRE), HBV 프로모터, hAAT 프로모터, LSP 프로모터, 키메라 간-특이적 프로모터(LSP), E2F 프로모터, 텔로메라제(hTERT) 프로모터; 사이토메갈로바이러스 인핸서/닭 베타-액틴/토끼 β-글로빈 프로모터(CAG) 프로모터, 신장 인자 1-알파 프로모터(EF1-알파) 프로모터, 인간 β-글루쿠로니다제 프로모터, 닭 β-액틴(CBA) 프로모터, 레트로바이러스 라우스 육종 바이러스(RSV) LTR 프로모터, 디하이드로폴레이트 환원효소 프로모터, 및 13-액틴 프로모터로 구성된 군으로부터 선택된 프로모터 서열의 조절하에 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS의 하나 이상의 세포에서 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산의 발현에 적합한 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 일부 구현예에서, CNS의 하나 이상의 세포는 뇌의 하나 이상의 세포를 포함한다. 일부 구현예에서, CNS의 하나 이상의 세포는 희소돌기아교세포, 별아교세포, 신경세포, 뇌 실질 세포, 미세아교세포, 뇌실막세포, 및/또는 푸르킨예 세포이다. 일부 구현예에서, 뇌의 세포는 신경세포이다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, rAAV 벡터는 자가-상보성 rAAV 벡터이다. 일부 구현예에서, 벡터는 이종성 핵산을 인코딩하는 제1 핵산 서열 및 핵산의 상보체를 인코딩하는 제2 핵산 서열을 포함하며, 제1 핵산 서열은 이의 길이 대부분 또는 전부를 따라 제2 핵산 서열과 가닥내 염기쌍을 형성할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 핵산 서열 및 제2 핵산 서열은 돌연변이된 AAV ITR에 의해 연결되며, 돌연변이된 AAV ITR은 D 영역의 결실을 포함하고, 말단 분해 서열의 돌연변이를 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 개체는 인간이다.
일부 양태에서, 본 발명은 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 포함하는 상기 구현예 중 임의의 구현예에서 사용하기 위한 키트를 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명은 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 포함하는 조성물을 포함하는 개체의 중추신경계(CNS)로 이종성 핵산을 전달하기 위한 키트를 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명은 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 포함하는 조성물을 포함하는 개체의 중추신경계(CNS) 장애를 치료하기 위한 키트를 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) CNS 장애를 치료하기 위한 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, CNS 장애는 헌팅턴병이다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩한다. 일부 구현예에서, 치료 폴리펩티드는 헌팅틴 폴리펩티드 또는 이의 단편이다. 일부 구현예에서, 헌팅틴 폴리펩티드 또는 이의 단편은 기능성 헌팅틴 폴리펩티드 또는 이의 기능성 단편이다. 일부 구현예에서, 치료 핵산은 헌팅틴에 특이적인 RNAi를 포함한다. 일부 구현예에서, RNAi는 miRNA이다. 일부 구현예에서, CNS 장애는 파킨슨병이다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩한다. 일부 구현예에서, 치료 폴리펩티드는 TH, GTPCII, GDNF, BDNF, 및/또는 AADC; 또는 이들의 단편이다. 일부 구현예에서, 치료 폴리펩티드는 AADC 또는 이의 단편이다.
일부 양태에서, 본 발명은 상기 구현예 중 임의의 구현예에서 사용하기 위한 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 제공한다. 일부 양태에서, 본 발명은 개체의 중추신경계(CNS)로 이종성 핵산을 전달하기 위한 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명은 개체의 중추신경계(CNS)의 장애를 치료하기 위한 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명은 개체의 헌팅턴병을 치료하기 위한 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함하고, rAAV 입자는 선조체로의 전달을 위해 제형화된다. 일부 양태에서, 본 발명은 개체의 파킨슨병을 치료하기 위한 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함하고, rAAV 입자는 선조체로의 전달을 위해 제형화된다. 일부 양태에서, 본 발명은 개체의 헌팅턴병을 치료하기 위한 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함하고, rAAV 입자는 단일 부위 전달(예를 들어, 개체의 CNS로의 전달)을 위해 제형화된다. 일부 양태에서, 본 발명은 개체의 파킨슨병을 치료하기 위한 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함하고, rAAV 입자는 단일 부위 전달(예를 들어, 개체의 CNS로의 전달)을 위해 제형화된다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 참조 rAAV 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 이종성 핵산의 발현 수준에 비해 증가된 발현 수준으로 발현된다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 참조 캡시드를 포함하는 rAAV 캡시드를 포함하는 rAAV 입자에 비해 감소된 신경염증을 야기시킨다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 2(AAV2) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 참조 rAAV 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 결합에 비해 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 참조 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 결합에 비해 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소시킨다. 일부 구현예에서, 참조 rAAV 캡시드는 야생형 rAAV 캡시드 또는 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 참조 rAAV 캡시드는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환이 결여된 rAAV 캡시드 또는 캡시드 단백질을 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸은 CNS의 하나 이상의 세포에서 발현된다. 일부 구현예에서, CNS의 하나 이상의 세포는 희소돌기아교세포, 별아교세포, 신경세포, 뇌 실질 세포, 미세아교세포, 뇌실막세포, 및/또는 푸르킨예 세포이다. 일부 구현예에서, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸은 신경세포에서 발현된다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS의 하나 이상의 세포에서 발현된다. 일부 구현예에서, CNS의 하나 이상의 세포는 희소돌기아교세포, 별아교세포, 신경세포, 뇌 실질 세포, 미세아교세포, 뇌실막세포, 및/또는 푸르킨예 세포이다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 신경세포에서 발현된다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 신경세포에서만 발현된다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R347, R350, K390, K395, R448, R451, R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:2, 4 및/또는 6과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 기초로 하여 넘버링되는 R347A, R350A, K390A, K395A, R448A, R451A, R484A, R487A, K527A, K532A, R585A 및/또는 R588A 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484 및 R487 또는 위치 R585 및 R588에서의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R484A 및 R487A 치환 또는 R585A 및 R588A 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 치환 R585A 및 R588A를 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 치환 K532A를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV1 캡시드, AAV2 캡시드, AAV3 캡시드, AAV6 캡시드, AAV8 캡시드, AAVrh8R 캡시드, AAV9 캡시드, 또는 AAVrh10 캡시드를 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 586 또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 다른 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 소수성 아미노산 잔기는 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R485, R488, R533, 또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:11과 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 100%의 서열 동일성을 갖는 하나 이상의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R533A 치환을 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS의 하나 이상의 세포에서 발현되는 프로모터 서열의 조절하에 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 사이토메갈로바이러스(CMV) 즉시 초기 프로모터, RSV LTR, MoMLV LTR, 포스포글리세레이트 키나제-1(PGK) 프로모터, 원숭이 바이러스 40(SV40) 프로모터, CK6 프로모터, 트랜스티레틴 프로모터(TTR), TK 프로모터, 테트라사이클린 반응성 프로모터(TRE), HBV 프로모터, hAAT 프로모터, LSP 프로모터, 키메라 간-특이적 프로모터(LSP), E2F 프로모터, 텔로메라제(hTERT) 프로모터; 사이토메갈로바이러스 인핸서/닭 베타-액틴/토끼 β-글로빈 프로모터(CAG) 프로모터, 신장 인자 1-알파 프로모터(EF1-알파) 프로모터, 인간 β-글루쿠로니다제 프로모터, 닭 β-액틴(CBA) 프로모터, 레트로바이러스 라우스 육종 바이러스(RSV) LTR 프로모터, 디하이드로폴레이트 환원효소 프로모터, 및 13-액틴 프로모터로 구성된 군으로부터 선택된 프로모터 서열의 조절하에 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS의 하나 이상의 세포에서 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산의 발현에 적합한 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 일부 구현예에서, CNS의 하나 이상의 세포는 뇌의 하나 이상의 세포를 포함한다. 일부 구현예에서, CNS의 하나 이상의 세포는 희소돌기아교세포, 별아교세포, 신경세포, 뇌 실질 세포, 미세아교세포, 뇌실막세포, 및/또는 푸르킨예 세포이다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, rAAV 벡터는 자가-상보성 rAAV 벡터이다. 일부 구현예에서, 벡터는 이종성 핵산을 인코딩하는 제1 핵산 서열 및 핵산의 상보체를 인코딩하는 제2 핵산 서열을 포함하며, 제1 핵산 서열은 이의 길이 대부분 또는 전부를 따라 제2 핵산 서열과 가닥내 염기쌍을 형성할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 핵산 서열 및 제2 핵산 서열은 돌연변이된 AAV ITR에 의해 연결되며, 돌연변이된 AAV ITR은 D 영역의 결실을 포함하고, 말단 분해 서열의 돌연변이를 포함한다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, 개체는 인간이다.
상기 양태 및 구현예의 일부 구현예에서, rAAV 입자는 조성물 내에 존재한다. 일부 구현예에서, 조성물은 완충제 및/또는 약학적으로 허용되는 부형제를 포함한다. 일부 구현예에서, 키트 또는 rAAV 입자는 CNS로의 rAAV 입자의 조성물의 전달을 위한 설명서를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 키트 또는 rAAV 입자는 선조체로의 rAAV 입자의 조성물의 전달을 위한 설명서를 추가로 포함한다.
일부 양태에서, 본 발명은 AAVrh8R 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 입자를 제공하며, AAVrh8R 캡시드 단백질은 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하고, 하나 이상의 아미노산 치환은 야생형 AAVrh8R 캡시드 단백질을 포함하는 AAV 입자에 비해 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 증가시키거나, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에 존재한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 증가시킨다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 586에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 A586에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 A586R 또는 A586K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:10의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다.
일부 양태에서, 본 발명은 캡시드 단백질로 하나 이상의 아미노산 치환을 도입시키는 단계를 포함하는, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 AAVrh8R 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 입자의 결합을 증가시키는 방법을 제공하며, 하나 이상의 아미노산 치환은 야생형 AAVrh8R 캡시드 단백질을 포함하는 AAV 입자에 비해 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 증가시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 증가시킨다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 586에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 A586에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 A586R 또는 A586K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:10의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다.
일부 양태에서, 본 발명은 개체에 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 유리체내 투여하는 단계를 포함하는 개체의 망막으로 이종성 핵산을 전달하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 AAV 캡시드 단백질 내에 하나 이상의 아미노산 치환을 포함시키는 단계를 포함하는, 야생형 캡시드를 포함하는 rAAV를 이용한 세포의 형질도입에 비해 개체의 눈으로의 rAAV 입자의 유리체내 전달 후의 세포의 rAAV 형질도입을 개선하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 rAAV 캡시드 단백질 및 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 AAV 캡시드 단백질 내에 하나 이상의 아미노산 치환을 포함시키는 단계를 포함하는, 개체의 눈으로의 rAAV 입자의 유리체내 전달 후의 이종성 핵산의 발현을 개선하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 rAAV 캡시드 단백질 및 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명은 개체의 망막으로의 rAAV 입자를 포함하는 조성물의 유리체내 전달을 포함하는, 개체의 안구 장애를 치료하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명은 a) 유효량의 rAAV 입자를 포함하는 조성물로서, i) rAAV 입자의 캡시드 단백질이 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하고, ii) 벡터가 치료 폴리펩티드 또는 치료 RNA를 인코딩하는 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는, 조성물; 및 b) rAAV의 유리체내 전달을 위한 장치를 포함하는 개체의 눈으로의 벡터의 유리체내 전달을 위한 시스템을 제공한다. 일부 구현에에서, rAAV 입자는 AAVrh8R, AAV1, AAV6, AAV8, AAV9, 또는 AAVrh10 혈청형 캡시드를 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명은 a) rAAV 입자를 포함하는 조성물로서, rAAV 입자가 i) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 ii) 안구 장애를 치료하기 위한 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함하는, 조성물; 및 b) 유리체내 투여에 적합한 약학적 부형제를 포함하는 안구 장애를 치료하기 위한 키트를 제공한다. 일부 구현에에서, rAAV 입자는 AAVrh8R, AAV1, AAV6, AAV8, AAV9, 또는 AAVrh10 캡시드를 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명은 AAV1 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 입자를 제공하며, AAV1 캡시드 단백질은 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하고, 하나 이상의 아미노산 치환은 야생형 AAV1 캡시드 단백질을 포함하는 AAV 입자에 비해 눈의 세포로의 rAAV 입자의 형질도입 효율을 증가시키거나, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에 존재한다. 일부 양태에서, 본 발명은 AAV6 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 입자를 제공하며, AAV6 캡시드 단백질은 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하고, 하나 이상의 아미노산 치환은 야생형 AAV6 캡시드 단백질을 포함하는 AAV 입자에 비해 눈 내의 세포로의 rAAV 입자의 형질도입 효율을 증가시키거나, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에 존재한다. 일부 양태에서, 본 발명은 AAV8 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 입자를 제공하며, AAV8 캡시드 단백질은 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하고, 하나 이상의 아미노산 치환은 야생형 AAV8 캡시드 단백질을 포함하는 AAV 입자에 비해 눈 내의 세포로의 rAAV 입자의 형질도입 효율을 증가시키거나, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에 존재한다. 일부 양태에서, 본 발명은 AAV9 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 입자를 제공하며, AAV9 캡시드 단백질은 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하고, 하나 이상의 아미노산 치환은 야생형 AAV9 캡시드 단백질을 포함하는 AAV 입자에 비해 눈 내의 세포로의 rAAV 입자의 형질도입 효율을 증가시키거나, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에 존재한다. 일부 양태에서, 본 발명은 AAVrh10 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 입자를 제공하며, AAVrh10 캡시드 단백질은 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하고, 하나 이상의 아미노산 치환은 야생형 AAVrh10 캡시드 단백질을 포함하는 AAV 입자에 비해 눈 내의 세포로의 rAAV 입자의 형질도입 효율을 증가시키거나, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에 존재한다. 일부 양태에서, 본 발명은 AAV3 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 입자를 제공하며, AAV3 캡시드 단백질은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV1 캡시드, AAV2 캡시드, AAV3 캡시드, AAV6 캡시드, AAV8 캡시드, AAVrh8R 캡시드, AAV9 캡시드, 또는 AAVrh10 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 형질도입 효율은 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 증가된다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 증가시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 증가시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 야생형 AAVrh8R 캡시드 단백질을 포함하는 AAV 입자에 비해 눈 또는 중추신경계 내의 세포에 대한 rAAV 입자의 형질도입 효율을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 증가시킨다. 일부 구현예에서, 눈의 세포는 망막 세포, 광수용체 세포, 망막 색소 상피 세포, 두극 세포, 수평 세포, 무축삭 세포, 뮐러 세포 및/또는 신경절 세포이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기를 대체한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기에 의한 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기에 의한 알라닌, 세린, 글루타민, 또는 트레오닌 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 rh8R(AAVrh8R) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 586 및/또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 A586 및/또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 A586R 또는 A586K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 T589R 또는 T589K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 1(AAV1) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV1의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 586 및/또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, AAV1의 VP1은 SEQ ID NO:12의 아미노산 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV1의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 S586 및/또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV1의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 S586R 또는 S586K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV1의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 T589R 또는 T589K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 6(AAV6) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV6의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 586 및/또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:13의 아미노산 서열을 포함하는 AAV6의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV6의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 S586 및/또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV6의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 S586R 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV6의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 T589R 또는 T589K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 8(AAV8) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV8의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 588 및/또는 591에 존재한다. 일부 구현예에서, AAV8의 VP1은 SEQ ID NO:14의 아미노산 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV8의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 Q588 및/또는 T591에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV8의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 Q588R 또는 Q588K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV8의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 T591R 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 9(AAV9) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV9의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 586 및/또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, AAV9의 VP1은 SEQ ID NO:15의 아미노산 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV9의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 S586 및/또는 A589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV9의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 S586R 또는 S586K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV9의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 A589R 또는 A589K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 rh10(AAVrh10) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh10의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 588 및/또는 591에 존재한다. 일부 구현예에서, AAVrh10의 VP1은 SEQ ID NO:16의 아미노산 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh10의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 Q588 및/또는 A591에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh10의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 Q588R 또는 Q588K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh10의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 A591R 또는 A591K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 본 발명은 AAV3 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 입자를 제공하며, AAV3 캡시드 단백질은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 야생형 AAVrh8R 캡시드 단백질을 포함하는 AAV 입자에 비해 눈 또는 중추신경계 내의 세포에 대한 rAAV 입자의 형질도입 효율을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 증가시킨다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV1 캡시드, AAV2 캡시드, AAV3 캡시드, AAV6 캡시드, AAV8 캡시드, AAVrh8R 캡시드, AAV9 캡시드, 또는 AAVrh10 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 항산화제, 신경영양 인자, 항-아폽토시스 인자, 항-혈관신생 인자, 및 항-염증 인자로 구성된 군으로부터 선택된 폴리펩티드를 인코딩한다. 추가의 구현예에서, 이종성 핵산은 Prph2, RPE65, AIPL1, GUCY2D, LCA5, CRX, CEP290, MYO 7a, 클라린, ABCA4, RDH12, IMPDH1, CRB1, LRAT, NMNAT1, TULP1, MERTK, RPGR, RP2, RPGRIP, CNGA3, CNGB3, GNAT2, GDNF, CNTF, FGF2, PEDF, EPO, BCL2, BCL-X, NFκB, 엔도스타틴, 안지오스타틴, sFlt, sPDGF-R, IL10, 항-IL17, sIL17R, IL1-ra, 항-TGFβ, sTNF-R I, sTNF-R II, 및 IL4로 구성된 군으로부터 선택된 폴리펩티드를 인코딩한다. 다른 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 핵산을 인코딩한다. 추가의 구현예에서, 치료 핵산은 siRNA, shRNA, RNAi, miRNA, 안티센스 RNA, 리보자임 또는 DNA효소다. 일부 구현예에서, rAAV 벡터는 자가-상보성 rAAV 벡터이다. 일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 527, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 HSPG에 대한 결합을 변경시키는(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는) 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 캡시드 및 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩하는 이종성 핵산을 포함하며, 이종성 핵산은 망막에서 발현되는 프로모터 서열의 조절하에 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 하나 이상의 망막 세포 유형에서 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산의 발현에 적합한 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 일부 구현예에서, 망막 세포는 광수용체 세포, 망막 색소 상피 세포, 두극 세포, 수평 세포, 무축삭 세포, 뮐러 세포 및/또는 신경절 세포이다. 일부 구현예에서, 프로모터는 로돕신 키나제(RK) 프로모터, 옵신 프로모터, 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터, 닭 β-액틴(CBA) 프로모터이다. 일부 구현예에서, 개체는 인간이다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 보통염색체 열성 중증 초기-발생 망막 변성(레베르 선천 흑암시), 선천성 완전색맹, 스타가르트병, 베스트병, 도이네병, 추체이영양증, 색소성망막염, X-연관 망막층간분리, 어셔증후군, 연령 관련 황반 변성, 위축성 연령 관련 황반 변성, 신생혈관 AMD, 당뇨 황반병증, 증식성 당뇨망막병증(PDR), 낭포 황반 부종, 중심 장액 망막병증, 망막박리, 안구내 염증, 녹내장, 및 후방 포도막염으로 구성된 군으로부터 선택된 안구 장애를 치료하는데 이용된다. 일부 구현예에서, rAAV 벡터는 자가-상보성 rAAV 벡터이다. 일부 구현예에서, 벡터는 이종성 핵산을 인코딩하는 제1 핵산 서열 및 핵산의 상보체를 인코딩하는 제2 핵산 서열을 포함하며, 제1 핵산 서열은 이의 길이 대부분 또는 전부를 따라 제2 핵산 서열과 가닥내 염기쌍을 형성할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 핵산 서열 및 제2 핵산 서열은 돌연변이된 AAV ITR에 의해 연결되며, 돌연변이된 AAV ITR은 D 영역의 결실을 포함하고, 말단 분해 서열의 돌연변이를 포함한다. 일부 구현예에서, 개체는 인간이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 야생형 AAVrh8R 캡시드 단백질을 포함하는 AAV 입자에 비해 눈 또는 중추신경계 내의 세포에 대한 rAAV 입자의 형질도입 효율을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 증가시킨다.
특허 출원 및 간행물을 포함하는 본원에 인용된 모든 참고문헌은 이들의 전체내용이 참조로서 포함된다.
도 1은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸 결합과 관련된 캡시드 잔기 및 AAV2 HBKO 돌연변이를 발생시키기 위해 도입된 돌연변이를 나타낸다. 넘버링은 VP1 아미노산 서열을 기초로 한다.
도 2는 야생형 AAV2 입자(AAV2 CBA-sFLT02)에 비한 HBKO 돌연변이 AAV2 입자(AAV2 HBKO CBA-sFLT02)를 이용하여 관찰된 배양물 내의 293 세포의 형질도입에서의 감소를 제시한다. 형질도입은 Flt의 발현을 유도하기 위해 CBA 프로모터를 이용하는 벡터를 갖는 야생형 또는 HBKO 돌연변이 AAV2 입자를 이용한 주사 48시간 후의 세포 배양 배지에 존재하는 가용성 Flt(sFLT)의 양을 측정함으로써 검정되었다.
도 3은 야생형 AAV2 입자(AAV2 CBA-GFP)에 비한 HBKO 돌연변이 AAV2 입자(AAV2 HBKO CBA-GFP)를 이용하여 관찰된 배양물 내의 293 및 Hela 세포의 형질도입에서의 감소를 제시한다. 형질도입은 EGFP의 발현을 유도하기 위해 CBA 프로모터를 이용하는 벡터를 갖는 야생형 또는 HBKO 돌연변이 AAV2 입자를 이용한 주사 48시간 후에 획득된 세포의 형광 영상화에 의해 검정되었다.
도 4a 및 도 4b는 야생형 AAV2 또는 HBKO 돌연변이 AAV2 입자의 유리체내(도 4a) 또는 망막하(도 4b) 주사 후에 관찰된 형질도입을 제시한다. 형질도입은 Flt를 인코딩하는 벡터를 이용한 형질도입 후의 가용성 Flt(sFLT)의 발현에 의해 검정되었다. 주사된 벡터 유전체의 수가 각각의 실험에 대해 표시된다(108 또는 109 vg).
도 5는 HBKO 돌연변이 AAV2 입자가 유리체내 주사 후에 마우스 눈을 형질도입시키는 것에 실패한 것을 제시한다. 마우스는 EGFP의 발현을 유도하기 위해 CBA 프로모터를 이용하는 벡터를 갖는 야생형(AAV2 CBA-GFP) 또는 HBKO 돌연변이(AAV2 HBKO CBA-GFP) AAV2 입자의 유리체내 주사가 제공되었으며, 절편이 형광 현미경검사법에 의해 이미지화되었다.
도 6은 HBKO 돌연변이 AAV2 입자(AAV2 CBA HBKO)가 야생형 입자(AAV2 CBA)에 비해 망막하 주사 후의 형질도입에서 유의한 증가를 야기시키는 것을 제시한다. 형질도입은 Flt의 발현을 유도하기 위해 CBA 프로모터를 이용하는 벡터를 갖는 AAV2 입자를 이용한 주사 후의 가용성 Flt(sFLT)의 발현에 의해 검정되었다. 주사된 벡터 유전체의 수가 표시된다(108 또는 109 vg).
도 7은 HBKO 돌연변이 AAV2 입자(AAV2 HBKO CBA-GFP)가 야생형 입자(AAV2 CBA-GFP)에 비해 망막하 주사 후의 광수용체 세포(표지된 바와 같음)의 형질도입에서 유의한 증가를 야기시키는 것을 제시한다. 형질도입은 EGFP의 발현을 유도하는 CBA 프로모터를 이용하는 벡터를 갖는 AAV2 입자를 이용한 형질도입 후에 GFP 발현의 형광 영상화에 의해 측정되었다.
도 8은 HBKO 돌연변이 AAV2 입자(AAV2 RK HBKO)가 야생형 입자(AAV2 RK)에 비해 망막하 주사 후의 광수용체의 형질도입에서 유의한 증가를 야기시키는 것을 제시한다. 형질도입은 Flt의 발현을 유도하기 위해 로돕신 키나제(RK) 프로모터를 이용하는 벡터를 갖는 AAV2 입자를 이용한 주사 후의 가용성 Flt(sFLT)의 발현에 의해 검정되었다. 주사된 벡터 유전체의 수가 표시된다(108 또는 109 vg).
도 9a 및 도 9b는 야생형 마우스에서 AAV2-EGFP(도 9b)에 비한 AAV2HBKO-EGFP(도 9a)의 선조체내 주사 30일 후의 마우스 뇌에서의 EGFP의 발현을 제시한다. 각각의 패널에서, EGFP의 발현은 CBA 프로모터에 의해 유도되었고, 형광 현미경검사법에 의해 시각화되었다.
도 10의 A 및 도 10의 B는 YAC128 HD 마우스에서 AAV1-miRNA-Htt-GFP(도 10의 B)에 비한 AAV2HBKO-miRNA-Htt-GFP(도 10의 A)의 선조체내 주사 30일 후의 마우스 뇌에서의 GFP의 발현을 제시한다. miRNA-Htt-GFP 벡터는 인간 Htt 및 GFP 리포터를 표적으로 하는 인공 miRNA를 발현하는 작제물을 나타낸다. 각각의 패널에서, GFP의 발현은 CBA 프로모터에 의해 유도되었고, 3개의 상이한 배율(표지된 바와 같이 4X, 10X, 및 20X)에서 형광 현미경검사법을 이용하여 시각화되었다.
도 11a는 미처리된 대조군에 비해 AAV1-miRNA-Htt 및 AAV2HBKO-miRNA-Htt의 주사 30일 후에 선조체 마우스 뇌 펀치(punch)에서의 인간 HTT mRNA 수준의 qPCR 분석을 제시한다.
도 11b는 미처리된 대조군에 비해 AAV1-miRNA-Htt 및 AAV2HBKO-miRNA-Htt의 주사 30일 후에 피질 마우스 뇌 펀치에서의 인간 Htt 단백질 수준의 웨스턴 블롯 분석을 제시한다.
도 12a 내지 도 12c는 미처리 대조군(도 12a)에 비한 AAV2HBKO-miRNA-Htt-GFP(도 12b) 또는 AAV1-miRNA-Htt-GFP(도 12c)를 이용한 주사 30일 후의 YAC128 마우스 선조체에서의 Iba1의 발현을 제시한다.
도 13a 내지 도 13c는 미처리 대조군(도 13a)에 비한 AAV2HBKO-miRNA-Htt-GFP(도 13b) 또는 AAV1-miRNA-Htt-GFP(도 13c)를 이용한 주사 30일 후의 YAC128 마우스 선조체에서의 GFP의 발현을 제시한다.
도 14는 AAV2와 AAVrh8R 캡시드 사이의 헤파란 설페이트 프로테오글리칸 결합과 관련된 캡시드 잔기를 비교한다. 넘버링은 VP1 아미노산 서열을 기초로 한다.
도 15는 AAV2의 헤파란 결합을 담당하는 잔기에서의 AAV2 및 AAVrh8R의 아미노산 정렬을 제시한다. AAVrh8R 아르기닌 캡시드 변형의 위치가 원으로 표시된다.
도 16a는 야생형 AAVrh8R에 비한 AAVrh8R A586R 돌연변이에 의해 나타난 HeLa 세포의 개선된 시험관내 형질도입을 제시한다. 형질도입은 AAVrh8R 또는 AAVrh8R 아르기닌 변형된 벡터를 이용한 주사 48시간 후의 배양 배지 내의 sFLT02에 의해 모니터되었다.
도 16b는 야생형 AAVrh8R에 비한 AAVrh8R R533A 돌연변이에 의해 나타난 HeLaRC32 세포의 감소된 시험관내 형질도입을 제시한다. 형질도입은 AAVrh8R 또는 AAVrh8R 아르기닌 변형된 벡터를 이용한 주사 48시간 후의 배양 배지 내의 sFLT02에 의해 모니터되었다.
도 17a 내지 도 17d는 야생형 AAVrh8R에 비한 AAVrh8R A586R 및 R533A 돌연변이에 의해 나타난 시험관내 형질도입의 수준을 제시한다. AAVrh8R A586R 돌연변이(도 17b)는 야생형 AAVrh8R(도 17a)에 비한 NS1 세포의 증가된 시험관내 형질도입을 제시한다. AAVrh8R R533A 돌연변이(도 17d)는 야생형 AAVrh8R(도 17c)에 비해 HeLa 세포의 감소된 시험관내 형질도입을 제시한다. 형질도입은 AAVrh8R 또는 AAVrh8R 아르기닌 변형된 벡터를 이용한 주사 48시간 후의 세포에서의 EGFP 발현에 의해 모니터되었다.
도 18a 및 도 18b는 AAVrh8R A586R 및 R533A 돌연변이에 의해 나타난 C57Bl6 마우스에서의 망막하 형질도입의 수준을 제시한다. (도 18a) AAVrh8R A586R 돌연변이는 야생형 AAVrh8R에 비해 감소된 망막하 형질도입을 제시한다. AAV2 벡터가 또한 시험되었다. (도 18b) AAVrh8R R533A 돌연변이는 야생형 AAVrh8R 및 나이브(naive) 마우스에 비해 증가된 망막하 형질도입을 제시한다. 형질도입은 AAVrh8R 또는 AAVrh8R 아르기닌 변형된 벡터의 망막하 투여 30일 후의 C57Bl6 마우스의 망막 용해질 내의 sFLT02에 의해 모니터되었다.
도 19는 AAV2, AAVrh8R 또는 AAVrh8R-A586R 벡터의 유리체내 투여 30일 후의 C57Bl6 마우스의 망막 용해질 내의 sFLT02의 수준을 제시한다.
도 20은 AAV2와 AAVrh8R, AAV1, AAV6, AAV8, AAV9, 및 AAVrh10의 헤파란 결합을 담당하는 잔기에서의 아미노산 정렬을 제시한다.
본원에 기재된 바와 같이, 본 발명자는 놀랍게도 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 532, 585, 및/또는 588에 해당하는 rAAV 입자 내의 변형이 대상체의 눈 또는 CNS로의 투여 후의 세포의 증가된 형질도입을 나타내는 것을 발견하였다. 임의의 이론으로 한정하고자 하는 것은 아니지만, 이들 rAAV 입자가 HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하거나, 캡시드 상에 변형된 전하를 가져, rAAV 입자의 투여가 대상체의 눈 또는 CNS 내의 세포의 증가된 형질도입을 발생시키는 것으로 생각된다. 따라서, 본 발명은 개체의 눈 또는 CNS로 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 투여하는 단계를 포함하는 개체의 눈 또는 CNS로 이종성 핵산을 전달하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거시킨다.
일부 양태에서, 본 발명은 개체의 망막하로 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 투여하는 단계를 포함하는 개체의 눈으로 이종성 핵산을 전달하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다.
일부 양태에서, 본 발명은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 AAV 캡시드 단백질 내에 하나 이상의 아미노산 치환을 포함시키는 단계를 포함하는, 야생형 캡시드를 포함하는 rAAV를 이용한 세포의 형질도입에 비해 개체의 눈으로의 rAAV 입자의 망막하 전달 후의 세포의 rAAV 형질도입을 개선하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 rAAV 캡시드 단백질 및 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거시킨다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV2의 VP1(SEQ ID NO:1)을 기초로 하여 넘버링되는 rAAV2의 R585A 및 R588A 치환을 포함하는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAVrh8R의 VP1(SEQ ID NO:9)을 기초로 하여 넘버링되는 AAVrh8R의 A586R 및/또는 R533A 치환을 포함하는 캡시드를 포함한다.
일부 양태에서, 본 발명은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 AAV 캡시드 단백질 내에 하나 이상의 아미노산 치환을 포함시키는 단계를 포함하는, 개체의 눈으로의 rAAV 입자의 망막하 전달 후의 이종성 핵산의 발현을 개선하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 rAAV 캡시드 단백질 및 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거시킨다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV2의 VP1(SEQ ID NO:1)을 기초로 하여 넘버링되는 rAAV2의 R585A 및 R588A 치환을 포함하는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAVrh8R의 VP1(SEQ ID NO:9)을 기초로 하여 넘버링되는 AAVrh8R의 A586R 및/또는 R533A 치환을 포함하는 캡시드를 포함한다.
일부 양태에서, 본 발명은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 AAV 캡시드 단백질 내에 하나 이상의 아미노산 치환을 포함시키는 단계를 포함하는, 개체의 눈으로의 rAAV 입자의 망막하 전달 후의 이종성 핵산의 발현을 개선하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 rAAV 캡시드 단백질 및 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 형질도입의 개선은 야생형 캡시드를 포함하는 rAAV 입자와 비교된다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거시킨다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV2의 VP1(SEQ ID NO:1)을 기초로 하여 넘버링되는 rAAV2 캡시드의 R585A 및 R588A 치환을 포함하는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAVrh8R의 VP1(SEQ ID NO:9)을 기초로 하여 넘버링되는 AAVrh8R의 A586R 및/또는 R533A 치환을 포함하는 캡시드를 포함한다.
일부 양태에서, 본 발명은 개체의 망막으로의 유효량의 rAAV 입자를 포함하는 조성물의 전달을 포함하는 개체의 안구 장애를 치료하는 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거시킨다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV2의 VP1(SEQ ID NO:1)을 기초로 하여 넘버링되는 rAAV2의 R585A 및 R588A 치환을 포함하는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAVrh8R의 VP1(SEQ ID NO:9)을 기초로 하여 넘버링되는 AAVrh8R의 A586R 및/또는 R533A 치환을 포함하는 캡시드를 포함한다.
본 발명은 또한 a) 유효량의 rAAV 입자를 포함하는 조성물로서, i) rAAV 입자의 캡시드 단백질이 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하고, ii) 벡터가 치료 폴리펩티드 또는 치료 RNA를 인코딩하는 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는, 조성물; 및 b) rAAV의 망막 전달을 위한 장치를 포함하는 개체의 눈으로의 벡터의 망막하 전달을 위한 시스템을 제공한다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거시킨다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV2의 VP1(SEQ ID NO:1)을 기초로 하여 넘버링되는 rAAV2의 R585A 및 R588A 치환을 포함하는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAVrh8R의 VP1(SEQ ID NO:9)을 기초로 하여 넘버링되는 AAVrh8R의 A586R 및/또는 R533A 치환을 포함하는 캡시드를 포함한다.
일부 양태에서, 본 발명은 개체의 중추신경계(CNS)로 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 투여하는 단계를 포함하는 개체의 CNS로 이종성 핵산을 전달하기 위한 방법을 추가로 제공한다. rAAV 입자는 (a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 (b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 이들 방법은, 예를 들어, 야생형 캡시드를 포함하는 rAAV를 이용한 세포의 형질도입에 비해 개체의 CNS로의 rAAV 입자의 전달 후의 세포의 개선된 이종성 핵산 발현 및/또는 rAAV 형질도입을 나타낸다. 또한, 본 발명의 방법은 광범위하고 확실한 형질도입 효율을 여전히 달성하면서 특성 세포(예를 들어, 신경세포)를 감염시킬 수 있다. 상기 rAAV 입자 및 방법은 헌팅턴병을 포함하나 이에 제한되지는 않는 CNS 장애를 치료하는데 사용하기에 적합하다. 일부 구현예에서, 아미노산 치환은 HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거시킨다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV2의 VP1(SEQ ID NO:1)을 기초로 하여 넘버링되는 rAAV2의 R585A 및 R588A 치환을 포함하는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAVrh8R의 VP1(SEQ ID NO:9)을 기초로 하여 넘버링되는 AAVrh8R의 A586R 및/또는 R533A 치환을 포함하는 캡시드를 포함한다.
본 발명은 또한 (a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 (b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 갖는 rAAV 입자 또는 rAAV 입자를 함유하는 조성물을 함유하는 키트를 제공한다. 이들 키트는 개체의 눈 또는 CNS로 이종성 핵산을 전달하는 것 뿐만 아니라 개체의 안구 또는 CNS 장애를 치료(예를 들어, 망막병증 또는 헌팅턴병을 치료)하는데 유용하다.
I. 일반 기술
본원에 기재되거나 참조된 기술 및 절차는 일반적으로 널리 이해되어 있으며, 당업자에 의해 통상적인 방법, 예를 들어, 문헌[Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Sambrook et al., 4th ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 2012); Current Protocols in Molecular Biology (F.M. Ausubel, et al. eds., 2003); the series Methods in Enzymology (Academic Press, Inc.); PCR 2: A Practical Approach (M.J. MacPherson, B.D. Hames and G.R. Taylor eds., 1995); Antibodies, A Laboratory Manual (Harlow and Lane, eds., 1988); Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Technique and Specialized Applications (R.I. Freshney, 6th ed., J. Wiley and Sons, 2010); Oligonucleotide Synthesis (M.J. Gait, ed., 1984); Methods in Molecular Biology, Humana Press; Cell Biology: A Laboratory Notebook (J.E. Cellis, ed., Academic Press, 1998); Introduction to Cell and Tissue Culture (J.P. Mather and P.E. Roberts, Plenum Press, 1998); Cell and Tissue Culture: Laboratory Procedures (A. Doyle, J.B. Griffiths, and D.G. Newell, eds., J. Wiley and Sons, 1993-8); Handbook of Experimental Immunology (D.M. Weir and C.C. Blackwell, eds., 1996); Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells (J.M. Miller and M.P. Calos, eds., 1987); PCR: The Polymerase Chain Reaction, (Mullis et al., eds., 1994); Current Protocols in Immunology (J.E. Coligan et al., eds., 1991); Short Protocols in Molecular Biology (Ausubel et al., eds., J. Wiley and Sons, 2002); Immunobiology (C.A. Janeway et al., 2004); Antibodies (P. Finch, 1997); Antibodies: A Practical Approach (D. Catty., ed., IRL Press, 1988-1989); Monoclonal Antibodies: A Practical Approach (P. Shepherd and C. Dean, eds., Oxford University Press, 2000); Using Antibodies: A Laboratory Manual (E. Harlow and D. Lane, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1999); The Antibodies (M. Zanetti and J. D. Capra, eds., Harwood Academic Publishers, 1995); 및 Cancer: Principles and Practice of Oncology (V.T. DeVita et al., eds., J.B. Lippincott Company, 2011)]에 기재된 널리 이용되는 방법을 이용하여 보통 이용된다.
II. 정의
본원에서 사용되는 "벡터"는 시험관내 또는 생체내로 숙주 세포로 전달되는 핵산을 포함하는 재조합 플라스미드 또는 바이러스를 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "폴리뉴클레오티드" 또는 "핵산"은 리보뉴클레오티드 또는 데옥시리보뉴클레오티드인 임의의 길이의 뉴클레오티드의 다형태 형태를 나타낸다. 따라서, 이러한 용어는 단일-가닥, 이중-가닥 또는 다중-가닥 DNA 또는 RNA, 유전체 DNA, cDNA, DNA-RNA 하이브리드, 또는 퓨린 및 피리미딘 염기를 포함하는 중합체, 또는 다른 천연 뉴클레오티드 염기, 화학 또는 생화학적으로 변형된 뉴클레오티드 염기, 비천연 뉴클레오티드 염기, 또는 유도체화 뉴클레오티드 염기를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 폴리뉴클레오티드의 백본은 당 및 포스페이트기(RNA 또는 DNA에서 통상적으로 발견될 수 있는 바와 같음), 또는 변형되거나 치환된 당 또는 포스페이트기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 폴리뉴클레오티드의 백본은 합성 서브유닛의 중합체, 예를 들어, 포스포라미데이트를 포함할 수 있고, 따라서 올리고데옥시뉴클레오시드 포스포라미데이트(P-NH2) 또는 혼합된 포스포라미데이트-포스포디에스테르 올리고머일 수 있다. 또한, 이중-가닥 폴리뉴클레오티드는 상보성 가닥을 합성하고 적절한 조건하에서 가닥을 어닐링시키거나, 적절한 프라이머와 함께 DNA 중합효소를 이용하여 상보성 가닥을 새로이 합성함으로써 화학적 합성의 단일 가닥 폴리뉴클레오티드 생성물로부터 획득될 수 있다.
용어 "폴리펩티드" 및 "단백질"은 아미노산 잔기의 중합체를 나타내기 위해 상호교환적으로 사용되며, 최소 길이로 제한되지 않는다. 아미노산 잔기의 상기 중합체는 천연 또는 비천연 아미노산 잔기를 함유할 수 있으며, 이는 펩티드, 올리고펩티드, 아미노산 잔기의 이합체, 삼합체, 및 다합체를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 전장 단백질 및 이의 단편 둘 모두가 상기 정의에 포함된다. 상기 용어는 또한 폴리펩티드의 발현후 변형, 예를 들어, 당화, 시알화, 아세틸화, 인산화 등을 포함한다. 또한, 본 발명의 목적상, "폴리펩티드"는 단백질이 요망되는 활성을 유지하는 한 천연 서열에 대한 변형, 예를 들어, 결실, 첨가, 및 치환(일반적으로, 사실상 보존성 치환)을 포함하는 단백질을 나타낸다. 이들 변형은 부위-특이적 돌연변이유발을 통하는 것과 같이 계획적일 수 있거나, 단백질을 생성하는 숙주의 돌연변이 또는 PCR 증폭으로 인한 오류를 통하는 것과 같이 우연적일 수 있다.
"재조합 바이러스 벡터"는 하나 이상의 이종성 서열(즉, 바이러스 기원이 아닌 핵산 서열)을 포함하는 재조합 폴리뉴클레오티드 벡터를 나타낸다. 재조합 AAV 벡터의 경우, 재조합 핵산은 적어도 하나의 역방위 말단 반복 서열(ITR)이 측접한다. 일부 구현예에서, 재조합 핵산은 2개의 ITR이 측접한다.
"재조합 AAV 벡터(rAAV 벡터)"는 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복 서열(ITR)이 측접되는 하나 이상의 이종성 서열(즉, AAV 기원이 아닌 핵산 서열)을 포함하는 폴리뉴클레오티드 벡터를 나타낸다. 상기 rAAV 벡터는 적합한 헬퍼 바이러스로 감염되었고(또는 적합한 헬퍼 기능을 발현하거나), AAV rep 및 cap 유전자 생성물(즉, AAV Rep 및 Cap 단백질)을 발현하는 숙주 세포에 제공되는 경우 복제되고 감염성 바이러스 입자로 패키징될 수 있다. rAAV 벡터가 더 큰 폴리뉴클레오티드(예를 들어, 염색체 또는 또 다른 벡터, 예를 들어, 클로닝 또는 트랜스펙션을 위해 사용되는 플라미드)로 포함되는 경우, rAAV 벡터는 AAV 패키징 기능 및 적합한 헬퍼 기능의 존재하에서 복제 및 캡시드화에 의해 "구제"될 수 있는 "프로-벡터(pro-vector)"로 언급될 수 있다. rAAV 벡터는 지질과 복합체화되고, 리포솜 내에 캡슐화되고, 바이러스 입자, 예를 들어, AAV 입자 내에 캡시드화된 플라스미드, 선형 인공 염색체를 포함하나 이에 제한되지는 않는 다수의 형태 중 임의의 형태로 존재할 수 있다. rAAV 벡터는 "재조합 아데노-관련 바이러스 입자(rAAV 입자)"를 생성시키기 위해 AAV 바이러스 캡시드로 패키징될 수 있다.
"rAAV 바이러스" 또는 "rAAV 바이러스 입자"는 적어도 하나의 AAV 캡시드 단백질 및 캡시드화된 rAAV 벡터 유전체로 구성된 바이러스 입자를 나타낸다.
"이종성"은 비교되거나, 도입되거나 포함되는 존재물의 나머지의 것과 유전자형적으로 별개의 존재물로부터 유래된 것을 의미한다. 예를 들어, 상이한 세포 유형으로 유전 공학 기술에 의해 도입된 폴리뉴클레오티드는 이종성 폴리뉴클레오티드(발현시, 이종성 폴리펩티드를 인코딩할 수 있음)이다. 유사하게, 바이러스 벡터로 포함되는 세포 서열(예를 들어, 유전자 또는 이의 일부)은 벡터와 관련하여 이종성 뉴클레오티드 서열이다.
용어 "트랜스진"은 세포로 도입되고, RNA로 전사될 수 있고, 임의로, 적절한 조건하에서 번역되고/되거나 발현될 수 있는 폴리뉴클레오티드를 나타낸다. 양태에서, 이는 도입된 세포에 요망되는 특성을 부여하거나, 그렇지 않은 경우 요망되는 치료 또는 진단 결과를 발생시킨다. 또 다른 양태에서, 이는 RNA 간섭을 매개하는 분자, 예를 들어, miRNA, siRNA, 또는 shRNA로 전사될 수 있다.
바이러스 역가와 관련하여 사용되는 용어 "유전체 입자(gp)", "유전체 당량" 또는 "유전체 카피"는 감염성 또는 기능성과 상관 없이 재조합 AAV DNA 유전체를 함유하는 비리온의 수를 나타낸다. 특정 벡터 제조물 내의 유전체 입자의 수는 본원의 실시예, 또는, 예를 들어, 문헌[Clark et al. (1999) Hum. Gene Ther., 10:1031-1039; Veldwijk et al. (2002) Mol. Ther., 6:272-278]에 기재된 것과 같은 절차에 의해 측정될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "벡터 유전체(vg)"는 벡터, 예를 들어, 바이러스 벡터의 한 세트의 폴리뉴클레오티드 서열을 포함하는 하나 이상의 폴리뉴클레오티드를 나타낼 수 있다. 벡터 유전체는 바이러스 입자 내에 캡시드화될 수 있다. 특정 바이러스 벡터에 따라, 벡터 유전체는 단일-가닥 DNA, 이중-가닥 DNA, 또는 단일-가닥 RNA, 또는 이중-가닥 RNA를 포함할 수 있다. 벡터 유전체는 특정 바이러스 벡터와 관련된 내인성 서열 및/또는 재조합 기술을 통해 특정 바이러스 벡터로 삽입되는 임의의 이종성 서열을 포함할 수 있다. 예를 들어, 재조합 AAV 벡터 유전체는 프로모터에 측접한 적어도 하나의 ITR 서열, 스터퍼(stuffer), 관심 서열(예를 들어, RNAi), 및 아데닐중합체형성 서열을 포함할 수 있다. 완전한 벡터 유전체는 벡터의 폴리뉴클레오티드 서열의 완전한 세트를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 바이러스 벡터의 핵산 역가는 vg/㎖로 측정될 수 있다. 이러한 역가를 측정하기에 적합한 방법은 당 분야에 공지되어 있다(예를 들어, 정량 PCR).
바이러스 역가에 관하여 사용되는 용어 "감염 단위(iu)", "감염성 입자" 또는 "복제 단위"는, 예를 들어, 문헌[McLaughlin et al. (1988) J. Virol., 62:1963-1973]에 기재된 바와 같이 복제 센터 검정으로도 공지된 감염성 센터 검정에 의해 측정되는 감염성 및 복제-적격 재조합 AAV 벡터 입자의 수를 나타낸다.
바이러스 역가에 관하여 사용되는 용어 "형질도입 단위(tu)"는 본원의 실시예, 또는, 예를 들어, 문헌[Xiao et al. (1997) Exp. Neurobiol., 144:113-124; 또는 Fisher et al. (1996) J. Virol., 70:520-532 (LFU assay)]에 기재된 것과 같은 기능 검정에서 측정되는 기능성 트랜스진 생성물의 생성을 발생시키는 감염성 재조합 AAV 벡터 입자의 수를 나타낸다.
"역방위 말단 반복" 또는 "ITR" 서열은 당 분야에서 널리 이해되어 있는 용어이며, 반대 방향으로 존재하는 바이러스 유전체의 말단에서 발견되는 비교적 짧은 서열을 나타낸다.
당 분야에서 널리 이해되어 있는 용어인 "AAV 역방위 말단 반복(ITR)" 서열은 천연 단일-가닥 AAV 유전체의 양 말단에 존재하는 약 145개의 뉴클레오티드 서열이다. ITR의 가장 바깥쪽의 125개의 뉴클레오티드는 2개의 택일적 방향 중 어느 하나에 존재하여 다양한 AAV 유전체 사이 및 단일 AAV 유전체의 2개의 말단 사이에 이질성을 발생시킬 수 있다. 가장 바깥쪽의 125개의 뉴클레오티드는 또한 자가-상보성의 여러 더 짧은 영역(A, A', B, B', C, C' 및 D 영역으로 지정됨)을 함유하여, ITR의 상기 부분 내에서 가닥내 염기쌍 형성이 발생하는 것을 가능케 한다.
"말단 분해 서열" 또는 "trs"는 바이러스 DNA 복제 동안 AAV rep 단백질에 의해 분해되는 AAV ITR의 D 영역 내의 서열이다. 돌연변이 말단 분해 서열은 AAV rep 단백질에 의해 분해되기 어렵다.
AAV에 대한 "헬퍼 바이러스"는 AAV(결손 파르보바이러스임)가 숙주 세포에 의해 복제되고 패키징되는 것을 가능케 하는 바이러스를 나타낸다. 아데노바이러스, 헤르페스바이러스 및 폭스바이러스, 예를 들어, 우두를 포함하는 다수의 상기 헬퍼 바이러스가 확인되었다. 아데노바이러스는 다수의 상이한 서브그룹을 포함하나, 서브그룹 C의 아데노바이러스 타입 5(Ad5)가 가장 일반적으로 사용된다. 인간, 비-인간 포유동물 및 조류 기원의 다수의 아데노바이러스가 공지되어 있으며, 기탁기관, 예를 들어, ATCC로부터 이용 가능하다. 기탁기관, 예를 들어, ATCC로부터 또한 이용 가능한 헤르페스과의 바이러스는, 예를 들어, 단순 헤르페스 바이러스(HSV), 엡스타인-바 바이러스(EBV), 사이토메갈로바이러스(CMV) 및 거짓광견병 바이러스(PRV)를 포함한다.
참조 폴리펩티드 또는 핵산 서열에 관한 "서열 동일성 퍼센트(%)"는 서열을 정렬시키고, 필요시, 최대 서열 동일성 퍼센트를 달성하기 위해 갭을 도입시키고, 서열 동일성의 일부로서 임의의 보존성 치환을 고려하지 않은 후에 참조 폴리펩티드 또는 핵산 서열 내의 아미노산 잔기 또는 뉴클레오티드와 동일한 후보 서열 내의 아미노산 잔기 또는 뉴클레오티드의 백분율로 정의된다. 아미노산 또는 핵산 서열 동일성 퍼센트를 결정하는 목적을 위한 정렬은 당 분야의 기술 내인 다양한 방식, 예를 들어, 공적으로 이용가능한 컴퓨터 소프트웨어 프로그램, 예를 들어, BLAST, BLAST-2, ALIGN 또는 Megalign(DNASTAR) 소프트웨어를 포함하는 문헌[Current Protocols in Molecular Biology (Ausubel et al., eds., 1987), Supp. 30, section 7.7.18, Table 7.7.1]에 기재된 것을 이용하여 달성될 수 있다. 정렬 프로그램의 예는 ALIGN Plus(Scientific and Educational Software, Pennsylvania)이다. 당업자는 비교되는 서열의 전체 길이에 걸쳐 최대 정렬을 달성하기 위해 필요한 임의의 알고리즘을 포함하는 정렬을 측정하기 위한 적절한 파라미터를 결정할 수 있다. 본원의 목적상, 제공된 아미노산 서열 B에 대한, 제공된 아미노산 서열 B와, 또는 제공된 아미노산 서열 B에 관한 제공된 아미노산 서열 A의 아미노산 서열 동일성 %(이는 제공된 아미노산 서열 B에 대한, 제공된 아미노산 서열 B와, 또는 제공된 아미노산 서열 B에 관한 특정 %의 아미노산 서열 동일성을 갖거나 포함하는 제공된 아미노산 서열 A로 대안적으로 표현될 수 있음)는 다음과 같이 계산된다: 100 × 분획 X/Y, 여기서 X는 A 및 B의 프로그램 정렬에서 서열 정렬 프로그램에 의해 동일한 매치로 스코어링된 아미노산 잔기의 수이고, Y는 B 내의 아미노산 잔기의 전체 수이다. 아미노산 서열 A의 길이가 아미노산 서열 B의 길이와 동일하지 않은 경우, B에 대한 A의 아미노산 서열 동일성 %는 A에 대한 B의 아미노산 서열 동일성 %와 동일하지 않을 것이 인지될 것이다. 본원의 목적상, 제공된 핵산 서열 D에 대한, 제공된 핵산 서열 D와, 또는 제공된 핵산 서열 D에 관한 제공된 핵산 서열 C의 핵산 서열 동일성 %(이는 제공된 핵산 서열 D에 대한, 제공된 핵산 서열 D와, 또는 제공된 핵산 서열 D에 관한 특정 %의 핵산 서열 동일성을 갖거나 포함하는 제공된 핵산 서열 C로 대안적으로 표현될 수 있음)는 다음과 같이 계산된다: 100 × 분획 W/Z, 여기서 W는 C 및 D의 프로그램 정렬에서 서열 정렬 프로그램에 의해 동일한 매치로 스코어링된 뉴클레오티드의 수이고, Z는 D 내의 뉴클레오티드의 전체 수이다. 핵산 서열 C의 길이가 핵산 서열 D의 길이와 동일하지 않은 경우, D에 대한 C의 핵산 서열 동일성 %는 C에 대한 D의 핵산 서열 동일성 %와 동일하지 않을 것이 인지될 것이다.
"분리된" 분자(예를 들어, 핵산 또는 단백질) 또는 세포는 이것이 확인되고, 이의 천연 환경의 성분으로부터 분리되고/되거나 회수된 것을 의미한다.
"유효량"은 임상 결과를 포함하는 이롭거나 요망되는 결과(예를 들어, 증상의 개선, 임상 종점의 달성 등)를 발생시키기에 충분한 양이다. 유효량은 1회 이상의 투여로 투여될 수 있다. 질병 상태에 관하여, 유효량은 질병을 개선하거나, 안정시키거나, 질병의 발달을 지연시키기에 충분한 양이다.
"개체" 또는 "대상체"는 포유동물이다. 포유동물은 가축(예를 들어, 소, 양, 고양이, 개, 및 말), 영장류(예를 들어, 인간 및 비-인간 영장류, 예를 들어, 원숭이), 토끼, 및 설치류(예를 들어, 마우스 및 래트)를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 특정 구현예에서, 개체 또는 대상체는 인간이다.
본원에서 사용되는 "치료"는 이롭거나 요망되는 임상 결과를 획득하기 위한 접근법이다. 본 발명의 목적상, 이롭거나 요망되는 임상 결과는 검출 가능하거나 검출 가능하지 않건 간에 증상의 경감, 질병 정도의 감소, 질병의 안정화된(예를 들어, 악화되지 않은) 상태, 질병의 확산(예를 들어, 전이) 예방, 질병 진행의 지연 또는 둔화, 질병 상태의 개선 또는 완화, 및 진정(부분적 또는 전체적)을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. "치료"는 또한 치료 받지 않은 경우의 예상 생존에 비한 연장된 생존을 의미할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "예방적 치료"는 치료를 나타내며, 여기서 개체는 장애를 갖거나 장애를 가질 위험이 있는 것으로 공지되거나 의심되나, 장애의 증상 또는 최소 증상을 나타내지 않은 개체이다. 예방적 치료를 받는 개체는 증상의 발생 전에 치료될 수 있다.
본원에서 사용되는 "치료"제(예를 들어, 치료 폴리펩티드, 핵산, 또는 트랜스진)는 이롭거나 요망되는 임상 결과, 예를 들어, 상기 기재된 예시적 임상 결과를 제공하는 것이다. 이와 같이, 치료제는 상기 기재된 바와 같은 치료에서 이용될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "망막 중심"은 외부 황반 및/또는 내부 황반 및/또는 와(fovea)를 나타낸다. 본원에서 사용되는 용어 "망막 중심 세포 유형"은 망막 중심의 세포 유형, 예를 들어, RPE 및 광수용체 세포를 나타낸다.
용어 "황반"은 말초 망막에 비해 더 높은 상대 농도의 광수용체 세포, 특히 막대 및 원뿔 세포를 함유하는 영장류의 망막 중심 영역을 나타낸다. 본원에서 사용되는 용어 "외부 황반"은 또한 "말초 황반"으로 언급될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "내부 황반"은 또한 "중심 황반"으로 언급될 수 있다.
용어 "와"는 말초 망막 및 황반과 비교하는 경우 더 높은 상대 농도의 광수용체 세포, 특히 원뿔 세포를 함유하는 약 0.5 mm 이하의 직경의 영장류의 망막 중심 내의 작은 영역을 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "망막하 공간"은 광수용체 세포와 망막 색소 상피 세포 사이의 망막 내의 위치를 나타낸다. 망막하 공간은, 예를 들어, 유체의 임의의 망막하 주사 전에 전위 공간일 수 있다. 망막하 공간은 또한 전위 공간으로 주사되는 유체를 함유할 수 있다. 이러한 경우, 유체는 "망막하 공간과 접촉"된다. "망막하 공간과 접촉"되는 세포는 망막하 공간에 접한 세포, 예를 들어, RPE 및 광수용체 세포를 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "수포"는 눈의 망막하 공간 내의 유체 공간을 나타낸다. 본 발명의 수포는 단일 공간으로의 유체의 단일 주사, 동일 공간으로의 하나 이상의 유체의 다수의 주사, 또는 다수의 공간으로의 다수의 주사에 의해 생성될 수 있으며, 이는 재위치되는 경우 망막하 공간의 요망되는 부분에 걸친 치료 효과를 달성하기에 유용한 전체 유체 공간을 생성시킨다.
"로돕신 키나제(RK) 프로모터"는 특히 막대 및 원뿔 광수용체 세포, 뿐만 아니라 망막 세포주, 예를 들어, WERI Rb-1에서 발현을 유도하는 로돕신 키나제 유전자(예를 들어, 인간 RK, GenBank Entrez Gene ID 6011에 의해 대표됨)로부터 유래된 폴리뉴클레오티드 서열을 나타낸다. 본원에서 사용되는 "로돕신 키나제 프로모터"는 광수용체-특이적 발현을 유도하기에 충분한 전체 프로모터 서열 또는 프로모터 서열의 단편, 예를 들어, 문헌[Khani, S.C., et al. (2007) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 48(9):3954-61 및 Young, J.E., et al. (2003) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 44(9):4076-85]에 기재된 서열을 나타낼 수 있다. 일부 구현예에서, RK 프로모터는 전사 시작 부위와 관련하여 -112 내지 +180에 걸쳐 있다.
"닭 β-액틴(CBA) 프로모터"는 닭 β-액틴 유전자(예를 들어, 갈루스 갈루스(Gallus gallus) 베타 액틴, GenBank Entrez Gene ID 396526에 의해 대표됨)로부터 유래된 폴리뉴클레오티드 서열을 나타낸다. 본원에서 사용되는 "닭 β-액틴 프로모터"는 사이토메갈로바이러스(CMV) 초기 인핸서 요소, 닭 β-액틴 유전자의 프로모터 및 첫번째 엑손 및 인트론, 및 토끼 베타-글로빈 유전자의 스플라이스 수용체를 함유하는 프로모터, 예를 들어, 문헌[Miyazaki, J., et al. (1989) Gene 79(2):269-77]에 기재된 서열을 나타낼 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "CAG 프로모터"는 상호교환적으로 이용될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "CMV 초기 인핸서/닭 베타 액틴(CAG) 프로모터"는 상호교환적으로 이용될 수 있다.
본원의 "약" 값 또는 파라미터에 대한 언급은 상기 값 또는 파라미터 그 자체에 특이적인 구현예를 포함(및 기재)한다. 예를 들어, "약 X"를 언급하는 설명은 "X"의 설명을 포함한다.
본원에서 사용되는 항목의 단수 형태는 달리 지정하지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다.
본원에 기재된 본 발명의 양태 및 구현예는 상기 양태 및 구현예를 "포함하고/하거나", 이로 "구성되고/되거나", 이를 "필수적으로 함유하는" 것을 포함하는 것이 이해된다.
III. 바이러스 입자
헤파란 설페이트 프로테오글리칸(HSPG)은 AAV2 입자에 대한 세포 수용체로 작용하는 것으로 당 분야에 공지되어 있다(Summerford, C. and Samulski, R.J. (1998) J. Virol. 72(2):1438-45). 세포막에서의 AAV2 입자와 HSPG 사이의 결합은 세포로 입자를 부착시키는데 기여한다. 다른 세포 표면 단백질, 예를 들어, 섬유모세포 성장 인자 수용체 및 ανβ5 인테그린이 또한 세포 감염을 촉진시킬 수 있다. 결합 후, AAV2 입자는 클라트린-코팅된 피트(pits)를 통한 수용체 매개 세포내이입을 포함하는 메커니즘을 통해 세포로 진입할 수 있다. AAV2 입자는 엔도솜 산성화시 세포내이입 소포로부터 방출될 수 있다. 이는 AAV2 입자가 핵주위 영역 및 이후 세포핵으로 이동하는 것을 가능케 한다. AAV3 입자가 또한 헤파란에 결합하는 것으로 공지되어 있다(Rabinowitz, J.E., et al. (2002) J. Virol. 76(2):791-801).
눈의 장애에 대한 유전자 요법 프로토콜은 눈 내의 세포(예를 들어, 망막의 세포)로의 벡터의 국소화된 전달을 필요로 한다. 이들 질병에서 치료 표적이 될 세포는 특히 눈의 하나 이상의 세포(예를 들어, 광수용체, 안구 신경세포 등)를 포함할 수 있다. 본 발명의 방법 및 키트는 특정 rAAV 캡시드(예를 들어, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드)가 눈의 세포 사이에서의 광범위한 벡터 분포를 가능케 한다는 발견을 적어도 부분적으로 기초로 한다. 이와 같이, 이들 캡시드는 개체의 눈으로 이종성 핵산을 전달하고/하거나, 개체의 눈으로의 rAAV 입자의 전달 후의 세포의 rAAV 형질도입을 개선하고/하거나, 개체의 눈으로의 rAAV의 전달 후의 이종성 핵산의 발현을 개선하고/하거나, rAAV 입자를 이용하여 개체의 눈의 장애를 치료하는데 특히 유리할 수 있다.
마찬가지로, CNS의 장애에 대한 유전자 요법 프로토콜은 CNS 내의 세포로의 벡터의 국소화된 전달을 필요로 한다. 이들 질병에서 치료 표적이 될 세포는 특히 뇌의 하나 이상의 세포(예를 들어, 신경세포)를 포함할 수 있다. 본 발명의 방법 및 키트는 특정 rAAV 캡시드(예를 들어, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드)가 CNS의 세포 사이에서의 광범위한 벡터 분포를 가능케 한다는 발견을 적어도 부분적으로 기초로 한다. 이와 같이, 이들 캡시드는 개체의 중추신경계(CNS)로 이종성 핵산을 전달하고/하거나, 개체의 CNS로의 rAAV 입자의 전달 후의 세포의 rAAV 형질도입을 개선하고/하거나, 개체의 CNS로의 rAAV의 전달 후의 이종성 핵산의 발현을 개선하고/하거나, rAAV 입자를 이용하여 개체의 CNS의 장애를 치료하는데 특히 유리할 수 있다.
AAV(예를 들어, AAV2, AAVrh8R 등)의 캡시드는 3개의 캡시드 단백질 VP1, VP2, 및 VP3을 포함하는 것으로 공지되어 있다. 이들 단백질은 유의한 양의 중첩 아미노산 서열 및 독특한 N-말단 서열을 함유한다. AAV2 캡시드는 정20면체 대칭에 의해 배열된 60개의 서브유닛을 포함한다(Xie, Q., et al. (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. 99(16):10405-10). VP1, VP2, 및 VP3은 1:1:10 비로 존재하는 것으로 밝혀졌다.
AAV2 캡시드 단백질과 HSPG 사이의 결합은 염기성 AAV2 캡시드 단백질 잔기와 음성으로 하전된 글리코사미노글리칸 잔기 사이의 정전기적 상호작용을 통해 발생하는 것으로 공지되어 있다(Opie, SR et al., (2003) J. Virol. 77:6995-7006; Kern, A et al., (2003) J. Virol. 77:11072-11081). 이들 상호작용과 관련된 특정 캡시드 잔기는 R484, R487, K532, R585, 및 R588을 포함한다. 이들 잔기에서의 돌연변이는 Hela 세포 및 헤파란 자체로의 AAV2 결합을 감소시키는 것으로 밝혀졌다(Opie, SR et al., (2003) J. Virol. 77:6995-7006; Kern, A et al., (2003) J. Virol. 77:11072-11081; WO 2004/027019 A2, 미국 특허 번호 7,629,322). 추가로, 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, AVV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 532, 585 또는 588에 해당하는 잔기 중 하나 이상에서의 아미노산 치환(들)이 HSPG에 결합하지 않는 AAV 캡시드 유형의 형질도입 특성을 조정할 수 있거나, HSPG에 결합하는 이들의 능력과 독립적으로 AAV 캡시드 유형의 형질도입 특성을 조정할 수 있는 것으로 생각된다.
본 발명의 특정 양태는 개체의 눈 또는 중추신경계(CNS)로 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 투여하는 것을 포함하여 개체의 눈 또는 CNS로 이종성 핵산을 전달하는 것에 관한 것이다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 rAAV 입자는 AAV 혈청형 2(AAV2) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 rAAV 입자는 AAV 혈청형 rh8R(AAVrh8R) 캡시드를 포함한다.
본원에 기재된 바와 같이, HSPG와 상호작용하는 잔기 또는 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 532, 585 또는 588에 해당하는 잔기 중 하나 이상에서 캡시드 단백질 내 돌연변이를 갖는 rAAV 입자는 유리한 특성, 예를 들어, 향상된 발현 및/또는 감소된 신경염증을 나타낸다. 따라서, 일부 구현예에서, 전달시, rAAV 벡터에 의해 인코딩된 이종성 핵산은 참조 rAAV 캡시드 단백질(예를 들어, 야생형 rAAV 캡시드 단백질)을 포함하는 rAAV 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 이종성 핵산의 발현 수준에 비해 증가된 발현 수준으로 발현된다. 일부 구현예에서, 핵산의 발현은 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 증가된다. 일부 구현예에서, 전달시, rAAV 입자는 참조 rAAV 캡시드 단백질(예를 들어, 야생형 rAAV 캡시드 단백질)을 포함하는 rAAV 입자에 비해 감소된 신경염증을 야기시킨다. 일부 구현예에서, 신경염증은 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소된다. 적합한 참조 rAAV 캡시드 단백질은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환이 결여된 임의의 캡시드 단백질을 포함할 수 있다(참조 캡시드는 따라서 HSPG에 대한 결합을 변경시키지 않는 하나 이상의 "백그라운드" 치환을 함유할 수 있다).
일부 구현예에서, 본 발명은 개체의 망막하 공간으로 재조합 아데노-관련 바이러스(rAAV) 입자를 투여하는 단계를 포함하는 개체의 눈으로 이종성 핵산을 전달하기 위한 방법을 제공하며, rAAV 입자는 a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다.
일부 구현예에서, 본 발명의 rAAV 입자는 AAV 혈청형 2(AAV2) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1, VP2 및/또는 VP3 중 어느 하나의 아미노산 잔기의 치환이며, 아미노산 치환은 rAAV 입자와 HSPG의 상호작용을 변경시킨다(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거시킨다). 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 VP1 AAV2의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 VP2 AAV2의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 VP3 AAV2의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1, VP2 및 VP3의 조합물의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1, VP2 및/또는 VP3 중 어느 하나의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 SEQ ID NO:1, 3 및/또는 5의 캡시드 단백질 중 어느 하나의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 본 발명의 rAAV 입자는 SEQ ID NO:2, 4 및/또는 6의 캡시드 단백질을 포함한다.
일부 구현예에서, 본 발명의 rAAV 입자는 AAV 혈청형 3(AAV3) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV3의 VP1, VP2 및/또는 VP3 중 어느 하나의 아미노산 잔기의 치환이며, 아미노산 치환은 rAAV 입자와 HSPG의 상호작용을 변경시킨다(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거시킨다). 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 VP1 AAV3의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 VP2 AAV3의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 VP3 AAV3의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV3의 VP1, VP2 및 VP3의 조합물의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV3의 VP1, VP2 및/또는 VP3 중 어느 하나의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 SEQ ID NO:7의 캡시드 단백질에 해당하는 아미노산 잔기의 치환이다.
일부 구현예에서, 본 발명의 rAAV 입자는, 예를 들어, 미국 PG 공개 번호 20090317417에 기재된 바와 같은 AAV 혈청형 rh8R(AAVrh8R) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1, VP2 및/또는 VP3 중 어느 하나의 아미노산 잔기의 치환이며, 아미노산 치환은 rAAV 입자와 HSPG의 상호작용을 변경시킨다(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거시킨다). 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 VP1 AAVrh8R의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 VP2 AAVrh8R의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 VP3 AAVrh8R의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1, VP2 및 VP3의 조합물의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1, VP2 및/또는 VP3 중 어느 하나의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 SEQ ID NO:9에 의해 예시된 캡시드 단백질의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 본 발명의 rAAV 입자는 SEQ ID NO:10 및/또는 11의 캡시드 단백질을 포함한다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 35%, 적어도 약 40%, 적어도 약 45%, 적어도 약 50%, 적어도 약 55%, 적어도 약 60%, 적어도 약 65%, 적어도 약 70%, 적어도 약 75%, 적어도 약 80%, 적어도 약 85%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 또는 적어도 약 100%만큼 감소(야생형 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 결합에 비함)시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 약 10% 내지 약 100%, 약 20% 내지 약 100%, 약 30% 내지 약 100%, 약 40% 내지 약 100%, 약 50% 내지 약 100%, 약 60% 내지 약 100%, 약 70% 내지 약 100%, 약 80% 내지 약 100%, 약 90% 내지 약 100%, 약 10% 내지 약 90%, 약 20% 내지 약 90%, 약 30% 내지 약 90%, 약 40% 내지 약 90%, 약 50% 내지 약 90%, 약 60% 내지 약 90%, 약 70% 내지 약 90%, 약 80% 내지 약 90%, 약 10% 내지 약 80%, 약 20% 내지 약 80%, 약 30% 내지 약 80%, 약 40% 내지 약 80%, 약 50% 내지 약 80%, 약 60% 내지 약 80%, 약 70% 내지 약 80%, 약 10% 내지 약 70%, 약 20% 내지 약 70%, 약 30% 내지 약 70%, 약 40% 내지 약 70%, 약 50% 내지 약 70%, 약 60% 내지 약 70%, 약 10% 내지 약 60%, 약 20% 내지 약 60%, 약 30% 내지 약 60%, 약 40% 내지 약 60%, 약 50% 내지 약 60%, 약 10% 내지 약 50%, 약 20% 내지 약 50%, 약 30% 내지 약 50%, 약 40% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 40%, 약 20% 내지 약 40%, 약 30% 내지 약 40%, 약 10% 내지 약 30%, 약 20% 내지 약 30%, 또는 약 10% 내지 약 20% 중 어느 하나까지 감소(야생형 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 결합에 비함)시킨다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 야생형 rAAV 입자의 결합에 비해 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 검출 가능한 결합을 발생시키지 않는다. HSPG에 대한 AAV 입자의 결합, 예를 들어, 헤파란 설페이트 크로마토그래피 매질에 대한 결합 또는 표면 상에 HSPG를 발현하는 것으로 공지된 세포에 대한 결합을 측정하는 수단은 당 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 문헌[Opie, SR et al., (2003) J. Virol. 77:6995-7006 및 Kern, A et al., (2003) J. Virol. 77:11072-11081]을 참조한다.
일부 구현예에서, 본 발명은 치료 핵산의 망막하 전달을 위한 rAAV 입자를 제공하며, rAAV 입자는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시키거나 제거하는 캡시드 단백질의 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하고, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 484, 487, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1의 위치 484, 487, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV2의 VP2의 위치 484, 487, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV2의 VP3의 위치 484, 487, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV2의 VP1, AAV2의 VP2, 및/또는 AAV2의 VP3의 위치 484, 487, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, rAAV2의 VP1은 SEQ ID NO:1의 아미노산 서열을 포함한다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV3의 VP1의 위치 484, 487, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV3의 VP2의 위치 484, 487, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV3의 VP3의 위치 484, 487, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 rAAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV3의 VP1, AAV3의 VP2, 및/또는 AAV3의 VP3의 위치 484, 487, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, rAAV2의 VP1은 SEQ ID NO:1의 아미노산 서열을 포함한다.
일부 구현예에서, 본 발명의 AAV 입자는 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 485, 488, 528, 533, 586 또는 589에 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 다른 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 소수성 아미노산 잔기는 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R533 및/또는 A586에서 치환을 포함한다. 추가의 구현예에서, AAV 캡시드는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 치환 A586R 및/또는 R533A를 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:10 및/또는 11의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다.
본 발명의 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기(예를 들어, 양성으로 하전된 측쇄를 함유하지 않는 아미노산)에 의한 양성으로 하전된 아미노산 잔기(예를 들어, 양성으로 하전된 측쇄를 갖는 아미노산)의 치환을 포함한다. 양성으로 하전된 아미노산은 아르기닌, 히스티딘 및 리신을 포함한다. 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기의 예는 음성으로 하전된 아미노산(아스파르트산 및 글루탐산), 하전되지 않은 극성 측쇄를 갖는 아미노산(세린, 트레오닌, 아스파라긴, 및 글루타민), 소수성 측쇄를 갖는 아미노산(알라닌, 발린, 이소류신, 류신, 메티오닌, 페닐알라닌, 티로신 및 트립토판), 글리신, 시스테인, 및 프롤린을 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드의 하나 이상의 양성으로 하전된 아미노산 잔기는 소수성 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다. 다른 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의한 양성으로 하전되지 않은 아미노산 잔기의 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 소수성 아미노산 잔기는 양성으로 하전된 아미노산 잔기에 의해 치환된다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기의 치환을 포함한다. 또 다른 추가의 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 알라닌 잔기에 의한 아르기닌 또는 리신 잔기의 치환을 포함한다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 VP1, VP2 및/또는 VP3의 위치 R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV2의 VP1, VP2 및/또는 VP3의 위치 R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 SEQ ID NO:1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV2의 VP1, VP2 및/또는 VP3의 위치 R484, R487, K527, K532, 및/또는 R588에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV2의 VP1, VP2 및/또는 VP3의 치환 R484A, R487A, R585A 및/또는 R588A 중 하나 이상을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV3의 VP1, VP2 및/또는 VP3의 위치 R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV3의 VP1, VP2 및/또는 VP3의 치환 R484A, R487A, R585A 및/또는 R588A 중 하나 이상을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:2, 4 및/또는 6의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 VP1, VP2 및/또는 VP3의 위치 R485, R488, R533, A586 및/또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되고, SEQ ID NO:9를 기초로 하여 넘버링되는 VP1, VP2 및/또는 VP3의 위치 R485, R488, R533, A586 및/또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV2의 VP1, VP2 및/또는 VP3의 치환 R533A 및/또는 A586R 중 하나 이상을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 SEQ ID NO:10 및/또는 11의 rAAV 캡시드 단백질을 포함한다.
일부 구현예에서, AAV 캡시드는 HSPG와 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 또는 10개의 아미노산 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거하는 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 또는 10개의 아미노산 치환을 갖는다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 rAAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484 및 R487에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 rAAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484 및 R487에서 치환을 갖는다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 rAAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R585 및 R588에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 rAAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R585 및 R588에서 치환을 갖는다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 rAAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 치환 R484A 및 R487A를 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 rAAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 치환 R484A 및 R487A를 갖는다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 rAAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 치환 R585A 및 R588A를 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 rAAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 치환 R585A 및 R588A를 갖는다.
헤파란 설페이트 프로테오글리칸(HSPG)은 신체 전체에 걸친 많은 조직에서 발현되는 것으로 공지되어 있으며, 세포외 기질, 세포 부착, 및 세포 신호전달에서 중요한 역할을 한다. 일부 구현예에서, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸은 CNS의 하나 이상의 세포에서 발현된다. 특정 구현예에서, CNS의 하나 이상의 세포는 신경세포이다.
일부 구현예에서, 본 발명은 치료 핵산의 CNS 전달을 위한 rAAV 입자를 제공하며, rAAV 입자는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시키거나 제거하는 캡시드 단백질의 하나 이상의 아미노산 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 347, 350, 390, 395, 448, 451, 484, 487, 527, 532, 585 및/또는 588에 존재한다. 본원에서 사용되는 "AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는"은 AAV2의 VP1의 언급된 아미노산에 해당하는 언급된 캡시드 단백질의 아미노산을 나타낸다. 예를 들어, 하나 이상의 아미노산 치환이 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 347, 350, 390, 395, 448, 451, 484, 487, 527, 532, 585 및/또는 588에 존재하는 경우, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1의 아미노산 347, 350, 390, 395, 448, 451, 484, 487, 527, 532, 585 및/또는 588에 해당하는 언급된 캡시드 단백질의 아미노산(들)에 존재한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R347, R350, K390, K395, R448, R451, R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에 존재한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 위치 484, 487, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 AAV2의 VP1, AAV2의 VP2, 및/또는 AAV2의 VP3의 위치 484, 487, 532, 585 또는 588에 존재한다. 일부 구현예에서, AAV2(예를 들어, rAAV2)의 VP1은 SEQ ID NO:1의 아미노산 서열을 포함한다.
일부 구현예에서, AAV 캡시드는 rAAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 rAAV 입자는 SEQ ID NO:2, 4 및/또는 6의 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 rAAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 위치 R484 및 R487 또는 R585 및 R588에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R484A 및 R487A 치환 또는 R585A 및 R588A 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 치환 R585A 및 R588A를 포함한다. 일부 구현예에서, AAV 캡시드는 AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 치환 K532A를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV2의 VP1을 기초로 기초로 하여 넘버링되는 R347A, R350A, K390A, K395A, R448A, R451A, R484A, R487A, K527A, K532A, R585A 및/또는 R588A 치환을 포함한다.
일부 구현예에서, 본 발명은 치료 핵산의 CNS 전달을 위한 rAAV 입자를 제공하며, rAAV 입자는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시키거나 제거하는 캡시드 단백질의 하나 이상의 아미노산 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 rAAV 입자는, 예를 들어, 미국 PG 공개 번호 20090317417에 기재된 바와 같은 AAV 혈청형 rh8R(AAVrh8R) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1, VP2 및/또는 VP3 중 어느 하나의 아미노산 잔기의 치환이며, 아미노 치환은 rAAV 입자와 HSPG의 상호작용을 변경시킨다(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 감소시키거나 제거시킨다). 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 VP1 AAVrh8R의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 VP2 AAVrh8R의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 VP3 AAVrh8R의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1, VP2 및 VP3의 조합물의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1, VP2 및/또는 VP3 중 어느 하나의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 SEQ ID NO:9에 의해 예시된 캡시드 단백질의 아미노산 잔기의 치환이다. 일부 구현예에서, 본 발명의 rAAV 입자는 SEQ ID NO:10 및/또는 11의 캡시드 단백질을 포함한다.
일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 rh8R(AAVrh8R) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 586 및/또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:9의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh8R의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 A586 및/또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 A586R 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh8R의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 T589R 또는 T589K 치환을 포함한다.
상기 논의된 바와 같이, 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, AVV2의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 아미노산 484, 487, 532, 585 또는 588에 해당하는 잔기 중 하나 이상에서의 아미노산 치환(들)이 HSPG에 결합하지 않는 AAV 캡시드 유형의 형질도입 특성을 조정할 수 있거나, HSPG에 결합하는 이들의 능력과 독립적으로 AAV 캡시드 유형의 형질도입 특성을 조정할 수 있는 것으로 생각된다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 도 20에 제시된 아미노산에 해당하는 하나 이상의 아미노산을 포함한다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 아미노산 585 및/또는 588(AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링됨)에 해당하는 위치(들)에서의 하나 이상의 아미노산은 아르기닌 잔기에 의해 대체된다(예를 들어, AAV1 또는 AAV6에 대해 S586 및/또는 T589; AAV9에 대해 S586 및/또는 A589; AAVrh8R에 대해 A586 및/또는 T589; AAV8에 대해 Q588 및/또는 T591; 및 AAVrh10에 대해 Q588 및/또는 A591). 이들 변형된 캡시드는 특히 망막을 표적으로 하는 유리체내 형질도입을 개선하는데 이용될 수 있다. 다른 구현예에서, 아미노산 484, 487, 527 및/또는 532(AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링됨)에 해당하는 위치(들)에서의 하나 이상의 아미노산(예를 들어, 아르기닌 또는 리신)은 알라닌과 같은 양성으로 하전되지 않은 아미노산(들)에 의해 대체된다(예를 들어, AAV1 또는 AAV6에 대해 R485, R488, K528, 및/또는 K533; AAV9 또는 AAVrh8R에 대해 R485, R488, K528, 및/또는 R533; 및 AAV8 또는 AAVrh10에 대해 R487, R490, K530, 및/또는 R535). 이들 변형된 캡시드는 특히 망막하 또는 CNS 형질도입을 개선하는데 이용될 수 있다.
일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 1(AAV1) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV1의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 586 및/또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, AAV1의 VP1은 SEQ ID NO:12의 아미노산 서열을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV1의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 S586 및/또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV1의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 S586R 또는 S586K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV1의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 T589R 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 6(AAV6) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV6의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 586 및/또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:13의 아미노산 서열을 포함하는 AAV6의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV6의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 S586 및/또는 T589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV6의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 S586R 또는 S586K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV6의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 T589R 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 8(AAV8) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV8의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 588 및/또는 591에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:14의 아미노산 서열을 포함하는 AAV8의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV8의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 Q588 및/또는 T591에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV8의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 Q588R 또는 Q588K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV8의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 T591R 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 9(AAV9) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV9의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 586 및/또는 589에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:15의 아미노산 서열을 포함하는 AAV9의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV9의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 S586 및/또는 A589에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV9의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 S586R 또는 S586K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAV9의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 A589R 또는 A589K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 AAV 혈청형 rh10(AAVrh10) 캡시드를 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh10의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 588 및/또는 591에 존재한다. 일부 구현예에서, 넘버링은 SEQ ID NO:16의 아미노산 서열을 포함하는 AAVrh10의 VP1을 기초로 한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh10의 VP1 넘버링을 기초로 하여 넘버링되는 위치 Q588 및/또는 A591에서 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh10의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 Q588R 또는 Q588K 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 아미노산 치환은 AAVrh10의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 A591R 치환을 포함한다.
IV. 치료 방법
망막 질병, 예를 들어, LCA, 색소성망막염, 및 연령-관련 황반 변성에 대한 유전자 요법 프로토콜은 망막 내의 세포로의 벡터의 국소화된 전달을 필요로 한다. 이들 질병에서 치료 표적이 될 세포는 망막 내의 광수용체 세포 또는 신경감각 망막 밑에 있는 RPE의 세포이다. 이들 세포로 유전자 요법 벡터를 전달하는 것은 망막과 RPE 사이의 망막하 공간으로의 주사를 필요로 한다. 일부 구현예에서, 본 발명은 망막의 세포로 rAAV 유전자 요법 벡터를 전달하는 방법을 제공하며, rAAV 벡터는 HSPG와 상호작용하는 하나 이상의 아미노산 잔기의 치환을 포함하는 AAV 캡시드 내에 캡시드화된다.
일부 양태에서, 본 발명은 개체의 CNS로의 rAAV 입자를 포함하는 조성물의 전달을 포함하는 개체의 CNS의 장애를 치료하는 방법을 제공하며, rAAV 입자는 (a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 (b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 추가로, 본원에 기재된 개체의 중추신경계(CNS)로 이종성 핵산을 전달하기 위한 방법, 개체의 CNS로의 rAAV 입자의 전달 후의 세포의 rAAV 형질도입을 개선하기 위한 방법, 및 개체의 CNS로의 rAAV 입자의 전달 후의 이종성 핵산의 발현을 개선하기 위한 방법이, 예를 들어, 이종성 핵산, 예를 들어, 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩하는 이종성 핵산을 전달하기 위해 이용될 수 있다. 이들 방법은 특히 CNS의 장애를 치료하는데 이용될 수 있다. 일부 구현예에서, 개체는 인간이다.
치료 벡터
본 발명은 안구 장애에 대한 유전자 요법의 방법을 제공하며, 여기서 치료 벡터를 포함하는 rAAV 입자가 개체의 망막으로 전달된다. 망막의 세포의 개선된 형질도입은 rAAV 캡시드(예를 들어, rAAV2, rAAVrh8R 등의 입자) 내에 rAAV 벡터를 캡시드화시킴으로써 달성될 수 있으며, 여기서 HSPG와 상호작용하는 캡시드의 하나 이상의 아미노산은 HSPG에 대한 rAAV 입자의 결합이 감소되거나 제거되도록 치환된다. 벡터는 폴리펩티드(예를 들어, 치료 또는 진단 폴리펩티드) 및/또는 치료 핵산을 인코딩하는 이종성 핵산을 포함할 수 있다. 치료 또는 진단 폴리펩티드 및/또는 치료 핵산을 인코딩하는 핵산은 표준 합성 및 재조합 방법을 이용하여 당 분야에 공지된 방법을 이용하여 생성될 수 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 폴리펩티드를 인코딩한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 진단 폴리펩티드를 인코딩한다. 치료 폴리펩티드를 인코딩하는 핵산의 비제한적인 예는 망막 질병을 야기시키는 것으로 공지된 결손 또는 돌연변이 유전자, 예를 들어, Prph2, RPE65, MERTK, RPGR, RP2, RPGRIP, CNGA3, CNGB3, 및 GNAT2의 대체를 위한 핵산을 포함한다. 치료 폴리펩티드를 인코딩하는 핵산의 다른 비제한적인 예는 신경영양 인자(예를 들어, GDNF, CNTF, FGF2, PEDF, EPO), 항-아폽토시스 유전자(예를 들어, BCL2, BCL-X, NFκB), 항-혈관신생 인자(예를 들어, 엔도스타틴, 안지오스타틴, sFlt), 및 항-염증 인자(예를 들어, IL10, IL1-ra, TGFβ, IL4)를 인코딩하는 핵산을 포함한다. 안구 장애에 대한 다른 치료 폴리펩티드는 Myo7a, ABCA4, REP1, GUCY2D, PDE6C, RS1, RPGRIP, Lpcat1, AIPL1, RDH12, CHM을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 일부 구현예에서, 인코딩된 폴리펩티드는 폴리펩티드의 인간 변이체이다.
본 발명의 핵산은 세포내 단백질이거나, 세포막에 고정되거나, 세포 내에 유지되거나, 본 발명의 벡터로 형질도입된 세포에 의해 분비되는 폴리펩티드를 인코딩할 수 있다. 벡터를 수용한 세포에 의해 분비되는 폴리펩티드에 대해, 폴리펩티드는 가용성(즉, 세포에 부착되지 않음)일 수 있다. 예를 들어, 가용성 폴리펩티드는 막횡단 영역이 결여되어 있으며, 세포로부터 분비된다. 막횡단 도메인을 인코딩하는 핵산 서열을 확인하고 제거하는 기술은 당 분야에 공지되어 있다.
본 발명에 따라 투여될 수 있는 벡터는 또한 벡터의 핵산으로부터 전사되는 경우 본 발명의 질병 상태와 관련된 이상 또는 과량의 단백질의 번역 또는 전사를 방해함으로써 안구 장애를 치료할 수 있는 RNA(예를 들어, RNAi, 리보자임, miRNA, siRNA, 안티센스 RNA)를 인코딩하는 핵산을 포함하는 벡터를 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 핵산은 이상 및/또는 과량의 단백질을 인코딩하는 mRNA의 고도로 특이적인 제거 또는 감소에 의해 질병을 치료하는 RNA를 인코딩할 수 있다. 치료 RNA 서열은 이상 및/또는 과량의 단백질, 예를 들어, 유전 망막 변성의 다양한 형태에서 발생하는 단백질을 인코딩하는 mRNA의 고도로 특이적인 제거 또는 감소에 의해 질병을 치료할 수 있는 RNAi, 작은 억제성 RNA(siRNA), 마이크로 RNA(miRNA), 및/또는 리보자임(예를 들어, 망치머리형 및 머리핀형 리보자임)을 포함한다. 치료 RNA 서열에 의해 치료될 수 있는 안구 장애의 비제한적인 예는, 예를 들어, 보통염색체 우성 색소성망막염(ADRP) 및 당뇨망막병증을 포함한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 치료 RNA 서열 및 이들 서열을 인코딩하는 핵산의 예는, 예를 들어, 미국 특허 번호 6,225,291에 기재된 것을 포함하며, 상기 특허의 전체 개시내용은 참조로서 본원에 포함된다. 일부 구현예에서, 치료 RNA 서열은 miR-708이다. 일부 구현예에서, miR-708은 동일한 rAAV 벡터의 일부로서 또는 제2의 rAAV 벡터의 일부로서 야생형 로돕신을 인코딩하는 핵산과 함께 이용된다. 일부 구현예에서, 야생형 로돕신을 인코딩하는 핵산은 로돕신 유전자의 3' 비번역 영역에 위치된 miR-708 표적 서열이 결여되어 있다. miR-708 및/또는 로돕신을 인코딩하는 rAAV 벡터는 전체내용이 참조로서 본원에 포함되는 미국 가특허 출원 일련 번호 61/969,027에 의해 제공된다.
본 발명의 특정 양태는 (a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 (b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함하는 rAAV 입자(예를 들어, 치료 벡터)의 용도에 관한 것이다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산을 인코딩한다. 본원에서 사용되는 치료 핵산은 본 발명의 개시의 임의의 치료 핵산 또는 본 발명의 개시의 치료 폴리펩티드를 인코딩하는 임의의 핵산을 발현할 수 있다. 치료 핵산은, 예를 들어, 증상을 개선하고/하거나, 진행을 예방하거나 지연시키고/시키거나, 장애(예를 들어, 본원에 기재된 장애)의 치료를 제공하기 위해 이용될 수 있다.
CNS 세포의 개선된 형질도입은 rAAV 캡시드(예를 들어, rAAV2, rAAVrh8R 등) 내에 rAAV 벡터를 캡시드화시킴으로써 달성될 수 있으며, 여기서 HSPG와 상호작용하는 캡시드의 하나 이상의 아미노산은 HSPG에 대한 rAAV 입자의 결합이 감소되거나 제거되도록 치환된다. 벡터는 폴리펩티드(예를 들어, 치료 또는 진단 폴리펩티드) 및/또는 치료 핵산을 인코딩하는 이종성 핵산을 포함할 수 있다. 치료 또는 진단 폴리펩티드 및/또는 치료 핵산을 인코딩하는 핵산은 표준 합성 및 재조합 방법을 이용하여 당 분야에 공지된 방법을 이용하여 생성될 수 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 폴리펩티드를 인코딩한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 진단 폴리펩티드를 인코딩한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS-관련 유전자를 인코딩한다.
일부 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 핵산을 인코딩한다. 일부 구현예에서, 치료 핵산은 비제한적인 예로 siRNA, shRNA, RNAi, miRNA, 안티센스 RNA, 리보자임 또는 DNA효소를 포함할 수 있다. 이와 같이, 치료 핵산은 벡터의 핵산으로부터 전사되는 경우 본 발명의 장애와 관련된 이상 또는 과량의 단백질의 번역 또는 전사를 방해함으로써 본 발명의 장애(예를 들어, CNS의 장애)를 치료할 수 있는 RNA를 인코딩할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 핵산은 이상 및/또는 과량의 단백질을 인코딩하는 mRNA의 고도로 특이적인 제거 또는 감소에 의해 장애를 치료하는 RNA를 인코딩할 수 있다. 치료 RNA 서열은 이상 및/또는 과량의 단백질을 인코딩하는 mRNA의 고도로 특이적인 제거 또는 감소에 의해 장애를 치료할 수 있는 RNAi, 작은 억제성 RNA(siRNA), 마이크로 RNA(miRNA), 및/또는 리보자임(예를 들어, 망치머리형 및 머리핀형 리보자임)을 포함한다.
일부 구현예에서, 이종성 핵산은 치료 폴리펩티드를 인코딩한다. 치료 폴리펩티드는, 예를 들어, 세포 또는 유기체에 부재하거나 감소된 수준으로 존재하는 폴리펩티드 및/또는 효소 활성을 공급할 수 있다. 대안적으로, 치료 폴리펩티드는 세포 또는 유기체에서 불균형을 간접적으로 반대 작용하는 폴리펩티드 및/또는 효소 활성을 공급할 수 있다. 예를 들어, 대사 효소 또는 활성에서의 결핍에 의해 야기된 대사물의 형성과 관련된 장애에 대한 치료 폴리펩티드는 결손 대사 효소 또는 활성을 공급할 수 있거나, 이는 대사물의 감소를 발생시키는 대안적 대사 효소 또는 활성을 공급할 수 있다. 치료 폴리펩티드는 또한, 예를 들어, 우성-음성 폴리펩티드로서 작용함으로써 폴리펩티드(예를 들어, 과발현되거나, 기능획득 돌연변이에 의해 활성화되거나, 활성이 달리 잘못 조절되는 폴리펩티드)의 활성을 감소시키는데 이용될 수 있다.
일부 구현예에서, 이종성 핵산은 효소, 신경영양 인자, CNS-관련 장애를 갖는 개체에서 결핍되거나 돌연변이되는 폴리펩티드, 항산화제, 항-아폽토시스 인자, 항-혈관신생 인자, 및 항-염증 인자로부터 선택된 폴리펩티드를 인코딩한다. 상기 폴리펩티드는, 예를 들어, CNS의 장애에서 감소되거나, 부재하거나, 잘못 조절되는 폴리펩티드 및/또는 효소 활성을 공급하고/하거나, CNS 장애의 원인 및/또는 증상을 개선하고/하거나, CNS 장애에 의해 야기된 CNS에 대한 손상(예를 들어, 아폽토시스, 염증, 또는 다른 유형의 세포 사멸)을 완화시킴으로써 CNS의 장애를 치료하는데 이용될 수 있다. 치료 폴리펩티드를 인코딩하는 핵산의 비제한적인 예는 CNS의 장애를 야기시키는 것으로 공지된 결손 또는 돌연변이 유전자, 예를 들어, Prph2, RPE65, MERTK, RPGR, RP2, RPGRIP, CNGA3, CNGB3, 및 GNAT2의 대체를 위한 핵산을 포함한다. 치료 폴리펩티드를 인코딩하는 핵산의 다른 비제한적인 예는 신경영양 인자(예를 들어, GDNF, CNTF, FGF2, PEDF, EPO), 항-아폽토시스 유전자(예를 들어, BCL2, BCL-X, NFκB), 항-혈관신생 인자(예를 들어, 엔도스타틴, 안지오스타틴, sFlt), 및 항-염증 인자(예를 들어, IL10, IL1-ra, TGFβ, IL4)를 인코딩하는 핵산을 포함한다. CNS 장애에 대한 다른 치료 폴리펩티드는 Myo7a, ABCA4, REP1, GUCY2D, PDE6C, RS1, RPGRIP, Lpcat1, AIPL1, RDH12, CHM을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 일부 구현예에서, 인코딩된 폴리펩티드는 폴리펩티드의 인간 변이체이다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 신경세포 아폽토시스 억제 단백질(NAIP), 신경 성장 인자(NGF), 신경아교세포-유래 성장 인자(GDNF), 뇌-유래 성장 인자(BDNF), 섬모 신경영양 인자(CNTF), 티로신 하이드록실라제(TH), GTP-사이클로하이드롤라제(GTPCH), 아미노산 데카르복실라제(AADC), 항산화제, 항-혈관신생 폴리펩티드, 항-염증성 폴리펩티드, 및/또는 아스파르토아실라제(ASPA)를 인코딩한다. 항산화제의 예는 SOD1; SOD2; 카탈라제(Catalase); 시르투인(Sirtuin) 1, 3, 4, 또는 5; NRF2; PGC1a; GCL(촉매 서브유닛); GCL(변형된 서브유닛); 아디포넥틴; 글루타티온 퍼옥시다제 1; 및 뉴로글로빈을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 항-혈관신생 폴리펩티드의 예는 안지오스타틴, 엔도스타틴, PEDF, 가용성 VEGF 수용체, 및 가용성 PDGF 수용체를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 항-염증성 폴리펩티드의 예는 IL-10, 가용성 IL17R, 가용성 TNF-R, TNF-R-Ig, IL-1 억제제, 및 IL18 억제제를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. CNS의 장애를 치료하는데 이용될 수 있는 이들 부류의 다른 예시적 폴리펩티드가 하기에 제공된다.
본 발명의 핵산은 세포내 단백질이거나, 세포막에 고정되거나, 세포 내에 유지되거나, 본 발명의 벡터로 형질도입된 세포에 의해 분비되는 폴리펩티드를 인코딩할 수 있다. 벡터를 수용한 세포에 의해 분비되는 폴리펩티드에 대해, 폴리펩티드는 가용성(즉, 세포에 부착되지 않음)일 수 있다. 예를 들어, 가용성 폴리펩티드는 막횡단 영역이 결여되어 있으며, 세포로부터 분비된다. 막횡단 도메인을 인코딩하는 핵산 서열을 확인하고 제거하는 기술은 당 분야에 공지되어 있다.
일부 구현예에서, 이종성 핵산은 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 예시적 프로모터는 사이토메갈로바이러스(CMV) 즉시 초기 프로모터, RSV LTR, MoMLV LTR, 포스포글리세레이트 키나제-1(PGK) 프로모터, 원숭이 바이러스 40(SV40) 프로모터 및 CK6 프로모터, 트랜스티레틴 프로모터(TTR), TK 프로모터, 테트라사이클린 반응성 프로모터(TRE), HBV 프로모터, hAAT 프로모터, LSP 프로모터, 키메라 간-특이적 프로모터(LSP), E2F 프로모터, 텔로메라제(hTERT) 프로모터; 사이토메갈로바이러스 인핸서/닭 베타-액틴/토끼 β-글로빈 프로모터(CAG 프로모터; Niwa et al., Gene, 1991, 108(2):193-9) 및 신장 인자 1-알파 프로모터(EF1-알파) 프로모터(Kim et al., Gene, 1990, 91(2):217-23 및 Guo et al., Gene Ther., 1996, 3(9):802-10)를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 일부 구현예에서, 프로모터는 인간 β-글루쿠로니다제 프로모터 또는 닭 β-액틴(CBA) 프로모터에 연결된 사이토메갈로바이러스 인핸서를 포함한다. 프로모터는 항시성, 유도성 또는 억제성 프로모터일 수 있다. 일부 구현예에서, 본 발명은 CBA 프로모터에 작동 가능하게 연결된 본 발명의 개시의 이종성 트랜스진을 인코딩하는 핵산을 포함하는 재조합 벡터를 제공한다. 예시적 프로모터 및 기재는, 예를 들어, 미국 PG 공개 20140335054에서 발견될 수 있다.
항시성 프로모터의 예는 레트로바이러스 라우스 육종 바이러스(RSV) LTR 프로모터(임의로, RSV 인해서를 가짐), 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터(임의로, CMV 인핸서를 가짐)[예를 들어, Boshart et al., Cell, 41:521-530 (1985) 참조], SV40 프로모터, 디하이드로폴레이트 환원효소 프로모터, 13-액틴 프로모터, 포스포글리세롤 키나제(PGK) 프로모터, 및 EFla 프로모터[Invitrogen]를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
유도성 프로모터는 유전자 발현의 조절을 가능케 하며, 외인적으로 공급된 화합물, 환경 요인, 예를 들어, 온도, 또는 특정 생리학적 상태의 존재, 예를 들어, 급성기, 세포의 특정 분화 상태에 의해, 또는 복제하는 세포에서만 조절될 수 있다. 유도성 프로모터 및 유도성 시스템은 Invitrogen, Clontech 및 Ariad를 포함하나, 이에 제한되지는 않는 다양한 상업적 공급처로부터 이용 가능하다. 많은 다른 시스템이 기재되어 있으며, 당업자에 의해 용이하게 선택될 수 있다. 외인적으로 공급된 프로모터에 의해 조절되는 유도성 프로모터의 예는 아연-유도성 양 메탈로티오닌(MT) 프로모터, 덱사메타손(Dex)-유도성 마우스 유암 바이러스(MMTV) 프로모터, T7 중합효소 프로모터 시스템(WO 98/10088); 탈피호르몬 곤충 프로모터(No et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93:3346-3351 (1996)), 테트라사이클린-억제성 시스템(Gossen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89:5547-5551 (1992)), 테트라사이클린-유도성 시스템(Gossen et al., Science, 268:1766-1769 (1995), 또한 Harvey et al., Curr. Opin. Chem. Biol., 2:512-518 (1998) 참조), RU486-유도성 시스템(Wang et al., Nat. Biotech., 15:239-243 (1997) 및 Wang et al., Gene Ther., 4:432-441 (1997)) 및 라파마이신-유도성 시스템(Magari et al., J. Clin. Invest., 100:2865-2872 (1997))을 포함한다. 이러한 상황에서 유용할 수 있는 유도성 프로모터의 또 다른 유형은 특정 생리학적 상태, 예를 들어, 온도, 급성기, 세포의 특정 분화 상태에 의하거나, 복제하는 세포에서만 조절되는 유도성 프로모터이다.
또 다른 구현예에서, 트랜스진에 대해 천연 프로모터, 또는 이의 단편이 이용될 것이다. 천연 프로모터는 트랜스진의 발현이 천연 발현을 모방해야 하는 것이 요망되는 경우에 이용될 수 있다. 천연 프로모터는 트랜스진의 발현이 시간적 또는 발달적으로, 또는 조직-특이적 방식으로, 또는 특정 전사 자극에 반응하여 조절되어야 하는 경우에 이용될 수 있다. 추가의 구현예에서, 다른 천연 발현 조절 요소, 예를 들어, 인핸서 요소, 아데닐중합체형성 부위 또는 코작(Kozak) 컨센서스 서열이 또한 천연 발현을 모방하기 위해 이용될 수 있다.
일부 구현예에서, 조절 서열은 조직-특이적 유전자 발현 능력을 부여한다. 일부 경우에서, 조직-특이적 조절 서열은 조직 특이적 방식으로 전사를 유도하는 조직-특이적 전사 인자에 결합한다. 상기 조직-특이적 조절 서열(예를 들어, 프로모터, 인핸서 등)은 당 분야에 널리 공지되어 있다. 예시적 조직-특이적 조절 서열은 다음과 같은 조직 특이적 프로모터를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다: 신경세포, 예를 들어, 신경세포-특이적 에놀라제(NSE) 프로모터(Andersen et al., Cell. Mol. Neurobiol., 13:503-15 (1993)), 신경미세섬유 경쇄 유전자 프로모터(Piccioli et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88:5611-5 (1991)), 및 신경세포-특이적 vgf 유전자 프로모터(Piccioli et al., Neuron, 15:373-84 (1995)). 일부 구현예에서, 조직-특이적 프로모터는 신경세포 핵(NeuN), 아교 섬유 산성 단백질(GFAP), 선종성 결장폴립증(APC), 및 이온화 칼슘-결합 어댑터 분자 1(Iba-1)로부터 선택된 유전자의 프로모터이다. 다른 적절한 조직 특이적 프로모터는 당업자에게 명백할 것이다. 일부 구현예에서, 프로모터는 닭 베타-액틴 프로모터이다.
일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS의 하나 이상의 세포에서 발현되는 프로모터 서열의 조절하에 있다. 상기 나열된 프로모터 서열 중 다수(예를 들어, CBA 프로모터)는 CNS의 하나 이상의 세포에서 발현되는 것으로 당 분야에 공지되어 있다. 일부 구현예에서, 프로모터 서열은 유기체에서 편재성으로 발현될 수 있으며, 따라서 CNS로의 이의 전달에 의해 CNS의 하나 이상의 세포에서 발현할 수 있다. 다른 구현예에서, CNS, 또는 하나 이상의 CNS 세포의 부분집합에서 특이적으로 발현하는 프로모터 서열이 이용될 수 있다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 CNS의 하나 이상의 세포에서 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산의 발현에 적합한 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 이와 같이, 일부 구현예에서, 본 발명의 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산은 CNS의 장애를 치료하기 위해 이용될 수 있다.
일부 구현예에서, 프로모터는 뇌세포에서 이종성 핵산을 발현한다. 뇌세포는 신경세포(예를 들어, 감각 신경세포, 운동 신경세포, 사이신경세포, 도파민 신경세포, 중형 돌기 신경세포, 콜린성 신경세포, GABAergic 신경세포, 피라미드 신경세포 등), 신경아교세포(예를 들어, 미세아교세포, 큰아교세포, 별아교세포, 희소돌기아교세포, 뇌실막세포, 신경교세포 등), 뇌 실질 세포, 미세아교세포, 뇌실막세포, 및/또는 푸르킨예 세포를 포함하나, 이에 제한되지는 않는 당 분야에 공지된 임의의 뇌세포를 나타낸다. 일부 구현예에서, 프로모터는 신경세포에서 이종성 핵산을 발현한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산은 신경세포에서만 발현된다(예를 들어, 신경세포에서 발현되고, CNS의 다른 세포, 예를 들어, 신경아교세포에서는 발현되지 않는다).
일부 양태에서, 본 발명은 포유동물에서 하나 이상의 유전자 결함(예를 들어, 유전성 유전자 결함, 체세포 유전자 변경 등), 예를 들어, 대상체에서 폴리펩티드 결핍 또는 폴리펩티드 과량을 발생시키는 유전자 결함을 예방하거나 치료하거나, 세포 및 조직에서 상기 폴리펩티드의 결핍과 관련된 CNS-관련 장애를 나타내는 대상체에서 결핍의 중증도 또는 정도를 치료하거나 감소시키는 방법에서 사용하기 위한 rAAV 벡터를 제공한다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 CNS-관련 장애를 갖거나 CNS-관련 장애를 갖는 것으로 의심되는 대상체에서 CNS-관련 장애를 치료하기에 충분한 양 및 기간 동안 대상체로의 약학적으로 허용되는 담체 중 하나 이상의 치료 펩티드, 폴리펩티드, 기능성 RNA, 억제성 핵산, shRNA, 마이크로RNAs, 안티센스 뉴클레오티드 등을 인코딩하는 rAAV 벡터의 투여를 포함한다.
rAAV 벡터는 CNS-관련 장애를 조정하거나 치료하는 단백질 또는 기능성 RNA를 인코딩하는 핵산을 트랜스진으로 포함할 수 있다. 다음은 CNS-관련 장애와 관련된 유전자의 비제한적인 목록이다: 신경세포 아폽토시스 억제 단백질(NAIP), 신경 성장 인자(NGF), 신경아교세포-유래 성장 인자(GDNF), 뇌-유래 성장 인자(BDNF), 섬모 신경영양 인자(CNTF), 티로신 하이드록실라제(TM, GTP-사이클로하이드롤라제(GTPCH), 아스파르토아실라제(ASPA), 수퍼옥사이드 디스뮤타제(SOD1), 항산화제, 항-혈관신생 폴리펩티드, 항-염증성 폴리펩티드, 및 아미노산 데코르복실라제(decorboxylase)(AADC). 예를 들어, 파킨슨병의 치료에서 유용한 트랜스진은 도파민의 합성에서 속도 제한 효소인 TH를 인코딩한다. TII 보조인자 테트라하이드로바이옵테린을 발생시키는 GTPCII를 인코딩하는 트랜스진이 또한 파킨슨병의 치료에서 이용될 수 있다. L-Dopa에서 DA로의 전환을 촉진하는 GDNF 또는 BDNF, 또는 AADC를 인코딩하는 트랜스진이 또한 파킨슨병의 치료에서 이용될 수 있다. ALS의 치료를 위해, 유용한 트랜스진은 GDNF, BDNF 또는 CNTF를 인코딩할 수 있다. 또한, ALS의 치료를 위해, 유용한 트랜스진은 SOD1의 발현을 억제하는 기능성 RNA, 예를 들어, shRNA, miRNA를 인코딩할 수 있다. 허혈의 치료를 위해, 유용한 트랜스진은 NAIP 또는 NGF를 인코딩할 수 있다. 베타-글루쿠로니다제(GUS)를 인코딩하는 트랜스진은 특정 리소좀 축적병(예를 들어, 점액다당류증 타입 VII(MPS VII))의 치료에 유용할 수 있다. 프로드러그 활성화 유전자, 예를 들어, 간시클로버(ganciclovir)를 DNA 합성을 붕괴시키고, 세포 사멸을 초래하는 독성 뉴클레오티드로 전환시키는 HSV-티미딘 키나제를 인코딩하는 트랜스진이, 예를 들어, 프로드러그와 함께 투여되는 경우 특정 암을 치료하는데 유용할 수 있다. 내인성 아편유사제, 예를 들어, β-엔도르핀을 인코딩하는 트랜스진이 동통을 치료하는데 유용할 수 있다. 항산화제의 예는 SOD1; SOD2; 카탈라제; 시르투인 1, 3, 4, 또는 5; NRF2; PGC1a; GCL(촉매 서브유닛); GCL(변형된 서브유닛); 아디포넥틴; 글루타티온 퍼옥시다제 1; 및 뉴로글로빈을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 항-혈관신생 폴리펩티드의 예는 안지오스타틴, 엔도스타틴, PEDF, 가용성 VEGF 수용체, 및 가용성 PDGF 수용체를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 항-염증성 폴리펩티드의 예는 IL-10, 가용성 IL17R, 가용성 TNF-R, TNF-R-Ig, IL-1 억제제, 및 IL18 억제제를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 본 발명의 rAAV 벡터에서 이용될 수 있는 트랜스진의 다른 예는 당업자에게 명백할 것이다(예를 들어, Costantini L C, et al., Gene Therapy (2000) 7, 93-109 참조).
일부 구현예에서, 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산은 CNS의 장애를 치료하기 위해 이용된다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 기능 획득이 장애와 관련된 폴리펩티드의 발현 및/또는 활성을 감소시키거나 제거하거나, 장애와 관련된 결핍(예를 들어, 발현이 유사하거나 관련된 활성을 나타내는 유전자에서의 돌연변이)을 보충하는 폴리펩티드의 발현 및/또는 활성을 향상시키기 위해 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산이 이용될 수 있는 것으로 생각된다. 본 발명의 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산에 의해 치료될 수 있는 본 발명의 장애의 비제한적인 예(표적화되거나 공급될 수 있는 예시적 유전자가 각각의 장애에 대해 괄호 내에 제공됨)는 뇌졸중(예를 들어, 카스파제-3, Beclin1, Ask1, PAR1, HIF1α, PUMA, 및/또는 문헌[Fukuda, A.M. and Badaut, J. (2013) Genes (Basel) 4:435-456]에 기재된 유전자 중 임의의 유전자), 헌팅턴병(돌연변이 HTT), 간질(예를 들어, SCN1A, NMDAR, ADK, 및/또는 문헌[Boison, D. (2010) Epilepsia 51:1659-1668]에 기재된 유전자 중 임의의 유전자), 파킨슨병(알파-시누클레인), 루게릭병(근위축측삭경화증으로도 공지됨; SOD1), 알츠하이머병(tau, 아밀로이드 전구체 단백질), 피질기저핵 변성 또는 CBD(tau), 피질기저핵 신경절 변성 또는 CBGD(tau), 전측두엽 치매 또는 FTD(tau), 진행성 핵상 마비 또는 PSP(tau), 다계통 위축증 또는 MSA(알파-시누클레인), 뇌암(예를 들어, 뇌암과 관련된 돌연변이 또는 과발현된 종양유전자), 및 리소좀 축적병(LSD)을 포함한다. 본 발명의 장애는 피질의 큰 영역, 예를 들어, 피질의 하나 초과의 기능성 영역, 피질의 하나 초과의 엽, 및/또는 전체 피질을 포함하는 장애를 포함할 수 있다. 본 발명의 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산에 의해 치료될 수 있는 본 발명의 장애의 다른 비제한적인 예는 외상성 뇌 손상, 효소 기능이상 장애, 정신 장애(외상후 스트레스 증후군을 포함함), 신경변성 질병, 및 인지 장애(치매, 자폐증, 및 우울증을 포함함)를 포함한다. 효소 기능이상 장애는 백색질형성장애(카나반병을 포함함) 및 하기에 기재되는 리소좀 축적병 중 임의의 리소좀 축적병을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
일부 구현예에서, 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산은 리소좀 축적병을 치료하기 위해 이용된다. 당 분야에 일반적으로 공지된 바와 같이, 리소좀 축적병은 리소좀 기능에서의 결함을 특징으로 하는 희귀한 유전 대사 장애이다. 상기 장애는 리소좀 저장된 세포 물질의 병리학적 축적을 초래하는 적절한 점액다당류, 당단백질, 및/또는 지질 대사에 필요한 효소에서의 결핍에 의해 종종 야기된다. 본 발명의 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산에 의해 치료될 수 있는 본 발명의 리소좀 축적병의 비제한적인 예(표적화되거나 공급될 수 있는 예시적 유전자는 각각의 장애에 대해 괄호 내에 제공됨)는 고셔병 타입 2 또는 타입 3(산 베타-글루코시다제, GBA), GM1 강글리오시드증(베타-갈락토시다제-1, GLB1), 헌터병(이두로네이트 2-설파타제, IDS), 크라베병(갈락토실세라미다제, GALC), 만노시드증병(만노시다제, 예를 들어, 알파-D-만노시다제, MAN2B1), β 만노시드증병(베타-만노시다제, MANBA), 이염성백질디스트로피병(슈도아릴설파타제 A, ARSA), 점액지질증 II/III 질병(N-아세틸글루코사민-1-포스포트랜스페라제, GNPTAB), 니만-픽 A 질병(산 스핑고미엘리나제, ASM), 니만-픽 C 질병(니만-픽 C 단백질, NPC1), 폼페병(산 알파-1,4-글루코시다제, GAA), 샌드호프병(헥소스아미니다제 베타 서브유닛, HEXB), 센필리포 A 질병(N-설포글루코사민 설포하이드롤라제, MPS3A), 센필리포 B 질병(N-알파-아세틸글루코사미니다제, NAGLU), 센필리포 C 질병(헤파린 아세틸-CoA:알파-글루코사미니다제 N-아세틸트랜스페라제, MPS3C), 센필리포 D 질병(N-아세틸글루코사민-6-설파타제, GNS), 쉰들러병(알파-N-아세틸갈락토사미니다제, NAGA), 슬라이병(베타-글루쿠로니다제, GUSB), 테이-삭스병(헥소스아미니다제 알파 서브유닛, HEXA), 및 월만병(리소좀 산 리파제, LIPA)을 포함한다.
추가의 리소좀 축적병, 뿐만 아니라 각각의 질병과 관련된 결함 효소가 하기 표 1에 나열된다. 일부 구현예에서, 하기 표에 나열된 질병은 해당 효소 결함을 보충하거나 달리 벌충시키는 본 발명의 치료 폴리펩티드 또는 치료 핵산에 의해 치료된다.
[표 1] 리소좀 축적병 및 관련 결함 효소.
헌팅턴병
상기 벡터가 유리할 수 있는 질병의 한 예는 돌연변이 헌팅틴 단백질(mHTT)에서 확장된 폴리글루타민(polyQ) 반복을 인코딩하는 CAG 반복 확장 돌연변이에 의해 야기되는 헌팅턴병(HD)이다. HD는 DNA-기반 및 RNA-기반 요법에 대한 매력적인 표적인데, 이는 HD가 단일 대립유전자의 돌연변이로부터 발생하는 보통염색체 우성 질병이기 때문이다. AAV 벡터는 핵산 요법을 위한 이상적인 전달 시스템을 제공할 수 있으며, 뇌 내의 이들 헌팅틴 저하 분자의 장기 지속 및 연속 발현을 가능케 할 것이다.
본원에 기재된 바와 같이, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 함유하는 rAAV 캡시드 단백질을 갖는 rAAV 입자(예를 들어, 치료 벡터)의 두개내 투여는 광범위한 신경세포 형질도입을 발생시킨다. 따라서, 본 발명의 양태는 헌팅턴병의 치료를 위한 본원에 기재된 재조합 바이러스 입자를 이용하여 중추신경계로 이종성 핵산을 전달하는 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 본 발명은 본 발명의 개시의 약학적 조성물(예를 들어, 본 발명의 개시의 변이체 바이러스 입자를 포함하는 약학적 조성물)을 포유동물에 투여하는 것을 포함하는 개체의 헌팅턴병을 치료하기 위한 방법 및 조성물을 제공한다. 일부 양태에서, 본 발명은 본 발명의 개시의 약학적 조성물(예를 들어, 본 발명의 개시의 변이체 바이러스 입자를 포함하는 약학적 조성물)을 개체에 투여하는 것을 포함하는 헌팅턴병을 갖는 포유동물에서 htt의 발현을 억제하기 위한 방법 및 조성물을 제공한다. 일부 양태에서, 본 발명은 본 발명의 개시의 약학적 조성물(예를 들어, 본 발명의 개시의 변이체 바이러스 입자를 포함하는 약학적 조성물)을 개체에 투여하는 것을 포함하는 헌팅턴병을 갖는 개체의 세포에서 htt의 축적을 억제하기 위한 방법 및 조성물을 제공한다.
일부 양태에서, 본 발명은 개체의 CNS로의 유효량의 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자의 투여를 포함하는 개체의 HD의 증상을 개선하기 위한 방법 및 조성물을 제공하며, rAAV 입자는 개체에서 HTT의 발현 및/또는 축적을 억제하는 RNAi를 인코딩하는 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, HD의 증상은 무도병, 경축, 제어할 수 없는 신체 움직임, 근육 조절의 상실, 협조의 결여, 안절부절증, 느려진 안구 운동, 이상 자세, 불안정, 실조성 보행, 이상 안면 표정, 언어 문제, 씹기 및/또는 삼키기의 어려움, 수면 장애, 발작, 치매, 인지 결핍(예를 들어, 계획, 추상적 생각, 유연성, 규칙 습득, 대인 민감성, 자기 통제, 주의력, 학습, 및 기억과 관련된 감소된 능력), 우울증, 불안, 성격 변화, 공격성, 강제적 행동, 강박 행동, 성욕과다증, 정신병, 무감동, 과민성, 자살 충동, 체중 감소, 근육 위축, 심장기능상실, 감소된 글루코스 내성, 고환 위축, 및 골다공증을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
일부 양태에서, 본 발명은 HD의 진행을 예방하거나 지연시키는 방법을 제공한다. 보통염색체 우성 HD는 유전자형 분석될 수 있는 유전 질병이다. 예를 들어, HTT 내의 CAG 반복의 수는 PCR-기반 반복 사이징(sizing)에 의해 결정될 수 있다. 이러한 유형의 진단은 소아 또는 성인의 직접 시험(예를 들어, 임상 증상의 표시에 따라), 출생 전 스크리닝 또는 출생 전 제외 시험(예를 들어, 융모막융모 샘플링 또는 양수천자에 의함), 또는 배아의 착상전 스크리닝을 통해 생애 어느 단계에서도 수행될 수 있다. 또한, HD는 미상핵 및/또는 피각 및/또는 비대 뇌실의 수축을 관찰하는 뇌 영상에 의해 진단될 수 있다. HD의 가족력 및/또는 임상 증상과 조합된 이들 증상은 HD를 암시할 수 있다.
HD의 증상의 개선을 결정하기 위한 수단은 당 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 운동 기능, 인지 기능, 행동 이상, 및 기능적 능력을 평가하기 위해 통합 헌팅턴병 평가 척도(Unified Huntington's Disease Rating Scale)(UHDRS)가 이용될 수 있다(예를 들어, Huntington Study Group (1996) Movement Disorders 11:136-42 참조). 질병 병리의 다수의 양상에 대한 균일한 포괄적 시험을 제공하기 위해 HD 일상생활능력(HD Activities and Daily Living Scale), 마르스덴 및 퀸 무도병 중증도 척도(Marsden and Quinn's chorea severity scale), 신체 장애 및 독립성 척도(Physical Disability and Independence scales), HD 운동 평가 척도(HD motor rating scale)(HDMRS), HD 기능 능력 척도(HD functional capacity scale)(HDFCS), 및 정량적 신경계 검사(quantitated neurological exam)(QNE)와 같은 검사로부터의 요소를 포함시켜 상기 평가 척도를 개발하였다. HD 증상의 개선을 결정하는데 유용한 다른 검사는 몬트리올 인지 평가(Montreal Cognitive Assessment), 뇌 영상(예를 들어, MRI), 범주 유창성 검사(Category Fluency Test), 선로 잇기 검사(Trail Making Test), 지도 찾기(Map Search), 스트룹 단어 읽기 검사(Stroop Word Reading Test), 빨리 두드리는 작업(Speeded Tapping Task), 및 기호 숫자 양식 검사(Symbol Digit Modalities Test)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일부 양태에서, 상기 방법 및 조성물은 HD를 갖는 인간의 치료에 사용된다. 상기 기재된 바와 같이, HD는 보통염색체 우성 방식으로 유전되며, HTT 유전자에서의 CAG 반복 확장에 의해 야기된다. 소아-발병 HD는 가장 흔히 부계로부터 유전된다. 헌팅턴병-유사 표현형은 또한 다른 유전적 유전자좌, 예를 들어, HDL1, PRNP, HDL2, HDL3, 및 HDL4와 관련되었다. GRIN2A, GRIN2B, MSX1, GRIK2, 및 APOE 유전자 내의 돌연변이를 포함하는 다른 유전적 유전자좌가 HD 증상의 표시를 변형시킬 수 있는 것으로 생각된다.
rAAV 조성물
일부 양태에서, 본 발명은 본원에 기재된 rAAV 입자 중 임의의 rAAV 입자를 포함하는 조성물을 제공한다. 일반적으로, 본 발명의 방법 및 시스템에서 사용하기 위한 조성물은 임의로 약학적으로 허용되는 부형제 중 유효량의 폴리펩티드 및/또는 RNA를 인코딩하는 rAAV 벡터를 포함하는 rAAV 입자를 포함한다. 바이러스 입자는 HSPG와 상호작용하는 하나 이상의 아미노산이 HSPG에 대한 rAAV 입자 결합이 감소되거나 제거되도록 치환되는 AAV 캡시드(예를 들어, AAV2 또는 AAVrh8R 캡시드)를 포함한다. 당 분야에 널리 공지된 바와 같이, 약학적으로 허용되는 부형제는 약리학적으로 효과적인 물질의 투여를 촉진하는 비교적 비활성인 물질이며, 액체 용액 또는 현탁액, 에멀젼, 또는 사용 전에 액체 중의 용해 또는 현탁에 적합한 고체 형태로 공급될 수 있다. 예를 들어, 부형제는 형태 또는 일관성을 제공할 수 있거나, 희석제로 작용할 수 있다. 적합한 부형제는 안정제, 습윤제 및 에멀젼화제, 오스몰농도를 변화시키기 위한 염, 캡슐화 작용제, pH 완충 물질, 및 완충제를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 부형제는 과도한 독성 없이 투여될 수 있는 눈으로의 직접 전달에 적합한 임의의 약학적 작용제를 포함한다. 약학적으로 허용되는 부형제는 소르비톨, 다양한 TWEEN 화합물 중 임의의 TWEEN 화합물, 및 액체, 예를 들어, 물, 염수, 글리세롤 및 에탄올을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 약학적으로 허용되는 염은 그 안에, 예를 들어, 광산염, 예를 들어, 하이드로클로라이드, 하이드로브로마이드, 포스페이트, 설페이트 등; 및 유기산의 염, 예를 들어, 아세테이트, 프로피오네이트, 말로네이트, 벤조에이트 등이 포함될 수 있다. 약학적으로 허용되는 부형제의 충분한 논의는 문헌[REMINGTON'S PHARMACEUTICAL SCIENCES (Mack Pub. Co., N.J. 1991)]에서 이용 가능하다.
일반적으로, 이들 조성물은 망막하 주사에 의한 투여용으로 제형화된다. 따라서, 이들 조성물은 약학적으로 허용되는 비히클, 예를 들어, 염수, 링거 평형 염 용액(pH 7.4) 등과 조합될 수 있다. 요구되는 것은 아니지만, 조성물은 임의로 정확한 양의 투여에 적합한 단위 투여 형태로 공급될 수 있다.
rAAV의 망막하 전달 방법
망막하 전달의 방법은 당 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 참조로서 본원에 포함되는 WO 2009/105690호를 참조한다. 간단히, 황반 및 와의 망막하로 rAAV 입자(예를 들어, rAAV2, rAAVrh8R 등의 입자)를 전달하기 위한 일반적인 방법은 하기의 개요에 의해 예시될 수 있다. 이러한 예는 단지 방법의 특정 특징을 예시하는 것을 의미하며, 제한되는 것을 의미하는 것이 결코 아니다.
일반적으로, rAAV 벡터는 수술현미경을 이용하여 직접 관찰하에서 안구내(망막하) 주사되는 조성물의 형태로 전달될 수 있다. 일부 구현예에서, 벡터는 rAAV 입자 내에 캡시드화되며, rAAV 입자는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는(예를 들어, HSPG 결합을 억제하거나 제거하는) 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 이러한 절차는 유리체절제 후 망막하 공간으로의 하나 이상의 작은 망막절개를 통한 미세 삽입관을 이용한 rAAV 벡터 현탁액의 주사를 수반할 수 있다.
간단히, 주입 삽입관은 수술 전체에 걸친 주입(예를 들어, 염수의 주입)에 의해 정상의 구형 부피를 유지시키기 위해 적소에 봉합될 수 있다. 유리체절제는 적절한 구멍 크기(예를 들어, 20 내지 27 게이지)의 삽입관을 이용하여 수행되며, 제거되는 유리질 겔의 부피는 주입 삽입관으로부터의 염수 또는 다른 등장성 용액의 주입에 의해 대체된다. 유리체절제는 (1) 유리체 피질(후유리체막)의 제거가 삽입관에 의한 망막의 침투를 촉진하고, (2) 유리체의 제거 및 유체(예를 들어, 염수)에 의한 대체가 벡터의 안구내 주사를 수용하는 공간을 발생시키고, (3) 유리체의 조절된 제거가 망막 째짐 및 계획되지 않은 망막박리의 가능성을 감소시키므로 유리하게 수행된다.
일부 구현예에서, rAAV 조성물은 적절한 구멍 크기(예를 들어, 27-45게이지)의 삽입관을 이용하여, 이에 따라 망막하 공간내 수포를 발생시킴으로써 망막 중심 외부의 망막하 공간으로 직접 주사된다. 다른 구현예에서, rAAV 조성물의 망막하 주사에 앞서 망막 중심 외부의 망막하 공간으로의 적은 부피(예를 들어, 약 0.1 내지 약 0.5 ㎖)의 적절한 유체(예를 들어, 염수 또는 링거액)의 망막하 주사가 선행된다. 망막하 공간으로의 이러한 최초 주사는 망막하 공간 내에 최초 유체 수포를 확립시켜, 최초 수포 위치에 국소화된 망막박리를 야기시킨다. 이러한 최초 유체 수포는 망막하 공간으로의 rAAV 조성물의 표적화된 전달(rAAV 전달 전 주사면을 규정함에 의함)을 촉진할 수 있으며, 맥락막으로의 가능한 rAAV 투여 및 유리체강으로의 rAAV 주사 또는 역류의 가능성을 최소화시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 이러한 최초 유체 수포에 동일하거나 추가의 미세 구멍 삽입관에 의해 최초 유체 수포로의 직접적인 하나 이상의 rAAV 조성물 및/또는 하나 이상의 추가 치료제를 포함하는 유체의 투여에 의해 이들 유체가 추가로 주사될 수 있다.
rAAV 조성물 및/또는 최초 적은 부피의 유체의 안구내 투여는 주사기에 부착된 미세 구멍 삽입관(예를 들어, 27 내지 45 게이지)을 이용하여 수행될 수 있다. 일부 구현예에서, 이러한 주사기의 플런저는 기계화된 장치, 예를 들어, 풋 페달의 누름에 의해 구동될 수 있다. 미세 구멍 삽입관은 표적화되는 망막의 영역에 따라 각각의 대상체에서 미리 결정된 부위(그러나, 망막 중심 외부)에서 유리체강을 통과하여 망막으로 공막절개술을 통해 전진된다. 직접 가시화 하에서, 벡터 현탁액은 감각신경 망막 하에서 기계적으로 주사되며, 이는 자가-밀봉 비-확장 망막절개와 함께 국소화된 망막박리를 야기시킨다. 상기 기재된 바와 같이, rAAV 조성물은 망막하 공간으로 직접 주사되어 망막 중심 외부에 수포를 생성시킬 수 있거나, 벡터가 망막 중심 외부의 최초 수포에 주사되어 수포를 확장(및 망막박리 영역 확장)시킬 수 있다. 일부 구현예에서, rAAV 조성물의 주사에 이어 수포로의 또 다른 유체의 주사가 후속된다.
이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 망막하 주사(들)의 속도 및 위치는 황반, 와 및/또는 밑에 있는 RPE 세포를 손상시킬 수 있는 국소화된 전단력을 발생시킬 수 있다. 망막하 주사는 전단력을 최소화시키거나 회피하는 속도로 수행될 수 있다. 일부 구현예에서, rAAV 조성물은 약 15 내지 17분에 걸쳐 주사된다. 일부 구현예에서, 벡터는 약 17 내지 20분에 걸쳐 주사된다. 일부 구현예에서, rAAV 조성물은 약 20 내지 22분에 걸쳐 주사된다. 일부 구현예에서, rAAV 조성물은 약 35 내지 약 65 ㎕/분의 속도로 주사된다. 일부 구현예에서, rAAV 조성물은 약 35 ㎕/분의 속도로 주사된다. 일부 구현예에서, rAAV 조성물은 약 40 ㎕/분의 속도로 주사된다. 일부 구현예에서, rAAV 조성물은 약 45 ㎕/분의 속도로 주사된다. 일부 구현예에서, rAAV 조성물은 약 50 ㎕/분의 속도로 주사된다. 일부 구현예에서, rAAV 조성물은 약 55 ㎕/분의 속도로 주사된다. 일부 구현예에서, rAAV 조성물은 약 60 ㎕/분의 속도로 주사된다. 일부 구현예에서, rAAV 조성물은 약 65 ㎕/분의 속도로 주사된다. 당업자는 수포의 주사 속도 및 시간이, 예를 들어, 망막 중심의 세포를 평가하기에 충분한 망막박리를 생성시키는데 필요한 rAAV 조성물의 부피 또는 수포의 크기, rAAV 조성물을 전달하기 위해 이용되는 삽입관의 크기, 및 본 발명의 삽입관의 위치를 안전하기 유지시키는 능력에 의해 유도될 수 있음을 인지할 것이다.
본 발명의 일부 구현예에서, 망막의 망막하 공간에 주사되는 조성물의 부피는 약 1 ㎕, 2 ㎕, 3 ㎕, 4 ㎕, 5 ㎕, 6 ㎕, 7 ㎕, 8 ㎕, 9 ㎕, 10 ㎕, 15 ㎕, 20 ㎕, 25 ㎕, 50 ㎕, 75 ㎕, 100 ㎕, 200 ㎕, 300 ㎕, 400 ㎕, 500 ㎕, 600 ㎕, 700 ㎕, 800 ㎕, 900 ㎕, 또는 1 ㎖ 초과, 또는 이들 사이의 임의의 양 중 어느 하나이다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 유효량의 이종성 핵산을 인코딩하는 벡터를 포함하는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자의 눈으로의 투여(예를 들어, 망막하 및/또는 유리체내 투여에 의함)를 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 1012, 6 × 1012, 7 × 1012, 8 × 1012, 9 × 1012, 10 × 1012, 11 × 1012, 15 × 1012, 20 × 1012, 25 × 1012, 30 × 1012, 또는 50 × 1012 유전체 카피/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 약 5 × 1012 내지 6 × 1012, 6 × 1012 내지 7 × 1012, 7 × 1012 내지 8 × 1012, 8 × 1012 내지 9 × 1012, 9 × 1012 내지 10 × 1012, 10 × 1012 내지 11 × 1012, 11 × 1012 내지 15 × 1012, 15 × 1012 내지 20 × 1012, 20 × 1012 내지 25 × 1012, 25 × 1012 내지 30 × 1012, 30 × 1012 내지 50 × 1012, 또는 50 × 1012 내지 100 × 1012 유전체 카피/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 약 5 × 1012 내지 10 × 1012, 10 × 1012 내지 25 × 1012, 또는 25 × 1012 내지 50 × 1012 유전체 카피/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 109, 6 × 109, 7 × 109, 8 ×109, 9 × 109, 10 × 109, 11 × 109, 15 × 109, 20 × 109, 25 × 109, 30 × 109, 또는 50 × 109 형질도입 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 약 5 × 109 내지 6 × 109, 6 × 109 내지 7 × 109, 7 × 109 내지 8 × 109, 8 × 109 내지 9 × 109, 9 × 109 내지 10 × 109, 10 × 109 내지 11 × 109, 11 × 109 내지 15 × 109, 15 ×109 내지 20 × 109, 20 × 109 내지 25 × 109, 25 × 109 내지 30 ×109, 30 × 109 내지 50 × 109 또는 50 ×109 내지 100 × 109 형질도입 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 약 5 × 109 내지 10 ×109, 10 × 109 내지 15 × 109, 15 ×109 내지 25 × 109, 또는 25 × 109 내지 50 × 109 형질도입 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 1010, 6 × 1010, 7 × 1010, 8 × 1010, 9 × 1010, 10 × 1010, 11 × 1010, 15 × 1010, 20 × 1010, 25 × 1010, 30 × 1010, 40 × 1010, 또는 50 × 1010 감염 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 1010 내지 6 × 1010, 6 × 1010 내지 7 × 1010, 7 × 1010 내지 8 × 1010, 8 × 1010 내지 9 × 1010, 9 × 1010 내지 10 × 1010, 10 × 1010 내지 11 × 1010, 11 ×1010 내지 15 × 1010, 15 × 1010 내지 20 × 1010, 20 × 1010 내지 25 × 1010, 25 × 1010 내지 30 × 1010, 30 × 1010 내지 40 × 1010, 40 × 1010 내지 50 × 1010, 또는 50 × 1010 내지 100 ×1010 감염 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 1010 내지 10 × 1010, 10 × 1010 내지 15 × 1010, 15 × 1010 내지 25 × 1010, 또는 25 × 1010 내지 50 × 1010 감염 단위/㎖ 중 어느 것이다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 유효량의 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자의 개체(예를 들어, 인간)의 눈으로의 투여(예를 들어, 망막하 및/또는 유리체내 투여에 의함)를 포함한다. 일부 구현예에서, 개체에 투여되는 바이러스 입자의 용량은 적어도 약 1 × 108 내지 약 1 × 1013 유전체 카피/㎏ 체중 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 개체에 투여되는 바이러스 입자의 용량은 약 1 × 108 내지 약 1 × 1013 유전체 카피/㎏ 체중 중 어느 것이다.
하나 또는 다수(예를 들어, 2개, 3개, 또는 그 초과)의 수포가 생성될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 방법 및 시스템에 의해 생성되는 수포 또는 수포들의 전체 부피는 눈의 유체 부피, 예를 들어, 통상적인 인간 대상체에서의 약 4 ㎖를 초과할 수 없다. 각각의 개별적 수포의 전체 부피는 망막 중심의 세포 유형에 노출시키기에 충분한 크기의 망막박리를 촉진하고, 최적 조작을 위한 충분한 의존성의 수포를 생성시키기 위해 적어도 약 0.3 ㎖, 또는 적어도 약 0.5 ㎖일 수 있다. 당업자는 본 발명의 방법 및 시스템에 따른 수포를 생성시키는데 있어서 안구 구조에 대한 손상을 피하기 위해 적절한 안압이 유지되어야 하는 것을 인지할 것이다. 각각의 개별적 수포의 크기는, 예를 들어, 약 0.5 내지 약 1.2 ㎖, 약 0.8 내지 약 1.2 ㎖, 약 0.9 내지 약 1.2 ㎖, 약 0.9 내지 약 1.0 ㎖, 약 1.0 내지 약 2.0 ㎖, 약 1.0 내지 약 3.0 ㎖일 수 있다. 따라서, 한 예에서, 전체 3 ㎖의 rAAV 조성물 현탁액을 주사하기 위해, 각각 약 1 ㎖의 3개의 수포가 확립될 수 있다. 조합된 모든 수포의 전체 부피는, 예를 들어, 약 0.5 내지 약 3.0 ㎖, 약 0.8 내지 약 3.0 ㎖, 약 0.9 내지 약 3.0 ㎖, 약 1.0 내지 약 3.0 ㎖, 약 0.5 내지 약 1.5 ㎖, 약 0.5 내지 약 1.2 ㎖, 약 0.9 내지 약 3.0 ㎖, 약 0.9 내지 약 2.0 ㎖, 약 0.9 내지 약 1.0 ㎖일 수 있다.
수포의 본래 위치 가장자리 외부의 표적 망막의 영역(예를 들어, 망막 중심)을 안전하고 효과적으로 형질도입시키기 위해, 수포는 형질도입을 위한 표적 영역으로 수포가 재위치하도록 조작될 수 있다. 수포의 조작은 수포의 부피, 수포를 함유하는 눈의 재위치화, 하나 이상의 수포를 함유하는 눈 또는 눈들을 갖는 인간의 머리의 재위치화, 및/또는 유체-공기 교환 수단에 의해 생성되는 수포의 의존성에 의해 발생할 수 있다. 이는 망막 중심과 특히 관련이 있는데, 이는 이러한 영역이 통상적으로 망막하 주사에 의한 박리에 저항하기 때문이다. 일부 구현예에서, 수포의 재위치화를 위해 유체-공기 교환이 이용되며, 주입 삽입관으로부터 유체가 공기, 예를 들어, 망막의 표면 상으로 분출되는 공기에 의해 일시적으로 대체된다. 공기의 부피가 망막의 표면으로부터 유리체강 유체를 대체함에 따라, 유리체강 내의 유체가 삽입관으로 흘러나올 수 있다. 유리체강 유체로부터의 압력의 일시적 결핍은 수포를 눈의 종속 부분으로 이동시키고 끌리게 한다. 안구를 적절히 위치시킴으로써, 망막하 rAAV 조성물의 수포는 인접 영역(예를 들어, 황반 및/또는 와)을 수반하도록 조작된다. 일부 경우에, 수포의 질량은 유체-공기 교환의 이용 없이도 이를 끌리게 하기에 충분하다. 요망되는 위치로의 수포의 이동은 눈 내의 요망되는 위치로 수포가 끌리도록 하기 위해 대상체의 머리의 위치를 변경시킴으로써 추가로 촉진될 수 있다. 수포의 요망되는 형태가 달성된 후, 유체는 유리체강으로 복구된다. 유체는 적절한 유체, 예를 들어, 신선한 염수이다. 일반적으로, 망막하 rAAV 조성물은 망막절개에 대한 망막유착 및 안구내 탐폰삽입 없이 제자리에 남겨질 수 있으며, 망막은 약 48시간 이내에 자연스럽게 재부착할 것이다.
치료 폴리펩티드 또는 RNA 서열을 포함하는 벡터로 안구 세포(예를 들어, RPE 및/또는 광수용체 세포, 예를 들어, 황반 및/또는 와의 RPE 및/또는 광수용체 세포)를 안전하고 효과적으로 형질도입시킴으로써, 본 발명의 방법은 안구 장애를 갖는 개체, 예를 들어, 인간을 치료하는데 이용될 수 있으며, 형질도입된 세포는 안구 장애를 치료하기에 충분한 양의 치료 폴리펩티드 또는 RNA 서열을 생성한다. 일부 구현예에서, 안구 세포의 형질도입은 HSPG와 상호작용하는(예를 들어, HSPG에 대한 결합을 억제하거나 제거하는) 아미노산의 하나 이상의 치환을 포함하는 AAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 입자(예를 들어, rAAV2, rAAVrh8R 등의 입자)를 이용함으로써 개선된다. 일부 구현예에서, rAAV 입자는 HSPG에 대한 감소된 결합, 예를 들어, 약 10%, 25%, 50%, 75%, 100% 초과 또는 이들 사이의 임의의 수까지 감소된 결합을 나타낸다. 일부 구현예에서, HSPG에 대한 rAAV 결합은 약 5% 내지 약 100%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 30%, 약 25% 내지 약 75%, 약 25% 내지 약 50%, 또는 약 30% 내지 약 50%까지 감소된다.
치료 목적에 따라 유효량의 rAAV(일부 구현예에서, 입자의 형태)가 투여된다. 예를 들어, 낮은 백분율의 형질도입이 요망되는 치료 효과를 달성할 수 있는 경우, 치료 목적은 일반적으로 상기 형질도입 수준을 충족하거나 초과하는 것이다. 일부 예에서, 상기 형질도입 수준은 표적 세포의 단지 약 1 내지 5%의 형질도입, 일부 구현예에서, 요망되는 조직 유형의 세포의 적어도 약 20%, 일부 구현예에서, 요망되는 조직 유형의 세포의 적어도 약 50%, 일부 구현예에서, 적어도 약 80%, 일부 구현예에서, 적어도 약 95%, 일부 구현예에서, 적어도 약 99%의 형질도입에 의해 달성될 수 있다. 상기 논의된 바와 같이, HSPG와 상호작용하는 rAAV 캡시드의 하나 이상의 아미노산의 치환이 rAAV 형질도입을 개선시킨다. 지침으로서, 주사 당 투여되는 입자의 수는 일반적으로 약 1×106 내지 약 1×1014개의 입자, 약 1×107 내지 1×1013개의 입자, 약 1×109 내지 1×1012개의 입자 또는 약 1×1011개의 입자이다. rAAV 조성물은 동일 절차 동안 또는 수일, 수주, 수개월, 또는 수년 동안 떨어진 간격으로 1회 이상의 망막하 주사에 의해 투여될 수 있다. 일부 구현예에서, 다수의 벡터가 인간을 치료하기 위해 이용될 수 있다.
일부 구현예에서, 유효량의 HSPG와 상호작용하는 아미노산의 하나 이상의 치환을 갖는 rAAV 캡시드를 포함하는 rAAV 바이러스 입자의 망막으로의 투여는 투여 부위 또는 투여 부위 근처의 광수용체 세포를 형질도입시킨다. 일부 구현예에서, 광수용체 세포의 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75% 초과 또는 100% 중 어느 것이 형질도입된다. 일부 구현예에서, 광수용체 세포의 약 5% 내지 약 100%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 30%, 약 25% 내지 약 75%, 약 25% 내지 약 50%, 또는 약 30% 내지 약 50%가 형질도입된다. HSPG와 상호작용하는 아미노산의 하나 이상의 치환을 갖는 rAAV 캡시드를 포함하는 AAV 바이러스 입자에 의해 형질도입된 광수용체 세포를 확인하는 방법은 당 분야에 공지되어 있으며, 예를 들어, HSPG와 상호작용하는 아미노산의 하나 이상의 치환을 갖는 rAAV 캡시드를 포함하는 바이러스 입자의 형질도입을 검출하기 위해 면역조직화학 또는 향상된 녹색 형광 당백질과 같은 마커의 사용이 이용될 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에서, 상기 방법은 안구 장애를 갖는 개체, 예를 들어, 안구 장애를 갖는 인간을 치료하기 위한 유효량의 HSPG와 상호작용하는 아미노산의 하나 이상의 치환을 갖는 rAAV 캡시드를 포함하는 AAV 바이러스 입자의 포유동물의 망막하(예를 들어, 망막하 공간)로의 투여를 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 광수용체 세포에서의 이종성 핵산의 발현을 가능케 하는 망막하의 하나 이상의 위치로 주사된다. 일부 구현예에서, 조성물은 망막하의 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개 또는 10개 초과의 위치 중 어느 하나로 주사된다.
일부 구현예에서, HSPG와 상호작용하는 아미노산의 하나 이상의 치환을 갖는 rAAV 캡시드를 포함하는 rAAV 바이러스 입자는 하나 초과의 위치로 동시에 또는 순차적으로 투여된다. 일부 구현예에서, rAAV 바이러스 입자의 다수의 주사는 1시간, 2시간, 3시간, 4시간, 5시간, 6시간, 9시간, 12시간 또는 24시간 이하의 간격으로 주사된다.
유리체내 주사 방법
유리체내 주사를 위한 일반 방법은 하기의 개요에 의해 예시될 수 있다. 이러한 예는 단지 방법의 특정 특징을 예시하는 것을 의미하며, 이로 제한되는 것을 의미하는 것이 결코 아니다. 유리체내 주사를 위한 절차는 당 분야에 공지되어 있다(예를 들어, Peyman, G.A., et al. (2009) Retina 29(7):875-912 및 Fagan, X.J. and Al-Qureshi, S. (2013) Clin. Experiment. Ophthalmol. 41(5):500-7 참조).
간단히, 유리체내 주사를 위한 대상체는 동공 확장, 눈의 살균, 및 마취제의 투여에 의한 절차에 대해 준비될 수 있다. 당 분야에 공지된 임의의 적합한 산동제가 동공 확장에 이용될 수 있다. 적절한 동공 확장이 처리 전에 확인될 수 있다. 살균은 눈 살균 처리, 예를 들어, 아이오다이드-함유 용액, 예를 들어, 포비돈-아이오딘(BETADINE®)을 적용시킴으로써 달성될 수 있다. 눈꺼풀, 속눈썹, 및 임의의 다른 가까운 조직(예를 들어, 피부)를 세정하기 위해 유사한 용액이 또한 이용될 수 있다. 임의의 적합한 농도의 임의의 적합한 마취제, 예를 들어, 리도카인 또는 프로파라카인이 이용될 수 있다. 마취제는 국소 점적, 젤 또는 젤리, 및 마취제의 결막하 적용을 포함하나 이에 제한되지는 않는 당 분야에 공지된 임의의 방법에 의해 투여될 수 있다.
주사 전, 상기 영역으로부터 속눈썹을 세정하기 위해 살균된 눈꺼풀 검경이 이용될 수 있다. 주사 부위는 주사기로 표시될 수 있다. 주사 부위는 환자의 수정체를 기초로 하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 주사 부위는 인공수정체 또는 무수정체 환자에서 가장자리로부터 3 내지 3.5 mm에 위치할 수 있고, 유수정체 환자에서 가장자리로부터 3.5 내지 4 mm에 위치할 수 있다. 환자는 주사 부위 반대 방향으로 속을 들여다볼 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 유효량의 이종성 핵산을 인코딩하는 벡터를 포함하는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자의 눈으로의 투여(예를 들어, 망막하 및/또는 유리체내 투여에 의함)를 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 1012, 6 × 1012, 7 × 1012, 8 × 1012, 9 × 1012, 10 × 1012, 11 × 1012, 15 × 1012, 20 × 1012, 25 × 1012, 30 × 1012, 또는 50 × 1012 유전체 카피/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 약 5 × 1012 내지 6 × 1012, 6 × 1012 내지 7 × 1012, 7 × 1012 내지 8 × 1012, 8 × 1012 내지 9 × 1012, 9 × 1012 내지 10 × 1012, 10 × 1012 내지 11 × 1012, 11 × 1012 내지 15 × 1012, 15 × 1012 내지 20 × 1012, 20 × 1012 내지 25 × 1012, 25 × 1012 내지 30 × 1012, 30 × 1012 내지 50 × 1012, 또는 50 × 1012 내지 100 × 1012 유전체 카피/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 약 5 × 1012 내지 10 × 1012, 10 × 1012 내지 25 × 1012, 또는 25 × 1012 내지 50 × 1012 유전체 카피/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 109, 6 × 109, 7 × 109, 8 ×109, 9 × 109, 10 × 109, 11 × 109, 15 × 109, 20 × 109, 25 × 109, 30 × 109, 또는 50 × 109 형질도입 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 약 5 × 109 내지 6 × 109, 6 × 109 내지 7 × 109, 7 × 109 내지 8 × 109, 8 × 109 내지 9 × 109, 9 × 109 내지 10 × 109, 10 × 109 내지 11 × 109, 11 × 109 내지 15 × 109, 15 ×109 내지 20 × 109, 20 × 109 내지 25 × 109, 25 × 109 내지 30 ×109, 30 × 109 내지 50 × 109 또는 50 ×109 내지 100 × 109 형질도입 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 약 5 × 109 내지 10 ×109, 10 × 109 내지 15 × 109, 15 ×109 내지 25 × 109, 또는 25 × 109 내지 50 × 109 형질도입 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 1010, 6 × 1010, 7 × 1010, 8 × 1010, 9 × 1010, 10 × 1010, 11 × 1010, 15 × 1010, 20 × 1010, 25 × 1010, 30 × 1010, 40 × 1010, 또는 50 × 1010 감염 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 1010 내지 6 × 1010, 6 × 1010 내지 7 × 1010, 7 × 1010 내지 8 × 1010, 8 × 1010 내지 9 × 1010, 9 × 1010 내지 10 × 1010, 10 × 1010 내지 11 × 1010, 11 ×1010 내지 15 × 1010, 15 × 1010 내지 20 × 1010, 20 × 1010 내지 25 × 1010, 25 × 1010 내지 30 × 1010, 30 × 1010 내지 40 × 1010, 40 × 1010 내지 50 × 1010, 또는 50 × 1010 내지 100 ×1010 감염 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 1010 내지 10 × 1010, 10 × 1010 내지 15 × 1010, 15 × 1010 내지 25 × 1010, 또는 25 × 1010 내지 50 × 1010 감염 단위/㎖ 중 어느 것이다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 유효량의 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자의 개체(예를 들어, 인간)의 눈으로의 투여(예를 들어, 망막하 및/또는 유리체내 투여에 의함)를 포함한다. 일부 구현예에서, 개체에 투여되는 바이러스 입자의 용량은 적어도 약 1 × 108 내지 약 1 × 1013 유전체 카피/㎏ 체중 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 개체에 투여되는 바이러스 입자의 용량은 약 1 × 108 내지 약 1 × 1013 유전체 카피/㎏ 체중 중 어느 것이다.
주사 동안, 바늘이 공막과 수직으로 삽입될 수 있고, 눈의 중심을 향할 수 있다. 바늘은 첨단이 망막하 공간이 아니라 유리체 내에서 중단되도록 삽입될 수 있다. 주사를 위해 당 분야에 공지된 임의의 적합한 부피가 이용될 수 있다. 주사 후, 눈은 살균제, 예를 들어, 항생제로 처리될 수 있다. 눈은 또한 과량의 살균제를 제거하기 위해 헹구어질 수 있다.
망막의 구조 및 rAAV 전달의 효과를 결정하기 위한 수단
망막은 다수의 층을 함유하는 것으로 공지되어 있다. 망막 내의 세포층은 내경계막, 신경 섬유, 신경절 세포, 내망상, 내핵, 외망상, 외핵, 외경계막, 광수용체, 및 망막 색소 상피층을 포함할 수 있다. 유리체에 대해 가장 가까운 층은 내경계층이다. 이러한 층은 신경아교세포의 한 부류인 뮐러 세포를 함유할 수 있다. 신경 섬유층은 시각 신경을 형성하는 신경절 세포로부터의 축삭을 함유할 수 있다. 신경절 세포층은 신경절 세포 및 무축삭 세포를 포함할 수 있다. 내망상층은 신경절의 가지돌기와 무축삭 세포 및 두극 세포의 축삭 사이의 시냅스를 함유할 수 있다. 내핵층은 무축삭 세포, 두극 세포, 및 수평 세포의 세포핵을 함유할 수 있다. 외망상층은 수평 세포 가지돌기와 광수용체 세포 돌기 사이에 시냅스를 함유할 수 있다. 외핵층은 광수용체 세포체를 함유할 수 있다. 외경계막은 뮐러 세포 첨단 돌기 사이 및 이들 돌기와 광수용체 세포 내부 세그먼트 사이에 세포 연결부, 예를 들어, 유착 접합부 및 부착반점을 포함할 수 있다. 막대 세포 및 원뿔 세포 및 재콥막의 층으로도 공지된 광수용체 층은 막대 세포 및 원뿔 세포를 포함하는 광수용체 세포를 함유할 수 있다. 유리체에 대해 가장 멀리 있는 망막 층은 색소 과립을 함유하는 육각 상피 세포의 층을 포함할 수 있는 망막 색소 상피(RPE)이다.
망막은 또한 많은 다양한 세포층을 함유하는 것으로 공지되어 있다. 망막 신경세포는 광수용체 세포, 두극 세포, 신경절 세포, 무축삭 세포, 및 수평 세포를 포함할 수 있다. 광수용체 세포는 빛에 민감하다. 이들은 빛을 감지할 수 있고, 두극 세포 및 신경절 세포를 통해 시각 신경으로 신호를 전달함으로써 반응할 수 있다. 광수용체 세포는 일반적으로 빛이 적은 조건에서 빛을 감지하는 막대 세포, 및 일반적으로 색 및 더 밝은 빛 지각을 감지하는 원뿔 세포를 포함할 수 있다. 두극 세포는 광수용체 세포 및 시냅스로부터 무축삭 세포 또는 신경절 세포로의 입력을 수용할 수 있다. 신경절 세포는 무축삭 세포 또는 수평 세포로부터의 정보를 수용할 수 있고, 이들의 축삭은 시각 신경을 형성한다. 수평 세포는 다수의 광수용체로부터의 입력을 통합시킬 수 있고, 빛 수준에 대한 조정을 도울 수 있다. 무축삭 세포는 두극 세포를 조절하는 것을 돕고, 신경절 세포로 입력을 제공하는 사이신경세포이다. 망막의 신경아교세포는 뮐러 세포, 별아교세포, 및 미세아교세포를 포함할 수 있다.
망막하 또는 유리체내 주사에 의한 rAAV 전달의 효과는 본원에 기재된 바와 같은 여러 기준에 의해 모니터될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법을 이용한 대상체의 치료 후, 대상체는, 예를 들어, 본원에 기재된 것을 포함하는 하나 이상의 임상 파라미터에 의해 질병 상태의 하나 이상의 징후 또는 증상의 개선 및/또는 안정화 및/또는 진행에서의 지연에 대해 평가될 수 있다. 상기 시험의 예는 당 분야에 공지되어 있으며, 객관적뿐만 아니라 주관적(예를 들어, 대상체 보고) 측정을 포함한다. 예를 들어, 대상체의 시각 기능에 대한 치료의 효과를 측정하기 위해, 다음 중 하나 이상이 평가될 수 있다: 대상체의 주관적인 시력의 질 또는 개선된 중추 시각 기능(예를 들어, 술술 읽고 안면을 인식하는 대상체의 능력에서의 개선), 대상체의 시각 이동(예를 들어, 미로를 통과하는데 필요한 시간에서의 감소), 시력(예를 들어, 대상체의 LogMAR 스코어에서의 개선), 미세시야검사(예를 들어, 대상체의 dB 스코어에서의 개선), 암-순응 시야측정법(예를 들어, 대상체의 dB 스코어에서의 개선), 미세 매트릭스 맵핑(fine matrix mapping)(예를 들어, 대상체의 dB 스코어에서의 개선), 골드만 동적시야계(Goldmann perimetry)(예를 들어, 암점성 영역(즉, 시각상실 영역)의 감소된 크기 및 더 작은 표적을 분리하는 능력의 개선), 플리커 민감성(예를 들어, 헤르츠에서의 개선), 자가형광, 및 전기생리학 측정(예를 들어, ERG에서의 개선). 일부 구현예에서, 시각 기능은 대상체의 시각 이동에 의해 측정된다. 일부 구현예에서, 시각 기능은 대상체의 시력에 의해 측정된다. 일부 구현예에서, 시각 기능은 미세시야검사에 의해 측정된다. 일부 구현예에서, 시각 기능은 암-순응 시야측정법에 의해 측정된다. 일부 구현예에서, 시각 기능은 ERG에 의해 측정된다. 일부 구현예에서, 시각 기능은 대상체의 주관적인 시력의 질에 의해 측정된다.
진행성인 변성 시각 기능을 발생시키는 질병의 경우, 이른 연령에 대상체를 치료하는 것은 질병의 진행의 둔화 또는 정지를 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이는 또한 후천 약시로 인한 시각 기능 상실을 개선하거나 예방할 수 있다. 약시는 2개 유형의 약시가 존재할 수 있다. 출생으로부터 수개월의 연령까지 완전히 어두운 곳에서 유지되는 비인간 영장류 및 새끼고양이의 연구에서, 이후에 빛에 노출되는 경우에도 상기 동물은 망막에 의해 보내진 기능적 신호에도 불구하고 기능적으로 비가역적으로 실명 상태이다. 상기 실명은 자극 정지로 인해 신경 연결 및 피질의 "교육"이 출생으로부터 발달적으로 정지되기 때문에 발생한다. 이러한 기능이 회복될 수 있는지의 여부는 공지되어 있지 않다. 망막 변성의 질병의 경우, 정상 시각 피질 회로는 처음에는 "학습"되거나, 변성이 유의한 기능이상을 발생시키는 시점까지 발달적으로 적절하다. 기능이상 눈에서의 신호전달과 관련한 시각 자극의 상실은 "후천" 또는 "학습" 기능이상("후천 약시")를 발생시키고, 이는 뇌가 신호를 해석하거나, 눈을 "이용"하지 못하게 한다. 약시 눈의 유전자 요법의 결과로서 망막으로부터의 개선된 신호전달이 질병 상태의 진행의 둔화 또는 안정화에 더하여 더욱 정상의 기능의 획득을 발생시킬 수 있는지의 여부는 상기 "후천 약시"의 경우에서 공지되어 있지 않다. 일부 구현예에서, 치료되는 인간은 30세 미만 연령이다. 일부 구현예에서, 치료되는 인간은 20세 미만 연령이다. 일부 구현예에서, 치료되는 인간은 18세 미만 연령이다. 일부 구현예에서, 치료되는 인간은 15세 미만 연령이다. 일부 구현예에서, 치료되는 인간은 14세 미만 연령이다. 일부 구현예에서, 치료되는 인간은 13세 미만 연령이다. 일부 구현예에서, 치료되는 인간은 12세 미만 연령이다. 일부 구현예에서, 치료되는 인간은 10세 미만 연령이다. 일부 구현예에서, 치료되는 인간은 8세 미만 연령이다. 일부 구현예에서, 치료되는 인간은 6세 미만 연령이다.
일부 안구 장애에서, 한 유형의 세포의 기능을 개선하는 것이 또 다른 유형의 세포의 기능을 개선하는 "너스 세포(nurse cell)" 현상이 존재한다. 예를 들어, 본 발명의 rAAV에 의한 망막 중심의 RPE의 형질도입은 이후 막대 세포의 기능을 개선시킬 수 있고, 차례로 개선된 막대 세포 기능은 개선된 원뿔 세포 기능을 발생시킨다. 따라서, 한 유형의 세포의 치료는 또 다른 유형의 세포에서의 개선된 기능을 발생시킬 수 있다.
특정 rAAV 벡터 및 조성물의 선택은 개별적 인간 병력 및 질환의 특징 및 치료되는 개체를 포함하나, 이에 제한되지는 않는 다수의 다양한 요인에 좌우된다. 상기 특징의 평가 및 적절한 치료 요법의 계획은 궁극적으로 처방의의 책임이다.
일부 구현예에서, 치료되는 인간은 유전적 안구 질병을 가지나, 임상 징후 또는 증상이 아직 나타나지 않은 인간이다. 일부 구현예에서, 치료되는 인간은 안구 장애를 갖는다. 일부 구현예에서, 치료되는 인간은 안구 장애의 하나 이상의 징후 또는 증상을 나타낸다.
본 발명의 시스템 및 방법에 의해 치료될 수 있는 안구 장애의 비제한적인 예는 보통염색체 열성 중증 초기-발생 망막 변성(레베르 선천 흑암시), 선천성 완전색맹, 스타가르트병, 베스트병, 도이네병, 추체이영양증, 색소성망막염, X-연관 망막층간분리, 어셔증후군, 연령 관련 황반 변성, 위축성 연령 관련 황반 변성, 신생혈관 AMD, 당뇨 황반병증, 증식성 당뇨망막병증(PDR), 낭포 황반 부종, 중심 장액 망막병증, 망막박리, 안구내 염증, 녹내장, 후방 포도막염, 범맥락막위축, 및 레베르 유전 시신경병증을 포함한다.
본 발명의 조성물(예를 들어, HSPG와 상호작용하는 아미노산의 하나 이상의 치환 또는 아미노산 484, 487, 532, 585 또는 588에 해당하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 치환을 갖는 AAV 캡시드를 포함하는 망막하 또는 유리체내 전달을 위한 AAV 바이러스 입자)은 단독으로 또는 안구 장애를 치료하기 위한 하나 이상의 추가의 치료제와 함께 이용될 수 있다. 순차적 투여 사이의 간격은 적어도 수분, 수시간, 또는 수일(또는 대안적으로, 수분 미만, 수시간 미만, 또는 수일 미만)의 기간일 수 있다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 추가 치료제가 망막하 또는 유리체에 투여(예를 들어, 유리체내 투여를 통함)될 수 있다. 추가 치료제의 비제한적인 예는 폴리펩티드 신경영양 인자(예를 들어, GDNF, CNTF, BDNF, FGF2, PEDF, EPO), 폴리펩티드 항-혈관신생 인자(예를 들어, sFlt, 안지오스타틴, 엔도스타틴), 항-혈관신생 핵산(예를 들어, siRNA, miRNA, 리보자임), 예를 들어, VEGF에 대한 항-혈관신생 핵산, 항-혈관신생 모르폴리노(morpholinos), 예를 들어, VEGF에 대한 항-혈관신생 모르폴리노, 항-혈관신생 항체 및/또는 항체 단편(예를 들어, Fab 단편), 예를 들어, VEGF에 대한 항-혈관신생 항체 및/또는 항체 단편을 포함한다.
CNS 전달을 위한 방법
일부 구현예에서, 유효량의 본 발명의 개시의 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자(예를 들어, AAV2, AAVrh8R 입자 등)의 투여는 투여 부위 또는 투여 부위 근처의 신경세포(예를 들어, 선조체 신경세포, 예를 들어, 돌기 신경세포)를 형질도입시킨다. 일부 구현예에서, 신경세포의 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75% 초과 또는 100% 중 어느 것이 형질도입된다. 일부 구현예에서, 신경세포의 약 5% 내지 약 100%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 30%, 약 25% 내지 약 75%, 약 25% 내지 약 50%, 또는 약 30% 내지 약 50%가 형질도입된다. 이종성 핵산을 발현하는 재조합 바이러스 입자에 의해 형질도입된 신경세포를 확인하는 방법은 당 분야에 공지되어 있으며, 예를 들어, 면역조직화학, RNA 검출(예를 들어, qPCR, 노던 블로팅, RNA-seq, 제자리부합법 등) 또는 공동-발현되는 마커, 예를 들어, 향상된 녹색 형광 단백질의 이용이 발현을 검출하기 위해 이용될 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에서, 상기 방법은 포유동물, 예를 들어, 인간을 치료하기 위한 유효량의 본 발명의 개시의 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자의 포유동물의 뇌로의 투여를 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 적어도 신경세포에서 본 발명의 개시의 이종성 핵산의 발현을 가능케 하는 뇌 내의 하나 이상의 위치로 주사된다. 일부 구현예에서, 조성물은 뇌 내의 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개 또는 10개 초과의 위치 중 어느 하나로 주사된다. 일부 구현예에서, 조성물은 선조체로 주사된다. 일부 구현예에서, 조성물은 등쪽 선조체로 주사된다. 일부 구현예에서, 조성물은 피각으로 주사된다. 일부 구현예에서, 조성물은 미상핵으로 주사된다. 일부 구현예에서, 조성물은 피각 및 미상핵으로 주사된다. 일부 구현예에서, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자는 정위 주사, 예를 들어, 선조체로의 입체공간적 주사에 의해 개체의 CNS로 투여된다. 일부 구현예에서, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자는 전달 강화 전달법(CED), 예를 들어, 선조체로의 CED에 의해 개체의 CNS로 투여된다.
rAAV 입자의 투여는 다양한 경로를 통해 수행될 수 있다. 일부 구현예에서, 투여는 직접 척수 주사 및/또는 뇌내 투여를 포함한다. 일부 구현예에서, 투여는 대뇌, 연수, 교뇌, 소뇌, 두개강내, 뇌 주위의 수막, 경질막, 거미막, 연질막, 뇌 주위의 거미막밑 공간의 뇌척수액(CSF), 소뇌의 심부 소뇌핵, 대뇌의 뇌실계, 거미막밑공간, 선조체, 피질, 중격, 시상, 시상하부, 및 뇌의 실질로부터 선택된 부위에서 이루어진다. 일부 구현예에서, 투여는 적어도 하나의 뇌 가쪽뇌실로의 뇌실내 주사를 포함한다. 일부 구현예에서, 투여는 경부, 흉부, 및/또는 요부 영역 내의 수막강내 주사를 포함한다. 일부 구현예에서, 투여는 선조체내 주사를 포함한다. 일부 구현예에서, 투여는 시상내 주사를 포함한다. 이들 투여 경로에 적합한 다양한 기술 및 장치, 예를 들어, CED 및/또는 입체공간적 주사가 본원에 기재되어 있다.
일부 구현예에서, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자는 뇌의 한쪽 반구로 투여된다. 일부 구현예에서, 재조합 바이러스 입자는 뇌의 둘 모두의 반구로 투여된다.
일부 구현예에서, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자는 하나 초과의 위치로 동시에 또는 순차적으로 투여된다. 일부 구현예에서, 재조합 바이러스 입자의 다수의 주사는 1시간, 2시간, 3시간, 4시간, 5시간, 6시간, 9시간, 12시간 또는 24시간 이하의 간격으로 주사된다.
일부 구현예에서, 본 발명은 CNS의 장애를 치료하기 위해 유효량의 본 발명의 개시의 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자를 포함하는 약학적 조성물을 투여함으로써 CNS의 장애를 갖는 인간을 치료하기 위한 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 약학적 조성물은 하나 이상의 약학적으로 허용되는 부형제를 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 조성물의 약 1 ㎕ 내지 약 1㎖(예를 들어, 조성물의 약 100 ㎕ 내지 약 500 ㎕)가 전달될 수 있다. 본 발명의 일부 구현예에서, 선조체로 주사되는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자의 부피는 약 1 ㎕, 2 ㎕, 3 ㎕, 4 ㎕, 5 ㎕, 6 ㎕, 7 ㎕, 8 ㎕, 9 ㎕, 10 ㎕, 15 ㎕, 20 ㎕, 25 ㎕, 50 ㎕, 75 ㎕, 100 ㎕, 200 ㎕, 300 ㎕, 400 ㎕, 500 ㎕, 600 ㎕, 700 ㎕, 800 ㎕, 900 ㎕ 또는 1 ㎖ 또는 약 1 ㎕, 2 ㎕, 3 ㎕, 4 ㎕, 5 ㎕, 6 ㎕, 7 ㎕, 8 ㎕, 9 ㎕, 10 ㎕, 15 ㎕, 20 ㎕, 25 ㎕, 50 ㎕, 75 ㎕, 100 ㎕, 200 ㎕, 300 ㎕, 400 ㎕, 500 ㎕, 600 ㎕, 700 ㎕, 800 ㎕, 900 ㎕ 또는 1 ㎖ 초과 중 어느 것, 또는 이들 사이의 임의의 양이다.
일부 구현예에서, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자의 첫번째 부피가 뇌의 첫번째 영역으로 주사되고, 변이체 rAAV 입자의 두번째 부피가 뇌의 두번째 영역으로 주사된다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 변이체 rAAV 입자의 첫번째 부피가 미상핵으로 주사되고, 조성물의 두번째 부피가 피각으로 주사된다. 일부 구현예에서, 변이체 rAAV 입자의 1X 부피가 미상핵으로 주사되고, 변이체 rAAV 입자의 1.5X, 2X, 2.5X, 3X, 3.5X 또는 4X 부피가 피각으로 주사되며, 여기서 X는 약 1 ㎕, 2 ㎕, 3 ㎕, 4 ㎕, 5 ㎕, 6 ㎕, 7 ㎕, 8 ㎕, 9 ㎕, 10 ㎕, 15 ㎕, 20 ㎕, 25 ㎕, 50 ㎕, 75 ㎕, 100 ㎕, 200 ㎕, 300 ㎕, 400 ㎕, 500 ㎕, 600 ㎕, 700 ㎕, 800 ㎕, 900 ㎕ 또는 1 ㎖ 또는 약 1 ㎕, 2 ㎕, 3 ㎕, 4 ㎕, 5 ㎕, 6 ㎕, 7 ㎕, 8 ㎕, 9 ㎕, 10 ㎕, 15 ㎕, 20 ㎕, 25 ㎕, 50 ㎕, 75 ㎕, 100 ㎕, 200 ㎕, 300 ㎕, 400 ㎕, 500 ㎕, 600 ㎕, 700 ㎕, 800 ㎕, 900 ㎕ 또는 1 ㎖ 초과 중 어느 것, 또는 이들 사이의 임의의 양의 부피이다.
본 발명의 조성물(예를 들어, 본 발명의 개시의 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자)은 단독으로 또는 CNS의 장애(예를 들어, HD)를 치료하기 위한 하나 이상의 추가의 치료제와 함께 이용될 수 있다. 순차적 투여 사이의 간격은 적어도 수분, 수시간, 또는 수일(또는 대안적으로, 수분 미만, 수시간 미만, 또는 수일 미만)의 기간일 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 유효량의 이종성 핵산을 인코딩하는 벡터를 포함하는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자의 CNS로의 투여를 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 1012, 6 × 1012, 7 × 1012, 8 × 1012, 9 × 1012, 10 × 1012, 11 × 1012, 15 × 1012, 20 × 1012, 25 × 1012, 30 × 1012, 또는 50 × 1012 유전체 카피/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 약 5 × 1012 내지 6 × 1012, 6 × 1012 내지 7 × 1012, 7 × 1012 내지 8 × 1012, 8 × 1012 내지 9 × 1012, 9 × 1012 내지 10 × 1012, 10 × 1012 내지 11 × 1012, 11 × 1012 내지 15 × 1012, 15 × 1012 내지 20 × 1012, 20 × 1012 내지 25 × 1012, 25 × 1012 내지 30 × 1012, 30 × 1012 내지 50 × 1012, 또는 50 × 1012 내지 100 × 1012 유전체 카피/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 약 5 × 1012 내지 10 × 1012, 10 × 1012 내지 25 × 1012, 또는 25 × 1012 내지 50 × 1012 유전체 카피/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 109, 6 × 109, 7 × 109, 8 ×109, 9 × 109, 10 × 109, 11 × 109, 15 × 109, 20 × 109, 25 × 109, 30 × 109, 또는 50 × 109 형질도입 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 약 5 × 109 내지 6 × 109, 6 × 109 내지 7 × 109, 7 × 109 내지 8 × 109, 8 × 109 내지 9 × 109, 9 × 109 내지 10 × 109, 10 × 109 내지 11 × 109, 11 × 109 내지 15 × 109, 15 ×109 내지 20 × 109, 20 × 109 내지 25 × 109, 25 × 109 내지 30 ×109, 30 × 109 내지 50 × 109 또는 50 ×109 내지 100 × 109 형질도입 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 약 5 × 109 내지 10 ×109, 10 × 109 내지 15 × 109, 15 ×109 내지 25 × 109, 또는 25 × 109 내지 50 × 109 형질도입 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 1010, 6 × 1010, 7 × 1010, 8 × 1010, 9 × 1010, 10 × 1010, 11 × 1010, 15 × 1010, 20 × 1010, 25 × 1010, 30 × 1010, 40 × 1010, 또는 50 × 1010 감염 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 1010 내지 6 × 1010, 6 × 1010 내지 7 × 1010, 7 × 1010 내지 8 × 1010, 8 × 1010 내지 9 × 1010, 9 × 1010 내지 10 × 1010, 10 × 1010 내지 11 × 1010, 11 ×1010 내지 15 × 1010, 15 × 1010 내지 20 × 1010, 20 × 1010 내지 25 × 1010, 25 × 1010 내지 30 × 1010, 30 × 1010 내지 40 × 1010, 40 × 1010 내지 50 × 1010, 또는 50 × 1010 내지 100 ×1010 감염 단위/㎖ 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 조성물의 바이러스 역가는 적어도 약 5 × 1010 내지 10 × 1010, 10 × 1010 내지 15 × 1010, 15 × 1010 내지 25 × 1010, 또는 25 × 1010 내지 50 × 1010 감염 단위/㎖ 중 어느 것이다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 유효량의 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자의 개체(예를 들어, 인간)의 CNS로의 투여를 포함한다. 일부 구현예에서, 개체에 투여되는 바이러스 입자의 용량은 적어도 약 1 × 108 내지 약 1 × 1013 유전체 카피/㎏ 체중 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 개체에 투여되는 바이러스 입자의 용량은 약 1 × 108 내지 약 1 × 1013 유전체 카피/㎏ 체중 중 어느 것이다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 개체로의 유효량의 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 바이러스 입자의 개체(예를 들어, 인간)의 CNS로의 투여를 포함한다. 일부 구현예에서, 개체로 투여되는 바이러스 입자의 전체량은 적어도 약 1 × 109 내지 약 1 × 1014 유전체 카피 중 어느 것이다. 일부 구현예에서, 개체로 투여되는 바이러스 입자의 전체량은 약 1 × 109 내지 약 1 × 1014 유전체 카피 중 어느 것이다.
V. 발현 작제물
일부 양태에서, 본 발명은 이종성 핵산을 포함하는 rAAV 벡터의 망막하 전달에 의한 눈으로의 이종성 핵산의 전달 방법을 제공하며, 상기 rAAV 벡터는 HSPG와 상호작용하는 아미노산의 하나 이상의 치환을 포함하는 rAAV 캡시드(예를 들어, rAAV2 캡시드, rAAVrh8R 캡시드 등)에 캡시드화된다. 일부 양태에서, 본 발명은 개체의 CNS로의 rAAV 입자를 포함하는 조성물의 전달을 포함하는 개체의 CNS의 장애를 치료하는 방법을 제공하며, rAAV 입자는 (a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 (b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, 이종성 핵산(예를 들어, 트랜스진)은 프로모터에 작동 가능하게 연결된다. 예시적 프로모터는 사이토메갈로바이러스(CMV) 즉시 초기 프로모터, RSV LTR, MoMLV LTR, 포스포글리세레이트 키나제-1(PGK) 프로모터, 원숭이 바이러스 40(SV40) 프로모터 및 CK6 프로모터, 트랜스티레틴 프로모터(TTR), TK 프로모터, 테트라사이클린 반응성 프로모터(TRE), HBV 프로모터, hAAT 프로모터, LSP 프로모터, 키메라 간-특이적 프로모터(LSP), E2F 프로모터, 텔로메라제(hTERT) 프로모터; 사이토메갈로바이러스 인핸서/닭 베타-액틴/토끼 β-글로빈 프로모터(CAG 프로모터; Niwa et al., Gene, 1991, 108(2):193-9) 및 신장 인자 1-알파 프로모터(EF1-알파) 프로모터(Kim et al., Gene, 1990, 91(2):217-23 및 Guo et al., Gene Ther., 1996, 3(9):802-10)를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 일부 구현예에서, 프로모터는 인간 β-글루쿠로니다제 프로모터 또는 닭 β-액틴(CBA) 프로모터에 연결된 사이토메갈로바이러스 인핸서를 포함한다. 프로모터는 항시성, 유도성 또는 억제성 프로모터일 수 있다. 일부 구현예에서, 프로모터는 눈의 세포에서 이종성 핵산을 발현시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 프로모터는 광수용체 세포 또는 RPE에서 이종성 핵산을 발현시킬 수 있다. 구현예에서, 프로모터는 로돕신 키나제(RK) 프로모터, 예를 들어, 인간 RK 프로모터이다. 일부 구현예에서, 프로모터는 옵신 프로모터, 예를 들어, 인간 옵신 프로모터 또는 마우스 옵신 프로모터이다.
본 발명은 HSPG와 상호작용하는 아미노산의 하나 이상의 치환을 포함하는 rAAV 바이러스 입자로의 패키징을 위한 치료 폴리펩티드 및/또는 핵산을 인코딩하는 하나 이상의 핵산 서열의 도입을 위한 재조합 바이러스 유전체의 용도를 고려한다. 재조합 바이러스 유전체는 치료 폴리펩티드 및/또는 핵산의 발현을 확립시키기 위한 임의의 요소, 예를 들어, 프로모터, ITR, 리보솜 결합 요소, 종료자, 인핸서, 선택 마커, 인트론, 폴리A 신호, 및/또는 복제 기점을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, rAAV 벡터는 자가-상보성 rAAV 벡터, 예를 들어, 재조합 자가-상보적(용어 "자가-상보성"과 본원에서 상호교환적으로 사용될 수 있음) 유전체를 포함하는 rAAV 벡터이다. 자가-상보적 유전체를 갖는 AAV 바이러스 입자 및 자가-상보적 AAV 유전체의 사용 방법은 각각의 전체내용이 참조로서 본원에 포함되는 미국 특허 번호 6,596,535; 7,125,717; 7,465,583; 7,785,888; 7,790,154; 7,846,729; 8,093,054; 및 8,361,457; 및 문헌[Wang Z., et al., (2003) Gene Ther 10:2105-2111]에 기재되어 있다. 자가-상보적 유전체를 포함하는 rAAV는 이의 부분적인 상보적 서열(예를 들어, 트랜스진의 상보적 코딩 및 비-코딩 가닥)에 의해 이중 가닥 DNA 분자를 신속히 형성할 것이다. 일부 구현예에서, 상기 벡터는 이종성 핵산을 인코딩하는 제1 핵산 서열 및 핵산의 상보체를 인코딩하는 제2 핵산 서열을 포함하며, 제1 핵산 서열은 이의 길이 대부분 또는 전부를 따라 제2 핵산 서열과 가닥내 염기쌍을 형성할 수 있다.
일부 구현예에서, 제1 이종성 핵산 서열 및 제2 이종성 핵산 서열은 돌연변이된 ITR(예를 들어, 우측 ITR)에 의해 연결된다. 일부 구현예에서, ITR은 폴리뉴클레오티드 서열 5'-CACTCCCTCTCTGCGCGCTCGCTCGCTCACTGAGGCCGGGCGACCAAAGGTCGCCCACGCCCGGGCTTTGCCCGGGCG-3'(SEQ ID NO:8)을 포함한다. 돌연변이된 ITR은 말단 분해 서열을 포함하는 D 영역의 결실을 포함한다. 결과로서, AAV 바이러스 유전체 복제시, rep 단백질은 돌연변이된 ITR에서 바이러스 유전체를 분해하지 않을 것이고, 그 자체로 5'에서 3' 순서로 AAV ITR, 조절 서열을 포함하는 제1 이종성 폴리뉴클레오티드 서열, 돌연변이된 AAV ITR, 제1 이종성 폴리뉴클레오티드와 역방향의 제2 이종성 폴리뉴클레오티드 및 제3 AAV ITR을 포함하는 재조합 바이러스 유전체가 바이러스 캡시드에 패키징될 것이다.
VI. 바이러스 입자 및 바이러스 입자를 생성시키는 방법
rAAV 바이러스 입자
일부 양태에서, 본 발명은 이종성 핵산을 포함하는 rAAV 벡터의 망막하 전달에 의한 눈으로의 이종성 핵산의 전달 방법을 제공하며, 상기 rAAV 벡터는 HSPG와 상호작용하는 아미노산의 하나 이상의 치환을 포함하는 rAAV 캡시드(예를 들어, rAAV2, rAAVrh8R 등)에 캡시드화된다. 일부 양태에서, 본 발명은 개체의 CNS로의 rAAV 입자의 전달과 관련된 방법 및 키트를 제공한다.
일부 구현예에서, rAAV 입자는 rAAV 벡터를 포함한다. 일부 구현예에서, 바이러스 입자는 1개 또는 2개의 AAV 역방위 말단 반복(ITR)이 측접된 이종성 트랜스진을 포함하는 핵산을 포함하는 재조합 AAV 입자이다. 핵산은 AAV 입자 내에 캡시드화된다. AAV 입자는 또한 캡시드 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 핵산은 관심 코딩 서열(들)(예를 들어, 이종성 트랜스진), 전사 방향으로 작동 가능하게 연결된 성분, 전사 개시 및 종료 서열을 포함하는 조절 서열을 포함하며, 이에 의해 발현 카세트를 형성한다.
발현 카세트는 5' 및 3' 말단에 적어도 하나의 기능성 AAV ITR 서열이 측접된다. "기능성 AAV ITR 서열"은 ITR 서열이 AAV 비리온의 구조, 복제 및 패키징에 대해 의도된 바와 같이 기능하는 것을 의미한다. 모든 전체내용이 참조로서 본원에 포함되는 문헌[Davidson et al., PNAS, 2000, 97(7)3428-32; Passini et al., J. Virol., 2003, 77(12):7034-40; 및 Pechan et al., Gene Ther., 2009, 16:10-16]을 참조한다. 본 발명의 일부 양태의 실시를 위해, 재조합 벡터는 적어도 캡시드화 및 rAAV에 의한 감염을 위한 물리적 구조에 필수적인 AAV의 서열 모두를 포함한다. 본 발명의 벡터에서 사용하기 위한 AAV ITR은 야생형 뉴클레오티드 서열을 가질 필요는 없고(예를 들어, 문헌[Kotin, Hum. Gene Ther., 1994, 5:793-801]에 기재된 바와 같음), 뉴클레오티드의 삽입, 결실 또는 치환에 의해 변경될 수 있거나, AAV ITR은 여러 AAV 혈청형 중 임의의 혈청형으로부터 유래될 수 있다. AAV의 40개 초과의 혈청형이 현재 공지되어 있으며, 새로운 혈청형 및 현존하는 혈청형의 변이체가 지속적으로 확인되고 있다. 문헌[Gao et al., PNAS, 2002, 99(18): 11854-6; Gao et al., PNAS, 2003, 100(10):6081-6; 및 Bossis et al., J. Virol., 2003, 77(12):6799-810]을 참조한다.
임의의 AAV 혈청형의 용도가 본 발명의 범위 내로 간주된다. 일부 구현예에서, rAAV 벡터는 AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAVrh8, AAVrh8R, AAV9, AAV10, AAVrh10, AAV11, AAV12, AAV2R471A, AAV DJ, 염소 AAV, 소 AAV, 또는 마우스 AAV ITR 등의 AAV ITR을 포함하나 이에 제한되지는 않는 AAV 혈청형으로부터 유래된 벡터이다. 일부 구현예에서, AAV 내의 핵산은 AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAVrh8, AAVrh8R, AAV9, AAV10, AAVrh10, AAV11, AAV12, AAV2R471A, AAV DJ, 염소 AAV, 소 AAV, 또는 마우스 AAV 등의 AAV ITR의 ITR을 포함한다. 특정 구현예에서, AAV 내의 핵산은 AAV2 ITR을 포함한다. 상기 기재된 바와 같이, rAAV 입자는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 캡시드를 추가로 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 벡터는 스터퍼 핵산을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 스터퍼 핵산은 녹색 형광 단백질을 인코딩할 수 있다. 일부 구현예에서, 스터퍼 핵산은 프로모터와 RNAi를 인코딩하는 핵산 사이에 위치될 수 있다.
특정 표적 세포의 형질도입을 최적화시키거나, 특정 표적 조직(예를 들어, CNS 조직) 내의 특정 세포 유형을 표적화하기 위해 다양한 AAV 혈청형이 이용된다. rAAV 입자는 동일 혈청형 또는 혼합된 혈청형의 바이러스 단백질 및 바이러스 핵산을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, rAAV 입자는 본 발명의 AAV2 캡시드 단백질 및 적어도 하나의 AAV2 ITR을 포함할 수 있거나, 이는 AAV2 캡시드 단백질 및 적어도 하나의 AAV1 ITR을 포함할 수 있다. rAAV 입자의 생성을 위한 AAV 혈청형의 임의의 조합은 각각의 조합이 명백히 본원에 언급된 것처럼 본원에 제공된다. 일부 구현예에서, 본 발명은 본 발명의 AAV2 캡시드를 포함하는 rAAV 입자를 제공한다. 일부 구현예에서, 본 발명은 본 발명의 AAVrh8R 캡시드를 포함하는 rAAV 입자를 제공한다.
AAV 입자의 생성
트랜스펙션, 안정적 세포주 생성, 및 아데노바이러스-AAV 하이브리드, 헤르페스바이러스-AAV 하이브리드(Conway, JE et al., (1997) J. Virology 71(11):8780-8789) 및 배큘로바이러스-AAV 하이브리드를 포함하는 감염성 하이브리드 바이러스 생성 시스템을 포함하는 rAAV 벡터의 생성을 위한 다수의 방법이 당 분야에 공지되어 있다. rAAV 바이러스 입자의 생성을 위한 rAAV 생성 배양은 1) 적합한 숙주 세포, 예를 들어, 인간-유래 세포주, 예를 들어, HeLa, A549, 또는 293 세포, 또는 곤충-유래 세포주, 예를 들어, 배큘로바이러스 생성 시스템의 경우 SF-9; 2) 야생형 또는 돌연변이 아데노바이러스(예를 들어, 온도 민감성 아데노바이러스), 헤르페르 바이러스, 배큘로바이러스에 의해 제공된 적합한 헬퍼 바이러스 기능, 또는 헬퍼 기능을 제공하는 플라스미드 작제물; 3) AAV rep 및 cap 유전자 및 유전자 생성물; 4) 적어도 하나의 AAV ITR 서열이 측접된 트랜스진(예를 들어, 치료 트랜스진); 및 5) rAAV 생성을 지지하는 적합한 배지 및 배지 성분을 모두 필요로 한다. 당 분야에 공지된 적합한 배지는 rAAV 벡터의 생성에 이용될 수 있다. 이들 배지는 Hyclone Laboratories 및 JRH에 의해 생산되는 배지, 예를 들어, 변형 이글 배지(MEM), 둘베코 변형 이글 배지(DMEM), 맞춤 제형, 예를 들어, 미국 특허 번호 6,566,118에 기재된 맞춤 제형, 및 미국 특허 번호 6,723,551에 기재된 Sf-900 II SFM 배지를 포함하나, 이에 제한되지는 않으며, 상기 특허 문헌 각각은 특히 재조합 AAV 벡터의 생성에서 사용하기 위한 맞춤 배지 제형과 관련하여 전체내용이 참조로서 본원에 포함된다.
rAAV 입자는 당 분야에 공지된 방법을 이용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 번호 6,566,118; 6,989,264; 및 6,995,006을 참조한다. 본 발명의 실시에서, rAAV 입자를 생성시키기 위한 숙주 세포는 포유동물 세포, 곤충 세포, 식물 세포, 미생물 및 효모를 포함한다. 숙주 세포는 또한 AAV 벡터 유전체가 안정적으로 유지되는 숙주 세포 또는 생산자 세포에서 AAV rep 및 cap 유전자가 안정적으로 유지되는 패키징 세포일 수 있다. 예시적 패키징 및 생산자 세포는 293, A549 또는 HeLa 세포로부터 유래된다. AAV 벡터는 당 분야에 공지된 표준 기술을 이용하여 정제되고 제형화된다.
일부 구현예에서, rAAV 입자는 삼중 트랜스펙션 방법, 예를 들어, 하기 제공되는 예시적 삼중 트랜스펙션 방법에 의해 생성될 수 있다. 간단히, 헬퍼 아데노바이러스 플라스미드와 함께 rep 유전자 및 캡시드 유전자를 함유하는 플라스미드가 세포주(예를 들어, HEK-293 세포)로 트랜스펙션(예를 들어, 칼슘 포스페이트 방법을 이용함)될 수 있고, 바이러스는 수거되고, 임의로 정제될 수 있다.
일부 구현예에서, rAAV 입자는 생산자 세포주 방법, 예를 들어, 하기에 제공되는 예시적 생산자 세포주 방법에 의해 생성될 수 있다(또한, Martin et al., (2013) Human Gene Therapy Methods 24:253-269 참조). 간단히, 세포주(예를 들어, HeLa 세포주)는 rep 유전자, 캡시드 유전자, 및 프로모터-트랜스진 서열을 함유하는 플라스미드로 안정적으로 트랜스펙션될 수 있다. 세포주는 rAAV 생성을 위한 선도 클론을 선택하기 위해 스크리닝될 수 있고, 이는 이후 생산 바이오리액터로 확장될 수 있고, rAAV 생성을 개시시키기 위한 헬퍼로서 아데노바이러스(예를 들어, 야생형 아데노바이러스)로 감염될 수 있다. 바이러스는 이후 수거될 수 있고, 아데노바이러스는 비활성화(예를 들어, 열에 의함)되고/되거나 제거될 수 있고, rAAV 입자는 정제될 수 있다.
일부 양태에서, (a) rAAV 입자가 생성되는 조건하에서 숙주 세포를 배양하는 단계로서, 숙주 세포가 (i) 하나 이상의 AAV 패키지 유전자로서, 각각의 상기 AAV 패키징 유전자가 AAV 복제 및/또는 캡시드화 단백질을 인코딩하는 하나 이상의 AAV 패키지 유전자; (ii) 적어도 하나의 AAV ITR이 측접된 본원에 기재된 바와 같은 치료 폴리펩티드 및/또는 핵산을 인코딩하는 핵산을 포함하는 rAAV 프로-벡터, 및 (iii) AAV 헬퍼 기능을 포함하는, 단계; 및 (b) 숙주 세포에 의해 생성된 rAAV 입자를 회수하는 단계를 포함하는 본원에 개시된 바와 같은 임의의 rAAV 입자를 생성시키기 위한 방법이 제공된다. 일부 구현예에서, 상기 적어도 하나의 AAV ITR은 AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAVrh8, AAVrh8R, AAV9, AAV10, AAVrh10, AAV11, AAV12, AAV2R471A, AAV DJ, 염소 AAV, 소 AAV, 또는 마우스 AAV 등의 AAV ITR로 구성된 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 상기 캡시드화 단백질은 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함한다. 일부 구현예에서, 캡시드화 단백질은 AAV2 캡시드화 단백질이다. 일부 구현예에서, 캡시드화 단백질은 AAVrh8R 캡시드화 단백질이다.
본 발명의 적합한 rAAV 생성 배양 배지는 0.5% 내지 20%(v/v 또는 w/v)의 수준으로 혈청 또는 혈청-유래 재조합 단백질이 보충될 수 있다. 대안적으로, 당 분야에 공지된 바와 같이, rAAV 벡터는 동물-유래 생성물을 갖지 않는 배지로도 언급될 수 있는 혈청 비함유 조건으로 생성될 수 있다. 당업자는 생성 배양물 내의 rAAV의 역가를 증가시키기 위해 rAAV 벡터의 생성을 지지하도록 설계된 상업적 또는 맞춤 배지에 글루코스, 비타민, 아미노산, 및/또는 성장인자를 포함하나 이에 제한되지는 않는 당 분야에 공지된 하나 이상의 세포 배양 성분이 또한 보충될 수 있음을 인지할 수 있다.
rAAV 생성 배양물은 이용되는 특정 숙주 세포에 적합한 다양한 조건(다양한 기간 동안 광범위한 온도 범위 등) 하에서 성장될 수 있다. 당 분야에 공지된 바와 같이, rAAV 생성 배양물은 적합한 부착-의존성 용기, 예를 들어, 회전 병, 중공 섬유 필터, 미세담체, 및 패킹-베드 또는 유체화-베드 바이오리액터에서 배양될 수 있는 부착-의존성 배양물을 포함한다. rAAV 벡터 생성 배양물은 또한, 예를 들어, 교반 플라스크, 교반 탱크 바이오리액터, 및 일회용 시스템, 예를 들어, 웨이브 백(Wave bag) 시스템을 포함하는 다양한 방식으로 배양될 수 있는 현탁-적합화 숙주 세포, 예를 들어, HeLa, 293, 및 SF-9 세포를 포함할 수 있다.
본 발명의 rAAV 벡터 입자는 생성 배양물의 숙주 세포의 용해에 의해 또는 생성 배양물로부터의 소모된 배지의 수거에 의해 rAAV 생성 배양물로부터 수거될 수 있으나, 단, 세포는 미국 특허 번호 6,566,118에 더욱 충분히 기재된 바와 같이 온전한 세포로부터 배지로의 rAAV 입자의 방출을 야기시키는 당 분야에 공지된 조건 하에서 배양되어야 한다. 세포를 용해시키는 적합한 방법은 또한 당 분야에 공지되어 있으며, 예를 들어, 다수의 동결/해동 주기, 음파처리, 미세유체화, 및 화학물질, 예를 들어, 세제 및/또는 프로테아제를 이용한 처리를 포함한다.
추가의 구현예에서, rAAV 입자는 정제된다. 본원에서 사용되는 용어 "정제된"은 rAAV 입자가 천연 발생하거나 이로부터 최초로 제조되는 경우에 또한 존재할 수 있는 다른 성분 중 적어도 일부가 결여된 rAAV 입자의 제조를 포함한다. 따라서, 예를 들어, 분리된 rAAV 입자는 공급원 혼합물, 예를 들어, 배양 용해질 또는 생성 배양 상층액으로부터 이를 농축시키는 정제 기술을 이용하여 제조될 수 있다. 농축은 다양한 방식, 예를 들어, 용액에 존재하는 DNase-내성 입자(DRP) 또는 유전체 카피(gc)의 비율, 또는 감염성에 의해 측정될 수 있거나, 이는 공급원 혼합물에 존재하는 이차의 잠재적 방해 물질, 예를 들어, 생성 배양 오염물질 또는 헬퍼 바이러스를 포함하는 공정중(in-process) 오염물질을 포함하는 오염물질, 배지 성분 등과 관련하여 측정될 수 있다.
일부 구현예에서, rAAV 생성 배양 수거물은 숙주 세포 조직파편을 제거하기 위해 정화된다. 일부 구현예에서, 생성 배양 수거물은, 예를 들어, 등급 DOHC Millipore Millistak+ HC Pod 필터, 등급 A1HC Millipore Millistak+ HC Pod 필터, 및 0.2 ㎛ Filter Opticap XL1O Millipore Express SHC 친수성 막 필터를 포함하는 일련의 심층 필터를 통한 여과에 의해 정화된다. 정화는 또한 당 분야에 공지된 다양한 다른 표준 기술, 예를 들어, 원심분리 또는 당 분야에 공지된 0.2 ㎛ 이상의 포어 크기의 임의의 셀룰로스 아세테이트 필터를 통한 여과에 의해 달성될 수 있다.
일부 구현예에서, rAAV 생성 배양 수거물은 생성 배양물에 존재하는 임의의 고분자량 DNA를 분해하기 위해 Benzonase®로 추가로 처리된다. 일부 구현예에서, Benzonase® 분해는, 예를 들어, 30분 내지 수시간의 기간 동안 주위 온도 내지 37℃ 범위의 온도에서 1 내지 2.5 유닛/㎖의 Benzonase®의 최종 농도를 포함하는 당 분야에 공지된 표준 조건 하에서 수행된다.
rAAV 입자는 평형 원심분리; 유통 음이온 교환 여과; rAAV 입자의 농축을 위한 접선 유동 여과(TFF); 아파타이트 크로마토그래피에 의한 rAAV 포획; 헬퍼 바이러스의 열 비활성화; 소수성 상호작용 크로마토그래피에 의한 rAAV 포획; 크기 배제 크로마토그래피(SEC)에 의한 완충액 교환; 나노여과; 및 음이온 교환 크로마토그래피, 양이온 교환 크로마토그래피, 또는 친화성 크로마토그래피에 의한 rAAV 포획의 정제 단계 중 하나 이상을 이용하여 분리되거나 정제될 수 있다. 이들 단계는 단독으로, 다양한 조합으로, 또는 다양한 순서로 이용될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 하기 기재되는 순서의 모든 단계를 포함한다. rAAV 입자를 정제하는 방법은, 예를 들어, 문헌[Xiao et al., (1998) Journal of Virology 72:2224-2232]; 미국 특허 번호 6,989,264 및 8,137,948; 및 WO 2010/148143에서 발견된다.
치료 폴리펩티드 및/또는 치료 핵산을 인코딩하는 이종성 핵산을 포함하는 rAAV 입자를 포함하는 약학적 조성물이 또한 본원에 제공되며, rAAV 입자는 HSPG와 상호작용하는 아미노산의 하나 이상의 치환을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 약학적으로 허용되는 담체를 포함한다. 약학적 조성물은 본원에 기재된 임의의 투여 방식, 예를 들어, 망막하 투여에 적합할 수 있다.
일부 구현예에서, 본원에 기재된 rAAV 및 약학적으로 허용되는 담체를 포함하는 약학적 조성물은 인간으로의 투여에 적합하다. 이러한 담체는 당 분야에 널리 공지되어 있다(예를 들어, Remington's Pharmaceutical Sciences, 15th Edition, pp. 1035-1038 and 1570-1580 참조). 일부 구현예에서, 본원에 기재된 rAAV 및 약학적으로 허용되는 담체를 포함하는 약학적 조성물은 안구 주사에 적합하다. 상기 약학적으로 허용되는 담체는 멸균 액체, 예를 들어, 물 및 오일, 예를 들어, 석유, 동물, 식물 또는 합성 기원의 오일, 예를 들어, 낙화생유, 대두유, 광유 등일 수 있다. 염수 용액 및 수성 덱스트로스, 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 및 글리세롤 용액이 또한 액체 담체, 특히 주사용 용액을 위한 액체 담체로서 이용될 수 있다. 약학적 조성물은 추가 성분, 예를 들어, 보존제, 완충제, 긴장성 작용제, 항산화제 및 안정화제, 비이온성 습윤제 또는 정화제, 점도-증가제 등을 추가로 포함할 수 있다. 본원에 기재된 약학적 조성물은 단일 단위 투여량 또는 다중투여량 형태로 패키징될 수 있다. 조성물은 일반적으로 멸균 및 실질적으로 등장성 용액으로 제형화된다.
VII. 시스템 & 키트
본원에 기재된 바와 같은 rAAV 조성물은 본원에 기재된 바와 같은 본 발명의 방법 중 하나에서 사용하도록 설계된 시스템 내에 함유될 수 있다.
망막하 전달
일부 구현예에서, 본 발명은 a) 유효량의 rAAV 입자를 포함하는 조성물로서, i) rAAV 입자의 캡시드 단백질이 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하고, ii) 벡터가 치료 폴리펩티드 또는 치료 RNA를 인코딩하는 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 말단 반복을 포함하는, 조성물; 및 b) rAAV의 망막 전달을 위한 장치를 포함하는 개체의 눈으로의 벡터의 망막하 전달을 위한 시스템을 제공한다.
일반적으로, 상기 시스템은 본 발명의 방법에서 사용하기에 적합한 미세-구멍 삽입관(여기서, 삽입관은 27 내지 45 게이지임), 하나 이상의 주사기(예를 들어, 1개, 2개, 3개, 4개 또는 그 초과), 및 하나 이상의 유체(예를 들어, 1개, 2개, 3개, 4개 또는 그 초과)를 포함한다.
미세 구멍 삽입관은 망막하 공간으로 주사되는 벡터 현탁액 및/또는 다른 유체의 망막하 주사에 적합하다. 일부 구현예에서, 삽입관은 27 내지 45 게이지이다. 일부 구현예에서, 미세-구멍 삽입관은 35 내지 41 게이지이다. 일부 구현예에서, 미세-구멍 삽입관은 40 또는 41 게이지이다. 일부 구현예에서, 미세-구멍 삽입관은 41-게이지이다. 삽입관은 임의의 적합한 유형의 삽입관, 예를 들어, de-Juan® 삽입관 또는 Eagle® 삽입관일 수 있다.
주사기는 임의의 적합한 주사기일 수 있으나, 단, 이는 유체의 전달을 위해 삽입관에 연결될 수 있어야 한다. 일부 구현예에서, 주사기는 Accurus® 시스템 주사기이다. 일부 구현예에서, 시스템은 1개의 주사기를 갖는다. 일부 구현예에서, 시스템은 2개의 주사기를 갖는다. 일부 구현예에서, 시스템은 3개의 주사기를 갖는다. 일부 구현예에서, 시스템은 4개 이상의 주사기를 갖는다.
시스템은, 예를 들어, 풋 페달에 의해 작동될 수 있는 자동화 주입 펌프를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 방법에서 사용하기에 적합한 유체는 본원에 기재된 유체, 예를 들어, 유효량의 본원에 기재된 바와 같은 하나 이상의 벡터를 각각 포함하는 하나 이상의 유체, 최초 수포를 생성시키기 위한 하나 이상의 유체(예를 들어, 염수 또는 다른 적절한 유체), 및 하나 이상의 치료제를 포함하는 하나 이상의 유체를 포함한다.
본 발명의 방법에서 사용하기에 적합한 유체는 본원에 기재된 유체, 예를 들어, 유효량의 본원에 기재된 바와 같은 하나 이상의 벡터를 각각 포함하는 하나 이상의 유체, 최초 수포를 생성시키기 위한 하나 이상의 유체(예를 들어, 염수 또는 다른 적절한 유체), 및 하나 이상의 치료제를 포함하는 하나 이상의 유체를 포함한다.
일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 약 0.8 ㎖ 초과이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 적어도 약 0.9 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 적어도 약 1.0 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 적어도 약 1.5 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 적어도 약 2.0 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 약 0.8 ㎖ 초과 내지 약 3.0 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 약 0.8 ㎖ 초과 내지 약 2.5 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 약 0.8 ㎖ 초과 내지 약 2.0 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 약 0.8 ㎖ 초과 내지 약 1.5 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 약 0.8 ㎖ 초과 내지 약 1.0 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 약 0.9 ㎖ 내지 약 3.0 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 약 0.9 ㎖ 내지 약 2.5 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 약 0.9 ㎖ 내지 약 2.0 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 약 0.9 ㎖ 내지 약 1.5 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 약 0.9 ㎖ 내지 약 1.0 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 약 1.0 ㎖ 내지 약 3.0 ㎖이다. 일부 구현예에서, 유효량의 벡터를 포함하는 유체의 부피는 약 1.0 ㎖ 내지 약 2.0 ㎖이다.
최초 수포를 생성시키기 위한 유체는, 예를 들어, 약 0.1 ㎖ 내지 약 0.5 ㎖일 수 있다. 일부 구현예에서, 시스템 내의 모든 유체의 전체 부피는 약 0.5 ㎖ 내지 약 3.0 ㎖이다.
일부 구현예에서, 시스템은 단일 유체(예를 들어, 유효량의 벡터를 포함하는 유체)를 포함한다. 일부 구현예에서, 시스템은 2개의 유체를 포함한다. 일부 구현예에서, 시스템은 3개의 유체를 포함한다. 일부 구현예에서, 시스템은 4개 이상의 유체를 포함한다.
본 발명의 시스템은 키트로 추가로 패키징될 수 있으며, 키트는 사용 설명서를 추가로 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 키트는 rAAV 입자의 조성물의 망막하 전달을 위한 장치를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 사용 설명서는 본원에 기재된 방법 중 하나에 따른 설명서를 포함한다. 일부 구현예에서, 사용 설명서는 HSPG에 대한 rAAV 입자의 결합을 변경시키거나, 감소시키거나, 제거하는 하나 이상의 아미노산 치환을 갖는 캡시드를 포함하는 rAAV 입자의 망막하 전달을 위한 설명서를 포함한다.
CNS 전달
본 발명은 rAAV 입자를 포함하는 조성물을 포함하는 개체의 CNS로 이종성 핵산을 전달하기 위한 키트를 제공하며, rAAV 입자는 (a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 (b) 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다. rAAV 입자를 포함하는 조성물을 포함하는 개체의 CNS 장애를 치료하기 위한 키트가 본원에 추가로 제공되며, rAAV 입자는 (a) 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드, 및 (b) CNS 장애를 치료하기 위한 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 포함한다.
키트는 본 발명의 rAAV 입자 또는 rAAV 입자 조성물 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 키트는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸과 상호작용하는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 아미노산 치환(예를 들어, 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 rAAV 입자의 결합을 감소시키는 하나 이상의 아미노산 치환, 예를 들어, AAV2의 VP1을 기초로 하여 넘버링되는 R484, R487, K527, K532, R585 및/또는 R588에서의 치환)을 포함하는 rAAV 캡시드 단백질을 포함하는 rAAV 캡시드 및 이종성 핵산 및 적어도 하나의 AAV 역방위 말단 반복을 포함하는 rAAV 벡터를 갖는 rAAV 입자를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 키트는 rAAV 입자의 조성물의 CNS 전달을 위한 장치를 추가로 포함한다. CNS 전달(예를 들어, rAAV 입자를 포함하는 조성물의 전달)을 위한 장치는 당 분야에 공지되어 있고, 펌프(예를 들어, 하기에 기재되는 바와 같은 삼투 및/또는 주입 펌프) 및 주입 장치(예를 들어, 카테터, 삽입관 등)를 이용할 수 있다. 임의로, 영상화 기술은 주입 장치를 유도하고/하거나, 주입액(예를 들어, rAAV 입자를 포함하는 조성물)의 전달을 모니터하기 위해 이용될 수 있다. CNS 전달은 입체공간적 주사, 또는 전달 강화 전달법(CED)에 의한 전달을 포함할 수 있다. 주입 장치는 대상체 내의 CNS 조직으로 삽입될 수 있다. 당업자는 표적 CNS 조직 내에 주입 장치를 위치결정하기 위한 적합한 좌표를 결정할 수 있다. 일부 구현예에서, 위치결정은, 예를 들어, 표적 CNS 조직으로 주입 장치를 유도하기 위한 대상체의 뇌의 CT 및/또는 MRI 영상화에 의해 획득된 해부학적 맵을 통해 달성된다.
일부 구현예에서, 전달의 수술중 자기 공명 영상화(iMRI) 및/또는 실시간 영상화가 수행될 수 있다. 일부 구현예에서, 장치는 본 발명의 방법에 의해 포유동물로 rAAV 입자를 투여하기 위해 이용된다. iMRI는 성공적인 수술 절차를 확인하는 것을 돕고(예를 들어, CNS로 rAAV 입자를 전달하기 위함), 조직의 다른 부분을 손상시킬 위험을 감소시키는, 수술 동안 환자의 MRI-기반 영상화를 위한 기술로서 당 분야에 공지되어 있다(추가 설명을 위해, 예를 들어, Fiandaca et al., (2009) Neuroimage 47 Suppl. 2:T27-35 참조). 일부 구현예에서, 추적제(예를 들어, MRI 조영증강제)가 주입액의 조직 분포의 실시간 모니터링을 제공하기 위해 주입액(예를 들어, rAAV 입자를 포함하는 조성물)과 공동 전달될 수 있다. 예를 들어, 문헌[Fiandaca et al., (2009) Neuroimage 47 Suppl. 2:T27-35]; 미국 PG 공개 번호 2007/0259031; 및 미국 특허 번호 7,922,999를 참조한다. 추적제의 사용은 전달의 정지를 알릴 수 있다. 당 분야에 공지된 다른 추적 및 영상화 수단이 또한 주입액 분포를 추적하기 위해 이용될 수 있다.
일부 구현예에서, rAAV 입자는 rAAV 입자의 전달을 위한 당 분야에 공지된 장치 및 방법을 이용하여 표준 입체공간적(용어 "정위"가 본원에서 상호교환적으로 이용될 수 있음) 주사에 의해 투여될 수 있다. 일반적으로, 이들 방법은 주입 장치, 일련의 좌표로의 전달을 위해 표적화된 조직의 영역을 해석하기 위한 계획 시스템(예를 들어, 측측(latero-lateral), 등배(dorso-ventral), 및 문미측(rostro-caudal) 축에 따른 파라미터), 및 계획된 좌표에 따른 입체공간적 국소화를 위한 장치(예를 들어, 프로브 및 좌표 시스템과 일직선 상의 장소에 머리를 고정시키기 위한 구조를 임의로 포함하는 입체공간적 장치)를 이용할 수 있다. MRI-유도 수술 및/또는 입체공간적 주사에 유용할 수 있는 시스템의 비제한적인 예는 ClearPoint® 시스템(MRI Interventions, Memphis, TN)이다.
CNS로 rAAV 입자를 전달하기 위한 또 다른 예시적이고 비제한적인 방법은 전달 강화 전달법(CED)이다. 본원에서 사용되는 용어 "전달 강화 전달법(CED)"는 정수압이 전달 분포를 발생시키는 속도의 주입에 의한 CNS로의 치료제의 전달을 나타낼 수 있다. 일부 구현예에서, 주입은 0.5 ㎕/분 초과의 속도로 수행된다. 그러나, 두개내 압력이 뇌 조직을 손상시키지 않는 적합한 수준으로 유지되도록 하는 임의의 적합한 유량이 이용될 수 있다. CED는, 예를 들어, 적어도 표적 CNS 조직에 근접하게 삽입관의 첨단을 위치결정함(예를 들어, 첨단이 CNS 조직으로 삽입됨)을 통해 적합한 카테터 또는 삽입관(예를 들어, 계단 모양 설계의 환류가 없는 삽입관)을 이용함으로써 달성될 수 있다. 삽입관이 배치된 후, 이는 치료제를 삽입관 첨단을 통해 표적 CNS 조직으로 전달하는 펌프에 연결된다. 삽입관의 첨단으로부터의 압력 구배는 주입 동안 유지될 수 있다. 일부 구현예에서, 주입은 영상화 방법, 예를 들어, 수술중 MRI(iMRI) 또는 또 다른 실시간 MRI 기술에 의해 검출 가능한 추적제에 의해 모니터될 수 있다.
CED는 간질액의 정수압이 극복되는 압력 하에서 CNS로 주입액(예를 들어, rAAV 입자를 함유하는 조성물)을 펌핑하는 것을 기초로 한다. 이는 전달을 통해 주입액을 분포시키고 주입액의 전달 범위를 향상시키는 펌프와 같이 이용되는 CNS 주변혈관구조(perivasculature)와 주입액을 접촉시킨다(예를 들어, 문헌[Hadaczek et al., (2006) Hum. Gene Ther. 17:291-302; Bankiewicz et al., (2000) Exp. Neurol. 164:2-14; Sanftner, LM et al., (2005) Exp. Neurol. 194(2):476-483; Forsayeth, JR et al., (2006) Mol. Ther. 14(4):571-577]; 미국 특허 번호 6,953,575; 미국 특허 출원 공개 번호 2002/0141980; 미국 특허 출원 공개 번호 2007/0259031; 및 WO 2010/088560 참조).
일부 구현예에서, 전달 강화 전달법을 위한 장치는 삼투 펌프 및/또는 주입 펌프를 포함한다. 삼투 및/또는 주입 펌프는 상업적으로 이용 가능하다(예를 들어, ALZET® Corp., Hamilton Corp., ALZA Inc. in Palo Alto, CA). 펌프 시스템은 이식 가능할 수 있다. 예시적 펌프 시스템은, 예를 들어, 미국 특허 번호 7,351,239; 7,341,577; 6,042,579; 5,735,815; 및 4,692,147에서 발견될 수 있다. 환류-저항성 및 계단 모양 삽입관을 포함하는 CED를 위한 예시적 장치는 전체내용이 참조로서 본원에 포함되는 WO 99/61066호 및 WO 2006/042090호에서 발견될 수 있다.
일부 구현예에서, 전달 강화 전달법을 위한 장치는 환류-저항 삽입관(예를 들어, 환류가 없는 계단 모양 설계 삽입관)을 포함한다. 추가의 설명 및 예시적 환류-저항 삽입관은, 예를 들어, 문헌[Krauze et al., (2009) Methods Enzymol. 465:349-362]; 미국 PG 공개 번호 2006/0135945; 미국 PG 공개 번호 2007/0088295; 및 PCT/US08/64011에서 발견될 수 있다. 일부 구현예에서, 단지 하나의 삽입관이 이용된다. 다른 구현예에서, 하나 초과의 삽입관이 이용된다. 일부 구현예에서, 전달 강화 전달법을 위한 장치는 주입액을 조절된 속도로 삽입관을 통해 표적 조직으로 유동시키도록 하기에 충분한 압력을 생성시키는 펌프와 연결된 환류-저항 삽입관을 포함한다. 두개내 압력이 뇌 조직을 손상시키지 않는 적합한 수준으로 유지되도록 하는 임의의 적합한 유량이 이용될 수 있다.
일부 구현예에서, 주입액의 침투는 촉진제의 사용에 의해 추가로 증가된다. 촉진제는 표적 조직(예를 들어, CNS 표적 조직)으로의 주입액의 전달을 추가로 촉진시킬 수 있다. 촉진제의 비제한적인 예는 저분자량 헤파린이다(예를 들어, 미국 특허 번호 7,922,999 참조).
일부 구현예에서, 키트는 rAAV 입자의 조성물의 CNS 전달을 위한 설명서를 추가로 포함한다. 본원에 기재된 키트는 다른 완충제, 희석제, 필터, 바늘, 주사기, 및 본원에 기재된 임의의 방법을 수행하기 위핸 설명서와 함께 패키지 삽입물을 포함하는 상업적 및 사용자 관점으로부터 요망되는 다른 물질을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 패키징 물질이 또한 포함될 수 있으며, 이는, 예를 들어, 바이알(예를 들어, 밀봉된 바이알), 용기, 앰풀, 병, 단지, 가요성 패키징(예를 들어, 밀봉된 Mylar 또는 플라스틱 백) 등을 포함하는 당 분야에 공지된 임의의 패키징 물질일 수 있다. 이들 제조 물품은 추가로 멸균되고/되거나 밀봉될 수 있다. 일부 구현예에서, 키트는 본원에 기재된 방법 및/또는 rAAV 입자 중 임의의 것을 이용하여 본원에 기재된 CNS의 장애를 치료하기 위한 설명서를 포함한다. 키트는 개체의 CNS로의 주사에 적합한 약학적으로 허용되는 담체, 및 완충제, 희석제, 필터, 바늘, 주사기, 및 개체의 CNS로의 주사를 수행하기 위한 설명서와 함께 패키지 삽입물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
부형제
망막하 및/또는 CNS 전달과 관련된 일부 구현예에서, 키트는 완충제 및/또는 약학적으로 허용되는 부형제를 추가로 함유한다. 당 분야에 널리 공지된 바와 같이, 약학적으로 허용되는 부형제는 약리학적으로 효과적인 물질의 투여를 촉진하는 비교적 비활성인 물질이며, 액체 용액 또는 현탁액, 에멀젼, 또는 사용 전에 액체 중의 용해 또는 현탁에 적합한 고체 형태로 공급될 수 있다. 예를 들어, 부형제는 형태 또는 일관성을 제공할 수 있거나, 희석제로 작용할 수 있다. 적합한 부형제는 안정제, 습윤제 및 에멀젼화제, 오스몰농도를 변화시키기 위한 염, 캡슐화 작용제, pH 완충 물질, 및 완충제를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 부형제는 과도한 독성 없이 투여될 수 있는 눈으로의 직접 전달에 적합한 임의의 약학적 작용제를 포함한다. 약학적으로 허용되는 부형제는 소르비톨, 다양한 TWEEN 화합물 중 임의의 TWEEN 화합물, 및 액체, 예를 들어, 물, 염수, 글리세롤 및 에탄올을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 약학적으로 허용되는 염은 그 안에, 예를 들어, 광산염, 예를 들어, 하이드로클로라이드, 하이드로브로마이드, 포스페이트, 설페이트 등; 및 유기산의 염, 예를 들어, 아세테이트, 프로피오네이트, 말로네이트, 벤조에이트 등이 포함될 수 있다. 약학적으로 허용되는 부형제의 충분한 논의는 문헌[REMINGTON'S PHARMACEUTICAL SCIENCES (Mack Pub. Co., N.J. 1991)]에서 이용 가능하다.
망막하 및/또는 CNS 전달과 관련된 일부 구현예에서, 약학적으로 허용되는 부형제는 약학적으로 허용되는 담체를 포함할 수 있다. 상기 약학적으로 허용되는 담체는 멸균 액체, 예를 들어, 물 및 오일, 예를 들어, 석유, 동물, 식물 또는 합성 기원의 오일, 예를 들어, 낙화생유, 대두유, 광유 등일 수 있다. 염수 용액 및 수성 덱스트로스, 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 및 글리세롤 용액이 또한 액체 담체, 특히 주사용 용액을 위한 액체 담체로서 이용될 수 있다. 추가 성분, 예를 들어, 보존제, 완충제, 긴장성 작용제, 항산화제 및 안정화제, 비이온성 습윤제 또는 정화제, 점도-증가제 등이 또한 이용될 수 있다. 본원에 기재된 키트는 단일 단위 투여량 또는 다중투여량 형태로 패키징될 수 있다. 키트의 함유물은 일반적으로 멸균 및 실질적으로 등장성 용액으로 제형화된다.
실시예
본 발명은 하기 실시예를 참조로 하여 더욱 충분히 이해될 것이다. 그러나, 이들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본원에 기재된 실시예 및 구현예는 단지 예시 목적을 위한 것으로, 이에 비추어 다양한 변형 또는 변화가 당업자에게 암시될 것이고, 본 출원의 사상 및 범위 및 첨부된 청구항의 범위 내에 포함되는 것이 이해된다.
실시예 1: 배양된 세포주에서 AAV2-매개 형질도입을 감소시키는 HSPG 결합에 필요한 아르기닌 잔기에서의 돌연변이
AAV2 유전자 요법 벡터는 안구 적응증에 대한 임상 시험에서 현재 이용되고 있다. 이들 벡터는 마우스 및 비-인간 영장류에서 망막 신경절 세포 및 뮐러 세포의 형질도입을 발생시키는 유리체내 투여 경로를 통하거나, 망막 색소 상피 세포 및 광수용체 세포를 표적으로 하는 망막하 투여 경로에 의해 전달될 수 있다. AAV의 다양한 혈청형은 감염을 위한 다양한 세포 표면 수용체 및 공동-수용체를 이용한다. AAV2에 대한 일차 세포 표면 수용체는 헤파란 설페이트 프로테오글리칸(HSPG)인 것이 공지되어 있다(Summerford, C. and Samulski, R.J. (1998) J. Virol. 72(2):1438-45). AAV2가 망막을 형질도입시키는 메커니즘을 이해하는 것은 AAV 유전자 요법 벡터의 추가 개발에 중요하다.
망막의 AAV2 형질도입에서의 HSPG 결합의 역할을 연구하기 위해, HSPG 결합에 필요한 것으로 공지된 아르기닌 잔기에서 돌연변이를 갖는 캡시드 단백질를 갖는 AAV2 벡터를 생성시켰다(AAV2 HBKO). 이들 벡터는 야생형 AAV2에 비해 배양물에서 293 및 HeLa 세포의 유의하게 감소된 형질도입을 발생시켰다. 놀랍게도, 마우스 눈으로 망막하 전달된 AAV2HBKO 벡터는 야생형 AAV2에 비해 형질도입에서 2-log 증가를 발생시켰다. 그러나, AAV2HBKO 벡터가 유리체내 전달된 경우, 형질도입은 명백하지 않았다. 이들 결과는 HSPG 결합에 필요한 아미노산에서의 돌연변이가 AAV2 입자의 망막하 대 유리체내 주사 후에 형질도입 효율에 대해 반대의 효과를 갖는 것을 나타낸다.
방법
AAV2 아르기닌 돌연변이 플라스미드의 작제
AAV2 rep/cap 플라스미드, pIM45BD를 Quikchange Lightning Multi Site Directed Mutagenesis Kit(Agilent Technologies)를 이용하여 돌연변이시켰다. 아르기닌 585 및 588의 알라닌으로의 변화를 도입시키기 위해 PCR 돌연변이유발 프라이머를 설계하였다. 양성 돌연변이를 시퀀싱에 의해 확인하였다.
rAAV 벡터의 생성
향상된 녹색 형광 단백질(EGFP) 또는 가용성 VEGF 수용체 하이브리드(sFLT02)를 발현하는 재조합 AAV 벡터를 pIM45BD 또는 pIM45BDR585A/R588A rep/cap 플라스미드 및 pAdHelper를 이용한 293 세포의 삼중 트랜스펙션에 의해 생성시켰다. 트랜스진은 닭 β-액틴(CBA) 또는 인간 로돕신 키나제 프로모터(RK)의 조절하에 있었다.
시험관내 형질도입 검정
293 또는 HeLa 세포를 24 웰 플레이트에 플레이팅(웰 당 1-2 × 105 세포)하였다. 플레이팅 24시간 후, 세포를 1 × 103 vg/세포(+)의 Ad5ts149로 감염시켰다. EGFP 형광 또는 배지 내의 sFLT02를 정량하기 위한 ELISA(R&D Systems에 의한 인간 가용성 VEGF R1 ELISA)에 의해 감염 48시간 후에 형질도입 효율을 측정하였다.
동물
Jackson Laboratories(Bar Harbor, ME)로부터 획득된 성체 C57BL/6 마우스를 구입하고, Genzyme의 사육장에서 유지시켰다. 동물을 연구 기간 동안 음식 및 물에 자유롭게 접근하도록 하였다. 모든 절차를 동물 실험 윤리 위원회에 의해 승인된 프로토콜 하에서 수행하였다.
유리체내 주사
노즈 콘(nose cone)을 통해 동물로 전달되는 800 ㎖/분의 산소에서 운반되는 3.5% 이소플루란을 이용하여 마비를 유도하고 유지시켰다. 1 마이크로리터의 시험 항목을 33 게이지 빗각 바늘이 장착된 Hamilton 주사기(Hamilton Co., Reno, NV)를 이용하여 유리체액으로 주사하였다. 바늘을 가장자리 약 2 mm 아래의 공막을 통해 향하게 하고, 수정체와의 접촉을 피하기 위해 유리체방으로 조심스럽게 진행시켰다. 시험 항목을 1 내지 2초의 기간에 걸쳐 전달하였다. 주사 후, 바늘을 회수 전에 약 5초 동안 그 장소에서 유지시켰다. 동물을 이의 우리로 복귀시키기 전에 마취로부터 회복시켰다.
망막하 주사
동공확대 및 조절마비를 트로피카미드(Alcon, Fort Worth, TX)의 국소 적용으로 유도하였다. 노즈 콘(nose cone)을 통해 동물로 전달되는 800 ㎖/분의 산소에서 운반되는 3.5% 이소플루란을 이용하여 마비를 유도하고 유지시켰다. 눈을 고리 첨단 포셉(ring tipped forcep)(World Precision Instruments, Sarasota, FL)을 이용하여 고정시키고, 파일럿 절개를 30 게이지 바늘을 이용하여 공막 상의 가장자리 약 2 mm 아래에 위치시켰다. 33 게이지 블런트 첨단 바늘을 절개를 통해 유도하고, 첨단이 후방 감각신경 망막을 통과할 때까지 후부로 진행시켰다. 1 마이크로리터의 시험 항목을 1초에 걸쳐 전달하였다. 바늘을 회수 전에 약 5초 동안 그 장소에서 유지시켰다. 동물을 이의 우리로 복귀시키기 전에 마취로부터 회복시켰다.
EGFP에 대한 조직학
파라핀 포매를 위해 처리된 포르말린 고정된 눈에 대해 에피형광 현미경을 이용하여 미가공 EGFP 신호를 관찰하였다.
결과
도 1에 도시된 바와 같이, 5개의 캡시드 잔기가 HSPG에 대한 AAV2 결합에 중요한 것으로 밝혀졌다. 이들 잔기에서 2개의 아미노산 치환을 갖는 AAV2 돌연변이 R585A 및 R588A(넘버링은 VP1 아미노산 서열을 기초로 함)를 작제하였다. HBKO로 언급되는 이러한 돌연변이를 배양물에서 세포를 형질도입시키는 이의 능력에 대해 시험하였다.
인간 세포주를 배양물에서 성장시키고, 야생형 또는 HBKO 돌연변이 AAV2 입자로 형질도입시켰다. 형질도입 효율을 측정하기 위해, 둘 모두의 유형의 AAV2 입자의 바이러스 유전체를 가용성 Flt(인간 VEGF 수용체 1)의 발현을 유도하는 편재성 CBA 프로모터를 이용하여 트랜스진을 포함하도록 변형시켰다. 형질도입 48시간 후, 형질도입 효율을 생성된 Flt의 양을 정량하기 위한 ELISA-기반 면역검정을 이용하여 측정하였다. 도 2는 HBKO 돌연변이가 배양물에서 인간 293 세포를 형질도입시키는 크게 감소된 능력을 나타낸 것을 입증한다. 동등한 수의 AAV2 입자 및 293 세포를 이용하여, HBKO 돌연변이는 야생형에 비해 형질도입 효율에서 99.6% 감소를 나타내었다.
다수의 인간 세포주에서의 상기 효과를 측정하기 위해, HeLa 세포를 상기 기재된 바와 같이 형질도입시켰다. 이들 검정을 위해, 벡터를 CBA 프로보터로부터 Flt가 아닌 EGFP를 발현하도록 변형시켰다. 도 3은 야생형 AAV2가 EGFP 형광에 의해 측정시 둘 모두의 세포주를 형질도입시킬 수 있는 것을 나타낸다. 대조적으로, HBKO 돌연변이는 둘 모두의 세포주의 형질도입에서 급격한 감소를 갖는다. 이들 결과는 HBKO 돌연변이가 배양물에서 인간 배아 신장 및 자궁경부암 세포주를 형질도입시키는 급격하게 감소된 능력을 갖는 것을 확증한다.
실시예 2: 유리체내 대 망막하 주사 후의 AAV2-매개 형질도입에 대한 반대 효과를 갖는 HSPG 결합에 필요한 아르기닌 잔기에서의 돌연변이
유리체내 및 망막하 주사시 안구 세포를 형질도입시키는 HBKO 돌연변이 AAV2 입자의 능력을 마우스에서 시험하였다. 도 4a 및 도 4b는 유리체내 또는 망막하 주사시 야생형 및 HBKO AAV2 입자의 형질도입 효율을 비교한다. 이들 실험을 위해, Flt의 발현을 유도하기 위한 편재성 CBA 프로모터를 이용하는 트랜스진을 갖는 AAV2 입자를 이용한 형질도입시 가용성 Flt(sFLT) 발현을 측정함으로써 형질도입 효율을 검정하였다. 유리체내 주사를 이용하여, HBKO 돌연변이는 세포를 형질도입시키는 크게 감소된 능력을 나타내었다(도 4a).
놀랍게도, HBKO 돌연변이는 망막하 주사 후에 향상된 형질도입을 나타내었다(도 4b). 이러한 증가는 주사되는 AAV2 벡터 유전체의 양이 10배 변화된 경우(표지된 바에 따라 108 및 109 vg)에도 일치하게 관찰되었다. 이들 결과는 유리체내 주사시 배양된 세포주에서 관찰된 결과와 대조적이다. 이들 데이터는 다양한 유형의 안구내 주사에 의해 다양한 안구 세포 유형 및 망막층의 형질도입을 매개하는데 있어서 HSPG 결합 능력의 중요성을 나타낸다.
망막 세포의 형질도입을 시각화시키기 위해, 편재성 CBA 프로모터로부터 EGFP를 발현하는 트랜스진을 갖는 야생형 또는 HBKO 돌연변이 AAV2 입자를 이용하였다. 도 5에 제시된 바와 같이, 야생형 AAV2 입자는 GFP 형광에 의해 입증되는 바와 같이 유리체내 주사 후에 망막을 형질도입시킬 수 있었다. 그러나, AAV2 HBKO 돌연변이 입자는 유리체내 주사시 검출 가능한 GFP 형광을 나타내지 않았다. 이들 결과는 도 4a에 제시된 결과와 일치한다.
도 6은 망막하 주사시 야생형(AAV2 CBA) 및 HBKO 돌연변이(AAV2 CBA HBKO) AAV2 입자의 형질도입 효율을 정량하였다. 형질도입을 측정하기 위해, 둘 모두의 AAV2 입자는 편재성 CBA 프로모터를 이용하여 Flt를 발현하는 트랜스진을 포함하는 벡터 유전체를 가졌다. 도 6에 나타낸 바와 같이 2개 양의 벡터 유전체를 주사를 위해 사용하였다. 이들 결과는 도 4b에 제시된 관찰을 확증하며, HSPG 결합에 필요한 잔기를 돌연변이시키는 것이 망막하 주사 후에 세포를 형질도입시키는 AAV2의 능력을 증가시키는 놀라운 발견을 입증한다.
형질도입을 시각화시키기 위해, 편재성 CBA 프로모터로부터 EGFP를 발현하는 트랜스진을 갖는 야생형 또는 HBKO 돌연변이 AAV2 입자를 이용하였다. 도 7에 제시된 바와 같이, 망막 내의 GFP 형광은 야생형에 비해 HBKO 돌연변이 AAV2 입자를 이용한 형질도입시 향상된다.
망막하 주사가 광수용체 세포를 갖는 세포층을 표적화하는 것으로 공지되어 있으므로, 광수용체를 형질도입시키는 HBKO 돌연변이 AAV2 입자의 능력을 연구하였다. 눈에서, 로돕신 키나제(RK) 프로모터는 광수용체 세포, 예를 들어, 막대 세포 및 원뿔 세포에서 특이적으로 발현을 유도하는 것으로 공지되어 있다(Khani, S.C., et al. (2007) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 48(9):3954-61). 따라서, Flt의 발현을 유도하는 RK 프로모터를 이용하여 트랜스진을 갖는 벡터 유전체를 갖는 야생형 및 HBKO 돌연변이 AAV2 입자를 생성시켰다. 도 8에 제시된 바와 같이, HBKO 돌연변이 AAV2 입자는 야생형에 비해 망막하 주사 후에 광수용체 세포의 향상된 형질도입을 나타내었다. 이러한 관찰은 10배의 상이한 양의 벡터 유전체(표지된 바와 같이 108 및 109 vg)를 이용한 주사시에 일치하게 관찰되었다. 이들 결과는 HSPG 결합에 필요한 잔기를 돌연변이시키는 것이 망막하 주사 후에 망막 광수용체 세포를 형질도입시키는 AAV2 입자의 능력을 향상시킨다는 놀라운 결과를 입증한다. 이들 잔기의 돌연변이는 AAV2-매개 유전자 요법을 위한 광수용체 세포의 형질도입을 향상시키는 잠재적 방식이다.
AAV는 파르보바이러스족의 일원인 단일 가닥의 외피화되지 않은 DNA 바이러스이다. AAV1, AAV2, AAV4, AAV5, AAV6 등을 포함하는 다양한 혈청형의 AAV가 조직 분포의 다양한 프로파일을 입증한다. 이들 AAV 캡시드의 다양한 조직 친화성은 AAV 기반 벡터가 간, 골격근, 뇌, 망막, 심장 및 척수에 대해 시험관내 및 생체내 둘 모두에서 광범위한 유전자 전달 적용에 사용되는 것을 가능케 한다(Wu, Z., et al., (2006) Molecular Therapy, 14: 316-327). 숙주 세포에 대한 바이러스의 부착은 바이러스 캡시드와 세포 수용체 분자의 특정한 상호작용을 필요로 한다. AAV2 캡시드는 일차 및 이차 수용체로서 헤파란 설페이트 프로테오글리칸(HSPG), V 5 인테그린 및 인간 섬유모세포 성장 인자 수용체 1을 이용하는 것이 AAV2 기반 유전자 요법 벡터의 세포 진입을 매개하는 것으로 이전에 밝혀졌다(Summerford, C. and R.J. Samulski (1998) J. Virology, 72: 1438-1445; Summerford, C. et al., (1999) Nat. Medicine, 5: 78-82; Qing, K., et al., (1999) Nat. Medicine, 5: 71-77). AAV2 캡시드 단백질의 돌연변이 분석은 염기성 아미노산의 그룹, 즉, 아르기닌 R484, R487, R585, R588 및 리신 K532가 헤파란 결합 및 세포의 시험관내 형질도입 및 AAV2 벡터의 생체내 간 형질도입에 기여하는 것을 밝혀내었다. 이들 아미노산 잔기에서의 돌연변이는 정맥내 투여 경로에 의한 AAV2 기반 벡터의 크게 감소된 간 형질도입 및 증가된 심장 및 골격근 유전자 전달을 발생시켰다(Kern, A. et al., (2003) J. Virology, 77: 11072-11081; Muller, O.J. et al., (2006) Cardiovascular Research, 70: 70-78).
이들 염기성 아미노산의 역할을 벡터 투여의 유리체내 경로 및 망막하 경로 둘 모두에 의한 망막에서의 AAV2 벡터의 형질도입에 대해 연구하였다. R585 및 R588의 돌연변이는 HEK293 세포 및 Hela 세포의 시험관내 형질도입을 유의하게 제거하였다(도 2 및 도 3). 문헌[Dalkara D et al., ((2009) Molecular Therapy, 17: 2096-2102)]에서는 유리체내 전달된 AAV2 벡터가 망막의 내경계막에 풍부한 헤파란 설페이트 프로테오글리칸에 대한 결합으로 인해 외망막으로 침투하는데 실패한 것을 암시한다. 본 발명의 실시예에 의해 제시되는 바와 같이, 유리체내 전달시 R585/R588 돌연변이된 벡터는 야생형 AAV2 벡터에 비해 내망막을 덜 형질도입시킬 수 있으며(도 4a 및 도 5), 이는 HSPG에 대한 결합이 망막의 유리체내 형질도입에 중요한 것을 암시한다. AAV2 기반 벡터의 망막하 전달은 주로 망막 색소 상피(RPE) 형질도입 및 일부 광수용체 세포 형질도입을 발생시킨다. 놀랍게도, R585/R588 돌연변이된 벡터가 야생형 AAV2 벡터보다 적어도 10배 더 외망막을 형질도입시키는 것을 발견하였다(도 4b, 도 6, 및 도 7). 광수용체-특이적 로돕신 키나제 프로모터(RK)를 이용하여, 광수용체에서의 트랜스진 발현은 AAV2 R585/R588 돌연변이 벡터로 유의하게 증가된다(도 8). AAV2 캡시드 상의 염기성 아미노산 잔기에서의 돌연변이를 기초로 한 이들 벡터는 다양한 망막 장애의 치료를 위한 외망막, 특히 광수용체 세포의 형질도입에 매우 이로울 것이다.
실시예 3: 선조체내 AAV2HBKO 벡터 전달 후의 광범위한 GFP 발현
AAV2 캡시드로 도입된 부위-특이적 돌연변이를 통해, 헤파린에 결합할 수 없는 AAV2 HBKO 돌연변이 벡터를 생성시켰다. 이러한 HBKO 벡터의 형질도입 프로파일을 단일 선조체내 주사를 이용하여 야생형 마우스 및 HD 마우스 모델(YAC128) 둘 모두에서 평가하였다.
방법
AAV2 아르기닌 돌연변이 플라스미드의 작제
AAV2 rep/cap 플라스미드, pIM45BD를 Quikchange Lightning Multi Site Directed Mutagenesis Kit(Agilent Technologies)를 이용하여 돌연변이시켰다. PCR 돌연변이유발 프라이머를 잔기 585 및 588에서 아르기닌의 알라닌으로의 변화를 도입하도록 설계하였다. 양성 돌연변이를 시퀀싱에 의해 확인하였다.
AAV 벡터의 생성
재조합 AAV 벡터를 이전에 기재된 바와 같이 인간 배아 신장 암종 293 세포(HEK-293)의 삼중 감염(칼슘 포스페이트를 이용함)에 의해 생성시켰다(Xiao et al. (1998) J. Virol. 72:2224-2232). 간단히, 헬퍼 아데노바이러스 플라스미드(Stratagene, Palo Alto, CA)와 함께 혈청형 2로부터의 rep 유전자 및 혈청형 1 또는 2로부터의 캡시드 유전자를 함유하는 플라스미드를 이용하였다. 트랜스진은 닭 베타-액틴(CBA) 프로모터의 조절하에 있었다. 바이러스를 트랜스펙션 72시간 후에 수거하고, 이전에 기재된 바와 같이 컬럼 정제하였다(Xiao et al. (1998) J. Virol. 72:2224-2232).
동물
모든 절차를 Genzyme, Sanofi 회사의 동물 실험 윤리 위원회에 의해 승인된 프로토콜을 이용하여 수행하였다(Department of Health and Human Services, NIH Publication 86-23). 사용된 마우스는 YAC128 마우스(순수한 FVB/NJ 백그라운드에 128개의 CAG 반복을 갖는 전장 인간 돌연변이 HTT 트랜스진을 갖는 효모 인공 염색체) 및 야생형 FVB/NJ 한배 새끼 마우스(Slow et al. (2003) Hum. Mol. Genet. 12:1555-1567; Van Raamsdonk et al. (2005) Hum. Mol. Genet. 14:3823-3835)를 포함하였다. YAC128 마우스 및 FVB/NJ 한배 새끼 둘 모두를 Charles River Laboratories에 수용된 Genzyme 콜로니로부터 획득하였다. 마우스를 자유롭게 음식 및 물을 이용 가능하게 하면서 12시간 명/암 주기로 유지시켰다. 모든 행동 시험을 동물의 명 주기(오전 8시 내지 오후 4시 사이) 동안 수행하였다. 모든 실험에 대한 N-값이 하기 표 2 및 3에 제시된다.
[표 2] GFP를 발현하는 AAV 입자로 처리된 야생형 마우스 (실험 1).
[표 3] Htt miRNA 및 GFP를 발현하는 AAV 입자로 처리된 YAC128 마우스 (실험 2).
수술 절차
동물을 3% 이소플루오란을 이용하여 마취시키고, 입체공간적 구조에 두었다. 두개내 주사를 이전에 기재된 바와 같이 수행하였다(Stanek et al. (2014) Hum. Gene Ther. 25:461-474). 간단히, 3 ㎕의 재조합 바이러스 벡터를 0.5 ㎕/분의 속도로 10 ㎕ Hamilton 주사기를 이용하여 선조체로 주사(AP, +0.50; ML, ±2.00; DV, 정수리점 및 경질막으로부터 -2.5; 인사이저 바(incisor bar), 0.0)하였다. 바늘을 주입의 완료 후 1분 동안 그 장소에 두었다. 수술 1시간 전 및 수술 후 24시간 동안, 진통을 위해 마우스에 케토프로펜(5 ㎎/㎏)을 피하 투여하였다.
동물 관류 및 조직 수거
마우스를 모든 혈액을 제거하기 위해 인산염 완충 염수(PBS)를 이용하여 심장을 통해 관류시켰다. 실험 1을 위해, 뇌를 관상면을 따라 절단하고, 4% 파라포름알데하이드 및 이후 30% 수크로스에서 후고정시켰다. 20-㎛ 관상 절편을 냉동미세절단기를 이용하여 절단하였다. 실험 2를 위해, 뇌를 중간선을 따라 시상으로 절단하고, 좌반구를 4% 파라포름알데하이드 및 이후 30% 수크로스에서 후고정시킨 후, 냉동미세절단기를 이용하여 20-㎛ 절편으로 절편화시켰다. 우반구(생화학 검정에 이용됨)를 마우스 뇌 매트릭스(Harvard Apparatus, Holliston, MA)를 이용하여 관상축을 따라 절단하고, 선조체 및 관상 영역을 3mm 생검 펀치를 이용하여 절제하였다. 이후, 뇌 조직을 액체 질소에서 급속 냉동시키고, 사용때까지 -80℃에서 저장하였다.
정량적 실시간 PCR (TaqMan)
RNA 수준을 정량적 실시간 RT-PCR에 의해 측정하였다. 모든 RT-PCR 분석에 대해 선조체 펀치를 이용하였다. 제조업체의 설명서에 따라 QIAGEN RNEasy 미니 키트를 이용하여 전체 RNA를 추출한 후, 역전사시키고, TaqMan® One-Step RT-PCR Master Mix Kit(Applied Biosystems)를 이용하여 증폭시켰다. TaqMan 정량 RT-PCR 반응을 ABI PRISM® 7500 Real Time PCR System(Applied Biosystems)에서 수행하고 분석하였다. HTT mRNA의 발현 수준을 하이포잔틴 구아닌 포스포리보실 트랜스페라제 1(HPRT1) mRNA 수준으로 표준화시켰다. 마우스 뇌 cDNA의 5배 연속 희석을 이용하여 표준 곡선을 생성시켰다. 각각의 샘플을 이중으로 수행하였다. 상대 유전자 발현을 표준 곡선 또는 ΔΔC T 방법을 이용하고, HPRT1 mRNA 수준으로 표준화시킴으로써 결정하였다. 인간 HTT의 검출을 위해, 다음과 같은 프라이머를 이용하였다: 5' CTCCGTCCGGTAGACATGCT 3' 및 5' CCATTTTGAGGGTTCTGATTTCC 3'. 마우스 HTT의 검출을 위해, 다음과 같은 프라이머를 이용하였다: 5' TGCTACACCTGACAGCGAGTCT 3' 및 5' ATCCCTTGCGGATCCTATCA 3'.
웨스턴 블로팅
단백질 수준을 웨스턴 블롯 분석에 의해 측정하였다. 모든 웨스턴 블롯 분석을 위해 피질 펀치를 이용하였다. T-Per 용해 완충액(Pierce) 중 50 ㎎/㎖의 최종 농도이고, 완전 프로테아제 억제제 칵테일(Roche)을 함유하는 조직을 균질화시켰다. 균질액을 4℃에서 6분 동안 10,000×g에서의 원심분리에 의해 투명화시켰다. 단백질 농도를 BSA 검정(Pierce)을 이용하여 측정하였다. 20 내지 30 마이크로그램의 균질액을 3 내지 8% Novex 트리스-아세테이트 겔 상에서 분리시킨 후, 니트로셀룰로스 막으로 옮겼다. 막을 마우스 항-헌팅틴 모노클로날 항체(Mab2166; 1:2,000 희석, Millipore) 및 토끼 폴리클로날 항-β-튜불린 항체(1:750 희석, Santa Cruz Biotechnology)로 프로빙시켰다. 이후, 막을 적외선 이차 항체(1:20,000 희석, Rockland)와 함께 인큐베이션시키고, 단백질을 Odyssey(LI-COR Biosciences)를 이용한 정량적 형광에 의해 시각화시켰다. 로딩 변동성을 조절하기 위해, Htt 단백질을 β-튜불린에 대해 표준화시키고, 미처리 또는 염수-처리된 동물의 백분율로 표현하였다. 단백질의 정체를 확인하기 위해 분자량 마커를 이용하였다.
면역조직화학
동결된 뇌 절편을 별아교세포를 염색하기 위한 토끼 항-GFAP 항체(1:2,500; DAKO, Glostrup, Germany) 또는 미세아교세포를 시각화시키기 위한 항-Iba1 항체(1:500; WAKO Chemicals USA, Richmond, VA)로 염색하였다. 사용된 이차 항체는 FITC 또는 Cy3와 컨쥬게이션된 당나귀 항-종-특이적 항체였다. 절편을 Nikon Eclipse E800 형광 현미경(Nikon, Melville, NY)을 이용하여 시각화시켰다.
통계
통계 분석을 위해 평균 값을 이용하였다. 데이터는 평균 ± SEM으로 표현된다. 2개의 그룹이 이용된 연구에 대해, 통계 비교를 위해 스튜던츠 t-검정(Student's t-test)을 이용하였다. 2개 초과의 그룹의 비교를 위해, 일원 분산 분석(one-way ANOVA) 후, 터키 다중 비교 사후 검정(Tukey's multiple comparison post-hoc test)(Prism GraphPad)을 이용하였다. p<0.05를 통계적으로 유의한 차이로 간주하였다.
결과
상기 기재된 바와 같이, 실험 1에서 AAV2-eGFP 및 AAV2HBKO-GFP 벡터를 야생형 마우스에 주사하였다(표 2). 모든 동물을 주사 30일 후에 희생시켰다. 형광 현미경검사는 AAV2 및 AAV2HBKO 벡터 둘 모두가 형질도입된 신경세포에서 GFP 트랜스진의 발현을 유도한 것을 나타내었다(도 9a 및 도 9b). GFP 발현은 AAV2에 대한 주사 경로로 제한되었고, 주사 부위를 넘어서는 최소로 확산되었다(도 9b). 그러나, 전통적인 AAV2와 비교하는 경우, AAV2HBKO는 더욱 확실하고 광범위한 GFP 발현을 유도하였고, 발현이 주사 부위를 충분히 넘어 관찰되었다(도 9a). 이들 결과는 AAV2HBKO 벡터를 이용하여 CNS로 전달된 트랜스진의 확실하고 광범위한 발현을 입증한다.
실시예 4: YAC128 마우스 뇌로의 선조체내 주사 후의 AAV2HBKO- 및 AAV1-매개 GFP 발현 비교
상기 기재된 바와 같이, 실험 2에서 AAV2HBKO 및 AAV1 혈청형 벡터를 YAC128 마우스로 주사하였다(표 3). 이들 벡터는 인간 HTT 및 GFP 리포터를 표적으로 하는 인공 miRNA의 발현을 유도하였다. AAV1 및 AAV2HBKO 벡터 둘 모두는 선조체로의 주사 30일 후에 확실한 GFP 분포를 나타내었다(도 10의 A 및 도 10의 B). 그러나, GFP 발현의 패턴은 2개의 벡터 혈청형 사이에 현저하게 상이한 것으로 나타났다. GFP의 AAV1 발현(도 10의 A)은 AAV2HBKO GFP 발현(도 10의 B)보다 더욱 반점형이었고, 덜 균일하였다. 벡터 형질도입은 신경세포 및 신경아교세포 둘 모두, 주로 별아교세포를 형질도입시킨 AAV1 혈청형에 비해 AAV2HBKO 뇌 내의 신경세포에서만 존재하는 것으로 나타났다. 이들 결과는 AAV2HBKO가 전통적인 AAV1과 비교하는 경우 매우 상이한 발현 및 형질도입 프로파일을 나타낸 것을 입증한다.
실시예 5: HTT mRNA의 감소를 발생시킨 YAC128 마우스로의 AAV2HBKO-miRNA-Htt 주사
다음으로, YAC128 마우스의 선조체에서 HTT 발현을 침묵시키는 miRNA를 발현시키는 AAV1 및 AAV2HBKO 벡터 혈청형의 능력을 평가하였다. 성체 YAC128 마우스에 AAV2/1-miRNA-Htt 또는 AAV2HBKO-miRNA-Htt의 양측 선조체내 주사를 투여하고, 뇌를 처리 30일 후에 분석하였다. 미처리된 대조군과 비교하는 경우 AAV2/1-miRNA-Htt 및 AAV2HBKO-miRNA-Htt가 주사된 마우스에서 돌연변이 인간 HTT mRNA의 선조체 수준이 유의하게 감소되었다(도 11a). 피질 뇌 펀치의 웨스턴 블롯 분석은 둘 모두의 처리 그룹에서 Htt 감소 경향을 나타내었으나, 미처리 대조군 샘플에서의 변동성은 데이터가 통계적 유의성에 도달하는 것을 방지하였다(도 11b). 이들 결과는 AAV1 및 AAV2HBKO 벡터를 이용한 RNAi에 의한 유전자 넉다운의 효능을 입증한다.
실시예 6: 신경염증을 야기시키지 않는 YAC128 마우스로의 AAV2HBKO-miRNAHtt 주사
AAV의 주사가 신경염증을 제공하였는지의 여부를 결정하기 위해, 신경염증 마커인 아교 섬유 산성 단백질(GFAP, 별아교세포의 마커) 및 Iba1(미세아교세포의 마커)의 수준을 처리 30일 후에 검사하였다. Iba1 수준에서의 현저한 증가가 미처리 뇌에 비해 AAV2HKO 처리 후에 관찰되지 않았다(도 12a 및 도 12b). 그러나, AAV2/1 처리는 주사 부위에서 Iba1 수준의 증가를 야기시켰고(도 12c), 이는 이전에 관찰된 적이 있다. GFAP 수준에서의 현저한 증가가 미처리 대조군에 비해 주사 30일 후에 처리된 뇌 중 어떠한 뇌에서도 관찰되지 않았다(도 13a 내지 도 13c). 이들 결과는 AAV1 혈청형과 비교하는 경우 AAV2HBKO가 인간 HTT에 특이적인 miRNA의 발현을 유도할 수 있고, 미세아교세포 활성화의 부재하에서 HTT 감소를 발생시킨 것을 나타낸다.
결론
현재의 AAV 벡터 혈청형은 단일 부위 투여 후에 뇌에서 제한된 분포를 나타낸다(예를 들어, Christine, C.W. et al. (2009) Neurology 73:1662-1669; Mandel, R.J. (2010) Curr. Opin. Mol. Ther. 12:240-247). 본원에 상세히 논의된 바와 같이, 본 발명자는 세포 표면 상의 헤파란-설페이트 프로테오글리칸(HSPG)에 대한 감소된 결합을 갖는 AAV 벡터의 투여가 CNS에서 AAV 형질도입을 향상시키는 것을 발견하였다. 이들 결과는 광범위한 벡터 분포가 요망되는 경우의 CNS 유전자 요법에 대한 변형된 HSPG 결합을 갖는 AAV의 유용성을 입증한다. 또한, 본 발명자는 감소된 HSPG 결합을 갖는 AAV2 벡터가 광범위하고 확실한 형질도입 효율을 달성하면서 이상적인 안전성 프로파일(이들이 신경세포만 표적으로 함에 따름)을 나타내는 것을 또한 발견하였다. 따라서, 상기 벡터는 실질내 전달로부터 광범위한 신경세포 형질도입을 필요로 하는 CNS 적응증에 유용하다.
실시예 7: AAVrh8R 및 AAVrh8R 돌연변이 벡터에 의한 시험관내 및 망막하 형질도입
방법
AAVrh8R 아르기닌 변형 플라스미드의 작제
AAVrh8R rep/cap 플라스미드를 Quikchange Lightning Multi Site Directed Mutagenesis Kit(Agilent Technologies)를 이용하여 돌연변이시켰다. PCR 돌연변이유발 프라이머를 알라닌 586의 아르기닌(AAVrh8R-A586R) 또는 아르기닌 533의 알라닌(AAVrh8R-R533A)으로의 변화를 도입시키도록 설계하였다. 양성 돌연변이를 시퀀싱에 의해 확인하였다.
rAAV 벡터의 생성
향상된 녹색 형광 단백질(EGFP) 또는 가용성 VEGF 수용체 하이브리드(sFLT02)를 발현하는 재조합 AAV 벡터를 pAAVrh8R, pAAVrh8R-A586R 또는 pAAVrh8R-R533A rep/cap 플라스미드 및 pAdHelper를 이용한 293 세포의 삼중 트랜스펙션에 의해 생성시켰다. 트랜스진은 닭 β-액틴(CBA) 프로모터의 조절하에 있었다.
시험관내 형질도입 검정
HeLa, HeLaRC32 또는 NS1 세포를 24 웰 플레이트에 플레이팅(웰 당 1-2 × 105 세포)하였다. 플레이팅 24시간 후, 세포를 1 × 104 vg/세포 내지 1 × 105 vg/세포(+)의 Ad5ts149로 감염시켰다. EGFP 형광 또는 배지 내의 sFLT02를 정량하기 위한 ELISA(R&D Systems에 의한 인간 가용성 VEGF R1 ELISA)에 의해 감염 48시간 후에 형질도입 효율을 측정하였다.
동물.
Jackson Laboratories(Bar Harbor, ME)로부터 획득된 성체 C57BL/6 마우스를 구입하고, 사육장에서 유지시켰다. 동물을 연구 기간 동안 음식 및 물에 자유롭게 접근하도록 하였다. 모든 절차를 동물 실험 윤리 위원회에 의해 승인된 프로토콜 하에서 수행하였다.
망막하 주사.
동공확대 및 조절마비를 트로피카미드(Alcon, Fort Worth, TX)의 국소 적용으로 유도하였다. 노즈 콘을 통해 동물로 전달되는 800 ㎖/분의 산소에서 운반되는 3.5% 이소플루란을 이용하여 마비를 유도하고 유지시켰다. 눈을 고리 첨단 포셉(World Precision Instruments, Sarasota, FL)을 이용하여 고정시키고, 파일럿 절개를 30 게이지 바늘을 이용하여 공막 상의 가장자리 약 2 mm 아래에 위치시켰다. 33 게이지 블런트 첨단 바늘을 절개를 통해 유도하고, 첨단이 후방 감각신경 망막을 통과할 때까지 후부로 진행시켰다. 1 마이크로리터의 시험 항목을 1초에 걸쳐 전달하였다. 바늘을 회수 전에 약 5초 동안 그 장소에서 유지시켰다. 동물을 이의 우리로 복귀시키기 전에 마취로부터 회복시켰다.
망막 용해질 내의 sFLT02의 정량.
마우스 망막 용해질 내의 sFLT02를 R&D Systems에 의한 인간 가용성 VEGF R1 ELISA 키트를 이용하여 측정하였다.
결과
망막의 AAVrh8 형질도입에서의 캡시드 표면 아르기닌 잔기의 역할을 연구하기 위해, HSPG 결합과 관련된 AAV2 아르기닌에 해당하는 잔기에서 돌연변이를 갖는 캡시드 단백질을 갖는 AAVrh8 벡터를 생성시켰다. 도 14는 HSPG에 대한 AAV2 결합에 중요한 5개의 캡시드 잔기와 AAVrh8R 내의 해당 잔기를 비교한다. 도 15에 제시된 바와 같이, 2개의 AAVrh8R 돌연변이를 작제하였고, 이는 각각 이들 잔기 내에 아미노산 치환을 가졌다: A586R 및 R533A(넘버링은 VP1 아미노산 서열을 기초로 함).
시험관내 형질도입에서 AAVrh8R 캡시드로의 아르기닌 잔기 첨가의 효과를 평가하기 위해, HeLa 세포를 둘 모두 1 × 104 DRP/세포로 AAVrh8R-sFLT02 또는 위치 A586에 첨가된 아르기닌을 갖는 변형된 AAVrh8R-A586R-sFLT02 벡터(AAVrh8R A586R)로 감염시켰다. 감염 48시간 후, 세포 배양 배지에서 sFLT02를 측정함으로써 형질도입 효율을 평가하였다. AAVrh8R-A586R은 변형되지 않은 AAVrh8R에 비해 몇배 더 높은 형질도입을 나타내었다(도 16a).
시험관내 형질도입에서 캡시드 아르기닌을 제거하는 효과를 평가하기 위해, HeLaRC32 세포를 AAVrh8R 또는 AAVrh8R-R533A 벡터(둘 모두 1 × 104 DRP/세포)로 감염시켰다. AAVrh8R-R533A는 AAVrh8R과 비교하는 경우 유의하게 감소된 형질도입을 가졌다(도 16b).
형질도입 효율의 척도로서 EGFP 발현을 이용하여 유사한 실험을 수행하였다. AAVrh8R-A586R-EGFP는 AAVrh8R에 비해 NS1 세포의 실질적으로 개선된 형질도입을 나타내었다(도 17b 대 도 17a 비교). 역으로, AAVrh8R-R533A-EGFP 벡터는 AAVrh8R에 비해 HeLa 세포에 대해 감소된 형질도입을 가졌다(도 17d 대 도 17c 비교).
집합적으로, 이들 실험은 AAVrh8R 캡시드로의 아르기닌의 첨가가 AAVrh8R 시험관내 형질도입을 개선하는 반면, AAVrh8R 캡시드로부터 아르기닌을 제거하는 것이 시험관내 형질도입을 손상시키는 것을 암시한다. 이들 결과는 AAVrh8R에 의한 시험관내 형질도입이 캡시드 상의 아르기닌 잔기에 의해 강하게 영향을 받는 것을 입증한다.
AAVrh8R 망막하 형질도입에 대한 아르기닌의 효과를 결정하기 위해, C57Bl6 마우스에 1 × 108 DRP의 CBA 프로모터로부터 sFLT02를 발현하는 AAVrh8R, AAVrh8R-A586R, 또는 AAVrh8R-R533A를 주사하였다. 마우스를 벡터 투여 30일 후에 희생시키고, sFLT02를 망막 용해질에서 측정하였다.
마우스 망막의 AAVrh8R-A586R 형질도입은 AAVrh8R에 비해 실질적으로 감소하였고, 실제로 동일 위치에 아르기닌 R585를 또한 갖는 AAV2와 동등하였다(도 18a). 마우스 망막의 AAVrh8R-R533A 형질도입은 AAVrh8R에 비해 개선되었다(도 18b).
이들 데이터는 AAVrh8R의 망막하 형질도입에 대한 캡시드 아르기닌의 효과를 강조하며, 망막하 형질도입이 AAVrh8R 캡시드로부터의 아르기닌의 제거에 의해 개선되는 것을 암시한다. 이들 결과는 AAVrh8R에 의한 망막하 형질도입이 캡시드 상의 아르기닌 잔기에 의해 강하게 영향을 받는 것을 입증한다.
실시예 8: 위치 586에서의 아르기닌의 첨가에 의해 개선되는 AAVrh8R의 유리체내 형질도입
방법
유리체내 주사
노즈 콘을 통해 동물로 전달되는 800 ㎖/분의 산소에서 운반되는 3.5% 이소플루란을 이용하여 마비를 유도하고 유지시켰다. 1 마이크로리터의 시험 항목을 33 게이지 빗각 바늘이 장착된 Hamilton 주사기(Hamilton Co., Reno, NV)를 이용하여 유리체액으로 주사하였다. 바늘을 가장자리 약 2 mm 아래의 공막을 통해 향하게 하고, 수정체와의 접촉을 피하기 위해 유리체방으로 조심스럽게 진행시켰다. 시험 항목을 1 내지 2초의 기간에 걸쳐 전달하였다. 주사 후, 바늘을 회수 전에 약 5초 동안 그 장소에서 유지시켰다. 동물을 이의 우리로 복귀시키기 전에 마취로부터 회복시켰다.
망막 용해질 내의 sFLT02의 정량
마우스 망막 용해질 내의 sFLT02를 R&D Systems에 의한 인간 가용성 VEGF R1 ELISA 키트를 이용하여 측정하였다.
결과
유리체내 형질도입에서 AAV 캡시드로의 아르기닌 첨가의 효과를 평가하기 위해, C57Bl6 마우스에 1 × 109 DRP의 CBA 프로모터로부터 sFLT02를 발현하는 작제물을 각각 갖는 AAV2, AAVrh8R 또는 AAVrh8R-A586R을 주사하였다. 마우스를 벡터 투여 30일 후에 희생시키고, sFLT02를 망막 용해질에서 측정하였다. 마우스 망막의 AAVrh8R-A586R 형질도입은 AAVrh8R에 비해 개선되었고, 실제로 동일 위치에 아르기닌 R585를 또한 갖는 AAV2와 동등하였다(도 19). 이는 망막의 유리체내 형질도입이 AAV 캡시드로의 아르기닌의 첨가에 의해 개선될 수 있음을 나타낸다. 이들 결과 및 AAV 캡시드 사이의 서열 상동성(도 20)을 기초로 하여, AAV1, AAV6, AAV8, AAV9 및 AAVrh10 캡시드를 갖는 AAV 입자에 의한 망막의 유리체내 형질도입이 망막 형질도입을 유사하게 개선시킬 수 있다.
서열
모든 폴리펩티드 서열은 달리 기재하지 않는 한 N-말단으로부터 C-말단으로 제시된다. 모든 핵산 서열은 달리 기재하지 않는 한 5'으로부터 3'으로 제시된다.
AAV2 VP1 아미노산 서열
AAV2 VP1 HBKO 아미노산 서열
AAV2 VP2 아미노산 서열
AAV2 VP2 HBKO 아미노산 서열
AAV2 VP3 아미노산 서열
AAV2 VP3 HBKO 아미노산 서열
AAV3 VP1 아미노산 서열
scAAV 벡터에 대한 돌연변이된 ITR
AAVrh8R VP1 아미노산 서열
AAVrh8R A586R 돌연변이 VP1 아미노산 서열
AAVrh8R R533A 돌연변이 VP1 아미노산 서열
AAV1 VP1 아미노산 서열
AAV6 VP1 아미노산 서열
AAV8 VP1 아미노산 서열
AAV9 VP1 아미노산 서열
AAVrh10 VP1 아미노산 서열
SEQUENCE LISTING <110> Genzyme Corporation Scaria, Abraham Sullivan, Jennifer Stanek, Lisa M. <120> AAV Vectors For Retinal and CNS Gene Therapy <130> 159792010440 <140> Not Yet Assigned <141> Concurrently Herewith <150> US 62/114,575 <151> 2015-02-10 <150> US 61/988,131 <151> 2014-05-02 <160> 16 <170> FastSEQ for Windows Version 4.0 <210> 1 <211> 735 <212> PRT <213> Adeno-associated virus <400> 1 Met Ala Ala Asp Gly Tyr Leu Pro Asp Trp Leu Glu Asp Thr Leu Ser 1 5 10 15 Glu Gly Ile Arg Gln Trp Trp Lys Leu Lys Pro Gly Pro Pro Pro Pro 20 25 30 Lys Pro Ala Glu Arg His Lys Asp Asp Ser Arg Gly Leu Val Leu Pro 35 40 45 Gly Tyr Lys Tyr Leu Gly Pro Phe Asn Gly Leu Asp Lys Gly Glu Pro 50 55 60 Val Asn Glu Ala Asp Ala Ala Ala Leu Glu His Asp Lys Ala Tyr Asp 65 70 75 80 Arg Gln Leu Asp Ser Gly Asp Asn Pro Tyr Leu Lys Tyr Asn His Ala 85 90 95 Asp Ala Glu Phe Gln Glu Arg Leu Lys Glu Asp Thr Ser Phe Gly Gly 100 105 110 Asn Leu Gly Arg Ala Val Phe Gln Ala Lys Lys Arg Val Leu Glu Pro 115 120 125 Leu Gly Leu Val Glu Glu Pro Val Lys Thr Ala Pro Gly Lys Lys Arg 130 135 140 Pro Val Glu His Ser Pro Val Glu Pro Asp Ser Ser Ser Gly Thr Gly 145 150 155 160 Lys Ala Gly Gln Gln Pro Ala Arg Lys Arg Leu Asn Phe Gly Gln Thr 165 170 175 Gly Asp Ala Asp Ser Val Pro Asp Pro Gln Pro Leu Gly Gln Pro Pro 180 185 190 Ala Ala Pro Ser Gly Leu Gly Thr Asn Thr Met Ala Thr Gly Ser Gly 195 200 205 Ala Pro Met Ala Asp Asn Asn Glu Gly Ala Asp Gly Val Gly Asn Ser 210 215 220 Ser Gly Asn Trp His Cys Asp Ser Thr Trp Met Gly Asp Arg Val Ile 225 230 235 240 Thr Thr Ser Thr Arg Thr Trp Ala Leu Pro Thr Tyr Asn Asn His Leu 245 250 255 Tyr Lys Gln Ile Ser Ser Gln Ser Gly Ala Ser Asn Asp Asn His Tyr 260 265 270 Phe Gly Tyr Ser Thr Pro Trp Gly Tyr Phe Asp Phe Asn Arg Phe His 275 280 285 Cys His Phe Ser Pro Arg Asp Trp Gln Arg Leu Ile Asn Asn Asn Trp 290 295 300 Gly Phe Arg Pro Lys Arg Leu Asn Phe Lys Leu Phe Asn Ile Gln Val 305 310 315 320 Lys Glu Val Thr Gln Asn Asp Gly Thr Thr Thr Ile Ala Asn Asn Leu 325 330 335 Thr 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