RU2789459C2 - Tau modulators and methods and compositions for their delivery - Google Patents

Tau modulators and methods and compositions for their delivery Download PDF

Info

Publication number
RU2789459C2
RU2789459C2 RU2019120040A RU2019120040A RU2789459C2 RU 2789459 C2 RU2789459 C2 RU 2789459C2 RU 2019120040 A RU2019120040 A RU 2019120040A RU 2019120040 A RU2019120040 A RU 2019120040A RU 2789459 C2 RU2789459 C2 RU 2789459C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seq
zfp
tau
expression
mapt
Prior art date
Application number
RU2019120040A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019120040A3 (en
RU2019120040A (en
Inventor
Аннемари ЛЕДЕБУР
Брайан Цайтлер
Х. Стив Чжан
Сара ДЕВО
Брэдли Т. ХАЙМАН
Сьюзанн ВЕГМАНН
Original Assignee
Сангамо Терапьютикс, Инк.
Дзе Дженерал Хоспитал Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сангамо Терапьютикс, Инк., Дзе Дженерал Хоспитал Корпорейшн filed Critical Сангамо Терапьютикс, Инк.
Priority claimed from PCT/US2017/064181 external-priority patent/WO2018102665A1/en
Publication of RU2019120040A publication Critical patent/RU2019120040A/en
Publication of RU2019120040A3 publication Critical patent/RU2019120040A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2789459C2 publication Critical patent/RU2789459C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: group of inventions is described, including a gene transcription repressor of microtube associated protein tau (hereinafter – MAPT), polynucleotide encoding a transcription repressor, a gene delivery agent, a pharmaceutical composition for suppression of MAPT expression, the use of a transcription repressor, polynucleotide, a gene delivery agent, and/or a pharmaceutical composition for suppression of MAPT expression in a subject, and a kit for suppression of MAPT expression.
EFFECT: invention expands the arsenal of agents for suppression of MAPT expression.
30 cl, 17 dwg, 3 tbl, 11 ex

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Настоящая заявка притязает на приоритет предварительной заявки на патент США с №62/428871, поданной 1 декабря 2016 г.; предварительной заявки на патент США с №62/450895, поданной 26 января 2017 г. предварительной заявки на патент США с №62/466198, поданной 2 марта 2017 г.; предварительной заявки на патент США с №62/500807, поданной 3 мая 2017 г.; и предварительной заявки на патент США с №62/584342, поданной 10 ноября 2017 г., описание которых таким образом включено посредством ссылки во всей их полноте.This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 62/428871, filed December 1, 2016; U.S. Provisional Application No. 62/450895, filed January 26, 2017; U.S. Provisional Application No. 62/466198, filed March 2, 2017; U.S. Provisional Application No. 62/500807, filed May 3, 2017; and U.S. Provisional Application No. 62/584,342, filed November 10, 2017, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in their entirety.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к области диагностики и терапии таупатий, таких как болезнь Альцгеймера.The present invention relates to the field of diagnosis and therapy of taupathies such as Alzheimer's disease.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

Многие, возможно, большинство физиологических и патофизиологических процессов могут сопровождаться аберрантным повышением или понижением регуляции экспрессии генов. Примеры включают несоответствующую экспрессию провоспалительных цитокинов при ревматоидном артрите, недостаточную экспрессию рецептора LDL в печени при гиперхолестеринемии, сверхэкспрессию проангиогенных факторов и недостаточную экспрессию антиангиогенных факторов при росте солидных опухолей, и это лишь некоторые из них. Кроме того, патогенные организмы, такие как вирусы, бактерии, грибы и простейшие, можно контролировать путем изменения экспрессии генов.Many, perhaps most, physiological and pathophysiological processes can be accompanied by aberrant up- or down-regulation of gene expression. Examples include inappropriate expression of proinflammatory cytokines in rheumatoid arthritis, underexpression of the liver LDL receptor in hypercholesterolemia, overexpression of proangiogenic factors, and underexpression of antiangiogenic factors in solid tumor growth, to name but a few. In addition, pathogenic organisms such as viruses, bacteria, fungi and protozoa can be controlled by altering gene expression.

Промоторные области генов, как правило, содержат проксимальные, центральные и нижележащие (3') элементы, и транскрипция может регулироваться множеством энхансеров. Эти последовательности содержат множество сайтов связывания для множества факторов транскрипции и могут активировать транскрипцию независимо от местоположения, расстояния или ориентации относительно последовательности промотора. Для достижения регуляции экспрессии генов связанные с энхансерами факторы транскрипции выгибают в петлю промежуточные последовательности и контактируют с промоторной областью. Кроме того, для активации эукариотических генов может потребоваться декомпактизация структуры хроматина, что может быть осуществлено путем привлечения модифицирующих гистоны ферментов или АТФ-зависимых ремоделирующих хроматин комплексов, так что структура хроматина изменяется, и увеличивается доступность ДНК для других белков, вовлеченных в экспрессии генов, (Ong and Corces (2011) Nat Rev Genetics 12:283).The promoter regions of genes typically contain proximal, central, and downstream (3') elements, and transcription can be regulated by a variety of enhancers. These sequences contain multiple binding sites for multiple transcription factors and can activate transcription regardless of location, distance, or orientation relative to the promoter sequence. To achieve regulation of gene expression, enhancer-associated transcription factors loop intermediate sequences and contact the promoter region. In addition, activation of eukaryotic genes may require decompactization of the chromatin structure, which can be done by recruiting histone-modifying enzymes or ATP-dependent chromatin remodeling complexes, so that the chromatin structure is altered and DNA accessibility to other proteins involved in gene expression is increased ( Ong and Corces (2011) Nat Rev Genetics 12:283).

Нарушение структуры хроматина может происходить по нескольким механизмам, некоторые из которых относятся к конкретному гену, а другие распространены повсюду в геноме и имеют место во время клеточных процессов, таких как митоз, в которых требуется конденсация хроматина. Остатки лизина в гистонах могут стать ацетилированными, эффективно нейтрализуя взаимодействие зарядов между белками гистонов и хромосомной ДНК. Это наблюдалось в гиперацетилированном и сильно транскрибируемом локусе β-глобина, который, как было показано, также чувствителен к ДНКазе, что является признаком широкой доступности. Другие типы модификаций гистонов, которые наблюдались, включают метилирование, фосфорилирование, дезаминирование, АДФ-рибозилирование, добавление сахаров - β-N-ацетилглюкозаминов, убиквитинирование и сумоилирование (смотрите Bannister and Kouzarides (2011) Cell Res 21: 381).The disruption of chromatin structure can occur through several mechanisms, some of which are gene-specific, while others are ubiquitous throughout the genome and occur during cellular processes such as mitosis that require chromatin condensation. Lysine residues in histones can become acetylated, effectively neutralizing the charge interaction between histone proteins and chromosomal DNA. This has been observed at the hyperacetylated and highly transcribed β-globin locus, which has also been shown to be DNase sensitive, indicative of wide availability. Other types of histone modifications that have been observed include methylation, phosphorylation, deamination, ADP-ribosylation, addition of β-N-acetylglucosamine sugars, ubiquitination, and sumoylation (see Bannister and Kouzarides (2011) Cell Res 21: 381).

Репрессия или активация связанных с заболеванием генов была достигнута благодаря использованию сконструированных факторов транскрипции. Методы конструирования и использования сконструированных факторов транскрипции с доменами типа «цинковые пальцы» (ZFP-TF) полностью описаны (смотрите, например, патент США с №6534261), а в последнее время также были описаны как подобные активаторам транскрипции эффекторы (TALE)-факторы транскрипции (TF) (TALE-TF), так и факторы транскрипции на основе CRISPR(коротких палиндромных повторов, регулярно расположенных группами)-Cas (CRISPR-Cas-TF) (смотрите обзор Kabadi and Gersbach (2014) Methods 69 (2): 188-197). Неограничивающие примеры целевых генов включают фосфоламбан (Zhang et al., (2012) Mol Ther 20(8):1508-1515), GDNF (Langaniere et al., (2010) J. Neurosci 39(49):16469) и VEGF (Liu et al., (2001) J Biol Chem 276:11323-11334). Кроме того, активация генов была достигнута путем использования слияния CRIPSR/Cas-ацетилтрансфераза (Hilton et al., (2015) Nat Biotechnol 33 (5):510-517). Было также показано, что сконструированные факторы транскрипции (TF), которые подавляют экспрессию генов (являются репрессорами), эффективны при лечении тринуклеотидных заболеваний, таких как болезнь Хантингтона (HD). Смотрите, например, патент США с №89568282 и публикацию заявки на патент США с №2015/0335708.The repression or activation of disease-associated genes has been achieved through the use of engineered transcription factors. Methods for the construction and use of engineered zinc finger domain (ZFP-TF) transcription factors have been fully described (see, for example, US Pat. No. 6,534,261) and more recently have also been described as transcription activator-like effectors (TALE) factors transcription factors (TF) (TALE-TF) and transcription factors based on CRISPR-Cas (CRISPR-Cas-TF) (see review by Kabadi and Gersbach (2014) Methods 69 (2): 188-197). Non-limiting examples of target genes include phospholamban (Zhang et al., (2012) Mol Ther 20(8):1508-1515), GDNF (Langaniere et al., (2010) J. Neurosci 39(49):16469) and VEGF ( Liu et al., (2001) J Biol Chem 276:11323-11334). In addition, gene activation has been achieved by using the CRIPSR/Cas-acetyltransferase fusion (Hilton et al., (2015) Nat Biotechnol 33(5):510-517). Engineered transcription factors (TFs) that downregulate gene expression (are repressors) have also been shown to be effective in the treatment of trinucleotide diseases such as Huntington's disease (HD). See, for example, U.S. Patent No. 89568282 and U.S. Patent Application Publication No. 2015/0335708.

Болезнь Альцгеймера (AD) представляет собой сложное многофакторное заболевание, характеризующееся несколькими различными механизмами заболевания, которые не полностью поняты и могут взаимодействовать друг с другом еще недостаточно изученным образом. По оценкам, 5,3 миллиона американцев всех возрастов страдают AD, что делает ее одной из десяти основных причин смерти в Америке, и, по оценкам, к 2050 году во всем мире будет 106,2 миллиона человек с этой болезнью (van Dijk et al., (2015) Front Neurosci 9, art. 173). Эта болезнь чаще встречается у женщин (две трети случаев), а также люди африканского или латиноамериканского происхождения имеют более высокую вероятность развития AD, чем люди белой европеоидной расы. Причины AD, по-видимому, связаны с генетикой (особенно в случае раннего начала, 5% случаев), а также с факторами окружающей среды и образа жизни. Как правило, болезнь диагностируется в середине седьмого десятка лет человека, хотя к моменту установления диагноза болезнь прогрессировала годами или даже десятилетиями. Болезнь продолжает прогрессировать с течением времени, и до настоящего времени не было идентифицировано никаких терапевтических вмешательств, которые бы ограничивали или обращали вспять последствия болезни.Alzheimer's disease (AD) is a complex multifactorial disease characterized by several different disease mechanisms that are not fully understood and may interact with each other in ways that are not well understood. An estimated 5.3 million Americans of all ages have AD, making it one of the top ten causes of death in America, and it is estimated that there will be 106.2 million people worldwide with the disease by 2050 (van Dijk et al ., (2015) Front Neurosci 9, art.173). The disease is more common in women (two-thirds of cases), and people of African or Hispanic descent are more likely to develop AD than white Caucasians. The causes of AD appear to be related to genetics (especially in the case of early onset, 5% of cases), as well as environmental and lifestyle factors. As a rule, the disease is diagnosed in the middle of the seventh decade of a person, although by the time the diagnosis is established, the disease has progressed for years or even decades. The disease continues to progress over time, and to date no therapeutic interventions have been identified that would limit or reverse the effects of the disease.

Признаком болезни является утрата синапсов в головном мозге, что приводит к снижению когнитивных способностей. Считается, что в здоровом головном мозге синаптическая пластичность - это то, что позволяет учиться и формировать память. В ходе AD синаптическая пластичность изменяется, и многие механизмы, участвующие в поддержании этой пластичности, являются разрегулированными, что приводит к дисфункции синапса и его разрушению (Spiers-Jones and Hyman (2014) Neuron 82:756).A symptom of the disease is the loss of synapses in the brain, which leads to a decrease in cognitive abilities. In a healthy brain, synaptic plasticity is believed to be what allows learning and memory formation. During AD, synaptic plasticity changes and many of the mechanisms involved in maintaining this plasticity are deregulated, resulting in synaptic dysfunction and destruction (Spiers-Jones and Hyman (2014) Neuron 82:756).

Хотя, по-видимому, существует множество молекулярных факторов, которые оказывают влияние на возникновение и прогрессирование AD, большая часть научных исследований была сосредоточена на двух основных участниках болезни. Первым участником является фрагмент из 40-42 аминокислот белка-предшественника амилоида (APP), называемый амилоидом β (Aβ), который образуется путем протеолитического расщепления бета-секретазой и гамма-секретазой (Olsson et al., (2014) J Biol Chem 289 (3):1540-1550). Нерастворимые фрагменты Aβ накапливаются в «сенильных» бляшках в головном мозге, хотя, по-видимому, нет строгой корреляции между наличием этих бляшек и нейродегенерацией.Although there appear to be many molecular factors that influence the onset and progression of AD, much of the scientific research has focused on two main actors in the disease. The first member is a 40-42 amino acid fragment of the amyloid precursor protein (APP) called amyloid β (Aβ), which is formed by proteolytic cleavage by beta-secretase and gamma-secretase (Olsson et al., (2014) J Biol Chem 289 ( 3):1540-1550). Insoluble fragments of Aβ accumulate in "senile" plaques in the brain, although there does not appear to be a strong correlation between the presence of these plaques and neurodegeneration.

Другой участник, Тау (Tau), также получил большое внимание. Тау представляет собой ассоциированный с микротрубочками белок, который изначально считался стабилизирующим микротрубочки. У пациентов с AD и у пожилых людей вообще, но в меньшей степени, тау может накапливаться в нейрофибриллярных клубках (NFT). В ходе болезни тау становится гиперфосфорилированным и отделяется от микротрубочек и накапливается в филаментах. В отличие от Aβ бляшек, существует прямая корреляция между наличием NFT и снижением познавательной способности (Spiers-Jones and Hyman, там же).Another member, Tau, also received a lot of attention. Tau is a microtubule-associated protein that was originally thought to stabilize microtubules. In patients with AD and in the elderly in general, but to a lesser extent, tau can accumulate in neurofibrillary tangles (NFTs). As the disease progresses, tau becomes hyperphosphorylated and detaches from microtubules and accumulates in filaments. In contrast to Aβ plaques, there is a direct correlation between the presence of NFTs and cognitive decline (Spiers-Jones and Hyman, ibid.).

Интересно, что как тау, так и Аβ, по-видимому, играют важную роль в нормальной синаптической функции. Тау, по-видимому, играет важную роль в транспортировке митохондрий в клетке к синапсу, и было показано, что сверхэкспрессия тау ингибирует эту транспортировку. Считается, что нарушение транспортировки митохондрий вызывает утрату синапса из-за важной роли, которую митохондрии играют в продукции АТФ и кальциевом буферном действии. Aβ, по-видимому, играет роль в пластичности синапсов в здоровой клетке. Однако накопление этих двух белков в бляшках и клубках связано с прогрессированием AD. В действительности, представляется, что появление амилоидных бляшек важно на самых ранних стадиях AD, и это приводит к появлению NFT, и что эти два белка фактически действуют синергетически друг с другом с ускорением прогрессирования болезни (Pooler et al. al., (2015) Acta Neuropath Comm 3 (14):1). Впрочем, становится все более очевидным, что растворимые формы этих белков вносят вклад в токсичность (Spiers-Jones and Hyman, там же).Interestingly, both tau and Aβ appear to play important roles in normal synaptic function. Tau appears to play an important role in the transport of mitochondria in the cell to the synapse, and tau overexpression has been shown to inhibit this transport. It is believed that disruption of mitochondrial transport causes synapse loss due to the important role that mitochondria play in ATP production and calcium buffering. Aβ appears to play a role in synapse plasticity in a healthy cell. However, the accumulation of these two proteins in plaques and tangles is associated with the progression of AD. Indeed, it appears that the appearance of amyloid plaques is important in the very early stages of AD, and this leads to the appearance of NFTs, and that these two proteins actually act synergistically with each other to accelerate the progression of the disease (Pooler et al. al., (2015) Acta Neuropath Comm 3(14):1). However, it is becoming increasingly clear that soluble forms of these proteins contribute to toxicity (Spiers-Jones and Hyman, ibid.).

В действительности, аномальные уровни и/или агрегация тау, как было показано, вовлечены в ряд состояний, которые в совокупности называются таупатиями. Они включают болезнь Альцгеймера (AD), лобно-височную деменцию (FTD, смотрите Benussi et al., (2015) Front Ag Neuro 7, art. 171)), прогрессирующий супрануклеарный парез (PSP), трудноизлечимые генетические эпилепсии (например, синдром Драве, смотрите Gheyara et al., (2014) Ann Neurol 76:443-456) и кортикобазальную дегенерацию (CBD, смотрите Scholz and Bras 2015, Int J. Mol. Sci 16 (10):24629-24655). Снижение экспрессии тау у взрослых мышей, используя введение антисмысловых олигонуклеотидов непосредственно в спинномозговую жидкость (CSF), вызывало полное или частичное снижение уровней тау, а также защищало подвергнутых лечению мышей от эпилептических припадков, вызванных химическими веществами, по показателю тяжести припадка (DeVos et al., (2013) J of NeuroSci 33 (31):12887).In fact, abnormal levels and/or aggregation of tau have been shown to be involved in a number of conditions that are collectively referred to as taupathies. These include Alzheimer's disease (AD), frontotemporal dementia (FTD, see Benussi et al., (2015) Front Ag Neuro 7, art. 171)), progressive supranuclear paresis (PSP), intractable genetic epilepsies (eg, Dravet's syndrome). , see Gheyara et al., (2014) Ann Neurol 76:443-456) and corticobasal degeneration (CBD, see Scholz and Bras 2015, Int J. Mol. Sci 16(10):24629-24655). Decreased tau expression in adult mice using direct injection of antisense oligonucleotides into the cerebrospinal fluid (CSF) induced a complete or partial reduction in tau levels and also protected treated mice from chemically induced epileptic seizures as measured by seizure severity (DeVos et al. , (2013) J of NeuroSci 33(31):12887).

Было установлено, что AD протекает в головном мозге иерархическим образом, начиная с энторинальной коры, а затем распространяясь через гиппокампальную формацию, лимбические и ассоциативные коры и, наконец, поражая большинство областей головного мозга на поздних стадиях болезни. Интересно, что прогрессирование AD отмечается появлением NFT, что указывает на вовлеченность тау на более поздних стадиях болезни. Было даже высказано предположение, что тау может обладать прионоподобными свойствами, поскольку научное исследование показывает, что неправильно свернутый высокофосфорилированный тау-белок легче поглощается нейронами и может распространять болезнь по головному мозгу, и что этот неправильно свернутый тау, выделенный из головного мозга пациентов с AD, может легко поглощаться нейронами мыши (Takeda et al., (2015) Nat Comm doi: 10.1038/ncomms9490; Hyman (2014) Neuron 82:1189). Кроме того, научное исследование, проведенное с использованием модели на трансгенной мыши, показало, что экспрессия мутанта тау человека, который связан с образованием клубочков только в энторинальной коре головного мозга мыши, приводила к неправильному свертыванию тау-белка мыши и агрегации этого тау в нейронах без какой-либо обнаруживаемой экспрессия тау человека (de Calignon et al., (2012) Neuron 73:685-697), что позволяет предположить, что неправильно свернутый белок человека способен «ронять семена» неправильного свертывания и вызывать агрегацию белков мыши. Кроме того, генетическое уменьшение или утрата эндогенного тау мыши защищает от нейропатологической токсичности, вызванной сверхэкспрессией мутантного трансгена тау человека (Wegmann et al., (2015) EMBO J. 34 (24):3028-41).It has been found that AD proceeds in the brain in a hierarchical manner, starting in the entorhinal cortex, and then spreading through the hippocampal formation, limbic and association cortices, and finally affecting most areas of the brain in the advanced stages of the disease. Interestingly, the progression of AD is marked by the appearance of NFTs, indicating the involvement of tau in the later stages of the disease. It has even been suggested that tau may have prion-like properties, as scientific research shows that misfolded, highly phosphorylated tau protein is more readily taken up by neurons and can spread disease throughout the brain, and that this misfolded tau, isolated from the brains of AD patients, can be readily taken up by mouse neurons (Takeda et al., (2015) Nat Comm doi: 10.1038/ncomms9490; Hyman (2014) Neuron 82:1189). In addition, a scientific study using a transgenic mouse model showed that expression of the human tau mutant, which is associated with glomerular formation only in the mouse entorhinal cortex, resulted in mouse tau misfolding and aggregation of this tau in neurons without any detectable human tau expression (de Calignon et al., (2012) Neuron 73:685-697), suggesting that the human misfolded protein is capable of seeding the misfolding and causing aggregation of mouse proteins. In addition, genetic reduction or loss of endogenous murine tau protects against neuropathological toxicity induced by overexpression of a mutant human tau transgene (Wegmann et al., (2015) EMBO J. 34(24):3028-41).

Таким образом, остается потребность в способах предотвращения и/или лечения таупатий, включая AD, FTD, PSP CBD и эпилептические припадки; в том числе в способах воздействия, которые показывают практически повсеместную доставку в головной мозг.Thus, there remains a need for methods to prevent and/or treat taupathies, including AD, FTD, PSP CBD, and epileptic seizures; including in modes of action that show almost ubiquitous delivery to the brain.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE PRESENT INVENTION

Здесь раскрыты способы и композиции для диагностики, предотвращения и/или лечения одной или более таупатий, таких как болезнь Альцгеймера (AD). В частности, здесь предложены способы и композиции для модификации (например, модулирования экспрессии) аллели тау для лечения по крайней мере одной таупатии, такой как AD, включающие сконструированные репрессоры факторов транскрипции (которые подавляют экспрессию тау). Кроме того, эти способы и композиции могут использоваться для модификации аллели тау для лечения и/или предотвращения других таупатий, в том числе AD, FTD, PSP CBD и/или эпилептических припадков. В частности, здесь предложены способы и композиции выявления, уменьшения и/или устранения агрегатов тау у субъекта с таупатией.Disclosed here are methods and compositions for diagnosing, preventing and/or treating one or more taupathies, such as Alzheimer's disease (AD). In particular, provided herein are methods and compositions for modifying (eg, modulating expression) a tau allele for the treatment of at least one tauopathy, such as AD, comprising engineered transcription factor repressors (which repress tau expression). In addition, these methods and compositions can be used to modify the tau allele to treat and/or prevent other taupathies, including AD, FTD, PSP CBD, and/or seizures. In particular, methods and compositions for detecting, reducing and/or eliminating tau aggregates in a subject with tauopathy are provided herein.

Таким образом, здесь описаны генетические модуляторы гена ассоциированного с микротрубочками белка тау (MAPT), при этом модулятор включает: ДНК-связывающий домен, который связывается с сайтом-мишенью из по крайней мере 12 нуклеотидов в гене MAPT; и функциональный домен (например, регулирующий транскрипцию домен (такой как подавляющий домен или активирующий домен) или нуклеазный домен). Может использоваться любой ДНК-связывающий домен, включая, но без ограничения этим, белок с цинковыми пальцами (ZFP), белок с TAL-эффекторным доменом (TALE), химерная руководящая РНК (из систем CRISPR), белок Argonaute и т.п. Также предложены один или более полинуклеотидов, включая вирусные и невирусные средства доставки генов (например, как мРНК, плазмиды, AAV векторы, лентивирусные векторы, Ad векторы), кодирующие генетические модуляторы, описанные здесь (или один или более их компонентов на одних и тех же или разных полинуклеотидах). В некоторых вариантах осуществления средство доставки гена включает AAV вектор, включая, но без ограничения этим, AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV8, AAV 8.2, AAV9, AAV rh10, псевдотипы этих векторов (например, как AAV2/8, AAV2/5, AAV2/6, AAV2/9 и т.д.), включая варианты AAV векторов, известные в данной области техники (например, из патента США с №9585971 и предварительной заявки на патент США с №62/503121). Также предложены фармацевтические композиции и выделенные клетки, содержащие один или более генетических модуляторов, один или более полинуклеотидов и/или одно или более средств доставки генов. В настоящем изобретении также предложены способы и применения для модуляции экспрессии MAPT у субъекта, нуждающегося в этом, в том числе путем предоставления субъекту одного или более полинуклеотидов, одного или более средств доставки генов и/или фармацевтической композиции, как здесь описано. В некоторых вариантах осуществления описанные здесь композиции используются для подавления экспрессии MAPT у субъекта, в том числе для лечения и/или предотвращения таупатии (например, путем уменьшения количества тау у субъекта). Описанные здесь композиции снижают уровни тау в течение продолжительных периодов времени (от 6 месяцев до года и более) в головном мозге (включая, но без ограничения этим, лобную кору (долю), переднюю кору, заднюю кору, гиппокамп, ствол мозга, полосатое тело, таламус, средний мозг, мозжечок) и спинном мозге (включая, но без ограничения этим, поясничную, грудную и шейную области). Описанные здесь композиции могут быть предоставлены субъекту любым способом введения, включая, но без ограничения этим, интрацеребровентрикулярное, интратекальное, интракраниальное, внутривенное, орбитальное (ретроорбитальное (RO)) и/или внутрицистернальное введение. Также предложены наборы, включающие одну или более композиций (например, генетических модуляторов, полинуклеотидов, фармацевтических композиций и/или клеток), описанных здесь, а также инструкции по применению этих композиций.Thus, genetic modulators of the microtubule associated protein tau (MAPT) gene are described herein, wherein the modulator includes: a DNA binding domain that binds to a target site of at least 12 nucleotides in the MAPT gene; and a functional domain (eg, a transcription-regulating domain (such as an inhibitory domain or an activating domain) or a nuclease domain). Any DNA binding domain may be used, including, but not limited to, zinc finger protein (ZFP), TAL effector domain protein (TALE), chimeric guide RNA (from CRISPR systems), Argonaute protein, and the like. Also provided are one or more polynucleotides, including viral and non-viral gene delivery vehicles (e.g., as mRNAs, plasmids, AAV vectors, lentiviral vectors, Ad vectors) encoding the genetic modulators described herein (or one or more of their components on the same or different polynucleotides). In some embodiments, the gene delivery vehicle includes an AAV vector, including, but not limited to, AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV8, AAV 8.2, AAV9, AAV rh10, pseudotypes of these vectors (e.g., as AAV2/8 , AAV2/5, AAV2/6, AAV2/9, etc.), including AAV vector variants known in the art (e.g., from US Pat. . Also provided are pharmaceutical compositions and isolated cells containing one or more genetic modulators, one or more polynucleotides, and/or one or more gene delivery vehicles. The present invention also provides methods and uses for modulating MAPT expression in a subject in need thereof, including by providing the subject with one or more polynucleotides, one or more gene delivery vehicles, and/or a pharmaceutical composition as described herein. In some embodiments, the compositions described herein are used to suppress the expression of MAPT in a subject, including the treatment and/or prevention of tauopathy (eg, by reducing the amount of tau in a subject). The compositions described herein reduce tau levels over extended periods of time (6 months to a year or more) in the brain (including, but not limited to, frontal cortex (lobe), anterior cortex, posterior cortex, hippocampus, brainstem, striatum , thalamus, midbrain, cerebellum) and spinal cord (including but not limited to lumbar, thoracic and cervical regions). The compositions described herein may be provided to a subject by any route of administration, including, but not limited to, intracerebroventricular, intrathecal, intracranial, intravenous, orbital (retroorbital (RO)) and/or intracisternal administration. Also provided are kits comprising one or more of the compositions (eg, genetic modulators, polynucleotides, pharmaceutical compositions, and/or cells) described herein, as well as instructions for use of these compositions.

Таким образом, в одном аспекте предложены сконструированные (не встречающиеся в природе) генетические модуляторы (например, репрессоры) одного или более генов тау. Генетические модуляторы тау могут включать системы (например, белки с цинковыми пальцами, белки TAL-эффекторы (TALE) или CRISPR/dCas-TF), которые модулируют (например, подавляют) экспрессию аллели тау. Сконструированные белки с цинковыми пальцами или TALE представляют собой не встречающиеся в природе белки с цинковыми пальцами или TALE, ДНК-связывающие домены (например, распознающие спирали или RVD) которых были изменены (например, путем отбора и/или конструктивного расчета) для связывания с предварительно выбранным сайтом-мишенью. Любой из белков с цинковыми пальцами, описанных здесь, может включать 1, 2, 3, 4, 5, 6 или более цинковых пальцев, при этом каждый цинковый палец имеет распознающую спираль, которая связывается с субсайтом-мишенью в выбранной последовательности(ях) (например, гене(ах)). Аналогично, любой из описанных здесь белков TALE может включать любое количество RVD TALE. В некоторых вариантах осуществления по крайней мере один RVD обладает характеристиками неспецифического ДНК-связывания. В некоторых вариантах осуществления по крайней мере одна распознающая спираль (или RVD) не встречается в природе. CRISPR/Cas-TF включает химерную руководящую РНК, которая связывается с последовательностью-мишенью. В некоторых вариантах осуществления сконструированный фактор транскрипции связывается (например, через ДНК-связывающий домен ZFP, TALE или sgRNA) с сайтом-мишенью из по крайней мере 12 пар оснований в гене, кодирующем тау, например, сайтом-мишенью, включающим по крайней мере 12 пар оснований (например, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 или более), из таблиц 1-3 (SEQ ID NO:1-6, 33 и 44-46), включая смежные или несмежные последовательности в этих сайтах-мишенях. В некоторых вариантах осуществления ДНК-связывающие домены белков с цинковыми пальцами имеют распознающие спирали в белках, представленных в любой из таблиц 1-3, включая ZFP, обозначенные 52288, 52322, 52366, 57890, 57880, 65888, 52364, 52389, 65894, 57930, 65918, 65920, 65887, 57947, 65968, 65976 или 65860 из таблиц 1, 2 и 3. В некоторых вариантах осуществления генетический модулятор представляет собой генетический репрессор, который включает ДНК-связывающий домен (ZFP, TALE, химерную руководящую РНК), описанный здесь, функционально связанный с подавляющим транскрипцию доменом. В других вариантах осуществления генетический модулятор представляет собой генетический репрессор, включающий ДНК-связывающий домен (ZFP, TALE, химерную руководящую РНК), описанный здесь, функционально связанный с по крайней мере одним нуклеазным доменом (например, одним, двумя или более нуклеазными доменами). Результирующая нуклеаза способна к генетической модификации (путем вставок и/или делеций) гена-мишени, например, в последовательности(ях)-мишени ДНК-связывающего домена; в сайте(ах) расщепления; вблизи (1-50 или более пар оснований) от последовательности(ей)-мишени и/или сайта(ов) расщепления; и/или между парными сайтами-мишенями, когда для расщепления используется пара нуклеаз.Thus, in one aspect, engineered (non-naturally occurring) genetic modulators (eg, repressors) of one or more tau genes are provided. Tau genetic modulators may include systems (eg, zinc finger proteins, TAL effector proteins (TALE) or CRISPR/dCas-TF) that modulate (eg, repress) the expression of the tau allele. Engineered zinc finger or TALE proteins are non-naturally occurring zinc finger or TALE proteins whose DNA-binding domains (e.g., helix recognition or RVD) have been altered (e.g., by selection and/or design) to bind to preformed selected target site. Any of the zinc finger proteins described herein can include 1, 2, 3, 4, 5, 6 or more zinc fingers, with each zinc finger having a recognition helix that binds to a target subsite in the selected sequence(s) ( e.g. gene(s)). Likewise, any of the TALE proteins described herein may include any number of RVD TALEs. In some embodiments, at least one RVD has non-specific DNA binding characteristics. In some embodiments, at least one recognition helix (or RVD) does not occur naturally. CRISPR/Cas-TF includes a chimeric guide RNA that binds to a target sequence. In some embodiments, the engineered transcription factor binds (e.g., via a ZFP, TALE, or sgRNA DNA binding domain) to a target site of at least 12 bp in a gene encoding tau, e.g., a target site of at least 12 base pairs (e.g., 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 or more) from Tables 1-3 (SEQ ID NOs: 1-6, 33 and 44-46), including contiguous or non-contiguous sequences in these target sites. In some embodiments, the DNA binding domains of zinc finger proteins have recognition helices in the proteins shown in any of Tables 1-3, including ZFPs designated 52288, 52322, 52366, 57890, 57880, 65888, 52364, 52389, 65894, 57930 , 65918, 65920, 65887, 57947, 65968, 65976, or 65860 of Tables 1, 2, and 3. In some embodiments, the genetic modulator is a genetic repressor that includes the DNA binding domain (ZFP, TALE, chimeric guide RNA) described here, operably linked to a transcriptional repressive domain. In other embodiments, the genetic modulator is a genetic repressor comprising a DNA binding domain (ZFP, TALE, chimeric guide RNA) described herein, operably linked to at least one nuclease domain (e.g., one, two or more nuclease domains). The resulting nuclease is capable of genetic modification (by insertions and/or deletions) of the target gene, for example, in the target sequence(s) of the DNA binding domain; at the cleavage site(s); close (1-50 or more base pairs) to the target sequence(s) and/or cleavage site(s); and/or between paired target sites when a pair of nucleases is used for cleavage.

В некоторых вариантах осуществления белки с цинковыми пальцами (ZFP), белок Cas системы CRISPR/Cas или белки TALE, описанные здесь, могут быть помещены в функциональную связь с регуляторным доменом (или функциональным доменом) как часть слитого белка. Функциональным доменом может быть, например, активирующий транскрипцию домен, подавляющий транскрипцию домен и/или нуклеазный (расщепляющий) домен. Выбирая либо активирующий домен, либо подавляющий домен для использования с ДНК-связывающим доменом, такие молекулы можно использовать либо для активации, либо для подавления экспрессии тау. В некоторых вариантах осуществления функциональные или регуляторные домены могут играть роль в посттрансляционных модификациях гистонов. В некоторых случаях домен представляет собой гистон-ацетилтрансферазу (HAT), гистон-деацетилазу (HDAC), гистон-метилазу или фермент, который сумолирует или биотинилирует гистон, или другой ферментативный домен, который делает возможной регулируемую посттрансляционными модификациями гистонов репрессию генов (Kousarides (2007) Cell 128:693-705). В некоторых вариантах осуществления предложена молекула, включающая ZFP, dCas или TALE, нацеленный на ген тау (например, MAPT), как здесь описано, слитый с подавляющим транскрипцию доменом, которая может использоваться для подавления экспрессии тау. В некоторых вариантах осуществления способы и композиции настоящего изобретения применимы для лечения эукариот. В некоторых вариантах осуществления активность регуляторного домена регулируется экзогенной небольшой молекулой или лигандом, так что взаимодействие с транскрипционным аппаратом клетки не будет происходить в отсутствие экзогенного лиганда. Такие внешние лиганды контролируют степень взаимодействия ZFP-TF, CRISPR/Cas-TF или TALE-TF с транскрипционным аппаратом. Регуляторный домен(ы) может быть функционально связан с любой частью(ями) одного или более из ZFP, dCas или TALE, в том числе между одним или более ZFP, dCas или TALE, вне одного или более ZFP, dCas или TALE, и любой их комбинацией. В предпочтительных вариантах регуляторный домен приводит к подавлению экспрессии гена целевого гена тау. Любой из слитых белков, описанных здесь, может быть составлен в фармацевтическую композицию.In some embodiments, zinc finger proteins (ZFPs), the CRISPR/Cas system Cas protein, or the TALE proteins described herein can be placed in operable association with a regulatory domain (or functional domain) as part of a fusion protein. A functional domain may be, for example, a transcription activating domain, a transcription repressive domain, and/or a nuclease (cleaving) domain. By choosing either an activating domain or a repressive domain for use with a DNA binding domain, such molecules can be used to either activate or repress tau expression. In some embodiments, functional or regulatory domains may play a role in post-translational histone modifications. In some cases, the domain is a histone acetyltransferase (HAT), a histone deacetylase (HDAC), a histone methylase, or an enzyme that sumolizes or biotinylates histone, or another enzymatic domain that allows post-translational modifications of histones to regulate gene repression (Kousarides (2007 ) Cell 128:693-705). In some embodiments, a molecule comprising a ZFP, dCas, or TALE targeted to a tau gene (eg, MAPT) as described herein, fused to a transcription repressive domain, is provided that can be used to suppress tau expression. In some embodiments, the methods and compositions of the present invention are useful in the treatment of eukaryotes. In some embodiments, the activity of the regulatory domain is regulated by an exogenous small molecule or ligand such that interaction with the transcriptional machinery of the cell will not occur in the absence of the exogenous ligand. Such external ligands control the degree of interaction of ZFP-TF, CRISPR/Cas-TF, or TALE-TF with the transcriptional machinery. The regulatory domain(s) may be operably linked to any portion(s) of one or more of the ZFPs, dCas, or TALEs, including between one or more ZFPs, dCas, or TALEs, outside of one or more of the ZFPs, dCas, or TALEs, and any their combination. In preferred embodiments, the regulatory domain leads to the suppression of gene expression of the target tau gene. Any of the fusion proteins described herein can be formulated into a pharmaceutical composition.

В некоторых вариантах осуществления способы и композиции настоящего изобретения включают использование двух или более слитых белков, описанных здесь, например двух или более модуляторов тау (например, репрессоров тау). Два или более слитых белка могут связываться с разными сайтами-мишенями и включать одинаковые или разные функциональные домены. Альтернативно, два или более слитых белка, описанных здесь, могут связываться с одним и тем же сайтом-мишенью, но включать разные функциональные домены. В некоторых случаях используются три или более слитых белка, в других - четыре или более слитых белка, тогда как в других - 5 или более слитых белков. В предпочтительных вариантах осуществления два или более, три или более, четыре или более или пять или более слитых белков доставляются в клетку в виде нуклеиновых кислот. В предпочтительных вариантах осуществления слитые белки вызывают подавление экспрессии целевого гена. В некоторых вариантах осуществления два слитых белка вводят в дозах, в которых каждый белок активен сам по себе, но в комбинации подавляющая активность является аддитивной. В предпочтительных вариантах осуществления два слитых белка вводят в дозах, в которых ни один не является активным сам по себе, но в комбинации подавляющая активность является синергетической.In some embodiments, the methods and compositions of the present invention include the use of two or more fusion proteins described herein, such as two or more tau modulators (eg, tau repressors). Two or more fusion proteins may bind to different target sites and include the same or different functional domains. Alternatively, two or more fusion proteins described herein may bind to the same target site but include different functional domains. In some cases three or more fusion proteins are used, in others four or more fusion proteins are used, while in others 5 or more fusion proteins are used. In preferred embodiments, two or more, three or more, four or more, or five or more fusion proteins are delivered to the cell as nucleic acids. In preferred embodiments, the fusion proteins cause downregulation of the expression of the target gene. In some embodiments, the two fusion proteins are administered at doses where each protein is active on its own, but in combination the inhibitory activity is additive. In preferred embodiments, the two fusion proteins are administered at doses where neither is active on its own, but in combination the inhibitory activity is synergistic.

В некоторых вариантах осуществления сконструированные ДНК-связывающие домены, описанные здесь, могут быть помещены в функциональную связь с нуклеазными (расщепляющими) доменами как часть слитого белка. В некоторых вариантах осуществления нуклеаза включает нуклеазу Ttago. В других вариантах осуществления нуклеазные системы, такие как система CRISPR/Cas, могут использоваться со специфической химерной руководящей РНК для нацеливания нуклеазы на сайт-мишень в ДНК. В некоторых вариантах осуществления такие нуклеазы и слияния с нуклеазой(ами) могут использоваться для нацеливания на аллель тау в стволовых клетках, таких как индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), эмбриональные стволовые клетки человека (hESC), мезенхимные стволовые клетки (MSC) или нервные стволовые клетки, в которых активность слияния с нуклеазой приведет к снижению экспрессии аллели тау. В некоторых вариантах осуществления предложены фармацевтические композиции, содержащие модифицированные стволовые клетки.In some embodiments, the engineered DNA binding domains described herein can be placed in operable association with nuclease (cleavage) domains as part of a fusion protein. In some embodiments, the implementation of the nuclease includes the nuclease Ttago. In other embodiments, nuclease systems, such as the CRISPR/Cas system, can be used with a specific chimeric guide RNA to target a nuclease to a target site in DNA. In some embodiments, such nucleases and fusions with nuclease(s) can be used to target the tau allele in stem cells such as induced pluripotent stem cells (iPSCs), human embryonic stem cells (hESCs), mesenchymal stem cells (MSCs), or neural stem cells in which nuclease fusion activity will result in decreased expression of the tau allele. In some embodiments, pharmaceutical compositions containing modified stem cells are provided.

В еще одном аспекте предложен полинуклеотид, кодирующий любой из ДНК-связывающих белков, нуклеаз и/или факторов транскрипции, описанных здесь. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотид включает по крайней мере один AAV вектор (или его псевдотип или вариант), включая, но без ограничения этим, один или более AAV2, AAV2/9, AAV6 или AAV9 векторов, в том числе, но без ограничения этим, один или более AAV векторов, описанных в патенте США с №9585971 или патенте США с №7198951) и/или один или более AAV векторов, описанных в предварительной заявке на патент США с №62/503121.In yet another aspect, a polynucleotide is provided that encodes any of the DNA-binding proteins, nucleases, and/or transcription factors described herein. In some embodiments, the polynucleotide comprises at least one AAV vector (or a pseudotype or variant thereof), including, but not limited to, one or more AAV2, AAV2/9, AAV6, or AAV9 vectors, including, but not limited to, one or more AAV vectors described in US Patent No. 9,585,971 or US Patent No. 7,198,951) and/or one or more AAV vectors described in US Provisional Application No. 62/503,121.

В других аспектах настоящее изобретение включает доставку донорной нуклеиновой кислоты в клетку-мишень. Донор может быть доставлен до, после или вместе с нуклеиновой кислотой, кодирующей нуклеазу(ы). Донорная нуклеиновая кислота может включать экзогенную последовательность (трансген) для интеграции в геном клетки, например эндогенный локус. В некоторых вариантах осуществления донор может включать полноразмерный ген или его фрагмент, фланкированный участками гомологии с целевым сайтом расщепления. В некоторых вариантах осуществления у донора отсутствуют гомологичные участки, и он интегрируется в локус-мишень посредством независимого от гомологии механизма (т.е. NHEJ). Донор может включать любую последовательность нуклеиновой кислоты, например нуклеиновую кислоту, которая при использовании в качестве субстрата для направляемой гомологией репарации индуцированного нуклеазой двухцепочечного разрыва приводит к специфической для донора делеции, которая будет создана в эндогенном хромосомной локусе, или, альтернативно (или дополнительно), новым аллельным формам (например, точечным мутациям, которые удаляют сайт связывания фактора транскрипции) эндогенного локуса, которые будут созданы. В некоторых аспектах донорная нуклеиновая кислота представляет собой олигонуклеотид, причем интеграция приводит к событию редактирования гена или к целенаправленной делеции. В некоторых вариантах осуществления донор кодирует фактор транскрипции, способный подавлять экспрессию Tau. В других вариантах осуществления донор кодирует молекулу РНК, которая ингибирует экспрессию тау-белка.In other aspects, the present invention includes the delivery of a donor nucleic acid into a target cell. The donor may be delivered before, after, or together with the nucleic acid encoding the nuclease(s). The donor nucleic acid may include an exogenous sequence (transgene) for integration into the cell's genome, such as an endogenous locus. In some embodiments, the donor may include a full length gene or a fragment thereof flanked by regions of homology to the target cleavage site. In some embodiments, the donor lacks homologous regions and integrates into the target locus via a homology-independent mechanism (ie, NHEJ). The donor may include any nucleic acid sequence, such as a nucleic acid that, when used as a substrate for homology-directed nuclease-induced double-strand break repair, results in a donor-specific deletion to be created at an endogenous chromosomal locus, or alternatively (or additionally), a new allelic forms (eg, point mutations that remove the transcription factor binding site) of the endogenous locus to be created. In some aspects, the donor nucleic acid is an oligonucleotide, wherein the integration results in a gene editing event or targeted deletion. In some embodiments, the donor encodes a transcription factor capable of repressing Tau expression. In other embodiments, the donor encodes an RNA molecule that inhibits the expression of a tau protein.

В некоторых вариантах осуществления полинуклеотид, кодирующий ДНК-связывающий белок, представляет собой мРНК. В некоторых аспектах мРНК может быть химически модифицирована (смотрите, например, Kormann et al., (2011) Nature Biotechnology 29 (2):154-157). В других аспектах мРНК может включать кэп-группировку ARCA (смотрите патенты США с №7074596 и 8153773). В других вариантах осуществления мРНК может включать смесь немодифицированных и модифицированных нуклеотидов (смотрите публикацию заявки на патент США с №2012/0195936).In some embodiments, the polynucleotide encoding the DNA binding protein is mRNA. In some aspects, the mRNA may be chemically modified (see, for example, Kormann et al., (2011) Nature Biotechnology 29(2):154-157). In other aspects, the mRNA may include an ARCA cap (see US Pat. Nos. 7,074,596 and 8,153,773). In other embodiments, the mRNA may include a mixture of unmodified and modified nucleotides (see US Patent Application Publication No. 2012/0195936).

В еще одном аспекте предложен вектор для доставки гена, включающий любой из полинуклеотидов (например, кодирующих генетические модуляторы (репрессоры)), описанных здесь. В некоторых вариантах осуществления вектор представляет собой аденовирусный вектор (например, Ad5/F35 вектор), лентивирусный вектор (LV), включающий компетентные по интеграции или дефектные по интеграции лентивирусные векторы, или аденоассоциированный вирусный вектор (AAV). В некоторых вариантах осуществления AAV вектор представляет собой AAV2, AAV6 или AAV9 вектор. В некоторых вариантах осуществления AAV вектор представляет собой вариант AAV, способный пересекать гематоэнцефалический барьер (например, патент США с №9585971 и предварительная заявка на патент США с №62/503121). Также здесь предложены аденовирусные (Ad) векторы, LV векторы или векторы на основе аденоассоциированных вирусов (AAV), включающие последовательность, кодирующую по крайней мере одну нуклеазу (ZFN или TALEN), и/или донорную последовательность для целенаправленной интеграции в ген-мишень. В некоторых вариантах осуществления Ad вектор представляет собой химерный Ad вектор, например Ad5/F35 вектор. В некоторых вариантах осуществления лентивирусный вектор представляет собой дефектный по интегразе лентивирусный вектор (IDLV) или компетентный по интеграции лентивирусный вектор. В некоторых вариантах осуществления вектор псевдотипируется с помощью белка оболочки VSV-G или других белков оболочки.In yet another aspect, a gene delivery vector is provided, comprising any of the polynucleotides (eg, encoding genetic modulators (repressors)) described herein. In some embodiments, the vector is an adenoviral vector (eg, an Ad5/F35 vector), a lentiviral vector (LV) comprising integration-competent or integration-defective lentiviral vectors, or an adeno-associated viral vector (AAV). In some embodiments, the AAV vector is an AAV2, AAV6, or AAV9 vector. In some embodiments, the AAV vector is an AAV variant capable of crossing the blood-brain barrier (eg, US Patent No. 9,585,971 and US Provisional Application No. 62/503,121). Also provided herein are adenoviral (Ad) vectors, LV vectors, or adeno-associated virus (AAV) vectors comprising a sequence encoding at least one nuclease (ZFN or TALEN) and/or a donor sequence for targeted integration into a target gene. In some embodiments, the Ad vector is a chimeric Ad vector, such as an Ad5/F35 vector. In some embodiments, the lentiviral vector is an integrase-defective lentiviral vector (IDLV) or an integration-competent lentiviral vector. In some embodiments, the vector is pseudotyped with the VSV-G coat protein or other coat proteins.

Кроме того, также предложены фармацевтические композиции, содержащие нуклеиновые кислоты (например, векторы (например, AAV) для доставки, включающие последовательности, кодирующие искусственные факторы транскрипции (репрессоры тау), описанные здесь, и/или белки (например, ZFP, Cas или TALE или слитые белки включающие ZFP, Cas или TALE). Например, некоторые композиции включают нуклеиновую кислоту, включающую последовательность, которая кодирует один из ZFP, Cas или TALE, описанных здесь, функционально связанную с регуляторной последовательностью, в сочетании с фармацевтически приемлемым носителем или разбавителем, причем регуляторная последовательность обеспечивает экспрессию нуклеиновой кислоты в клетке. В некоторых вариантах осуществления кодируемые ZFP, CRISPR/Cas или TALE являются специфическими для мутантной аллели тау. В некоторых вариантах осуществления фармацевтические композиции содержат ZFP, CRISPR/Cas или TALE, которые модулируют мутантную аллель тау, и ZFP, CRISPR/Cas или TALE, которые модулируют нейротрофический фактор. Композиции на основе белка включают один из нескольких ZFP, CRISPR/Cas или TALE, описанных здесь, и фармацевтически приемлемый носитель или разбавитель.In addition, pharmaceutical compositions are also provided containing nucleic acids (for example, vectors (for example, AAV) for delivery, including sequences encoding artificial transcription factors (tau repressors) described herein, and/or proteins (for example, ZFP, Cas or TALE or fusion proteins comprising ZFP, Cas, or TALE.) For example, some compositions include a nucleic acid comprising a sequence that encodes one of the ZFP, Cas, or TALE described herein, operably linked to a regulatory sequence, in association with a pharmaceutically acceptable carrier or diluent, wherein the regulatory sequence provides expression of the nucleic acid in the cell.In some embodiments, the encoded ZFP, CRISPR/Cas, or TALE are specific for the mutant tau allele.In some embodiments, the pharmaceutical compositions contain ZFP, CRISPR/Cas, or TALE that modulate the mutant tau allele, and ZFP, CRISPR/Cas or TA LE that modulate neurotrophic factor. Protein-based compositions include one of several ZFP, CRISPR/Cas, or TALE described herein and a pharmaceutically acceptable carrier or diluent.

В еще одном аспекте также предложена выделенная клетка, содержащая любой из белков, полинуклеотидов и/или композиций, описанных здесь.In yet another aspect, an isolated cell is also provided, comprising any of the proteins, polynucleotides, and/or compositions described herein.

В другом аспекте здесь предложены способы лечения и/или предотвращения таупатии, такой как болезнь Альцгеймера или эпилептический припадок, используя описанные здесь способы и композиции. В некоторых вариантах осуществления способы включают композиции, в случае которых полинуклеотиды и/или белки могут доставляться с использованием вирусного вектора, невирусного вектора (например, плазмиды) и/или их комбинаций. В некоторых вариантах осуществления способы включают композиции, содержащие популяции стволовых клеток, содержащие ZFP или TALE или измененные с помощью ZFN, TALEN, Ttago или нуклеазной системы CRISPR/Cas настоящего изобретения. Введение описанных здесь композиций (белков, полинуклеотидов, клеток и/или фармацевтических композиций, содержащих эти белки, полинуклеотиды и/или клетки), приводит к терапевтическому (клиническому) эффекту, в том числе, но без ограничения этим, уменьшению интенсивности или устранение любого из клинических симптомов, связанных с AD, таупатиями или эпилептическим припадком, а также увеличению функционирования и/или количества клеток ЦНС (например, нейронов, астроцитов, миелина и т.д.). В некоторых вариантах осуществления описанные здесь композиции и способы снижают экспрессию тау (по сравнению с контролями, не получающими искусственные репрессоры, описанные здесь), на по крайней мере 30% или 40%, предпочтительно на по крайней мере 50%, еще более предпочтительно на по крайней мере 70%. В некоторых вариантах осуществления достигается снижение на по крайней мере 50%.In another aspect, provided herein are methods for treating and/or preventing tauopathy, such as Alzheimer's disease or an epileptic seizure, using the methods and compositions described herein. In some embodiments, the methods include compositions in which the polynucleotides and/or proteins can be delivered using a viral vector, a non-viral vector (eg, a plasmid), and/or combinations thereof. In some embodiments, the methods include compositions containing stem cell populations containing ZFP or TALE or modified with ZFN, TALEN, Ttago, or the CRISPR/Cas nuclease system of the present invention. The introduction of the compositions described here (proteins, polynucleotides, cells and/or pharmaceutical compositions containing these proteins, polynucleotides and/or cells) leads to a therapeutic (clinical) effect, including, but not limited to, reducing the intensity or eliminating any of clinical symptoms associated with AD, taupathies or epileptic seizures, as well as an increase in the functioning and/or number of CNS cells (eg, neurons, astrocytes, myelin, etc.). In some embodiments, the compositions and methods described herein reduce tau expression (compared to controls not receiving the artificial repressors described here) by at least 30% or 40%, preferably by at least 50%, even more preferably by at least 70%. In some embodiments, a reduction of at least 50% is achieved.

В еще одном аспекте здесь описан способ доставки репрессора тау в головной мозг субъекта (например, являющегося млекопитающим субъекта, такого как мышь, человек или не являющийся человеком примат) (NHP), с использованием вирусного или невирусного вектора. В некоторых вариантах осуществления вирусный вектор представляет собой AAV вектор, например AAV9 вектор, или вариант AAV вектора, описанный в патенте США с №9585971 или предварительной заявке на патент США с №62/503121. Доставка может осуществляться в любую область головного мозга, например, в гиппокамп или энторинальную кору, любым подходящим способом, включая использование канюли или любой другой технологии доставки. Любой AAV вектор, который обеспечивает практически повсеместную доставку репрессора в головной мозг субъекта, в том числе посредством антерградного и ретроградного аксонного транспорта в области головного мозга, без непосредственного введения вектора (например, доставка в скорлупу приводит к доставке в другие структуры, такие как кора головного мозга, черная субстанция, таламус и т.д.). В некоторых вариантах осуществления субъектом является человек, а в других вариантах осуществления субъектом является не являющийся человеком примат. Введение может быть в однократной дозе или в нескольких приемах (в любое время между введениями).In yet another aspect, a method for delivering a tau repressor to the brain of a subject (e.g., a mammalian subject such as a mouse, human, or non-human primate) (NHP) using a viral or non-viral vector is described. In some embodiments, the viral vector is an AAV vector, such as an AAV9 vector, or an AAV vector variant as described in US Pat. No. 9,585,971 or US Provisional Application No. 62/503,121. Delivery can be to any region of the brain, such as the hippocampus or entorhinal cortex, by any suitable means, including the use of a cannula or any other delivery technology. Any AAV vector that provides substantially ubiquitous delivery of a repressor to a subject's brain, including via antergrade and retrograde axonal transport in a region of the brain, without direct introduction of the vector (e.g. delivery to the putamen results in delivery to other structures such as the cerebral cortex brain, substantia nigra, thalamus, etc.). In some embodiments, the subject is a human, and in other embodiments, the subject is a non-human primate. The introduction can be in a single dose or in several doses (at any time between injections).

Таким образом, в других аспектах здесь описан способ предотвращения и/или лечения таупатии (например, AD) у субъекта, при этом способ включает введение репрессора аллели тау субъекту с использованием одного или более AAV векторов. В некоторых вариантах осуществления AAV, кодирующий репрессор, вводят в ЦНС (головной мозг и/или CSF) любым способом доставки, включая, но без ограничения этим, интрацеребровентрикулярную, интратекальную или интрацистернальную доставку. В других вариантах осуществления AAV, кодирующий репрессор, вводят непосредственно в паренхиму (например, гиппокамп и/или энторинальную кору) субъекта. В других вариантах осуществления AAV, кодирующий репрессор, вводят внутривенно (IV). В любом из способов, описанных здесь, введение может быть выполнено один раз (однократное введение) или может быть выполнено многократно (с любым временем между введениями). При многократном введении могут использоваться одинаковые или разные дозы и/или средства доставки для способов введения (например, разные AAV векторы, вводимые IV и/или ICV). Способы включают способы уменьшения агрегации тау у субъекта (например, уменьшения NFT, характерных для агрегации тау), например, в нейронах субъекта с AD; способы уменьшения апоптоза в нейроне или популяции нейронов (например, нейроне AD или популяция нейронов AD); способы снижения чрезмерной возбудимости нейронов; способы снижения индуцированной амилоидом бета токсичности (например, утраты синапса и/или дистрофии аксонов); и/или способы уменьшения потери одной или более когнитивных функций у субъектов с AD, все по сравнению с субъектом, не подвергаемым способу, или по сравнению с самим субъектом до подвергания способам. Таким образом, описанные здесь способы приводят к снижению биомаркеров и/или симптомов таупатий, в том числе одного или более из следующих: нейротоксичности, глиоза, дистрофических аксонов, утраты отростков, эксайтотоксичности, истончения коры головного мозга и гиппокампа, накопления тау в аксонах, когнитивной недостаточности (например, в лабиринте с радиальными рукавами и водном лабиринте Морриса в моделях на грызунах, формирования страха и т.д.) и/или двигательной недостаточности.Thus, in other aspects, a method is described herein for preventing and/or treating tauopathy (eg, AD) in a subject, the method comprising administering a tau allele repressor to the subject using one or more AAV vectors. In some embodiments, the AAV encoding the repressor is administered to the CNS (brain and/or CSF) by any delivery method, including, but not limited to, intracerebroventricular, intrathecal, or intracisternal delivery. In other embodiments, an AAV encoding a repressor is administered directly to the parenchyma (eg, hippocampus and/or entorhinal cortex) of a subject. In other embodiments, the AAV encoding the repressor is administered intravenously (IV). In any of the methods described herein, the administration may be performed once (single administration) or may be performed multiple times (with any time between administrations). Multiple administrations may use the same or different doses and/or delivery vehicles for administration routes (eg, different AAV vectors, IV and/or ICV administration). The methods include methods of reducing tau aggregation in a subject (eg, reducing NFTs indicative of tau aggregation), eg, in neurons of a subject with AD; methods for reducing apoptosis in a neuron or population of neurons (eg, an AD neuron or an AD population of neurons); ways to reduce the excessive excitability of neurons; methods of reducing amyloid-induced beta toxicity (eg, synapse loss and/or axonal degeneration); and/or methods of reducing the loss of one or more cognitive functions in subjects with AD, all compared to a subject not subjected to the method, or compared to the subject himself prior to exposure to the methods. Thus, the methods described herein lead to a reduction in biomarkers and/or symptoms of taupathies, including one or more of the following: neurotoxicity, gliosis, dystrophic axons, loss of processes, excitotoxicity, thinning of the cerebral cortex and hippocampus, accumulation of tau in axons, cognitive impairment (eg, radial arm maze and Morris water maze in rodent models, fear formation, etc.) and/or motor impairment.

В некоторых аспектах предложены способы и композиции настоящего изобретения для уменьшения количества патогенных видов тау в клетке. В некоторых вариантах осуществления способы приводят к снижению гиперфосфорилированного тау. В некоторых случаях снижение гиперфосфорилированного тау приводит к уменьшению растворимого или гранулярного тау. В других вариантах осуществления уменьшение патогенных видов тау уменьшает агрегацию тау и вызывает уменьшение нейрофибриллярных клубков (NFT) по сравнению с клеткой или субъектом, который не был подвергнут лечению в соответствии со способами и/или композициями настоящего изобретения. В дальнейших вариантах осуществления предложены способы возвращения в прежнее состояние количества NFT, наблюдаемых в клетке. В еще одних вариантах осуществления способы и композиции настоящего изобретения вызывают замедление распространения патогенных видов тау (NFT, гиперфосфорилированных тау) в головном мозге субъекта. В некоторых вариантах осуществления распространение патогенных тау по головному мозгу останавливается, а в других вариантах осуществления распространение патогенных тау по головному мозгу прекращается. В других вариантах осуществления уменьшается количество дистрофических аксонов, связанных с амилоидными β-бляшками в головном мозге. В некоторых вариантах осуществления количество дистрофических аксонов уменьшается до уровней, обнаруживаемых в соответствующем по возрасту головном мозге дикого типа. В дальнейших вариантах осуществления здесь предложены способы и композиции для уменьшения гиперфосфорилированного тау, связанного с амилоидными β-бляшками в головном мозге субъекта.In some aspects, the methods and compositions of the present invention are provided for reducing the number of pathogenic tau species in a cell. In some embodiments, the methods result in a decrease in hyperphosphorylated tau. In some cases, a decrease in hyperphosphorylated tau results in a decrease in soluble or granular tau. In other embodiments, the reduction of pathogenic tau species reduces tau aggregation and causes a decrease in neurofibrillary tangles (NFTs) compared to a cell or subject that has not been treated in accordance with the methods and/or compositions of the present invention. In further embodiments, methods are provided for reverting the amount of NFTs observed in a cell. In yet other embodiments, the methods and compositions of the present invention cause a slowdown in the spread of pathogenic tau species (NFTs, hyperphosphorylated tau) in the brain of a subject. In some embodiments, the spread of pathogenic tau in the brain is stopped, and in other embodiments, the spread of pathogenic tau in the brain is stopped. In other embodiments, the implementation reduces the number of dystrophic axons associated with amyloid β-plaques in the brain. In some embodiments, the number of dystrophic axons is reduced to levels found in an age-matched wild-type brain. In further embodiments, provided herein are methods and compositions for reducing hyperphosphorylated tau associated with amyloid β-plaques in the brain of a subject.

В любом из описанных здесь способов репрессор аллели тау может представлять собой ZFP-TF, например, слитый белок, включающий ZFP, который специфически связывается с аллелью тау, и подавляющий транскрипцию домен (например, KOX, KRAB и т.д.). В других вариантах осуществления репрессором аллели тау может быть TALE-TF, например слитый белок, включающий полипептид TALE, который специфически связывается с аллелью тау, и подавляющий транскрипцию домен (например, KOX, KRAB и т.д.). В некоторых вариантах осуществления репрессор аллели тау представляет собой CRISPR/Cas-TF, причем нуклеазные домены в белке Cas были инактивированы, так что белок больше не расщепляет ДНК. Результирующий РНК-руководимый ДНК-связывающий домен Cas сливают с репрессором транскрипции (например, KOX, KRAB и т.д.) для репрессии аллели тау.In any of the methods described herein, the tau allele repressor may be a ZFP-TF, eg, a fusion protein comprising ZFP that specifically binds to the tau allele and a transcriptional inhibitory domain (eg, KOX, KRAB, etc.). In other embodiments, the tau allele repressor may be TALE-TF, eg, a fusion protein comprising a TALE polypeptide that specifically binds to the tau allele and a transcriptional repressor domain (eg, KOX, KRAB, etc.). In some embodiments, the tau allele repressor is CRISPR/Cas-TF and the nuclease domains in the Cas protein have been inactivated such that the protein no longer cleaves DNA. The resulting RNA-guided Cas DNA-binding domain is fused to a transcriptional repressor (eg, KOX, KRAB, etc.) to repress the tau allele.

В некоторых вариантах осуществления последовательность, кодирующая описанный здесь генетический модулятор (генетический репрессор) (например, ZFP-TF, TALE-TF или CRISPR/Cas-TF), встраивается (интегрируется) в геном, тогда как в других вариантах осуществления последовательность, кодирующая репрессор, поддерживается эписомно. В некоторых случаях нуклеиновая кислота, кодирующая слияние с TF, встраивается (например, посредством опосредованной нуклеазой(ами) интеграции) в безопасный сайт-гавань, включающий промотор, так что эндогенный промотор управляет экспрессией. В других вариантах осуществления донорная последовательность репрессора (TF) встраивается (посредством опосредованной нуклеазой(ами) интеграции) в безопасный сайт-гавань, и донорная последовательность включает промотор, который управляет экспрессией репрессора. В некоторых вариантах осуществления последовательность, кодирующая генетический модулятор, сохраняется внехромосомно (эписомно) после доставки и может включать гетерологичный промотор. Промотор может быть конститутивным или индуцибельным промотором. В некоторых вариантах осуществления последовательность промотора широко экспрессируется, тогда как в других вариантах осуществления этот промотор является тканеспецифическим или специфическим для клетки/типа. В предпочтительных вариантах осуществления промоторная последовательность является специфической для нервных клеток. В особенно предпочтительных вариантах осуществления выбранный промотор характеризуется тем, что он имеет низкую экспрессию. Неограничивающие примеры предпочтительных промоторов включают специфические для нервных клеток промоторы NSE, Synapsin, CAMKiia и MECP. Неограничивающие примеры повсеместных промоторов включают CAS и Ubc. Дальнейшие варианты осуществления включают использование саморегулирующихся промоторов, описанных в публикации заявки на патент США с №2015/0267205.In some embodiments, the sequence encoding the genetic modulator (genetic repressor) described herein (e.g., ZFP-TF, TALE-TF, or CRISPR/Cas-TF) is inserted (integrated) into the genome, while in other embodiments, the sequence encoding the repressor , is supported episomally. In some instances, the TF fusion nucleic acid is inserted (eg, via nuclease(s) mediated integration) into a secure harbor site comprising a promoter such that the endogenous promoter drives expression. In other embodiments, a repressor (TF) donor sequence is inserted (via nuclease(s) mediated integration) into a safe harbor site and the donor sequence includes a promoter that directs expression of the repressor. In some embodiments, the genetic modulator coding sequence is conserved extrachromosomally (episomally) after delivery and may include a heterologous promoter. The promoter may be a constitutive or inducible promoter. In some embodiments, the promoter sequence is widely expressed, while in other embodiments, the promoter is tissue or cell/type specific. In preferred embodiments, the promoter sequence is specific for nerve cells. In particularly preferred embodiments, the selected promoter is characterized in that it has low expression. Non-limiting examples of preferred promoters include the nerve cell-specific NSE, Synapsin, CAMKiia and MECP promoters. Non-limiting examples of ubiquitous promoters include CAS and Ubc. Further embodiments include the use of the self-regulating promoters described in US Patent Application Publication No. 2015/0267205.

В еще одних вариантах осуществления репрессор может включать нуклеазу (например, ZFN, TALEN и/или систему CRISPR/Cas), которая подавляет аллель тау путем расщепления и, таким образом, инактивации аллели тау. В некоторых вариантах осуществления нуклеаза вводит вставку и/или делецию («Indel») посредством негомологичного соединения концов (NHEJ) после расщепления нуклеазой. В других вариантах осуществления нуклеаза вводит донорную последовательность (с помощью направляемых и не направляемых гомологией способов), при этом интеграция донора инактивирует аллель тау.In still other embodiments, the repressor may include a nuclease (eg, ZFN, TALEN, and/or the CRISPR/Cas system) that represses the tau allele by cleaving and thereby inactivating the tau allele. In some embodiments, the nuclease introduces an insertion and/or deletion ("Indel") via non-homologous end joining (NHEJ) after cleavage with the nuclease. In other embodiments, the nuclease introduces a donor sequence (via homology-directed and non-homology-directed methods), wherein integration of the donor inactivates the tau allele.

В любом из описанных здесь способов репрессор может быть доставлен субъекту (например, в головной мозг) в виде белка, полинуклеотида или любой комбинации из белка и полинуклеотида. В некоторых вариантах осуществления репрессор(ы) доставляется с использованием AAV вектора. В других вариантах осуществления по крайней мере один компонент репрессора (например, sgRNA системы CRISPR/Cas) доставляется в форме РНК. В других вариантах осуществления репрессор(ы) доставляется с использованием комбинации любой из экспрессионных конструкций, описанных здесь, например одного репрессора (или его части) на одной экспрессионной конструкции (AAV9) и одного репрессора (или его части) на отдельной экспрессионной конструкции (AAV или другой вирусной или невирусной конструкции).In any of the methods described herein, the repressor may be delivered to the subject (eg, the brain) as a protein, polynucleotide, or any combination of protein and polynucleotide. In some embodiments, the repressor(s) are delivered using an AAV vector. In other embodiments, at least one repressor component (eg, CRISPR/Cas sgRNA) is delivered in the form of RNA. In other embodiments, the repressor(s) are delivered using a combination of any of the expression constructs described herein, such as one repressor (or part thereof) on one expression construct (AAV9) and one repressor (or part thereof) on a single expression construct (AAV or another viral or non-viral construct).

Кроме того, в любом из описанных здесь способов репрессоры могут доставляться в любой концентрации (дозе), которая обеспечивает желаемый эффект. В предпочтительных вариантах осуществления репрессор доставляется с использованием вектора на основе аденоассоциированного вируса (AAV) при MOI (множественности заражения), составляющей 10000-50000 векторных геномов/клетку (или любое значение между ними). В некоторых вариантах осуществления репрессор доставляется с использованием лентивирусного вектора при MOI от 250 до 1000 (или любое значения между ними). В других вариантах осуществления репрессор доставляется с использованием плазмидного вектора в количестве, составляющем 0,01-1000 нг/100000 клеток (или любое значения между ними). В других вариантах осуществления репрессор доставляется в виде мРНК в количестве 150-1500 нг/100000 клеток (или любое значения между ними).In addition, in any of the methods described here, the repressors can be delivered at any concentration (dose) that provides the desired effect. In preferred embodiments, the repressor is delivered using an adeno-associated virus (AAV) vector at an MOI (multiplicity of infection) of 10,000-50,000 vector genomes/cell (or any value in between). In some embodiments, the repressor is delivered using a lentiviral vector at an MOI of 250 to 1000 (or any value in between). In other embodiments, the repressor is delivered using a plasmid vector in an amount of 0.01-1000 ng/100,000 cells (or any value in between). In other embodiments, the repressor is delivered as mRNA at 150-1500 ng/100,000 cells (or any value in between).

В любом из описанных здесь способов способ может приводить к репрессии аллелей тау в одном или более нейронах субъекта с AD на приблизительно 50% или более, 55% или более, 60% или более, 65% или более, приблизительно 70% или более, приблизительно 75% или более, приблизительно 85% или более, приблизительно 90% или более, приблизительно 92% или более или приблизительно 95% или более.In any of the methods described herein, the method may result in repression of tau alleles in one or more neurons of a subject with AD by about 50% or more, 55% or more, 60% or more, 65% or more, about 70% or more, about 75% or more, about 85% or more, about 90% or more, about 92% or more, or about 95% or more.

В дальнейших аспектах модулирующие тау факторы транскрипции, описанные здесь, такие как модулирующие тау факторы транскрипции, включающие один или более из белка с цинковыми пальцами (ZFP-TF), TALE (TALE-TF) и CRISPR/Cas-TF, например, ZFP-TF, TALE-TF или CRISPR/Cas-TF, используются для подавления экспрессии мутантной аллели тау или аллели тау дикого типа в головном мозге (например, нейроне) субъекта. Подавление может представлять собой репрессию на приблизительно 50% или более, 55% или более, 60% или более, 65% или более, 70% или более, приблизительно 75% или более, приблизительно 85% или более, приблизительно 90% или более, приблизительно 92% или более или приблизительно 95% или более аллелей тау в одном или более нейронах субъекта по сравнению с не подвергнутыми воздействию нейронами (дикого типа) субъекта. В некоторых вариантах осуществления модулирующий тау фактор транскрипции может использоваться для достижения одного или более описанных здесь способов.In further aspects, the tau-modulating transcription factors described herein, such as tau-modulating transcription factors comprising one or more of zinc finger protein (ZFP-TF), TALE (TALE-TF), and CRISPR/Cas-TF, e.g., ZFP- TF, TALE-TF or CRISPR/Cas-TF, are used to suppress the expression of a mutant tau allele or a wild-type tau allele in the brain (eg, neuron) of a subject. Suppression may be repression of about 50% or more, 55% or more, 60% or more, 65% or more, 70% or more, about 75% or more, about 85% or more, about 90% or more, about 92% or more, or about 95% or more, of tau alleles in one or more neurons of the subject compared to unexposed (wild-type) neurons of the subject. In some embodiments, a tau modulating transcription factor may be used to achieve one or more of the methods described herein.

Также предложен набор, включающий один или более AAV модуляторов (например, репрессоров) тау и/или полинуклеотидов, включающих компоненты модуляторов тау, и/или кодирующих модуляторы тау (или их компоненты), описанные здесь. Наборы могут, кроме того, включать клетки (например, нейроны), реагенты (например, для обнаружения и/или количественного определения тау-белка, например, в CSF) и/или инструкции по применению, включающие описанные здесь способы.Also provided is a kit comprising one or more AAV tau modulators (eg, repressors) and/or polynucleotides comprising components of tau modulators and/or encoding tau modulators (or components thereof) described herein. Kits may further include cells (eg, neurons), reagents (eg, to detect and/or quantify tau protein, eg in CSF), and/or instructions for use, including the methods described herein.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

На фиг. 1А-1D отображена экспрессия MAPT после введения сконструированных генетических модуляторов MAPT, описанных здесь. Фиг. 1А представляет собой схему, демонстрирующую сайты-мишени в гене MAPT для ДНК-связывающей молекулы генетического модулятора. Модулятором для этих экспериментов был репрессор. На фиг. 1B представлены диаграммы, показывающие экспрессию MAPT через 24 часа после введения указанных количеств репрессора MAPT (52322, 52364, 52366, 52389, 57880, 57890 и 52288) или GFP или ложных контролей в форме мРНК (в указанных дозах 1000 нг, 300 нг, 100 нг, 30 нг, 10 нг или 3 нг, слева направо, соответственно) в клетки Neuro 2A. На фиг. 1C представлены диаграммы, показывающие экспрессию MAPT через 7 дней после введения репрессора MAPT (52322, 52364, 52366, 52389, 57880, 57890 и 52288) или GFP или ложных контролей с использованием AAV9 вектора (с промотором CMV) в указанных дозах 3×105 векторных генов/клетку, 1×105 векторных генов/клетку, 3×104 векторных генов/клетку, 1×104 векторных генов/клетку в первичные нейроны коры головного мозга мыши (MCN). На фиг. 1D представлены диаграммы, отображающие репрессию тау (MAPT) и репрессию вне мишени с помощью 57880 и двух типичных производных (65887 и 65888), содержащих мутации в контактах с фосфатными остатками в остове ZFP.In FIG. 1A-1D depict MAPT expression following administration of the engineered MAPT genetic modulators described herein. Fig. 1A is a diagram showing the target sites in the MAPT gene for a genetic modulator DNA-binding molecule. The repressor was the modulator for these experiments. In FIG. 1B is a graph showing MAPT expression 24 hours after administration of the indicated amounts of the MAPT repressor (52322, 52364, 52366, 52389, 57880, 57890, and 52288) or GFP or mRNA false controls (at the indicated doses of 1000 ng, 300 ng, 100 ng, 30 ng, 10 ng, or 3 ng, from left to right, respectively) into Neuro 2A cells. In FIG. 1C is a graph showing MAPT expression 7 days after administration of the MAPT repressor (52322, 52364, 52366, 52389, 57880, 57890 and 52288) or GFP or mock controls using the AAV9 vector (with CMV promoter) at indicated doses of 3×10 5 vector genes/cell, 1×10 5 vector genes/cell, 3×10 4 vector genes/cell, 1×10 4 vector genes/cell in primary mouse cerebral cortex neurons (MCN). In FIG. 1D are diagrams showing tau repression (MAPT) and off-target repression by 57880 and two typical derivatives (65887 and 65888) containing mutations in contact with phosphate residues in the ZFP backbone.

На фиг. 2А-2С отображены уровни белков (тау, GAPDH и ZFP) в MCN, обработанных указанным репрессором (52389), переносимых AAV9 вектором. Фиг. 2А представляет собой Вестерн-блоттинг, демонстрирующий уровни указанных белков в указанных дозах AAV9. Фиг. 2В и фиг. 2С представляют собой диаграммы, демонстрирующие соотношение белков тау/GAPDH (верхние панели) и ZFP/GAPDH (нижние панели) в указанных дозах AAV9-52389 или ложного контроля (M).In FIG. 2A-2C show the levels of proteins (tau, GAPDH and ZFP) in MCNs treated with the indicated repressor (52389) carried by the AAV9 vector. Fig. 2A is a Western blot showing the levels of the indicated proteins at the indicated doses of AAV9. Fig. 2B and FIG. 2C are graphs showing the ratio of tau/GAPDH (upper panels) and ZFP/GAPDH (lower panels) proteins at indicated doses of AAV9-52389 or mock control (M).

На фиг. 3 представлены результаты анализа с использованием микрочипов, показывающие специфичность указанных репрессоров (52322, 52364, 52366, 52389, 57880, 57890 или 52288) для гена МАРТ. Анализ проводили через 24 часа после введения в клетки Neuro2A репрессоров в форме мРНК в количестве 300 нг. Результаты обсуждаются в примере 3. Числа над каждым графиком представляют собой количество генов, экспрессия которых была увеличена (стрелка вверх) или уменьшена (репрессия) (стрелка вниз).In FIG. 3 shows the results of microarray analysis showing the specificity of the indicated repressors (52322, 52364, 52366, 52389, 57880, 57890 or 52288) for the MART gene. The analysis was performed 24 hours after the introduction of repressors in the form of mRNA into Neuro2A cells in the amount of 300 ng. The results are discussed in Example 3. The numbers above each graph represent the number of genes whose expression was increased (up arrow) or decreased (repression) (down arrow).

На фиг. 4 представлены результаты анализа с использованием микрочипов указанных репрессоров (52322, 52364, 52366, 52389, 57880, 57890, 52288) через 24 часа после введения в первичные фибробласты человека репрессоров в форме мРНК в количестве 300 нг. Результаты обсуждаются в примере 3. Числа над каждым графиком представляют собой количество генов, экспрессия которых увеличилась (стрелка вверх) или уменьшилась (репрессия) (стрелка вниз).In FIG. 4 shows the results of the analysis using microarrays of the indicated repressors (52322, 52364, 52366, 52389, 57880, 57890, 52288) 24 hours after the introduction of repressors in the form of mRNA into primary human fibroblasts in an amount of 300 ng. The results are discussed in Example 3. The numbers above each plot represent the number of genes whose expression increased (up arrow) or decreased (repression) (down arrow).

На фиг. 5А и 5В представлены результаты анализа с использованием микрочипов указанных репрессоров (52322, 52364, 52366, 52389, 57880, 57890). На фиг. 5А представлены результаты через 7 дней после введения в нейроны коры головного мозга мыши репрессоров, переносимых AAV вектором (AAV), в дозе 1×105 вирусных геномов/клетку. Результаты обсуждаются в примере 3. Числа над каждым графиком представляют собой количество генов, экспрессия которых увеличилась (стрелка вверх) или уменьшилась (репрессия) (стрелка вниз). На фиг. 5В представлены результаты анализа с использованием микрочипов, сравнивая два репрессора 57880 и 65888 с одинаковыми спиралями. Данные для белка 57880 показаны в верхнем ряду, в то время как данные для белка 65888 показаны в нижнем ряду. У 65888 некоторые потенциальные контакты с фосфатными остатками были удалены из остова цинкового пальца (смотрите таблицу 2), и данные демонстрируют значительное увеличение специфичности белка 65888 (57880 активировал 75 генов и подавлял 110 генов в этих экспериментальных условиях, в то время как 65888 активировал 3 гена и подавлял 4 гена, в том числе тау) при сохранении сходной подавляющей тау активности в нейронах коры головного мозга мыши.In FIG. 5A and 5B show the results of the analysis using microarrays of the indicated repressors (52322, 52364, 52366, 52389, 57880, 57890). In FIG. 5A shows the results 7 days after injection of AAV vector-borne (AAV) repressors into mouse cortex neurons at a dose of 1×10 5 viral genomes/cell. The results are discussed in Example 3. The numbers above each graph represent the number of genes whose expression increased (up arrow) or decreased (repression) (down arrow). In FIG. 5B shows the results of microarray analysis comparing two repressors 57880 and 65888 with identical helices. The data for the 57880 protein is shown in the top row, while the data for the 65888 protein is shown in the bottom row. In 65888, some potential contacts with phosphate residues were removed from the zinc finger backbone (see Table 2), and the data demonstrate a significant increase in the specificity of the 65888 protein (57880 activated 75 genes and downregulated 110 genes under these experimental conditions, while 65888 activated 3 genes and suppressed 4 genes, including tau) while maintaining similar tau inhibitory activity in neurons of the mouse cerebral cortex.

Фиг. 6А и 6В представляют собой диаграммы, отображающие экспрессию мРНК в клетках с использованием генетических репрессоров, переносимых AAV вектором (AAV9), причем экспрессией репрессора управляет указанные промотор (CMV, Synapsin (SYN1), промотор альфа-кальций/кальмодулин-зависимой протеинкиназы (CamKII) и фрагмент размером 229 п.н. промотора метил-CpG-связывающего белка 2 (MeCP2). На фиг. 6А продемонстрирована экспрессия в MCN. Фиг. 6В демонстрирует экспрессию в первичных нейронах гиппокампа.Fig. 6A and 6B are graphs depicting mRNA expression in cells using genetic repressors carried by the AAV vector (AAV9), the expression of the repressor being driven by the indicated promoter (CMV, Synapsin (SYN1), alpha-calcium/calmodulin-dependent protein kinase (CamKII) promoter and a 229 bp fragment of the methyl CpG binding protein 2 (MeCP2) promoter Figure 6A shows expression in MCN Figure 6B shows expression in hippocampal primary neurons.

На фиг. 7А-7D представлены уровни мРНК (для тау человека и ZFP) в нейронах, происходящих из iPSC человека. Фиг. 7А представляет собой схему, показывающую частичную последовательность сайтов-мишеней в MAPT человека и мыши (SEQ ID NO:31, 32 и 48-51, соответственно, слева направо). На фиг. 7В представлены диаграммы, показывающие экспрессию мРНК в iPSC через 18 дней после введения указанных репрессоров, переносимых AAV вектором, в указанных дозах. На фиг. 7C представлены диаграммы, показывающие экспрессию мРНК в iPSC через 18 дней после введения указанного репрессора (52366), переносимого AAV вектором с указанными промоторами. Фиг. 7D представляет собой ряд графиков, полученных на микрочипах с использованием типичных ZFP-TF в нейронах, происходящих из iPSC человека, и показывает, что ZFP-TF являются высокоспецифичными. Клетки подвергали воздействию 1E5 AAV6, включающего донор ZFP-TF, в течение 19 дней до анализа.In FIG. 7A-7D show mRNA levels (for human tau and ZFP) in human iPSC-derived neurons. Fig. 7A is a diagram showing a partial sequence of target sites in human and mouse MAPT (SEQ ID NOS: 31, 32 and 48-51, respectively, from left to right). In FIG. 7B is a graph showing mRNA expression in iPSC 18 days after administration of the indicated AAV vector-borne repressors at the indicated doses. In FIG. 7C is a graph showing mRNA expression in iPSC 18 days after administration of the indicated repressor (52366) carried by an AAV vector with the indicated promoters. Fig. 7D is a series of microarray plots using typical ZFP-TFs in human iPSC-derived neurons and shows that ZFP-TFs are highly specific. Cells were exposed to 1E5 AAV6 containing donor ZFP-TF for 19 days prior to analysis.

На фиг. 8А-8Н представлена эффективная трансдукция ZFP-TF нервных клеток и эффекты in vivo на экспрессию мРНК (для тау и ZFP) у являющихся мышами субъектов с использованием различных AAV векторов для доставки репрессоров тау. Смотрите пример 6. На фиг. 8А показана эффективная трансдукция двигательной зоны коры головного мозга (верхние панели), гиппокампа (средние панели) и мозжечка (нижние панели) после введения AAV либо IV (правые панели), либо ICV (левые панели). На фиг. 8В показано сильное снижение тау (снижение на ~50-70%) при и ICV, и IV введении в основных областей таупатии, включая двигательную зону коры головного мозга (левая панель, верхний ряд), ствол мозга (правая панель, верхний ряд) и гиппокамп (нижняя левая панель)). На фиг. 8C показано снижение мРНК для тау (снижение на ~40-70%) по всему головному мозгу и спинному мозгу после IV или ICV введения векторов AAV-ZFP-TF. На фиг. 8D представлены уровни мРНК для тау (MAPT), а на фиг. 8E представлены уровни мРНК для репрессора (ZFP) для каждого среза гиппокампа. Фиг. 8F представляет собой графики, отображающие устойчивую репрессию тау во всей ЦНС и спинном мозге после введения репрессоров тау, описанных здесь (левая панель показывает репрессор 52389, а правая панель показывает репрессор 57890), с использованием AAV векторов. На фиг. 8G представлены графики, отображающие быструю и продолжительную репрессию тау в течение нескольких месяцев в коре головного мозга (левые панели) и гиппокампе (правые панели) животных, которым вводили указанные композиции («GFP» относится к GFP в качестве контроля; «172» относится к нерелевантному ZFP-TF в качестве контроля, который не связывается с MAPT; «52389» относится к репрессору 52389, переносимому на AAV конструкции, «57890» относится к репрессору 57890, описанному здесь, переносимому на AAV конструкции, а «PBS» относится к контролю животных, получающих только PBS). Верхний ряд на фиг. 8G отображает экспрессию мРНК для тау, а нижний ряд показывает приведенные уровни тау-белка. Фиг. 8H представляет собой графики, показывающие уровни общего тау-белка мыши в CSF (верхний ряд, левая панель), коре головного мозга (верхний ряд, правая панель) и гиппокампе (верхний ряд, крайний правый график) животных, получающих указанные композиции («VEH» относится к контрольным животным, которым вводили только носитель: «172V» относится к животным, получающим нерелевантный ZFP-TF в качестве контроля, который не связывается с MAPT, переносимым AAV вектором, «389V» относится к репрессору 52389, переносимому на AAV конструкции, и «890V» относится к репрессору 57890, описанному здесь, переносимому на AAV конструкции). Также представлен (нижний ряд) статистический анализ, показывающий корреляцию между CSF и уровнями в коре головного мозга (правая панель) и гиппокампе (левая панель).In FIG. 8A-8H show efficient neuronal ZFP-TF transduction and in vivo effects on mRNA expression (for tau and ZFP) in murine subjects using various AAV vectors to deliver tau repressors. See example 6. FIG. 8A shows efficient transduction of the motor cortex (upper panels), hippocampus (middle panels), and cerebellum (lower panels) after administration of either AAV (right panels) or ICV (left panels). In FIG. 8B shows a strong decrease in tau (~50-70% decrease) with both ICV and IV administration in major areas of tauopathy, including the motor cortex (left panel, top row), the brainstem (right panel, top row), and hippocampus (lower left panel)). In FIG. 8C shows the decrease in mRNA for tau (~40-70% decrease) throughout the brain and spinal cord after IV or ICV administration of AAV-ZFP-TF vectors. In FIG. 8D shows mRNA levels for tau (MAPT) and FIG. 8E shows mRNA levels for the repressor (ZFP) for each section of the hippocampus. Fig. 8F are graphs showing sustained tau repression in the entire CNS and spinal cord following administration of the tau repressors described here (left panel shows the 52389 repressor and right panel shows the 57890 repressor) using AAV vectors. In FIG. 8G are graphs showing rapid and sustained tau repression over several months in the cerebral cortex (left panels) and hippocampus (right panels) of animals treated with the compositions ("GFP" refers to GFP as a control; "172" refers to irrelevant ZFP-TF as a control that does not bind to MAPT; "52389" refers to the 52389 repressor transferred to the AAV constructs, "57890" refers to the 57890 repressor described here transferred to the AAV constructs, and "PBS" refers to the control animals receiving only PBS). The top row in Fig. 8G shows mRNA expression for tau, and the bottom row shows the levels of tau protein. Fig. 8H are graphs showing levels of mouse total tau in the CSF (top row, left panel), cortex (top row, right panel), and hippocampus (top row, rightmost graph) of animals receiving the indicated compositions ("VEH 'refers to vehicle-only control animals: '172V' refers to animals receiving irrelevant ZFP-TF as a control that does not bind to MAPT carried by AAV vector, '389V' refers to repressor 52389 transferred to AAV constructs, and "890V" refers to the 57890 repressor described here transferred to AAV constructs). Also presented (bottom row) is a statistical analysis showing the correlation between CSF and levels in the cerebral cortex (right panel) and hippocampus (left panel).

На 9A-9D отображен дальнейший анализ модуляции (репрессии) MAPT in vivo с использованием статистического анализа, как описано в примере 6. На фиг. 9A представлен дисперсионный анализ (ANOVA) с последующим апостериорным тестом Сидака (Sidak) для всех срезов (верхняя панель демонстрирует тау, нижняя панель демонстрирует ZFP). На фиг. 9В показано среднее максимальное снижение тау (верхняя панель демонстрирует тау, нижняя панель демонстрирует ZFP). На фиг. 9C показана высокая корреляция между уровнями MAPT и ZFP-TF у животных, получавших репрессор MAPT 52322. На фиг. 9D показана высокая корреляция между уровнями MAPT и ZFP-TF у животных, получавших репрессор MAPT 52389.9A-9D show further analysis of MAPT modulation (repression) in vivo using statistical analysis as described in Example 6. FIG. 9A shows analysis of variance (ANOVA) followed by Sidak's post hoc test for all sections (top panel shows tau, bottom panel shows ZFP). In FIG. 9B shows the mean maximum tau reduction (top panel shows tau, bottom panel shows ZFP). In FIG. 9C shows a high correlation between MAPT and ZFP-TF levels in animals treated with the MAPT 52322 repressor. FIG. 9D shows a high correlation between MAPT and ZFP-TF levels in animals treated with the MAPT 52389 repressor.

Фиг. 10А-10D представляют собой графики, отображающие репрессию мРНК для MAPT (тау) после лечения тау-специфическим ZFP-TF in vivo после инъекции в гиппокамп. В этом эксперименте четыре различных промотора (CMV, SNY1, CAMKII или MeCP2) были использованы для управления экспрессией конструкции ZFP-TF-venus. На фиг. 10А показана экспрессия тау через 6 недель после инъекции и продемонстрировано снижение у всех животных, которые получали ZFP-TF, независимо от выбранного промотора. Звездочки указывают на значимость сигнала по сравнению с контролем в виде PBS (р<0,0001 для всех промоторов). На фиг. 10B показана экспрессия ZFP-TF с различных промоторов, причем самая высокая экспрессия ZFP-TF была обнаружена у животных, подвергнутых лечению CAMKII-управляемым вектором. Присутствие активированных астроцитов определяли для каждой группы лечения (фиг. 10C) посредством обнаружения GFAP. В этом эксперименте промотор MeCP2 не приводил к повышению GFAP по сравнению с животными, которым инъецировали PBS, SYN1 приводил к повышению уровней GFAP в 4,0 раза (P<0,0001), CMV приводил к повышению уровней в 3,2 раза (P<0,01), и CAMKII приводил к повышению уровней в 2,4 раза (P<0,05). Точно так же присутствие микроглии также было определено (фиг. 10D) в группах лечения, причем промотор MeCP2 не приводил к значительным изменениям уровней IBA1 по сравнению с животными, которым инъецировали PBS, SYN1 приводил к 4,7-кратному повышению уровней IBA1 (P<0,0001), CMV приводил к повышению уровней в 3,0 раза (Р<0,05), а CAMKII приводил к повышению уровней в 3,2 раза (Р<0,001).Fig. 10A-10D are graphs depicting mRNA repression for MAPT (tau) following in vivo treatment with tau-specific ZFP-TF following injection into the hippocampus. In this experiment, four different promoters (CMV, SNY1, CAMKII or MeCP2) were used to drive the expression of the ZFP-TF-venus construct. In FIG. 10A shows tau expression 6 weeks post-injection and shows a decrease in all animals that received ZFP-TF, regardless of the promoter chosen. Asterisks indicate signal significance compared to PBS control (p<0.0001 for all promoters). In FIG. 10B shows ZFP-TF expression from various promoters, with the highest ZFP-TF expression found in animals treated with the CAMKII-driven vector. The presence of activated astrocytes was determined for each treatment group (FIG. 10C) by detection of GFAP. In this experiment, the MeCP2 promoter did not result in an increase in GFAP compared to animals injected with PBS, SYN1 resulted in a 4.0-fold increase in GFAP levels (P<0.0001), CMV resulted in a 3.2-fold increase in levels (P <0.01), and CAMKII resulted in a 2.4-fold increase in levels (P<0.05). Similarly, the presence of microglia was also determined (Fig. 10D) in the treatment groups, with the MeCP2 promoter not leading to significant changes in IBA1 levels compared to animals injected with PBS, SYN1 leading to a 4.7-fold increase in IBA1 levels (P< 0.0001), CMV resulted in a 3.0-fold increase in levels (P<0.05), and CAMKII resulted in a 3.2-fold increase in levels (P<0.001).

Фиг. 11 представляет собой график, показывающий снижение экспрессии тау-белка в группах, описанных на фиг. 10. По сравнению с контрольными уровнями после инъекции PBS (269 нг/мл), конструкция rAAV9-SYN1-52389V давала 23% от контрольных уровней (61 нг/мл, P<0,0001), конструкция rAAV9-CAMKII-52389V давала 18% от контрольных уровней (49 нг/мл, P<0,0001), конструкция rAAV9-SYN1-52389V давала 12% от контрольных уровней (32 нг/мл, P<0,0001). Таким образом, промоторы нервных клеток способны вызывать снижение на >80% мРНК для тау и тау-белка по всему гиппокампу мыши.Fig. 11 is a graph showing the reduction in tau expression in the groups described in FIG. 10. Compared to control levels after PBS injection (269 ng/mL), the rAAV9-SYN1-52389V construct produced 23% of control levels (61 ng/mL, P<0.0001), the rAAV9-CAMKII-52389V construct produced 18 % of control levels (49 ng/mL, P<0.0001), the rAAV9-SYN1-52389V construct produced 12% of control levels (32 ng/mL, P<0.0001). Thus, nerve cell promoters are able to induce >80% reduction in mRNA for tau and tau protein throughout the mouse hippocampus.

На фиг. 12А-12F представлены гистологические доказательства снижения тау в гиппокампе и соединенных областях головного мозга. AAV, включающие тау-специфичный ZFP-TF, управляемый промотором CMV, доставляли в гиппокамп для оценки снижения эндогенного тау-белка с помощью иммунофлуоресцентного окрашивания. Для обнаружения ZFP-TF связывали с флуоресцентным белком Venus, и животных умерщвляли через 6 недель после инъекции. Фиг. 12А представляет собой поперечный срез гиппокампа и показывает 4 области в рамках для более тщательного изучения. Фиг. 12В представляет собой крупный план рамки 1 на фиг. 12А и показывает окрашивание GFP/DAPI (левая панель); GFP/тау/DAPI (средняя панель) и тау (правая панель). Фиг. 12C представляет собой график интенсивности флуоресценции в рамке 1, демонстрирующий уменьшение тау на ипсилатеральной стороне среза (правая панель). Фиг. 12D показывает крупный план рамки 2, в то время как фиг. 12E представляет собой крупный план рамки 3, демонстрируя уменьшение окрашивания тау на ипсилатеральной стороне (правая панель). На фиг. 12F показана рамка 4, причем на верхней панели показан сигнал GFP (указание на ZFP-TF) на ипсилатеральной стороне от инъекции с сопутствующим уменьшением окрашивания тау (нижняя панель). Нижняя средняя панель также показывает графическое представление уменьшения окрашивания тау. Нижняя левая и правая панели показывают окрашивание на ипсилатеральном (слева) и контралатеральном (справа) срезах. Данные обсуждаются подробнее в примерах.In FIG. 12A-12F present histological evidence for a decrease in tau in the hippocampus and associated brain regions. AAVs comprising tau-specific ZFP-TF driven by the CMV promoter were delivered to the hippocampus to evaluate endogenous tau reduction by immunofluorescence staining. ZFP-TF was coupled to Venus fluorescent protein for detection and animals were sacrificed 6 weeks after injection. Fig. 12A is a cross section of the hippocampus and shows 4 areas in boxes for closer examination. Fig. 12B is a close-up of frame 1 in FIG. 12A and shows GFP/DAPI staining (left panel); GFP/tau/DAPI (middle panel) and tau (right panel). Fig. 12C is a plot of fluorescence intensity in box 1 showing the decrease in tau on the ipsilateral side of the section (right panel). Fig. 12D shows a close-up of frame 2 while FIG. 12E is a close-up of frame 3 showing the reduction in tau staining on the ipsilateral side (right panel). In FIG. 12F shows frame 4, with the top panel showing the GFP signal (indicating ZFP-TF) on the ipsilateral side of the injection with concomitant reduction in tau staining (bottom panel). The lower middle panel also shows a graphical representation of the reduction in tau staining. Lower left and right panels show staining in ipsilateral (left) and contralateral (right) sections. The data are discussed in more detail in the examples.

Фиг. 13А-13J демонстрируют безопасность и устойчивую экспрессию ZFP-TF в течение шести месяцев в гиппокампе in vivo. На фиг. 13А отображен сигнал для трансдуцированных клеток в гиппокампе в целом в 6-недельный момент времени, указывая на то, что экспрессия векторов, кодирующих ZFP-TF и только GFP, практически одинакова. Фиг. 13В показывает схожие результаты конкретно для астроцитов, тогда как фиг. 13С показывает результаты для микроглии. На фиг. 13D показаны данные по трансдукции, подобные фиг. 13А, за исключением 6-месячного момента времени. Точно так же на фиг. 13E показаны данные по астроцитам для 6-месячного момента времени, а на фиг. 13F показаны данные по микроглии для 6-месячного момента времени. Фиг. 13G демонстрирует, что средняя толщина области гиппокампа сохраняется в различных группах лечения, демонстрируя отсутствие явной нейротоксичности от длительной экспрессии ZFP-TF. На фиг. 13H показана зона действия инъекций в переднем (левая панель) и заднем (правая панель) гиппокампе. Данные обсуждаются более подробно в примерах. Фиг. 13I представляет собой диаграммы, показывающие приведенные уровни экспрессии у субъектов, получавших указанные ZF (тау на верхней левой диаграмме, ZF на верхней средней диаграмме, VG/клетку на верхней правой диаграмме, GFPA (глиальной фибриллярный кислый белок, маркер для астроцитов) на левой нижней диаграмме, IBA1 (ионизированный кальций-связывающая молекула-адаптер 1, маркер микроглии) на средней нижней диаграмме, и NeuN (хорошо узнаваемый маркер постмитотических нейронов, который является высококонсервативным среди разных видов, (Wang et al., (2015) Sci Reports 5: 17383, doi 10.1038/spre17383)) на нижней правой диаграмме). На фиг. 13J представлены графики, показывающие приведенные уровни экспрессии указанных белков у субъектов, получавших указанные композиции («PBS» означает отсутствие модулятора тау; «89V 6 недель» относится к мышам, которых лечили с помощью конструкции 52389 Venus», с отбором через 6 недель, и «89V 11m» относится к конструкции 52389 Venus, с отбором через 11 месяцев (тау, ZFP, GFAP, IBA1 слева направо на верхних панелях; NeuN, MAP1, MAP1A, MAP2 слева направо на нижних панелях).Fig. 13A-13J demonstrate the safety and sustained expression of ZFP-TF over six months in the hippocampus in vivo. In FIG. 13A shows the signal for transduced cells in the hippocampus as a whole at the 6-week time point, indicating that the expression of vectors encoding ZFP-TF and GFP alone is almost the same. Fig. 13B shows similar results specifically for astrocytes, while FIG. 13C shows results for microglia. In FIG. 13D shows transduction data similar to FIG. 13A except for the 6 month time point. Similarly, in FIG. 13E shows astrocyte data for a 6 month time point, and FIG. 13F shows microglial data for a 6 month time point. Fig. 13G demonstrates that the mean thickness of the hippocampal region is maintained across different treatment groups, demonstrating no apparent neurotoxicity from long-term expression of ZFP-TF. In FIG. 13H shows the injection site in the anterior (left panel) and posterior (right panel) hippocampus. The data are discussed in more detail in the examples. Fig. 13I are graphs showing plotted expression levels in subjects treated with the indicated ZFs (tau in upper left, ZF in upper middle, VG/cell in upper right, GFPA (glial fibrillary acidic protein, a marker for astrocytes) in lower left). diagram, IBA1 (ionized calcium-binding adapter molecule 1, a microglial marker) in the lower middle diagram, and NeuN (a well-recognized marker of postmitotic neurons that is highly conserved across species, (Wang et al., (2015) Sci Reports 5: 17383, doi 10.1038/spre17383)) in the lower right chart). In FIG. 13J are graphs showing the levels of expression of the indicated proteins in subjects treated with the indicated compositions ("PBS" means no tau modulator; "89V 6 weeks" refers to mice treated with the 52389 Venus construct, with selection at 6 weeks, and "89V 11m" refers to construct 52389 Venus, with sampling at 11 months (tau, ZFP, GFAP, IBA1 from left to right in the upper panels; NeuN, MAP1, MAP1A, MAP2 from left to right in the lower panels).

Фиг. 14А-14F представляют собой микрофотографии срезов головного мозга мышей APP/PS1, получавших ZFP-TF. На этих изображениях GFP зеленого цвета, RFP красного цвета, а антитела, специфические для Aβ, помечены вторым антителом (синим цветом). Фиг. 14А и 14С представляют собой изображения корковых слоев головного мозга дикого типа (CTX), причем левый CTX был подвергнут воздействию нерелевантного ZFP-TF (фиг. 14A), а правый CTX был подвергнут воздействию AAV, кодирующего флуоресцентный белок tRFP (фиг. 14C). На фиг. 14B и 14D представлены изображения корковых слоев головного мозга мышей APP/PS1, причем левый CTX был подвергнут воздействию AAV, кодирующего тау-специфический ZFP-TF («389dV», фиг. 14B), или AAV, кодирующего tRFP (фиг. 14D). Изображения иллюстрируют уменьшение дистрофических аксонов (идентифицируемых как крапчатое окрашивание вокруг Aβ бляшек и указанных стрелками) в CTX, подвергнутом лечению тау-специфическим ZFP-TF. Фиг. 14E и 14F представляют собой изображения с большим увеличением двух примеров срезов СЕХ от APP/PS1, подвергнутых лечению либо тау-специфическим ZFP-TF (фиг. 14E), либо tRFP (фиг. 14F), причем присутствуют больше дистрофические аксонов (указанных стрелками) на срезе с воздействием tRFP, чем на срезе с воздействием ZFP-TF389.Fig. 14A-14F are micrographs of brain sections from APP/PS1 mice treated with ZFP-TF. In these images, GFP is green, RFP is red, and Aβ-specific antibodies are labeled with a second antibody (blue). Fig. 14A and 14C are images of wild-type brain cortex (CTX), with the left CTX exposed to irrelevant ZFP-TF (Fig. 14A) and the right CTX exposed to AAV encoding the tRFP fluorescent protein (Fig. 14C). In FIG. 14B and 14D are cortical images of APP/PS1 mice with left CTX exposed to AAV encoding tau-specific ZFP-TF ("389dV", Fig. 14B) or AAV encoding tRFP (Fig. 14D). The images illustrate the reduction of dystrophic axons (identified as mottled staining around Aβ plaques and indicated by arrows) in CTX treated with tau-specific ZFP-TF. Fig. 14E and 14F are high magnification images of two examples of CEX slices from APP/PS1 treated with either tau-specific ZFP-TF (FIG. 14E) or tRFP (FIG. 14F), with more dystrophic axons (indicated by arrows) present. in a tRFP-exposed section than in a ZFP-TF389-exposed section.

Фиг. 15 представляет собой диаграмму, демонстрирующую количественное представление числа дистрофических аксонов на Aβ бляшку у мышей APP/PS1. Каждая точка представляет среднее количество дистрофических аксонов на бляшку для всех бляшек на одном кортикальном срезе; 3-5 срезов анализировали на каждое полушарие на каждую мышь. Как можно видеть, наблюдалось статистически значимое уменьшение дистрофических аксонов в CTX, подвергнутом воздействию 389dV ZFP-TF, по сравнению с CTX, подвергнутом воздействию tRFP (крайний левый (серый) столбец - с воздействием 389dV, второй слева (белый) столбец - с воздействием tRFP). Также показано сравнение CTX у мышей, которым вводили нерелевантный ZFP-TF («172dV», серый столбец с полосками, 2-ой от правого столбца) или tRFP (белый столбец с полосками, крайний справа столбец). Как можно видеть, между этими образцами не было различий в количестве дистрофических аксонов/бляшек.Fig. 15 is a graph showing a quantitative representation of the number of dystrophic axons per Aβ plaque in APP/PS1 mice. Each dot represents the average number of dystrophic axons per plaque for all plaques on a single cortical section; 3-5 sections were analyzed per hemisphere per mouse. As can be seen, there was a statistically significant reduction in dystrophic axons in CTX exposed to 389dV ZFP-TF compared to CTX exposed to tRFP (leftmost (grey) bar with 389dV treatment, second left (white) bar with tRFP treatment). ). Also shown is a comparison of CTX in mice treated with irrelevant ZFP-TF ("172dV", gray bar with stripes, 2nd from right bar) or tRFP (white bar with bars, rightmost bar). As can be seen, there were no differences between these samples in the number of dystrophic axons/plaques.

Фиг. 16 представляет собой диаграмму, отображающую количественное сравнение данных, представленных на фиг. 15, с учетом вариаций среди животных дистрофических аксонов на бляшку на исходном уровне. Количество дистрофий на Aβ бляшку усредняли для каждого полушария, подвергнутого воздействию ZFP-TF, или для контралатерального полушария, подвергнутого воздействию tRFP, и сравнивали с использованием парного двустороннего T-критерия. Значения для каждой группы были приведены к среднему значению для стороны, подвергнутой воздействию tRFP (установленному на 100%). Используя этот парный анализ, было установлено, что количество дистрофических аксонов было значительно уменьшено (среднее снижение на 34%) в случае группы, подвергнутой лечению 52389V (самый левый (серый) столбец - с лечением 389dV, второй слева (белый) столбец - с лечением tRFP), но не в случае группы, подвергнутой лечению нерелевантным ZFP-TF (172dV, второй справа (серый с полосами) столбец; tRFP, крайний справа (с полосами, белого цвета) столбец).Fig. 16 is a chart showing a quantitative comparison of the data shown in FIG. 15, accounting for variation among animals in dystrophic axons per plaque at baseline. The number of dystrophies per Aβ plaque was averaged for each ZFP-TF-exposed hemisphere or for the tRFP-exposed contralateral hemisphere and compared using a paired two-tailed T-test. Values for each group were adjusted to the mean of the tRFP-exposed side (set at 100%). Using this pairwise analysis, it was found that the number of dystrophic axons was significantly reduced (mean reduction of 34%) in the case of the 52389V treated group (leftmost (grey) bar with 389dV treatment, second left (white) bar with 52389V treatment). tRFP), but not for the irrelevant ZFP-TF treated group (172dV, second from the right (grey striped) bar; tRFP, rightmost (banded, white) bar).

На фиг. 17 отображены показательные результаты анализа с использованием микрочипов на ткани гиппокампа, полученной от мышей, получавших ZFP-TF. ZFP-TF доставляли животным, используя описанные здесь AAV (2,5е12 вирусных геномов/животное), посредством ретроорбитальной доставки. Мышей лечили и умерщвляли через десять недель, и отображенные результаты представляют собой данные по сравнению с нерелевантным ZFP-TF в качестве контроля.In FIG. 17 shows exemplary results of microarray analysis on hippocampal tissue obtained from mice treated with ZFP-TF. ZFP-TF was delivered to animals using the AAVs described here (2.5e12 viral genomes/animal) via retroorbital delivery. Mice were treated and sacrificed ten weeks later and the results displayed are data compared to irrelevant ZFP-TF as a control.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE PRESENT INVENTION

Здесь раскрыты композиции и способы для предотвращения и/или лечения таупатий. В частности, описанные здесь композиции и способы используются для подавления экспрессии белка MAPT (тау) для предотвращения или лечения таупатий, таких как болезнь Альцгеймера (AD), лобно-височная деменция, прогрессирующий супрануклеарный парез, эпилепсии и/или кортикобазальная дегенерация. Репрессоры MAPT (например, MAPT-модулирующие факторы транскрипции, такие как MAPT-модулирующие факторы транскрипции, включающие белки с цинковыми пальцами (ZFP-TF), TALE (TALE-TF) и/или CRISPR/Cas-TF, модифицируют ЦНС так, что последствия и/или симптомы таупатии уменьшаются или устраняются, например, в результате уменьшения агрегации тау в головном мозге субъекта с таупатией (например, AD) и уменьшения возникновения нейрофибриллярных клубков. В предпочтительных вариантах осуществления MAPT-модулирующие факторы транскрипции доставляются в головной мозг с помощью вирусного вектора, такого как AAV. Было показано, что AAV хорошо подходит для доставки в головной мозг, поэтому использование этих вирусных векторов для доставки MAPT-модулирующих факторов транскрипции особенно применимо для лечения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, связанная с несоответствующей экспрессией и, следовательно, агрегацией тау-белка.Disclosed here are compositions and methods for preventing and/or treating taupathies. In particular, the compositions and methods described herein are used to suppress MAPT (tau) protein expression to prevent or treat taupathies such as Alzheimer's disease (AD), frontotemporal dementia, progressive supranuclear paresis, epilepsy, and/or corticobasal degeneration. MAPT repressors (eg, MAPT-modulating transcription factors, such as MAPT-modulating transcription factors, including zinc finger proteins (ZFP-TF), TALE (TALE-TF), and/or CRISPR/Cas-TF) modify the CNS such that the effects and/or symptoms of tauopathy are reduced or eliminated, for example, by reducing tau aggregation in the brain of a subject with tauopathy (e.g., AD) and reducing the occurrence of neurofibrillary tangles.In preferred embodiments, MAPT-modulating transcription factors are delivered to the brain via a viral a vector such as AAV AAV has been shown to be well suited for delivery to the brain, so the use of these viral vectors to deliver MAPT-modulating transcription factors is particularly useful in the treatment of diseases such as Alzheimer's disease associated with inappropriate expression and therefore tau protein aggregation.

Общие сведенияGeneral information

При осуществлении на практике способов, а также приготовлении и применении композиций, раскрытых здесь, используются, если не указано иное, методы, общепринятые в молекулярной биологии, биохимии, структуре и анализе хроматина, вычислительной химии, культуре клеток, рекомбинантной ДНК и смежных областях, которые находятся в пределах компетентности в определенной области техники. Эти методы полностью объяснены в литературе. Смотрите, например, Sambrook et al., MOLECULAR CLONING: A LABORATORY MANUAL, второе издание, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989 и третье издание, 2001; Ausubel et al., CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY, John Wiley & Sons, New York, 1987 и периодические обновления; серию METHODS IN ENZYMOLOGY, Academic Press, San Diego; Wolffe, CHROMATIN STRUCTURE AND FUNCTION, третье издание, Academic Press, San Diego, 1998; METHODS IN ENZYMOLOGY, Vol. 304, ʺChromatinʺ (P.M. Wassarman and A.P. Wolffe, eds.), Academic Press, San Diego, 1999; и METHODS IN MOLECULAR BIOLOGY, Vol. 119, ʺChromatin Protocolsʺ (P.B. Becker, ed.) Humana Press, Totowa, 1999.In the practice of the methods, as well as the preparation and use of the compositions disclosed herein, unless otherwise indicated, methods generally accepted in molecular biology, biochemistry, chromatin structure and analysis, computational chemistry, cell culture, recombinant DNA and related fields are used, which are within the limits of competence in a particular field of technology. These methods are fully explained in the literature. See, for example, Sambrook et al., MOLECULAR CLONING: A LABORATORY MANUAL, second edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989 and third edition, 2001; Ausubel et al., CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY, John Wiley & Sons, New York, 1987 and updates from time to time; METHODS IN ENZYMOLOGY series, Academic Press, San Diego; Wolffe, CHROMATIN STRUCTURE AND FUNCTION, third edition, Academic Press, San Diego, 1998; METHODS IN ENZYMOLOGY, Vol. 304, "Chromatin" (P.M. Wassarman and A.P. Wolffe, eds.), Academic Press, San Diego, 1999; and METHODS IN MOLECULAR BIOLOGY, Vol. 119, "Chromatin Protocols" (P.B. Becker, ed.) Humana Press, Totowa, 1999.

ОпределенияDefinitions

Термины «нуклеиновая кислота», «полинуклеотид» и «олигонуклеотид» используются взаимозаменяемо и относятся к полимеру из дезоксирибонуклеотидов или рибонуклеотидов с линейной или кольцевой структурой и в одноцепочечной или двухцепочечной форме. Для целей настоящего раскрытия эти термины не должны рассматриваться как ограничивающие длину полимера. Термины могут охватывать известные аналоги природных нуклеотидов, а также нуклеотиды, которые модифицированы в основании, сахарной и/или фосфатной составляющих (например, фосфоротиоатные остовы). Как правило, аналог конкретного нуклеотида обладает той же специфичностью в отношении спаривания оснований; т.е. аналог A будет парой оснований с T.The terms "nucleic acid", "polynucleotide" and "oligonucleotide" are used interchangeably and refer to a polymer of deoxyribonucleotides or ribonucleotides in a linear or circular structure and in single or double stranded form. For the purposes of this disclosure, these terms should not be construed as limiting the length of the polymer. The terms may include known analogs of naturally occurring nucleotides, as well as nucleotides that are modified in base, sugar and/or phosphate moieties (eg, phosphorothioate backbones). Typically, an analog of a particular nucleotide will have the same specificity for base pairing; those. the analog of A would be a base pair with T.

Термины «полипептид», «пептид» и «белок» используются взаимозаменяемо для обозначения полимера из аминокислотных остатков. Термин также применяется к полимерам из аминокислот, в которых одна или более аминокислот являются химическими аналогами или модифицированными производными соответствующей встречающейся в природе аминокислоты.The terms "polypeptide", "peptide" and "protein" are used interchangeably to refer to a polymer of amino acid residues. The term also applies to amino acid polymers in which one or more amino acids are chemical analogs or modified derivatives of the corresponding naturally occurring amino acid.

Термин «связывание» относится к специфическому для последовательности нековалентному взаимодействию между макромолекулами (например, между белком и нуклеиновой кислотой). Не все компоненты взаимодействия в виде связывании должны быть специфическими для последовательности (например, в случае контактов с фосфатными остатками в остове ДНК), если взаимодействие в целом является специфическим для последовательности. Такие взаимодействия обычно характеризуются константой диссоциации (Kd), составляющей 10-6 М-1 или ниже. «Сродство» относится к силе связывания: повышенное сродство коррелирует с более низкой Kd.The term "binding" refers to a sequence-specific non-covalent interaction between macromolecules (eg, between a protein and a nucleic acid). Not all binding interaction components need to be sequence-specific (eg, in the case of contacts with phosphate residues in the DNA backbone) if the interaction as a whole is sequence-specific. Such interactions are typically characterized by a dissociation constant (K d ) of 10 -6 M -1 or less. "Affinity" refers to the strength of binding: increased affinity correlates with lower K d .

«Связывающий белок» представляет собой белок, который способен к нековалентному связыванию с другой молекулой. Связывающий белок может связываться, например, с молекулой ДНК (ДНК-связывающий белок), молекулой РНК (РНК-связывающий белок) и/или молекулой белка (белок-связывающий белок). В случае белок-связывающего белка он может связываться с самим собой (с образованием гомодимеров, гомотримеров и т.д.), и/или он может связываться с одной или более молекул другого белка или белков. Связывающий белок может обладать более одним типом активности связывания. Например, белки с цинковыми пальцами обладают ДНК-связывающей, РНК-связывающей и белок-связывающей активностью.A "binding protein" is a protein that is capable of non-covalently binding to another molecule. The binding protein can bind, for example, to a DNA molecule (DNA binding protein), an RNA molecule (RNA binding protein) and/or a protein molecule (protein binding protein). In the case of a protein-binding protein, it may bind to itself (to form homodimers, homotrimers, etc.) and/or it may bind to one or more molecules of another protein or proteins. A binding protein may have more than one type of binding activity. For example, zinc finger proteins have DNA-binding, RNA-binding, and protein-binding activities.

«ДНК-связывающий белок с цинковыми пальцами» (или связывающий домен) представляет собой белок, или домен внутри более крупного белка, который связывает ДНК специфическим для последовательности образом через один или более цинковых пальцев, которые являются участками аминокислотной последовательности внутри связывающего домена, структура которого стабилизируется благодаря координации иона цинка. Термин ДНК-связывающий белок с цинковыми пальцами часто сокращенно называют белком с цинковыми пальцами или ZFP.A "zinc finger DNA-binding protein" (or binding domain) is a protein, or domain within a larger protein, that binds DNA in a sequence-specific manner via one or more zinc fingers, which are amino acid sequence regions within the binding domain whose structure is stabilized by the coordination of the zinc ion. The term DNA-binding zinc finger protein is often abbreviated as zinc finger protein or ZFP.

Термин «ДНК-связывающий домен TALE» или «TALE» представляет собой полипептид, включающий один или более повторяющихся доменов/единиц TALE. Повторяющиеся домены участвуют в связывании TALE с соответствующей ему ДНК-последовательностью-мишенью. Одна «повторяющаяся единица» (также называемая «повтор») обычно имеет длину 33-35 аминокислот и демонстрирует, по крайней мере, некоторую степень гомологии последовательности с другими повторяющимися последовательностями TALE внутри встречающегося в природе белка TALE. Смотрите, например, патент США с № 8586 526.The term "TALE DNA binding domain" or "TALE" is a polypeptide comprising one or more TALE repeat domains/units. The repetitive domains are involved in the binding of TALE to its corresponding target DNA sequence. A single "repeating unit" (also called a "repeat") is typically 33-35 amino acids long and shows at least some degree of sequence homology with other TALE repeat sequences within a naturally occurring TALE protein. See, for example, U.S. Patent No. 8586,526.

«TtAgo» представляет собой прокариотический белок Argonaute, предположительно участвующий в сайленсинге генов. TtAgo происходит из бактерий Thermus thermophilus. Смотрите, например, Swarts et al., (2014) Nature 507(7491):258-261, G. Sheng et al., (2013) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 111, 652). «Система TtAgo» представляет собой все необходимые компоненты, включая, например, руководящие ДНК для расщепления ферментом TtAgo."TtAgo" is a prokaryotic Argonaute protein thought to be involved in gene silencing. TtAgo comes from Thermus thermophilus bacteria. See, for example, Swarts et al., (2014) Nature 507(7491):258-261, G. Sheng et al., (2013) Proc. Natl. Acad. sci. U.S.A. 111, 652). The "TtAgo system" is all the necessary components, including, for example, guide DNAs for cleavage by the TtAgo enzyme.

«Рекомбинация» относится к процессу обмена генетической информацией между двумя полинуклеотидами, включая, но без ограничения этим, захват донора посредством негомологичного соединения концов (NHEJ) и гомологичную рекомбинацию. Для целей этого раскрытия термин «гомологичная рекомбинация (HR)» относится к специализированной форме такого обмена, которая имеет место, например, во время репарации двухцепочечных разрывов в клетках с помощью направляемых гомологией механизмов репарации. Этот процесс требует гомологии нуклеотидных последовательностей, использует «донорную» молекулу для репарации матрицы молекулы «мишени» (т.е. той, которая подверглась двухцепочечному разрыву) и известен под разными названиями как «возникающая не в результате кроссинговера генная конверсия» или «генная конверсия на коротком участке», поскольку он приводит к передаче генетической информации от донора к мишени. Не желая быть ограниченными какой-либо конкретной теорией, такой перенос может включать редактирование несоответствия в гетеродуплексной ДНК, которое образуется между поврежденной мишенью и донором, и/или «синтез-зависимый отжиг цепей», при котором донор используется для повторного синтеза генетической информации, которая станет частью мишени, и/или связанные процессы. Такая специализированная HR часто приводит к изменению последовательности молекулы мишени, так что часть или вся последовательность донорного полинуклеотида включается в полинуклеотид-мишень."Recombination" refers to the process of exchanging genetic information between two polynucleotides, including, but not limited to, donor capture via non-homologous end joining (NHEJ) and homologous recombination. For the purposes of this disclosure, the term "homologous recombination (HR)" refers to a specialized form of such exchange that occurs, for example, during the repair of double-strand breaks in cells by homology-directed repair mechanisms. This process requires homology of nucleotide sequences, uses a "donor" molecule to repair the template of the "target" molecule (i.e., the one that has undergone a double-strand break), and is known by various names as "non-crossover gene conversion" or "gene conversion on a short stretch" because it results in the transfer of genetic information from the donor to the target. While not wishing to be bound by any particular theory, such transfer may include editing a mismatch in the heteroduplex DNA that forms between the damaged target and the donor, and/or "synthesis-dependent strand annealing" in which the donor is used to resynthesize the genetic information that will become part of the target and/or related processes. Such specialized HR often results in a change in the sequence of the target molecule such that part or all of the donor polynucleotide sequence is incorporated into the target polynucleotide.

ДНК-связывающие домены, такие как sgRNAs, связывающие домены «цинковые пальцы» или ДНК-связывающие домены TALE могут быть «сконструированы» для связывания с заранее определенной нуклеотидной последовательностью, например, посредством конструирования sgRNA, которая связывается с выбранным сайтом-мишенью, или путем конструирования (изменения одной или более аминокислот) распознающей спиральной области встречающегося в природе белка с цинковыми пальцами или путем конструирования RVD белка TALE. Следовательно, сконструированные белки с цинковыми пальцами или TALE представляют собой белки, которые не встречаются в природе. Неограничивающими примерами способов создания ДНК-связывающих доменов являются конструирование и отбор. «Сконструированный» белок с цинковыми пальцами или TALE представляет собой не встречающийся в природе белок, конструкция/построение которого преимущественно вытекает из рациональных критериев. Рациональные критерии для конструирования включают применение правил замещения и компьютерных алгоритмов для обработки информации в базе данных, хранящей информацию о существующих конструкциях ZFP и данных о связывании. «Отобранный» белок с цинковыми пальцами или TALE представляет собой не встречающийся в природе белок, который получен в основном в результате эмпирического процесса, такого как фаговый дисплей, ловушка взаимодействия или отбор гибридов. Смотрите, например, патенты США с №8586526; 6140081; 6453242; 6746838; 7241573; 6866997; 7241574; и 6534261; смотрите также публикацию международной заявки на патент с № WO 03/016496.DNA binding domains such as sgRNAs, zinc finger binding domains, or TALE DNA binding domains can be "engineered" to bind to a predetermined nucleotide sequence, for example, by constructing an sgRNA that binds to a selected target site, or by constructing (changing one or more amino acids) the recognition helical region of a naturally occurring zinc finger protein or by constructing the RVD protein TALE. Therefore, engineered zinc finger or TALE proteins are proteins that do not occur naturally. Non-limiting examples of methods for creating DNA binding domains are design and selection. An "engineered" zinc finger protein or TALE is a non-naturally occurring protein whose design/construction is predominantly derived from rational criteria. Rational design criteria include the use of substitution rules and computer algorithms to process information in a database that stores information about existing ZFP constructs and binding data. A "selected" zinc finger protein, or TALE, is a non-naturally occurring protein that is derived primarily from an empirical process such as phage display, interaction trap, or hybrid selection. See, for example, US Pat. Nos. 8,586,526; 6140081; 6453242; 6746838; 7241573; 6866997; 7241574; and 6534261; see also International Patent Application Publication No. WO 03/016496.

Термин «последовательность» относится к нуклеотидной последовательности любой длины, которая может представлять собой ДНК или РНК; может быть линейной, кольцевой или разветвленной и может быть или одноцепочечной, или двухцепочечной. Термин «донорная последовательность» относится к нуклеотидной последовательности, которая встраивается в геном. Донорная последовательность может иметь любую длину, например, от 2 до 10000 нуклеотидов в длину (или любое целое число между ними или больше), предпочтительно, от приблизительно 100 до 1000 нуклеотидов в длину (или любое целое число между ними), более предпочтительно, от приблизительно 200 до 500 нуклеотидов в длину.The term "sequence" refers to a nucleotide sequence of any length, which may be DNA or RNA; may be linear, circular or branched and may be either single or double stranded. The term "donor sequence" refers to a nucleotide sequence that is inserted into the genome. The donor sequence may be of any length, for example, from 2 to 10,000 nucleotides in length (or any integer in between or greater), preferably from about 100 to 1000 nucleotides in length (or any integer in between), more preferably from approximately 200 to 500 nucleotides in length.

«Сайт-мишень» или «последовательность-мишень» представляет собой последовательность нуклеиновой кислоты, которая определяет часть нуклеиновой кислоты, с которой будет связываться связывающая молекула, при условии существования достаточных условий для связывания.A "target site" or "target sequence" is a nucleic acid sequence that defines the portion of the nucleic acid to which the binding molecule will bind, provided that sufficient binding conditions exist.

«Экзогенная» молекула представляет собой молекулу, которая обычно не присутствует в клетке, но может быть введена в клетку одним или более генетическими, биохимическими или другими способами. «Обычное присутствие в клетке» определяется с учетом конкретной стадии развития и условий окружающей среды клетки. Так, например, молекула, которая присутствует только во время эмбрионального развития мышц, является экзогенной молекулой по отношению к мышечной клетке взрослого человека. Аналогично, молекула, индуцированная тепловым шоком, является экзогенной молекулой по отношению к клетке, не подвергшейся тепловому шоку. Экзогенная молекула может включать, например, функционирующий вариант неправильно функционирующей эндогенной молекулы или неправильно функционирующий вариант обычно функционирующей эндогенной молекулы.An "exogenous" molecule is one that is not normally present in a cell, but can be introduced into the cell by one or more genetic, biochemical, or other means. "Normal presence in the cell" is defined taking into account the particular developmental stage and environmental conditions of the cell. Thus, for example, a molecule that is only present during embryonic muscle development is an exogenous molecule with respect to the adult muscle cell. Similarly, a heat shock induced molecule is an exogenous molecule with respect to a cell not subjected to heat shock. The exogenous molecule may include, for example, a functioning variant of a misfunctioning endogenous molecule or a misfunctioning variant of a normally functioning endogenous molecule.

Экзогенная молекула может представлять собой, помимо прочего, небольшую молекулу, такую, которая образуется с помощью процесса комбинаторной химии, или макромолекулу, такую как белок, нуклеиновая кислота, углевод, липид, гликопротеин, липопротеин, полисахарид, любое модифицированное производное вышеуказанных молекул или любой комплекс, включающий одну или более вышеуказанных молекул. Нуклеиновые кислоты включают ДНК и РНК, могут быть одно- или двухцепочечными; могут быть линейными, разветвленными или кольцевыми; и могут быть любой длины. Нуклеиновые кислоты включают те, которые способны образовывать дуплексы, а также образующие триплексы нуклеиновые кислоты. Смотрите, например, патенты США с №5176996 и 5422251. Белки включают, но без ограничения ими, ДНК-связывающие белки, факторы транскрипции, ремоделирующие хроматин факторы, метилированные ДНК-связывающие белки, полимеразы, метилазы, деметилазы, ацетилазы, деацетилазы, киназы, фосфатазы, интегразы, рекомбиназы, лигазы, топоизомеразы, гиразы и геликазы.An exogenous molecule may be, but is not limited to, a small molecule such as is generated by a combinatorial chemistry process, or a macromolecule such as a protein, nucleic acid, carbohydrate, lipid, glycoprotein, lipoprotein, polysaccharide, any modified derivative of the above molecules, or any complex , including one or more of the above molecules. Nucleic acids include DNA and RNA, may be single or double stranded; may be linear, branched or circular; and can be of any length. Nucleic acids include those capable of forming duplexes as well as triplex-forming nucleic acids. See, for example, US Pat. phosphatases, integrases, recombinases, ligases, topoisomerases, gyrases and helicases.

Экзогенная молекула может представлять собой молекулу того же типа, что и эндогенная молекула, например экзогенный белок или нуклеиновая кислота. Например, экзогенная нуклеиновая кислота может включать геном инфицирующего вируса, плазмиду или эписому, введенную в клетку, или хромосому, которая обычно не присутствует в клетке. Способы введения экзогенных молекул в клетки известны специалистам в данной области техники и включают, но без ограничения ими, липид-опосредованный перенос (т.е. липосомы, включающие нейтральные и катионные липиды), электропорацию, прямую инъекцию, слияние клеток, бомбардировку частицами, копреципитацию фосфатом кальция, DEAE-декстран-опосредованный перенос и опосредованный вирусным вектором перенос. Экзогенная молекула также может представлять собой молекулу того же типа, что и эндогенная молекула, но полученную от вида, отличного от вида, от которого получена клетка. Например, последовательность нуклеиновой кислоты человека может быть введена в линию клеток, первоначально полученную от мыши или хомяка.The exogenous molecule may be the same type of molecule as the endogenous molecule, such as an exogenous protein or nucleic acid. For example, the exogenous nucleic acid may include the genome of the infecting virus, a plasmid or episome introduced into the cell, or a chromosome not normally present in the cell. Methods for introducing exogenous molecules into cells are known to those skilled in the art and include, but are not limited to, lipid-mediated transfer (i.e., liposomes including neutral and cationic lipids), electroporation, direct injection, cell fusion, particle bombardment, coprecipitation calcium phosphate, DEAE-dextran mediated transfer and viral vector mediated transfer. The exogenous molecule can also be the same type of molecule as the endogenous molecule, but derived from a species different from the species from which the cell is derived. For example, a human nucleic acid sequence may be introduced into a cell line originally derived from a mouse or hamster.

Напротив, «эндогенная» молекула представляет собой молекулу, которая обычно присутствует в конкретной клетке на определенной стадии развития в определенных условиях окружающей среды. Например, эндогенная нуклеиновая кислота может включать хромосому, геном митохондрии, хлоропласт или другую органеллу или встречающуюся в природе эписомную нуклеиновую кислоту. Дополнительные эндогенные молекулы могут включать белки, например, факторы транскрипции и ферменты.In contrast, an "endogenous" molecule is one that is normally present in a particular cell at a particular developmental stage under certain environmental conditions. For example, an endogenous nucleic acid may include a chromosome, a mitochondrial genome, a chloroplast or other organelle, or a naturally occurring episomal nucleic acid. Additional endogenous molecules may include proteins such as transcription factors and enzymes.

«Слитая» молекула представляет собой молекулу, в которой две или более субъединичных молекул связаны, предпочтительно ковалентно. Субъединичные молекулы могут представлять собой молекулы одного и того же химического типа или могут представлять собой молекулы разных химических типов. Примеры первого типа слитой молекулы включают, но без ограничения ими, слитые белки (например, слияние между ДНК-связывающим доменом ZFP или TALE и одним или более активирующих доменов) и слитые нуклеиновые кислоты (например, нуклеиновую кислоту, кодирующую слитый белок, описанный выше). Примеры слитой молекулы второго типа включают, но без ограничения ими, слияние между образующей триплекс нуклеиновой кислотой и полипептидом и слияние между связующим с малой бороздкой и нуклеиновой кислотой. Термин также включает системы, в которых полинуклеотидный компонент связывается с полипептидным компонентом с образованием функциональной молекулы (например, системы CRISPR/Cas, в которой химерная руководящая РНК связывается с функциональным доменом для модуляции экспрессии генов).A "fusion" molecule is one in which two or more subunit molecules are linked, preferably covalently. The subunit molecules may be of the same chemical type or may be of different chemical types. Examples of the first type of fusion molecule include, but are not limited to, fusion proteins (e.g., a fusion between a ZFP or TALE DNA-binding domain and one or more activating domains) and fusion nucleic acids (e.g., a nucleic acid encoding a fusion protein as described above) . Examples of a second type of fusion molecule include, but are not limited to, a fusion between a triplex-forming nucleic acid and a polypeptide, and a fusion between a minor groove binder and a nucleic acid. The term also includes systems in which a polynucleotide component binds to a polypeptide component to form a functional molecule (eg, a CRISPR/Cas system in which a chimeric guide RNA binds to a functional domain to modulate gene expression).

Экспрессия слитого белка в клетке может быть результатом доставки слитого белка в клетку или доставки полинуклеотида, кодирующего слитый белок, в клетку, где полинуклеотид транскрибируется, а транскрипт транслируется с образованием слитого белка. Транс-сплайсинг, расщепление полипептида и лигирование полипептидов также могут участвовать в экспрессии белка в клетке. Способы доставки полинуклеотидов и полипептидов в клетки представлены в другом месте этого описания.Expression of a fusion protein in a cell may result from the delivery of the fusion protein into the cell, or from the delivery of a polynucleotide encoding the fusion protein into the cell, where the polynucleotide is transcribed and the transcript is translated to form the fusion protein. Trans-splicing, polypeptide cleavage, and polypeptide ligation may also be involved in protein expression in a cell. Methods for delivering polynucleotides and polypeptides to cells are presented elsewhere in this specification.

«Домен мультимеризации» (также называемый «доменом димеризации» или «доменом взаимодействия белков») представляет собой домен, включенный в N-, C- или N- и C-концевые области ZFP-TF или TALE-TF. Эти домены допускают мультимеризацию множества единиц ZFP-TF или TALE-TF, так что более крупные участки тринуклеотидных повторяющихся доменов становятся предпочтительно связанными мультимеризованными ZFP-TF или TALE-TF по сравнению с более короткими участками с числовыми показателями длин дикого типа. Примеры доменов мультимеризации включают лейциновые молнии. Домены мультимеризации также могут регулироваться небольшими молекулами, причем домен мультимеризации принимает надлежащую конформацию, чтобы обеспечить взаимодействие с другим доменом мультимеризации только в присутствии небольшой молекулы или внешнего лиганда. Таким образом, экзогенные лиганды могут быть использованы для регуляции активности этих доменов.A "multimerization domain" (also referred to as a "dimerization domain" or "protein interaction domain") is a domain included in the N-, C- or N- and C-terminal regions of ZFP-TF or TALE-TF. These domains allow multimerization of multiple ZFP-TF or TALE-TF units such that larger stretches of trinucleotide repeat domains become preferentially bound by multimerized ZFP-TF or TALE-TF compared to shorter stretches with wild-type length numbers. Examples of multimerization domains include leucine zippers. Multimerization domains can also be regulated by small molecules, with the multimerization domain adopting the proper conformation to allow interaction with another multimerization domain only in the presence of a small molecule or an external ligand. Thus, exogenous ligands can be used to regulate the activity of these domains.

Для целей настоящего изобретения «ген» включает область ДНК, кодирующую продукт гена (смотрите ниже), а также все области ДНК, которые регулируют продукцию продукта гена, независимо от того, являются ли такие регуляторные последовательности смежными с кодирующими и/или транскрибируемыми последовательностями. Соответственно, ген включает, но необязательно ограничивается этим, промоторные последовательности, терминаторы, регулирующие трансляцию последовательности, такие как сайты связывания рибосом и участки внутренней посадки рибосом, энхансеры, сайленсеры, инсуляторы, граничные элементы, начала репликации, сайты прикрепления к матриксу и локус-контролирующие области.For the purposes of the present invention, "gene" includes the DNA region encoding the gene product (see below) as well as all DNA regions that regulate the production of the gene product, whether or not such regulatory sequences are adjacent to the coding and/or transcribed sequences. Accordingly, a gene includes, but is not necessarily limited to, promoter sequences, terminators, translational control sequences such as ribosome binding sites and internal ribosome entry sites, enhancers, silencers, insulators, boundary elements, origins of replication, matrix attachment sites, and locus control areas.

«Экспрессия гена» относится к преобразованию информации, содержащейся в гене, в продукт гена. Продукт гена может быть непосредственным продуктом транскрипции гена (например, мРНК, тРНК, рРНК, антисмысловой РНК, рибозимом, структурной РНК или любым другим типом РНК) или белком, полученным в результате трансляции мРНК. Продукты генов также включают РНК, которые модифицированы с помощью таких процессов, как кэппирование, полиаденилирование, метилирование и редактирование, и белки, модифицированные, например, метилированием, ацетилированием, фосфорилированием, убиквитинированием, АДФ-рибозилированием, миристилированием и гликозилированием."Gene expression" refers to the transformation of the information contained in a gene into a gene product. A gene product may be a direct transcription product of a gene (eg, mRNA, tRNA, rRNA, antisense RNA, ribozyme, structural RNA, or any other type of RNA) or a protein resulting from translation of an mRNA. Gene products also include RNAs that are modified by processes such as capping, polyadenylation, methylation, and editing, and proteins modified by, for example, methylation, acetylation, phosphorylation, ubiquitination, ADP-ribosylation, myristylation, and glycosylation.

«Модуляция» экспрессии гена относится к изменению активности гена. Модуляция экспрессии может включать, но без ограничения, активацию гена и репрессию гена. Редактирование генома (например, расщепление, изменение, инактивация, случайная мутация) может использоваться для модуляции экспрессии. Инактивация гена относится к любому снижению экспрессии гена по сравнению с клеткой, которая не включает белок ZFP или TALE, как здесь описано. Таким образом, инактивация гена может быть частичной или полной."Modulation" of gene expression refers to a change in the activity of a gene. Modulation of expression may include, but is not limited to, gene activation and gene repression. Genome editing (eg, cleavage, alteration, inactivation, random mutation) can be used to modulate expression. Gene inactivation refers to any decrease in gene expression compared to a cell that does not include the ZFP or TALE protein, as described here. Thus, gene inactivation can be partial or complete.

Термин «генетический модулятор» относится к любой молекуле, которая изменяет экспрессию и/или последовательность одного или более генов. Неограничивающие примеры генетических модуляторов включают факторы транскрипции (такие как искусственные факторы транскрипции, описанные здесь), которые связываются с геном-мишенью и изменяют его экспрессию, и нуклеазы, которые модифицируют последовательность гена-мишени, которая, в свою очередь, изменяет свою экспрессию (например, инактивация мишени с помощью вставок и/или делеций). Таким образом, генетический модулятор может быть генетическим репрессором (который подавляет и/или инактивирует экспрессию генов) или генетическим активатором.The term "genetic modulator" refers to any molecule that changes the expression and/or sequence of one or more genes. Non-limiting examples of genetic modulators include transcription factors (such as the artificial transcription factors described herein) that bind to a target gene and alter its expression, and nucleases that modify the sequence of the target gene, which in turn alters its expression (e.g. , target inactivation by insertions and/or deletions). Thus, a genetic modulator can be a genetic repressor (which represses and/or inactivates gene expression) or a genetic activator.

«Представляющая интерес область» представляет собой любую область клеточного хроматина, такую как, например, ген или некодирующая последовательность внутри или рядом с геном, с которой желательно связать экзогенную молекулу. Связывание может осуществляться с целью целенаправленного расщепления ДНК и/или целенаправленной рекомбинации. Представляющая интерес область может присутствовать, например, в хромосоме, эписоме, геноме органеллы (например, митохондрии, хлоропласта) или в геноме инфицирующего вируса. Представляющая интерес область может находиться в кодирующей области гена, в транскрибируемых некодирующих областях, таких как, например, лидерные последовательности, трейлерные последовательности или интроны, или в нетранскрибируемых областях, либо выше (5'), либо ниже (3') кодирующей области. Представляющая интерес область может быть настолько мала, как одна нуклеотидная пара или до 2000 нуклеотидных пар в длину, или равна любому целому числу нуклеотидных пар.A "region of interest" is any region of cellular chromatin, such as, for example, a gene or non-coding sequence within or near a gene, to which it is desired to associate an exogenous molecule. The binding may be for the purpose of targeted DNA cleavage and/or targeted recombination. The region of interest may be present, for example, in a chromosome, episome, genome of an organelle (eg, mitochondria, chloroplast), or in the genome of an infecting virus. The region of interest may be in the coding region of a gene, in transcribed non-coding regions such as, for example, leader sequences, trailer sequences, or introns, or in non-transcribed regions, either upstream (5') or downstream (3') of the coding region. The region of interest can be as small as one nucleotide pair, or up to 2000 nucleotide pairs in length, or equal to any integer number of nucleotide pairs.

«Эукариотические» клетки включают, но без ограничения ими, клетки грибов (такие как дрожжи), клетки растений, клетки животных, клетки млекопитающих и клетки человека (например, Т-клетки)."Eukaryotic" cells include, but are not limited to, fungal cells (such as yeast), plant cells, animal cells, mammalian cells, and human cells (eg, T cells).

Термины «функциональная связь» и «функционально связаны» (или «функционально связанные») используются взаимозаменяемо применительно к соположению двух или более компонентов (таких как элементы последовательности), в котором компоненты расположены так, что оба компоненты функционируют нормально и допускают возможность того, что по крайней мере один из компонентов может опосредовать функцию, которая влияет на по крайней мере один из других компонентов. В качестве иллюстрации регулирующая транскрипцию последовательность, такая как промотор, функционально связана с кодирующей последовательностью, если регулирующая транскрипцию последовательность контролирует уровень транскрипции кодирующей последовательности в ответ на присутствие или отсутствие одного или более регулирующих транскрипцию факторов. Регулирующая транскрипцию последовательность, как правило, функционально связана в цис-положении с кодирующей последовательностью, но не обязательно должна быть непосредственно смежной с ней. Например, энхансер представляет собой регулирующую транскрипцию последовательность, которая функционально связана с кодирующей последовательностью, даже если они не являются смежными.The terms "operably linked" and "operably linked" (or "operably linked") are used interchangeably to refer to a juxtaposition of two or more components (such as elements of a sequence) in which the components are arranged such that both components function normally and allow for the possibility that at least one of the components may mediate a function that affects at least one of the other components. By way of illustration, a transcription control sequence, such as a promoter, is operably linked to a coding sequence if the transcription control sequence controls the level of transcription of the coding sequence in response to the presence or absence of one or more transcription control factors. The transcription control sequence is typically cis-operably linked to the coding sequence, but need not be directly adjacent to it. For example, an enhancer is a transcriptional regulatory sequence that is operably linked to a coding sequence, even if they are not contiguous.

Что касается слитых полипептидов, термин «функционально связанные» может относиться к тому факту, что каждый из компонентов в связи с другим компонентом выполняет ту же функцию, как и если бы он не был связан таким образом. Например, что касается слитой молекулы, в которой ДНК-связывающий домен ZFP или TALE слит с активирующим доменом, ДНК-связывающий домен ZFP или TALE и активирующий домен находятся в функциональной связи, если в слитом полипептиде часть ДНК-связывающего домена ZFP или TALE способна связываться со своим сайтом-мишенью и/или сайтом связывания, в то время как активирующий домен способен усиливать экспрессию гена. ZFP, слитые с доменами, способными регулировать экспрессию генов, в совокупности называются «ZFP-TF» или «факторами транскрипции с цинковыми пальцами», тогда как TALE, слитые с доменами, способными регулировать экспрессию генов, в совокупности называются «TALE-TF» или «факторы транскрипции TALE». Когда слитый полипептид, в котором ДНК-связывающий домен ZFP слит с расщепляющим доменом («ZFN» или «нуклеазой с цинковыми пальцами»), ДНК-связывающий домен ZFP и расщепляющий домен находятся в функциональной связи, если в слитом полипептиде часть ДНК-связывающего домена ZFP способна связываться со своим сайтом-мишенью и/или сайтом связывания, в то время как расщепляющий домен способен расщеплять ДНК в непосредственной близости от сайта-мишени. Когда слитый полипептид, в котором ДНК-связывающий домен TALE слит с расщепляющим доменом («TALEN» или «нуклеазой с TALE»), ДНК-связывающий домен TALE и расщепляющий домен находятся в функциональной связи, если в слитом полипептиде часть ДНК-связывающего домена TALE способна связываться со своим сайтом-мишенью и/или сайтом связывания, в то время как расщепляющий домен способен расщеплять ДНК в непосредственной близости от сайта-мишени. Что касается слитой молекулы, в которой ДНК-связывающий домен Cas (например, химерная руководящая РНК) слит с активирующим доменом, ДНК-связывающий домен Cas и активирующий домен находятся в функциональной связи, если в слитом полипептиде часть ДНК-связывающего домена Cas способна связываться со своим сайтом-мишенью и/или сайтом связывания, в то время как активирующий домен способен усиливать экспрессию гена. Когда слитый полипептид, в котором ДНК-связывающий домен Cas слит с расщепляющим доменом, ДНК-связывающий домен Cas и расщепляющий домен находятся в функциональной связи, если в слитом полипептиде часть ДНК-связывающего домена Cas способна связываться со своим сайтом-мишенью и/или сайтом связывания, в то время как расщепляющий домен способен расщеплять ДНК в непосредственной близости от сайта-мишени.With regard to fused polypeptides, the term "operably linked" may refer to the fact that each of the components in connection with the other component performs the same function as if it were not connected in this way. For example, with respect to a fusion molecule in which a ZFP or TALE DNA-binding domain is fused to an activating domain, the ZFP or TALE DNA-binding domain and the activating domain are operably linked if, in the fusion polypeptide, a portion of the ZFP or TALE DNA-binding domain is capable of binding with its target site and/or binding site, while the activating domain is able to enhance gene expression. ZFPs fused to domains capable of regulating gene expression are collectively referred to as "ZFP-TF" or "zinc finger transcription factors", while TALEs fused to domains capable of regulating gene expression are collectively referred to as "TALE-TF" or "TALE transcription factors". When a fusion polypeptide in which a ZFP DNA-binding domain is fused to a cleavage domain ("ZFN" or "zinc finger nuclease"), the ZFP DNA-binding domain and the cleavage domain are operably linked if part of the DNA-binding domain is in the fusion polypeptide The ZFP is capable of binding to its target site and/or binding site, while the cleavage domain is able to cleave DNA in close proximity to the target site. When a fusion polypeptide in which a TALE DNA-binding domain is fused to a cleavage domain ("TALEN" or "nuclease to TALE"), the TALE DNA-binding domain and the cleavage domain are operably linked if part of the TALE DNA-binding domain is in the fusion polypeptide is capable of binding to its target site and/or binding site, while the cleavage domain is able to cleave DNA in close proximity to the target site. With respect to a fusion molecule in which a Cas DNA-binding domain (e.g., a chimeric guide RNA) is fused to an activating domain, the Cas DNA-binding domain and the activating domain are operably linked if, in the fusion polypeptide, a portion of the Cas DNA-binding domain is capable of binding to its target site and/or binding site, while the activating domain is able to enhance gene expression. When a fusion polypeptide in which a Cas DNA-binding domain is fused to a cleavage domain, the Cas DNA-binding domain and the cleavage domain are operably linked if, in the fusion polypeptide, a portion of the Cas DNA-binding domain is capable of binding to its target site and/or site binding, while the cleavage domain is able to cleave DNA in close proximity to the target site.

«Функциональный фрагмент» белка, полипептида или нуклеиновой кислоты представляет собой белок, полипептид или нуклеиновую кислоту, последовательность которого не идентична полноразмерному белку, полипептиду или нуклеиновой кислоте, но сохраняет ту же функцию, что и полноразмерный белок, полипептид или нуклеиновая кислота. Функциональный фрагмент может содержать больше, меньше или такое же количество остатков, что и соответствующая нативная молекула, и/или может содержать одну или более аминокислотных или нуклеотидных замен. Способы определения функции нуклеиновой кислоты (например, кодирующей функции, способности гибридизоваться с другой нуклеиновой кислотой) хорошо известны в данной области техники. Точно так же способы определения функции белка хорошо известны. Например, ДНК-связывающая функция полипептида может быть определена, например, с помощью анализа на связывание с фильтром, электрофоретического сдвига подвижности или иммунопреципитации. Расщепление ДНК может быть проанализировано с помощью гель-электрофореза. Смотрите Ausubel et al., выше. Способность белка взаимодействовать с другим белком может быть определена, например, с помощью коиммунопреципитации, двухгибридных анализов или комплементации, как генетической, так и биохимической. Смотрите, например, Fields et al., (1989) Nature 340: 245-246; патент США с №5585245 и публикацию международной заявки на патент с № WO 98/44350.A "functional fragment" of a protein, polypeptide, or nucleic acid is a protein, polypeptide, or nucleic acid whose sequence is not identical to the full-length protein, polypeptide, or nucleic acid, but retains the same function as the full-length protein, polypeptide, or nucleic acid. A functional fragment may contain more, fewer, or the same number of residues as the corresponding native molecule, and/or may contain one or more amino acid or nucleotide substitutions. Methods for determining the function of a nucleic acid (eg, coding function, ability to hybridize with another nucleic acid) are well known in the art. Similarly, methods for determining the function of a protein are well known. For example, the DNA binding function of a polypeptide can be determined, for example, using a filter binding assay, electrophoretic mobility shift, or immunoprecipitation. DNA cleavage can be analyzed using gel electrophoresis. See Ausubel et al., supra. The ability of a protein to interact with another protein can be determined, for example, by co-immunoprecipitation, two-hybrid assays, or complementation, either genetic or biochemical. See, for example, Fields et al., (1989) Nature 340: 245-246; US Patent No. 5585245 and International Patent Application Publication No. WO 98/44350.

«Вектор» способен переносить последовательности генов в клетки-мишени. Как правило, «векторная конструкция», «экспрессионный вектор» и «вектор для переноса генов» означают любую конструкцию нуклеиновой кислоты, способную управлять экспрессией представляющего интерес гена, и которая может переносить последовательности гена в клетки-мишени. Таким образом, этот термин включает средства для клонирования и экспрессии, а также интегрирующиеся векторы.The "vector" is capable of transferring gene sequences to target cells. In general, "vector construct", "expression vector" and "gene transfer vector" means any nucleic acid construct capable of directing the expression of a gene of interest and which can transfer gene sequences to target cells. Thus, the term includes cloning and expression agents as well as integrating vectors.

«Ген-репортер» или «репортерная последовательность» относится к любой последовательности, которая продуцирует белковый продукт, который легко измеряется, предпочтительно, хотя и не обязательно, в обычном анализе. Подходящие гены-репортеры включают, но без ограничения ими, последовательности, кодирующие белки, которые опосредуют устойчивость к антибиотикам (например, устойчивость к ампициллину, устойчивость к неомицину, устойчивость к G418, устойчивость к пуромицину), последовательности, кодирующие окрашенные или флуоресцентные или люминесцентные белки (например, зеленый флуоресцентный белок, усиленный зеленый флуоресцентный белок, красный флуоресцентный белок, люциферазу) и белки, которые опосредуют усиление роста клеток и/или амплификацию генов (например, дигидрофолатредуктазу). Эпитопные метки включают, например, одну или более копий FLAG, His, myc, Tap, HA или любую обнаруживаемую аминокислотную последовательность. «Метки экспрессии» включают последовательности, которые кодируют репортеры, которые могут быть функционально связаны с желаемой последовательностью гена, чтобы контролировать экспрессию представляющего интерес гена."Reporter gene" or "reporter sequence" refers to any sequence that produces a protein product that is easily measured, preferably, though not necessarily, in a conventional assay. Suitable reporter genes include, but are not limited to, sequences encoding proteins that mediate antibiotic resistance (e.g., ampicillin resistance, neomycin resistance, G418 resistance, puromycin resistance), sequences encoding stained or fluorescent or luminescent proteins (eg, green fluorescent protein, enhanced green fluorescent protein, red fluorescent protein, luciferase) and proteins that mediate enhanced cell growth and/or gene amplification (eg, dihydrofolate reductase). Epitope tags include, for example, one or more copies of FLAG, His, myc, Tap, HA, or any detectable amino acid sequence. "Expression tags" include sequences that encode reporters that can be operably linked to a desired gene sequence to control the expression of a gene of interest.

Тау и болезнь АльцгеймераTau and Alzheimer's disease

Тау-белок кодируется геном MAPT, который включает 16 экзонов. Интересно, что экзоны 1, 4, 5, 7, 9, 11 и 12 экспрессируются конститутивно, тогда как экзоны 2, 3 и 10 могут присутствовать в видах тау-белков, полученных из альтернативно сплайсированных вариантов, что приводит к присутствию шести различных изоформ тау-белка в головном мозге взрослого человека. Тау связывается с микротрубочками с помощью 3 или 4 повторяющихся тубулинсвязывающих мотивов в С-концевой половине белка, и считается, что он стабилизирует трубочки, причем tau4R (4 тубулинсвязывающих мотива), как полагают, взаимодействует сильнее с микротрубочками, чем tau3R. Отношение 3R к 4R является обычно неизменным, но может быть нарушено при патологических состояниях. Форма тау, которая взаимодействует с микротрубочками, фосфорилируется, и, по-видимому, гиперфосфорилирование заставляет тау отделяться от микротрубочек. Гиперфосфорилированный тау может секвестрироваться в клетке, что затем приводит к конформационным изменениям белка и к агрегации. Эти агрегаты могут представлять собой начальную стадию образования патогенных нейрофибриллярных клубков (NFT), однако гиперфосфорилированный тау может быть патогенным как в растворимой форме, так и при присутствии в клубках (Bodea et al., (2016) J of Neurochem 138 (Suppl 1):71-94). На ранних стадиях AD NFT ограничиваются присутствием в энторинальной коре и срединных участках височной доли, а к моменту появления тяжелых клинических симптомов заболевания NFT широко распространены по всему головному мозгу. В связи с наличием большого количества NFT также происходит широкое распространение амилоидных бляшек. Фактически, оказывается, что отложение амилоида в коре головного мозга приводит к увеличению скорости распространения тау и распространению NFT на дистальные области головного мозга. По мере распространения клубков с тау наблюдается сопутствующее увеличение потери нейронов (Pooler et al., (2015) Acta Neuropathol Commun 3:14, doi: 10.1186/s40478-015-0199-x).The tau protein is encoded by the MAPT gene, which includes 16 exons. Interestingly, exons 1, 4, 5, 7, 9, 11, and 12 are constitutively expressed, while exons 2, 3, and 10 may be present in tau protein species derived from alternatively spliced variants, resulting in the presence of six distinct tau isoforms. protein in the adult brain. Tau binds to microtubules via 3 or 4 repetitive tubulin-binding motifs in the C-terminal half of the protein and is thought to stabilize tubules, with tau4R (4 tubulin-binding motifs) thought to interact more strongly with microtubules than tau3R. The ratio of 3R to 4R is usually unchanged, but may be disturbed in pathological conditions. The form of tau that interacts with microtubules is phosphorylated, and hyperphosphorylation appears to cause tau to detach from microtubules. Hyperphosphorylated tau can be sequestered in the cell, which then leads to protein conformational changes and aggregation. These aggregates may represent the initial step in the formation of pathogenic neurofibrillary tangles (NFTs), however, hyperphosphorylated tau can be pathogenic both in soluble form and when present in tangles (Bodea et al., (2016) J of Neurochem 138 (Suppl 1): 71-94). In the early stages of AD, NFTs are limited to the presence in the entorhinal cortex and mid-temporal lobe, and by the time severe clinical symptoms of the disease appear, NFTs are widespread throughout the brain. Due to the presence of a large number of NFTs, amyloid plaques are also widespread. In fact, it appears that the deposition of amyloid in the cerebral cortex leads to an increase in the rate of tau propagation and the spread of NFT to the distal regions of the brain. As tau tangles spread, there is a concomitant increase in neuronal loss (Pooler et al., (2015) Acta Neuropathol Commun 3:14, doi: 10.1186/s40478-015-0199-x).

Тау содержит 95 аминокислотных остатков, которые способны фосфорилироваться, и было идентифицировано несколько киназ, которые могут отвечать за фосфорилирование тау, которые могут быть возможными мишенями-кандидатами для новых терапевтических средств, включая гликогенсинтазу-3, циклин-зависимую киназу 5, члены семейства MAPK, внеклеточно регулируемую киназу, N-концевую киназу c-Jun и киназу, регулирующую сродство к микротрубочкам (Bodea (2016), там же).Tau contains 95 amino acid residues that are capable of being phosphorylated, and several kinases have been identified that may be responsible for tau phosphorylation, which may be potential candidate targets for novel therapeutics, including glycogen synthase-3, cyclin-dependent kinase 5, members of the MAPK family, extracellularly regulated kinase, c-Jun N-terminal kinase and microtubule affinity regulating kinase (Bodea (2016), ibid.).

Белок амилоид β (Aβ) является основным компонентом сенильных бляшек, которые вместе с NFT являются отличительными признаками невропатологического подтверждения болезни Альцгеймера. Аβ является пептидом, который содержит цепи из 39-42 аминокислот; 42 аминокислотная форма агрегирует более активно и, как полагают, вовлечена в патогенез заболевания и является основой амилоидной гипотезы (предположения о том, что накопление Aβ в головном мозге является основной причиной AD, смотрите обзор Hardy and Selkoe (2002) Science 297:353). Aβ являются продуктами протеолитического расщепления белка-предшественника амилоида (APP), повсеместного, гликозилированного, сульфатированного и фосфорилированного интегрального мембранного белка (Sorrentino et al., (2014) FEBS Lett 588:641-652). Однако становится ясно, что патогенез, приводящий к AD, является чрезвычайно сложным, и что патогенез накопления Aβ может играть роль в аномальном поведении тау (Ando et al., (2016) PLoS Genet 12 (3):e1005917.The amyloid β (Aβ) protein is a major component of senile plaques, which, together with NFTs, are hallmarks of neuropathological confirmation of Alzheimer's disease. Aβ is a peptide that contains chains of 39-42 amino acids; The 42 amino acid form aggregates more actively and is believed to be involved in the pathogenesis of the disease and is the basis of the amyloid hypothesis (suggestions that the accumulation of Aβ in the brain is the main cause of AD, see review Hardy and Selkoe (2002) Science 297:353). Aβ are proteolytic cleavage products of the amyloid precursor protein (APP), a ubiquitous, glycosylated, sulfated and phosphorylated integral membrane protein (Sorrentino et al., (2014) FEBS Lett 588:641-652). However, it is becoming clear that the pathogenesis leading to AD is extremely complex, and that the pathogenesis of Aβ accumulation may play a role in the abnormal behavior of tau (Ando et al., (2016) PLoS Genet 12(3):e1005917.

Было показано, что снижение тау в головном мозге ослабляет патологию AD. Регулируемое подавление экспрессии трансгена тау в модели AD на мыши продемонстрировало снижение агрегатов тау, ассоциированного с трансгеном, и снижение концентрации гиперфосфорилированного тау и NFT. Фактически, это научное исследование также продемонстрировало полную утрату NFT, что указывает на то, что накопление NFT может быть обратимым (Polydoro et al., (2013) J of Neurosci 33 (33):13300-13311). Кроме того, исследования, проведенные с внутриклеточным антителом против тау, доставляемым с помощью AAV непосредственно посредством введения внутрь гиппокампа, продемонстрировали снижение нерастворимых видов тау, NFT и спасение от атрофии гиппокампа, которая наблюдается в не подвергнутой лечению модели на мыши (Liu et al., (2016) J Neurosci 36 (49): 12425-12435).Decreasing tau in the brain has been shown to attenuate the pathology of AD. Controlled downregulation of tau transgene expression in a mouse model of AD demonstrated a reduction in transgene-associated tau aggregates and a reduction in hyperphosphorylated tau and NFT. In fact, this scientific study also demonstrated a complete loss of NFT, indicating that NFT accumulation may be reversible (Polydoro et al., (2013) J of Neurosci 33(33):13300-13311). In addition, studies performed with intracellular anti-tau antibody delivered by AAV directly via injection into the hippocampus demonstrated a reduction in insoluble tau species, NFTs, and rescue from hippocampal atrophy that occurs in an untreated mouse model (Liu et al., (2016) J Neurosci 36 (49): 12425-12435).

ДНК-связывающие доменыDNA binding domains

В описанных здесь способах используются композиции, например, тау-модулирующие факторы транскрипции, включающие ДНК-связывающий домен, который специфически связывается с последовательностью-мишенью в гене тау (MATP). Любой полинуклеотидный или полипептидный ДНК-связывающий домен может использоваться в композициях и способах, раскрытых здесь, например, ДНК-связывающие белки (например, ZFP или TALE) или ДНК-связывающие полинуклеотиды (например, химерные руководящие РНК). Таким образом, описаны генетические модуляторы (репрессоры) генов тау.The methods described herein use compositions, such as tau-modulating transcription factors, comprising a DNA-binding domain that specifically binds to a target sequence in the tau gene (MATP). Any polynucleotide or polypeptide DNA binding domain may be used in the compositions and methods disclosed herein, for example DNA binding proteins (eg ZFP or TALE) or DNA binding polynucleotides (eg chimeric guide RNAs). Thus, genetic modulators (repressors) of tau genes have been described.

В некоторых вариантах осуществления репрессор тау или ДНК-связывающий домен в нем включает белок с цинковыми пальцами. Выбор сайтов-мишеней; ZFP и способы проектирования и конструирования слитых белков (и кодирующих их полинуклеотидов) известны специалистам в данной области техники и подробно описаны в патентах США с №6140081; 5789538; 6453242; 6534261; 5925523; 6007988; 6013453; 6200759; и публикации международной заявки на патент с № WO 95/19431; WO 96/06166; WO 98/53057; WO 98/54311; WO 00/27878; WO 01/60970; WO 01/88197; WO 02/099084; WO 98/53058; WO 98/53059; WO 98/53060; WO 02/016536 и WO 03/016496.In some embodiments, the tau repressor, or the DNA binding domain therein, comprises a zinc finger protein. Selection of target sites; ZFPs and methods for designing and constructing fusion proteins (and the polynucleotides encoding them) are known to those skilled in the art and are detailed in US Pat. Nos. 6,140,081; 5789538; 6453242; 6534261; 5925523; 6007988; 6013453; 6200759; and publication of international patent application No. WO 95/19431; W096/06166; W098/53057; W098/54311; WO00/27878; WO 01/60970; WO 01/88197; WO 02/099084; W098/53058; W098/53059; W098/53060; WO 02/016536 and WO 03/016496.

Сайты-мишени в тау, как правило, вовлекают по крайней мере один цинковый палец, но могут вовлекать множество цинковых пальцев (например, 2, 3, 4, 5, 6 или более пальцев). Обычно ZFP включают как минимум три пальца. Некоторые из ZFP включают четыре, пять или шесть пальцев, в то время как некоторые ZFP включают 8, 9, 10, 11 или 12 пальцев. ZFP, которые включают три пальца, обычно распознают сайт-мишень, который включает 9 или 10 нуклеотидов; ZFP, которые включают четыре пальца, обычно распознают сайт-мишень, который включает от 12 до 14 нуклеотидов; в то время как ZFP с шестью пальцами могут распознавать сайты-мишени, которые включают от 18 до 21 нуклеотида. ZFP также могут представлять собой слитые белки, которые включают один или более регуляторных доменов, причем эти домены могут быть активирующими или подавляющими транскрипцию доменами. В некоторых вариантах осуществления слитый белок включает два ДНК-связывающих домена ZFP, связанных вместе. Эти белки с цинковыми пальцами могут, таким образом, включать 8, 9, 10, 11, 12 или более пальцев. В некоторых вариантах осуществления два ДНК-связывающих домена связаны через удлиняющийся гибкий линкер, так что один ДНК-связывающий домен включает 4, 5 или 6 цинковых пальцев, а второй ДНК-связывающий домен включает дополнительные 4, 5 или 5 цинковых пальцев. В некоторых вариантах осуществления линкер представляет собой стандартный линкер между пальцами, так что массив пальцев включает один ДНК-связывающий домен, включающий 8, 9, 10, 11 или 12 или более пальцев. В других вариантах осуществления линкер представляет собой нетипичный линкер, такой как гибкий линкер. ДНК-связывающие домены слиты с по крайней мере одним регуляторным доменом и могут рассматриваться как структура «ZFP-ZFP-TF». Конкретные примеры этих вариантов осуществления могут называться «ZFP-ZFP-KOX», который включает два ДНК-связывающих домена, связанных гибким линкером и слитых с репрессором KOX, и «ZFP-KOX-ZFP-KOX», в котором два слитых белка ZFP-KOX слиты вместе с помощью линкера.Target sites in tau typically involve at least one zinc finger, but may involve multiple zinc fingers (eg, 2, 3, 4, 5, 6 or more fingers). Typically, ZFPs include at least three fingers. Some of the ZFPs include four, five, or six fingers, while some ZFPs include 8, 9, 10, 11, or 12 fingers. ZFPs that include three fingers usually recognize a target site that is 9 or 10 nucleotides long; ZFPs that include four fingers typically recognize a target site that is 12 to 14 nucleotides long; while six-finger ZFPs can recognize target sites that include 18 to 21 nucleotides. ZFPs can also be fusion proteins that include one or more regulatory domains, which domains can be transcription activating or repressive domains. In some embodiments, the fusion protein includes two ZFP DNA-binding domains linked together. These zinc finger proteins may thus include 8, 9, 10, 11, 12 or more fingers. In some embodiments, two DNA-binding domains are connected via an extendable flexible linker such that one DNA-binding domain includes 4, 5, or 6 zinc fingers and the second DNA-binding domain includes an additional 4, 5, or 5 zinc fingers. In some embodiments, the linker is a standard finger-to-toe linker such that the finger array includes a single DNA binding domain including 8, 9, 10, 11, or 12 or more fingers. In other embodiments, the implementation of the linker is an atypical linker, such as a flexible linker. The DNA binding domains are fused to at least one regulatory domain and can be considered as a "ZFP-ZFP-TF" structure. Specific examples of these embodiments may be referred to as "ZFP-ZFP-KOX", which includes two DNA-binding domains linked by a flexible linker and fused to a KOX repressor, and "ZFP-KOX-ZFP-KOX", in which two ZFP- KOX are fused together with a linker.

Сконструированный связывающий домен «цинковый палец» может иметь новую специфичность связывания по сравнению со встречающимся в природе белком с цинковыми пальцами. Методы конструирования включают, но без ограничения ими, конструктивный расчет и различные типы отбора. Конструктивный расчет включает, например, использование баз данных, включающих триплетные (или квадруплетные) нуклеотидные последовательности и отдельные аминокислотные последовательности цинкового пальца, в которых каждая триплетная или квадруплетная нуклеотидная последовательность связана с одной или более аминокислотными последовательностями цинковых пальцев, которые связывают конкретную триплетную или квадруплетную последовательность. Смотрите, например, находящиеся в совместной собственности патенты США с №6452442 и 6534261, которые включены сюда посредством ссылки во всей их полноте.The engineered zinc finger binding domain may have novel binding specificity compared to a naturally occurring zinc finger protein. Design methods include, but are not limited to, design analysis and various types of selection. Design calculation includes, for example, the use of databases including triplet (or quadruplet) nucleotide sequences and individual zinc finger amino acid sequences, in which each triplet or quadruplet nucleotide sequence is associated with one or more zinc finger amino acid sequences that link a particular triplet or quadruplet sequence. . See, for example, co-owned US Pat. Nos. 6,452,442 and 6,534,261, which are incorporated herein by reference in their entirety.

Кроме того, как раскрыто в этих и других ссылках, домены «цинковые пальцы» и/или белки с множеством цинковых пальцев могут быть связаны вместе с использованием любых подходящих линкерных последовательностей, включая, например, линкеры длиной 5 или более аминокислот. Смотрите также патенты США с №6479626, 6903185 и 7153949 для показательных линкерных последовательностей длиной 6 или более аминокислот. Описанные здесь белки могут включать любую комбинацию подходящих линкеров между отдельными цинковыми пальцами белка.In addition, as disclosed in these and other references, zinc finger domains and/or zinc finger proteins can be linked together using any suitable linker sequences, including, for example, linkers of 5 or more amino acids in length. See also US Pat. The proteins described herein may include any combination of suitable linkers between the individual zinc fingers of the protein.

ZFP может быть функционально связан (ассоциирован) с одним или более регулирующих транскрипцию доменов (например, подавляющих доменов) с образованием ZF-TF (например, репрессора). Способы и композиции также могут использоваться для увеличения специфичности ZFP для предусмотренной для него мишени по сравнению с другими непредусмотренными сайтами расщепления, известными как сайты вне мишени, например, путем мутаций в остове ZFP, как описано в заявке на патент США с №15/685580. Таким образом, описанные здесь репрессоры тау могут содержать мутации в одной или более из остовных областей ДНК-связывающих доменов и/или одну или более мутаций в их регулирующих транскрипцию доменах. Эти ZFP могут включать мутации в аминокислоты внутри ДНК-связывающего домена ZFP (в «остове ZFP»), которые могут неспецифически взаимодействовать с фосфатами в остове ДНК, но они не содержат изменений в распознающих спиралях ДНК. Таким образом, настоящее изобретение включает мутации катионных аминокислотных остатков в остове ZFP, которые не требуются для специфичности в отношении нуклеотидной мишени. В некоторых вариантах осуществления эти мутации в остове ZFP включают мутацию катионного аминокислотного остатка в нейтральный или анионный аминокислотный остаток. В некоторых вариантах осуществления эти мутации в остове ZFP включают мутацию полярного аминокислотного остатка в нейтральный или неполярный аминокислотный остаток. В предпочтительных вариантах осуществления мутации осуществляются в положении (-5), (-9) и/или положении (-14) относительно ДНК-связывающей спирали. В некоторых вариантах осуществления цинковый палец может содержать одну или более мутаций в положении (-5), (-9) и/или (-14). В дальнейших вариантах осуществления один или более цинковых пальцев в белке с множеством цинковых пальцев может содержать мутации в положении (-5), (-9) и/или (-14). В некоторых вариантах осуществления аминокислоты в (-5), (-9) и/или (-14) (например, аргинин (R) или лизин (K)) мутированы в аланин (A), лейцин (L), Ser (S), Asp (N), Glu (E), Tyr (Y) и/или глютамин (Q).The ZFP may be operably linked (associated) with one or more transcription-regulating domains (eg, suppressor domains) to form a ZF-TF (eg, a repressor). The methods and compositions can also be used to increase the specificity of ZFP for its intended target over other unintended cleavage sites known as off-target sites, for example, by mutations in the ZFP backbone as described in US Patent Application No. 15/685580. Thus, the tau repressors described herein may contain mutations in one or more of the backbone regions of the DNA binding domains and/or one or more mutations in their transcriptional regulatory domains. These ZFPs may include mutations in amino acids within the ZFP DNA-binding domain (in the "ZFP backbone") that can non-specifically interact with phosphates in the DNA backbone, but do not contain changes in DNA recognition strands. Thus, the present invention includes mutations of cationic amino acid residues in the ZFP backbone that are not required for nucleotide target specificity. In some embodiments, these mutations in the ZFP backbone include mutation of a cationic amino acid residue to a neutral or anionic amino acid residue. In some embodiments, these mutations in the ZFP backbone include the mutation of a polar amino acid residue to a neutral or non-polar amino acid residue. In preferred embodiments, mutations occur at position (-5), (-9) and/or position (-14) relative to the DNA-binding helix. In some embodiments, the implementation of the zinc finger may contain one or more mutations in position (-5), (-9) and/or (-14). In further embodiments, one or more zinc fingers in a zinc finger protein may contain mutations at position (-5), (-9) and/or (-14). In some embodiments, the amino acids at (-5), (-9), and/or (-14) (e.g., arginine (R) or lysine (K)) are mutated to alanine (A), leucine (L), Ser (S ), Asp (N), Glu (E), Tyr (Y) and/or glutamine (Q).

Альтернативно, ДНК-связывающий домен может быть получен из нуклеазы. Например, известны последовательности распознавания хоминг-эндонуклеаз и мегануклеаз, таких как I-SceI, I-CeuI, PI-PspI, PI-Sce, I-SceIV, I-CsmI, I-PanI, I-SceII, I-PpoI, I-SceIII, I-CreI, I-TevI, I-TevII и I-TevIII. Смотрите также патент США с № 5420032; патент США с № 6833252; Belfort et al., (1997) Nucleic Acids Res. 25:3379-3388; Dujon et al., (1989) Gene 82:115-118; Perler et al., (1994) Nucleic Acids Res. 22, 1125-1127; Jasin (1996) Trends Genet. 12:224-228; Gimble et al., (1996) J. Mol. Biol. 263:163-180; Argast et al., (1998) J. Mol. Biol. 280:345-353 и каталог New England Biolabs. Кроме того, ДНК-связывающая специфичность хоминг-эндонуклеаз и мегануклеаз может быть создана для связывания неприродных сайтов-мишеней. Смотрите, например, Chevalier et al., (2002) Molec. Cell 10:895-905; Epinat et al., (2003) Nucleic Acids Res. 31:2952-2962; Ashworth et al., (2006) Nature 441:656-659; Paques et al., (2007) Current Gene Therapy 7:49-66; публикацию заявки на патент США с №2007/0117128.Alternatively, the DNA binding domain may be derived from a nuclease. For example, recognition sequences of homing endonucleases and meganucleases are known, such as I-SceI, I-CeuI, PI-PspI, PI-Sce, I-SceIV, I-CsmI, I-PanI, I-SceII, I-PpoI, I -SceIII, I-CreI, I-TevI, I-TevII and I-TevIII. See also US Pat. No. 5420032; US Pat. No. 6833252; Belfort et al., (1997) Nucleic Acids Res. 25:3379-3388; Dujon et al., (1989) Gene 82:115-118; Perler et al., (1994) Nucleic Acids Res. 22, 1125-1127; Jasin (1996) Trends Genet. 12:224-228; Gimble et al., (1996) J. Mol. Biol. 263:163-180; Argast et al., (1998) J. Mol. Biol. 280:345-353 and New England Biolabs catalog. In addition, the DNA binding specificity of homing endonucleases and meganucleases can be designed to bind non-natural target sites. See, for example, Chevalier et al., (2002) Molec. Cell 10:895-905; Epinat et al., (2003) Nucleic Acids Res. 31:2952-2962; Ashworth et al., (2006) Nature 441:656-659; Paques et al., (2007) Current Gene Therapy 7:49-66; U.S. Patent Application Publication No. 2007/0117128.

Белками с «двуручными» цинковыми пальцами являются те белки, в которых два кластера ДНК-связывающих доменов «цинковые пальцы» разделены промежуточными аминокислотами, так что два домена «цинковые пальцы» связываются с двумя дискретными сайтами-мишенями. Примером двуручного типа белка, связывающего цинковыми пальцами, является SIP1, в котором кластер из четырех цинковых пальцев расположен на N-конце белка, а кластер из трех пальцев расположен на C-конце (смотрите Remacle et al., (1999) EMBO Journal 18 (18):5073-5084). Каждый кластер цинковых пальцев в этих белках способен связываться с уникальной последовательностью-мишенью, и расстояние между двумя последовательностями-мишенями может включать множество нуклеотидов. Двуручные ZFP могут включать функциональный домен, например, слитый с одним или обоими из ZFP. Таким образом, будет очевидно, что функциональный домен может быть присоединен к внешней стороне одного или обоих ZFP или может быть расположен между ZFP (прикрепленным к обоим ZFP).Two-handed zinc finger proteins are those in which two clusters of zinc finger DNA binding domains are separated by intermediate amino acids such that the two zinc finger domains bind to two discrete target sites. An example of a two-handed type of zinc finger binding protein is SIP1, in which a cluster of four zinc fingers is located at the N-terminus of the protein and a cluster of three fingers is located at the C-terminus (see Remacle et al., (1999) EMBO Journal 18 ( 18):5073-5084). Each zinc finger cluster in these proteins is capable of binding to a unique target sequence, and the distance between two target sequences can span multiple nucleotides. Two-handed ZFPs may include a functional domain, eg fused to one or both of the ZFPs. Thus, it will be apparent that the functional domain may be attached to the outside of one or both ZFPs, or may be located between the ZFPs (attached to both ZFPs).

В некоторых вариантах осуществления ДНК-связывающий домен включает встречающийся в природе или сконструированный (не встречающийся в природе) ДНК-связывающий домен TAL-эффектора (TALE). Смотрите, например, патент США с №8586526, полностью включенный сюда посредством ссылки. В некоторых вариантах осуществления ДНК-связывающий белок TALE связывается с 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 или более следующих друг за другом нуклеотидов сайта-мишени в тау, как показано в таблице 1 или 2 (SEQ ID NO:1-6 или 33). RVD ДНК-связывающего белка TALE, который связывается с сайтом-мишенью в тау, могут быть встречающимися в природе или не встречающимися в природе RVD. Смотрите патенты США с №8586526 и 9458205.In some embodiments, the DNA binding domain includes a naturally occurring or engineered (non-naturally occurring) TAL effector (TALE) DNA binding domain. See, for example, US Pat. No. 8,586,526, incorporated herein by reference in its entirety. In some embodiments, the TALE DNA binding protein binds to 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 or more consecutive nucleotides of the target site in tau as shown in Table 1 or 2 (SEQ ID NO:1-6 or 33). The RVDs of the TALE DNA binding protein that binds to the target site in tau may be naturally occurring or non-naturally occurring RVDs. See US Patent Nos. 8586526 and 9458205.

Известно, что патогенные для растений бактерии рода Xanthomonas вызывают множество заболеваний у важных сельскохозяйственных культур. Патогенность Xanthomonas зависит от консервативной системы секреции III типа (T3S), которая добавляет более 25 различных эффекторных белков в клетку растения. Среди этих добавляемых белков находятся подобные активаторам транскрипции эффекторы (TALE), которые имитируют активаторы транскрипции у растений и манипулируют транскриптомом растений (смотрите Kay et al., (2007) Science 318:648-651). Эти белки содержат ДНК-связывающий домен и активирующий транскрипцию домен. Одним из наиболее хорошо охарактеризованных TALE является AvrBs3 из Xanthomonas campestgris pv. Vesicatoria (смотрите Bonas et al., (1989) Mol Gen Genet 218:127-136 и WO2010079430). TALE содержат центрированный домен из тандемных повторов, каждый из которых содержит приблизительно 34 аминокислоты, которые являются ключом к специфичности связывания ДНК этих белков. Кроме того, они содержат последовательность ядерной локализации и кислый активирующий транскрипцию домен (ради обзора смотрите Schornack S, et al., (2006) J Plant Physiol 163 (3):256-272). Кроме того, в фитопатогенных бактериях Ralstonia solanacearum были обнаружены два гена, обозначенных brg11 и hpx17, которые гомологичны семейству AvrBs3 Xanthomonas в штамме GMI1000 биовара 1 R. solanacearum и штамме RS1000 биовара 4 (смотрите Heuer et al. (2007) Appl и Envir Micro 73 (13):4379-4384). Эти гены идентичны по нуклеотидной последовательности друг другу на 98,9%, но отличаются делецией 1575 п.н. в повторяющемся домене hpx17. Однако оба продукта генов идентичны по последовательности белкам семейства AvrBs3 Xanthomonas на менее 40%.Plant pathogenic bacteria of the genus Xanthomonas are known to cause many diseases in important agricultural crops. The pathogenicity of Xanthomonas depends on a conserved type III secretion system (T3S), which adds more than 25 different effector proteins to the plant cell. Among these added proteins are transcription activator-like effectors (TALE), which mimic plant transcription activators and manipulate the plant transcriptome (see Kay et al., (2007) Science 318:648-651). These proteins contain a DNA-binding domain and a transcription-activating domain. One of the best characterized TALEs is AvrBs3 from Xanthomonas campestgris pv. Vesicatoria (see Bonas et al., (1989) Mol Gen Genet 218:127-136 and WO2010079430). TALE contain a centered domain of tandem repeats, each containing approximately 34 amino acids, which are key to the DNA binding specificity of these proteins. In addition, they contain a nuclear localization sequence and an acidic transcriptional activating domain (for a review, see Schornack S, et al., (2006) J Plant Physiol 163(3):256-272). In addition, two genes, designated brg11 and hpx17, that are homologous to the AvrBs3 Xanthomonas family in R. solanacearum biovar 1 strain GMI1000 and biovar 4 strain RS1000 were found in the phytopathogenic bacteria Ralstonia solanacearum (see Heuer et al. (2007) Appl and Envir Micro 73 (13):4379-4384). These genes are 98.9% identical in nucleotide sequence to each other, but differ in a 1575 bp deletion. in the hpx17 repeat domain. However, both gene products are less than 40% identical in sequence to Xanthomonas AvrBs3 family proteins.

Специфичность этих TALE зависит от последовательностей, обнаруживаемых в тандемных повторах. Повторяющаяся последовательность составляет приблизительно 102 п.н., и повторы, как правило, на 91-100% гомологичны друг другу (Bonas et al., там же). Полиморфизм повторов обычно находится в положениях 12 и 13, и, по-видимому, существует взаимно-однозначное соответствие между идентичностью двух гипервариабельных остатков (HD) в положениях 12 и 13 и идентичностью следующих друг за другом нуклеотидов в последовательности-мишени TALE (смотрите Moscou and Bogdanove (2009) Science 326:1501 и Boch et al., (2009) Science 326:1509-1512). Экспериментально, код для распознавания ДНК этими TALE был определен так, что последовательность HD в положениях 12 и 13 приводит к связыванию с цитозином (C), NG связывается с T, NI с A, C, G или T, NN связывается с A или G, и NG связывается с T. Эти ДНК-связывающие повторы были собраны в белки с новыми комбинациями и количеством повторов, чтобы создать искусственные факторы транскрипции, способные взаимодействовать с новыми последовательностями. Кроме того, в патенте США с №8586526 и публикации заявки на патент США №2013/0196373, полностью включенных сюда посредством ссылки, описаны TALE с N-кэппированными полипептидами, С-кэппированными полипептидами (например, +63, +231 или +278) и/или новыми (нетипичными) RVD.The specificity of these TALEs depends on the sequences found in the tandem repeats. The repeat sequence is approximately 102 bp, and the repeats are typically 91-100% homologous to each other (Bonas et al., ibid.). The repeat polymorphism is typically found at positions 12 and 13, and there appears to be a one-to-one correspondence between the identity of the two hypervariable residues (HD) at positions 12 and 13 and the identity of consecutive nucleotides in the TALE target sequence (see Moscou and Bogdanove (2009) Science 326:1501 and Boch et al. (2009) Science 326:1509-1512). Experimentally, the code for DNA recognition by these TALEs was determined such that the HD sequence at positions 12 and 13 results in binding to cytosine (C), NG binds to T, NI to A, C, G or T, NN binds to A or G , and NG binds to T. These DNA-binding repeats have been assembled into proteins with new combinations and repeat numbers to create artificial transcription factors capable of interacting with the new sequences. In addition, U.S. Patent No. 8,586,526 and U.S. Patent Application Publication No. 2013/0196373, incorporated herein by reference in their entirety, describe TALEs with N-capped polypeptides, C-capped polypeptides (e.g., +63, +231, or +278) and/or new (atypical) RVDs.

Примеры TALE описаны в патентах США c №8586526 и 9458205, которые включены посредством ссылки во всей их полноте.Examples of TALE are described in US Pat. Nos. 8,586,526 and 9,458,205, which are incorporated by reference in their entirety.

В некоторых вариантах осуществления ДНК-связывающие домены включают домен димеризации и/или мультимеризации, например, биспираль (CC) и димеризующийся цинковый палец (DZ). Смотрите публикацию заявки на патент США с №2013/0253040.In some embodiments, DNA binding domains include a dimerization and/or multimerization domain, such as a coiled helix (CC) and a dimerizing zinc finger (DZ). See U.S. Patent Application Publication No. 2013/0253040.

В еще одних вариантах осуществления ДНК-связывающий домен включает химерную руководящую РНК системы CRISPR/Cas, например sgRNA, как описано в 20150056705.In still other embodiments, the DNA binding domain comprises a chimeric CRISPR/Cas guide RNA, such as sgRNA, as described in 20150056705.

Недавно были получены убедительные доказательства существования у архей и многих бактерий РНК-опосредованного пути защиты генома, предположительно параллельного пути РНК-интерференции у эукариот (ради обзоров смотрите Godde and Bickerton, 2006. J. Mol. Evol. 62:718-729; Lillestol et al., 2006. Archaea 2:59-72; Makarova et al., 2006. Biol. Direct 1:7; Sorek et al., 2008. Nat. Rev. Microbiol. 6:181-186). Предполагается, что этот путь, известный как система CRISPR-Cas или прокариотическая РНК-интерференции (pRNAi), возникает из двух эволюционно и часто физически связанных генных локусов: локуса CRISPR (коротких палиндромных повторов, регулярно расположенных группами), который кодирует РНК-компоненты системы, и локуса cas (CRISPR-ассоциированного), который кодирует белки (Jansen et al., 2002. Mol. Microbiol. 43:1565-1575; Makarova et al., 2002. Nucleic Acids Res. 30:482-496; Makarova et al. al., 2006. Biol. Direct 1:7; Haft et al., 2005. PLoS Comput. Biol. 1:e60). Локусы CRISPR в микробных хозяевах содержат комбинацию CRISPR-ассоциированных (Cas) генов, а также некодирующие РНК-элементы, способные программировать специфичность CRISPR-опосредованного расщепления нуклеиновой кислоты. Отдельные белки Cas не имеют значительного сходства последовательностей с белковыми компонентами механизма РНК-интерференции у эукариот, но обладают аналогичными предсказанными функциями (например, связыванием РНК, нуклеазной, геликазной и т.д.) (Makarova et al., 2006. Biol. Direct 1:7). CRISPR-ассоциированные (cas) гены часто связаны с массивами повтор-спейсер CRISPR. Было описано более сорока различных семейств белков Cas. Из этих семейств белков Cas1, по-видимому, является повсеместным среди различных систем CRISPR/Cas. Конкретные комбинации генов cas и повторяющихся структур были использованы для определения 8 подтипов CRISPR (Ecoli, Ypest, Nmeni, Dvulg, Tneap, Hmari, Apern и Mtube), некоторые из которых связаны с дополнительным генным модулем, кодирующим ассоциированные с повторами загадочные белки (RAMP). В одном геноме может встречаться более одного подтипа CRISPR. Случайное распределение подтипов CRISPR/Cas предполагает, что система подвергается горизонтальному переносу генов во время эволюции микроорганизмов.Recently, there has been strong evidence for an RNA-mediated genome defense pathway in archaea and many bacteria, presumably parallel to the RNA interference pathway in eukaryotes (for reviews, see Godde and Bickerton, 2006. J. Mol. Evol. 62:718-729; Lillestol et al., 2006. Archaea 2:59-72; Makarova et al., 2006. Biol. Direct 1:7; Sorek et al., 2008. Nat. Rev. Microbiol. 6:181-186). This pathway, known as the CRISPR-Cas system or prokaryotic RNA interference (pRNAi), is thought to arise from two evolutionarily and often physically related gene loci: the CRISPR (short palindromic repeats, regularly arranged in clusters) locus, which encodes the RNA components of the system , and the cas locus (CRISPR-associated) that codes for proteins (Jansen et al., 2002. Mol. Microbiol. 43:1565-1575; Makarova et al., 2002. Nucleic Acids Res. 30:482-496; Makarova et al. al., 2006. Biol. Direct 1:7; Haft et al., 2005. PLoS Comput. Biol. 1:e60). CRISPR loci in microbial hosts contain a combination of CRISPR-associated (Cas) genes as well as non-coding RNA elements capable of programming the specificity of CRISPR-mediated nucleic acid cleavage. Individual Cas proteins do not have significant sequence similarity to the protein components of the eukaryotic RNA interference mechanism, but have similar predicted functions (e.g., RNA binding, nuclease, helicase, etc.) (Makarova et al., 2006. Biol. Direct 1 :7). CRISPR-associated (cas) genes are often associated with CRISPR repeat-spacer arrays. Over forty different families of Cas proteins have been described. Of these protein families, Cas1 appears to be ubiquitous among the various CRISPR/Cas systems. Specific combinations of cas genes and repeat structures were used to define 8 CRISPR subtypes (Ecoli, Ypest, Nmeni, Dvulg, Tneap, Hmari, Apern, and Mtube), some of which are associated with an additional gene module encoding repeat-associated cryptic proteins (RAMPs) . More than one CRISPR subtype can occur in the same genome. The random distribution of CRISPR/Cas subtypes suggests that the system undergoes horizontal gene transfer during microbial evolution.

CRISPR типа II, первоначально описанная в S. pyogenes, является одной из наиболее хорошо охарактеризованных систем и осуществляет целенаправленный разрыв двухцепочечной ДНК в четыре последовательных этапа. Во-первых, две некодирующие РНК, массив pre-crRNA (crRNA-предшественников) и tracrRNA, транскрибируются из локуса CRISPR. Во-вторых, tracrRNA гибридизуется с повторяющимися участками pre-crRNA и опосредует процессинг pre-crRNA в зрелые crRNA, содержащие отдельные спейсерные последовательности, причем процессинг происходит с помощью специфической для двухцепочечной РНК РНКазы III в присутствии белка Cas9. В-третьих, комплекс зрелая crRNA:tracrRNA направляет Cas9 к ДНК-мишени посредством спаривания оснований по Уотсону-Крику между спейсером в crRNA и протоспейсером в ДНК-мишени рядом с прилегающим к протоспейсеру мотивом (PAM), что является дополнительным требованием для распознавания мишени. Кроме того, tracrRNA также должна присутствовать, поскольку она подвергается спариванию оснований с crRNA на ее 3'-конце, и эта ассоциация запускает активность Cas9. Наконец, Cas9 опосредует расщепление ДНК-мишени с созданием двухцепочечного разрыва внутри протоспейсера. Активность системы CRISPR/Cas состоит из трех этапов: (i) вставки чужеродных последовательностей ДНК в массив CRISPR для предотвращения будущих атак, в процессе, называемом «адаптация», (ii) экспрессии соответствующих белков, а также экспрессии и процессинга массива с последующей (iii) РНК-опосредованной интерференцией с использованием чужеродной нуклеиновой кислоты. Таким образом, в бактериальной клетке некоторые из так называемых белков «Cas» участвуют в природной функции системы CRISPR/Cas.Type II CRISPR, originally described in S. pyogenes, is one of the best-characterized systems and performs targeted DNA double-strand breakage in four successive steps. First, two non-coding RNAs, an array of pre-crRNA (crRNA precursors) and tracrRNA, are transcribed from the CRISPR locus. Second, tracrRNA hybridizes to repetitive regions of pre-crRNA and mediates the processing of pre-crRNA into mature crRNAs containing separate spacer sequences, the processing being mediated by double-stranded RNA-specific RNase III in the presence of the Cas9 protein. Third, the mature crRNA:tracrRNA complex directs Cas9 to the target DNA via Watson-Crick base pairing between a spacer in crRNA and a protospacer in the target DNA next to the protospacer adjacent motif (PAM), which is an additional requirement for target recognition. In addition, tracrRNA must also be present as it undergoes base pairing with crRNA at its 3' end and this association triggers Cas9 activity. Finally, Cas9 mediates target DNA cleavage to create a double-strand break within the protospacer. The activity of the CRISPR/Cas system consists of three steps: (i) insertion of foreign DNA sequences into the CRISPR array to prevent future attacks, in a process called "adaptation", (ii) expression of the appropriate proteins, and expression and processing of the array, followed by (iii ) RNA-mediated interference using a foreign nucleic acid. Thus, in the bacterial cell, some of the so-called "Cas" proteins are involved in the natural function of the CRISPR/Cas system.

Системы CRISPR типа II были обнаружены у многих различных бактерий. Поиски BLAST по общедоступным геномам, проведенные Fonfara et al. ((2013) Nuc Acid Res 42 (4):2377-2590), позволили обнаружить ортологи Cas9 у 347 видов бактерий. Кроме того, эта группа продемонстрировала in vitro расщепление с помощью CRISPR/Cas ДНК-мишени с использованием ортологов Cas9 из S. pyogenes, S. mutans, S. therophilus, C. jejuni, N. meningitides, P. multocida и F. novicida. Таким образом, термин «Cas9» относится к руководимой РНК ДНК-нуклеазе, включающей ДНК-связывающий домен и два нуклеазных домена, причем ген, кодирующий Cas9, может быть получен из любых подходящих бактерий.Type II CRISPR systems have been found in many different bacteria. BLAST searches on publicly available genomes by Fonfara et al. ((2013) Nuc Acid Res 42(4):2377-2590) revealed Cas9 orthologs in 347 bacterial species. In addition, this group demonstrated in vitro CRISPR/Cas cleavage of target DNA using Cas9 orthologs from S. pyogenes, S. mutans, S. therophilus, C. jejuni, N. meningitides, P. multocida, and F. novicida. Thus, the term "Cas9" refers to an RNA-guided DNA nuclease comprising a DNA binding domain and two nuclease domains, wherein the gene encoding Cas9 may be derived from any suitable bacteria.

Белок Cas9 имеет по крайней мере два нуклеазных домена: один нуклеазный домен подобен эндонуклеазе HNH, а другой напоминает эндонуклеазный домен Ruv. Домен HNH-типа, по-видимому, ответственен за расщепление цепи ДНК, которая комплементарна crRNA, в то время как домен Ruv-типа расщепляет некомплементарную цепь. Можно сконструировать нуклеазу Cas 9 так, чтобы только один из нуклеазных доменов был функциональным, создавая никазу Cas (смотрите Jinek et al., (2012) Science 337:816). Никазы могут быть созданы путем специфической мутации аминокислот в каталитическом домене фермента или путем усечения части или всего домена таким образом, что он больше не функционирует. Поскольку Cas9 содержит два нуклеазных домена, этот подход может быть использован для любого из двух доменов. Двухцепочечный разрыв в ДНК-мишени может быть достигнут с использованием двух таких никаз Cas9. Каждая из никаз будет расщеплять одну цепь ДНК, а использование двух будет создавать двухцепочечный разрыв.The Cas9 protein has at least two nuclease domains: one nuclease domain is similar to the HNH endonuclease and the other resembles the Ruv endonuclease domain. The HNH-type domain appears to be responsible for cleaving the DNA strand that is complementary to crRNA, while the Ruv-type domain cleaves the non-complementary strand. It is possible to design the Cas 9 nuclease so that only one of the nuclease domains is functional, creating a Cas nickase (see Jinek et al., (2012) Science 337:816). Nicases can be created by specific mutation of amino acids in the catalytic domain of an enzyme, or by truncation of part or all of the domain so that it no longer functions. Since Cas9 contains two nuclease domains, this approach can be used for either of the two domains. A double-strand break in the target DNA can be achieved using two such Cas9 nicases. Each of the nicases will cleave one strand of DNA, and the use of two will create a double-strand break.

Потребность в комплексе crRNA-tracrRNA можно избежать путем использования сконструированной «химерной руководящей РНК» (sgRNA), которая включает шпильку, обычно образуемую с помощью отжига crRNA и tracrRNA (смотрите Jinek et al., там же, и Cong et al., (2013) Sciencexpress/10.1126/science.1231143). В S. pyrogenes сконструированное слияние tracrRNA:crRNA, или sgRNA, направляет Cas9 на расщепление ДНК-мишени, когда образуется двухцепочечный РНК:ДНК гетеродимер между Cas-ассоциированными РНК и ДНК-мишенью. Эта система, включающая белок Cas9 и сконструированную sgRNA, содержащую последовательность PAM, использовалась для руководимого РНК редактирования генома (смотрите Ramalingam et al., Stem Cells and Development 22 (4):595-610 (2013)) и была применима для редактирования генома эмбрионов рыбок данио in vivo (смотрите Hwang et al., (2013) Nature Biotechnology 31 (3):227) с эффективностью редактирования, схожей с ZFN и TALEN.The need for a crRNA-tracrRNA complex can be avoided by using an engineered "chimeric guide RNA" (sgRNA) that includes a hairpin, usually formed by crRNA and tracrRNA annealing (see Jinek et al., ibid., and Cong et al., (2013 ) Sciencexpress/10.1126/science.1231143). In S. pyrogenes, an engineered tracrRNA:crRNA, or sgRNA fusion directs Cas9 to cleave the target DNA when a double-stranded RNA:DNA heterodimer is formed between the Cas-associated RNA and the target DNA. This system, including the Cas9 protein and engineered sgRNA containing the PAM sequence, has been used for RNA-guided genome editing (see Ramalingam et al., Stem Cells and Development 22(4):595-610 (2013)) and has been applicable to embryonic genome editing. zebrafish in vivo (see Hwang et al., (2013) Nature Biotechnology 31(3):227) with similar editing efficiency to ZFN and TALEN.

Первичные продукты локусов CRISPR, по-видимому, представляют собой короткие РНК, которые содержат внедряющиеся нацеливающие последовательности и называются руководящими РНК или прокариотическими, вызывающими сайлинсинг РНК (psiRNA) с учетом их предполагаемой роли в пути (Makarova et al., 2006. Biol. Direct 1:7; Hale et al., 2008. RNA, 14:2572-2579). Анализ РНК показывает, что транскрипты с локуса CRISPR расщепляются в пределах повторяющихся последовательностей с высвобождением промежуточных РНК-продуктов размером ~60-70 нуклеотидов, которые содержат отдельные внедряющиеся нацеливающие последовательности и фланкирующие повторяющиеся фрагменты (Tang et al., 2002. Proc. Natl. Acad. Sci. 99:7536-7541; Tang et al., 2005. Mol. Microbiol. 55:469-481; Lillestol et al., 2006. Archaea 2:59-72; Brouns et al., 2008. Science 321:960-964; Hale et al., 2008. RNA, 14:2572-2579). У архей Pyrococcus furiosus эти промежуточные РНК далее процессируются в присутствующие в большом количестве, стабильные зрелые psiРНК размером ~35-45 нуклеотидов (Hale et al., 2008. RNA, 14:2572-2579).The primary products of CRISPR loci appear to be short RNAs that contain intruding targeting sequences and are referred to as guide RNAs or prokaryotic silencing RNAs (psiRNAs), given their putative role in the pathway (Makarova et al., 2006. Biol. Direct 1:7; Hale et al., 2008. RNA, 14:2572-2579). RNA analysis shows that transcripts from the CRISPR locus cleave within repeat sequences to release ~60-70 nt RNA intermediates that contain distinct intruding targeting sequences and flanking repeat fragments (Tang et al., 2002. Proc. Natl. Acad. Sci 99:7536-7541 Tang et al 2005 Mol Microbiol 55:469-481 Lillestol et al 2006 Archaea 2:59-72 Brouns et al 2008 Science 321 960-964; Hale et al., 2008. RNA, 14:2572-2579). In the archaea of Pyrococcus furiosus, these intermediate RNAs are further processed into abundant, stable mature psiRNAs of ~35-45 nucleotides in size (Hale et al., 2008. RNA, 14:2572-2579).

Потребность в комплексе crRNA-tracrRNA можно избежать путем использования сконструированной «химерной руководящей РНК» (sgRNA), которая включает шпильку, обычно образуемую с помощью отжига crRNA и tracrRNA (смотрите Jinek et al., (2012) Science 337:816 и Cong et al., (2013) Sciencexpress/10.1126/science.1231143). В S. pyrogenes сконструированное слияние tracrRNA:crRNA, или sgRNA, направляет Cas9 на расщепление ДНК-мишени, когда образуется двухцепочечный РНК:ДНК гетеродимер между Cas-ассоциированными РНК и ДНК-мишенью. Эта система, включающая белок Cas9 и сконструированную sgRNA, содержащую последовательность PAM, использовалась для руководимого РНК редактирования генома (смотрите Ramalingam там же) и была применима для редактирования генома эмбрионов рыбок данио in vivo (смотрите Hwang et al., (2013) Nature Biotechnology 31 (3):227) с эффективностью редактирования, схожей с ZFN и TALEN.The need for a crRNA-tracrRNA complex can be avoided by using an engineered "chimeric guide RNA" (sgRNA) that includes a hairpin usually formed by crRNA and tracrRNA annealing (see Jinek et al., (2012) Science 337:816 and Cong et al ., (2013) Sciencexpress/10.1126/science.1231143). In S. pyrogenes, an engineered tracrRNA:crRNA, or sgRNA fusion directs Cas9 to cleave the target DNA when a double-stranded RNA:DNA heterodimer is formed between the Cas-associated RNA and the target DNA. This system, including the Cas9 protein and an engineered sgRNA containing the PAM sequence, has been used for RNA-guided genome editing (see Ramalingam ibid.) and has been applicable to in vivo zebrafish embryo genome editing (see Hwang et al., (2013) Nature Biotechnology 31 (3):227) with editing efficiency similar to ZFN and TALEN.

Химерные или sgRNA могут быть сконструированы так, чтобы они включали последовательность, комплементарную любой желаемой мишени. В некоторых вариантах осуществления длина руководящей последовательности составляет приблизительно или более чем приблизительно 5, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 35, 40, 45, 50, 75 или более нуклеотидов. В некоторых вариантах осуществления длина руководящей последовательности составляет менее чем приблизительно 75, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 12 или менее нуклеотидов. В некоторых вариантах осуществления sgRNA включает последовательность, которая связывается с 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 или более следующих друг за другом нуклеотидов сайта-мишени в тау, как показано в таблице 1 или 2 (SEQ ID NO:1-6 или 33). В некоторых вариантах осуществления РНК включают 22 основания комплементарности мишени и в форме G[n19], за которыми следует прилегающий к протоспейсеру мотив (PAM) формы NGG или NAG для использования с системой CRISPR/Cas S. pyogenes. Таким образом, в одном способе sgRNA могут быть сконструированы путем использования известной мишени для ZFN в представляющем интерес гене путем (i) совмещения последовательности распознавания гетеродимером ZFN с эталонной последовательностью соответствующего генома (человека, мыши или конкретного вида растений); (ii) определения спейсерной области между половинными сайтами для ZFN; (iii) определения местоположения мотива G[N20]GG, который находится ближе всего к спейсерной области (когда более чем один такой мотив перекрывает спейсер, выбирается мотив, который центрирован относительно спейсера); (iv) использования этого мотива в качестве ядра sgRNA. Этот способ преимущественно основывается на проверенных мишенях для нуклеаз. Альтернативно, sgRNA могут быть разработаны для нацеливания на любую представляющую интерес область, просто идентифицируя подходящую последовательность-мишень, соответствующую формуле G[n20]GG. Наряду с областью комплементарности sgRNA может включать дополнительные нуклеотиды для удлинения до хвостовой области tracrRNA-части sgRNA (смотрите Hsu et al., (2013) Nature Biotech doi: 10.1038/nbt.2647). Длина хвостовых областей может составлять от +67 до +85 нуклеотидов или любое число между ними, при этом предпочтительная длина составляет +85 нуклеотидов. Можно также использовать усеченные sgRNA, «tru-gRNA» (смотрите Fu et al., (2014) Nature Biotech 32 (3):279). В tru-gRNA длина области комплементарности уменьшена до 17 или 18 нуклеотидов.Chimeric or sgRNA can be designed to include a sequence that is complementary to any desired target. In some embodiments, the length of the guide sequence is about or greater than about 5, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 , 28, 29, 30, 35, 40, 45, 50, 75 or more nucleotides. In some embodiments, the guide sequence is less than about 75, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 12 or less nucleotides in length. In some embodiments, the sgRNA includes a sequence that binds to 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 or more consecutive nucleotides of a target site in tau as shown in Table 1 or 2 (SEQ ID NO:1-6 or 33). In some embodiments, the RNAs comprise 22 bases of target complementarity and in the form G[n19] followed by a protospacer adjacent motif (PAM) of the form NGG or NAG for use with the S. pyogenes CRISPR/Cas system. Thus, in one method, sgRNAs can be constructed by using a known ZFN target in a gene of interest by (i) aligning a ZFN heterodimer recognition sequence with a reference sequence of the appropriate genome (human, mouse, or specific plant species); (ii) defining a spacer region between half sites for ZFN; (iii) locating the G[N20]GG motif that is closest to the spacer region (when more than one such motif overlaps the spacer, the motif that is centered on the spacer is selected); (iv) using this motif as the sgRNA core. This method is predominantly based on proven nuclease targets. Alternatively, sgRNAs can be designed to target any region of interest by simply identifying the appropriate target sequence corresponding to the formula G[n20]GG. Along with the complementarity region, the sgRNA can include additional nucleotides to extend to the tail region of the tracrRNA portion of the sgRNA (see Hsu et al., (2013) Nature Biotech doi: 10.1038/nbt.2647). The length of the tail regions can be from +67 to +85 nucleotides, or any number in between, with the preferred length being +85 nucleotides. Truncated sgRNAs, "tru-gRNAs" can also be used (see Fu et al., (2014) Nature Biotech 32(3):279). In tru-gRNA, the length of the complementarity region is reduced to 17 or 18 nucleotides.

Кроме того, могут также использоваться альтернативные последовательности PAM, причем последовательность PAM может представлять собой NAG в качестве альтернативы NGG (Hsu 2013, там же) с использованием Cas9 S. pyogenes. Дополнительные последовательности PAM также могут включать последовательности, в которых отсутствует начальный G (Sander and Joung (2014) Nature Biotech 32 (4):347). Помимо кодируемых S. pyogenes последовательностей PAM для Cas9 могут использоваться другие последовательности PAM, которые являются специфическими для белков Cas9, из других бактериальных источников. Например, последовательности PAM, приведенные ниже (адаптированные из Sander and Joung, там же, и Esvelt et al., (2013) Nat Meth 10 (11):1116), являются специфическими для этих белков Cas9:In addition, alternative PAM sequences can also be used, where the PAM sequence can be NAG as an alternative to NGG (Hsu 2013, ibid.) using S. pyogenes Cas9. Additional PAM sequences may also include sequences lacking the initial G (Sander and Joung (2014) Nature Biotech 32(4):347). In addition to the S. pyogenes encoded PAM sequences for Cas9, other PAM sequences that are specific for Cas9 proteins from other bacterial sources can be used. For example, the PAM sequences below (adapted from Sander and Joung, ibid., and Esvelt et al., (2013) Nat Meth 10(11):1116) are specific for these Cas9 proteins:

ВидView PAMPAM S. pyogenesS. pyogenes NGGNGG S. pyogenesS. pyogenes NAGNAG S. mutansS. mutans NGGNGG S. thermophiliusS. thermophilius NGGNGNGGNG S.thermophiliusS. thermophilius NNAAAWNNAAAW S. thermophiliusS. thermophilius NNAGAANNAGAA S. thermophiliusS. thermophilius NNNGATTNNNGATT C. jejuniC. jejuni NNNNACANNNNACA N. meningitidesN. meningitis NNNNGATTNNNNGATT P. multocidaP. multocida GNNNCNNAGNNNCNNA F. novicidaF. novicida NGNG

Таким образом, подходящую последовательность-мишень для использования с системой CRISPR/Cas S. pyogenes можно выбрать в соответствии со следующим принципом: [n17, n18, n19 или n20](G/A)G. В качестве альтернативы последовательность PAM может следовать принципу G[n17, n18, n19, n20](G/A)G. Для белков Cas9, полученных из не являющихся S. pyogenes бактерий, те же руководящие принципы могут быть использованы, когда альтернативными PAM заменяются последовательности PAM S. pyogenes.Thus, a suitable target sequence for use with the S. pyogenes CRISPR/Cas system can be selected according to the following principle: [n17, n18, n19, or n20](G/A)G. Alternatively, the PAM sequence may follow the G[n17, n18, n19, n20](G/A)G principle. For Cas9 proteins derived from non-S. pyogenes bacteria, the same guidelines can be used when S. pyogenes PAM sequences are replaced with alternative PAMs.

Наиболее предпочтительным является выбор последовательности-мишени с наибольшей вероятностью специфичности, которая позволяет избежать потенциальных последовательностей вне мишени. Эти нежелательные последовательности вне мишени могут быть идентифицированы путем рассмотрения следующих атрибутов: i) сходства по последовательности-мишени, за которой следует последовательность PAM, о которой известно, что она функционирует с используемым белком Cas9; ii) сходной последовательности-мишени с менее чем тремя несовпадениями по сравнению с желаемой последовательностью-мишенью; iii) последовательности-мишени, сходной с таковой в ii), в которой все несоответствия расположены в дистальной области PAM, а не в проксимальной области PAM (есть данные, что нуклеотиды 1-5, непосредственно примыкающие или проксимальные относительно PAM, иногда называемые областью «затравки» (Wu et al., (2014) Nature Biotech doi: 10.1038/nbt2889), являются наиболее важными для распознавания, поэтому предполагаемые сайты вне мишени с несоответствиями, расположенные в области затравки, могут быть наименее вероятно распознаны sgRNA); и iv) сходной последовательности-мишени, в которой несоответствия не последовательно разнесены или разнесены более чем на четыре нуклеотида друг от друга (Hsu 2014, там же). Таким образом, выполняя анализ числа потенциальных сайтов вне мишени в геноме для любой используемой системы CRIPSR/Cas, используя вышеуказанные критерии, можно определить подходящую последовательность-мишень для sgRNA.It is most preferred to select a target sequence with the highest probability of specificity that avoids potential off-target sequences. These undesirable off-target sequences can be identified by considering the following attributes: i) target sequence similarity followed by a PAM sequence known to function with the Cas9 protein used; ii) a similar target sequence with less than three mismatches compared to the desired target sequence; iii) a target sequence similar to that in ii) in which all mismatches are located in the distal region of the PAM, and not in the proximal region of the PAM (there is evidence that nucleotides 1-5 immediately adjacent or proximal to the PAM, sometimes called the region " primers (Wu et al., (2014) Nature Biotech doi: 10.1038/nbt2889) are the most important for recognition, so putative off-target sites with mismatches located in the primer region may be the least likely to be recognized by sgRNA); and iv) a similar target sequence in which the mismatches are not sequentially spaced or more than four nucleotides apart from each other (Hsu 2014, ibid.). Thus, by performing an analysis of the number of potential off-target sites in the genome for any CRIPSR/Cas system used, using the above criteria, a suitable sgRNA target sequence can be determined.

В некоторых вариантах осуществления белок Cas может быть «функциональным производным» встречающегося в природе белка Cas. «Функциональное производное» полипептида с нативной последовательностью представляет собой соединение, обладающее качественными биологическими свойствами, общими с полипептидом с нативной последовательностью. «Функциональные производные» включают, но без ограничения ими, фрагменты нативной последовательности и производные полипептида с нативной последовательностью и его фрагментов, при условии, что они обладают биологической активностью, общей с соответствующим полипептидом с нативной последовательностью. Рассматриваемая здесь биологическая активность представляет собой способность функционального производного к гидролизу ДНК-субстратом на фрагменты. Термин «производное» охватывает как варианты аминокислотной последовательности полипептида, ковалентные модификации, так и их слияния. В некоторых аспектах функциональное производное может заключать в себе единственное биологическое свойство встречающегося в природе белка Cas. В других аспектах функциональное производное может заключать в себе подмножество биологических свойств встречающегося в природе белка Cas. Подходящие производные полипептида Cas или его фрагмента включают, но без ограничения ими, мутанты, слияния, ковалентные модификации белка Cas или его фрагмента. Белок Cas, который включает белок Cas или его фрагмент, а также производные белка Cas или его фрагмента, может быть получен из клетки или синтезирован химически или путем комбинирования этих двух процедур. Клетка может представлять собой клетку, которая от природы продуцирует белок Cas, или клетку, которая от природы продуцирует белок Cas и генетически сконструирована для продуцирования эндогенного белка Cas на более высоком уровне экспрессии или для продуцирования белка Cas с экзогенно введенной нуклеиновой кислоты, которая кодирует Cas, который является одинаковым или отличным от эндогенного Cas. В некоторых случаях клетка не продуцирует белок Cas от природы и генетически сконструирована для продукции белка Cas.In some embodiments, a Cas protein may be a "functional derivative" of a naturally occurring Cas protein. A "functional derivative" of a native sequence polypeptide is a compound that has qualitative biological properties in common with the native sequence polypeptide. "Functional derivatives" include, but are not limited to, native sequence fragments and derivatives of a native sequence polypeptide and fragments thereof, provided that they have a biological activity in common with the corresponding native sequence polypeptide. The biological activity considered here is the ability of a functional derivative to be hydrolyzed into fragments by a DNA substrate. The term "derivative" encompasses both amino acid sequence variants of a polypeptide, covalent modifications, and fusions thereof. In some aspects, a functional derivative may comprise the only biological property of a naturally occurring Cas protein. In other aspects, a functional derivative may comprise a subset of the biological properties of a naturally occurring Cas protein. Suitable derivatives of a Cas polypeptide or fragment thereof include, but are not limited to, mutants, fusions, covalent modifications of the Cas protein or fragment thereof. The Cas protein, which includes the Cas protein or fragment thereof, as well as derivatives of the Cas protein or fragment thereof, can be obtained from a cell or synthesized chemically or by a combination of these two procedures. The cell may be a cell that naturally produces a Cas protein, or a cell that naturally produces a Cas protein and is genetically engineered to produce an endogenous Cas protein at a higher expression level, or to produce a Cas protein from an exogenously introduced nucleic acid that encodes Cas, which is the same as or different from the endogenous Cas. In some cases, the cell does not naturally produce the Cas protein and is genetically engineered to produce the Cas protein.

Приводимые в качестве примера нуклеазные системы CRISPR/Cas, нацеленные на конкретные гены (в том числе гены безопасных гавань), раскрыты, например, в публикации США №2015/0056705.Exemplary CRISPR/Cas nuclease systems targeting specific genes (including safe harbor genes) are disclosed, for example, in US Publication No. 2015/0056705.

Таким образом, нуклеаза включает ДНК-связывающий домен, который специфически связывается с сайтом-мишенью в любом гене, в который желательно вставить донор (трансген), в комбинации с нуклеазным доменом, который расщепляет ДНК.Thus, a nuclease includes a DNA binding domain that specifically binds to a target site in any gene into which a donor (transgene) is desired to be inserted, in combination with a nuclease domain that cleaves the DNA.

Модуляторы гена тауTau gene modulators

Связывающие ДНК для тау домены могут быть слиты или иным образом связаны с любыми дополнительными молекулами (например, полипептидами) для использования в описанных здесь способах. В некоторых вариантах осуществления в способах используются слитые молекулы, включающие по крайней мере одну ДНК-связывающую молекулу (например, ZFP, TALE или химерную руководящую РНК) и гетерологичный регуляторный (функциональный) домен (или его функциональный фрагмент).Tau DNA binding domains can be fused or otherwise linked to any additional molecules (eg, polypeptides) for use in the methods described herein. In some embodiments, methods use fusion molecules comprising at least one DNA-binding molecule (eg, ZFP, TALE, or chimeric guide RNA) and a heterologous regulatory (functional) domain (or functional fragment thereof).

В некоторых вариантах осуществления функциональный домен модулятора тау включает регулирующий транскрипцию домен. Обычные домены включают, например, домены факторов транскрипции (активаторы, репрессоры, коактиваторы, корепрессоры), сайленсеры, онкогены (например, myc, jun, fos, myb, max, mad, rel, ets, bcl, myb, члены семьи mos и т.д.); осуществляющие репарацию ДНК ферменты и связанные с ними факторы и модификаторы; осуществляющие реаранжировку ДНК ферменты и связанные с ними факторы и модификаторы; связанные с хроматином белки и их модификаторы (например, киназы, ацетилазы и деацетилазы); и модифицирующие ДНК ферменты (например, метилтрансферазы, топоизомеразы, геликазы, лигазы, киназы, фосфатазы, полимеразы, эндонуклеазы) и связанные с ними факторы и модификаторы. Смотрите, например, публикацию заявки на патент США с №2013/0253040, полностью включенную сюда посредством ссылки.In some embodiments, the tau modulator functional domain includes a transcriptional regulatory domain. Common domains include, for example, transcription factor domains (activators, repressors, coactivators, corepressors), silencers, oncogenes (e.g., myc, jun, fos, myb, max, mad, rel, ets, bcl, myb, members of the mos family, etc. .d.); DNA repair enzymes and related factors and modifiers; DNA rearrangement enzymes and related factors and modifiers; chromatin-associated proteins and their modifiers (eg, kinases, acetylases, and deacetylases); and DNA modifying enzymes (eg, methyltransferases, topoisomerases, helicases, ligases, kinases, phosphatases, polymerases, endonucleases) and their associated factors and modifiers. See, for example, US Patent Application Publication No. 2013/0253040, incorporated herein by reference in its entirety.

Подходящие домены для достижения активации включают активирующий домен VP16 HSV (смотрите, например, Hagmann et al., J. Virol. 71, 5952-5962 (1997)), ядерные рецепторы гормонов (смотрите, например, Torchia et al., Curr. Opin. Cell. Biol. 10:373-383 (1998)); субъединицу p65 ядерного фактора каппа B (Bitko & Barik, J. Virol. 72:5610-5618 (1998) и Doyle & Hunt, Neuroreport 8:2937-2942 (1997)); Liu et al., Cancer Gene Ther. 5:3-28 (1998)), или искусственные химерные функциональные домены, такие как VP64 (Beerli et al., (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:14623-33), и дегрон (Molinari et al. (1999) EMBO J. 18, 6439-6447). Дополнительные, приводимые в качестве примера активирующие домены включают Oct 1, Oct-2A, Sp1, AP-2 и CTF1 (Seipel et al., EMBO J. 11, 4961-4968 (1992), а также p300, CBP, PCAF, SRC1 PvALF, AtHD2A и ERF-2. Смотрите, например, Robyr et al., (2000) Mol. Endocrinol. 14:329-347; Collingwood et al., (1999) J. Mol. Endocrinol. 23:255-275; Leo et al., (2000) Gene 245:1-11; Manteuffel-Cymborowska (1999) Acta Biochim. Pol. 46:77-89; McKenna et al., (1999) J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 69:3-12; Malik et al., (2000) Trends Biochem. Sci. 25:277-283 и Lemon et al., (1999) Curr. Opin. Genet. Dev. 9:499-504. Дополнительные, приводимые в качестве примера активирующие домены включают, но без ограничения ими, OsGAI, HALF-1, C1, AP1, ARF-5, -6, -7 и -8, CPRF1, CPRF4, MYC-RP/GP и TRAB1. Смотрите, например, Ogawa et al., (2000) Gene 245:21-29; Okanami et al., (1996) Genes Cells 1:87-99; Goff et al., (1991) Genes Dev. 5:298-309; Cho et al. al., (1999) Plant Mol. Biol. 40:419-429; Ulmason et al., (1999) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96:5844-5849; Sprenger-Haussels et al., (2000) Plant J. 22:1-8; Gong et al., (1999) Plant Mol. Biol. 41:33-44; и Hobo et al., (1999) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96:15348-15353.Suitable domains to achieve activation include the HSV VP16 activating domain (see e.g. Hagmann et al., J. Virol. 71, 5952-5962 (1997)), nuclear hormone receptors (see e.g. Torchia et al., Curr. Opin Cell Biol 10:373-383 (1998)); the p65 subunit of nuclear factor kappa B (Bitko & Barik, J. Virol. 72:5610-5618 (1998) and Doyle & Hunt, Neuroreport 8:2937-2942 (1997)); Liu et al., Cancer Gene Ther. 5:3-28 (1998)), or artificial chimeric functional domains such as VP64 (Beerli et al., (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:14623-33), and degron (Molinari et al. (1999) EMBO J. 18, 6439-6447). Additional exemplary activating domains include Oct 1, Oct-2A, Sp1, AP-2, and CTF1 (Seipel et al., EMBO J. 11, 4961-4968 (1992) as well as p300, CBP, PCAF, SRC1 PvALF, AtHD2A and ERF-2 See, for example, Robyr et al., (2000) Mol Endocrinol 14:329-347 Collingwood et al., (1999) J Mol Endocrinol 23:255-275; Leo et al., (2000) Gene 245:1-11; Manteuffel-Cymborowska (1999) Acta Biochim. Pol. 46:77-89; McKenna et al., (1999) J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 69 :3-12 Malik et al., (2000) Trends Biochem. Sci. 25:277-283 and Lemon et al., (1999) Curr. Opin. Genet. Dev. 9:499-504. by way of example, activating domains include, but are not limited to, OsGAI, HALF-1, C1, AP1, ARF-5, -6, -7, and -8, CPRF1, CPRF4, MYC-RP/GP, and TRAB1. See, for example, Ogawa et al., (2000) Gene 245:21-29; Okanami et al., (1996) Genes Cells 1:87-99; Goff et al., (1991) Genes Dev. 5:298-309; Cho et al. al. al., (1999) Plant Mol Biol 40:419-429 Ulmason et al., (1999) Pro c. Natl. Acad. sci. USA 96:5844-5849; Sprenger-Haussels et al., (2000) Plant J. 22:1-8; Gong et al., (1999) Plant Mol. Biol. 41:33-44; and Hobo et al., (1999) Proc. Natl. Acad. sci. USA 96:15348-15353.

Приводимые в качестве примера подавляющие домены, которые могут использоваться для получения репрессоров тау, включают, но без ограничения ими, KRAB A/B, KOX, TGF-бета-индуцибельный ранний ген (TIEG), v-erbA, SID, MBD2, MBD3, члены семейства DNMT (например, DNMT1, DNMT3A, DNMT3B), Rb и MeCP2. Смотрите, например, Bird et al., (1999) Cell 99:451-454; Tyler et al., (1999) Cell 99:443-446; Knoepfler et al., (1999) Cell 99:447-450; и Robertson et al., (2000) Nature Genet. 25:338-342. Дополнительные, приводимые в качестве примера подавляющие домены включают, но без ограничения ими, ROM2 и AtHD2A. Смотрите, например, Chem et al., (1996) Plant Cell 8:305-321; и Wu et al., (2000) Plant J. 22:19-27.Exemplary inhibitory domains that can be used to generate tau repressors include, but are not limited to, KRAB A/B, KOX, TGF-beta inducible early gene (TIEG), v-erbA, SID, MBD2, MBD3, members of the DNMT family (eg, DNMT1, DNMT3A, DNMT3B), Rb, and MeCP2. See, for example, Bird et al., (1999) Cell 99:451-454; Tyler et al., (1999) Cell 99:443-446; Knoepfler et al., (1999) Cell 99:447-450; and Robertson et al., (2000) Nature Genet. 25:338-342. Additional exemplary inhibitory domains include, but are not limited to, ROM2 and AtHD2A. See, for example, Chem et al., (1996) Plant Cell 8:305-321; and Wu et al., (2000) Plant J. 22:19-27.

В некоторых случаях домен участвует в эпигенетической регуляции хромосомы. В некоторых вариантах осуществления домен представляет собой гистон-ацетилтрансферазу (HAT), например, тип A, ядернолокализованный, такой как члены семейства MYST MOZ, Ybf2/Sas3, MOF и Tip60, члены семейства GNAT Gcn5 или pCAF, члены семейства p300 CBP, p300 или Rtt109 (Berndsen and Denu (2008) Curr Opin Struct Biol 18 (6): 682-689). В других случаях домен представляет собой гистон-деацетилазу (HDAC), такую как класс I (HDAC-1, 2, 3 и 8), класс II (HDAC IIA (HDAC-4, 5, 7 и 9), HDAC IIB (HDAC 6 и 10)), класс IV (HDAC-11), класс III (также известный как сиртуины (SIRT); SIRT1-7) (смотрите Mottamal et al., (2015) Molecules 20 (3):3898-3941). Другим доменом, который используется в некоторых вариантах осуществления, является гистон-фосфорилаза или -киназа, примеры которых включают MSK1, MSK2, ATR, ATM, DNA-PK, Bub1, VprBP, IKK-α, PKCβ1, Dik/Zip, JAK2, PKC5, WSTF и СК2. В некоторых вариантах осуществления осуществляющий метилирование домен используется и может быть выбран из групп, таких как Ezh2, PRMT1/6, PRMT5/7, PRMT 2/6, CARM1, set7/9, MLL, ALL-1, Suv 39h, G9a, SETDB1, Ezh2, Set2, Dot1, PRMT 1/6, PRMT 5/7, PR-Set7 и Suv4-20h. Домены, участвующие в сумоилировании и биотинилировании (Lys9, 13, 4, 18 и 12), также могут использоваться в некоторых вариантах осуществления (ради обзора смотрите Kousarides (2007) Cell 128:693-705).In some cases, the domain is involved in the epigenetic regulation of the chromosome. In some embodiments, the domain is a histone acetyltransferase (HAT), e.g., type A, nuclear localized, such as MYST family members MOZ, Ybf2/Sas3, MOF and Tip60, GNAT family members Gcn5 or pCAF, p300 CBP family members, p300 or Rtt109 (Berndsen and Denu (2008) Curr Opin Struct Biol 18 (6): 682-689). In other cases, the domain is a histone deacetylase (HDAC) such as class I (HDAC-1, 2, 3 and 8), class II (HDAC IIA (HDAC-4, 5, 7 and 9), HDAC IIB (HDAC 6 and 10)), class IV (HDAC-11), class III (also known as sirtuins (SIRT); SIRT1-7) (see Mottamal et al., (2015) Molecules 20(3):3898-3941). Another domain that is used in some embodiments is histone phosphorylase or β-kinase, examples of which include MSK1, MSK2, ATR, ATM, DNA-PK, Bub1, VprBP, IKK-α, PKCβ1, Dik/Zip, JAK2, PKC5 , WSTF and CK2. In some embodiments, a methylating domain is used and may be selected from groups such as Ezh2, PRMT1/6, PRMT5/7, PRMT 2/6, CARM1, set7/9, MLL, ALL-1, Suv 39h, G9a, SETDB1 , Ezh2, Set2, Dot1, PRMT 1/6, PRMT 5/7, PR-Set7 and Suv4-20h. Domains involved in sumoylation and biotinylation (Lys9, 13, 4, 18 and 12) can also be used in some embodiments (for a review, see Kousarides (2007) Cell 128:693-705).

Слитые молекулы конструируют способами клонирования и биохимической конъюгации, которые хорошо известны специалистам в данной области техники. Слитые молекулы включают ДНК-связывающий домен и функциональный домен (например, активирующий или подавляющий транскрипцию домен). Слитые молекулы также необязательно включают сигналы ядерной локализации (такие как, например, сигнал от среднего Т-антигена SV40) и эпитопные метки (такие как, например, FLAG и гемагглютинин). Слитые белки (и кодирующие их нуклеиновые кислоты) конструируют так, чтобы трансляционная рамка считывания сохранялась среди компонентов слияния.Fusion molecules are constructed by cloning and biochemical conjugation methods that are well known to those skilled in the art. Fusion molecules include a DNA-binding domain and a functional domain (eg, a transcription-activating or repressing domain). The fusion molecules also optionally include nuclear localization signals (such as, for example, the signal from the SV40 middle T antigen) and epitope marks (such as, for example, FLAG and hemagglutinin). Fusion proteins (and the nucleic acids encoding them) are designed so that the translational reading frame is conserved among the fusion components.

Слияния между полипептидным компонентом функционального домена (или его функциональным фрагментом), с одной стороны, и небелковым ДНК-связывающим доменом (например, антибиотиком, интеркалятором, связующим с малой бороздкой, нуклеиновой кислотой), с другой стороны, конструируют способами биохимической конъюгации, известными специалистам в данной области техники. Смотрите, например, каталог Pierce Chemical Company (Rockford, IL). Были описаны способы и композиции для слияний связующего с малой бороздкой и полипептида. Mapp et al., (2000) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97:3930-3935. Аналогично, CRISPR/Cas-TF и нуклеазы, включающие представляющий собой нуклеиновую кислоту компонент в виде sgRNA в ассоциации с полипептидным компонентом в качестве функционального домена, также известны специалистам в данной области техники и подробно здесь описаны.Fusions between a functional domain polypeptide component (or a functional fragment thereof) on the one hand and a non-protein DNA binding domain (e.g. antibiotic, minor groove intercalator, nucleic acid) on the other hand are constructed by biochemical conjugation methods known to those skilled in the art. in this field of technology. See, for example, the catalog of Pierce Chemical Company (Rockford, IL). Methods and compositions have been described for fusions of a minor groove binder and a polypeptide. Mapp et al., (2000) Proc. Natl. Acad. sci. USA 97:3930-3935. Similarly, CRISPR/Cas-TF and nucleases comprising a sgRNA nucleic acid component in association with a polypeptide component as a functional domain are also known to those skilled in the art and are described in detail herein.

Слитая молекула может быть составлена в композицию с фармацевтически приемлемым носителем, как известно специалистам в данной области техники. Смотрите, например, Remington's Pharmaceutical Sciences, 17-е издание, 1985, и публикацию находящейся в совместной собственности международной заявки на патент с № WO 00/42219.The fusion molecule may be formulated with a pharmaceutically acceptable carrier as known to those skilled in the art. See, for example, Remington's Pharmaceutical Sciences, 17th edition, 1985, and co-owned International Patent Application No. WO 00/42219.

Функциональный компонент/домен слитой молекулы может быть выбран из любого множества различных компонентов, способных влиять на транскрипцию гена, когда слитая молекула связывается с последовательностью-мишенью с помощью свого ДНК-связывающего домена. Следовательно, функциональный компонент может включать, но без ограничения ими, различные домены факторов транскрипции, такие как активаторы, репрессоры, коактиваторы, корепрессоры и сайленсеры.The functional component/domain of the fusion molecule can be selected from any of a variety of different components capable of influencing gene transcription when the fusion molecule binds to the target sequence via its DNA binding domain. Therefore, a functional component may include, but is not limited to, various transcription factor domains such as activators, repressors, coactivators, corepressors, and silencers.

В некоторых вариантах осуществления слитая молекула включает ДНК-связывающий домен и нуклеазный домен с созданием функциональных молекул, которые способны распознавать намеченную нуклеиновую кислоту-мишень через свои сконструированные (ZFP или TALE или sgRNA) ДНК-связывающие домены, и с созданием нуклеаз (например, нуклеазы с цинковыми пальцами или нуклеаз TALE или нуклеаз CRISPR/Cas), которые вызывают расщепление ДНК вблизи сайта связывания ДНК посредством нуклеазной активности. Это расщепление приводит к инактивации (репрессии) гена тау. Таким образом, репрессоры тау также включают нуклеазы для тау.In some embodiments, the fusion molecule comprises a DNA binding domain and a nuclease domain to generate functional molecules that are capable of recognizing the intended target nucleic acid through their engineered (ZFP or TALE or sgRNA) DNA binding domains and to generate nucleases (e.g., nuclease with zinc fingers or TALE nucleases or CRISPR/Cas nucleases), which cause DNA cleavage near the DNA binding site through nuclease activity. This cleavage leads to inactivation (repression) of the tau gene. Thus, tau repressors also include tau nucleases.

Таким образом, описанные здесь способы и композиции являются широко применимыми и могут включать любую представляющую интерес нуклеазу. Неограничивающие примеры нуклеаз включают мегануклеазы, TALEN и нуклеазы с цинковыми пальцами. Нуклеаза может включать гетерологичные ДНК-связывающие и расщепляющие домены (например, нуклеазы с цинковыми пальцами; TALEN; мегануклеазные ДНК-связывающие домены с гетерологичными расщепляющими доменами, sgRNA в ассоциации с нуклеазными доменами), или, альтернативно, ДНК-связывающий домен встречающейся в природе нуклеазы может быть изменен для связывания с выбранным сайтом-мишенью (например, мегануклеаза, которая была сконструирована так, чтобы связываться с сайтом, отличным от соответствующего ей сайта связывания).Thus, the methods and compositions described herein are broadly applicable and may include any nuclease of interest. Non-limiting examples of nucleases include meganucleases, TALEN, and zinc finger nucleases. The nuclease may include heterologous DNA-binding and cleaving domains (e.g., zinc finger nucleases; TALEN; meganuclease DNA-binding domains with heterologous cleavage domains, sgRNA in association with nuclease domains), or alternatively, the DNA-binding domain of a naturally occurring nuclease can be modified to bind to a selected target site (eg, a meganuclease that has been engineered to bind to a site other than its corresponding binding site).

Нуклеазный домен может быть получен из любой нуклеазы, например любой эндонуклеазы или экзонуклеазы. Неограничивающие примеры подходящих нуклеазных (расщепляющих) доменов, которые могут быть слиты с связывающими ДНК для тау доменами, описанными здесь, включают домены из любого рестрикционного фермента, например, рестрикционного фермента IIS типа (например, FokI). В некоторых вариантах осуществления расщепляющие домены представляют собой половинные домены (полудомены) для расщепления, которые требуют димеризации для расщепляющей активности. Смотрите, например, патенты США с №8586526, 8409861 и 7888121, полностью включенные сюда посредством ссылки. Как правило, два слитых белка необходимы для расщепления, если слитые белки включают половинный домен для расщепления. Альтернативно, можно использовать один белок, включающий два половинных домена для расщепления. Два половинных домена для расщепления могут быть получены из одной и той же эндонуклеазы (или ее функциональных фрагментов), или каждый половинный домен для расщепления может быть получен из разных эндонуклеаз (или ее функциональных фрагментов). Кроме того, сайты-мишени для двух слитых белков предпочтительно расположены по отношению друг к другу так, что связывание двух слитых белков с их соответствующими сайтами-мишенями помещает половинные домены в такую пространственную ориентацию друг к другу, которая позволяет половинным доменам для расщепления образовывать функциональный расщепляющий домен, например, в результате димеризации.The nuclease domain can be derived from any nuclease, such as any endonuclease or exonuclease. Non-limiting examples of suitable nuclease (cleavage) domains that can be fused to the tau DNA binding domains described herein include domains from any restriction enzyme, eg a type IIS restriction enzyme (eg FokI). In some embodiments, cleavage domains are cleavage half domains (semi-domains) that require dimerization for cleavage activity. See, for example, US Pat. Typically, two fusion proteins are required for cleavage if the fusion proteins include a half domain for cleavage. Alternatively, a single protein can be used that includes two half domains for cleavage. The two cleavage half domains may be derived from the same endonuclease (or functional fragments thereof), or each cleavage half domain may be derived from different endonucleases (or functional fragments thereof). In addition, the target sites for the two fusion proteins are preferably positioned relative to each other such that binding of the two fusion proteins to their respective target sites places the half domains in such a spatial orientation to each other that allows the half domains to be cleaved to form a functional cleavage site. domain, for example, as a result of dimerization.

Нуклеазный домен также может быть получен из любой мегануклеазы (хоминг-эндонуклеазы), также может быть использован домен с расщепляющей активностью от описанных здесь нуклеаз, в том числе, но без ограничения ими, I-SceI, I-CeuI, PI-PspI, PI-Sce, I-SceIV, I-CsmI, I-PanI, I-SceII, I-PpoI, I-SceIII, I-CreI, I-TevI, I-TevII и I-TevIII.The nuclease domain can also be derived from any meganuclease (homing endonuclease), and a cleavage domain from the nucleases described herein can also be used, including, but not limited to, I-SceI, I-CeuI, PI-PspI, PI -Sce, I-SceIV, I-CsmI, I-PanI, I-SceII, I-PpoI, I-SceIII, I-CreI, I-TevI, I-TevII and I-TevIII.

В некоторых вариантах осуществления нуклеаза включает компактную TALE-нуклеазу (cTALEN). Это одноцепочечные слитые белки, связывающие ДНК-связывающий домен TALE с нуклеазным доменом TevI. Слитый белок может или действовать как никаза, ограниченная областью TALE, или создавать двухцепочечный разрыв, в зависимости от того, где расположен ДНК-связывающий домен TALE относительно нуклеазного домена мегануклеазы (например, TevI) (смотрите Beurdeley et al., (2013) Nat Comm: 1-8 DOI: 10.1038/ncomms2782).In some embodiments, the implementation of the nuclease includes compact TALE-nuclease (cTALEN). These are single-stranded fusion proteins that link the DNA-binding domain of TALE to the nuclease domain of TevI. The fusion protein can either act as a nickase restricted to the TALE region or create a double-strand break, depending on where the TALE DNA-binding domain is located relative to the nuclease domain of the meganuclease (e.g., TevI) (see Beurdeley et al., (2013) Nat Comm : 1-8 DOI: 10.1038/ncomms2782).

В других вариантах осуществления TALE-нуклеаза представляет собой мега-TAL. Эти мега-TAL-нуклеазы представляют собой слитые белки, включающие ДНК-связывающий домен TALE и мегануклеазный расщепляющий домен. Расщепляющий домен мегануклеазы активен в виде мономера и не требует димеризации для активности. (Смотрите Boissel et al., (2013) Nucl Acid Res: 1-13, doi: 10.1093/nar/gkt1224).In other embodiments, the TALE nuclease is mega-TAL. These mega-TAL nucleases are fusion proteins comprising the TALE DNA-binding domain and the meganuclease cleavage domain. The cleaving domain of the meganuclease is active as a monomer and does not require dimerization to be active. (See Boissel et al., (2013) Nucl Acid Res: 1-13, doi: 10.1093/nar/gkt1224).

Кроме того, нуклеазный домен мегануклеазы также может проявлять ДНК-связывающую функциональность. Любые TALEN могут использоваться в сочетании с дополнительными TALEN (например, одной или более TALEN (cTALEN или FokI-TALEN) с одной или более мега-TAL и/или ZFN.In addition, the nuclease domain of a meganuclease can also exhibit DNA-binding functionality. Any TALEN may be used in conjunction with additional TALENs (for example, one or more TALENs (cTALEN or FokI-TALEN) with one or more mega-TALs and/or ZFNs.

Кроме того, расщепляющие домены могут включать одно или более изменений по сравнению с диким типом, например, для образования облигатных гетеродимеров, которые уменьшают или устраняют эффекты расщепления вне мишени. Смотрите, например, патенты США №7914796, 8034598 и 8623618, полностью включенные сюда посредством ссылки.In addition, the cleavage domains may include one or more changes from the wild type, for example, to form obligate heterodimers, which reduce or eliminate the effects of off-target cleavage. See, for example, US patent No. 7914796, 8034598 and 8623618, fully incorporated here by reference.

Описанные здесь нуклеазы могут создавать двухцепочечные или одноцепочечные разрывы в двухцепочечной мишени (например, гене). Создание одноцепочечных разрывов («ников») описано, например, в патентах США с №8703489 и 9200266, включенных сюда посредством ссылки, в которых описано, как мутация каталитического домена одного из нуклеазных доменов приводит к появлению никазы.The nucleases described herein can create double-stranded or single-stranded breaks in a double-stranded target (eg, a gene). The creation of single-strand breaks ("nicks") is described, for example, in US patents with No. 8703489 and 9200266, included here by reference, which describe how a mutation of the catalytic domain of one of the nuclease domains leads to the appearance of nikase.

Таким образом, нуклеазный (расщепляющий) домен или половинный домен для расщепления может представлять собой любую часть белка, которая сохраняет расщепляющую активность или которая сохраняет способность к мультимеризации (например, димеризации) с образованием функционального расщепляющего домена.Thus, a nuclease (cleavage) domain or cleavage half domain can be any portion of a protein that retains cleaving activity or that retains the ability to multimerize (eg, dimerize) to form a functional cleavage domain.

Альтернативно, нуклеазы могут быть собраны in vivo в сайте-мишени нуклеиновой кислоты с использованием так называемой технологии «сплит-ферментов» (разделенных ферментов) (смотрите, например, публикацию заявки на патент США №2009/0068164). Компоненты таких сплит-ферментов могут быть экспрессированы либо на отдельных экспрессионных конструкциях, либо могут быть связаны в одну открытую рамку считывания, в которой отдельные компоненты разделены, например, саморасщепляющимся пептидом 2А или последовательностью IRES. Компоненты могут быть отдельными связывающими доменами «цинковые пальцы» или доменами связывающего нуклеиновую кислоту домена мегануклеазы.Alternatively, nucleases can be assembled in vivo at the target site of a nucleic acid using so-called "split enzyme" technology (see, for example, US Patent Application Publication No. 2009/0068164). The components of such split enzymes may be expressed either on separate expression constructs or may be linked into a single open reading frame in which the individual components are separated by, for example, a 2A self-cleaving peptide or an IRES sequence. The components may be individual zinc finger binding domains or nucleic acid binding domain domains of a meganuclease.

Нуклеазы могут быть подвергнуты скринингу на активность перед использованием, например, в хромосомной системе на основе дрожжей, как описано в публикации заявки на патент США №2009/0111119. Экспрессирующие нуклеазы конструкции могут быть легко созданы с использованием методов, известных в данной области техники.Nucleases can be screened for activity prior to use, for example in a yeast-based chromosome system, as described in US Patent Application Publication No. 2009/0111119. Nuclease-expressing constructs can be readily generated using methods known in the art.

Экспрессия слитых белков (или их компонентов) может контролироваться конститутивным промотором или индуцибельным промотором, например промотором галактокиназы, который активируется (дерепрессируется) в присутствии рафинозы и/или галактозы, и подавляется в присутствии глюкозы. Неограничивающие примеры предпочтительных промоторов включают специфические для нервных клеток промоторы NSE, Synapsin, CAMKiia и MECP. Неограничивающие примеры повсеместных промоторов включают CAS и Ubc. Дальнейшие варианты осуществления включают использование саморегулирующихся промоторов (посредством включения сайтов связывания с высоким сродством для связывающего ДНК для тау домена), как описано в публикации заявки на патент США №2015/0267205).Expression of the fusion proteins (or components thereof) can be controlled by a constitutive promoter or an inducible promoter, such as the galactokinase promoter, which is activated (derepressed) in the presence of raffinose and/or galactose and downregulated in the presence of glucose. Non-limiting examples of preferred promoters include the nerve cell-specific NSE, Synapsin, CAMKiia and MECP promoters. Non-limiting examples of ubiquitous promoters include CAS and Ubc. Further embodiments include the use of self-regulating promoters (by including high affinity binding sites for the DNA binding for the tau domain) as described in US Patent Application Publication No. 2015/0267205).

ДоставкаDelivery

Белки и/или полинуклеотиды (например, модуляторы тау) и композиции, содержащие описанные здесь белки и/или полинуклеотиды, могут доставляться в клетку-мишень любым подходящим способом, включая, например, инъекцию белков, с использованием мРНК и/или экспрессионной конструкции (например, плазмиды, лентивирусного вектора, AAV вектора, Ad вектора и т.д.). В предпочтительных вариантах осуществления репрессор доставляется с использованием AAV вектора, включая, но без ограничения этим, AAV9 (смотрите патент США с №7198951), AAV вектор, описанный в патенте США с №9585971, и/или вектор AAV, описанный в предварительной заявке на патент США с №62/503121.Proteins and/or polynucleotides (e.g., tau modulators) and compositions containing the proteins and/or polynucleotides described herein can be delivered to a target cell by any suitable method, including, for example, injection of proteins, using mRNA and/or an expression construct (e.g. , plasmid, lentiviral vector, AAV vector, Ad vector, etc.). In preferred embodiments, the repressor is delivered using an AAV vector, including but not limited to AAV9 (see US Pat. No. 7,198,951), an AAV vector as described in US Pat. No. 9,585,971, and/or an AAV vector as described in Provisional Application No. US Patent No. 62/503121.

Способы доставки белков, включающих белки с цинковыми пальцами, описанные здесь, описаны, например, в патентах США с №6452442; 6503717; 6534261; 6599692; 6607882; 6689558; 6824978; 6933113; 6979539; 7013219; и 7163824, раскрытие всех из которых включено сюда посредством ссылки во всей их полноте.Methods for delivering proteins including zinc finger proteins described herein are described, for example, in US Pat. Nos. 6,452,442; 6503717; 6534261; 6599692; 6607882; 6689558; 6824978; 6933113; 6979539; 7013219; and 7163824, the disclosure of all of which is incorporated here by reference in their entirety.

Могут использоваться любые векторные системы, включая, но без ограничения этим, плазмидные векторы, ретровирусные векторы, лентивирусные векторы, аденовирусные векторы, поксвирусные векторы; векторы на основе вируса герпеса и аденоассоциированного вируса и т.д. Смотрите также патенты США с №8586526; 6534261; 6607882; 6824978; 6933113; 6979539; 7013219 и 7163824, полностью включенные сюда посредством ссылки. Кроме того, будет очевидно, что любой из этих векторов может включать одну или более последовательностей, кодирующих ДНК-связывающий белок. Таким образом, когда в клетку вводится один или более модуляторов (например, репрессоров) тау, последовательности, кодирующие белковые компоненты и/или полинуклеотидные компоненты, могут переноситься в одном и том же векторе или в разных векторах. Когда используется множество векторов, каждый вектор может включать последовательность, кодирующую один или более модуляторов (например, репрессоров) тау или их компоненты. В предпочтительных вариантах осуществления векторной системой является AAV вектор, например, AAV9 или вариант AAV, описанный в патенте США с №9585971 и/или предварительной заявке на патент США с №62/503121.Any vector system can be used, including, but not limited to, plasmid vectors, retroviral vectors, lentiviral vectors, adenovirus vectors, poxvirus vectors; vectors based on herpes virus and adeno-associated virus, etc. See also US Pat. No. 8,586,526; 6534261; 6607882; 6824978; 6933113; 6979539; 7013219 and 7163824, incorporated herein by reference in their entirety. In addition, it will be obvious that any of these vectors may include one or more sequences encoding a DNA binding protein. Thus, when one or more tau modulators (eg, repressors) are introduced into a cell, sequences encoding protein components and/or polynucleotide components may be carried in the same vector or in different vectors. When multiple vectors are used, each vector may include a sequence encoding one or more tau modulators (eg, repressors), or components thereof. In preferred embodiments, the vector system is an AAV vector, such as AAV9 or an AAV variant as described in US Patent No. 9,585,971 and/or US Provisional Application No. 62/503,121.

Обычные способы переноса генов на вирусной и невирусной основе могут использоваться для введения нуклеиновых кислот, кодирующих сконструированные модуляторы тау, в клетки (например, клетки млекопитающих) и ткани-мишени. Такие способы также могут использоваться для введения нуклеиновых кислот, кодирующих такие репрессоры (или их компоненты) в клетки in vitro. В некоторых вариантах осуществления нуклеиновые кислоты, кодирующие репрессоры, вводят для применения в генной терапии in vivo или ex vivo. Системы доставки на основе невирусного вектора включают ДНК-плазмиды, «голую» нуклеиновую кислоту и нуклеиновую кислоту в комплексе со средством доставки, таким как липосома или полоксамер. Системы доставки на основе вирусных векторов включают содержащие ДНК и РНК вирусы, которые имеют или эписомный, или интегрированный геном после доставки в клетку. Ради обзора процедур генной терапии смотрите Anderson, Science 256:808-813 (1992); Nabel & Felgner, TIBTECH 11:211-217 (1993); Mitani & Caskey, TIBTECH 11:162-166 (1993); Dillon, TIBTECH 11:167-175 (1993); Miller, Nature 357:455-460 (1992); Van Brunt, Biotechnology 6(10):1149-1154 (1988); Vigne, Restorative Neurology and Neuroscience 8:35-36 (1995); Kremer & Perricaudet, British Medical Bulletin 51(1):31-44 (1995); Haddada et al., in Current Topics in Microbiology and Immunology Doerfler and Böhm (eds.) (1995); и Yu et al., Gene Therapy 1:13-26 (1994).Conventional viral and non-viral-based gene transfer techniques can be used to introduce nucleic acids encoding engineered tau modulators into cells (eg, mammalian cells) and target tissues. Such methods can also be used to introduce nucleic acids encoding such repressors (or components thereof) into cells in vitro. In some embodiments, nucleic acids encoding repressors are administered for use in in vivo or ex vivo gene therapy. Non-viral vector-based delivery systems include DNA plasmids, naked nucleic acid, and nucleic acid complexed with a delivery vehicle such as a liposome or poloxamer. Viral vector-based delivery systems include DNA- and RNA-containing viruses that have either an episomal or an integrated genome upon delivery into a cell. For a review of gene therapy procedures, see Anderson, Science 256:808-813 (1992); Nabel & Felgner, TIBTECH 11:211-217 (1993); Mitani & Caskey, TIBTECH 11:162-166 (1993); Dillon, TIBTECH 11:167-175 (1993); Miller, Nature 357:455-460 (1992); Van Brunt, Biotechnology 6(10):1149-1154 (1988); Vigne, Restorative Neurology and Neuroscience 8:35-36 (1995); Kremer & Perricaudet, British Medical Bulletin 51(1):31-44 (1995); Haddada et al., in Current Topics in Microbiology and Immunology Doerfler and Böhm (eds.) (1995); and Yu et al., Gene Therapy 1:13-26 (1994).

Способы невирусной доставки нуклеиновых кислот включают электропорацию, липофекцию, микроинъекцию, баллистическую трансформацию, виросомы, липосомы, иммунолипосомы, поликатион или конъюгаты липид:нуклеиновая кислота, голую ДНК, голую РНК, искусственные вирионы и усиленное агентами поглощение ДНК. Сонопорация с использованием, например, системы Sonitron 2000 (Rich-Mar) также может использоваться для доставки нуклеиновых кислот. В предпочтительном варианте осуществления одна или более нуклеиновых кислот доставляются в виде мРНК. Также предпочтительным является использование кэппированных мРНК для повышения эффективности трансляции и/или стабильности мРНК. Особенно предпочтительными являются кэп-группировки ARCA (anti-reverse cap analog) или их варианты. Смотрите патенты США с №7074596 и 8153773, включенные сюда посредством ссылки.Methods for non-viral delivery of nucleic acids include electroporation, lipofection, microinjection, ballistic transformation, virosomes, liposomes, immunoliposomes, polycation or lipid:nucleic acid conjugates, naked DNA, naked RNA, artificial virions, and agent-enhanced DNA uptake. Sonoporation using, for example, the Sonitron 2000 system (Rich-Mar) can also be used to deliver nucleic acids. In a preferred embodiment, one or more nucleic acids are delivered as mRNA. Also preferred is the use of capped mRNAs to improve translation efficiency and/or mRNA stability. Particularly preferred are ARCA (anti-reverse cap analog) caps or variants thereof. See US Pat. Nos. 7,074,596 and 8,153,773, incorporated herein by reference.

Дополнительные, приводимые в качестве примера системы доставки нуклеиновых кислот включают системы, предоставляемые Amaxa Biosystems (Cologne, Германия), Maxcyte, Inc. (Rockville, Maryland), BTX Molecular Delivery Systems (Holliston, MA) и Copernicus Therapeutics Inc (смотрите, например, патент США с №6008336). Липофекция описана, например, в патентах США с №5049386; 4946787; и 4897355), а реагенты для липофекции доступны коммерчески (например, Transfectam™ и Lipofectin™ и Lipofectamine™ RNAiMAX). Катионные и нейтральные липиды, которые подходят для эффективной липофекции полинуклеотидов через распознавание рецепторов, включают липиды Felgner, публикация международной заявки на патент с № WO 91/17424 и WO 91/16024. Доставка может осуществляться в клетки (введение ex vivo) или в ткани-мишени (введение in vivo).Additional exemplary nucleic acid delivery systems include those provided by Amaxa Biosystems (Cologne, Germany), Maxcyte, Inc. (Rockville, Maryland), BTX Molecular Delivery Systems (Holliston, MA), and Copernicus Therapeutics Inc (see, for example, US Pat. No. 6,008,336). Lipofection is described, for example, in US patents No. 5049386; 4946787; and 4897355), and lipofection reagents are commercially available (eg Transfectam™ and Lipofectin™ and Lipofectamine™ RNAiMAX). Cationic and neutral lipids that are suitable for efficient lipofection of polynucleotides via receptor recognition include Felgner lipids, International Patent Publication No. WO 91/17424 and WO 91/16024. Delivery can be to cells (ex vivo administration) or to target tissues (in vivo administration).

Приготовление комплексов липид:нуклеиновая кислота, включая целенаправленные липосомы, такие как иммунолипидные комплексы, хорошо известно специалистам в данной области техники (смотрите, например, Crystal, Science 270:404-410 (1995); Blaese et al., Cancer Gene Ther. 2:291-297 (1995); Behr et al., Bioconjugate Chem. 5:382-389 (1994); Remy et al., Bioconjugate Chem. 5:647-654 (1994); Gao. et al., Gene Therapy 2:710-722 (1995); Ahmad et al., Cancer Res. 52:4817-4820 (1992); патенты США с №4186183; 4217344; 4235871; 4261975; 4485054; 4501728; 4774085; 4837028 и 4946787).The preparation of lipid:nucleic acid complexes, including targeted liposomes such as immunolipid complexes, is well known to those skilled in the art (see, for example, Crystal, Science 270:404-410 (1995); Blaese et al., Cancer Gene Ther. 2 :291-297 (1995) Behr et al Bioconjugate Chem 5:382-389 (1994) Remy et al Bioconjugate Chem 5:647-654 (1994) Gao et al Gene Therapy 2:710-722 (1995); Ahmad et al., Cancer Res. 52:4817-4820 (1992);

Дополнительные способы доставки включают использование упаковки доставляемых нуклеиновых кислот в средства доставки EnGeneIC (EDV). Эти EDV специфически доставляются в ткани-мишени с использованием биспецифических антител, причем одно плечо антитела обладает специфичностью для ткани-мишени, а другое специфично для EDV. Антитело переносит EDV на поверхность клетки-мишени, а затем EDV вводится в клетку путем эндоцитоза. Попадая в клетку, содержимое высвобождается (смотрите MacDiarmid et al., (2009) Nature Biotechnology 27 (7):643).Additional delivery methods include the use of packaging of delivered nucleic acids in EnGeneIC delivery vehicles (EDVs). These EDVs are specifically delivered to target tissues using bispecific antibodies, with one arm of the antibody specific for the target tissue and the other specific for the EDV. The antibody carries the EDV to the surface of the target cell, and then the EDV is introduced into the cell by endocytosis. Upon entering the cell, the contents are released (see MacDiarmid et al., (2009) Nature Biotechnology 27(7):643).

При применении систем на основе РНК- или ДНК-содержащих вирусов для доставки нуклеиновых кислот, кодирующих сконструированные ZFP, TALE или системы CRISPR/Cas, используются преимущества весьма сформировавшихся в процессе эволюции процессов для нацеливания вируса на конкретные клетки в организме и передачи полезного груза в ядро. Вирусные векторы можно вводить непосредственно пациентам (in vivo), или их можно использовать для обработки клеток in vitro, и модифицированные клетки вводятся пациентам (ex vivo). Обычные основанные на вирусах системы для доставки ZFP, TALE или систем CRISPR/Cas включают, но без ограничения ими, ретровирусные, лентивирусные, аденовирусные векторы, векторы на основе аденоассоциированных вирусов, вируса коровьей оспы и вируса простого герпеса для переноса генов. При использовании способов переноса генов ретровирусом, лентивирусом и аденоассоциированным вирусом возможна интеграция в геном хозяина, что часто приводит к длительной экспрессии вставленного трансгена. Кроме того, высокие эффективности трансдукции наблюдались во многих различных типах клеток и тканях-мишенях.The use of RNA or DNA virus-based systems to deliver nucleic acids encoding engineered ZFPs, TALEs, or CRISPR/Cas systems takes advantage of highly evolved processes to target the virus to specific cells in the body and transfer the payload to the nucleus. . Viral vectors can be administered directly to patients (in vivo), or they can be used to treat cells in vitro and the modified cells are administered to patients (ex vivo). Common virus-based delivery systems for ZFP, TALE, or CRISPR/Cas systems include, but are not limited to, retroviral, lentiviral, adenovirus, adeno-associated, vaccinia, and herpes simplex vectors for gene transfer. Retroviral, lentivirus, and adeno-associated virus gene transfer techniques can integrate into the host genome, often resulting in long-term expression of the inserted transgene. In addition, high transduction efficiencies have been observed in many different cell types and target tissues.

Тропизм ретровируса может быть изменен путем включения чужеродных белков оболочки, расширяя потенциальную целевую популяцию клеток-мишеней. Лентивирусные векторы представляют собой ретровирусные векторы, которые способны трансдуцировать или инфицировать неделящиеся клетки и, как правило, дают высокие титры вирусов. Выбор ретровирусной системы для переноса генов зависит от ткани-мишени. Ретровирусные векторы состоят из цис-действиющих длинных концевых повторов с пакующей емкостью до 6-10 т.п.н. чужеродной последовательности. Минимальные цис-действующие LTR достаточны для репликации и упаковки векторов, которые затем используются для интеграции терапевтического гена в клетку-мишень для обеспечения постоянной экспрессии трансгена. Широко используемые ретровирусные векторы включают векторы, основанные на вирусе лейкоза мышей (MuLV), вирусе лейкоза гиббонов (GaLV), вирусе иммунодефицита обезьян (SIV), вирусе иммунодефицита человека (ВИЧ) и их комбинациях (смотрите, например, Buchscher et al., J. Virol. 66:2731-2739 (1992); Johann et al., J. Virol. 66:1635-1640 (1992); Sommerfelt et al., Virol. 176:58-59 (1990); Wilson et al., J. Virol. 63:2374-2378 (1989); Miller et al., J. Virol. 65:2220-2224 (1991); публикацию международной заявки на патент с № WO 1994/026877).Retrovirus tropism can be altered by incorporating foreign envelope proteins, expanding the potential target population of target cells. Lentiviral vectors are retroviral vectors that are capable of transducing or infecting non-dividing cells and typically produce high viral titers. The choice of retroviral system for gene transfer depends on the target tissue. Retroviral vectors consist of cis-acting long terminal repeats with a packaging capacity of up to 6-10 kb. foreign sequence. Minimal cis-acting LTRs are sufficient to replicate and package the vectors, which are then used to integrate the therapeutic gene into the target cell to ensure continued expression of the transgene. Commonly used retroviral vectors include vectors based on murine leukemia virus (MuLV), gibbon leukemia virus (GaLV), simian immunodeficiency virus (SIV), human immunodeficiency virus (HIV), and combinations thereof (see, e.g., Buchscher et al., J Virol 66:2731-2739 (1992), Johann et al., J. Virol 66:1635-1640 (1992), Sommerfelt et al., Virol 176:58-59 (1990), Wilson et al. , J. Virol 63:2374-2378 (1989); Miller et al., J. Virol 65:2220-2224 (1991); International Patent Application Publication No. WO 1994/026877).

В применениях, в которых предпочтительна транзиторная экспрессия, могут использоваться системы на основе аденовируса. Векторы на основе аденовируса способны к очень высокой эффективности трансдукции во многих типах клеток и не требуют деления клеток. При использовании таких векторов были получены высокий титр и высокий уровень экспрессии. Этот вектор может быть продуцирован в больших количествах в относительно простой системе. Векторы на основе аденоассоциированного вируса («AAV») также используются для трансдукции клеток целевыми нуклеиновыми кислотами, например, при получении нуклеиновых кислот и пептидов in vitro и в случае процедур генной терапии in vivo и ex vivo (смотрите, например, West et al., Virology 160:38-47 (1987); патент США с №4797368; публикацию международной заявки на патент с № WO 93/24641; Kotin Human Human Therapy 5:793-801 (1994); Muzyczka, J. Clin. Invest. 94:1351 (1994). Конструирование рекомбинантных AAV векторов описано в ряде публикаций, в том числе в патенте США с №5173414; Tratschin et al., Mol. Cell. Biol. 5:3251-3260 (1985); Tratschin et al., Mol. Cell. Biol. 4:2072-2081 (1984); Hermonat & Muzyczka, PNAS 81:6466-6470 (1984); и Samulski et al., J. Virol. 63:03822-3828 (1989).In applications where transient expression is preferred, adenovirus-based systems may be used. Adenovirus-based vectors are capable of very high transduction efficiency in many cell types and do not require cell division. When using such vectors, a high titer and a high level of expression were obtained. This vector can be produced in large quantities in a relatively simple system. Adeno-associated virus ("AAV") vectors are also used to transduce cells with target nucleic acids, for example, in in vitro production of nucleic acids and peptides and in in vivo and ex vivo gene therapy procedures (see, e.g., West et al., Virology 160:38-47 (1987); U.S. Patent No. 4,797,368; International Patent Publication No. WO 93/24641; Kotin Human Human Therapy 5:793-801 (1994); Muzyczka, J. Clin. Invest. 94 :1351 (1994) The construction of recombinant AAV vectors has been described in a number of publications, including US Patent No. 5,173,414, Tratschin et al., Mol. Cell Biol. Mol Cell Biol 4:2072-2081 (1984), Hermonat & Muzyczka, PNAS 81:6466-6470 (1984), and Samulski et al, J. Virol 63:03822-3828 (1989).

В настоящее время доступны по крайней мере шесть подходов на основе вирусных векторов для переноса генов в клинических испытаниях, в которых используются подходы, которые включают комплементацию дефектных векторов генами, вставленными в линии клеток-хелперов, для создания агента для трансдукции.At least six viral vector-based approaches for gene transfer in clinical trials are currently available that use approaches that involve complementing defective vectors with genes inserted in helper cell lines to generate a transduction agent.

PLASN и MFG-S являются примерами ретровирусных векторов, которые использовались в клинических испытаниях (Dunbar et al., Blood 85:3048-305 (1995); Kohn et al., Nat. Med. 1:1017-102 (1995); Malech et al., PNAS 94:22 12133-12138 (1997)). PA317/pLASN был первым терапевтическим вектором, использованным при испытании генной терапии. (Blaese et al., Science 270:475-480 (1995)). Эффективность трансдукции, составляющая 50% или более, наблюдалась для упакованных MFG-S векторов. (Ellem et al., Immunol Immunother. 44 (1):10-20 (1997); Dranoff et al., Hum. Gene Ther. 1:111-2 (1997)).PLASN and MFG-S are examples of retroviral vectors that have been used in clinical trials (Dunbar et al., Blood 85:3048-305 (1995); Kohn et al., Nat. Med. 1:1017-102 (1995); Malech et al., PNAS 94:22 12133-12138 (1997)). PA317/pLASN was the first therapeutic vector used in a gene therapy trial. (Blaese et al., Science 270:475-480 (1995)). Transduction efficiencies of 50% or more have been observed for packaged MFG-S vectors. (Ellem et al., Immunol Immunother. 44(1):10-20 (1997); Dranoff et al., Hum. Gene Ther. 1:111-2 (1997)).

Рекомбинантные векторы на основе аденоассоциированных вирусов (rAAV) представляют собой многообещающие альтернативные системы доставки генов, основанные на дефектном и непатогенном аденоассоциированном вирусе типа 2 семейства Parvoviridae. Все векторы получают из плазмиды, в которой сохраняются только инвертированные концевые повторы длиной 145 п.н. AAV, фланкирующие кассету для экспрессии трансгенов. Эффективный перенос генов и стабильная доставка трансгенов благодаря интеграции в геномы трансдуцированной клетки являются ключевыми характеристиками этой векторной системы. (Wagner et al., Lancet 351:9117 1702-3 (1998), Kearns et al., Gene Ther. 9:748-55 (1996)). Другие серотипы AAV, включая AAV1, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV8, AAV 8.2, AAV9 и AAV rh10 и псевдотипированный AAV, такой как AAV2/8, AAV2/5, AAV2/9 и AAV2/6, также могут использоваться в соответствии с настоящим изобретением. Новые серотипы AAV, способные пересекать гематоэнцефалический барьер, также могут использоваться в соответствии с настоящим изобретением (смотрите, например, патент США с №9585971). В предпочтительных вариантах осуществления используется вектор на основе AAV9 (включая варианты и псевдотипы AAV9).Recombinant adeno-associated virus (rAAV) vectors are promising alternative gene delivery systems based on the defective and non-pathogenic type 2 adeno-associated virus of the Parvoviridae family. All vectors are derived from a plasmid that retains only the 145 bp inverted terminal repeats. AAV flanking the transgene expression cassette. Efficient gene transfer and stable delivery of transgenes due to integration into the genomes of the transduced cell are the key features of this vector system. (Wagner et al., Lancet 351:9117 1702-3 (1998), Kearns et al., Gene Ther. 9:748-55 (1996)). Other AAV serotypes including AAV1, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV8, AAV 8.2, AAV9 and AAV rh10 and pseudotyped AAV such as AAV2/8, AAV2/5, AAV2/9 and AAV2/6 may also be used in in accordance with the present invention. New AAV serotypes capable of crossing the blood-brain barrier can also be used in accordance with the present invention (see, for example, US patent No. 9585971). In preferred embodiments, an AAV9-based vector (including AAV9 variants and pseudotypes) is used.

Рекомбинантные аденовирусные векторы (Ad), дефектные по репликации, могут быть получены с высоким титром и легко инфицировать ряд различных типов клеток. Большинство аденовирусных векторов сконструированы таким образом, что трансген заменяет гены E1a, E1b и/или E3 Ad; впоследствии дефектный по репликации вектор размножают в клетках человека 293, которые обеспечивают функцию делетированного гена транзиторно. Аденовирусные векторы могут трансдуцировать множество типов тканей in vivo, включая неделящиеся, дифференцированные клетки, такие как клетки, встречающиеся в печени, почке и мышце. Обычные аденовирусные векторы имеют большую емкость. Пример использования аденовирусного вектора в клинических испытаниях включал полинуклеотидную терапию для противоопухолевой иммунизации с помощью внутримышечной инъекции (Sterman et al., Hum. Gene Ther. 7: 1083-9 (1998)). Дополнительные примеры использования аденовирусных векторов для переноса генов в клинических испытаниях включают Rosenecker et al., Infection 24:1 5-10 (1996); Sterman et al., Hum. Gene Ther. 9:7 1083-1089 (1998); Welsh et al., Hum. Gene Ther. 2:205-18 (1995); Alvarez et al., Hum. Gene Ther. 5:597-613 (1997); Topf et al., Gene Ther. 5:507-513 (1998); Sterman et al., Hum. Gene Ther. 7:1083-1089 (1998).Recombinant replication-defective adenoviral vectors (Ad) can be produced at high titer and easily infect a number of different cell types. Most adenoviral vectors are designed such that the transgene replaces the E1a, E1b and/or E3 Ad genes; subsequently, the replication-defective vector is propagated in human 293 cells, which provide the function of the deleted gene transiently. Adenovirus vectors can transduce many tissue types in vivo, including non-dividing, differentiated cells such as those found in liver, kidney, and muscle. Conventional adenoviral vectors have a large capacity. An example of the use of an adenoviral vector in clinical trials included polynucleotide therapy for antitumor immunization by intramuscular injection (Sterman et al., Hum. Gene Ther. 7: 1083-9 (1998)). Additional examples of the use of adenoviral vectors for gene transfer in clinical trials include Rosenecker et al., Infection 24:1 5-10 (1996); Sterman et al., Hum. Gene Ther. 9:7 1083-1089 (1998); Welsh et al., Hum. Gene Ther. 2:205-18 (1995); Alvarez et al., Hum. Gene Ther. 5:597-613 (1997); Topf et al., Gene Ther. 5:507-513 (1998); Sterman et al., Hum. Gene Ther. 7:1083-1089 (1998).

Упаковывающие клетки используются для образования вирусных частиц, способных к инфицированию клетки-хозяина. Такие клетки включают клетки 293, которые упаковывают аденовирус, и клетки ψ2 или клетки PA317, которые упаковывают ретровирус. Вирусные векторы, используемые в генной терапии, обычно получают с помощью линии клеток-продуцентов, которая упаковывает НК-вектор в вирусную частицу. Векторы, как правило, содержат минимальные вирусные последовательности, необходимые для упаковки и последующей интеграции в хозяина (если применимо), при этом другие вирусные последовательности заменяются экспрессионной кассетой, кодирующей белок, который должен быть экспрессирован. Недостающие вирусные функции поставляются транзиторно с помощью упаковывающей линии клеток. Например, AAV векторы, используемые в генной терапии, содержат, как правило, только последовательности инвертированных концевых повторов (ITR) из генома AAV, которые необходимы для упаковки и интеграции в геном хозяина. Вирусная ДНК упаковывается в линии клеток, которая содержит плазмиду-помощника, кодирующую другие гены AAV, а именно rep и cap, но без последовательностей ITR. Линия клеток также может быть инфицирована аденовирусом в качестве помощника. Вирус-помощник способствует репликации AAV вектора и экспрессии генов AAV с плазмиды-помощника. Плазмида-помощник не упаковывается в значительных количествах из-за отсутствия последовательностей ITR. Загрязнение аденовирусом может быть уменьшено, например, путем тепловой обработки, к которой аденовирус является более чувствительным, чем AAV.The packaging cells are used to form viral particles capable of infecting the host cell. Such cells include 293 cells, which package adenovirus, and ψ2 cells or PA317 cells, which package retrovirus. Viral vectors used in gene therapy are usually produced by a producer cell line that packages the NK vector into a viral particle. Vectors typically contain the minimum viral sequences required for packaging and subsequent integration into the host (if applicable), with other viral sequences replaced by an expression cassette encoding the protein to be expressed. Missing viral functions are supplied transiently via a packaging cell line. For example, AAV vectors used in gene therapy typically contain only inverted terminal repeat (ITR) sequences from the AAV genome that are required for packaging and integration into the host genome. The viral DNA is packaged into a cell line that contains a helper plasmid encoding other AAV genes, namely rep and cap, but without the ITR sequences. The cell line can also be infected with adenovirus as a helper. The helper virus promotes replication of the AAV vector and expression of the AAV genes from the helper plasmid. The helper plasmid is not packaged in significant amounts due to the lack of ITR sequences. Adenovirus contamination can be reduced, for example, by heat treatment, to which adenovirus is more sensitive than AAV.

Во многих применениях генной терапии желательно, чтобы применяемый в генной терапии вектор доставлялся с высокой степенью специфичности в конкретный тип ткани. Соответственно, вирусный вектор может быть модифицирован для придания специфичности для данного типа клеток путем экспрессии лиганда в виде белка слияния с белком оболочки вируса на внешней поверхности вируса. Выбранный лиганд обладает сродством к рецептору, о котором известно, что он присутствует в представляющем интерес типе клеток. Например, Han et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:9747-9751 (1995), сообщили, что вирус лейкоза мыши Молони может быть модифицирован для экспрессии герегулина человека, слитого с gp70, и рекомбинантный вирус инфицирует некоторые клетки рака молочной железы человека, экспрессирующие рецептор эпидермального фактора роста человека. Этот принцип может быть распространен на другие пары вирус-клетка-мишень, в которых клетка-мишень экспрессирует рецептор, а вирус экспрессирует слитый белок, включающий лиганд для рецептора на поверхности клетки. Например, нитевидный фаг может быть сконструирован для экспонирования фрагментов антител (например, FAB или Fv), обладающим специфическим сродством практически к любому выбранному клеточному рецептору. Хотя приведенное выше описание относится, главным образом, к вирусным векторам, те же принципы могут быть применены к невирусным векторам. Такие векторы могут быть сконструированы так, чтобы они содержали специфические последовательности для поглощения, которые способствуют поглощению конкретными клетками-мишенями.In many gene therapy applications, it is desirable that the vector used in gene therapy be delivered with a high degree of specificity to a particular tissue type. Accordingly, the viral vector can be modified to be cell type specific by expressing the ligand as a fusion protein to the viral envelope protein on the outer surface of the virus. The selected ligand has an affinity for the receptor known to be present in the cell type of interest. For example, Han et al., Proc. Natl. Acad. sci. USA 92:9747-9751 (1995), reported that Moloney mouse leukemia virus can be modified to express human heregulin fused to gp70 and the recombinant virus infects some human breast cancer cells expressing the human epidermal growth factor receptor. This principle can be extended to other virus-cell-target pairs in which the target cell expresses the receptor and the virus expresses a fusion protein comprising a ligand for the receptor on the cell surface. For example, filamentous phage can be engineered to display antibody fragments (eg, FAB or Fv) that have specific affinity for virtually any chosen cellular receptor. Although the above description applies primarily to viral vectors, the same principles can be applied to non-viral vectors. Such vectors can be designed to contain specific uptake sequences that promote uptake by specific target cells.

Применимые в генной терапии векторы могут доставляться in vivo путем введения отдельному пациенту, обычно путем системного введения (например, внутривенной, внутрибрюшинной, внутримышечной, подкожной, интратекальной, интрацистернальной, интрацеребровентрикулярной или интракраниальной инфузии, включая прямую инъекцию в головной мозг, в том числе в любую область головного мозга, такую как гиппокамп, кора головного мозга, полосатое тело и т.д.), или местного применения, как описано ниже. Альтернативно, векторы могут доставляться в клетки ex vivo, такие как клетки, эксплантированные из отдельного пациента (например, лимфоциты, аспираты костного мозга, биопсия тканей) или универсальные гематопоэтические стволовые клетки донора, с последующей реимплантацией клеток пациенту, обычно после отбора клеток, которые включили вектор.Vectors useful in gene therapy can be delivered in vivo by administration to an individual patient, usually by systemic administration (e.g., intravenous, intraperitoneal, intramuscular, subcutaneous, intrathecal, intracisternal, intracerebroventricular, or intracranial infusion, including direct injection into the brain, including into any region of the brain such as the hippocampus, cerebral cortex, striatum, etc.), or topical application as described below. Alternatively, vectors can be delivered to ex vivo cells, such as cells explanted from an individual patient (e.g., lymphocytes, bone marrow aspirates, tissue biopsy) or donor universal hematopoietic stem cells, followed by reimplantation of the cells into the patient, usually after selection of the cells that included vector.

В некоторых вариантах осуществления описанные здесь композиции (например, полинуклеотиды и/или белки) доставляются непосредственно in vivo. Композиции (клетки, полинуклеотиды и/или белки) могут вводиться непосредственно в центральную нервную систему (ЦНС), включая, но без ограничения, прямую инъекцию в головной или спинной мозг. Мишенью может быть одна или более областей головного мозга, включая, но без ограничения этим, гиппокамп, черную субстанцию, базальное ядро Мейнерта (NBM), полосатое тело и/или кору головного мозга. Альтернативно или в дополнение к доставке в ЦНС, композиции могут вводиться системно (например, с помощью внутривенной, внутрибрюшинной, внутрисердечной, внутримышечной, подкожной, интратекальной, интрацистернальной, интрацеребровентрикулярной и/или интракраниальной инфузии). Способы и композиции для доставки описанных здесь композиций непосредственно субъекту (в том числе непосредственно в ЦНС) включают, но без ограничения этим, прямую инъекцию (например, стереотаксическую инъекцию) с помощью игл в сборах. Такие способы описаны, например, в патентах США с №7837668 и 8092429, относящихся к доставке композиций (включая экспрессионные векторы) в головной мозг, и публикации заявки на патент США с №2006/0239966, которые полностью включены сюда посредством ссылки.In some embodiments, compositions (eg, polynucleotides and/or proteins) described herein are delivered directly in vivo. Compositions (cells, polynucleotides and/or proteins) can be administered directly to the central nervous system (CNS), including, but not limited to, direct injection into the brain or spinal cord. The target may be one or more regions of the brain, including, but not limited to, the hippocampus, the substantia nigra, the nucleus basalis of Meinert (NBM), the striatum, and/or the cerebral cortex. Alternatively, or in addition to CNS delivery, the compositions may be administered systemically (eg, by intravenous, intraperitoneal, intracardiac, intramuscular, subcutaneous, intrathecal, intracisternal, intracerebroventricular, and/or intracranial infusion). Methods and compositions for delivering the compositions described herein directly to a subject (including directly to the CNS) include, but are not limited to, direct injection (eg, stereotaxic injection) using collection needles. Such methods are described, for example, in US Pat.

Эффективное количество для введения будет меняться от пациента к пациенту и в соответствии со способом введения и местом введения. Соответственно, эффективные количества лучше всего определяются врачом, вводящим композиции, и подходящие дозы могут быть легко определены специалистом со средним уровнем компетентности в данной области техники. После предоставления достаточного времени для интеграции и экспрессии (как правило, например, 4-15 дней), анализ уровней терапевтического полипептида в сыворотке или других тканях и сравнение с начальным уровнем до введения позволит определять, является ли вводимое количество слишком низким, в правильном диапазоне или слишком высоким. Подходящие схемы для начального и последующего введений также являются вариабельными, но они характеризуются начальным введением, за которым следуют последующие введения, если необходимо. Последующие введения могут осуществляться через различные интервалы, начиная от ежедневного до ежегодного и каждые несколько лет.The effective amount to be administered will vary from patient to patient and according to the route of administration and site of administration. Accordingly, effective amounts are best determined by the physician administering the compositions, and appropriate doses can be readily determined by one of ordinary skill in the art. Once sufficient time has been allowed for integration and expression (typically, for example, 4-15 days), analysis of serum or other tissue levels of the therapeutic polypeptide and comparison with pre-administration baseline will determine if the amount administered is too low, in the correct range, or too high. Suitable regimens for initial and subsequent administrations are also variable, but are characterized by an initial administration followed by subsequent administrations, if necessary. Subsequent administrations can be made at various intervals ranging from daily to annual and every few years.

Для доставки ZFP с использованием векторов на основе аденоассоциированных вирусов (AAV) непосредственно в головной мозг человека можно применять диапазон доз 1×1010-5×1015 (или любое другое значение между ними) векторных геномов на полосатое тело. Как уже отмечалось, дозы могут меняться для других структур головного мозга и для разных протоколов доставки. Способы доставки AAV векторов непосредственно в головной мозг известны в данной области техники. Смотрите, например, патенты США с №9089667; 9050299; 8337458; 8309355; 7182944; 6953575 и 6309344.To deliver ZFP using adeno-associated virus (AAV) vectors directly to the human brain, a dose range of 1×10 10 -5×10 15 (or any number in between) vector genomes per striatum can be used. As already noted, doses may vary for other brain structures and for different delivery protocols. Methods for delivering AAV vectors directly to the brain are known in the art. See, for example, US Pat. Nos. 9,089,667; 9050299; 8337458; 8309355; 7182944; 6953575 and 6309344.

Трансфекция клеток ex vivo для диагностики, исследования или генной терапии (например, путем реинфузии трансфицированных клеток в организм хозяина) хорошо известна специалистам в данной области техники. В предпочтительном варианте осуществления клетки выделяют из организма субъекта, трансфицируют по крайней мере одним модулятором (например, репрессором) тау или его компонентом и повторно вводят обратно в организм субъекта (например, пациента). В предпочтительном варианте осуществления одну или более нуклеиновых кислот, кодирующих модулятор (например, репрессор) тау, доставляют с использованием AAV9. В других вариантах осуществления одну или более нуклеиновых кислот, кодирующих модулятор (например, репрессор) тау, доставляют в виде мРНК. Также предпочтительным является использование кэппированных мРНК для повышения эффективности трансляции и/или стабильности мРНК. Особенно предпочтительными являются кэп-группировки ARCA (anti-reverse cap analog) или их варианты. Смотрите патенты США с №7074596 и 8153773, полностью включенные сюда посредством ссылки. Различные типы клеток, подходящие для трансфекции ex vivo, хорошо известны специалистам в данной области техники (смотрите, например, Freshney et al., Culture of Animal Cells, A Manual of Basic Technique (3rd ed. 1994)) и ссылки, приведенные в них, для изучения вопроса, как выделить и культивировать клетки от пациентов).Transfection of cells ex vivo for diagnosis, research, or gene therapy (eg, by reinfusion of the transfected cells into the host) is well known to those skilled in the art. In a preferred embodiment, cells are isolated from the subject, transfected with at least one tau modulator (eg, repressor) or component thereof, and reintroduced back into the subject (eg, patient). In a preferred embodiment, one or more nucleic acids encoding a tau modulator (eg, repressor) are delivered using AAV9. In other embodiments, one or more nucleic acids encoding a tau modulator (eg, repressor) are delivered as mRNA. Also preferred is the use of capped mRNAs to improve translation efficiency and/or mRNA stability. Particularly preferred are ARCA (anti-reverse cap analog) caps or variants thereof. See US Pat. Nos. 7,074,596 and 8,153,773 incorporated herein by reference in their entirety. Various cell types suitable for ex vivo transfection are well known to those skilled in the art (see, e.g., Freshney et al., Culture of Animal Cells, A Manual of Basic Technique (3rd ed. 1994)) and the references cited therein. , to explore how to isolate and culture cells from patients).

В одном варианте осуществления стволовые клетки используются в процедурах ex vivo для трансфекции клеток и генной терапии. Преимущество использования стволовых клеток заключается в том, что они могут дифференцироваться в клетки другого типа in vitro или могут быть введены млекопитающему (например, донору клеток), где они будут приживаться в костном мозге. Известны способы дифференцировки клеток CD34+ in vitro в клинически важные типы иммунных клеток с использованием цитокинов, таких как GM-CSF, IFN-γ и TNF-α (смотрите Inaba et al., J. Exp. Med. 176:1693-1702 (1992)).In one embodiment, stem cells are used in ex vivo procedures for cell transfection and gene therapy. The advantage of using stem cells is that they can differentiate into another type of cell in vitro or can be injected into a mammal (eg a cell donor) where they will take root in the bone marrow. Methods are known to differentiate CD34+ cells in vitro into clinically important immune cell types using cytokines such as GM-CSF, IFN-γ and TNF-α (see Inaba et al., J. Exp. Med. 176:1693-1702 (1992 )).

Стволовые клетки выделяют для трансдукции и дифференцировки с использованием известных способов. Например, стволовые клетки выделяют из клеток костного мозга путем пэннинга клеток костного мозга с использованием антител, которые связывают нежелательные клетки, такие как CD4+ и CD8+ (T-клетки), CD45+ (panB-клетки), GR-1 (гранулоциты) и Iad (дифференцированные антигенпрезентирующие клетки) (смотрите Inaba et al., J. Exp. Med. 176:1693-1702 (1992)).Stem cells are isolated for transduction and differentiation using known methods. For example, stem cells are isolated from bone marrow cells by panning bone marrow cells using antibodies that bind unwanted cells such as CD4+ and CD8+ (T cells), CD45+ (panB cells), GR-1 (granulocytes), and Iad ( differentiated antigen presenting cells) (see Inaba et al., J. Exp. Med. 176:1693-1702 (1992)).

Стволовые клетки, которые были модифицированы, также могут использоваться в некоторых вариантах осуществления. Например, нервные стволовые клетки, которые были сделаны устойчивыми к апоптозу, могут использоваться в качестве терапевтических композиций, причем стволовые клетки также содержат TF-ZFP настоящего изобретения. Устойчивость к апоптозу может возникнуть, например, в результате нокаута BAX и/или BAK, используя BAX- или BAK-специфические TALEN или ZFN (смотрите патент США с №8599912), в стволовых клетках или в клетках, в которых имеются нарушения в каспазе, снова используя, например, специфические для каспазы-6 ZFN. Эти клетки могут быть трансфицированы ZFP-TF или TALE-TF, которые, как известно, регулируют ген тау.Stem cells that have been modified can also be used in some embodiments. For example, neural stem cells that have been made resistant to apoptosis can be used as therapeutic compositions, the stem cells also containing the TF-ZFP of the present invention. Apoptosis resistance can arise, for example, by knocking out BAX and/or BAK using BAX- or BAK-specific TALEN or ZFN (see US Pat. No. 8,599,912), in stem cells or in cells that have abnormalities in caspase, again using, for example, caspase-6-specific ZFNs. These cells can be transfected with ZFP-TF or TALE-TF, which are known to regulate the tau gene.

Векторы (например, ретровирусы, аденовирусы, липосомы и т.д.), содержащие терапевтические нуклеиновые кислоты, кодирующие ZFP, также можно вводить непосредственно в организм для трансдукции клеток in vivo. Альтернативно, можно вводить голую ДНК. Введение осуществляется любым путем, обычно используемым для введения молекулы в максимальный контакт с клетками крови или ткани, включая, но без ограничения, инъекцию, инфузию, местное применение и электропорацию. Подходящие способы введения таких нуклеиновых кислот доступны и хорошо известны специалистам в данной области техники, и, хотя для введения конкретной композиции можно использовать более одного пути, особый путь часто может обеспечить более прямую и более эффективную реакцию, чем другой путь.Vectors (eg, retroviruses, adenoviruses, liposomes, etc.) containing therapeutic nucleic acids encoding ZFP can also be administered directly to the body for in vivo cell transduction. Alternatively, naked DNA can be introduced. Administration is by any route commonly used to bring the molecule into maximum contact with blood or tissue cells, including, but not limited to, injection, infusion, topical application, and electroporation. Suitable routes for administering such nucleic acids are available and well known to those skilled in the art, and while more than one route may be used to administer a particular composition, a particular route can often provide a more direct and more efficient reaction than another route.

Способы введения ДНК в гематопоэтические стволовые клетки раскрыты, например, в патенте США с №5928638. Векторы, применимые для введения трансгенов в гемопоэтические стволовые клетки, например, CD34+ клетки, включают аденовирус типа 35.Methods for introducing DNA into hematopoietic stem cells are disclosed in, for example, US Pat. No. 5,928,638. Vectors useful for introducing transgenes into hematopoietic stem cells, such as CD34+ cells, include adenovirus type 35.

Векторы, подходящие для введения трансгенов в иммунные клетки (например, Т-клетки), включают не интегрирующиеся лентивирусные векторы. Смотрите, например, Ory et al., (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93:11382-11388; Dull et al., (1998) J. Virol. 72:8463-8471; Zuffery et al., (1998) J. Virol. 72:9873-9880; Follenzi et al., (2000) Nature Genetics 25:217-222.Suitable vectors for introducing transgenes into immune cells (eg, T cells) include non-integrating lentiviral vectors. See, for example, Ory et al., (1996) Proc. Natl. Acad. sci. USA 93:11382-11388; Dull et al., (1998) J. Virol. 72:8463-8471; Zuffery et al., (1998) J. Virol. 72:9873-9880; Follenzi et al., (2000) Nature Genetics 25:217-222.

Фармацевтически приемлемые носители частично определяются конкретной вводимой композицией, а также конкретным способом, применяемым для введения композиции. Соответственно, существует широкий ряд подходящих составов фармацевтических композиций, доступных, как описано ниже (смотрите, например, Remington's Pharmaceutical Sciences, 17-е издание, 1989).Pharmaceutically acceptable carriers are determined in part by the particular composition administered, as well as by the particular route used to administer the composition. Accordingly, there is a wide range of suitable pharmaceutical formulations available as described below (see, for example, Remington's Pharmaceutical Sciences, 17th edition, 1989).

Как отмечено выше, раскрытые способы и композиции можно использовать в клетках любого типа, включая, но без ограничения этим, прокариотические клетки, клетки грибов, клетки архей, клетки растений, клетки насекомых, клетки животных, клетки позвоночных, клетки млекопитающих и клетки человека. Подходящие линии клеток для экспрессии белка известны специалистам в данной области техники и включают, но без ограничения ими, COS, CHO (например, CHO-S, CHO-K1, CHO-DG44, CHO-DUXB11), VERO, MDCK, WI38, V79, B14AF28-G3, BHK, HaK, NS0, SP2/0-Ag14, HeLa, HEK293 (например, HEK293-F, HEK293-H, HEK293-T), perC6, клетки насекомых, такие как Spodoptera fugiperda (Sf) и клетки грибов, такие как Saccharomyces, Pischia и Schizosaccharomyces. Потомство, варианты и производные этих линий клеток также могут использоваться. В предпочтительном варианте осуществления способы и композиции доставляются непосредственно в клетку головного мозга, например в полосатое тело.As noted above, the disclosed methods and compositions can be used in any type of cell, including, but not limited to, prokaryotic cells, fungal cells, archaeal cells, plant cells, insect cells, animal cells, vertebrate cells, mammalian cells, and human cells. Suitable cell lines for protein expression are known to those skilled in the art and include, but are not limited to, COS, CHO (e.g., CHO-S, CHO-K1, CHO-DG44, CHO-DUXB11), VERO, MDCK, WI38, V79 , B14AF28-G3, BHK, HaK, NS0, SP2/0-Ag14, HeLa, HEK293 (e.g. HEK293-F, HEK293-H, HEK293-T), perC6, insect cells such as Spodoptera fugiperda (Sf) and cells fungi such as Saccharomyces, Pischia and Schizosaccharomyces. Progeny, variants and derivatives of these cell lines may also be used. In a preferred embodiment, the methods and compositions are delivered directly to a brain cell, such as the striatum.

Модели расстройств ЦНСModels of CNS disorders

Исследования расстройств ЦНС могут проводиться на модельных системах на животных, таких как отличные от человека приматы (например, для болезни Паркинсона (Johnston and Fox (2015) Curr Top Behav Neurosci 22: 221-35); бокового амиотрофического склероза (Jackson et al., (2015) J. Med Primatol: 44(2):66-75), болезни Хантингтона (Yang et al., (2008) Nature 453(7197):921-4); болезни Альцгеймера (Park et al., (2015) Int J Mol Sci 16(2):2386-402); эпилептического припадка (Hsiao et al., (2016) E Bio Med 9:257-77), представители собачьих (например, MPS VII (Gurda et al., (2016) Mol Ther 24(2):206-216); болезни Альцгеймера (Schutt et al., (2016) J Alzheimers Dis 52(2):433-49); эпилептического припадка (Varatharajah et al., (2017) Int J Neural Syst 27(1):1650046) и мыши (например, для эпилептического припадка (Kadiyala et al., (2015) Epilepsy Res 109:183-96); болезни Альцгеймера (Li et al., (2015) J Alzheimers Dis Parkin 5(3) doi 10:4172/2161-0460), (обзор Webster et al., (2014) Front Genet 5 art 88, doi:10.3389f/gene.2014.00088). Эти модели могут использоваться даже в случае отсутствия модели на животном, которая полностью повторяет заболевание ЦНС, поскольку они могут применяться для исследования совокупностей определенных симптомов заболевания. Модели могут быть полезны при определении профилей эффективности и безопасности терапевтических способов и композиций (генетических репрессоров), описанных здесь.Studies of CNS disorders can be conducted in animal model systems such as non-human primates (e.g. for Parkinson's disease (Johnston and Fox (2015) Curr Top Behav Neurosci 22: 221-35); amyotrophic lateral sclerosis (Jackson et al., (2015) J. Med Primatol: 44(2):66-75), Huntington's disease (Yang et al., (2008) Nature 453(7197):921-4), Alzheimer's disease (Park et al., (2015) ) Int J Mol Sci 16(2):2386-402); epileptic seizure (Hsiao et al., (2016) E Bio Med 9:257-77), canine (e.g. MPS VII (Gurda et al., ( 2016) Mol Ther 24(2):206-216); Alzheimer's disease (Schutt et al., (2016) J Alzheimers Dis 52(2):433-49); epileptic seizure (Varatharajah et al., (2017) Int J Neural Syst 27(1):1650046) and mice (e.g. for epileptic seizure (Kadiyala et al., (2015) Epilepsy Res 109:183-96); Alzheimer's disease (Li et al., (2015) J Alzheimers Dis Parkin 5(3) doi 10:4172/2161-0460), (reviewed by Webster et al., (2014) Front Genet 5 ar t 88, doi:10.3389f/gene.2014.00088). These models can be used even in the absence of an animal model that completely replicates the CNS disease, as they can be used to study the constellations of certain symptoms of the disease. Models may be useful in determining the efficacy and safety profiles of the therapeutic methods and compositions (genetic repressors) described here.

ПримененияApplications

Описанные здесь модуляторы тау (например, репрессоры тау), включающие MAPT-связывающие молекулы (например, ZFP, TALE, системы CRISPR/Cas, Ttago и т.д.), описанные здесь, и нуклеиновые кислоты, кодирующие их, могут использоваться для различных применений. Эти применения включают терапевтические способы, в которых MAPT-связывающую молекулу (в том числе нуклеиновую кислоту, кодирующую ДНК-связывающий белок) вводят субъекту с использованием вирусного (например, AAV) или невирусного вектора и используют для модуляции экспрессии гена-мишени внутри субъекта. Модуляция может быть в форме репрессии, например, подавления экспрессии тау, которая вносит вклад в течение болезни AD. Альтернативно, модуляция может быть в форме активации, когда активация экспрессии или повышенная экспрессия эндогенного клеточного гена может уменьшить болезненное состояние. В еще одних вариантах осуществления модуляция может представлять собой репрессию посредством расщепления (например, одной или более нуклеазами), например, для инактивации гена MAPT. Как отмечено выше, для таких применений MAPT-связывающие молекулы или, что более типично, нуклеиновые кислоты, кодирующие их, составляются с фармацевтически приемлемым носителем в фармацевтическую композицию.The tau modulators (e.g., tau repressors) described herein, including the MAPT-binding molecules (e.g., ZFP, TALE, CRISPR/Cas systems, Ttago, etc.) described herein, and the nucleic acids encoding them, can be used for various applications. These applications include therapeutic methods in which a MAPT binding molecule (including a nucleic acid encoding a DNA binding protein) is administered to a subject using a viral (eg, AAV) or non-viral vector and is used to modulate target gene expression within the subject. The modulation may be in the form of repression, for example downregulation of tau expression, which contributes to the course of AD disease. Alternatively, the modulation may be in the form of activation, where upregulation of expression or increased expression of an endogenous cellular gene can reduce the disease state. In still other embodiments, the modulation may be repression via cleavage (eg, with one or more nucleases), eg, to inactivate the MAPT gene. As noted above, for such applications, the MAPT-binding molecules, or more typically the nucleic acids encoding them, are formulated with a pharmaceutically acceptable carrier into a pharmaceutical composition.

MAPT-связывающие молекулы или векторы, кодирующие их, по отдельности или в сочетании с другими подходящими компонентами (например, липосомами, наночастицами или другими компонентами, известными в данной области техники), могут быть превращены в аэрозольные препараты (т.е. они могут быть «распылены») для введения путем ингаляции. Аэрозольные препараты могут быть помещены в приемлемые газы-вытеснители под давлением, такие как дихлордифторметан, пропан, азот и т.п. Препараты, подходящие для парентерального введения, такого как, например, внутривенным, внутримышечным, внутрикожным и подкожным путями, включают водные и неводные, изотонические стерильные инъекционные растворы, которые могут содержать антиоксиданты, буферы, бактериостатики и растворенные вещества, которые делают препарат изотоническим с кровью предполагаемого реципиента, а также водные и неводные стерильные суспензии, которые могут включать суспендирующие агенты, солюбилизаторы, загустители, стабилизаторы и консерванты. Композиции можно вводить, например, с помощью внутривенной инфузии, перорально, местно, внутрибрюшинно, внутрипузырно, ретроорбитально (RO), интракраниально (например, в любую область головного мозга, включая, но без ограничения этим, гиппокамп и/или кору головного мозга) или интратекально. Композиции соединений могут быть представлены в герметичных контейнерах с единичной дозой или множеством доз, таких как ампулы и флаконы. Инъекционные растворы и суспензии могут быть приготовлены из стерильных порошков, гранул и таблеток ранее описанного типа.MAPT-binding molecules or vectors encoding them, alone or in combination with other suitable components (e.g., liposomes, nanoparticles, or other components known in the art), can be made into aerosol formulations (i.e., they can be "sprayed") for administration by inhalation. Aerosol formulations may be placed in suitable pressurized propellants such as dichlorodifluoromethane, propane, nitrogen, and the like. Formulations suitable for parenteral administration, such as, for example, by intravenous, intramuscular, intradermal, and subcutaneous routes, include aqueous and non-aqueous, isotonic sterile injectable solutions, which may contain antioxidants, buffers, bacteriostatics, and solutes that render the preparation isotonic with the blood of the intended recipient, as well as aqueous and non-aqueous sterile suspensions, which may include suspending agents, solubilizers, thickeners, stabilizers and preservatives. The compositions can be administered, for example, by intravenous infusion, orally, topically, intraperitoneally, intravesically, retro-orbitally (RO), intracranially (for example, to any region of the brain, including, but not limited to, the hippocampus and/or cerebral cortex), or intrathecally. Compositions of the compounds may be presented in sealed single-dose or multi-dose containers such as ampoules and vials. Injectable solutions and suspensions may be prepared from sterile powders, granules and tablets of the type previously described.

Доза, вводимая пациенту, должна быть достаточной для обеспечения положительного терапевтического ответа у пациента с течением времени. Доза определяется эффективностью и Kd конкретной используемой MAPT-связывающей молекулы, клетки-мишени и состояния пациента, а также весом тела или площадью поверхности пациента, подвергаемого лечению. Размер дозы также определяется наличием, природой и степенью любых неблагоприятных побочных эффектов, которые сопровождают введение конкретного соединения или вектора конкретному пациенту.The dose administered to the patient should be sufficient to provide a positive therapeutic response in the patient over time. The dose is determined by the potency and K d of the particular MAPT binding molecule used, the target cell and the condition of the patient, as well as the body weight or surface area of the patient being treated. The size of the dose is also determined by the presence, nature and extent of any adverse side effects that accompany the administration of a particular compound or vector to a particular patient.

Следующие примеры относятся к примерным вариантам осуществления настоящего изобретения, в которых МАРТ-модулятор включает белок с цинковыми пальцами. Понятно, что это сделано только с целью пояснения примером, и что могут использоваться другие модуляторы (например, репрессоры) MAPT, в том числе, но без ограничения, TALE-TF, система CRISPR/Cas, дополнительные ZFP, ZFN, TALEN, дополнительные системы CRISPR/Cas, хоминг-эндонуклеазы (мегануклеазы) со сконструированными ДНК-связывающими доменами. Будет очевидно, что эти модуляторы могут быть легко получены с использованием способов, известных специалисту в данной области техники, для связывания с сайтами-мишенями, как проиллюстрировано ниже. Аналогично, следующие примеры относятся к примерным вариантам осуществления, в которых средством доставки является любой AAV вектор, но будет очевидно, что для доставки репрессоров тау, описанных здесь, можно использовать любой вирусный (Ad, LV и т.д.) или невирусный (плазмиду, мРНК и т.д.) вектор.The following examples relate to exemplary embodiments of the present invention in which the MART modulator comprises a zinc finger protein. It is understood that this is for illustrative purposes only, and that other MAPT modulators (e.g., repressors) may be used, including, but not limited to, TALE-TF, CRISPR/Cas system, additional ZFPs, ZFN, TALEN, additional systems CRISPR/Cas, homing endonucleases (meganucleases) with engineered DNA-binding domains. It will be apparent that these modulators can be easily obtained using methods known to the person skilled in the art for binding to target sites, as illustrated below. Likewise, the following examples refer to exemplary embodiments in which the delivery vehicle is any AAV vector, but it will be apparent that any viral (Ad, LV, etc.) or non-viral (plasmid , mRNA, etc.) vector.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1: Репрессоры MAPTExample 1: MAPT repressors

Скрининг приблизительно 185 белков с цинковыми пальцами, сконструированных по существу, как описано в патенте США с №6534261; публикации заявки на патент США с №2015/0056705; 2011/0082093; 2013/0253040; и 2015/0335708, был выполнен, и ZFP привязаны к их сайтам-мишеням в MAPT. Белки с цинковыми пальцами 52288, 52322, 52364, 52366, 52389, 57880, 57890 и 65888 (смотрите таблицы 1-3 ниже), нацеленные на MAPT мыши, были отобраны для дальнейшего исследования. Мутанты по контактированию с фосфатными остатками, перечисленные для 65888, являются такими, как описано ранее (смотрите, например, заявку на патент США с №15/685580). В таблице 1 представлены распознающие спирали ДНК-связывающего домена этих ZFP и последовательности-мишени этих ZFP. Была также создана совокупность ZFP, которые нацелены на последовательности MAPT-мишени, общие для генов мыши и человека. Они представлены в таблице 2. В таблице 3 представлены исходные (родительские) и производные ZFP-TF, в которых остов ZFP был мутирован в указанных местах для удаления потенциальных неспецифических контактов с фосфатными остатками. ZFP были оценены с помощью стандартного анализа SELEX и продемонстрировали связывание с их сайтами-мишенями.Screening of approximately 185 zinc finger proteins constructed essentially as described in US Pat. No. 6,534,261; U.S. Patent Application Publication No. 2015/0056705; 2011/0082093; 2013/0253040; and 2015/0335708 has been executed and ZFPs are linked to their target sites in MAPT. The zinc finger proteins 52288, 52322, 52364, 52366, 52389, 57880, 57890 and 65888 (see Tables 1-3 below) targeted to mouse MAPT were selected for further study. Phosphate contact mutants listed under 65888 are as previously described (see, for example, US Patent Application No. 15/685580). Table 1 shows the helix recognition DNA-binding domain of these ZFPs and the target sequences of these ZFPs. A set of ZFPs have also been created that target MAPT target sequences common to mouse and human genes. They are shown in Table 2. Table 3 lists parental and derivative ZFP-TFs in which the ZFP backbone has been mutated at the indicated locations to remove potential non-specific contacts with phosphate residues. The ZFPs were evaluated using the standard SELEX assay and demonstrated binding to their target sites.

Таблица 1: Конструкции специфических для MAPT мыши репрессоровTable 1: Mouse MAPT-specific repressor constructs

SBS#, МишеньSBS#, Target КонструкцияDesign F1F1 F2F2 F3F3 F4F4 F5F5 F6F6 SBS#52364 cgACAGAAGGCGAG gacagaagaggaca
(SEQ ID NO:1)
SBS#52364 cgACAGAAGGCGAG gacagaagaggaca
(SEQ ID NO:1)
RSDNLAR (SEQ ID NO:7)RSDNLAR (SEQ ID NO:7) DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
QSGNLAR (SEQ ID NO:9)QSGNLAR (SEQ ID NO:9) QSNTRIM
(SEQ ID NO:10)
QSNTRIM
(SEQ ID NO:10)
Нет данныхNo data Нет данныхNo data
SBS#52389
ccGTTGCGCCTGAT
tGATGCCcagctcc
(SEQ ID NO:2)
SBS#52389
ccGTTGCGCCTGAT
tGATGCCcagctcc
(SEQ ID NO:2)
ERGTLAR (SEQ ID NO:11)ERGTLAR (SEQ ID NO:11) TSANLSR
(SEQ ID NO:12)
TSANLSR
(SEQ ID NO:12)
TSGNLTR
(SEQ ID NO:13)
TSGNLTR
(SEQ ID NO:13)
HRTSLTD
(SEQ ID NO:14)
HRTSLTD
(SEQ ID NO:14)
RSHSLLR
(SEQ ID NO:15)
RSHSLLR
(SEQ ID NO:15)
HPSARKR (SEQ ID NO:16)HPSARKR (SEQ ID NO:16)
SBS#52322
gtGGCGGAGACTGA GAGcgcgcgcggcc (SEQ ID NO:3)
SBS#52322
gtGGCGGAGACTGA GAGcgcgcgcggcc (SEQ ID NO:3)
RSANLTR (SEQ ID NO:17)RSANLTR (SEQ ID NO:17) DSSHLEL (SEQ ID NO:18)DSSHLEL (SEQ ID NO:18) DRSNLTR
(SEQ ID NO:19)
DRSNLTR
(SEQ ID NO:19)
DRSHLTR
(SEQ ID NO:20)
DRSHLTR
(SEQ ID NO:20)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
Нет данныхNo data
SBS#57930 cgGCAGAAGGTGG GcGGTGGCggcggcg (SEQ ID NO:44)SBS#57930 cgGCAGAAGGTGG GcGGTGGCggcggcg (SEQ ID NO:44) DRSHLTR
(SEQ ID NO:20)
DRSHLTR
(SEQ ID NO:20)
LKQHLTR
(SEQ ID NO:37)
LKQHLTR
(SEQ ID NO:37)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGDLTR (SEQ ID NO:35)QSGDLTR (SEQ ID NO:35)
SBS#57947 gcGGCGGCgGCAG AAGGTGGGcggtggc (SEQ ID NO:45)SBS#57947 gcGGCGGCgGCAG AAGGTGGGcggtggc (SEQ ID NO:45) RSAHLSR (SEQ ID NO:25)RSAHLSR (SEQ ID NO:25) TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
DRSHLSR (SEQ ID NO:38)DRSHLSR (SEQ ID NO:38) DRSHLAR (SEQ ID NO:8)DRSHLAR (SEQ ID NO:8)

Таблица 2: Конструкции специфических для MAPT человека/мыши репрессоровTable 2: Human/Mouse MAPT-Specific Repressor Constructs

SBS#, МишеньSBS#, Target КонструкцияDesign F1F1 F2F2 F3F3 F4F4 F5F5 F6F6 SBS#52366 ctTCTGTCGATTAT CAGgtaagcgccgc (SEQ ID NO:4)SBS#52366 ctTCTGTCGATTAT CAGgtaagcgccgc (SEQ ID NO:4) RSDNLSE (SEQ ID NO:21)RSDNLSE (SEQ ID NO:21) TSSNRKT
(SEQ ID NO:22)
TSSNRKT
(SEQ ID NO:22)
TSGNLTR
(SEQ ID NO:13)
TSGNLTR
(SEQ ID NO:13)
DRSALAR
(SEQ ID NO:23)
DRSALAR
(SEQ ID NO:23)
RNSDRTK (SEQ ID NO:24)RNSDRTK (SEQ ID NO:24) Нет данныхNo data
SBS#57880 ctGGTGGGtGGCGG AGACTGAgagcgcg (SEQ ID NO:5)SBS#57880 ctGGTGGGtGGCGG AGACTGAgagcgcg (SEQ ID NO:5) DSSHLEL
(SEQ ID NO:18)
DSSHLEL
(SEQ ID NO:18)
DRSNLTR
(SEQ ID NO:19)
DRSNLTR
(SEQ ID NO:19)
DRSHLTR (SEQ ID NO:20)DRSHLTR (SEQ ID NO:20) DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
TSGHLSR
(SEQ ID NO:26)
TSGHLSR
(SEQ ID NO:26)
SBS#57890 tgGTGCTGGAGCT GGTGGGTggcggaga (SEQ ID NO:6)SBS#57890 tgGTGCTGGAGCT GGTGGGTggcggaga (SEQ ID NO:6) LRHHLTR
(SEQ ID NO:27)
LRHHLTR
(SEQ ID NO:27)
RRFTLSK
(SEQ ID NO:28)
RRFTLSK
(SEQ ID NO:28)
RSDVLSE
(SEQ ID NO:29)
RSDVLSE
(SEQ ID NO:29)
KHSTRRV
(SEQ ID NO:30)
KHSTRRV
(SEQ ID NO:30)
RSDVLSE
(SEQ ID NO:29)
RSDVLSE
(SEQ ID NO:29)
RLYTLHK
(SEQ ID NO:47)
RLYTLHK
(SEQ ID NO:47)
SBS#52288 agGGGCGGGCAGCG aggcctgggcgggc (SEQ ID NO:33)SBS#52288 agGGGCGGGCAGCG aggcctgggcgggc (SEQ ID NO:33) RSADLTR (SEQ ID NO:34)RSADLTR (SEQ ID NO:34) QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
RSDHLSE
(SEQ ID NO:36)
RSDHLSE
(SEQ ID NO:36)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
Нет данныхNo data Нет данныхNo data
SBS#65976 ctCCAGAAGGGGAT CATGACctcctcac (SEQ ID NO:46)SBS#65976 ctCCAGAAGGGGAT CATGACctcctcac (SEQ ID NO:46) DRSNLSR (SEQ ID NO:39)DRSNLSR (SEQ ID NO:39) LRQNLIM
(SEQ ID NO:40)
LRQNLIM
(SEQ ID NO:40)
TSANLTV
(SEQ ID NO:41)
TSANLTV
(SEQ ID NO:41)
RSDHLSR
(SEQ ID NO:42)
RSDHLSR
(SEQ ID NO:42)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QRNDRKS
(SEQ ID NO:43)
QRNDRKS
(SEQ ID NO:43)
65976 Мутанты по контактированию с фосфатными остатками65976 Phosphate contact mutants Qm5Qm5 нетNo Qm5Qm5 нетNo Qm5Qm5 нетNo

ZFP, включающие одну или более мутаций в остовных областях, как описано в заявке на патент США № 15/685580, (например, мутации в положении (-5), (-9) и/или положении (-14) относительно ДНК-связывающей спирали, например, R или K в A, L, S, N, E, Y или Q) также были получены (смотрите, например, 65888, 57930, 65918, 65920, 65894, 57947, 65,968, 65887, 65860 и 65976 в таблицах 1-3). Все ZFP, описанные здесь, были функционально связаны с подавляющим доменом KRAB с образованием ZFP-TF, и все подавляли экспрессию MAPT.ZFPs comprising one or more mutations in the framework regions as described in US Patent Application No. 15/685580 (e.g., mutations at the (-5), (-9) and/or (-14) position relative to the DNA helices, e.g. R or K in A, L, S, N, E, Y or Q) have also been obtained (see e.g. tables 1-3). All of the ZFPs described here were operably linked to the KRAB inhibitory domain to form ZFP-TF, and all repressed MAPT expression.

Типичные ZFP-TF трансфицировали в клетки Neuro2a мыши или первичные нейроны коры головного мозга мыши. Через 24 часа экстрагировали тотальную РНК, и осуществляли мониторинг экспрессии MAPT и двух контрольных генов (ATP5b, RPL38) с использованием ОТ-кПЦР в режиме реального времени. Как показано на фиг. 1, было обнаружено, что ZFP-TF эффективны в подавлении экспрессии MAPT с разнообразием зависимости доза-ответ и подавляющей MAPT активностью (смотрите фиг. 1B).Exemplary ZFP-TFs were transfected into mouse Neuro2a cells or primary mouse cortical neurons. After 24 hours, total RNA was extracted and expression of MAPT and two control genes (ATP5b, RPL38) was monitored using real-time RT-qPCR. As shown in FIG. 1, ZFP-TFs were found to be effective in downregulating MAPT expression with dose-response diversity and MAPT inhibitory activity (see FIG. 1B).

Были сконструированы репрессоры тау ZFP-TF, которые включали мутации в остовной области. В таблице 3 представлены типичные репрессоры ZFP-TF (и исходные для них соединения). Результаты с этими оптимизированными ZFP-TF (например, показанные в качестве примера результаты сравнения 65888 с 57880) продемонстрировали резко увеличенную специфичность (более чем в 10 раз) без влияния на активность в первичных нейронах (репрессии тау, смотрите фиг. 1B). Кроме того, два производных исходного 57880, 65887 и 65888, были проверены в клетках Neuro2A на подавляющую активность для областей вне мишени BOD1 и MOSPD1 (смотрите фиг. 1D), при этом репрессия вне мишени белками, включающими мутации по контактированию с фосфатными остатками в остове ZFP, была уменьшена. Смотрите также заявку на патент США c №15/685580.ZFP-TF tau repressors were constructed that included mutations in the framework region. Table 3 lists typical ZFP-TF repressors (and their parent compounds). Results with these optimized ZFP-TFs (eg, the exemplary results comparing 65888 to 57880) showed dramatically increased specificity (greater than 10-fold) without affecting activity in primary neurons (tau repression, see FIG. 1B). In addition, two derivatives of the parent 57880, 65887 and 65888, were tested in Neuro2A cells for inhibitory activity for off-target regions of BOD1 and MOSPD1 (see Figure 1D), with off-target repression by proteins involving mutations in contact with phosphate residues in the backbone ZFP, has been reduced. See also US Patent Application No. 15/685580.

Таблица 3: Оптимизированные конструкции ZFP-TFTable 3: Optimized ZFP-TF designs

SBS#, МишеньSBS#, Target КонструкцияDesign F1F1 F2F2 F3F3 F4F4 F5F5 F6F6 SBS#57930 cgGCAGAAGGTGG GcGGTGGCggcggcg (SEQ ID NO:44)
[Исходный]
SBS#57930 cgGCAGAAGGTGG GcGGTGGCggcggcg (SEQ ID NO:44)
[Original]
DRSHLTR (SEQ ID NO:20)DRSHLTR (SEQ ID NO:20) LKQHLTR
(SEQ ID NO:37)
LKQHLTR
(SEQ ID NO:37)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
SBS#65916
cgGCAGAAGGTGG
GcGGTGGCggcggcg
(SEQ ID NO:44)
SBS#65916
cgGCAGAAGGTGG
GcGGTGGCggcggcg
(SEQ ID NO:44)
DRSHLTR (SEQ ID NO:20)DRSHLTR (SEQ ID NO:20) LKQHLTR
(SEQ ID NO:37)
LKQHLTR
(SEQ ID NO:37)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
65918 Мутанты по контактированию с фосфатными остатками65918 Phosphate contact mutants Qm5Qm5 нетNo нетNo нетNo Qm5Qm5 нетNo SBS#65920
cgGCAGAAGGTGG GcGGTGGCggcggcg
(SEQ ID NO:44)
SBS#65920
cgGCAGAAGGTGG GcGGTGGCggcggcg
(SEQ ID NO:44)
DRSHLTR
(SEQ ID NO:20)
DRSHLTR
(SEQ ID NO:20)
LKQHLTR
(SEQ ID NO:37)
LKQHLTR
(SEQ ID NO:37)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
65920 Мутанты по контактированию с фосфатными остатками65920 Phosphate contact mutants Qm5Qm5 нетNo Qm5Qm5 нетNo Qm5Qm5 нетNo SBS#57890
tgGTGCTGGAGCT
GGTGGGTggcggaga
(SEQ ID NO:6)
[Исходный]
SBS#57890
tgGTGCTGGAGCT
GGTGGGTggcggaga
(SEQ ID NO:6)
[Original]
LRHHLTR
(SEQ ID NO:27)
LRHHLTR
(SEQ ID NO:27)
RRFTLSK
(SEQ ID NO:28)
RRFTLSK
(SEQ ID NO:28)
RSDVLSE
(SEQ ID NO:29)
RSDVLSE
(SEQ ID NO:29)
KHSTRRV
(SEQ ID NO:30)
KHSTRRV
(SEQ ID NO:30)
RSDVLSE
(SEQ ID NO:29)
RSDVLSE
(SEQ ID NO:29)
RLYTLHK
(SEQ ID NO:30)
RLYTLHK
(SEQ ID NO:30)
SBS#65894
tgGTGCTGGAGCT
GGTGGGTggcggaga
(SEQ ID NO:6)
SBS#65894
tgGTGCTGGAGCT
GGTGGGTggcggaga
(SEQ ID NO:6)
LRHHLTR
(SEQ ID NO:27)
LRHHLTR
(SEQ ID NO:27)
RRFTLSK
(SEQ ID NO:28)
RRFTLSK
(SEQ ID NO:28)
RSDVLSE
(SEQ ID NO:29)
RSDVLSE
(SEQ ID NO:29)
KHSTRRV
(SEQ ID NO:30)
KHSTRRV
(SEQ ID NO:30)
RSDVLSE
(SEQ ID NO:29)
RSDVLSE
(SEQ ID NO:29)
RLYTLHK
(SEQ ID NO:47)
RLYTLHK
(SEQ ID NO:47)
65894 Мутанты по контактированию с фосфатными остатками65894 Phosphate contact mutants Qm5Qm5 нетNo нетNo нетNo Qm5Qm5 нетNo SBS#57947
gcGGCGGCgGCAG
AAGGTGGGcggtggc (SEQ ID NO:45)
[Исходный]
SBS#57947
gcGGCGGCgGCAG
AAGGTGGGcggtggc (SEQ ID NO:45)
[Original]
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
DRSHLSR
(SEQ ID NO:38)
DRSHLSR
(SEQ ID NO:38)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
SBS#65968
gcGGCGGCgGCAG
AAGGTGGGcggtggc (SEQ ID NO:45)
SBS#65968
gcGGCGGCgGCAG
AAGGTGGGcggtggc (SEQ ID NO:45)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
TSGHLST
(SEQ ID NO:26)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGNLAR
(SEQ ID NO:9)
QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
QSGDLTR
(SEQ ID NO:35)
DRSHLSR
(SEQ ID NO:38)
DRSHLSR
(SEQ ID NO:38)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
65968 Мутанты по контактированию с фосфатными остатками65968 Phosphate contact mutants Qm5Qm5 нетNo Qm5Qm5 нетNo Qm5Qm5 нетNo SBS#57880
ctGGTGGGtGGCGG AGACTGAgagcgcg (SEQ ID NO:5)
[Исходный]
SBS#57880
ctGGTGGGtGGCGG AGACTGAgagcgcg (SEQ ID NO:5)
[Original]
DSSHLEL
(SEQ ID NO:18)
DSSHLEL
(SEQ ID NO:18)
DRSNLTR
(SEQ ID NO:19)
DRSNLTR
(SEQ ID NO:19)
DRSHLTR
(SEQ ID NO:20)
DRSHLTR
(SEQ ID NO:20)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
TSGHLSR
(SEQ ID NO:26)
TSGHLSR
(SEQ ID NO:26)
SBS#65888
ctGGTGGGtGGCGG
AGACTGAgagcgcg
(SEQ ID NO:5)
SBS#65888
ctGGTGGGtGGCGG
AGACTGAgagcgcg
(SEQ ID NO:5)
DSSHLEL
(SEQ ID NO:18)
DSSHLEL
(SEQ ID NO:18)
DRSNLTR
(SEQ ID NO:19)
DRSNLTR
(SEQ ID NO:19)
DRSHLTR
(SEQ ID NO:20)
DRSHLTR
(SEQ ID NO:20)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
TSGHLSR
(SEQ ID NO:26)
TSGHLSR
(SEQ ID NO:26)
65888 Мутанты по контактированию с фосфатными остатками65888 Phosphate contact mutants Qm5Qm5 нетNo Qm5Qm5 нетNo Qm5Qm5 нетNo SBS#65887 ctGGTGGGtGGCGG AGACTGAgagcgcg (SEQ ID NO:5)SBS#65887 ctGGTGGGtGGCGG AGACTGAgagcgcg (SEQ ID NO:5) DSSHLEL
(SEQ ID NO:18)
DSSHLEL
(SEQ ID NO:18)
DRSNLTR
(SEQ ID NO:19)
DRSNLTR
(SEQ ID NO:19)
DRSHLTR
(SEQ ID NO:20)
DRSHLTR
(SEQ ID NO:20)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
DRSHLAR
(SEQ ID NO:8)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
RSAHLSR
(SEQ ID NO:25)
TSGHLSR
(SEQ ID NO:26)
TSGHLSR
(SEQ ID NO:26)
65887 Мутанты по контактированию с фосфатными остатками65887 Phosphate contact mutants нетNo нетNo Qm5Qm5 нетNo Qm5Qm5 нетNo SBS#52389
ccGTTGCGCCTGAT tGATGCCcagctcc
(SEQ ID NO:2)
[Исходный]
SBS#52389
ccGTTGCGCCTGAT tGATGCCcagctcc
(SEQ ID NO:2)
[Original]
ERGTLAR
(SEQ ID NO:11)
ERGTLAR
(SEQ ID NO:11)
TSANLSR (SEQ ID NO:12)TSANLSR (SEQ ID NO:12) TSGNLTR
(SEQ ID NO:13)
TSGNLTR
(SEQ ID NO:13)
HRTSLTD
(SEQ ID NO:14)
HRTSLTD
(SEQ ID NO:14)
RSHSLLR
(SEQ ID NO:15)
RSHSLLR
(SEQ ID NO:15)
HPSARKR
(SEQ ID NO:16)
HPSARKR
(SEQ ID NO:16)
SBS#65860 ccGTTGCGCCTGAT tGATGCCcagctcc (SEQ ID NO:2)SBS#65860 ccGTTGCGCCTGAT tGATGCCcagctcc (SEQ ID NO:2) ERGTLAR
(SEQ ID NO:11)
ERGTLAR
(SEQ ID NO:11)
TSANLSR
(SEQ ID NO:12)
TSANLSR
(SEQ ID NO:12)
TSGNLTR
(SEQ ID NO:13)
TSGNLTR
(SEQ ID NO:13)
HRTSLTD
(SEQ ID NO:14)
HRTSLTD
(SEQ ID NO:14)
RSHSLLR
(SEQ ID NO:15)
RSHSLLR
(SEQ ID NO:15)
HPSARKR
(SEQ ID NO:16)
HPSARKR
(SEQ ID NO:16)
65860 Мутанты по контактированию с фосфатными остатками65860 Phosphate contact mutants нетNo нетNo нетNo нетNo Qm5Qm5 нетNo

Пример 2. Репрессия тау в нейронах мышиExample 2 Tau Repression in Mouse Neurons

Все репрессоры ZFP клонировали в векторы rAAV2/9 с использованием промотора CMV для управления экспрессией. Вирус продуцировали в клетках HEK293T, очищали с использованием градиента плотности CsCl и титровали с помощью кПЦР в режиме реального времени в соответствии со способами, известными в данной области техники. Очищенный вирус использовали для инфицирования культивируемых первичных нейронов коры головного мозга мыши в дозе 3E5, 1E5, 3E4 и 1E4 вирусных генов (VG)/клетку. Через 7 дней экстрагировали тотальную РНК, и осуществляли мониторинг экспрессии MAPT и двух контрольных генов (ATP5b, EIF4a2) с использованием ОТ-кПЦР в режиме реального времени.All ZFP repressors were cloned into rAAV2/9 vectors using the CMV promoter to drive expression. Virus was produced in HEK293T cells, purified using a CsCl density gradient, and titrated by real-time qPCR according to methods known in the art. The purified virus was used to infect cultured mouse primary cortex neurons at a dose of 3E5, 1E5, 3E4 and 1E4 viral genes (VG)/cell. After 7 days, total RNA was extracted and expression of MAPT and two control genes (ATP5b, EIF4a2) was monitored using real-time RT-qPCR.

Было установлено, как показано на фиг. 1С, что все AAV векторы, кодирующие ZFP-TF, эффективно подавляют MAPT мыши в широком диапазоне инфицирующих доз, при этом некоторые ZFP снижают экспрессию мишени более чем на 95% в многократных дозах. Напротив, репрессия MAPT не наблюдалась для rAAV2/9 вируса, кодирующего CMA-GFP, проверенного в эквивалентных дозах, или для подвергнутых ложной обработке нейронов (смотрите фиг. 1).It was set as shown in Fig. 1C that all AAV vectors encoding ZFP-TF effectively suppress mouse MAPT over a wide range of infective doses, with some ZFPs reducing target expression by more than 95% at multiple doses. In contrast, MAPT repression was not observed for rAAV2/9 virus encoding CMA-GFP tested at equivalent doses or for sham-treated neurons (see FIG. 1).

rAAV2/9, кодирующий CMV-52389-KRAB, использовали для инфицирования нейронов коры головного мозга мыши в дозе 3E5, 1E5 и 3E4 VG/клетку. Через 10 дней выделяли общий белок из одного набора повторов; параллельную группу инфицирований использовали для экстракции тотальной РНК. Равные количества общего клеточного лизата исследовали с помощью Вестерн-блоттинга на общий белок тау (анти-тау-5), 52389-KRAB (анти-ZNF10) и GAPDH (анти-GAPDH) (смотрите фиг. 2А). Количественную флуоресценцию определяли с использованием системы LiCOR Odyssey, обнаруживая снижение на 98% белка тау в дозе 3E5 VG/клетку по сравнению с подвергнутыми ложной обработке нейронами (смотрите фиг. 2). Экспрессию MAPT, 52389-KRAB и двух контрольных генов (ATP5b, EIF4a2) контролировали с использованием ОТ-кПЦР в режиме реального времени. Уровни транскрипта MAPT были снижены на 98% в группе 3E5 VG/клетку по сравнению с подвергнутыми ложной обработке нейронами (смотрите фиг. 2).rAAV2/9 encoding CMV-52389-KRAB was used to infect mouse cortical neurons at 3E5, 1E5 and 3E4 VG/cell. After 10 days, the total protein was isolated from one set of repeats; a parallel group of infections was used for total RNA extraction. Equal amounts of total cell lysate were analyzed by Western blotting for total tau protein (anti-tau-5), 52389-KRAB (anti-ZNF10) and GAPDH (anti-GAPDH) (see Fig. 2A). Quantitative fluorescence was determined using the Odyssey LiCOR system, revealing a 98% reduction in tau protein at 3E5 VG/cell compared to sham-treated neurons (see FIG. 2). Expression of MAPT, 52389-KRAB and two control genes (ATP5b, EIF4a2) was monitored using real-time RT-qPCR. MAPT transcript levels were reduced by 98% in the 3E5 VG/cell group compared to sham-treated neurons (see FIG. 2).

Таким образом, описанные здесь генетические модуляторы (например, репрессоры), в том числе те, которые связываются с сайтами-мишенями, как показано в таблицах 1 и 2, были функциональными репрессорами, когда их разрабатывали в виде плазмид, в форме мРНК, в Ad векторах и/или в AAV векторах.Thus, the genetic modulators (e.g., repressors) described herein, including those that bind to target sites as shown in Tables 1 and 2, were functional repressors when designed as plasmids, in mRNA form, in Ad vectors and/or AAV vectors.

Пример 3: Специфичность репрессии MAPTExample 3: Specificity of MAPT Repression

Общая специфичность ZFP-TF, продемонстрированная в таблицах 1 и 2, была оценена с помощью анализа с использованием микрочипов в клетках Neuro2A мыши. Вкратце, 300 нг мРНК, кодирующей ZFP-TF, трансфицировали в 150000 клеток Neuro2A при биологическом четырехкратном повторении. Через 24 часа тотальную РНК экстрагировали и обрабатывали по протоколу производителя (Affymetrix Genechip MTA1.0). Робастное среднее значение по множеству чипов (RMA) использовали для приведения необработанных сигналов от каждого набора зондов. Анализ проводили с использованием Transcriptome Analysis Console 3.0 (Affymetrix) с опцией «Gene Level Differential Expression Analysis». Образцы, трансфицированные ZFP, сравнивали с образцами, которые были обработаны нерелевантным ZFP-TF (который не связывается с сайтом-мишенью в MAPT). Переходы к изменениям сообщались для транскриптов (наборов зондов) с >2-кратной разницей в среднем сигнале относительно контроля и значением P<0,05 (односторонний дисперсионный анализ (ANOVA), непарный T-критерий для каждого набора зондов).The overall specificity of ZFP-TF, shown in Tables 1 and 2, was assessed by microarray analysis in mouse Neuro2A cells. Briefly, 300 ng of mRNA encoding ZFP-TF was transfected into 150,000 Neuro2A cells in biological quadruple. After 24 hours, total RNA was extracted and processed according to the manufacturer's protocol (Affymetrix Genechip MTA1.0). A robust multi-chip average (RMA) was used to bring the raw signals from each set of probes. The analysis was performed using the Transcriptome Analysis Console 3.0 (Affymetrix) with the "Gene Level Differential Expression Analysis" option. Samples transfected with ZFP were compared with samples that were treated with irrelevant ZFP-TF (which does not bind to the target site in MAPT). Transitions to change were reported for transcripts (probesets) with >2-fold difference in mean signal relative to control and P value<0.05 (one-way analysis of variance (ANOVA), unpaired T-test for each probeset).

Как показано на фиг. 3, SBS#52322 подавлял 5 генов в дополнение к MAPT и вызывал увеличение в 3 других генах. SBS#52364 и #52366 подавляли 4 гена в дополнение к MAPT, тогда как SBS#52389 вызывал репрессию только гена MAPT и увеличение экспрессии 1 гена. SBS#57880 уменьшал экспрессию 2 генов в дополнение к MAPT и увеличивал экспрессию 1 гена. SBS#57890 подавлял 4 гена в дополнение к MAPT и увеличивал экспрессию 1 гена. SBS#52288 подавлял 124 гена в дополнение к MAPT и увеличивал экспрессию 25 генов.As shown in FIG. 3, SBS#52322 downregulated 5 genes in addition to MAPT and caused an increase in 3 other genes. SBS#52364 and #52366 suppressed 4 genes in addition to MAPT, while SBS#52389 induced repression of only the MAPT gene and increased expression of 1 gene. SBS#57880 reduced the expression of 2 genes in addition to MAPT and increased the expression of 1 gene. SBS#57890 downregulated 4 genes in addition to MAPT and increased expression of 1 gene. SBS#52288 downregulated 124 genes in addition to MAPT and increased the expression of 25 genes.

Специфичность ZFP-TF также оценивали в первичных фибробластах человека, которые более чувствительны к трансфекции и позволяют оценивать специфичность даже при более высоких эффективных уровнях ZFP-TF. Использовали четыре биологических повтора каждой обработки, состоящей из 300 нг мРНК, кодирующей ZFP-TF, трансфицированной в 150000 фибробластов человека. Через 24 часа тотальную РНК экстрагировали и обрабатывали по протоколу производителя (Affymetrix Human Primeview). Обработка и анализ были такими же, как описано для клеток Neuro2A. Важно отметить, что фибробласты человека не экспрессируют MAPT, поэтому никаких изменений в уровнях MAPT обнаружено не было. Исходя из ранее описанного критерия кратного изменения, SBS#52322 подавлял 58 генов и вызывал увеличение в 53 других генах. SBS#52364 подавлял 43 гена и увеличивал экспрессию 25 генов. SBS#52366 подавлял 63 гена и вызывал увеличение экспрессии 63 других генов. SBS#52389 не подавлял никаких генов и увеличивал экспрессию 13 других генов. SBS#57880 уменьшал экспрессию 7 генов и увеличивал экспрессию 2 генов. SBS#57890 уменьшал экспрессию 1 гена и увеличивал экспрессию 2 генов, тогда как SBS#52288 подавлял 594 гена, увеличивая экспрессию 302 генов (смотрите фиг. 4).The specificity of ZFP-TF was also evaluated in primary human fibroblasts, which are more sensitive to transfection and allow specificity to be assessed even at higher effective levels of ZFP-TF. Four biological replicates of each treatment were used, consisting of 300 ng of mRNA encoding ZFP-TF transfected into 150,000 human fibroblasts. After 24 hours, total RNA was extracted and processed according to the manufacturer's protocol (Affymetrix Human Primeview). Processing and analysis were the same as described for Neuro2A cells. Importantly, human fibroblasts do not express MAPT, so no changes in MAPT levels were found. Based on the previously described fold change criterion, SBS#52322 repressed 58 genes and caused an increase in 53 other genes. SBS#52364 suppressed 43 genes and increased the expression of 25 genes. SBS#52366 suppressed 63 genes and caused an increase in the expression of 63 other genes. SBS#52389 did not repress any genes and increased the expression of 13 other genes. SBS#57880 decreased the expression of 7 genes and increased the expression of 2 genes. SBS#57890 reduced the expression of 1 gene and increased the expression of 2 genes, while SBS#52288 downregulated 594 genes, increasing the expression of 302 genes (see Fig. 4).

Специфичность ZFP-TF, кроме того, оценивали в первичных нейронах коры головного мозга мыши после доставки ZFP-TF с помощью AAV. Использовали шесть биологических повторов каждой обработки, состоящей из rAAV2/9, кодирующего CMV-ZFP-TF, инфицированного в дозе 1E5 VG/клетку, в 160 тыс. первичных нейронов коры головного мозга мыши. Через 7 дней тотальную РНК экстрагировали и обрабатывали по протоколу производителя (Affymetrix Human Primeview). Обработка и анализ были такими же, как описано для клеток Neuro2A и фибробластов.The specificity of ZFP-TF was further evaluated in primary mouse cortical neurons following AAV delivery of ZFP-TF. Six biological replicates of each treatment were used, consisting of rAAV2/9 encoding CMV-ZFP-TF infected at 1E5 VG/cell, in 160,000 primary neurons in the mouse cerebral cortex. After 7 days, total RNA was extracted and processed according to the manufacturer's protocol (Affymetrix Human Primeview). Processing and analysis were the same as described for Neuro2A cells and fibroblasts.

На основании ранее описанного критерия кратного изменения SBS#52322 подавлял 80 генов в дополнение к MAPT и вызывал увеличение экспрессии 19 других генов. SBS#52364 подавлял 29 генов в дополнение к MAPT и увеличивал экспрессию 2 генов. SBS#52389 подавлял 1 ген в дополнение к MAPT. SBS#57880 уменьшал экспрессию 60 генов в дополнение к MAPT и увеличивал экспрессию 3 генов. SBS#57890 только подавлял MAPT и увеличивал экспрессию 1 гена (смотрите фиг. 5).Based on the previously described fold change criterion, SBS#52322 downregulated 80 genes in addition to MAPT and caused an increase in the expression of 19 other genes. SBS#52364 downregulated 29 genes in addition to MAPT and increased the expression of 2 genes. SBS#52389 suppressed 1 gene in addition to MAPT. SBS#57880 reduced the expression of 60 genes in addition to MAPT and increased the expression of 3 genes. SBS#57890 only downregulated MAPT and increased expression of 1 gene (see Fig. 5).

Эксперименты также проводились для изучения влияния на специфичность модификации(й) (описанных здесь в заявке на патент США №15/685 580) потенциальных контактов остова цинкового пальца с фосфатными остатками. Были сравнены два типичных подавляющих тау белка с ZFP (57880 и 65888), которые имеют идентичные спиральные домены (смотрите таблицу 3), но 65888 имеет мутации в остове цинкового пальца для удаления потенциальных контактирующих с фосфатными группами аминокислотных остатков.Experiments were also performed to examine the effect on specificity of the modification(s) (described here in US Patent Application No. 15/685,580) of potential contacts of the zinc finger backbone with phosphate residues. Two typical ZFP tau suppressing proteins (57880 and 65888) were compared, which have identical helical domains (see Table 3), but 65888 has zinc finger backbone mutations to remove potential phosphate-contacting amino acid residues.

Как показано на фиг. 5В, количество генов, экспрессия которых была либо повышена, либо понижена с помощью 57800 (75 и 110 соответственно), было заметно уменьшено (3 с повышенной и 4 с пониженной экспрессией, включая тау) с помощью белка 65888, демонстрируя увеличение специфичности путем модификаций в остовной области.As shown in FIG. 5B, the number of genes that were either up- or down-expressed by 57800 (75 and 110 respectively) was markedly down-regulated (3 up- and 4 down-expressed, including tau) by the 65888 protein, demonstrating an increase in specificity through modifications in core area.

Пример 4. Промоторы нервных клеток для ограниченной ЦНС экспрессии ZFP-TFExample 4 Nerve Cell Promoters for CNS Restricted ZFP-TF Expression

Три промотора нервных клеток оценивали на их способность экспрессировать ZFP-TF в первичных нейронах мыши: фрагмент размером 469 п.н. промотора Synapsin1 человека (SYN1; Kügler et al., (2001) Methods Mol Med 53:139-50), фрагмент размером 375 п.н. промотора альфа-кальций/кальмодулин-зависимой протеинкиназы (CamKII; Dittgen et al., (2004) Proc Natl Acad Sci USA 101 (52):18206-11), и фрагмент размером 229 п.н. промотора метил-CpG-связывающего белка 2 (MeCP2; Adachi et al., (2005) Hum Mol Genet 14 (23): 3709-22). Каждый фрагмент клонировали вместо промотора CMV, использованного в примере 2, и для каждой промоторной конструкции, управляющей 52389-KRAB, связанными пептидной последовательностью 2А, был получен rAAV2/9 для обеспечения коэкспрессии обоих белков (Nagai et al., (2002) Nat Biotechnol 20 (1):87-90 и MD Ryan et al., (1991) J. Gen. Virol. 72 p. 2727).Three neural cell promoters were evaluated for their ability to express ZFP-TF in primary mouse neurons: a 469 bp fragment. human Synapsin1 promoter (SYN1; Kügler et al., (2001) Methods Mol Med 53:139-50), 375 bp fragment. alpha-calcium/calmodulin-dependent protein kinase promoter (CamKII; Dittgen et al., (2004) Proc Natl Acad Sci USA 101(52):18206-11), and a 229 bp fragment. methyl CpG binding protein 2 promoter (MeCP2; Adachi et al., (2005) Hum Mol Genet 14 (23): 3709-22). Each fragment was cloned in place of the CMV promoter used in Example 2, and rAAV2/9 was generated for each promoter construct driving 52389-KRAB linked by the 2A peptide sequence to allow co-expression of both proteins (Nagai et al., (2002) Nat Biotechnol 20 (1):87-90 and MD Ryan et al., (1991) J. Gen. Virol. 72 p. 2727).

Очищенный вирус использовали для инфицирования культивируемых первичных нейронов коры головного мозга мыши в дозе 3E5, 1E5, 3E4 и 1E4 вирусных геномов/клетку. Через 7 дней тотальную РНК экстрагировали, и контролировали экспрессию MAPT и двух контрольных генов (ATP5b, EIF4a2) с использованием ОТ-кПЦР в режиме реального времени.The purified virus was used to infect cultured primary neurons in the mouse cerebral cortex at a dose of 3E5, 1E5, 3E4 and 1E4 viral genomes/cell. After 7 days, total RNA was extracted and expression of MAPT and two control genes (ATP5b, EIF4a2) was monitored using real-time RT-qPCR.

Все промоторы приводили к экспрессии ZFP, при этом как SYN1, так и CamKII достигали уровней транскрипции, сходных с CMV. Напротив, экспрессия с MeCP2 была на уровнях, которые были в приблизительно 10 раз ниже. MAPT также подавлялся в широком диапазоне инфицирующих доз, при этом самый сильный ответ продемонстрировал SYN1, затем CAMKII, затем CMV и, наконец, MeCP2 с самыми низкими уровнями репрессии MAPT. В максимальной дозе, составляющей 3E5 вирусных геномов/клетку, все промоторы были способны подавлять MAPT на >90%, при этом SYN1 продемонстрировал самое сильное снижение MAPT на 99,4% (в ~175 раз ниже) по сравнению с подвергнутыми ложной обработке нейронами (смотрите фиг. 6A).All promoters resulted in ZFP expression, with both SYN1 and CamKII achieving transcription levels similar to CMV. In contrast, expression with MeCP2 was at levels that were about 10 times lower. MAPT was also downregulated over a wide range of infective doses, with SYN1 showing the strongest response, followed by CAMKII, then CMV, and finally MeCP2 with the lowest levels of MAPT repression. At the maximum dose of 3E5 viral genomes/cell, all promoters were able to downregulate MAPT by >90%, with SYN1 showing the strongest MAPT reduction of 99.4% (~175-fold lower) compared to sham-treated neurons ( see Fig. 6A).

Очищенный вирус также использовали для инфицирования культивируемых первичных нейронов гиппокампа, и образцы анализировали и обрабатывали, как описано для нейронов коры головного мозга. Все промоторы нервных клеток приводили к экспрессии ZFP и репрессии MAPT с одинаковым ранговым порядком активности, схожей степенью репрессии и профилями зависимости доза-ответ, наблюдаемыми в первичных нейронах коры головного мозга (смотрите фиг. 6B).The purified virus was also used to infect cultured primary hippocampal neurons and samples were analyzed and processed as described for cortical neurons. All neuronal promoters resulted in ZFP expression and MAPT repression with the same rank order of activity, similar degree of repression and dose-response profiles observed in primary cortical neurons (see Fig. 6B).

В совокупности эти результаты наводят на мысль, что любого из промоторов нервных клеток было бы достаточно для достижения экспрессии ZFP и репрессии MAPT в основных областях, представляющих интерес для связанного с MAPT показания, а именно в гиппокампе и коре головного мозга.Taken together, these results suggest that any of the neuronal promoters would be sufficient to achieve ZFP expression and MAPT repression in the main regions of interest for a MAPT-related indication, namely the hippocampus and cerebral cortex.

Кроме того, применение сильного промотора нервных клеток (такого как SYN1 или CAMKII) может использоваться для снижения уровня высокоэкспрессируемого транскрипта-мишени, когда соответствующая доставка ZFP-TF является ограничением (например, посредством внутривенной или интратекальной доставки) и/или в случае, когда ZFP-TF с низким сродством может быть выбран для минимизации регуляции гена вне мишени. И наоборот, более слабый промотор нервных клеток (такой как MeCP2) может быть выбран, когда представляющий интерес ген-мишень экспрессируется на умеренных или низких уровнях, когда достаточная доставка в целевые области не ограничена (например, прямая интракраниальная доставка), и/или для минимизации активности вне мишени ZFP-TF с высоким сродством.In addition, the use of a strong neuronal promoter (such as SYN1 or CAMKII) can be used to reduce the level of a highly expressed target transcript when the corresponding delivery of ZFP-TF is a limitation (eg, via intravenous or intrathecal delivery) and/or when ZFP -TF with low affinity can be chosen to minimize the regulation of the gene outside the target. Conversely, a weaker nerve cell promoter (such as MeCP2) may be selected when the target gene of interest is expressed at moderate or low levels, when sufficient delivery to target areas is not limited (eg, direct intracranial delivery), and/or for minimizing activity outside the high affinity ZFP-TF target.

Пример 5: Репрессия MAPT человека в нейронах, полученных из iPSExample 5: Human MAPT repression in iPS-derived neurons

На основе стандартного анализа специфичности SELEX для всех ZFP, описанных здесь, было предсказано, что ZFP, перечисленные в таблицах 2 и 3, будут проявлять толерантность к несовпадениям по одному (в случае SBS#57890 и SBS#52366) или двум (в случай SBS#57880) неконсервативным положениям в последовательности MAPT человека (смотрите фиг. 7A, SEQ ID NO:31, 32 и 48-51, соответственно, слева направо).Based on a standard SELEX specificity assay for all ZFPs described here, it was predicted that the ZFPs listed in Tables 2 and 3 would be tolerant of one (in the case of SBS#57890 and SBS#52366) or two (in the case of SBS) mismatches. #57880) non-conservative positions in the human MAPT sequence (see FIG. 7A, SEQ ID NOS: 31, 32, and 48-51, respectively, from left to right).

Типичные ZFP-TF в таблицах 2 и 3 клонировали в AAV вектор (AAV6, AAV9 AAV2/9 или их варианты) с фрагментом размером 469 п.н. промотора SYN1, описанным в примере 4. Вирус rAAV продуцировали в клетках HEK293T, очищали с использованием градиента плотности CsCl и титровали с помощью кПЦР. Очищенный вирус использовали для инфицирования полученных из iPS человека нейронов в дозе 3E5, 1E5, 3E4 и 1E4 вирусных геномов/клетку (iCell Neurons, Cellular Dynamics International Inc.). Через 18 или 19 дней тотальную РНК экстрагировали, и оценивали экспрессию MAPT человека, ZFP-KRAB, и трех контрольных генов (ATP5b, EIF4a2, GAPDH) с использованием ОТ-кПЦР в режиме реального времени. Экспрессии ZFP на схожих уровнях были установлены для каждого вируса в диапазоне проверенных доз.Representative ZFP-TFs in Tables 2 and 3 were cloned into an AAV vector (AAV6, AAV9 AAV2/9 or variants thereof) with a 469 bp fragment. SYN1 promoter described in Example 4. rAAV virus was produced in HEK293T cells, purified using a CsCl density gradient, and titrated by qPCR. The purified virus was used to infect human iPS-derived neurons at a dose of 3E5, 1E5, 3E4 and 1E4 viral genomes/cell (iCell Neurons, Cellular Dynamics International Inc.). After 18 or 19 days, total RNA was extracted and the expression of human MAPT, ZFP-KRAB, and three control genes (ATP5b, EIF4a2, GAPDH) was assessed using real-time RT-qPCR. ZFP expressions at similar levels were established for each virus over the dose range tested.

Показательные результаты представлены на фиг. 7. В максимальной дозе, составляющей 3E5 вирусных геномов/клетку, 57880-KRAB подавлял MAPT человека на 95%, 52366-KRAB приводил к снижению экспрессии MAPT на 87%, а 57890-KRAB понижал экспрессию MAPT на 45% по сравнению с ложно-инфицированными клетками (смотрите фиг. 7В). Схожие результаты были получены для других факторов транскрипции, описанных здесь, (например, ZFP-TF, как показано в таблицах 1-3). Одним из объяснений сниженной подавляющей MAPT человека активности SBS#57890 по сравнению с поведением, наблюдаемым для MAPT мыши, является его исключительная степень специфичности по всему геному, что согласуется с плохой толерантностью к несоответствиям в его сайте-мишени (смотрите пример 3).Illustrative results are shown in Fig. 7. At the maximum dose of 3E5 viral genomes/cell, 57880-KRAB suppressed human MAPT by 95%, 52366-KRAB reduced MAPT expression by 87%, and 57890-KRAB reduced MAPT expression by 45% compared to false infected cells (see Fig. 7B). Similar results were obtained for other transcription factors described here (eg, ZFP-TF, as shown in tables 1-3). One explanation for the reduced human MAPT inhibitory activity of SBS#57890 compared to the behavior observed for mouse MAPT is its exceptional degree of genome-wide specificity, consistent with poor tolerance for mismatches at its target site (see example 3).

Промоторы CMV, SYN1 и CAMKII оценивали на экспрессию ZFP-TF и репрессию MAPT человека с использованием ZFP-TF 52366. Для каждой промоторной конструкции, управляющей 52366-KRAB, получали rAAV2/9, и использовали его для инфицирования полученных из iPS человека нейронов, как описано. Промотор SYN1 приводил к наибольшим уровням экспрессии ZFP и снижению MAPT (5% от подвергнутых ложной обработке нейронов) по сравнению с CAMKII (40% от ложного контроля) и CMV (71% ложного контроля) (смотрите фиг. 7C).CMV, SYN1, and CAMKII promoters were evaluated for human ZFP-TF expression and human MAPT repression using ZFP-TF 52366. For each promoter construct driving 52366-KRAB, rAAV2/9 was generated and used to infect human iPS-derived neurons as described. The SYN1 promoter resulted in the highest levels of ZFP expression and a decrease in MAPT (5% of sham-treated neurons) compared to CAMKII (40% of sham control) and CMV (71% of sham control) (see Fig. 7C).

Нейроны, полученные из iPS человека, также подвергали анализу с использованием микрочипов, как описано выше, для анализа степени репрессии вне мишени в популяции 19959 кодирующих транскриптов. В каждом случае ZFP-TF сравнивали с белком 65976 на основе ранее описанного критерия кратного изменения, и графики показывают изменение профиля для исследуемого ZFP-TF (смотрите фиг. 7D). Результаты показывают, что некоторые из ZFP-TF в качестве репрессоров тау человека являются высокоспецифичными в нейронах человека.Human iPS-derived neurons were also subjected to microarray analysis as described above to analyze the degree of off-target repression in a population of 19959 coding transcripts. In each case, ZFP-TF was compared to 65976 protein based on the previously described fold test, and the graphs show the profile change for the ZFP-TF under investigation (see FIG. 7D). The results show that some of the ZFP-TFs as human tau repressors are highly specific in human neurons.

Пример 6: Репрессия MAPT in vivo, управляемая AAV-доставленными ZFP-TFExample 6: In vivo MAPT repression driven by AAV-delivered ZFP-TF

Различные ZFP-TF, описанные здесь, доставляли с использованием различных AAV векторов в гиппокамп мыши для оценки репрессии MAPT in vivo. AAV, кодирующие репрессоры тау, вводили либо внутривенно (IV), либо интрацеребровентрикулярно (ICV) с 57890.T2A.Venus, либо интракраниально (IC) с помощью стереотаксической инъекции.Various ZFP-TFs described here were delivered using various AAV vectors to the mouse hippocampus to assess MAPT repression in vivo. AAVs encoding tau repressors were administered either intravenously (IV) or intracerebroventricularly (ICV) with 57890.T2A.Venus or intracranially (IC) via stereotaxic injection.

Вкратце, в случае AAV 2/9 суммарную дозу, составляющую 8E9 векторных геномов rAAV2/9-CMV-ZFP-TF на полушарие, вводили с помощью стереотаксической инъекции с использованием двойных двусторонних инъекций по 2 мкл. В случае AAV векторов, описанных в патенте США с №9585971, AAV вводили вводили интрацеребровентрикулярно (ICV) или внутривенно (IV) в суммарных дозах, составляющих 1E12. Векторы AAV, описанные в предварительной заявке на патент США с №62/503121, вводили ICV в дозе, составляющей 1E12 векторных геномов/животное, или в дозе 2E12 векторных геномов/животное в случае IV.Briefly, in the case of AAV 2/9, a total dose of 8E9 rAAV2/9-CMV-ZFP-TF vector genomes per hemisphere was administered by stereotaxic injection using double bilateral 2 μl injections. In the case of the AAV vectors described in US Pat. No. 9,585,971, AAV was administered intracerebroventricularly (ICV) or intravenously (IV) at total doses of 1E12. The AAV vectors described in US Provisional Application No. 62/503121 were administered with ICV at a dose of 1E12 vector genomes/animal, or at a dose of 2E12 vector genomes/animal in the case of IV.

Животных умерщвляли через четыре (IV и ICV) или пять недель (IC) после инъекции. У животных, подвергнутых лечению IV и ICV, правое полушарие рассекали на различные области головного мозга для анализа ОТ-кПЦР, а левое полушарие использовалось для гистологии. Для животных, подвергнутых лечению IC, каждый гиппокамп был разделен на три части для анализа ОТ-кПЦР (A, передний; B, середина; C, задний гиппокамп). Экспрессию MAPT и ZFP-TF также анализировали с помощью ОТ-кПЦР в режиме реального времени и приводили к среднему геометрическому значению трех генов домашнего хозяйства (ATP5b, EIF4a2 и GAPDH).Animals were sacrificed four (IV and ICV) or five weeks (IC) after injection. In IV and ICV treated animals, the right hemisphere was dissected into different regions of the brain for RT-qPCR analysis and the left hemisphere was used for histology. For IC-treated animals, each hippocampus was divided into three sections for RT-qPCR analysis (A, anterior; B, middle; C, posterior hippocampus). Expression of MAPT and ZFP-TF was also analyzed by real-time RT-qPCR and resulted in the geometric mean of the three housekeeping genes (ATP5b, EIF4a2 and GAPDH).

Данные показали, что AAV векторы эффективно трансдуцировали нервные клетки-мишени при интрацеребровентрикулярном или внутривенном введении, и что ZFP-TF приводили к сильному и устойчивому снижению тау во всей ЦНС (головном и спинном мозге, в том числе в лобной коре, передней коре, задней коре, гиппокампе, стволе мозга, полосатом теле, таламусе, среднем мозге, мозжечке, поясничном отделе спинного мозга, грудном отделе спинного мозга и шейном отделе спинного мозга). На фиг. 8A-8C показаны показательные результаты с использованием ZFP-TF SBS#52322, SBS#52389 и SBS#57890 после введения AAV векторов, описанных в 62/503121 («SGMO» на фиг. 8B), по сравнению с AAV9 («9» на фиг. 8В). Микрофотография, представленная на фиг. 8А, была сделана через 4 недели после доставки вектора SGMO, с использованием доз, составляющих 1e11 векторных геномов/мышь в случае ICV доставки и 2e12 векторных геномов/мышь в случае внутривенной доставки. На фиг. 8С представлены изменения уровней мРНК для тау после однократного введения посредством ICV или IV введения доз из того же эксперимента. Такие же результаты были обнаружены для всех дополнительных исследованных ZFP-TF.The data showed that AAV vectors efficiently transduced target nerve cells when administered intracerebroventricularly or intravenously, and that ZFP-TF resulted in a strong and sustained decrease in tau throughout the CNS (brain and spinal cord, including the frontal cortex, anterior cortex, posterior cortex). cortex, hippocampus, brainstem, striatum, thalamus, midbrain, cerebellum, lumbar spinal cord, thoracic spinal cord, and cervical spinal cord). In FIG. 8A-8C show exemplary results using ZFP-TF SBS#52322, SBS#52389, and SBS#57890 after administration of the AAV vectors described in 62/503121 ("SGMO" in Fig. 8B) compared to AAV9 ("9" in Fig. 8B). The micrograph shown in Fig. 8A was done 4 weeks after delivery of the SGMO vector, using doses of 1e11 vector genomes/mouse for ICV delivery and 2e12 vector genomes/mouse for intravenous delivery. In FIG. 8C shows changes in mRNA levels for tau after a single ICV or IV dosing from the same experiment. The same results were found for all additional ZFP-TFs tested.

Фиг. 8D и 8E представляют показательные результаты с использованием вектора AAV2/9 и продемонстрировали, что в случае интракраниальной доставки в гиппокамп как 52389-KRAB, так и 52322-KRAB были способны эффективно подавлять MAPT (смотрите фиг. 8D). Зону действия оценивали по относительным уровням экспрессии ZFP на трех срезах для каждого полушария. Этот анализ показал, что, хотя многие срезы имели превосходную зону действия, в некоторых была небольшая или нулевая экспрессия ZFP-TF, что свидетельствует о неоднородной зоне действия по всему гиппокампу у нескольких животных после интракраниальной стереотаксической доставки (смотрите фиг. 8E). Схожие результаты были получены с другими ZFP-TF, как здесь описано.Fig. 8D and 8E present exemplary results using the AAV2/9 vector and demonstrated that, when delivered intracranially to the hippocampus, both 52389-KRAB and 52322-KRAB were able to effectively suppress MAPT (see FIG. 8D). The area of action was assessed by the relative levels of ZFP expression on three sections for each hemisphere. This analysis showed that while many sections had excellent scoping, some had little or no ZFP-TF expression, suggesting heterogeneous scoping throughout the hippocampus in several animals after intracranial stereotaxic delivery (see Fig. 8E). Similar results were obtained with other ZFP-TFs as described here.

Кроме того, описанные здесь репрессоры тау, доставляемые с использованием AAV вектора, описанного в патенте США с № 9585971, также значительно подавляли тау в ЦНС (в том числе спинном мозге). Показательные результаты представлены на фиг. 8F-8H. Для всех ZFP-TF, описанных здесь, репрессия в ЦНС была быстрой и поддерживалась с течением времени как на уровне белка, так и на уровне мРНК. Кроме того, уровни тау в CSF коррелируют с уровнями в головном мозге и, таким образом, могут использоваться в качестве показателя функции репрессора тау (смотрите показательную фиг. 8H).In addition, the tau repressors described here, delivered using the AAV vector described in US Pat. No. 9,585,971, also significantly suppressed tau in the CNS (including the spinal cord). Illustrative results are shown in Fig. 8F-8H. For all ZFP-TFs described here, repression in the CNS was rapid and maintained over time at both the protein and mRNA levels. In addition, tau levels in CSF correlate with levels in the brain and thus can be used as an indicator of tau repressor function (see exemplary Fig. 8H).

В целом, любой описанный здесь репрессор тау, доставляемый с помощью любого AAV вектора любым путем, эффективно модулирует (подавляет) тау в течение длительных периодов.In general, any tau repressor described herein, delivered by any AAV vector by any route, effectively modulates (suppresses) tau over long periods.

Для дальнейшего понимания степени индуцированной ZFP-TF репрессии MAPT в гиппокампе использовали три метода анализа. Во-первых, значения экспрессии ZFP-TF и MAPT из всех шести срезов от каждого животного в группе лечения были усреднены и сравнены с группой PBS с помощью дисперсионного анализа (ANOVA) с последующим апостериорным тестом Сидака (Sidak). Очень значимая (P<0,0001) репрессия MAPT наблюдалась как для 52322 (среднее снижение MAPT на 66%), так и для 52389 (среднее снижение MAPT на 55%) (смотрите фиг. 9A).Three methods of analysis were used to further understand the extent of ZFP-TF-induced MAPT repression in the hippocampus. First, ZFP-TF and MAPT expression values from all six sections from each animal in the treatment group were averaged and compared to the PBS group by analysis of variance (ANOVA) followed by Sidak's post hoc test. Very significant (P<0.0001) MAPT repression was observed for both 52322 (66% mean MAPT decrease) and 52389 (55% mean MAPT decrease) (see Fig. 9A).

Во-вторых, срез от каждого животного с наибольшим уровнем экспрессии ZFP-TF был идентифицирован и использован для расчета среднего максимального снижения тау при идеальном сценарии зоны действия. Опять же, очень значимая (P<0,0001) репрессия MAPT наблюдалась для всех протестированных ZFP-TF. Показательные результаты, представленные на фиг. 9B, показывают снижение более чем на 70% с использованием 52322 (среднее снижение MAPT на 73%) и 52389 (среднее снижение MAPT на 89%).Second, a slice from each animal with the highest level of ZFP-TF expression was identified and used to calculate the mean maximum tau reduction under the ideal coverage scenario. Again, very significant (P<0.0001) MAPT repression was observed for all ZFP-TFs tested. The exemplary results shown in FIG. 9B show a decrease of more than 70% using 52322 (73% average MAPT decrease) and 52389 (89% average MAPT decrease).

В-третьих, была оценена корреляция между уровнями MAPT и ZFP-TF (представленными здесь как абсолютное значение копий ZFP/нг РНК, введенных в реакцию ОТ-кПЦР). Очень значимая взаимосвязь наблюдалась как для 52322 (P<0,0001, R2=0,53), так и для 52389 (P<0,0001, R2=0,82) (смотрите фиг. 9C и 9D).Third, the correlation between MAPT and ZFP-TF levels (presented here as the absolute value of ZFP copies/ng RNA introduced into the RT-qPCR reaction) was assessed. A very significant relationship was observed for both 52322 (P<0.0001, R 2 =0.53) and 52389 (P<0.0001, R 2 =0.82) (see FIGS. 9C and 9D).

Снижение тау в модели таупатии на мыши, трансгенной по мутантному (P301L) тау человека, (rTg4510, Jackson Labs) также оценивают после введения генетических репрессоров, описанных здесь. Кроме того, клиническая и терапевтическая эффективность репрессоров оценивается в этой и других моделях AD на мыши (например, APPswe/PS1d9, Jackson Labs) с целью определения, наблюдается ли снижение биомаркеров и симптомов таупатий, в том числе одного или более из следующих: нейротоксичности, глиоза, дистрофических аксонов, утраты отростков, эксайтотоксичности, истончения коры головного мозга и гиппокампа, накопления тау в аксонах, когнитивной (например, в лабиринте с радиальными рукавами и водном лабиринте Морриса, формирования страха и т.д.) и/или двигательной недостаточности. Смотрите, например, Bryan et al., (2009) Chapter 1: Transgenic Mouse Models of Alzheimer's Disease: Behavioral Testing and Considerations in Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. 2nd edition, ed. Buccafusco, Boca Raton (FL): CRC Press/Taylor & Francis. Кроме того, модели химически индуцированных эпилептических припадков, например, у мышей дикого типа, получавших эксайтотоксические соединения, такие как пентилентетразол (PTZ, смотрите, например, Meyers et al., (1975) Epilepsia 16 (2):257-67) или каинат (Ferraro et al.., (1997) Mamm Genome 8: 200-208, также оценивают через 4-8 недель после введения генетических репрессоров, описанных здесь, чтобы определить, оказывает ли снижение тау защитный эффект от приступа, включая летальный исход, связанный с приступом, пролонгированную задержку приступа и/или снижение тяжести приступа.The reduction of tau in a mouse model of tauopathy transgenic for the (P301L) human tau mutant (rTg4510, Jackson Labs) is also assessed after administration of the genetic repressors described here. In addition, the clinical and therapeutic efficacy of repressors is being evaluated in this and other mouse models of AD (e.g., APPswe/PS1d9, Jackson Labs) to determine if there is a reduction in biomarkers and symptoms of taupathies, including one or more of the following: neurotoxicity, gliosis, dystrophic axons, loss of processes, excitotoxicity, thinning of the cerebral cortex and hippocampus, accumulation of tau in axons, cognitive (eg, radial arm maze and Morris water maze, fear formation, etc.) and/or motor impairment. See, for example, Bryan et al., (2009) Chapter 1: Transgenic Mouse Models of Alzheimer's Disease: Behavioral Testing and Considerations in Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. 2nd edition, ed. Buccafusco, Boca Raton (FL): CRC Press/Taylor & Francis. In addition, models of chemically induced epileptic seizures, e.g., in wild-type mice treated with excitotoxic compounds such as pentylenetetrazole (PTZ, see e.g. Meyers et al., (1975) Epilepsia 16(2):257-67) or kainate (Ferraro et al., (1997) Mamm Genome 8: 200-208, also evaluated 4-8 weeks after the administration of the genetic repressors described here, to determine whether a decrease in tau has a protective effect against seizure, including death, associated with an attack, a prolonged delay in an attack and/or a decrease in the severity of an attack.

Модуляторы (например, репрессоры) тау, описанные здесь, доставлялись с использованием невирусных или вирусных (например, AAV) векторов, описанных здесь, непосредственно в головной мозг, например, с помощью интракраниальной инъекции в гиппокамп или кору головного мозга, интрацеребровентрикулярной или внутривенной доставки. После определенного периода времени после введения репрессоров (1-11 месяцев после введения репрессора) головной мозг собирали, рассекали и подвергали иммуногистохимическому анализу и/или анализу изображений (например, 2-фотонной визуализации) для оценки жизнеспособности нервных клеток, глиоза, дистрофических аксонов, плотности позвонков, толщины коры головного мозга и гиппокампа, экспрессия мРНК для тау и уровней белка тау.The tau modulators (e.g., repressors) described herein have been delivered using non-viral or viral (e.g., AAV) vectors described herein directly to the brain, for example, by intracranial injection into the hippocampus or cerebral cortex, intracerebroventricular or intravenous delivery. After a certain period of time after the administration of the repressors (1-11 months after the administration of the repressor), the brain was collected, dissected and subjected to immunohistochemical and/or image analysis (e.g., 2-photon imaging) to assess the viability of nerve cells, gliosis, dystrophic axons, density vertebrae, cortical and hippocampal thickness, mRNA expression for tau and tau protein levels.

Через 8 недель после введения репрессоров ZFP у мышей, получавших репрессоры, наблюдалась репрессия тау (мРНК и белка) на 80-90% или более в нейронах, экспрессирующих ZFP. После длительного (6 месяцев) нокдауна тау не наблюдалось значительной потери нейронов или увеличенного глиоза. Репрессия тау у мышей также защищает от дистрофий аксонов. Таким образом, модуляторы тау (например, репрессоры), описанные здесь, обеспечивают in vivo клинические и терапевтические преимущества для субъектов с таупатиями.At 8 weeks after administration of the ZFP repressors, mice treated with the repressors showed 80-90% or more tau (mRNA and protein) repression in ZFP-expressing neurons. After prolonged (6 months) tau knockdown, no significant neuronal loss or increased gliosis was observed. Tau repression in mice also protects against axonal dystrophies. Thus, the tau modulators (eg, repressors) described herein provide in vivo clinical and therapeutic benefits for subjects with taupathies.

Пример 7. Репрессия MAPT in vivo и снижение белка, вызванные AAV-доставленными ZFP-TF, экспрессируемыми с промоторов нервных клеток.Example 7 In vivo MAPT repression and protein reduction induced by AAV-delivered ZFP-TFs expressed from neuronal promoters.

Рекомбинантные AAV векторы, кодирующие конструкции ZFP-TF 2A-Venus, описанные здесь, управляемые промоторами CMV, SYN1, CAMKII или MeCP2, описанными в примере 5, доставляли в гиппокамп мыши для оценки мРНК для MAPT и снижения белка in vivo. Вкратце, суммарную дозу, составляющую 2,4E10 векторных геномов на полушарие, вводили с помощью стереотаксической инъекции взрослым мышам дикого типа с использованием двойных двусторонних инъекций по 1,5 мкл. Животных умерщвляли через шесть недель после инъекции, и каждый гиппокамп хорошо гомогенизировали лезвием бритвы, и полученную ткань распределяли на два равных количества. Одна половина была взята для анализа мРНК, причем экспрессию MAPT, ZFP-TF, GFAP и IBA1 анализировали с помощью ОТ-кПЦР в режиме реального времени и приведена к среднему геометрическому значению трех генов домашнего хозяйства (ATP5b, EIF4a2 и GAPDH). Другая половина была взята для количественного анализа тау-белка с помощью ELISA, и показательные результаты представлены на фиг. 10. По сравнению с контрольными животными, мРНК для тау была снижена на по крайней мере 85% после введения AAV, кодирующего ZFP-TF. Показательные результаты после введения rAAV9-CMV-52389V были следующими: снижение экспрессии тау на 63% с помощью rAAV9-SYN1-52389V; снижение экспрессии тау на 74% с помощью rAAV9-CAMKII-52389V; и снижение на 83% с помощью конструкции rAAV9-MeCP2-52389V (P<0,0001 для всех промоторов). Было обнаружено, что средняя экспрессия ZFP является самой высокой для вектора, кодирующего промотор CAMKII (установленная на значении 1), самой низкой для промотора MeCP2 (15% от уровней CAMKII) и промежуточной для промоторов CMV (59% от уровней CAMKII) и SYN1 (90% от уровней CAMKII).Recombinant AAV vectors encoding the ZFP-TF 2A-Venus constructs described herein driven by the CMV, SYN1, CAMKII or MeCP2 promoters described in Example 5 were delivered to the mouse hippocampus for mRNA evaluation for MAPT and protein reduction in vivo. Briefly, a total dose of 2.4E10 vector genomes per hemisphere was administered by stereotaxic injection to wild-type adult mice using double bilateral injections of 1.5 μl. Animals were sacrificed six weeks after injection and each hippocampus was well homogenized with a razor blade and the resulting tissue was divided into two equal amounts. One half was taken for mRNA analysis, with MAPT, ZFP-TF, GFAP and IBA1 expression analyzed by real-time RT-qPCR and normalized to the geometric mean of the three housekeeping genes (ATP5b, EIF4a2 and GAPDH). The other half was taken for tau quantification by ELISA and representative results are shown in FIG. 10. Compared to control animals, mRNA for tau was reduced by at least 85% after administration of AAV encoding ZFP-TF. Indicative results after administration of rAAV9-CMV-52389V were as follows: 63% reduction in tau expression with rAAV9-SYN1-52389V; 74% reduction in tau expression with rAAV9-CAMKII-52389V; and an 83% reduction with the rAAV9-MeCP2-52389V construct (P<0.0001 for all promoters). The mean ZFP expression was found to be highest for the vector encoding the CAMKII promoter (set at 1), lowest for the MeCP2 promoter (15% of CAMKII levels), and intermediate for the CMV promoters (59% of CAMKII levels) and SYN1 ( 90% of CAMKII levels).

Присутствие микроглии и активированных астроцитов также оценивали с использованием реагентов ОТ-кПЦР для IBA1 и GFAP, соответственно. Промотор MeCP2 не приводил к значительным изменениям уровней IBA1 по сравнению с животными, которым вводили PBS, SYN1 приводил к повышению уровней IBA1 в 4,7 раза (P<0,0001), CMV приводил к повышению уровней в 3,0 раза (P<0,05), и CAMKII приводил к повышению уровней в 3,2 раза (P<0,001). Также, промотор MeCP2 не приводил к повышению GFAP по сравнению с животными, которым вводили PBS, SYN1 приводил к повышению уровней GFAP в 4,0 раза (P<0,0001), CMV приводил к повышению уровней в 3,2 раза (P<0,01), а CAMKII приводил к повышению уровней в 2,4 раза (р<0,05).The presence of microglia and activated astrocytes was also assessed using RT-qPCR reagents for IBA1 and GFAP, respectively. The MeCP2 promoter did not result in significant changes in IBA1 levels compared to PBS-treated animals, SYN1 resulted in a 4.7-fold increase in IBA1 levels (P<0.0001), CMV resulted in a 3.0-fold increase in levels (P< 0.05) and CAMKII resulted in a 3.2-fold increase in levels (P<0.001). Also, the MeCP2 promoter did not increase GFAP compared to PBS-treated animals, SYN1 resulted in a 4.0-fold increase in GFAP levels (P<0.0001), CMV resulted in a 3.2-fold increase in levels (P< 0.01) and CAMKII resulted in a 2.4-fold increase in levels (p<0.05).

Устойчивое снижение общего тау-белка также наблюдалось для всех трех конструкций с промоторами нервных клеток (показательные результаты с использованием SBS 52389 представлены на фиг. 11). По сравнению с контрольными уровнями после инъеции PBS (269 нг/мл), конструкция rAAV9-SYN1-52389V давала 23% от контрольных уровней (61 нг/мл, P<0,0001), конструкция rAAV9-CAMKII-52389V давала 18% от контрольных уровней (49 нг/мл, P<0,0001), конструкция rAAV9-SYN1-52389V привела к 12% от контрольных уровней (32 нг/мл, P<0,0001). Схожие или высокие уровни снижения достигаются с другими ZFP-TF, описанными здесь (например, 57890, 65894, 57930, 65918, 65920, 57880, 65887, 65888, 57947, 65968, 52322, 52364, 52366, 52288, 52389 и/или 65860).A sustained decrease in total tau was also observed for all three neural promoter constructs (illustrative results using SBS 52389 are shown in Figure 11). Compared to control levels after PBS injection (269 ng/ml), the rAAV9-SYN1-52389V construct gave 23% of control levels (61 ng/ml, P<0.0001), the rAAV9-CAMKII-52389V construct gave 18% of control levels (49 ng/mL, P<0.0001), the rAAV9-SYN1-52389V construct resulted in 12% of control levels (32 ng/mL, P<0.0001). Similar or high levels of reduction are achieved with other ZFP-TFs described here (e.g., 57890, 65894, 57930, 65918, 65920, 57880, 65887, 65888, 57947, 65968, 52322, 52364, 52366, 52288, and/or 523898 ).

Таким образом, промоторы нервных клеток способны вызывать снижение на >80% мРНК для тау и тау-белка по всему гиппокампу мыши.Thus, nerve cell promoters are able to induce >80% reduction in mRNA for tau and tau protein throughout the mouse hippocampus.

Пример 8: Гистологическое подтверждение снижения тау по всему гиппокампу и в связанных областях головного мозгаExample 8: Histological confirmation of a decrease in tau throughout the hippocampus and associated brain regions

Искусственные факторы транскрипции, описанные здесь, доставляли в гиппокамп мыши для оценки репрессии тау in vivo путем иммунофлуоресцентного окрашивания. Суммарная доза, составляющая 2,4E10 векторных геномов rAAV-CMV-ZFP-TF (rAAV2/9, rAAV6 и т.д.), вводилась с помощью стереотаксической инъекции с использованием двойных односторонних инъекций по 1,5 мкл взрослым мышам дикого типа. ZFP-TF были связаны с флуоресцентным белком Venus для определения места экспрессии TF. Животных умерщвляли через шесть недель после инъекции, и весь головной мозг собирали, и делали его срезы для гистологического окрашивания ядер (DAPI), тау и GFP, используя стандартные методы. Также был проведен анализ сортировки клеток с возбуждением флуоресценции (FACS). Вкратце, для оценки эффективности нокдауна тау в клетках, трансдуцированных AAV ZFP-dVenus, авторы настоящего изобретения подвергали диссоциации гиппокампы, в которые инъецировали AAV CMV ZFP-dVenus, с использованием набора для диссоциации клеток с помощью папаина (Worthington Biochem. Corp.) в соответствии с руководством производителя, а затем проанализировали суспензию клеток с использованием проточной цитометрии (проточного цитометра Miltenyi MACSQuant VYB). Затем клетки, экспрессирующие dVenus или GFP, в тех же образцах разделяли с помощью FACS с использованием зеленого лазера с длиной волны 488 нм (клеточного сортера BioRadS3; 30-50 тыс. GFP-позитивных клеток в каждом образце). После сортировки клетки осаждали путем центрифугирования в течение 10 минут при 1000×g и ресуспендировали в 100 мкл реагента (ThermoFisher) для анализа РНК.The artificial transcription factors described here were delivered to the mouse hippocampus for in vivo assessment of tau repression by immunofluorescence staining. A total dose of 2.4E10 of rAAV-CMV-ZFP-TF vector genomes (rAAV2/9, rAAV6, etc.) was administered by stereotaxic injection using double unilateral 1.5 μl injections into wild-type adult mice. ZFP-TFs were linked to Venus fluorescent protein to determine the site of TF expression. Animals were sacrificed six weeks after injection and whole brains were harvested and sectioned for histological staining of nuclei (DAPI), tau and GFP using standard methods. A fluorescence-activated cell sorting (FACS) assay was also performed. Briefly, to evaluate the efficiency of tau knockdown in ZFP-dVenus AAV-transduced cells, the present inventors dissociated hippocampus injected with ZFP-dVenus AAV CMV using a papain-assisted cell dissociation kit (Worthington Biochem. Corp.) according to with the manufacturer's manual, and then analyzed the cell suspension using flow cytometry (Miltenyi MACSQuant VYB flow cytometer). Cells expressing dVenus or GFP in the same samples were then separated by FACS using a 488 nm green laser (BioRadS3 cell sorter; 30-50 thousand GFP-positive cells in each sample). After sorting, the cells were pelleted by centrifugation for 10 minutes at 1000×g and resuspended in 100 µl of reagent (ThermoFisher) for RNA analysis.

Показательные результаты представлены на фиг. 12 (животным инъецировали rAAV2/9-CMV-ZFP-TF SBS#52389). На фиг. 12А представлен поперечный срез головного мозга мыши через передний гиппокамп и определены четыре области, представленные в рамке и пронумерованные 1-4. Инъекцию осуществляли в левое полушарие (ипсилатеральная сторона), что приводит к увеличению флуоресценции в левой части поперечного среза. Последующие панели представляют собой изображения крупным планом каждой из этих рамок. Рамки описаны ниже:Illustrative results are shown in Fig. 12 (animals were injected with rAAV2/9-CMV-ZFP-TF SBS#52389). In FIG. 12A is a cross-sectional view of the mouse brain through the anterior hippocampus and identifies four regions, shown in boxes and numbered 1-4. The injection was carried out in the left hemisphere (ipsilateral side), which leads to an increase in fluorescence in the left side of the cross section. The following panels are close-ups of each of these frames. Frames are described below:

В рамке 1 (фиг. 12В) показан количественный анализ интенсивности флуоресценции в ретросплениальной коре, причем экспрессия ZFP-TF четко разграничена между ипсилатеральным и контралатеральным полушариями. На левой панели фиг. 12В флуоресцентный сигнал был выше на ипсилатеральной стороне срединной линии («ipsi»), чем на контралатеральной стороне («contra»). Экспрессия ZFP здесь, вероятно, возникает из аксональных отростков гиппокампа. Большая часть сигнала на правой стороне панели была обусловлена окрашиванием ядер DAPI. На среднем изображении представлена общая флуоресценция с использованием меченных антител против тау, причем сигнал на ипсилатеральной (левой) стороне панели был почти весь обусловлен сигналом GFP, в то время как сигнал на противоположной (правой) стороне панели был в основном обусловлен присутствием тау и основным окрашиванием DAPI. На правой панели фиг. 12В показана рамка с поперечным срезом, которая была проанализирована для количественного определения сигнала тау (изображенного на фиг. 12С). На фигуре показана сниженная тау-специфическая флуоресценция с подвергнутой инъекции (подвергнутой лечению) стороны («ipsi» по сравнению с «contra»).Box 1 (FIG. 12B) shows a quantitative analysis of fluorescence intensity in the retrosplenial cortex, with ZFP-TF expression clearly demarcated between the ipsilateral and contralateral hemispheres. In the left panel of Fig. The 12B fluorescent signal was higher on the ipsilateral side of the midline ("ipsi") than on the contralateral side ("contra"). ZFP expression here probably originates from the axonal processes of the hippocampus. Most of the signal on the right side of the panel was due to staining of the DAPI nuclei. The middle image shows total fluorescence using labeled anti-tau antibodies, with the signal on the ipsilateral (left) side of the panel being almost entirely due to the GFP signal, while the signal on the opposite (right) side of the panel was mainly due to the presence of tau and basic staining. DAPI. In the right panel of Fig. 12B shows a cross-sectional frame that was analyzed to quantify the tau signal (depicted in FIG. 12C). The figure shows reduced tau-specific fluorescence from the injected (treated) side ("ipsi" versus "contra").

Рамка 2, фиг. 12D (ипсилатеральная) и рамка 3, фигура 12E (контралатеральная) представляют собой изображения гиппокампа, показывающие снижение тау на ипсилатеральной (подвергнутой лечению) стороне по сравнению с контралатеральной стороной, нокдаун тау был особенно отчетливым в зубчатой извилине на контралатеральной сторона по сравнению с ипсилатеральной стороной (обозначенной стрелкой).Frame 2, fig. 12D (ipsilateral) and box 3, FIG. 12E (contralateral) are images of the hippocampus showing a decrease in tau on the ipsilateral (treated) side compared to the contralateral side, tau knockdown was particularly pronounced in the dentate gyrus on the contralateral side compared to the ipsilateral side (marked with an arrow).

Рамка 4 представляет собой область гипоталамуса, в которой имелась очаговая экспрессия ZFP на ипсилатеральной стороне (верхняя панель показывает флуоресценцию GFP, левый овал), а общая флуоресценция тау (нижняя панель) показывает снижение общего сигнала тау на ~50% (смотрите график, демонстрирующий сравнение между ипсилатеральной стороной и контралатеральной стороной). Схожие результаты получают с использованием конструкций на основе AAV, включающих ZFP-TF, как описано в таблицах 1, 2 и 3.Box 4 is an area of the hypothalamus that had focal ZFP expression on the ipsilateral side (upper panel shows GFP fluorescence, left oval) and total tau fluorescence (lower panel) shows a decrease in total tau signal by ~50% (see graph showing comparison between the ipsilateral side and the contralateral side). Similar results are obtained using AAV based constructs including ZFP-TF as described in Tables 1, 2 and 3.

Таким образом, описанные здесь ZFP-TF подавляют экспрессию тау in vivo.Thus, the ZFP-TFs described here suppress tau expression in vivo.

Пример 9. Безопасность in vivo, снижение тау и устойчивая экспрессия ZFP-TF в гиппокампе мыши.Example 9 In vivo safety, tau reduction and stable expression of ZFP-TF in the mouse hippocampus.

Для оценки безопасности как кратковременной, так и длительной экспрессии в гиппокампе описанных здесь, нацеленных на тау искусственных факторов транскрипции, описанные здесь ZFP-TF доставляли in vivo в гиппокамп мыши для мониторинга экспрессии ZFP, а также реакции астроцитов и микроглии и макроскопической анатомии гиппокампа. В одном эксперименте суммарную дозу, составляющую 2,4E10 векторных геномов rAAV2/9-CMV-52389-2A-Venus («389dV»), rAAV2/9-CMV-ZFP-TF («389»), rAAV2/9-CMV GFP («GFP») или PBS («PBS»), вводили с помощью стереотаксической инъекции с использованием двойных односторонних инъекции по 1,5 мкл взрослым мышам дикого типа. Две группы были умерщвлены либо через шесть недель, либо через шесть месяцев после инъекции, и весь головной мозг собирали, и делали его срезы для гистологического окрашивания ядер (DAPI), GFP, GFAP (для обнаружения активированных астроцитов) и IBA1 (для обнаружения микроглии), используя стандартные методы, и результаты представлены на фиг. 13. На фиг. 13H представлены изображения, отображающие флуоресценцию двух областей гиппокампа, демонстрируя, что после инъекций тау был подавлен как в передней, так и в задней областях гиппокампа.To evaluate the safety of both short-term and long-term expression in the hippocampus of the tau-targeting artificial transcription factors described herein, the ZFP-TFs described herein were delivered in vivo to the mouse hippocampus to monitor ZFP expression as well as astrocyte and microglia response and gross hippocampal anatomy. In one experiment, a total dose of 2.4E10 vector genomes rAAV2/9-CMV-52389-2A-Venus ("389dV"), rAAV2/9-CMV-ZFP-TF ("389"), rAAV2/9-CMV GFP ("GFP") or PBS ("PBS") were administered by stereotaxic injection using double unilateral injections of 1.5 μl to wild-type adult mice. Two groups were sacrificed either six weeks or six months after injection and the entire brain was harvested and sectioned for histological nuclear staining (DAPI), GFP, GFAP (to detect activated astrocytes) and IBA1 (to detect microglia) using standard methods, and the results are shown in FIG. 13. In FIG. 13H are images showing the fluorescence of two regions of the hippocampus, demonstrating that after injections, tau was suppressed in both the anterior and posterior regions of the hippocampus.

Для момента времени, составляющего 6 недель, (фиг. 13А), отображающего сигнал для трансдуцированных клеток в гиппокампе, сигнал для ZFP-TF почти такой же, как для вектора, кодирующего GFP. На фиг. 13B показаны результаты для астроцитов, а также показаны почти такие же результаты для трех видов лечения, которые также наблюдались в микроглии гиппокампа (фиг. 13С).At the time point of 6 weeks (FIG. 13A), representing the signal for transduced cells in the hippocampus, the signal for ZFP-TF is almost the same as for the vector encoding GFP. In FIG. 13B shows the results for astrocytes and also shows almost the same results for the three treatments also observed in hippocampal microglia (FIG. 13C).

Для момента времени, составляющего 6 недель, данные на фиг. 13D демонстрируют очень схожие уровни флуоресценции для векторов, кодирующих GFP и ZFP-TF, как видно в составляющий 6 недель момент времени, предполагая, что не было большого изменения количества трансдуцированных клеток в гиппокампе с течением времени. Фиг. 13E также показывает, что сигнал между различными лечения был очень схожим и не претерпевал значительных изменений между 6-недельным и 6-месячным моментами времени (фиг. 13B по сравнению с 13E - обратите внимание на разницу по оси Y между двумя фигурами). Микроглия в составляющий 6 месяцев момент времени после лечения AAV векторами является практически одинаковой, с небольшим уменьшением в образцах, подвергнутых лечению PBS.For a time point of 6 weeks, the data in FIG. 13D show very similar fluorescence levels for the vectors encoding GFP and ZFP-TF as seen at the 6 week time point, suggesting that there was not much change in the number of transduced cells in the hippocampus over time. Fig. 13E also shows that the signal between different treatments was very similar and did not change significantly between the 6-week and 6-month time points (Figure 13B versus 13E - note the difference in y-axis between the two figures). Microglia at the 6 month time point after treatment with the AAV vectors are essentially the same, with a slight decrease in PBS-treated samples.

Измерение средней толщины СА1 (одной из областей гиппокампа) не показало значительных изменений после 6 месяцев экспрессии ZFP (фиг. 13G), демонстрируя отсутствие явной нейротоксичности от длительной экспрессии ZFP.Measurement of the mean thickness of CA1 (one of the regions of the hippocampus) showed no significant change after 6 months of ZFP expression (Fig. 13G), demonstrating no apparent neurotoxicity from long-term ZFP expression.

Был проведен дополнительный анализ, в котором ZFP-TF вводили, как указано выше, за исключением того, что сравнивали только PBS и конструкции 52288, 52364 и 52389, связанные с 2a-Venus. Введение доз было таким же, как описано в примере 6. После введения доз животных умерщвляли через 4 недели, и данные представлены на фиг. 13I. Представленные данные показывают, что лечение конструкцией 52288 приводило к существенно аттенуированным векторным геномам и ослаблению экспрессии ZFP по сравнению с другими конструкциями и не подавляло экспрессию тау каким-либо существенным образом. Однако это приводило к повышению уровня GFAP и IBA1. ZFP 52364 давала более высокие уровни векторного генома и экспрессии ZFP, чем конструкция 52288, но приводила к высоким в равной степени уровням GFAP и IBA1 и не значительно подавлял экспрессию тау. Напротив, конструкция 52389 была способна вызывать значительное снижение экспрессии тау, не влияя на экспрессию GFAP или IBA1.An additional analysis was performed in which ZFP-TF was administered as above except that only PBS and constructs 52288, 52364 and 52389 associated with 2a-Venus were compared. Dosing was the same as described in Example 6. After dosing, animals were sacrificed 4 weeks later and the data are shown in FIG. 13I. The data presented show that treatment with construct 52288 resulted in significantly attenuated vector genomes and attenuated ZFP expression compared to other constructs and did not suppress tau expression in any significant manner. However, this led to an increase in the level of GFAP and IBA1. ZFP 52364 produced higher levels of vector genome and ZFP expression than construct 52288, but resulted in equally high levels of GFAP and IBA1, and did not significantly downregulate tau expression. Conversely, construct 52389 was able to cause a significant reduction in tau expression without affecting GFAP or IBA1 expression.

Отсутствие снижения тау in vivo и повышение нейровоспалительных биомаркеров для ZFP 52288 и 52364 коррелируют с профилями специфичности ZFP, оцененными в клетках Neuro2A, фибробластах человека и первичных нейронах (фиг. 3, 4, 5), показывая, что высокоспецифичные ZFP значительно снижали экспрессию тау и были допустимы in vivo.The lack of in vivo tau reduction and elevation of neuroinflammatory biomarkers for ZFP 52288 and 52364 correlate with ZFP specificity profiles assessed in Neuro2A cells, human fibroblasts, and primary neurons (FIGS. 3, 4, 5), showing that highly specific ZFP significantly reduced tau expression and were valid in vivo.

Исследование части групп дозирования, получавших PBS или 52389-2a-Venus, было продлено на 11 месяцев. В дополнение к анализу степени репрессии тау, образцы также анализировали на уровни экспрессии мРНК от количества экспрессированного ZFP и любые изменения количества транскриптов, кодирующих GFAP, IBA1, NeuN, MAP1A, MAP1B и MAP2. Вкратце, каждый гиппокамп хорошо гомогенизировали лезвием бритвы, и полученную ткань распределяли на два равных количества. Одна половина была взята для анализа мРНК, причем экспрессию MAPT, ZFP-TF, GFAP и IBA1 анализировали с помощью ОТ-кПЦР в режиме реального времени и приводили к среднему геометрическому значению трех генов домашнего хозяйства (ATP5b, EIF4a2 и GAPDH). Показательные результаты представлены на фиг. 13J, которая также включает полученные в составляющий 6-недель момент времени данные для сравнения. Данные демонстрируют, что в целом не было большого изменения большинства проанализированных наборов данных между 6-недельными и 11-месячными временными рамками. Однако было обнаружено снижение количества детектируемой экспрессии ZFP. Никаких значительных компенсирующих изменений не наблюдалось для трех других ассоциированных с микротрубочками белков (MAP1A, MAP1B и MAP2), а также не наблюдалось какого-либо снижения уровней NeuN, что согласуется с сохранением объема гиппокампа в подвергнутых воздействию ZFP полушариях, оцененных через шесть месяцев после доставки ZFP. Дополнительные эксперименты были выполнены с использованием ZFP-TF, как описано здесь, и дали схожие результаты.The study of a portion of the dosing groups receiving PBS or 52389-2a-Venus was extended by 11 months. In addition to analyzing the degree of tau repression, the samples were also analyzed for mRNA expression levels against the amount of ZFP expressed and any changes in the amount of transcripts encoding GFAP, IBA1, NeuN, MAP1A, MAP1B and MAP2. Briefly, each hippocampus was well homogenized with a razor blade and the resulting tissue was divided into two equal amounts. One half was taken for mRNA analysis, and expression of MAPT, ZFP-TF, GFAP and IBA1 was analyzed by real-time RT-qPCR and resulted in the geometric mean of the three housekeeping genes (ATP5b, EIF4a2 and GAPDH). Illustrative results are shown in Fig. 13J, which also includes data acquired at a 6-week time point for comparison. The data demonstrates that overall there was not much change in most of the analyzed datasets between the 6 week and 11 month time frames. However, a decrease in the amount of detectable ZFP expression was found. No significant compensatory changes were observed for the other three microtubule-associated proteins (MAP1A, MAP1B, and MAP2), and no decrease in NeuN levels was observed, consistent with the preservation of hippocampal volume in the ZFP-treated hemispheres assessed six months after delivery. ZFP. Additional experiments were performed using ZFP-TF as described here and gave similar results.

Таким образом, результаты демонстрируют, что после однократного введения экспрессия ZFP сохраняется со временем in vivo и не приводит к токсичности для ЦНС субъекта, и что опосредованное ZFP снижение тау в гиппокампе взрослых мышей является устойчивым и хорошо переносилось в течение по крайней мере 11 месяцев.Thus, the results demonstrate that after a single administration, ZFP expression is maintained over time in vivo and does not lead to CNS toxicity in the subject, and that the ZFP-mediated reduction of tau in the hippocampus of adult mice is robust and well tolerated for at least 11 months.

Используя мышей C57BL/6 дикого типа (самок 8-недельного возраста), было проведено другое исследование, в котором ZFP-TF доставляли с использованием AAV, описанных здесь, посредством ретроорбитальной доставки. Использовали 2,5e12 вирусных геномов (vg) на животное, и животных умерщвляли через десять недель. Анализ с использованием микрочипов был выполнен на ткани гиппокампа от подвергнутых лечению мышей, причем представленные данные сравниваются с нерелевантным ZFP-TF, доставленным таким же способом. На фиг. 17 показано, что тау был специфически подавлен белками 57890V и 52389V по сравнению с лечением кодирующим GFP AAV. Эти данные демонстрируют, что специфичность этих белков, наблюдаемая in vitro, также выявляется in vivo.Using wild-type C57BL/6 mice (8-week-old females), another study was conducted in which ZFP-TF was delivered using the AAVs described here via retroorbital delivery. 2.5x12 viral genomes (vg) per animal were used and the animals were sacrificed ten weeks later. Microarray analysis was performed on hippocampal tissue from treated mice, the data presented being compared to irrelevant ZFP-TF delivered in the same manner. In FIG. 17 shows that tau was specifically inhibited by 57890V and 52389V proteins compared to treatment with GFP-encoding AAV. These data demonstrate that the specificity of these proteins observed in vitro is also detected in vivo.

Пример 10. Снижение тау в модели AD на мыши.Example 10 Tau Reduction in Mouse AD Model.

Исследования проводили на модели AD на мыши в дополнение к тем, которые были выполнены выше на мышах дикого типа. Мышей APP/PS1 (обзор в Li et al., там же) лечили ZFP-TF, как здесь описано, для анализа эффективности в этой модели.Studies were performed in a mouse model of AD in addition to those performed above in wild-type mice. APP/PS1 mice (reviewed in Li et al., ibid.) were treated with ZFP-TF as described here to analyze efficacy in this model.

Вкратце, в одном эксперименте 4 мыши APP/PS1 и 2 контрольных дикого типа были подвергнуты лечению в возрасте 4,5 месяцев. Осуществляли однократные инъекции, вводя 3 мкл композиции AAV в противоположные корковые слои (CTX) головного мозга. Левый CTX каждой мыши получил 3 мкл AAV9, включающего ZFP-TF, связанный с GFP, под управлением промотора Synapsin1, (или нерелевантный ZFP-TF в качестве контроля («172»; AAV9 syn1-172v)) или 52389 ZFP-TF («389»; AAV9 syn1-389v). Правый CTX каждой мыши получил 3 мкл AAV9, включающего конструкцию для экспрессии RFP, под управлением промотора Synapsin1 («AAV9 syn1-tRFP»).Briefly, in one experiment, 4 APP/PS1 mice and 2 wild-type controls were treated at 4.5 months of age. Single injections were performed by injecting 3 μl of the AAV composition into opposite cortical layers (CTX) of the brain. The left CTX of each mouse received 3 µl of AAV9 containing GFP-bound ZFP-TF driven by the Synapsin1 promoter (or an irrelevant ZFP-TF control ("172"; AAV9 syn1-172v)) or 52389 ZFP-TF (" 389"; AAV9 syn1-389v). The right CTX of each mouse received 3 μl of AAV9 containing an RFP expression construct driven by the Synapsin1 promoter ("AAV9 syn1-tRFP").

Через одиннадцать (11) недель после лечения мышей 7-месячного возраста перфузировали 4% PFA/PBS. Затем весь головной мозг удаляли и после фиксировали в течение 2 дней с использованием 4% PFA/PBS при 4°C. Затем ткань подвергали криопротекции в 30% растворе сахарозы/PBS. Коронарные срезы толщиной 50 мкм анализировали на иммунофлуоресцентное мечение для tRFP, GFP и бета-амилоид («Aβ»). Анализировали 3 среза головного мозга на каждую мышь, и получали 3-5 изображений каждого среза. Дистрофические аксоны подсчитывали в богатых Aβ бляшках так, чтобы от 121 до 256 бляшек было проанализировано на каждое животное. 708 бляшек было подсчитано для CTX, подвергнутого воздействию AAV9 syn1-389v, и 287 бляшек было подсчитано для CTX, подвергнутого воздействию AAV9 syn1-tRFP. Показательные данные представлены на фиг. 14A-D, и они показывают статистически значимое различие в количестве дистрофических аксонов на количество Aβ бляшек в корковых слоях, подвергнутых лечению ZFP-TF52389, по сравнению с корковыми слоями, подвергнутыми лечению tRFP (фиг. 15 и 16). Напротив, не было различий в дистрофиях на бляшку у животных, получавших нерелевантный ZFP-TF. Кроме того, количество и объем бляшек не изменялись как у подвергнутых лечению, так и не подвергнутых лечению животных. Дальнейшие эксперименты, выполненные с использованием других AAV векторов, способов введения и/или ZFP-TF, описанных здесь, дали схожие результаты.Eleven (11) weeks post-treatment, 7-month-old mice were perfused with 4% PFA/PBS. Then the entire brain was removed and then fixed for 2 days using 4% PFA/PBS at 4°C. The tissue was then cryoprotected in 30% sucrose/PBS. 50 μm thick coronal sections were analyzed for immunofluorescent labeling for tRFP, GFP, and beta-amyloid ("Aβ"). 3 brain slices per mouse were analyzed and 3-5 images of each slice were obtained. Dystrophic axons were counted in Aβ-rich plaques such that 121 to 256 plaques were analyzed per animal. 708 plaques were counted for CTX exposed to AAV9 syn1-389v and 287 plaques were counted for CTX exposed to AAV9 syn1-tRFP. Illustrative data is shown in Fig. 14A-D and they show a statistically significant difference in the number of dystrophic axons per number of Aβ plaques in ZFP-TF52389 treated cortices compared to tRFP treated cortices (FIGS. 15 and 16). In contrast, there was no difference in plaque dystrophies in animals treated with irrelevant ZFP-TF. In addition, the number and volume of plaques did not change in both treated and untreated animals. Further experiments performed using other AAV vectors, routes of administration and/or ZFP-TF described here gave similar results.

Таким образом, описанные здесь генетические репрессоры тау обеспечивают клиническое и терапевтическое преимущество для таких таупатий, как AD, как показали исследования на известных моделях AD на мыши.Thus, the tau genetic repressors described here provide clinical and therapeutic benefits for taupathies such as AD, as shown in studies in known mouse models of AD.

Пример 11. Снижение тау in vivo в головном мозге приматов.Example 11 Tau Reduction in Vivo in the Primate Brain.

Тау-специфические ZFP-TF приматов исследуют на яванских макаках (M.ascicularis) для наблюдения за репрессией экспрессии тау у приматов (модели на не являющемся человеком примате (NHP)). Яванские макаки помещаются в клетки из нержавеющей стали, снабженные сетчатым полом из нержавеющей стали и автоматической поилкой. Исследование соответствует всем применимым разделам положений Заключительных правил Закона о защите животных (Свод федеральных правил, раздел 9).Primate tau-specific ZFP-TFs were tested in cynomolgus monkeys (M. ascicularis) to observe repression of tau expression in primates (non-human primate (NHP) models). The cynomolgus monkeys are housed in stainless steel cages equipped with a stainless steel mesh floor and an automatic drinker. The study complies with all applicable sections of the provisions of the Final Rules of the Animal Welfare Act (CFR Title 9).

Начальные эксперименты проводятся с целью определения того, может ли гиппокамп обезьян быть соответственно нацеленным. Контрольный продукт (рецептурный буфер, PBS и 0,001% Pluronic F 68, pH 7,1) и исследуемый продукт размораживают и распределяют в день 1 исследований, при этом исследуемый и контрольный продукты вводят с помощью МРТ-контролируемой доставки AAV9-GFP или AAV9-ZFP-TF в гиппокамп.Initial experiments are being conducted to determine whether the monkey hippocampus can be targeted accordingly. Control product (prescription buffer, PBS and 0.001% Pluronic F 68, pH 7.1) and test product are thawed and dispensed on day 1 of studies, with test and control products administered by MRI-guided delivery of AAV9-GFP or AAV9-ZFP -TF in the hippocampus.

В первом эксперименте AAV9, включающий управляемый hSYN1 ген GFP, доставляется в дозе=3,84е11 векторных геномов/полушарие в левое полушарие и 7,68е11 векторных геномов/полушарие в правое полушарие. Одно животное получает однократную дозу исследуемого продукта в объеме = 40 мкл в левое полушарие и однократную дозу = 80 мкл в правое полушарие. Второе животное получает две дозы по 20 мкл в левое полушарие и две дозы по 40 мкл в правое полушарие. Для обоих исследуемых продуктов концентрация дозы составляет 9,6е12 векторных геномов/мл. Через 14 дней животных умерщвляют, и головной мозг разделяют пополам и делят примерно на 17 срезов (3 мм каждый). Срезы, включающие области гиппокампа/энторинальной коры, используют для анализа собственной флуоресценции GFP и иммуногистохимического анализа GFP. Другие срезы используются для сбора тканевых штампов для анализа мРНК с помощью ОТ-кПЦР, причем анализируются уровни экспрессии генов тау и домашнего хозяйства. Кроме того, некоторые штампы собираются и сохраняются для предварительного анализа белка тау. Результаты показывают, что промотор hSYN1 способен управлять экспрессией GFP, которая обнаруживается в области гиппокампа после доставки.In the first experiment, AAV9 containing the hSYN1-driven GFP gene was delivered at a dose of 3.84e11 vector genomes/hemisphere to the left hemisphere and 7.68e11 vector genomes/hemisphere to the right hemisphere. One animal receives a single dose of study product in a volume = 40 µl to the left hemisphere and a single dose = 80 µl to the right hemisphere. The second animal receives two doses of 20 μl in the left hemisphere and two doses of 40 μl in the right hemisphere. For both test products, the dose concentration is 9.6x12 vector genomes/ml. After 14 days, the animals are sacrificed and the brain is bisected and divided into approximately 17 sections (3 mm each). Sections including regions of the hippocampus/entorhinal cortex are used for GFP intrinsic fluorescence analysis and GFP immunohistochemistry. Other sections are used to collect tissue stamps for mRNA analysis by RT-qPCR, where tau and housekeeping gene expression levels are analyzed. In addition, some stamps are collected and stored for preliminary tau protein analysis. The results show that the hSYN1 promoter is able to drive GFP expression, which is found in the hippocampal region after delivery.

Второй эксперимент проводят для оценки влияния пути введения на экспрессию GFP и местоположение в головном мозге. В этом исследовании трансген GFP переносится частицей SB3 AAV (смотрите предварительную заявку на патент США с №62/503121), а концентрация дозы исследуемого продукта составляет 2,5e13 векторных геномов/мл. Дозу вводят интрацеребровентрикулярным, интратекальным или внутривенным путем, причем объем дозы (мл/животное) составляет приблизительно 1, 1,5 и 10-16 соответственно. Через 14 дней после введения доз животных умерщвляют, а головной мозг делят пополам, как описано выше. В дополнение к анализу уровней экспрессии генов тау и домашнего хозяйства с помощью ОТ-кПЦР, также анализируются гены, связанные с воспалением (GFAP и Iba1). Испытательные исследования также проводятся для анализа уровней тау-белка в образцах тканей головного мозга и в спинномозговой жидкости. Эти исследования показывают, что все пути введения доз хорошо переносятся и способны доставлять трансген GFP в область гиппокампа.A second experiment was performed to evaluate the effect of the route of administration on GFP expression and location in the brain. In this study, the GFP transgene is carried by the SB3 AAV particle (see US Provisional Application No. 62/503121) and the dose concentration of the test product is 2.5x13 vector genomes/ml. The dose is administered by the intracerebroventricular, intrathecal, or intravenous route, with the dose volume (ml/animal) being approximately 1, 1.5, and 10-16, respectively. 14 days after dosing, the animals are sacrificed and the brain is divided in half, as described above. In addition to the analysis of tau and housekeeping gene expression levels by RT-qPCR, genes associated with inflammation (GFAP and Iba1) are also analyzed. Trial studies are also being conducted to analyze tau protein levels in brain tissue samples and in cerebrospinal fluid. These studies show that all dosing routes are well tolerated and able to deliver the GFP transgene to the hippocampus.

Затем проводят исследование для анализа подавления экспрессии тау искусственными факторами транскрипции, описанными здесь, в головном мозге яванских макак. Исследуются три или более ZFP-TF, описанных здесь (таблицы 1-3), причем три ZFP были охарактеризованы как белки, которые обладают высокой специфичностью (0 вне мишени) и высокой (репрессией на ≥90%) эффективностью in vitro (ZFP-TF1); умеренной специфичностью (5-10 вне мишени) и высокой эффективностью in vitro (ZFP-TF2); и высокой специфичностью и умеренной (50-60%) эффективностью in vitro (ZFP-TF3). Животных умерщвляют через 1, 3 и 6 месяцев и анализируют, как описано выше. Значительная репрессия тау по всему головному мозгу и CSF наблюдается без значительной потери нейронов.A study is then carried out to analyze the suppression of tau expression by the artificial transcription factors described herein in the brain of cynomolgus monkeys. Three or more of the ZFP-TFs described here (Tables 1-3) are being investigated, with three ZFPs being characterized as proteins that have high specificity (0 off-target) and high (≥90% repression) in vitro potency (ZFP-TF1 ); moderate specificity (5-10 out of target) and high in vitro efficiency (ZFP-TF2); and high specificity and moderate (50-60%) in vitro efficacy (ZFP-TF3). Animals are sacrificed at 1, 3 and 6 months and analyzed as described above. Significant repression of tau throughout the brain and CSF is observed without significant loss of neurons.

Исследования показывают, что тау-специфические реагенты ZFP-TF подавляют экспрессию тау (в том числе на терапевтическом уровне) в головном мозге приматов.Studies show that tau-specific ZFP-TF reagents suppress tau expression (including at a therapeutic level) in the primate brain.

Все патенты, заявки на патенты и публикации, упомянутые здесь, тем самым включены посредством ссылки для всех целей во всей их полноте.All patents, patent applications and publications mentioned herein are hereby incorporated by reference for all purposes in their entirety.

Хотя изобретение было предоставлено в некоторых деталях в качестве иллюстрации и примера с целью ясности понимания, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что различные изменения и модификации могут быть осуществлены на практике, не отступая от сущности или объема настоящего изобретения. Соответственно, вышеприведенные описания и примеры не должны рассматриваться как ограничение.Although the invention has been provided in some detail by way of illustration and example for the purpose of clarity of understanding, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be practiced without departing from the spirit or scope of the present invention. Accordingly, the foregoing descriptions and examples should not be construed as limiting.

--->--->

СПИСОК ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ SEQUENCE LIST

<110> SANGAMO THERAPEUTICS, INC.<110> SANGAMO THERAPEUTICS, INC.

<120> МОДУЛЯТОРЫ ТАУ И СПОСОБЫ И КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ИХ ДОСТАВКИ<120> TAU MODULATORS AND METHODS AND COMPOSITIONS FOR THEIR DELIVERY

<130> 8325-0140.40<130> 8325-0140.40

<140> PCT/US2017/064181<140> PCT/US2017/064181

<141> 2017-12-01<141> 2017-12-01

<150> 62/584,342<150> 62/584.342

<151> 2017-11-10<151> 2017-11-10

<150> 62/500,807<150> 62/500.807

<151> 2017-05-03<151> 2017-05-03

<150> 62/466,198<150> 62/466.198

<151> 2017-03-02<151> 2017-03-02

<150> 62/450,895<150> 62/450.895

<151> 2017-01-26<151> 2017-01-26

<150> 62/428,871<150> 62/428.871

<151> 2016-12-01<151> 2016-12-01

<160> 51 <160> 51

<170> Патент в версии 3.5<170> Patent in version 3.5

<210> 1<210> 1

<211> 28<211> 28

<212> ДНК<212> DNA

<213> Mouse sp.<213> Mouse sp.

<400> 1<400> 1

cgacagaagg cgaggacaga agaggaca 28cgacagaagg cgaggacaga aggaca 28

<210> 2<210> 2

<211> 28<211> 28

<212> ДНК<212> DNA

<213> Mouse sp.<213> Mouse sp.

<400> 2<400> 2

ccgttgcgcc tgattgatgc ccagctcc 28ccgttgcgcc tgattgatgc ccagctcc 28

<210> 3<210> 3

<211> 28<211> 28

<212> ДНК<212> DNA

<213> Mouse sp.<213> Mouse sp.

<400> 3<400> 3

gtggcggaga ctgagagcgc gcgcggcc 28gtggcggaga ctgagagcgc gcgcggcc 28

<210> 4<210> 4

<211> 28<211> 28

<212> ДНК<212> DNA

<213> Неизвестная<213> Unknown

<220><220>

<223> Описание неизвестной последовательности: <223> Description of the unknown sequence:

человеческий или мышиный олигонуклеотид human or mouse oligonucleotide

<400> 4<400> 4

cttctgtcga ttatcaggta agcgccgc 28cttctgtcga ttatcaggta agcgccgc 28

<210> 5<210> 5

<211> 28<211> 28

<212> ДНК<212> DNA

<213> Неизвестная<213> Unknown

<220><220>

<223> Описание неизвестной последовательности: <223> Description of the unknown sequence:

человеческий или мышиный олигонуклеотид human or mouse oligonucleotide

<400> 5<400> 5

ctggtgggtg gcggagactg agagcgcg 28ctggtgggtg gcggagactg agagcgcg 28

<210> 6<210> 6

<211> 28<211> 28

<212> ДНК<212> DNA

<213> Неизвестная<213> Unknown

<220><220>

<223> Описание неизвестной последовательности: <223> Description of the unknown sequence:

человеческий или мышиный олигонуклеотид human or mouse oligonucleotide

<400> 6<400> 6

tggtgctgga gctggtgggt ggcggaga 28tggtgctgga gctggtggggt ggcggaga 28

<210> 7<210> 7

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 7<400> 7

Arg Ser Asp Asn Leu Ala Arg Arg Ser Asp Asn Leu Ala Arg

1 5 15

<210> 8<210> 8

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 8<400> 8

Asp Arg Ser His Leu Ala Arg Asp Arg Ser His Leu Ala Arg

1 5 15

<210> 9<210> 9

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 9<400> 9

Gln Ser Gly Asn Leu Ala Arg Gln Ser Gly Asn Leu Ala Arg

1 5 15

<210> 10<210> 10

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 10<400> 10

Gln Ser Asn Thr Arg Ile Met Gln Ser Asn Thr Arg Ile Met

1 5 15

<210> 11<210> 11

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 11<400> 11

Glu Arg Gly Thr Leu Ala Arg Glu Arg Gly Thr Leu Ala Arg

1 5 15

<210> 12<210> 12

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 12<400> 12

Thr Ser Ala Asn Leu Ser Arg Thr Ser Ala Asn Leu Ser Arg

1 5 15

<210> 13<210> 13

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 13<400> 13

Thr Ser Gly Asn Leu Thr Arg Thr Ser Gly Asn Leu Thr Arg

1 5 15

<210> 14<210> 14

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 14<400> 14

His Arg Thr Ser Leu Thr Asp His Arg Thr Ser Leu Thr Asp

1 5 15

<210> 15<210> 15

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 15<400> 15

Arg Ser His Ser Leu Leu Arg Arg Ser His Ser Leu Leu Arg

1 5 15

<210> 16<210> 16

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 16<400> 16

His Pro Ser Ala Arg Lys Arg His Pro Ser Ala Arg Lys Arg

1 5 15

<210> 17<210> 17

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 17<400> 17

Arg Ser Ala Asn Leu Thr Arg Arg Ser Ala Asn Leu Thr Arg

1 5 15

<210> 18<210> 18

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 18<400> 18

Asp Ser Ser His Leu Glu Leu Asp Ser Ser His Leu Glu Leu

1 5 15

<210> 19<210> 19

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 19<400> 19

Asp Arg Ser Asn Leu Thr Arg Asp Arg Ser Asn Leu Thr Arg

1 5 15

<210> 20<210> 20

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 20<400> 20

Asp Arg Ser His Leu Thr Arg Asp Arg Ser His Leu Thr Arg

1 5 15

<210> 21<210> 21

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 21<400> 21

Arg Ser Asp Asn Leu Ser Glu Arg Ser Asp Asn Leu Ser Glu

1 5 15

<210> 22<210> 22

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 22<400> 22

Thr Ser Ser Asn Arg Lys Thr Thr Ser Ser Asn Arg Lys Thr

1 5 15

<210> 23<210> 23

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 23<400> 23

Asp Arg Ser Ala Leu Ala Arg Asp Arg Ser Ala Leu Ala Arg

1 5 15

<210> 24<210> 24

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 24<400> 24

Arg Asn Ser Asp Arg Thr Lys Arg Asn Ser Asp Arg Thr Lys

1 5 15

<210> 25<210> 25

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 25<400> 25

Arg Ser Ala His Leu Ser Arg Arg Ser Ala His Leu Ser Arg

1 5 15

<210> 26<210> 26

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 26<400> 26

Thr Ser Gly His Leu Ser Arg Thr Ser Gly His Leu Ser Arg

1 5 15

<210> 27<210> 27

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 27<400> 27

Leu Arg His His Leu Thr Arg Leu Arg His His Leu Thr Arg

1 5 15

<210> 28<210> 28

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 28<400> 28

Arg Arg Phe Thr Leu Ser Lys Arg Arg Phe Thr Leu Ser Lys

1 5 15

<210> 29<210> 29

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 29<400> 29

Arg Ser Asp Val Leu Ser Glu Arg Ser Asp Val Leu Ser Glu

1 5 15

<210> 30<210> 30

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 30<400> 30

Lys His Ser Thr Arg Arg Val Lys His Ser Thr Arg Arg Val

1 5 15

<210> 31<210> 31

<211> 19<211> 19

<212> ДНК<212> DNA

<213> Homo sapiens<213> Homo sapiens

<400> 31<400> 31

gcagtcaccg ccacccacc 19gcagtcaccg ccacccacc 19

<210> 32<210> 32

<211> 19<211> 19

<212> ДНК<212> DNA

<213> Mus sp.<213> Mus sp.

<400> 32<400> 32

tcagtctccg ccacccacc 19tcagtctccg ccacccacc 19

<210> 33<210> 33

<211> 28<211> 28

<212> ДНК<212> DNA

<213> Неизвестная<213> Unknown

<220><220>

<223> Описание неизвестной последовательности: <223> Description of the unknown sequence:

человеческий или мышиный олигонуклеотид human or mouse oligonucleotide

<400> 33<400> 33

aggggcgggc agcgaggcct gggcgggc 28aggggcgggc agcgaggcct gggcgggc 28

<210> 34<210> 34

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 34<400> 34

Arg Ser Ala Asp Leu Thr Arg Arg Ser Ala Asp Leu Thr Arg

1 5 15

<210> 35<210> 35

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 35<400> 35

Gln Ser Gly Asp Leu Thr Arg Gln Ser Gly Asp Leu Thr Arg

1 5 15

<210> 36<210> 36

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 36<400> 36

Arg Ser Asp His Leu Ser Glu Arg Ser Asp His Leu Ser Glu

1 5 15

<210> 37<210> 37

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 37<400> 37

Leu Lys Gln His Leu Thr Arg Leu Lys Gln His Leu Thr Arg

1 5 15

<210> 38<210> 38

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 38<400> 38

Asp Arg Ser His Leu Ser Arg Asp Arg Ser His Leu Ser Arg

1 5 15

<210> 39<210> 39

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 39<400> 39

Asp Arg Ser Asn Leu Ser Arg Asp Arg Ser Asn Leu Ser Arg

1 5 15

<210> 40<210> 40

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 40<400> 40

Leu Arg Gln Asn Leu Ile Met Leu Arg Gln Asn Leu Ile Met

1 5 15

<210> 41<210> 41

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 41<400> 41

Thr Ser Ala Asn Leu Thr Val Thr Ser Ala Asn Leu Thr Val

1 5 15

<210> 42<210> 42

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 42<400> 42

Arg Ser Asp His Leu Ser Arg Arg Ser Asp His Leu Ser Arg

1 5 15

<210> 43<210> 43

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 43<400> 43

Gln Arg Asn Asp Arg Lys Ser Gln Arg Asn Asp Arg Lys Ser

1 5 15

<210> 44<210> 44

<211> 28<211> 28

<212> ДНК<212> DNA

<213> Mouse sp.<213> Mouse sp.

<400> 44<400> 44

cggcagaagg tgggcggtgg cggcggcg 28cggcagaagg tgggcggtgg cggcggcg 28

<210> 45<210> 45

<211> 28<211> 28

<212> ДНК<212> DNA

<213> Mouse sp.<213> Mouse sp.

<400> 45<400> 45

gcggcggcgg cagaaggtgg gcggtggc 28gcggcggcgg cagaaggtgg gcggtggc 28

<210> 46<210> 46

<211> 28<211> 28

<212> ДНК<212> DNA

<213> Неизвестная<213> Unknown

<220><220>

<223> Описание неизвестной последовательности: <223> Description of the unknown sequence:

человеческий или мышиный олигонуклеотид human or mouse oligonucleotide

<400> 46<400> 46

ctccagaagg ggatcatgac ctcctcac 28ctccagaagg ggatcatgac ctcctcac 28

<210> 47<210> 47

<211> 7<211> 7

<212> Белок<212> Protein

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Описание искусственной последовательности: синтетический пептид<223> Artificial sequence description: synthetic peptide

<400> 47<400> 47

Arg Leu Tyr Thr Leu His Lys Arg Leu Tyr Thr Leu His Lys

1 5 15

<210> 48<210> 48

<211> 18<211> 18

<212> ДНК<212> DNA

<213> Homo sapiens<213> Homo sapiens

<400> 48<400> 48

acccaccagc tccggcac 18acccaccagc tccggcac 18

<210> 49<210> 49

<211> 18<211> 18

<212> ДНК<212> DNA

<213> Mus sp.<213> Mus sp.

<400> 49<400> 49

acccaccagc tccagcac 18acccaccagc tccagcac 18

<210> 50<210> 50

<211> 15<211> 15

<212> ДНК<212> DNA

<213> Homo sapiens<213> Homo sapiens

<400> 50<400> 50

tctgtcgact atcag 15tctgtcgact atcag 15

<210> 51<210> 51

<211> 15<211> 15

<212> ДНК<212> DNA

<213> Mus sp.<213> Mus sp.

<400> 51<400> 51

tctgtcgatt atcag 15tctgtcgatt atcag 15

<---<---

Claims (42)

1. Репрессор транскрипции гена ассоциированного с микротрубочками белка тау (MAPT), где указанный репрессор включает1. A microtubule-associated tau (MAPT) gene transcription repressor, wherein said repressor comprises ДНК-связывающий домен на основе белка с цинковыми пальцами (ZFP), который связывается с сайтом-мишенью из по крайней мере 12 нуклеотидов в гене MAPT, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит четыре, пять или шесть доменов «цинковые пальцы», где каждый домен «цинковые пальцы» содержит область распознающей спирали, и где ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит области распознающей спирали, в следующем порядке:A zinc finger protein (ZFP) DNA binding domain that binds to a target site of at least 12 nucleotides in the MAPT gene, wherein said ZFP DNA binding domain contains four, five, or six zinc finger domains where each zinc finger domain contains a recognition helix region, and where the ZFP-based DNA-binding domain contains recognition helix regions, in the following order: (i) RSDNLAR (SEQ ID NO:7), DRSHLAR (SEQ ID NO:8), QSGNLAR (SEQ ID NO:9), QSNTRIM (SEQ ID NO:10);(i) RSDNLAR (SEQ ID NO:7), DRSHLAR (SEQ ID NO:8), QSGNLAR (SEQ ID NO:9), QSNTRIM (SEQ ID NO:10); (ii) ERGTLAR (SEQ ID NO:11), TSANLSR (SEQ ID NO:12), TSGNLTR (SEQ ID NO:13), HRTSLTD (SEQ ID NO:14), RSHSLLR (SEQ ID NO:15), HPSARKR (SEQ ID NO:16);(ii) ERGTLAR (SEQ ID NO:11), TSANLSR (SEQ ID NO:12), TSGNLTR (SEQ ID NO:13), HRTSLTD (SEQ ID NO:14), RSHSLLR (SEQ ID NO:15), HPSARKR ( SEQ ID NO:16); (iii) RSANLTR (SEQ ID NO:17), DSSHLEL (SEQ ID NO:18), DRSNLTR (SEQ ID NO:19), DRSHLTR (SEQ ID NO:20), DRSHLAR (SEQ ID NO:8);(iii) RSANLTR (SEQ ID NO:17), DSSHLEL (SEQ ID NO:18), DRSNLTR (SEQ ID NO:19), DRSHLTR (SEQ ID NO:20), DRSHLAR (SEQ ID NO:8); (iv) DRSHLTR (SEQ ID NO:20), LKQHLTR (SEQ ID NO:37), RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9), QSGDLTR (SEQ ID NO:35);(iv) DRSHLTR (SEQ ID NO:20), LKQHLTR (SEQ ID NO:37), RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9), QSGDLTR ( SEQ ID NO:35); (v) RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9), QSGDLTR (SEQ ID NO:35), DRSHLSR (SEQ ID NO:38), DRSHLAR (SEQ ID NO:8);(v) RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9), QSGDLTR (SEQ ID NO:35), DRSHLSR (SEQ ID NO:38), DRSHLAR ( SEQ ID NO: 8); (vi) RSDNLSE (SEQ ID NO:21), TSSNRKT (SEQ ID NO:22), TSGNLTR (SEQ ID NO:13), DRSALAR (SEQ ID NO:23), RNSDRTK (SEQ ID NO:24);(vi) RSDNLSE (SEQ ID NO:21), TSSNRKT (SEQ ID NO:22), TSGNLTR (SEQ ID NO:13), DRSALAR (SEQ ID NO:23), RNSDRTK (SEQ ID NO:24); (vii) DSSHLEL (SEQ ID NO:18), DRSNLTR (SEQ ID NO:19), DRSHLTR (SEQ ID NO:20), DRSHLAR (SEQ ID NO:8), RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:26);(vii) DSSHLEL (SEQ ID NO:18), DRSNLTR (SEQ ID NO:19), DRSHLTR (SEQ ID NO:20), DRSHLAR (SEQ ID NO:8), RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR ( SEQ ID NO:26); (viii) LRHHLTR (SEQ ID NO:27), RRFTLSK (SEQ ID NO:28), RSDVLSE (SEQ ID NO:29), KHSTRRV (SEQ ID NO:30), RSDVLSE (SEQ ID NO:29), RLYTLHK (SEQ ID NO:47); или(viii) LRHHLTR (SEQ ID NO:27), RRFTLSK (SEQ ID NO:28), RSDVLSE (SEQ ID NO:29), KHSTRRV (SEQ ID NO:30), RSDVLSE (SEQ ID NO:29), RLYTLHK ( SEQ ID NO:47); or (ix) RSADLTR (SEQ ID NO:34), QSGDLTR (SEQ ID NO:35), RSDHLSE (SEQ ID NO:36), RSAHLSR (SEQ ID NO:25); и(ix) RSADLTR (SEQ ID NO:34), QSGDLTR (SEQ ID NO:35), RSDHLSE (SEQ ID NO:36), RSAHLSR (SEQ ID NO:25); And регулирующий транскрипцию домен или нуклеазный домен,transcription-regulating domain or nuclease domain, где указанный репрессор транскрипции подавляет экспрессию гена MAPT.where the specified transcriptional repressor suppresses the expression of the MAPT gene. 2. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит RSADLTR (SEQ ID NO:34), QSGDLTR (SEQ ID NO:35), RSDHLSE (SEQ ID NO:36) и RSAHLSR (SEQ ID NO:25) для F1-F4 соответственно. 2. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA-binding domain comprises RSADLTR (SEQ ID NO:34), QSGDLTR (SEQ ID NO:35), RSDHLSE (SEQ ID NO:36), and RSAHLSR (SEQ ID NO:36). NO:25) for F1-F4 respectively. 3. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит RSANLTR (SEQ ID NO:17), DSSHLEL (SEQ ID NO:18), DRSNLTR (SEQ ID NO:19), DRSHLTR (SEQ ID NO:20) и DRSHLAR (SEQ ID NO:8) для F1-F5 соответственно.3. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA binding domain comprises RSANLTR (SEQ ID NO:17), DSSHLEL (SEQ ID NO:18), DRSNLTR (SEQ ID NO:19), DRSHLTR (SEQ ID NO:19). NO:20) and DRSHLAR (SEQ ID NO:8) for F1-F5, respectively. 4. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит RSDNLSE (SEQ ID NO:21), TSSNRKT (SEQ ID NO:22), TSGNLTR (SEQ ID NO:13), DRSALAR (SEQ ID NO:23) и RNSDRTK (SEQ ID NO:24) для F1-F5 соответственно.4. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA binding domain comprises RSDNLSE (SEQ ID NO:21), TSSNRKT (SEQ ID NO:22), TSGNLTR (SEQ ID NO:13), DRSALAR (SEQ ID NO:13). NO:23) and RNSDRTK (SEQ ID NO:24) for F1-F5, respectively. 5. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит LRHHLTR (SEQ ID NO:27), RRFTLSK (SEQ ID NO:28), RSDVLSE (SEQ ID NO:29), KHSTRRV (SEQ ID NO:30), RSDVLSE (SEQ ID NO:29) и RLYTLHK (SEQ ID NO:47) для F1-F6 соответственно.5. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA binding domain comprises LRHHLTR (SEQ ID NO:27), RRFTLSK (SEQ ID NO:28), RSDVLSE (SEQ ID NO:29), KHSTRRV (SEQ ID NO:29). NO:30), RSDVLSE (SEQ ID NO:29) and RLYTLHK (SEQ ID NO:47) for F1-F6, respectively. 6. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит DSSHLEL (SEQ ID NO:18), DRSNLTR (SEQ ID NO:19), DRSHLTR (SEQ ID NO:20), DRSHLAR (SEQ ID NO:8), RSAHLSR (SEQ ID NO:25) и TSGHLSR (SEQ ID NO:26) для F1-F6 соответственно.6. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA binding domain comprises DSSHLEL (SEQ ID NO:18), DRSNLTR (SEQ ID NO:19), DRSHLTR (SEQ ID NO:20), DRSHLAR (SEQ ID NO:20). NO:8), RSAHLSR (SEQ ID NO:25) and TSGHLSR (SEQ ID NO:26) for F1-F6, respectively. 7. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит DSSHLEL (SEQ ID NO:18), DRSNLTR (SEQ ID NO:19), DRSHLTR (SEQ ID NO:20), DRSHLAR (SEQ ID NO:8), RSAHLSR (SEQ ID NO:25) и TSGHLSR (SEQ ID NO:26) для F1-F6 соответственно и мутацию Qm5 в области остова F1, F3 и F5. 7. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA-binding domain comprises DSSHLEL (SEQ ID NO:18), DRSNLTR (SEQ ID NO:19), DRSHLTR (SEQ ID NO:20), DRSHLAR (SEQ ID NO:20). NO:8), RSAHLSR (SEQ ID NO:25) and TSGHLSR (SEQ ID NO:26) for F1-F6, respectively, and a Qm5 mutation in the F1, F3 and F5 backbone region. 8. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит RSDNLAR (SEQ ID NO:7), DRSHLAR (SEQ ID NO:8), QSGNLAR (SEQ ID NO:9) и QSNTRIM (SEQ ID NO:10) для F1-F4 соответственно. 8. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA binding domain comprises RSDNLAR (SEQ ID NO:7), DRSHLAR (SEQ ID NO:8), QSGNLAR (SEQ ID NO:9) and QSNTRIM (SEQ ID NO:10) for F1-F4 respectively. 9. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит ERGTLAR (SEQ ID NO:11), TSANLSR (SEQ ID NO:12), TSGNLTR (SEQ ID NO:13), HRTSLTD (SEQ ID NO:14), RSHSLLR (SEQ ID NO:15) и HPSARKR (SEQ ID NO:16) для F1-F6 соответственно. 9. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA binding domain comprises ERGTLAR (SEQ ID NO:11), TSANLSR (SEQ ID NO:12), TSGNLTR (SEQ ID NO:13), HRTSLTD (SEQ ID NO:13). NO:14), RSHSLLR (SEQ ID NO:15) and HPSARKR (SEQ ID NO:16) for F1-F6, respectively. 10. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит LRHHLTR (SEQ ID NO:27), RRFTLSK (SEQ ID NO:28), RSDVLSE (SEQ ID NO:29), KHSTRRV (SEQ ID NO:30), RSDVLSE (SEQ ID NO:29) и RLYTLHK (SEQ ID NO:47) для F1-F6 соответственно и мутацию Qm5 в области остова F1 и F5. 10. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA binding domain comprises LRHHLTR (SEQ ID NO:27), RRFTLSK (SEQ ID NO:28), RSDVLSE (SEQ ID NO:29), KHSTRRV (SEQ ID NO:29). NO:30), RSDVLSE (SEQ ID NO:29) and RLYTLHK (SEQ ID NO:47) for F1-F6, respectively, and a Qm5 mutation in the F1 and F5 backbone. 11. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит DRSHLTR (SEQ ID NO:20), LKQHLTR (SEQ ID NO:37), RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9) и QSGDLTR (SEQ ID NO:35) для F1-F6 соответственно.11. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA binding domain comprises DRSHLTR (SEQ ID NO:20), LKQHLTR (SEQ ID NO:37), RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:25). NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9) and QSGDLTR (SEQ ID NO:35) for F1-F6, respectively. 12. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит DRSHLTR (SEQ ID NO:20), LKQHLTR (SEQ ID NO:37), RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9) и QSGDLTR (SEQ ID NO:35) для F1-F6 соответственно и мутацию Qm5 в области остова F1 и F5.12. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA binding domain comprises DRSHLTR (SEQ ID NO:20), LKQHLTR (SEQ ID NO:37), RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:25). NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9) and QSGDLTR (SEQ ID NO:35) for F1-F6, respectively, and a Qm5 mutation in the F1 and F5 backbone region. 13. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит DRSHLTR (SEQ ID NO:20), LKQHLTR (SEQ ID NO:37), RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9) и QSGDLTR (SEQ ID NO:35) для F1-F6 соответственно и мутацию Qm5 в области остова F1, F3 и F5.13. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA-binding domain comprises DRSHLTR (SEQ ID NO:20), LKQHLTR (SEQ ID NO:37), RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:25). NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9) and QSGDLTR (SEQ ID NO:35) for F1-F6, respectively, and a Qm5 mutation in the F1, F3 and F5 backbone region. 14. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит DSSHLEL (SEQ ID NO:18), DRSNLTR (SEQ ID NO:19), DRSHLTR (SEQ ID NO:20), DRSHLAR (SEQ ID NO:8), RSAHLSR (SEQ ID NO:25) и TSGHLSR (SEQ ID NO:26) для F1-F6 соответственно и мутацию Qm5 в области остова F3 и F5. 14. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA binding domain comprises DSSHLEL (SEQ ID NO:18), DRSNLTR (SEQ ID NO:19), DRSHLTR (SEQ ID NO:20), DRSHLAR (SEQ ID NO:20). NO:8), RSAHLSR (SEQ ID NO:25) and TSGHLSR (SEQ ID NO:26) for F1-F6, respectively, and a Qm5 mutation in the F3 and F5 backbone region. 15. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9), QSGDLTR (SEQ ID NO:35), DRSHLSR (SEQ ID NO:38) и DRSHLAR (SEQ ID NO:8) для F1-F6 соответственно. 15. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA binding domain comprises RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9), QSGDLTR (SEQ ID NO:9). NO:35), DRSHLSR (SEQ ID NO:38) and DRSHLAR (SEQ ID NO:8) for F1-F6, respectively. 16. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9), QSGDLTR (SEQ ID NO:35), DRSHLSR (SEQ ID NO:38) и DRSHLAR (SEQ ID NO:8) для F1-F6 соответственно и мутацию Qm5 в области остова F1, F3 и F5. 16. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA binding domain comprises RSAHLSR (SEQ ID NO:25), TSGHLSR (SEQ ID NO:26), QSGNLAR (SEQ ID NO:9), QSGDLTR (SEQ ID NO:9). NO:35), DRSHLSR (SEQ ID NO:38) and DRSHLAR (SEQ ID NO:8) for F1-F6, respectively, and a Qm5 mutation in the F1, F3 and F5 backbone region. 17. Репрессор транскрипции по п. 1, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP содержит ERGTLAR (SEQ ID NO:11), TSANLSR (SEQ ID NO:12), TSGNLTR (SEQ ID NO:13), HRTSLTD (SEQ ID NO:14), RSHSLLR (SEQ ID NO:15) и HPSARKR (SEQ ID NO:16) для F1-F6 соответственно и мутацию Qm5 в области остова F5.17. The transcription repressor of claim 1, wherein said ZFP-based DNA binding domain comprises ERGTLAR (SEQ ID NO:11), TSANLSR (SEQ ID NO:12), TSGNLTR (SEQ ID NO:13), HRTSLTD (SEQ ID NO:13). NO:14), RSHSLLR (SEQ ID NO:15) and HPSARKR (SEQ ID NO:16) for F1-F6, respectively, and a Qm5 mutation in the F5 backbone region. 18. Репрессор транскрипции по любому из пп. 1-17, где указанный регулирующий транскрипцию домен содержит домен KRAB.18. The transcription repressor according to any one of paragraphs. 1-17, wherein said transcriptional regulatory domain comprises a KRAB domain. 19. Репрессор транскрипции по любому из пп. 1-18, где указанный ДНК-связывающий домен на основе ZFP связывается с сайтом-мишенью в гене MAPT человека.19. The transcription repressor according to any one of paragraphs. 1-18, wherein said ZFP-based DNA binding domain binds to a target site in the human MAPT gene. 20. Полинуклеотид, кодирующий репрессор транскрипции по любому из пп. 1-19.20. A polynucleotide encoding a transcriptional repressor according to any one of paragraphs. 1-19. 21. Средство доставки генов, включающее аденоассоциированный вирусный (AAV) вектор, где указанный AAV вектор содержит полинуклеотид по п. 20 между нуклеотидными последовательностями инвертированных концевых повторов указанного AAV вектора, где указанное средство доставки гена позволяет осуществить экспрессию указанного полинуклеотида в клетке, трансдуцированной указанным вектором.21. A gene delivery vehicle comprising an adeno-associated viral (AAV) vector, wherein said AAV vector contains a polynucleotide according to claim 20 between the nucleotide sequences of inverted terminal repeats of said AAV vector, where said gene delivery means allows expression of said polynucleotide in a cell transduced with said vector . 22. Средство доставки генов по п. 21, где указанный AAV вектор представляет собой AAV6, AAV9 или AAV2/9 вектор.22. The gene delivery vehicle of claim 21, wherein said AAV vector is an AAV6, AAV9, or AAV2/9 vector. 23. Фармацевтическая композиция для подавления экспрессии MAPT, содержащая один или более различных репрессоров транскрипции по любому из пп. 1-19, один или более различных полинуклеотидов по п. 20 и/или одно или более различных средств доставки генов по п. 21 или 22.23. Pharmaceutical composition for suppressing the expression of MAPT, containing one or more different transcription repressors according to any one of paragraphs. 1-19, one or more different polynucleotides according to claim 20 and/or one or more different gene delivery vehicles according to claim 21 or 22. 24. Фармацевтическая композиция по п. 23, где указанный репрессор транскрипции включает нуклеазный домен, расщепляющий ген MAPT.24. The pharmaceutical composition of claim 23, wherein said transcriptional repressor comprises a nuclease domain that cleaves the MAPT gene. 25. Фармацевтическая композиция по п. 24, дополнительно содержащая донорную молекулу нуклеиновой кислоты для интеграции в расщепленный ген MAPT.25. A pharmaceutical composition according to claim 24, further comprising a donor nucleic acid molecule for integration into the cleaved MAPT gene. 26. Применение одного или более различных репрессоров транскрипции по любому из пп. 1-19, одного или более различных полинуклеотидов по п. 20, одного или более различных средств доставки генов по п. 21 или 22 и/или фармацевтической композиции по любому из пп. 23-25 для подавления экспрессии MAPT у субъекта.26. The use of one or more different transcription repressors according to any one of paragraphs. 1-19, one or more different polynucleotides according to claim 20, one or more different gene delivery vehicles according to claim 21 or 22 and/or a pharmaceutical composition according to any one of claims. 23-25 to suppress MAPT expression in a subject. 27. Применение по п. 26, где введение субъекту является интрацеребровентрикулярным, интратекальным, интракраниальным, внутривенным, ретроорбитальным или интрацистернальным.27. Use according to claim 26, wherein the administration to the subject is intracerebroventricular, intrathecal, intracranial, intravenous, retroorbital, or intracisternal. 28. Применение по п. 26 или 27, где подавление экспрессии MAPT у субъекта лечит и/или предотвращает таупатию.28. Use according to claim 26 or 27, wherein suppression of MAPT expression in a subject treats and/or prevents tauopathy. 29. Применение по любому из пп. 26-28, где количество тау у субъекта снижается.29. Application according to any one of paragraphs. 26-28, where the amount of tau in the subject is reduced. 30. Набор для подавления экспрессии MAPT, включающий один или более различных репрессоров транскрипции по любому из пп. 1-19, один или более различных полинуклеотидов по п. 20, одно или более различных средств доставки генов по п. 21 или 22, фармацевтическую композицию по любому из пп. 23-25 и инструкции по применению.30. Kit to suppress the expression of MAPT, including one or more different transcription repressors according to any one of paragraphs. 1-19, one or more different polynucleotides according to claim 20, one or more different gene delivery vehicles according to claim 21 or 22, a pharmaceutical composition according to any one of paragraphs. 23-25 and instructions for use.
RU2019120040A 2016-12-01 2017-12-01 Tau modulators and methods and compositions for their delivery RU2789459C2 (en)

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662428871P 2016-12-01 2016-12-01
US62/428,871 2016-12-01
US201762450895P 2017-01-26 2017-01-26
US62/450,895 2017-01-26
US201762466198P 2017-03-02 2017-03-02
US62/466,198 2017-03-02
US201762500807P 2017-05-03 2017-05-03
US62/500,807 2017-05-03
US201762584342P 2017-11-10 2017-11-10
US62/584,342 2017-11-10
PCT/US2017/064181 WO2018102665A1 (en) 2016-12-01 2017-12-01 Tau modulators and methods and compositions for delivery thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019120040A RU2019120040A (en) 2021-01-11
RU2019120040A3 RU2019120040A3 (en) 2021-04-09
RU2789459C2 true RU2789459C2 (en) 2023-02-03

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030021776A1 (en) * 2000-12-07 2003-01-30 Sangamo Biosciences, Inc. Regulation of angiogenesis with zinc finger proteins
US20150353917A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Sangamo Biosciences, Inc. Methods and compositions for nuclease design
RU2582916C2 (en) * 2009-04-03 2016-04-27 Ац Иммуне С.А. Pharmaceutical composition

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030021776A1 (en) * 2000-12-07 2003-01-30 Sangamo Biosciences, Inc. Regulation of angiogenesis with zinc finger proteins
RU2582916C2 (en) * 2009-04-03 2016-04-27 Ац Иммуне С.А. Pharmaceutical composition
US20150353917A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Sangamo Biosciences, Inc. Methods and compositions for nuclease design

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
/mt.2011.287. *
Aravind Asokan et al. "The AAV Vector Toolkit: Poised at the Clinical Crossroads", Molecular Therapy, Vol. 20(4), 2012, p. 699-708, *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11110154B2 (en) Methods and compositions for treating Huntington&#39;s Disease
US20230270774A1 (en) Tau modulators and methods and compositions for delivery thereof
JP7381476B2 (en) Methods and compositions for the treatment of rare diseases
US20200109406A1 (en) Engineered genetic modulators
US20200101133A1 (en) Methods and compositions for modulation of tau proteins
US20220064237A1 (en) Htt repressors and uses thereof
RU2789459C2 (en) Tau modulators and methods and compositions for their delivery