WO2024162452A1 - Hpv陽性がん又はhpv陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物、及び組換えアデノウイルスベクター - Google Patents
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- C12N15/85—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
- C12N15/86—Viral vectors
- C12N15/861—Adenoviral vectors
Definitions
- the present invention relates to a pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesions, and a recombinant adenovirus vector.
- HR-HPV human papillomavirus
- cervical cancer and its precursor lesion, cervical dysplasia develop are becoming younger, creating a need for treatments that can preserve fertility.
- oropharyngeal cancer due to swallowing, eating, and speech disorders, there is a need to develop non-invasive treatments.
- the CRISPR/Cas9 system is a genome editing technology that efficiently rewrites gene sequences and is expected to be used clinically in the treatment of cancer and genetic diseases.
- the basic CRISPR/Cas9 system is composed of the Cas9 protein, which cleaves double-stranded DNA, the CRISPR RNA (crRNA) that determines the position specificity on the target genome, and a guide RNA (gRNA) consisting of an activating RNA (trans-activating crRNA: tracrRNA) that is partially complementary to the crRNA and serves as a scaffold for binding to the Cas9 protein.
- the guide RNA consisting of the crRNA and tracrRNA can also be supplied as a single guide RNA (sgRNA) that is a fusion of the two.
- the guide RNA can be expressed in the target cell using an appropriate vector containing DNA that encodes it.
- the CRISPR/Cas9 system brings about site-specific genome cleavage, its accuracy is not perfect and the genome may be cleaved at a location other than the originally intended genomic region (off-target cleavage), resulting in off-target mutations. Because the human genome is huge, at approximately 3,000 megabases, if the CRISPR/Cas9 system were applied directly to human genome editing therapy, there is a possibility that hundreds of sites other than the target would be cleaved, making it impossible to put into practical use as a therapeutic method.
- two guide RNAs In the double nicking system, two guide RNAs (guide RNA pairs) must be used to create a single DNA double-strand break site on the genome, and two guide RNA pairs, i.e., four guide RNAs, are required to delete a single DNA region from the genome by cleaving both ends.
- two guide RNA pairs i.e., four guide RNAs
- the present invention aims to solve the above-mentioned conventional problems and achieve the following objectives. That is, the present invention aims to provide a pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesions that has an excellent therapeutic effect against HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesions, and a superior recombinant adenovirus vector for use in gene therapy, etc.
- a nucleic acid molecule encoding a Cas guide RNA or a Cas 9 nickase The pharmaceutical composition for gene therapy of human papillomavirus (HPV)-positive cancer or HPV-positive precancerous lesions is characterized in that the Cas guide RNA or the nucleic acid molecule encoding the same comprises a pair or a combination of pairs of Cas guide RNAs or nucleic acid molecules encoding the same selected from the following (1) to (33): (1) A pair of a Cas guide RNA targeting a sequence represented by SEQ ID NO: 1 or a nucleic acid molecule encoding the same, and a Cas guide RNA targeting a sequence represented by SEQ ID NO: 2 or the 3rd to 21st bases of the sequence represented by SEQ ID NO: 2 or a nucleic acid molecule encoding the same; A combination of a Cas
- ⁇ 2> The pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesion according to ⁇ 1>, wherein the nucleic acid molecule encoding the Cas guide RNA and the nucleic acid molecule encoding the Cas9 nickase are carried in a nucleic acid vector.
- the nucleic acid vector is a recombinant adenovirus vector or a recombinant lentivirus vector.
- ⁇ 4> The pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesion according to ⁇ 3>, wherein the recombinant adenovirus vector is a recombinant adenovirus vector lacking a 12.4K gene sequence in an L4/E3 region and having an L4 poly A region sequence.
- ⁇ 5> The pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesion according to ⁇ 4> above, which has a nucleic acid molecule encoding a total of four or more Cas guide RNAs on a vector genome, the nucleic acid molecule being divided into two or more sites.
- ⁇ 6> The pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesion according to ⁇ 5> above, which has a nucleic acid molecule encoding a total of six or more Cas guide RNAs on a vector genome, the nucleic acid molecule being divided into two or more sites.
- ⁇ 7> The pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesion according to ⁇ 5> above, which has a nucleic acid molecule encoding a total of eight or more Cas guide RNAs on a vector genome, the nucleic acid molecule being divided into two or more sites.
- ⁇ 8> The pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesion according to any one of ⁇ 5> to ⁇ 7>, wherein the maximum number of consecutive nucleic acid molecules encoding the Cas guide RNA is 6.
- ⁇ 9> The pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesion according to any one of ⁇ 2> to ⁇ 8>, wherein the nucleic acid molecule encoding the Cas9 nickase is located downstream of a truncated EF promoter represented by SEQ ID NO:87.
- the nucleic acid vector is a recombinant adenovirus vector.
- ⁇ 12> A recombinant adenovirus vector characterized in that a 12.4K gene sequence is deleted in the L4/E3 region and that the vector has an L4 poly A region sequence.
- ⁇ 13> The recombinant adenovirus vector according to ⁇ 12>, wherein the L4/E3 region is deleted from bases 27,864 to 28,137 and from base 28,200 onwards in terms of the positioning of adenovirus type 5.
- ⁇ 14> A recombinant adenovirus vector having a total of four or more Cas guide RNA expression units separated into two or more sites on the vector genome.
- ⁇ 15> The recombinant adenovirus vector according to ⁇ 14>, wherein the Cas guide RNA expression unit is divided and carried at two or more sites sandwiching at least a part of an essential region of the adenovirus.
- ⁇ 16> The recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 15>, wherein the Cas guide RNA expression unit is divided and carried in two or more sites selected from the group consisting of the E1 region, the E3 region, and the E4 region of the adenovirus vector.
- ⁇ 17> The recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 16>, having a total of six or more Cas guide RNA expression units on the vector genome.
- ⁇ 18> The recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 17>, having a total of eight or more Cas guide RNA expression units on the vector genome.
- ⁇ 19> The recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 18>, wherein the maximum number of consecutive Cas guide RNA expression units is six.
- ⁇ 20> The recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 19>, which has a Cas protein expression unit.
- ⁇ 21> The recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 20>, wherein the recombinant adenovirus vector is the recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 12> to ⁇ 13>.
- ⁇ 22> The recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 21>, comprising a Cas guide RNA expression unit targeting human papillomavirus (HPV).
- HPV human papillomavirus
- a recombinant adenovirus vector characterized in that it has a total of six or more short hairpin RNA expression units separated into two or more sites on the vector genome.
- ⁇ 24> The recombinant adenovirus vector according to ⁇ 23>, wherein the short hairpin RNA expression unit is divided and carried at two or more sites sandwiching at least a part of an essential region of adenovirus.
- ⁇ 25> The recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 23> to ⁇ 24>, wherein the short hairpin RNA expression unit is divided and carried in two or more sites selected from the group consisting of an E1 region, an E3 region, and an E4 region of the adenovirus vector.
- ⁇ 26> The recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 23> to ⁇ 25>, wherein the vector genome has a total of eight or more short hairpin RNA expression units.
- ⁇ 27> The recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 23> to ⁇ 26>, wherein the maximum number of consecutive short hairpin RNA expression units is four.
- ⁇ 28> The recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 23> to ⁇ 27>, wherein the recombinant adenovirus vector is the recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 12> to ⁇ 13>.
- ⁇ 29> A recombinant adenovirus vector having two or more Cas guide RNA expression units and two or more short hairpin RNA expression units on a vector genome.
- ⁇ 30> The recombinant adenovirus vector according to ⁇ 29>, wherein a target of the Cas guide RNA is a safe harbor region and a target of the short hairpin RNA is Cypor mRNA.
- ⁇ 31> The recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 29> to ⁇ 30>, wherein the recombinant adenovirus vector is the recombinant adenovirus vector according to any one of ⁇ 12> to ⁇ 13>.
- the present invention can solve the above-mentioned problems and achieve the above-mentioned objectives, and can provide a pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesions that has an excellent therapeutic effect against HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesions, and a superior recombinant adenovirus vector for use in gene therapy, etc.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of the HPV16 gene.
- FIG. 2 is a diagram for explaining double nicking.
- FIG. 3 shows the results of investigating the cleavage efficiency of gRNA candidates in a test tube in Test Example 1.
- FIG. 4 shows the results of investigating the cleavage efficiency of gRNA candidates in a test tube in Test Example 1.
- FIG. 5 shows the results of investigating the cleavage efficiency of gRNA candidates in a test tube in Test Example 1.
- FIG. 6 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV16(+) cervical cancer cells in Test Example 1 (gRNA: 1 set of 2 (1 pair)).
- FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of the HPV16 gene.
- FIG. 2 is a diagram for explaining double nicking.
- FIG. 3 shows the results of investigating the cleavage efficiency of gRNA candidates in a test tube in Test Example 1.
- FIG. 4 shows the results of investigating the cleavage efficiency of g
- FIG. 7 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV16(+) cervical cancer cells in Test Example 1 (gRNA: 2 sets of 4 (2 pair combinations)).
- FIG. 8 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV16(+) cervical cancer cells in Test Example 1 (gRNA: 3 sets of 6 (3 pair combinations)).
- FIG. 9 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV16(+) cervical cancer cells in Test Example 1 (gRNA: 4 sets, 8 pieces (combinations of 4 pairs)).
- FIG. 10 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV16(+) cervical cancer cells in Test Example 1 (gRNA: 4 sets, 8 pieces (combinations of 4 pairs)).
- FIG. 11 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV16(+) cervical cancer cells in Test Example 1 (gRNA: 1 set of 2 (1 pair)).
- FIG. 12 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV16(+) cervical cancer cells in Test Example 1 (gRNA: one set of two (one pair) or two sets of four (two pairs of combinations)).
- FIG. 13 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV16(+) cervical cancer cells in Test Example 1 (gRNA: one set of two (one pair) or two sets of four (two pairs of combinations)).
- FIG. 14 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV16(+) cervical cancer cells in Test Example 1 (gRNA: 1 set of 2 (1 pair) or 2 sets of 4 (2 pair combinations)
- FIG. 15 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV16(+) cervical cancer cells in Test Example 1 (96-well plate stained with Acid Red).
- FIG. 16 is a schematic diagram showing the structure of the HPV18 gene.
- FIG. 17 shows the results of investigating the cleavage efficiency of gRNA candidates in a test tube in Test Example 2.
- FIG. 18 shows the results of investigating the cleavage efficiency of gRNA candidates in a test tube in Test Example 2.
- FIG. 19 shows the results of investigating the cleavage efficiency of gRNA candidates in a test tube in Test Example 2.
- FIG. 20 shows the results of investigating the cleavage efficiency of gRNA candidates in a test tube in Test Example 2.
- FIG. 21 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV18(+) cervical cancer cells in Test Example 2 (gRNA: 1 set of 2 (1 pair)).
- FIG. 22 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV18(+) cervical cancer cells in Test Example 2 (gRNA: 2 sets of 4 (2 pair combinations)).
- FIG. 23 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV18(+) cervical cancer cells in Test Example 2 (gRNA: 3 sets of 6 (3 pair combinations)).
- FIG. 21 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV18(+) cervical cancer cells in Test Example 2 (gRNA: 1 set of 2 (1 pair)).
- FIG. 22 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV18(+) cervical cancer cells in Test Example 2 (gRNA: 2 sets of 4 (2 pair combinations
- FIG. 24 shows the results of an investigation of double-nicking gRNA using HPV18(+) cervical cancer cells in Test Example 2 (gRNA: 4 sets, 8 pieces (combinations of 4 pairs)).
- FIG. 25 is a schematic diagram illustrating the structure of the adenoviral vector carrying an 8-fold guide RNA expression unit used in the experiment.
- FIG. 26 is a schematic diagram illustrating the structure of the adenoviral vector carrying an 8-fold guide RNA expression unit used in the experiment.
- FIG. 27 is a schematic diagram illustrating the structure of the adenoviral vector carrying an 8-fold guide RNA expression unit used in the experiment.
- FIG. 28 is a diagram illustrating the extension of the L4/E3 deletion that restored the L4 polyA sequence.
- FIG. 29 is a diagram showing the results of Test Example 4.
- FIG. 30 is a diagram showing the results of Test Example 5.
- FIG. 31 is a diagram showing the results of Test Example 6.
- FIG. 32 is a diagram showing the results of Test Example 7.
- FIG. 33 is a diagram showing the results of Test Example 8.
- FIG. 34 is a schematic diagram illustrating the structure of the adenovirus vector used in Test Example 10.
- FIG. 35 is a schematic diagram illustrating the structure of the adenovirus vector used in Test Example 10.
- FIG. 36 is a diagram showing the results of Test Example 10.
- FIG. 37 shows the results of Test Example 10.
- FIG. 38 is a diagram showing the results of Test Example 10.
- FIG. 39 is a diagram showing the results of Test Example 10.
- FIG. 40 is a schematic diagram illustrating the structure of the adenovirus vector used in Test Example 11.
- FIG. 41 is a diagram showing the results of Test Example 11.
- FIG. 42 is a diagram showing the results of Test Example 11.
- FIG. 43 is a schematic diagram illustrating the structure of the adenovirus vector used in Test Example 12.
- FIG. 44 is a diagram showing the results of Test Example 12.
- FIG. 45 is a diagram showing the results of Test Example 12.
- FIG. 46 is a diagram showing the results of Test Example 13.
- FIG. 47 shows the results of Test Example 13.
- FIG. 48 shows the results of Test Example 13.
- FIG. 49 shows the results of Test Example 13.
- FIG. 50 is a diagram showing the results of Test Example 13.
- FIG. 51 is a diagram showing the results of Test Example 13.
- FIG. 52 is a diagram showing the results of Test Example 13.
- FIG. 53 is a diagram showing the results of Test Example 13.
- FIG. 54 is a diagram showing the results of Test Example 13.
- FIG. 55 is a diagram showing the results of Test Example 13.
- FIG. 56 is a schematic diagram illustrating the structure of the adenovirus vector used in Test Example 14.
- FIG. 57 is a diagram showing the results of Test Example 14.
- FIG. 58 is a diagram showing the results of Test Example 14.
- FIG. 59 is a schematic diagram illustrating the structure of the adenovirus vector used in Test Example 15.
- FIG. 60 is a diagram showing the results of Test Example 15.
- FIG. 61 is a diagram showing the results of Test Example 15.
- FIG. 62 is a schematic diagram illustrating the structure of the adenovirus vector used in Test Example 16.
- FIG. 63 is a diagram showing the results of Test Example 16.
- FIG. 64 is a diagram showing the results of Test Example 16.
- FIG. 65 is a schematic diagram illustrating the structure of the adenovirus vector used in Test Example 17.
- FIG. 66 is a diagram showing the results of Test Example 17.
- FIG. 67 is a diagram showing the results of Test Example 17.
- FIG. 68 shows the state of the mice in Test Example 18.
- FIG. 69 shows the results of measuring the tumor size over time in Test Example 18.
- FIG. 70 is a schematic diagram of the knock-in vector used in Test Example 19.
- FIG. 71 is a schematic diagram of the knock-in vector used in Test Example 19.
- FIG. 72 is a schematic diagram illustrating a gene encoding mouse phenylalanine hydroxylase.
- FIG. 73 is a diagram showing the results of Test Example 20.
- FIG. 74 is a diagram for explaining an outline of the experiment of Test Example 21.
- FIG. 75 is a diagram for explaining donor DNA in Test Example 21.
- FIG. 76 shows the results of PCR in Test Example 21.
- FIG. 77 is a diagram showing the results of Test Example 22.
- FIG. 78 is a diagram showing the results of Test Example 22.
- FIG. 79 is a diagram showing the results of Test Example 22.
- FIG. 80 shows the results of Test Example 22.
- FIG. 81 is a diagram showing the results of Test Example 22.
- FIG. 82 is a diagram for explaining an outline of the experiment in Test Example 23.
- FIG. 83 shows the results of measuring blood phenylalanine concentrations at week 6 in Test Example 23.
- FIG. 83 shows the results of measuring blood phenylalanine concentrations at week 6 in Test Example 23.
- FIG. 84 shows the results of measuring blood phenylalanine concentrations at week 13 in Test Example 23.
- FIG. 85 shows the results of examining knock-in efficiency in Test Example 23.
- FIG. 86 shows the results of examining knock-in efficiency in Test Example 23.
- FIG. 87 shows the results of mismatch detection by T7E1 assay in Test Example 23.
- FIG. 88 is a schematic diagram for explaining point mutation repair and cDNA knock-in.
- FIG. 89 is a schematic diagram for explaining the vector used in Test Example 24.
- FIG. 90 is a diagram showing the results of Test Example 25.
- FIG. 91 is a diagram showing the results of Test Example 25.
- FIG. 92 is a diagram showing the results of Test Example 26.
- FIG. 93 is a schematic diagram for explaining the safe harbor region and donor DNA in Test Example 27.
- FIG. 94 shows the results of PCR in Test Example 27.
- Figure 95 shows the results of digesting PCR DNA with BamHI in Test Example 27.
- the pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesion of the present invention contains at least a Cas guide RNA or a nucleic acid molecule encoding the same, and a Cas9 nickase or a nucleic acid molecule encoding the same, and further contains other components as necessary.
- HPV-positive cancer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples include cervical cancer and oropharyngeal cancer.
- the HPV-positive precancerous lesion is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples include cervical dysplasia.
- HPV is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, examples of which include HPV16 and HPV18.
- the Cas guide RNA or the nucleic acid molecule encoding the same includes a pair or a combination of pairs of Cas guide RNAs or nucleic acid molecules encoding the same selected from the following (1) to (33):
- the Cas guide RNA or the nucleic acid molecule encoding the same may consist of only a Cas guide RNA or a combination of nucleic acid molecules encoding the same selected from the following (1) to (33), or may further include another Cas guide RNA or a nucleic acid molecule encoding the same.
- the following (1) to (13) and (24) to (33) can be suitably used against HPV16.
- the following (14) to (23) can be suitably used for HPV18.
- (14) A pair of a Cas guide RNA targeting a sequence represented by SEQ ID NO: 16 or a nucleic acid molecule encoding the same and a Cas guide RNA targeting a sequence represented by SEQ ID NO: 17 or a nucleic acid molecule encoding the same;
- the E6 and E7 regions of the HPV genome can be safely and completely destroyed by cleavage using the double nicking method, making it possible to treat HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesions.
- the Cas guide RNA or the nucleic acid molecule encoding it may be in the form of RNA or a nucleic acid molecule encoding the Cas guide RNA, but a nucleic acid molecule encoding the Cas guide RNA, particularly a DNA, is preferred.
- the content of the Cas guide RNA or the nucleic acid molecule encoding the same in the pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesions is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
- the Cas nickase or the nucleic acid molecule encoding it is not particularly limited, and any known Cas nickase or a nucleic acid molecule encoding it can be used.
- the Cas9 nickase or the nucleic acid molecule encoding it may be in the form of a protein or a nucleic acid molecule encoding the Cas9 nickase, with the latter being preferred.
- the content of the Cas9 nickase or the nucleic acid molecule encoding it in the pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesions is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
- the nucleic acid molecule encoding the Cas guide RNA and the nucleic acid molecule encoding the Cas9 nickase are preferably carried on a nucleic acid vector.
- the nucleic acid molecule encoding the Cas guide RNA and the nucleic acid molecule encoding the Cas9 nickase may be carried on the same nucleic acid vector or on different nucleic acid vectors, but are preferably carried on the same nucleic acid vector.
- the nucleic acid vector means a molecule consisting of nucleic acid, which is used to deliver a foreign gene or the like into a target cell.
- the nucleic acid vector is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include plasmids, viral vectors such as DNA viral vectors and RNA viral vectors.
- Non-viral vector systems also include methods using lipid nanoparticles (LNPs) and electroporation.
- the viral vector is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include recombinant adenovirus vectors, recombinant adeno-associated virus vectors, recombinant lentivirus vectors, recombinant baculovirus vectors, recombinant Sendai virus vectors, recombinant vaccinia virus vectors, and recombinant herpes virus vectors. Among these, recombinant adenovirus vectors and recombinant lentivirus vectors are preferred.
- the recombinant adenovirus vector is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but the recombinant adenovirus vector of the present invention described below is preferred.
- the arrangement of the nucleic acid molecule encoding the Cas guide RNA on the recombinant adenovirus vector is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. It may be arranged entirely at one site, or may be divided and arranged at two or more sites.
- nucleic acid molecules encoding the Cas guide RNA When a total of four or more nucleic acid molecules encoding the Cas guide RNA are used, it is preferable to divide and place them at two or more sites on the recombinant adenovirus vector.
- the nucleic acid molecule encoding the Cas guide RNA is divided and arranged at two or more sites, it is preferable to arrange it in the same manner as the Cas guide RNA expression unit in the recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit of the present invention described below.
- the nucleic acid molecule encoding the Cas guide RNA can be used together with an expression regulatory region, such as a promoter, that regulates its expression, in the same manner as the Cas guide RNA expression unit in the recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit of the present invention described below.
- an expression regulatory region such as a promoter
- the nucleic acid molecule encoding the Cas9 nickase can be used together with a promoter, polyA, etc., in the same manner as the Cas protein expression unit in the recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit of the present invention described below.
- the nucleic acid molecule encoding the Cas9 nickase is preferably arranged in the same manner as the Cas protein expression unit in a recombinant adenovirus vector having a Cas guide RNA expression unit of the present invention described below.
- the method for producing the nucleic acid vector is not particularly limited, and it can be produced by a method commonly used by those skilled in the art.
- the other components are not particularly limited as long as they do not impair the effects of the present invention and can be appropriately selected depending on the purpose.
- pharma- ceutical acceptable carriers can be mentioned.
- a pharma- ceutically acceptable carrier refers to a substance that aids in the administration of an agent (such as Cas nickase, Cas guide RNA, etc.) to a cell, organism, or subject.
- the pharma- ceutically acceptable carrier is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include water, NaCl, physiological saline, lactated Ringer's solution, normal sucrose, normal glucose, binders, bulking agents, disintegrants, lubricants, coating agents, sweeteners, flavorings, colorants, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
- the amount of the other components contained in the pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesions is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose.
- the dosage form of the pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesions is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
- the method of administration of the pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesion is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, and may include, for example, oral administration, topical contact, administration as a suppository, intravenous, intraperitoneal, intramuscular, intralesional, intrathecal, intranasal, or subcutaneous administration.
- the route of administration is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, and may be, for example, any route including parenteral and transmucosal (e.g., buccal, sublingual, palate, gingival, nasal, vaginal, rectal, or transdermal).
- the parenteral administration is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, and may include, for example, intravenous, intramuscular, intraarteriolar, intradermal, subcutaneous, intraperitoneal, intraventricular, or intracranial.
- Other modes of delivery include, but are not limited to, the use of liposome preparations, intravenous injection, and transdermal patches.
- an "effective amount” or a "sufficient amount” refers to an amount of an agent (e.g., a Cas protein such as Cas nickase, a Cas guide RNA, etc.) that is sufficient to produce a beneficial or desired result.
- an agent e.g., a Cas protein such as Cas nickase, a Cas guide RNA, etc.
- a therapeutically effective amount may vary depending on one or more of the subject and disease state being treated, the weight and age of the subject, the severity of the disease state, the mode of administration, etc., and can be readily determined by one of skill in the art.
- a particular amount may vary depending on one or more of the particular agent selected, the target cell type, the location of the target cells in the subject, the dosing regimen to be followed, whether it is administered in combination with other agents, the timing of administration, and the physical delivery system in which it is delivered.
- the present invention also relates to a method for treatment by genome editing (gene therapy method) characterized by administering to a subject the pharmaceutical composition for gene therapy of HPV-positive cancer or HPV-positive precancerous lesions of the present invention, or a method for treatment by genome editing (gene therapy method) using the recombinant adenovirus vector of the present invention or a recombinant adenovirus vector having a Cas guide RNA expression unit of the present invention, which will be described later.
- genome editing genome editing
- adenovirus vector refers to an adenovirus that contains in its genome a base sequence that is different from the base sequence inherent to adenovirus.
- the origin of the recombinant adenovirus vector is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but is preferably an adenovirus of human origin.
- human-derived adenoviruses types 2 and 5 classified as type C are more preferable.
- the recombinant adenovirus vector of the present invention is a novel recombinant adenovirus vector that lacks a 12.4K gene sequence in the L4/E3 region and has an L4 polyA region sequence.
- the recombinant adenovirus vector has a modified backbone, making it possible to carry a longer nucleic acid region as a payload.
- the recombinant adenovirus vector preferably lacks bases 27,864 to 28,137 and 28,200 and beyond in the L4/E3 region, as positioned in adenovirus type 5.
- the recombinant adenovirus vector preferably includes the entire region from the left end of the genome to base 358 in the E1 region as positioned in adenovirus type 5.
- the recombinant adenovirus vector can be produced by any method known in the art, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, it can be produced by using an existing adenovirus vector as a base and introducing a deletion or insertion of a desired sequence using standard gene recombination techniques commonly used by those skilled in the art.
- the existing adenovirus vector is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but the adenovirus vector described in Miyake S, Saito I et al. (PNAS, 93:1320-1324, 1996) is preferred.
- the adenovirus vector described in Miyake S, Saito I et al. has a deletion of bases 455 to 3,328 in the E1 region and a deletion of bases 28,593 to 30,470 in the E3 region, and also has a site (cloning site) for inserting foreign DNA in the E4 region.
- the recombinant adenovirus vector can be amplified using, for example, 293 cells, which are typically used in combination with the Ad5 adenovirus vector.
- the recombinant adenovirus vector can be equipped with human therapeutic genes, so-called reporter genes such as the GFP gene, genes encoding proteins such as recombinase, regulatory genes such as promoters and polyA sequences, and base sequences that have no function.
- reporter genes such as the GFP gene
- genes encoding proteins such as recombinase
- regulatory genes such as promoters and polyA sequences
- base sequences that have no function.
- the insertion site of the gene or the like carried in the recombinant adenovirus vector is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples include the E1 region, E3 region, E4 region, etc.
- the gene or the like may be inserted at one site or at two or more sites.
- the recombinant adenovirus vector can be suitably used for genome editing using the CRISPR/Cas system.
- gene editing refers to a series of genetic manipulations in which DNA is inserted, replaced, or removed from a target DNA, e.g., the genome of a cell, using one or more nucleases and/or nickases.
- the nuclease creates a specific double-stranded break at a desired location in the genome and utilizes the cell's endogenous machinery to repair the induced break by homology-directed repair (HDR) or non-homologous end joining (NHEJ).
- HDR homology-directed repair
- NHEJ non-homologous end joining
- the nickase creates a specific single-stranded break at a desired location in the genome.
- two nickases can be used to create two single-stranded breaks in opposing strands of the target DNA, thereby generating blunt or overhanging ends.
- Any suitable nuclease can be introduced to induce genomic editing of the target DNA sequence, including, but not limited to, CRISPR-associated protein (Cas) nuclease, Cpf1, zinc finger nuclease (ZFN), transcription activator-like effector nuclease (TALEN), meganuclease, other endo- or exo-nucleases, variants thereof, fragments thereof, and combinations thereof.
- Cas CRISPR-associated protein
- ZFN zinc finger nuclease
- TALEN transcription activator-like effector nuclease
- meganuclease other endo- or exo-nucleases, variants thereof, fragments thereof, and combinations thereof.
- gene cleavage or “genome cleavage” means that both strands of the double-stranded nucleic acid that constitutes the genome are cleaved in association with the above-mentioned genome editing.
- the cleavage of the double-stranded nucleic acid may be performed by cleavage at corresponding base pairs in the sense strand and the antisense strand to produce blunt ends, or may be performed by cleavage at different positions where the sense strand and the antisense strand are adjacent to each other to produce protruding ends.
- CRISPR/Cas system refers to a system that utilizes CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeat) nucleic acid and Cas protein (CRISPR-associated protein), which are immune mechanisms possessed by prokaryotes.
- CRISPR/Cas systems are classified into class 1 and class 2, and class 2 "CRISPR/Cas systems” are further classified into type II, type V, and type VI (Yamano et al., Molecular Cell, 2017, Vol. 67, pp. 633-645).
- a system using Cas9 as a Cas protein uses the Cas9 protein derived from Streptococcus pyogenes, a guide RNA (gRNA) consisting of CRISPR RNA (crRNA) and a trans-activating RNA (tracrRNA) that is partially complementary to the crRNA and serves as a scaffold for binding to the Cas9 protein.
- the crRNA and tracrRNA may be supplied as a fused single RNA molecule (single guide RNA) or as separate RNA molecules (sometimes referred to as "non-single guide RNA").
- the "CRISPR/Cas9 system” is supplied to a target cell as a DNA fragment encoding the Cas9 protein, a DNA fragment encoding the crRNA, and a DNA fragment expressing the tracrRNA.
- the "CRISPR/Cas9 system” is supplied as a DNA fragment encoding the Cas9 protein and a DNA fragment encoding a single guide RNA.
- these DNA fragments are supplied to the target cell using a viral vector. These DNA fragments can be supplied to the target cell by a single viral vector or by separate viral vectors.
- the DNA encoding the tracrRNA is not particularly limited and can be appropriately selected from known DNAs, for example, a plasmid (pX260) manufactured by Addgene.
- the recombinant adenovirus vector can be suitably used as a recombinant adenovirus vector having one or more types selected from the group consisting of a Cas guide RNA expression unit, a short hairpin RNA expression unit, a Cas protein expression unit, and a donor DNA expression unit.
- the recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit of the present invention has at least a total of four or more Cas guide RNA expression units divided into two or more sites on the vector genome, and may further have other components as necessary. By dividing the Cas guide RNA expression unit into two or more locations and incorporating it, deletion can be prevented even when the gene contains eight or more units.
- the recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit can stably retain the Cas guide RNA expression unit in animal cells.
- the recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit can be suitably used for genome editing using the CRISPR/Cas system.
- the Cas guide RNA expression unit (hereinafter, sometimes referred to as "guide RNA expression unit”) means a DNA building block for expressing Cas guide RNA (sometimes referred to as “guide RNA") used in the CRISPR/Cas system.
- the Cas guide RNA expression unit comprises a DNA nucleic acid sequence that is transcribed into a Cas guide RNA.
- Cas guide RNA examples include a “single Cas guide RNA” that uses a single guide RNA in which crRNA and tracrRNA are fused together, and a “non-single Cas guide RNA” that uses a non-single guide RNA in which crRNA and tracrRNA are separate.
- the "Cas guide RNA expression unit” may be in the form of a "single Cas guide RNA expression unit” for expressing a single Cas guide RNA, a “crRNA expression unit” for expressing crRNA, or a “tracrRNA expression unit” for expressing tracrRNA.
- the "Cas guide RNA expression unit” may consist of only a “single Cas guide RNA expression unit”, or may consist of a “crRNA expression unit” and a “tracrRNA expression unit”, or may include a "single Cas guide RNA expression unit", a "crRNA expression unit", and a "tracrRNA expression unit”.
- the number of the Cas guide RNA expression units is counted as one for each of a "single Cas guide RNA expression unit,” a “crRNA expression unit,” and a “tracrRNA expression unit.” In other words, when one "crRNA expression unit” and one "tracrRNA expression unit” are used, the number of the Cas guide RNA expression units is two.
- the number of "crRNA expression units” and “tracrRNA expression units” may be the same or different. Examples of cases in which the numbers of the two are different include an embodiment in which the "tracrRNA expression units" are 2 and the “crRNA expression units” are 6; an embodiment in which the "tracrRNA expression units” are 4 and the “crRNA expression units” are 4; an embodiment in which the “tracrRNA expression units” are 6 and the “crRNA expression units” are 2; an embodiment in which the "tracrRNA expression units” are 4 and the “crRNA expression units” are 8, etc.
- the arrangement of the Cas guide RNA expression units on the vector genome is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose, as long as a total of four or more Cas guide RNA expression units are arranged in two or more divided sites.
- the total number of the Cas guide RNA expression units on the vector genome is not particularly limited as long as it is 4 or more, and can be appropriately selected depending on the purpose, for example, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, or 21 or more. Among these, a total of 6 or more is preferred, a total of 8 or more is more preferred, a total of 10 or more is even more preferred, and a total of 12 or more is particularly preferred.
- the sites on the vector where the Cas guide RNA expression unit is placed there are no particular limitations on the sites on the vector where the Cas guide RNA expression unit is placed, so long as there are two or more sites, and these can be selected appropriately depending on the purpose, but it is preferable that the unit is divided into two or more sites sandwiching at least a portion of the essential region of the adenovirus.
- the essential regions of adenovirus refer to the E1A, E1B, E2A, E2B and E4 regions of the early gene group, and the L1 to L4 regions of the late gene group. Furthermore, “sandwiching at least a portion of the essential region of the adenovirus” means that at least a portion of the essential region of the adenovirus is present between the divided and mounted Cas guide RNA expression units, and all of the essential region of the adenovirus may be present.
- the Cas guide RNA expression unit is preferably divided and mounted in two or more regions selected from the group consisting of the E1 region (hereinafter sometimes referred to as the "E1 region”), the E3 region (hereinafter sometimes referred to as the "E3 region”), and the E4 region (hereinafter sometimes referred to as the "E4 region”) of the adenovirus vector.
- E1 region the E1 region
- E3 region the E3 region
- E4 region hereinafter sometimes referred to as the "E4 region of the adenovirus vector.
- the E1 region of the adenovirus is deleted.
- the function is complemented by 293 cells having DNA of the E1 region.
- the E1 region deleted in the adenovirus vector may be referred to as the "E1 deleted region" or "E1 deleted integration site.”
- the E1 region also includes the deleted E1 region.
- the deletion of a certain region includes both the case where the entire region is deleted and the case where only a part of the region is deleted.
- the E3 gene group in adenovirus is not essential for viral replication. Therefore, it is preferable that the E3 region is deleted in the adenovirus vector.
- the E3 region deleted in the adenovirus vector may be referred to as the "E3 deleted region” or "E3 deleted integration site.” In this specification, the E3 region also includes the deleted E3 region.
- the E4 region in the adenovirus vector is a region that has the E4 gene group of adenovirus.
- the E4 region may or may not be gene-deleted.
- the E4 region is a region that includes a site that allows the integration of foreign DNA without necessarily involving deletion (hereinafter, sometimes referred to as the "E4 integration site").
- the E4 region also includes an E4 region that is deleted.
- the number of Cas guide RNA expression units in one placement site is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or 11 or more. Among these, 2 or more is preferable, 4 or more is more preferable, and 6 or more is particularly preferable.
- the upper limit of the number of Cas guide RNA expression units (the maximum number of consecutive Cas guide RNA expression units) at one placement site and it can be selected appropriately depending on the purpose, but six is preferable, and eight is more preferable.
- the lower limit of the number of Cas guide RNA expression units in one site (the minimum number of consecutive Cas guide RNA expression units) and it can be selected appropriately depending on the purpose, but two is preferable.
- Examples of the Cas guide RNA expression units being split into two locations include 1:3 or more, 2:2 or more, etc., and more specifically, 2:2, 2:4, 2:6, 2:8, 3:3, 3:6, 4:4, 4:6, 4:8, 6:6, 6:8, 8:8, etc.
- Examples of the arrangement of the Cas guide RNA expression units divided into three locations include 1:1:2 or more, and more specifically, 2:2:2, 2:2:4, 2:2:6, 2:2:8, 3:3:3, 3:3:6, 4:4:4, 4:4:6, 4:4:8, 6:6:6, 8:8:8, etc.
- the Cas guide RNA expression unit may contain, in addition to the DNA encoding the Cas guide RNA, an expression regulatory region such as a promoter that regulates its expression.
- the promoter is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the promoter include the U6 promoter, H1 promoter, tRNA promoter, and adenovirus VA promoter. Among the promoters, the truncated U6 promoter (SEQ ID NO: 88) described below is preferred.
- a vector typically contains multiple guide RNA expression units, they are arranged adjacent to each other in tandem so that they have the same transcription direction.
- the target of the Cas guide RNA is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples include, but are not limited to, human papillomavirus (HPV) and hepatitis B virus (HBV).
- HPV human papillomavirus
- HBV hepatitis B virus
- the Cas guide RNA expression unit may target one type of gene, or may target two or more types of genes.
- HBV Hepatitis B virus
- expressing multiple guide RNAs (expressing many different guide RNAs) by a vector targeting the viral genome not only enhances the therapeutic effect by simultaneously destroying many essential viral sites, but also has the following effects: (1) one vector drug can become a broad-spectrum drug that is effective against viruses in a wide range of patients with mutant viruses, (2) it destroys each of the various viruses that persistently infect a single patient, thereby reducing the amount of residual virus, and (3) by simultaneously destroying many sites on the viral genome, it does not allow the virus to have the number of passages at which it can acquire resistance through mutation, thereby not allowing the emergence of resistant viruses.
- the same effect is also expected for cancer.
- the simultaneous destruction of many cellular genes that favor the proliferation of cancer cells will not only enhance the therapeutic effect, but (2) one vector drug will be effective in different patients whose cancer cells have been transformed by different genomic mutations, making it a broad-spectrum drug that is effective against the cancers of a wide range of patients; (3) even within a single patient, it may be possible to destroy a variety of cancer cells, such as cancer cells that have mutated at different genomic sites and acquired the ability to metastasize, or, conversely, cancer cells that grow slowly and become resistant to drugs; and (4) the simultaneous destruction of many mutated sites on the genome of cancer cells will not allow the emergence of resistant cancer cells, as cancer cells will not be given the passage number at which they can acquire resistance through mutations.
- the vector is also useful for treating genetic diseases. Therefore, the present invention also relates to a pharmaceutical composition comprising the vector of the present invention.
- the hereditary disease is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the hereditary disease include phenylketonuria, ornithine transcarbamylase (OTC) deficiency, carbamyl phosphate synthase (CPS) deficiency, methylmalonic acidemia, and ⁇ 1-antitrypsin deficiency.
- recombinant adenovirus vectors having a short hairpin RNA expression unit as described below, and recombinant adenovirus vectors having a Cas guide RNA expression unit and a short hairpin RNA expression unit can also be suitably used for similar purposes.
- the other components are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
- Examples of the other components include a Cas protein expression unit and a donor DNA unit.
- the Cas protein expression unit contains at least a gene encoding a Cas protein, and optionally has other components such as a promoter and polyA.
- the Cas protein refers to a protein and its derivatives that function as an effector molecule constituting the "CRISPR/Cas system".
- the "Cas protein” refers to the Cas9 protein, the Cpf1 protein, and mutants thereof having DNA cleavage activity.
- the "Cas protein” is a Cas nuclease having DNA double strand cleavage activity.
- the "Cas protein” is a Cas nickase having an activity of cleaving only one strand of a DNA double strand.
- the Cas nickase may be a Cas9 (D10A) nickase (Jinek et al., 2012, Science, 2012, Vol. 337, no. 6096, pp. 816-821) having a mutation in the RuvC domain.
- Cas9 nuclease and Cas9 nickase are preferred, and Cas9 nickase is more preferred.
- the promoter is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include the CB promoter (CB pro), the PGK promoter (PGK pro), and the human EF1 ⁇ promoter (sometimes referred to as the "EF promoter”). Among these, the shortened EF promoter (SEQ ID NO: 87) (hereinafter sometimes referred to as the "EFd promoter”) is preferred.
- the poly A is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose.
- poly A derived from bovine growth hormone can be used.
- the site where the Cas protein expression unit is placed is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include the E1 region, the E3 region, the E4 region, etc. Among these, the E4 region is preferred.
- the site where the Cas protein expression unit is placed may be the same as or different from the site (region) where the Cas guide RNA expression unit is placed.
- the donor DNA unit contains at least the donor DNA sequence to be knocked in, and, if necessary, has other configurations such as a left arm sequence and a right arm sequence, which will be described later.
- the donor DNA sequence may be a sequence that codes for a gene or a sequence that does not code for a gene.
- knock-in is required to replace abnormal gene sequences with normal gene sequences, and the DNA fragments used for knock-in have normal base sequences on both sides (upstream and downstream) of the abnormal sequence that are used for homologous recombination. Generally, these sequences are called the left arm sequence (upstream) and the right arm sequence (downstream).
- the site where the donor DNA unit is located is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the site include the E1 region, E3 region, and E4 region.
- the site where the Cas protein expression unit is placed may be the same as or different from the site (region) where the Cas guide RNA expression unit and the Cas protein expression unit are placed.
- the recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit can be made into an "integrated Cas adenovirus vector" (sometimes called an "all-in-one Cas adenovirus vector") by further incorporating at least one of the Cas protein expression unit and the donor DNA unit.
- the number of Cas guide RNA expression units, Cas protein expression units, and donor DNA units contained in the "integrated Cas adenovirus vector" is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose. For example, it may contain four or more of the above-mentioned Cas guide RNA expression units together with one copy of the Cas protein expression unit.
- Examples of the embodiment include an embodiment including four or more single guide RNA expression units and one Cas protein expression unit, an embodiment including two or more tracrRNA expression units, six or more crRNA expression units and one Cas protein expression unit, an embodiment including four or more tracrRNA expression units, four or more crRNA expression units and one Cas protein expression unit, an embodiment including six or more tracrRNA expression units, two or more crRNA expression units and one Cas protein expression unit, and the like.
- the integrated Cas adenovirus vector containing the donor DNA unit can introduce the donor DNA sequence into a specific position on the genome with extremely high efficiency.
- the integrated Cas knock-in nucleic acid vector is composed of a set (two) of Cas guide RNA expression units for generating double nicking, one donor DNA sequence, and one gene encoding a Cas protein, but is not limited to this configuration.
- the method for producing a recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit is not particularly limited, and a known method can be appropriately selected depending on the purpose.
- the vector can be produced by a method in which the Cas guide RNA expression unit and, if necessary, the other components are inserted into a cosmid vector containing a part of the adenovirus genome DNA, and then the vector is transfected into 293 cells to obtain a recombinant adenovirus vector (full-length DNA introduction method: Fukuda et al., Microbiol. Immunol. 2006, Vol. 50, pp. 463-454).
- the culture period using 293 cells is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but it is preferable that the culture period be continued for 11 days, 12 days, 13 days, 14 days, 15 days, 16 days, 17 days, 18 days, 19 days, 20 days, 21 days, 22 days, 23 days, or 24 days or more.
- the adenovirus vector that can be used as the recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but the recombinant adenovirus vector of the present invention described above can be preferably used.
- the genome editing activity of the Cas protein may occur in the host cell, so it is preferable to culture the vector under culture conditions that make it difficult for the activity to occur. It is also preferable to culture the vector under conditions that can suppress the expression of the Cas protein.
- the expression of the Cas protein can be suppressed by introducing a vector that expresses an siRNA that suppresses the expression of the Cas protein into the cultured cells.
- the recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit is preferably configured so that the Cas guide RNA expression unit induces double nicking.
- the Cas guide RNA expression unit is "configured to induce double nicking" means that at least two Cas guide RNA expression units are selected to induce single-strand breaks, or "nicks," in the sense and antisense strands, respectively, at adjacent positions on the genome, thereby cleaving the two strands of the genomic DNA near the two nicks.
- the recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit is preferably configured to induce at least four double nicking events to cause genome cleavage at at least four sites.
- the recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit is preferably designed to knock down the sequence by inducing two double nicks in adjacent regions upstream of the sequence to be knocked down from the genome, and further inducing two double nicks in adjacent regions downstream of the sequence to be knocked down. This makes it possible to knock down the sequence of interest extremely safely and reliably.
- the recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit can be used in genome editing experiments by applying an effective amount to cultured cells, and can also be used in genome editing experiments or disease treatment by administering an effective amount to animals other than humans, and in genome editing disease treatment by administering an effective amount to humans.
- the recombinant adenovirus vector having a short hairpin RNA expression unit of the present invention has at least a total of six or more short hairpin RNA expression units divided into two or more sites on the vector genome, and may further have other components as necessary.
- the recombinant adenovirus vector carrying the short hairpin RNA expression unit is capable of stably retaining the short hairpin RNA expression unit in animal cells.
- the short hairpin RNA expression unit means a DNA building block for expressing a short hairpin RNA.
- the short hairpin RNA expression unit comprises a DNA nucleic acid sequence that is transcribed into a short hairpin RNA.
- the short hairpin RNA is an RNA having a length of 55 to 65 bases.
- the structure of the short hairpin RNA has a sense strand of a 21-base target sequence, a 9-base loop sequence, an antisense strand, and a terminating poly U. After being transcribed, the short hairpin RNA forms a hairpin structure and is processed to become an siRNA.
- the sequence and length of the loop sequence and the termination poly U are not particularly limited as long as they do not impair the effects of the present invention, and can be appropriately selected depending on the purpose.
- the arrangement of the short hairpin RNA expression units on the vector genome is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose, as long as a total of six or more short hairpin RNA expression units are arranged divided into two or more sites.
- the total number of the short hairpin RNA expression units on the vector genome is not particularly limited as long as it is 6 or more, and can be appropriately selected depending on the purpose, for example, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, or 21 or more. Among these, a total of 8 or more is preferred, a total of 10 or more is more preferred, and a total of 12 or more is even more preferred.
- the sites on the vector where the short hairpin RNA expression unit is located there are no particular limitations on the sites on the vector where the short hairpin RNA expression unit is located, so long as there are two or more sites, and these can be selected appropriately depending on the purpose, but it is preferable that the short hairpin RNA expression unit is divided into two or more sites sandwiching at least a part of the essential region of the adenovirus.
- the short hairpin RNA expression unit is preferably divided and mounted in two or more sites selected from the group consisting of the E1 region, the E3 region, and the E4 region of the adenovirus vector.
- the number of short hairpin RNA expression units in one placement site is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or 11 or more. Among these, 2 or more is preferred, 4 or more is more preferred, and 6 or more is particularly preferred.
- the upper limit of the number of short hairpin RNA expression units in one placement site (the maximum number of consecutive short hairpin RNA expression units) and it can be selected appropriately depending on the purpose, but four is preferable.
- the lower limit of the number of short hairpin RNA expression units in one site (the minimum number of consecutive short hairpin RNA expression units) and it can be appropriately selected depending on the purpose, but two is preferable.
- Examples of when the short hairpin RNA expression unit is divided and placed in two or three locations are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, it can be placed in the same manner as the above-mentioned Cas guide RNA expression unit.
- the short hairpin RNA expression unit can contain, in addition to the DNA encoding the short hairpin RNA, an expression control region such as a promoter that controls its expression.
- RNA expression units usually, when a vector contains multiple short hairpin RNA expression units, they are arranged adjacent to each other in tandem so that they have the same transcription direction.
- the sequence of the DNA encoding the short hairpin RNA is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose.
- the other components are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
- a donor DNA unit can be mentioned.
- the adenovirus vector that can be used as the recombinant adenovirus vector having the short hairpin RNA expression unit is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but the recombinant adenovirus vector of the present invention described above can be preferably used.
- the recombinant adenovirus vector having a Cas guide RNA expression unit and a short hairpin RNA expression unit of the present invention has at least two or more Cas guide RNA expression units and two or more short hairpin RNA expression units on the vector genome, and may further have other components as necessary.
- the Cas guide RNA expression unit is the same as the Cas guide RNA expression unit described in the section on recombinant adenovirus vectors having a Cas guide RNA expression unit described above.
- the target of the Cas guide RNA in the Cas guide RNA expression unit is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but a safe harbor region is preferable.
- the safe harbor region is a gene region in which the inserted gene is unlikely to be suppressed in expression and is known not to have a deleterious effect on cells even if it is deleted.
- the sequence of the Cas guide RNA that targets the safe harbor region is not particularly limited and can be appropriately selected from the safe harbor region according to the purpose.
- the short hairpin RNA expression unit is the same as the short hairpin RNA expression unit described above in the section on recombinant adenovirus vectors having a short hairpin RNA expression unit.
- the target of the short hairpin RNA in the short hairpin RNA expression unit is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but Cypor mRNA is preferred.
- Cypor is cytochrome P450 reductase, an enzyme that transfers electrons from NADPH to P450.
- the sequence of the short hairpin RNA targeting the Cypor mRNA is not particularly limited and can be appropriately selected from the Cypor mRNA depending on the purpose.
- the total number of the Cas guide RNA expression units on the vector genome is not particularly limited as long as it is 2 or more, and can be appropriately selected depending on the purpose, for example, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, or 21 or more. Among these, a total of 2 or more is preferred, a total of 4 or more is more preferred, a total of 6 or more is even more preferred, and a total of 8 or more is particularly preferred.
- the total number of the short hairpin RNA expression units on the vector genome is not particularly limited as long as it is 2 or more, and can be appropriately selected depending on the purpose, for example, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, or 21 or more. Among these, a total of 2 or more is preferred, a total of 4 or more is more preferred, a total of 6 or more is even more preferred, and a total of 8 or more is particularly preferred.
- the arrangement of the Cas guide RNA expression unit and the short hairpin RNA expression unit on the vector genome is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose, so long as there are two or more Cas guide RNA expression units and two or more short hairpin RNA expression units, and they may be arranged together at one site or divided and arranged at two or more sites.
- the sites on the vector where the Cas guide RNA expression unit and the short hairpin RNA expression unit are placed are not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but it is preferable to place them at one or more sites selected from the group consisting of the E1 region, E3 region, and E4 region of the adenovirus vector.
- the sites on the vector are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but it is preferable that they are divided and placed at two or more sites sandwiching at least a part of the essential region of the adenovirus.
- the Cas guide RNA expression unit and the short hairpin RNA expression unit are arranged in two or more separate locations, it is preferable that the Cas guide RNA expression unit and the short hairpin RNA expression unit are mounted in two or more separate locations selected from the group consisting of the E1 region, the E3 region, and the E4 region of the adenovirus vector.
- the total number of Cas guide RNA expression units and short hairpin RNA expression units in one placement site is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or 11 or more. Among these, a total of 2 or more is preferred, a total of 4 or more is more preferred, a total of 6 or more is even more preferred, and a total of 8 or more is particularly preferred.
- the upper limit of the number of Cas guide RNA expression units (the maximum number of consecutive Cas guide RNA expression units) at one placement site and it can be selected appropriately depending on the purpose, but six is preferable, and eight is more preferable.
- the lower limit of the number of Cas guide RNA expression units in one site (the minimum number of consecutive Cas guide RNA expression units) and it can be selected appropriately depending on the purpose, but two is preferable.
- the upper limit of the number of short hairpin RNA expression units in one placement site (the maximum number of consecutive short hairpin RNA expression units) and it can be selected appropriately depending on the purpose, but four is preferable.
- the lower limit of the number of short hairpin RNA expression units in one site (the minimum number of consecutive short hairpin RNA expression units) and it can be appropriately selected depending on the purpose, but two is preferable.
- Examples of cases in which the Cas guide RNA expression unit and the short hairpin RNA expression unit are divided and placed in two or three locations are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, they can be placed in the same manner as the above-mentioned Cas guide RNA expression unit.
- the other components are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
- the other components may be the same as those described in the above-mentioned section on recombinant adenovirus vectors having a Cas guide RNA expression unit and recombinant adenovirus vectors having a short hairpin RNA expression unit.
- the adenovirus vector that can be used as the recombinant adenovirus vector having the Cas guide RNA expression unit and the short hairpin RNA expression unit is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but the recombinant adenovirus vector of the present invention described above can be preferably used.
- Test examples of the present invention are described below, but the present invention is not limited to these test examples.
- Test Example 1 Selection of HPV16 targeting guide RNA
- gRNA double-nicking guide RNA
- Figure 1 shows the structure of the HPV16 gene.
- CB-NC9 adenovirus
- lentiviral vectors expressing 20 pairs of promising double-nicking gRNAs were constructed.
- the lentiviruses prepared in 4 above were singly or co-infected into the HPV16-positive cervical cancer cell line SiHa to establish SiHa cells expressing 1 to 5 sets (2 to 10) of gRNAs.
- the cells prepared in the above item 5 were infected with adenovirus (CB-NC9) to examine the cell proliferation inhibitory effect.
- CB-NC9 adenovirus
- gRNA double-nicking guide RNA
- nicking cutting> In wild-type Cas9, one Cas9 cleaves an on-target site (a desired target site) and an off-target site (upper left and upper right in Figure 2). In cleavage by Cas9 nickase, two nickases nick the adjacent front and back strands at the on-target site (target site) and cleave them (lower left of Figure 2). On the other hand, at off-target sites, only one Cas nickase nicks the nick, so the nick is immediately repaired and no cleavage occurs (lower right of Figure 2). Therefore, double nicking cleavage can be said to be safe.
- the following 24 gRNA candidates were examined for their growth inhibition activity in SiHa cells by the introduction of a single gRNA-expressing retrovirus and wild-type Cas9.
- the growth inhibition activity results below show the growth of SiHa cells when mock is taken as 100%.
- 16_AS507G Target sequence GCAACAAGACATACATCGAC (SEQ ID NO: 8)
- Cutting efficiency results: ⁇ , ⁇ Antiproliferative activity: 13% SNP: - (17)
- Antiproliferative activity 12% SNP: -
- 16_AS810g Target sequence gTCCTAGTGTGCCCATTAAC (SEQ ID NO: 62) Growth inhibition activity: 68% SNP: - (28) 16_AS840g+ Target sequence: gATGGTTTCTGAGAACAGATG (SEQ ID NO: 10) Cutting efficiency results: ⁇ , ⁇ SNP: A4/QG-U/SCC90/SKGIIIb (29) 16_AS841g+ Target sequence: gTATGGTTTCTGAGAACAGAT (SEQ ID NO: 41) Cutting efficiency results: ⁇ , ⁇ SNP: A4/QG-U/SCC90/SKGIIIb (30) 16_AS842g+ Target sequence: gTTATGGTTTCTGAGAACAGA (SEQ ID NO: 42) Cutting efficiency results: ⁇ , ⁇ SNP: A4/QG-U/SCC90/SKGIIIb
- 16_AS1543G Target sequence GTTGATTTATTACTTTAAA (SEQ ID NO: 6)
- lentiviral vectors expressing 16 pairs of promising double-nicking gRNAs were prepared as described below.
- Three entry vectors were constructed to place two gRNA expression units and one drug resistance gene expression unit in a lentiviral vector.
- Lentiviral vector (CSII-RfA vector) (attR1-ccdB-attR2 destination vector) 2) Sense strand gRNA expression cassette plasmid (attL4-U6-gRNA-attL1 entry vector) 3) Antisense strand gRNA expression cassette plasmid (attR4r-U6-gRNA-attR3r entry vector) 4) Drug resistance gene expression cassette plasmid (attL3-PGK-drug resistance gene-attL2 entry vector)
- CSII-RfA vector Preparation of lentiviral vector (CSII-RfA vector) (attR1-ccdB-attR2 destination vector)
- the lentiviral vector (CSII-RfA vector) used in this experiment was prepared by removing the EF promoter of CSII-EF-RfA (RDB04387; https://dnaconda.riken.jp/search/RDB_clone/RDB04/RDB04387.html) developed by Hiroyuki Miyoshi of RIKEN BRC by cleaving it with AgeI (nt 2668 and 3760) and then self-ligating it to prepare the CSII-RfA vector.
- the CSII-RfA vector has an RfA sequence at the foreign gene insertion site, and an insert can be inserted by the LR recombination reaction of the Gateway system (ThermoFisher Scientific).
- a total of 16 bases (5'-tggaaaggacgaaaca-3' (SEQ ID NO: 64)) of the 3' end 10 bases of the U6 promoter and 6 bases up to the gRNA sequence were mutated to 5'-atgagaccactcttttc-3' (SEQ ID NO: 65), and then the gRNA scaffold sequence from the U6 promoter was amplified by PCR using primers containing the attB4 sequence and the attB1 sequence, and inserted into pDONR221 P1-P4 (ThermoFisher Scientific) by BP recombination reaction (ThermoFisher Scientific), to create the L1-U6-gRNA-GFP-T2-L4 expression cassette plasmid.
- U6-gRNA-GFP-T2 The sequence of U6-gRNA-GFP-T2 is as follows. gagggcctatttcccatgattccttcatatttgcatatacgatacaaggctgttagagagataattagaattaatttgactgtaaacacacaaagatattagtacaaatacgtgacgtagaa agtaataatttctttgggtagttttgcagttttaaaattatgttttaaaatggactatcatatgcttaccgtaacttgaaagtatttcgatttcttggcttatatatcttg AT ga G a CC ac TCTTTC ccggagcgcaccatcttctttcagttttttagagctagaaatagcaagtttaaataaggctagtcgt
- An entry vector plasmid having an L4-U6-gRNA-L1 cassette with a gRNA sequence of interest was prepared by PCR of the L1-U6-gRNA-GFP-T2-L4 expression cassette plasmid using a primer set having the gRNA sequence of interest and mutation by in fusion reaction (TAKARA Bio).
- the infusion reaction involves adding 2 ⁇ L of 5 ⁇ In-Fusion HD Enzyme Premix (TAKARA In-Fusion HD Cloning Kit, cat#639648) to the linear DNA obtained by PCR (50-100 ng/8 ⁇ L) and incubating for 15 minutes at 50° C. This results in the linear DNA being repaired at the common overlapping sequence portions at both ends to generate circular DNA.
- a plasmid containing an attL4-attL1 cassette was amplified using a primer set consisting of a target sequence and a primer binding sequence, and circularized by an in-fusion reaction (TAKARA Bio) with a sequence overlapping a new target sequence portion to obtain an attL4-attL1 cassette plasmid containing the new target sequence.
- TAKARA Bio in-fusion reaction
- the sequence of the attL4-attL1 cassette in the L1-U6-S893G-L4 cassette plasmid is shown below.
- the sequence of the cassette was confirmed to be correct by Sanger sequencing using the M13F primer (5'-TGTAAAACGACGGCCAGT-3' (SEQ ID NO:68)) and the M13R primer (5'-CAGGAAACAGCTATGACC-3' (SEQ ID NO:69)).
- a plasmid containing attR4r-attR3r cassette was amplified by a set of primers consisting of a target sequence and a primer binding sequence, and circularized with a sequence overlapping with a new target sequence portion by in-fusion reaction (TAKARA Bio), to obtain an attR4r-attR3r cassette plasmid containing a new target sequence.
- In-fusion reaction is added 2 ⁇ L of 5x In-Fusion HD Enzyme Premix (TAKARA In-Fusion HD Cloning Kit, cat # 639648) to the linear DNA obtained by PCR (50-100ng / 8 ⁇ L), and incubated at 50 ° C. for 15 minutes.
- TAKARA In-Fusion HD Cloning Kit cat # 639648
- the sequence of the attR3r-attR4r cassette in the R4r-U6-AS859G-R3r cassette plasmid is shown below.
- the sequence of the cassette was confirmed to be correct by Sanger sequencing using the M13F primer (5'-TGTAAAACGACGGCCAGT-3' (SEQ ID NO:68)) and the M13R primer (5'-CAGGAAACAGCTATGACC-3' (SEQ ID NO:69)).
- the sequence of the attL3-attL2 cassette is as follows: In the sequence below, a hygromycin resistance gene is described as an example of a drug resistance gene.
- Preparation of a lentiviral vector expressing a double-nicking gRNA A method for preparing a lentiviral vector expressing a double-nicking gRNA will be described using "H1" (sense strand: 16_S893G, antisense strand: 16_AS859G, see below) as an example.
- the gRNA expression cassette "L1-U6-16_S893G-L4" targets the sense strand of HPV
- the gRNA expression cassette "R4r-U6-16_AS859G-R3r” targets the antisense strand of HPV
- the drug resistance gene expression cassette "L3-PGK-Hyg-L2" were recombined and introduced into a promoterless lentiviral vector (CSII-RfA) using a multisite Gateway LR reaction (ThermoFisher scientific) to produce a lentiviral vector (H1:16S893G-AS859G) expressing two gRNAs and a drug resistance gene.
- AttR1-ccdB-attR2 ⁇ attL4-U6-gRNA-attL1 ⁇ attR4r-U6-gRNA-attR3r ⁇ attL3-PGK-drug resistance gene-attL2 ⁇ attB1-gRNA-U6-attB4-gRNA-U6-attB3-PGK-drug resistance gene-attB2 (expression vector)
- Combinations of attR and attL that cause recombination are attR1 and attL1, attL4 and attR4r, attR3r and attL3, and attL2 and attR2.
- the transcription direction of the drug resistance gene and the transcription direction of the gRNA are arranged in opposite directions.
- lentiviral vector having two gRNA expression units targeting HPV16 and one drug resistance gene expression unit.
- the sequences of sublineages (A1, A2, A3, A4, B1, B2, C, D1, D2, D3) of HPV16 variant lineages (A-D) registered with NCBI were aligned with the sequences of HPV16 in HPV16-positive cancer cells such as SiHa, and those containing SNPs within the 18-base core sequence on the 5' side in two or more sublineages were excluded.
- target sequences The nomenclature of the target sequences is as follows: “16_”: indicates that HPV16 is targeted. “S”: indicates that the sense strand is the target sequence. “AS”: indicates that the antisense strand is the target sequence. “Number”: indicates the position of the putative cleavage end (5'-overhang end) in the HPV16 prototype sequence (GenBank K02718.1). “G”: 20 bases are the target sequence, and the G at the 5' end matches the target sequence. “G+”: 21 bases are the target sequence, and the G at the 5' end matches the target sequence. “g”: 20 bases are the target sequence, and the g at the 5' end does not match the target sequence.
- g+ 21 bases are the target sequence, and the g at the 5' end does not match the target sequence.
- gA+ has 22 bases as a target sequence, and the g at the 5' end does not match the target sequence.
- the established cells were infected with lentiviruses with different drug resistance and then drug selected to establish SiHa cells expressing double-nicking gRNA pairs against HPV16, ranging from one set of two to four sets of eight (some had five sets of ten).
- N1 represents the case where one pair of gRNAs of N1 described above is used
- B1Z2 represents the case where a combination of the pair of gRNAs of B1 and Z2 described above (a combination of two pairs) is used
- H1B1P1 represents the case where a combination of the pair of gRNAs of H1, B1, and P1 described above (a combination of three pairs)
- H1B1P3Z1 represents the case where a combination of the pair of gRNAs of H1, B1, P3, and Z1 described above (a combination of four pairs) is used.
- Figure 15 shows a 96-well plate stained with Acid Red.
- gRNA pairs N3, N5, N6, N7, B1, P1, P3, H1, Z1, and Z2 are preferred.
- the following combinations of gRNA pairs are preferred: N5 and P3, N5 and Z2, B1 and H2, B1 and Z2, P1 and H1, P1 and Z2, N5, P3 and H1, N5, P3 and Z1, B1, P1 and H1, B1, P3 and H1, B1, H2 and Z1, P3, H1 and Z1, and P3, H2 and Z1.
- H1 or H2, B1, and P1 or P3 is preferred, and the combination of H1, B1, and P1 is more preferred because H2 has a SNP in sublineage A4, which is common in Japanese people, and P3 has a SNP at the 5' end of sublineages D2 and D3.
- Z1 or Z2, or N3 or N5 is also preferable as the fourth combination of the above three combinations, and among these, Z2 without SNP is more preferable.
- B1, B2, P1, P2, P3, H1, H2, and H1 are preferable as gRNA pairs.
- B1, B2, P1, P2, and H1, which have no SNP in the sub-lineage, are more preferable.
- H2 has a SNP in sublineage A4 which is common in Japanese people
- N5 has a SNP in sublineage A5 which is common in Japanese people
- P3 has SNPs at the 5' ends of sublines D2 and D3, and N1, N3, Z1, and H3 have SNPs in sublineage C, so the combinations of H1 and P1, H1 and P2, H1 and B1, H1 and B2, B1 and P1, B1 and Z2, and P1 and Z2 are more preferred.
- triple combinations of gRNA pairs the combination of H1, P1, and B1, the combination of H1, P1, and B2, the combination of H1, P2, and B1, and the combination of H1, P2, and B2 are preferred.
- the combination of H1, P1, B1 and Z2, the combination of H1, P1, B2 and Z2, the combination of H1, P2, B1 and Z2, and the combination of H1, P2, B2 and Z2 are preferred, which are the three combinations of gRNA pairs plus Z2.
- Test Example 2 Selection of HPV18 targeting guide RNA
- the outline of this test example is as follows. [1] We investigated 83 gRNA candidates capable of double nicking in the LCR to E1 region including the E6E7 genes. Figure 16 shows the structure of the HPV18 gene. [2] The cleavage efficiency of 19 genes that were initially deemed promising was examined in vitro. [3] Based on the above [2] and the presence or absence of SNP, lentiviral vectors expressing 14 pairs of promising double-nicking gRNAs were constructed.
- the lentivirus prepared in [3] above was used to infect or co-infect the HPV18-positive cervical cancer cell line HeLa, to establish HeLa cells expressing one to four sets (two to eight) of gRNAs.
- the cells prepared in [4] above were infected with adenovirus (CB-NC9) to examine the cell proliferation inhibitory effect.
- gRNA candidates listed above were examined for their cleavage efficiency in a test tube. Specifically, crRNA and tracrRNA having the above-mentioned gRNA sequence were synthesized, and these were mixed with the substrate HPV18 DNA, and the Cas9 protein was added to examine the cleavage efficiency. Note that the cleavage efficiency was intentionally lowered because it is difficult to tell the difference if the cleavage efficiency is too good.
- the substrate DNA for cleavage was a 2.3 kb fragment obtained by amplifying the HPV18 genome with the following primers: [Primer] HPV18-E6u70L1d17-F-34hnt: ggttgcgccctagtgagtaacaactgtatttgtg (SEQ ID NO: 74) HPV18-E7d84XbaI0-R-32hnt: ccccatttacagtctagacattgaatatgggc (SEQ ID NO: 75)
- lentiviral vectors expressing 14 pairs of promising double-nicking gRNAs were prepared in the same manner as in Test Example 1.
- the lentiviral vector prepared has two gRNA expression units targeting HPV18 and one drug resistance gene expression unit, as shown below.
- the target sequence is 20 bases
- the 5'-end sequence is G
- g is added to the 5'-end to make it 21 bases long.
- 18_S358g when the target sequence is 20 bases long, the 5'-end sequence C is replaced with g, leaving it at 20 bases.
- target sequences are as follows: “18_”: indicates that HPV18 is targeted. “S”: indicates that the sense strand is the target sequence. “AS”: indicates that the antisense strand is the target sequence. “Number”: indicates the position of the putative cleavage end (5'-overhang end) in the HPV18 prototype sequence (GenBank X05015.1). “G”: 20 bases are the target sequence, and the G at the 5' end matches the target sequence. “G+”: 21 bases are the target sequence, and the G at the 5' end matches the target sequence. “g”: 20 bases are the target sequence, and the g at the 5' end does not match the target sequence.
- ⁇ Drug resistance gene is G418 resistance gene> (1) N1 gRNA expression cassette 18_S125G+ with the sense strand as the target sequence Target sequence: GCGCGCTTTGAGGATCCAACA (SEQ ID NO: 16) ⁇ gRNA expression cassette with antisense strand as target sequence 18_AS49G+ Target sequence: GTTTTCGGTCCCGACCGTTTT (SEQ ID NO: 17) (2) N2 gRNA expression cassette 18_S125G+ with the sense strand as the target sequence Target sequence: GCGCGCTTTGAGGATCCAACA (SEQ ID NO: 16) ⁇ gRNA expression cassette with antisense strand as target sequence 18_AS65g+ Target sequence: gTCTTTTATATACACCGTTTT (SEQ ID NO: 20)
- ⁇ Vector containing the Zeocin resistance gene as drug resistance gene Z1 ⁇ gRNA expression cassette with the sense strand as the target sequence 18_S358g Target sequence: gATTATTCAGACTCTGTGTA (SEQ ID NO: 21) ⁇ gRNA expression cassette with antisense strand as target sequence 18_AS291g+ Target sequence: gCATTTATGGCATGCAGCATG (SEQ ID NO: 22)
- Each type of cell was seeded in 12 wells of a 96-well plate at 1,000 cells/well, and the next day, the cells were infected in triplicate with an adenovirus vector expressing Cas9 nickase (Cas9D10A) at four levels of MOI from 0 to 1,000.
- H1 was the most effective alone, followed by P3, N1 (N2), P2, B1, and H2 (Z1).
- N1 and N2 were equally effective when used alone, and also showed good results in combination with B1 and P3.
- P1 to P6 P1 to P3 were superior to P4 to P6.
- P1 to P3 P1 was slightly less efficient.
- P2 and P3 had the same cleavage site and almost the same effect.
- B1 to B4 B1 and B2 were preferred, with B1 being the most preferred.
- the combination of N1 and P3, the combination of N2 and P3, the combination of N2 and H2, and the combination of B2 and H2 were highly effective.
- the combination of N1, B1, and P2, the combination of N1, H1, and Z1, the combination of N2, B1, and P2, the combination of N2, B1, and P3, the combination of B1, P2, and H2, and the combination of B1, P3, and H2 were highly effective.
- a combination of (i) H1 and (ii) three types selected from the group consisting of P2 or P3, N1 or N2, B1, and Z1 is preferred.
- the adenovirus vector (Adex vector) used in this experiment was that described in Miyake S, Saito I et al. (PNAS, 93:1320-1324, 1996). Specifically, it has a deletion of base positions 455 to 3,328 in the E1 region (deletion length 2,874 bases) and a deletion of base positions 28,593 to 30,470 in the E3 region (deletion length 1,878 bases). Based on this adenovirus vector, the deletion range of the L4/E3 region was expanded to increase the vector capacity, as described in the section below titled "Extension of L4/E3 deletion with restoration of L4 polyA sequence.”
- the deletions in the vector commonly used worldwide are from base position 342 to 3,528 in the E1 region (3,187 bases deleted) and from base position 28,133 to 30,818 in the E3 region (2,686 bases deleted).
- the region used when the adenovirus genome is packaged into particles is from base position 194 to 358, which in Bett AJ et al. is 148 bases shorter than the sequence used in the present invention. Due to this difference, there are seven functional sequences from A1 to E7 (Grable M and Hearing P, J Virol, 66:723-731, 1992), but in Bett et al.
- the vector of Miyake S et al. lacks the A5, A6, and A7 sequences.
- the vector of Miyake S et al. used in the present invention has a structural difference in that it retains all seven functional sequences.
- 25 to 27 are schematic diagrams illustrating the structure of the adenoviral vector carrying the 8-fold guide RNA expression unit used in the experiment.
- the adenovirus vector used in this experiment was prepared by a method of inserting a gene of interest into a cosmid vector containing the full length of the adenovirus genome, followed by transfection into 293 cells to obtain a recombinant adenovirus vector (full-length DNA transfer method: Fukuda H, Saito I et al., Microbiol Immunol, 50:643-654, 2006).
- a cosmid containing the full length of the vector genome was transfected into 293 cells in a 96-well plate, and a virus clone was isolated after two weeks.
- FIG. 25 shows the structure of an adenovirus vector expressing Cas9 nickase from the CB promoter (CB pro).
- CB pro CB promoter
- the E1 cloning site near the left end of the viral genome has a Cas9 nickase expression unit that expresses Cas9 nickase from the CB promoter
- the E4 site has an 8-fold guide RNA expression unit (8gRNA) that expresses 8-fold guide RNA from a truncated U6 promoter.
- 26 shows the structure of an adenovirus vector expressing Cas9 nickase from the PGK promoter (PGK pro).
- FIG. 27 shows the structure of a vector that expresses Cas9 nickase from the EF promoter (EFd pro).
- the E1 cloning site has a Cas9 nickase expression unit that expresses Cas9 nickase from the EF promoter, a quadruple guide RNA expression unit (4gRNA) that expresses a quadruple guide RNA from a shortened U6 promoter inside the Cas9 nickase expression unit, and the E4 site has a quadruple guide RNA expression unit (4gRNA) that expresses a quadruple guide RNA different from the quadruple guide RNA mounted in the E1 site from a shortened U6 promoter. That is, the 8-fold guide RNA expression unit is incorporated in the E1 site and the E4 site in a bisected form.
- the Cas9 nickase expression unit is integrated facing outward, and all guide RNA expression units are integrated facing left.
- the promoter and multiple guide units are generally inserted into the E1 region.
- the E3 region is not used in the present invention because it is not preferable since it is affected by the surrounding adenovirus genes (Suzuki M, Saito I et al., Gene Ther, 1-9, 2015).
- the E4 region is located at the end of the vector genome, similar to the E1 region, and has the advantage that only the E4 side is affected by adenoviral genes (i.e., the E3 site is affected from both sides or inside).
- the E4 insertion site was developed by Saito, one of the present inventors (Miyake S, Saito I et al., PNAS, 93:1320-1324, 1996, as mentioned above), and is a unique site that is not used anywhere else in the world.
- the transcription directions of the three promoters were all used in the outward direction, since at least the E1 region, outward direction hardly induces an immune response (Nakai M, Saito I, et al., Hum Gene Ther, 18:925-936, 2007).
- the viral genome expands by the size of the E1 gene, and this is used to reduce the generation of RCA.
- the vector genome is designed to be close to the upper limit of the packaging size of the adenovirus genome, so that the resulting RCA genome exceeds this size.
- FIG. 28 shows the sequence of bases 27801 to 28200 (SEQ ID NO: 81) in the positioning of adenovirus type 5 as a sequence related to the L4/E3 region of adenovirus, and the amino acid sequence of the protein of the 12.4K gene (SEQ ID NO: 82).
- the inventors attempted to develop a new vector in which the L4/E3 deletion was expanded more than that of the vector of Bett et al., and succeeded in this ( Figure 28).
- the 5' end of the deletion was located upstream of the L4 polyA sequence, and this was deleted (bottom row of Figure 28, 3dB and L4 polyA sequence), while the almost full length of the 12.4K gene of unknown function from the start codon to just before the stop codon (bottom row of Figure 28) was preserved.
- the L4/E3 deletion was similar to that of Bett et al.
- the reverse primer sequence (SEQ ID NO:83) used for this deletion is shown below.
- the underlined portion is the BglII sequence added as the 5' end of the primer.
- Ax3dP-CBNC9 with a 3dP deletion and expressing Cas9 nickase from the CB promoter
- a vector with the same structure but a 3dB deletion (Ax3dB-CBNC9) were constructed.
- Ax3dP-HPV8g-CBNC9 ( Figure 25), which expresses Cas9 nickase from the CB promoter and has eight guide units, was created by incorporating eight guide units into this cassette vector Ax3dP-CBNC9.
- the size of this vector was 37.9 kb, exceeding the upper limit of approximately 37.7 kb. Therefore, this result indicates that the reported upper limit of 37.7 kb may not always be correct.
- Vectors with PGK and EFd promoters ( Figures 26 and 27) were created by changing the type and position of the promoter of the unit expressing Cas9 nickase based on Ax3dP-CBNC9.
- the sequence of the Cas9 nickase expression unit that expresses the above-mentioned Cas9 nickase from the CB promoter (SEQ ID NO:84) is in pX335 at https://www.addgene.org/42335/sequences/.
- SEQ ID NO:84 the 1st to 805th are the CB promoter, the 806th to 5,026th are the Cas nickase, and the 5,027th to 5,249th are polyA (derived from bovine growth hormone).
- the Cas9 nickase expression unit that expresses the above-mentioned Cas9 nickase from the PGK promoter had the same configuration, except that the CB promoter in SEQ ID NO: 84 was replaced with the PGK promoter of the following sequence (SEQ ID NO: 85), and the poly A was replaced with the poly A (derived from avian ⁇ -globin) of the following sequence (SEQ ID NO: 86).
- the Cas9 nickase expression unit that expresses the above-mentioned Cas9 nickase from the human EF1 ⁇ promoter (sometimes referred to as the "EF promoter") had the same configuration, except that the CB promoter in SEQ ID NO: 84 was replaced with a shortened EF promoter (SEQ ID NO: 87) (EFd promoter) of the following sequence.
- sequence of the truncated U6 promoter used in the multiple guide RNA expression unit described above is as follows: CAAGGTCGGGCAGGAAGAGGGCCTATTTCCCATGATTCCTTCATATTTGCATATACTGTACGTACAAATGGACTATCATATGCTTACCGTAACTTGAAAGTATTTCGATTTCTTGGCTTT ATATATCTTGTGGAAAGGACGAGGATCC (SEQ ID NO: 88)
- Test Example 4 [Effect of integrated adenovirus vector on HPV16-positive cancer cells] Based on the results of the above Test Example 2, an integrated adenovirus vector (Set2-PGK-NC9) was prepared carrying the following gRNA expression cassette (Set2) in a preferred embodiment as 4 sets of 8 gRNAs.
- the adenovirus vector used was the one shown in FIG.
- HPV16-positive cervical cancer cell lines SiHa, CaSki, SKBIIIb, QG-H, and QG-U
- HPV16-positive oropharyngeal cancer cell lines SCC90, VU147T, UM-SCC-47, UM-SCC-104 ⁇ Two lines of normal epithelial cells derived from the cervix: HCK1T, HFF2T
- Test Example 6 [Performance comparison between Set 2-PGK-NC9 and Set 2-EFd-NC9]
- an integrated adenovirus vector (Set2-PGK-NC9) carrying 4 sets of 8 gRNAs (Set2) was prepared.
- an integrated adenovirus vector (Set2-EFd-NC9) carrying 4 sets of 8 gRNAs (Set2) was prepared using the adenovirus vector shown in Figure 27. Note that the gRNAs were divided into E1 and E4, with 4 gRNAs in each.
- Test Example 8 [Effect of the integrated vector (Set A-EFd-NC9) on HPV16-positive cancer cells]
- An integrated adenovirus vector (Set A-EFd-NC9) was prepared in the same manner as in Test Example 6, except that 4 sets of 8 gRNAs (P1B1H1Z1, see below, gRNAs were arranged in E1 and E4, with 4 gRNAs in each group) were loaded. The following cell lines were infected with this integrated adenovirus vector, and the proliferation inhibitory effect was examined.
- the guide RNA expression unit had the following structure: U6 promoter-target base-guide RNA base
- the sequence of the U6 promoter was as follows: AAGGTCGGGCAGGAAGAGGGCCCTATTTCCCATGATTCCTTCATATTTGCATATACGATACAAGGCTGTTAGAGAGATAATTAGAATTAATTTGACTGTAAACACAAAGATATTAGTACAAA ATACGTGACGTAGAAAGTAATAATTTCTTGGGTAGTTTGCAGTTTTAAAATTATGTTTTAAAATGGACTATCATATGCTTACCGTAACTTGAAAGTATTTCGATTTCTTGGCTTTATATATAT CTTGTGGAAAGGACGAAACACC (SEQ ID NO: 112)
- the guide RNA base sequences were as follows: GTTTTAGAGCTAGAAAATAGCAAGTTAAAAATAAGGCTAGTCCGTTATCAACTTGAAAAAAGTGGCACCGAGTCGGTGCTTTTTG (SEQ ID NO: 113)
- the target base sequences were as follows: ⁇ 8 consecutive guide RNA expression
- clones 5 and 6 which seem to be relatively stable with 8 and 12 consecutive units, were selected, respectively, and 293 cells were infected with the virus stock to prepare third passage stocks (3rd) and fourth passage stocks (4th), which were examined in the same manner ( Figures 38-39).
- 5.5 kb DNA is produced from the genome of a vector in which the 12 consecutive units are completely maintained, but this DNA is not produced from the genome of a vector in which the units are deleted. Therefore, the intensity of the 5.5 kb band is reduced in stocks containing vectors in which the units are deleted.
- the guide RNA expression unit had the following structure: U6 promoter-target base-guide RNA scaffold
- the sequence of the U6 promoter was the same as SEQ ID NO: 112, except that the 3' end was GGATCC (BamHI, SEQ ID NO: 156).
- the sequence of the guide RNA base was sequence number 113, similar to Test Example 10.
- the target base sequences were as follows: (1) GGCGCCTCCTGAGCACACGGG (SEQ ID NO: 126) (2) GTGATCTGCGATGGCTGCAA (SEQ ID NO: 127) (3) GAAGAAGCTCGAAAACTGGAA (SEQ ID NO: 128) (4) gAGTTGAAGAGCTGCTTACTA (SEQ ID NO: 129) (5) GTGGGGCTTCATCAACGACA (SEQ ID NO: 130) (6) GAGCAAACGACTAGCTGCC (SEQ ID NO: 131) (7) GGGCAAAGTAACCCACATGA (SEQ ID NO: 132) (8) gCAACAAATCAGCTAAACAGC (SEQ ID NO: 133) (9) GTTCAGACACGATGCCCAAC (SEQ ID NO: 134) (10) GCAGCTCAAGCTGAAACTCCAG (SEQ ID NO: 135)
- Test Example 12 Simultaneous knockout of 5 genes using a vector incorporating 10 guide RNA expression units divided into 2 and 8)
- a vector was prepared in which two of the 10 guide RNA expression units in Test Example 11 (SEQ ID NO: 134, SEQ ID NO: 135) were integrated into the E1 site, and eight of them (SEQ ID NO: 126 to SEQ ID NO: 133) were integrated into the E4 site ( Figure 43), and the vector was examined in the same manner as in the case of 10 consecutive units.
- the 4.3 kb band containing 8 consecutive units was slightly reduced in density compared to the band below it in all six clones ( Figure 44).
- Test Example 13 Simultaneous knockout of 5 genes using a vector in which 10 guide RNA expression units are divided into 2 and 8)
- 10 guide RNAs used in Test Example 12 actually have the activity of knocking out genes.
- the 10 guide RNAs are paired in pairs and are designed to perform double nicking cleavage of 5 genes (p62, NBR1, OPTN, TAX1BP1, NDP52).
- the vectors used in Test Example 12 which have units divided into 2 and 8, were mixed with a vector expressing Cas9 by the CB promoter (AxCBCas9) or a vector expressing Cas9 nickase (AxCBNC9) (Nakanishi T et al., Sci Rep, 11:3961), co-infected into HepG2 cells, and total cell DNA was extracted 3 days later.
- the infection conditions for both vectors were a multiplicity of infection (MOI) of 30 or 60.
- MOI multiplicity of infection
- a fragment containing the cleavage site was amplified by PCR, and insertions/deletions (indels) that occurred in the target gene were detected by T7E1 assay.
- 1st and 2nd indicate the results of two independent experiments.
- Test Example 14 Stability when 12 guide RNA expression units are divided into two groups of 6 and integrated
- a vector was prepared in which 6 of the 12 guide RNA expression units were integrated into the E1 site and another 6 into the E4 site ( Figure 56).
- the 2nd passage stock was examined in the same manner as in the 2 and 8 cases, and a clone without deletion was selected to prepare a 3rd passage stock, a 4th passage stock, and a 5th passage stock.
- the results of digestion with BspEI and NgoMIV are shown in Figures 57 and 58.
- the 2.7 kb band containing the 6 units of the E4 site was slightly darker in all three lanes than the band derived from the vector backbone below it, indicating that no deletion had occurred.
- the 6.8 kb band containing these 6 units in the BspEI digestion should be 1.55 times darker than the 4.4 kb band derived from the backbone below it if there was no deletion.
- the actual density of the 6.8 kb band was sufficiently darker than 1.55 times, and it was thought that even if deletion had occurred, it was small.
- Test Example 12 when the multiple guide unit was divided into two, one of the units was slightly deleted when it contained eight consecutive units. Considering this result, it was suggested that at least six consecutive units on the vector genome could be deleted without deletion.
- Test Example 15 Stability of 8 consecutive guide RNA units in an integrated vector using the EF1 ⁇ promoter
- a unit expressing Cas9 nickase from the CB promoter or PGK promoter is incorporated.
- Cas9 nickase is expressed from the CB promoter, a small amount of deletion occurs, and when the PGK promoter is used, deletion does not occur much.
- an integrated vector having a unit (EFdNC9) expressing Cas9 nickase from the shortened EF promoter (SEQ ID NO: 87) (EFd promoter) described above was prepared and used as the Cas9 nickase expression promoter ( Figure 59).
- the configuration of the guide RNA expression unit was the same as that of Test Example 11, except that the arrangement position and the sequence of the target base were as follows.
- E4 site (1) GCAACAAGACATACATCGAC (SEQ ID NO: 148) (2) gAACCCAGCTGTAATCATGCA (SEQ ID NO: 149) (3) GAAAAGGTTACAATATTGTA (SEQ ID NO: 150) (4) GCAAGTGTGACTCTACGCTT (SEQ ID NO: 151) E1 site (1) GGATCAGCCATGGTAGATTA (SEQ ID NO: 152) (2) GCAGGTACCAATGGGGAAGA (SEQ ID NO: 153) (3) gACTAAAACTAGTAATGCAA (SEQ ID NO: 154) (4) gACATTTAAAATATTTGTAAG (SEQ ID NO: 155)
- Test Example 16 Stability when eight guide RNA expression units are divided into two groups of four and integrated into an integrated vector using the EF1 ⁇ promoter
- a vector was prepared in which four of the eight guide RNA units were integrated into the E1 site together with the nickase expression unit, and the other four were integrated into the E4 site ( Figure 62), and an investigation was carried out using the primary stock ( Figure 63).
- the eight units were integrated consecutively at one site, so they were included in one band by restriction enzyme cleavage, but in this Test Example 16, they were integrated at two sites, four units each, so they were included in two different bands.
- shRNA short hairpin RNA
- shRNA is an approximately 60-base RNA consisting of a 21-base sense strand, an approximately 9-base loop, a 21-base antisense strand, and a transcription termination polyU, which is processed in the cell nucleus to become a single antisense RNA, and suppresses expression or inhibits the proliferation of RNA viruses by pairing with mRNA or RNA virus genomes.
- clone 5 which showed no deletions, was selected to prepare 3rd passage stocks, 4th passage stocks, and 5th passage stocks, and the results of digestion with SmaI are shown in Figure 67. Neither the 2.4 kb band derived from the E1 site nor the 2.1 kb band derived from the E4 site showed a decrease in intensity compared to the nearby backbone bands. Therefore, it was revealed that by using the multiple shRNA unit 2 division method, the multiple units are extremely stably maintained even in the 5th passage stock.
- SCC90 cells are cells derived from human tongue cancer that have approximately 300 copies of HPV DNA on their chromosomes, and form tumors in nude mice due to the expression of HPV E6 and E7 genes.
- xenografts sheets of cells of different species
- the total amount of vector administered per time was 6 x 1010 pfu, 8 x 1010 pfu, and 1 x 1011 pfu, respectively.
- the target base sequences of the guide RNA used are SEQ ID NO: 148 to SEQ ID NO: 155.
- mice on day 41 are shown in Figure 68.
- the tumor size of all three mice (“AdV-1”, “AdV-2”, and “AdV-3” in Figure 68) was clearly reduced, and a significant tumor growth suppression effect was observed.
- Figure 69 also shows the results of measuring the tumor size over time.
- ⁇ represents the results for "AdV-1”
- ⁇ represents the results for "AdV-2”
- ⁇ represents the results for "AdV-3”
- ⁇ represents the results for "PBS”.
- the tumor size of the mice that received the vector on days 38 and 41 was significantly reduced. From the above, it was demonstrated that the vector, which stably carries eight guide RNA expression units divided into two sets of four, has a significant tumor growth suppression effect.
- Test Example 19 Structure of a vector used in a treatment experiment of a phenylketonuria model mouse having 8 guide RNA expression units divided into 6 and 2
- the incidence of phenylketonuria (PKU) in Caucasians is 1 in 9,000, with 150,000 patients in Europe and the United States alone.
- the mutated enzyme is phenylalanine hydroxylase, and in the model mouse, it is a single base mutation from " TTC " to " TCC ,” in which phenylalanine is mutated to serine.
- the "g(6+2) vector” is co-infected with the "AxCas9" vector that expresses the original Cas9, and cuts one site with high efficiency without double nicking, resulting in knock-in replacement.
- guide d which was the most efficient of the five types of guide RNA (guides a-e) described below, was used in all six expression units. Therefore, the base sequences of the six expression units ("six guides") are the same.
- Truncation 1 gAACGGCGTCAATTGCATGCA (SEQ ID NO: 157)
- Truncation 2 gCGTCAATTGCATGCAAGGTC (SEQ ID NO: 158)
- RNA expression units in the "DN(3+1) vector two are located at the E1 site and are guides that cleave the left end of the donor DNA by double nicking (terminal cleavage b and terminal cleavage t).
- This vector is used in co-infection with the vector "AxNC9" that expresses Cas9 nickase.
- the length between the 5' ends of the pair of guide RNAs used for double nicking is called the offset, and the three pairs of double nicking are called “double nicking-1,” “double nicking 2,” and “double nicking 0" depending on the difference in offset length.
- the guide RNAs are also called guides a to e ( Figure 72).
- the normal sequence shown in FIG. 72 is the base sequence from base 48,424 to base 48,500 of the gene encoding mouse phenylalanine hydroxylase (SEQ ID NO: 178 below).
- TTCCGCCTCCGTCCTGTTGCTGGCTTACTGTCGTCTCGAGATTTCTTGGGTGGCCTGGCCTTCCGAGTCTTCCACTG SEQ ID NO: 1778
- sequence containing the restriction enzyme (AvrII, StuI) sites shown in FIG. 72 is "CCTAGGAGGCCTAG" (sequence number 179).
- guide d is the front strand of "double nicking 2", but it is the same as the six guide RNAs that perform single cleavage in the "g(6+2) vector".
- mice mouse mutant PAH sequence is the sequence on the cell line with the PKU mutation, and is the normal mouse base sequence shown in FIG. 72 with one base of the PKU mutation (T ⁇ C) added to the box. If mouse-derived cells are used as a cell line to examine the knock-in efficiency in vitro, not only will the introduction efficiency of the adenovector, whose host is a human cell, be low, but human cells are also required to compare the knock-in efficiency with future ex vivo therapeutic models.
- a fragment of more than 4 kb with a PKU mutation in the center and slightly wider upstream and downstream than the donor DNA fragment was prepared from the tissue of a model mouse by PCR (black thick line in "PKU mouse mutant PAH sequence"), and a human HepG2 cell line (PAH/HepG2 cell line) with the fragment in the chromosome was produced.
- PAH is the name of a gene.
- the donor DNA held by the therapeutic vector is shown in the middle of Figure 74 ("Donor DNA") with a thick black line. If a normal mouse fragment or the DNA introduced into PAH/HepG2 described above with one mutated base normalized is used as the donor DNA, only one target base is different from the sequence of the PKU model mouse, so it is not easy to examine the knock-in efficiency. In addition, if a normal fragment is used, there is a problem that the target sequence of the multiple guide RNA cuts the donor DNA.
- the donor DNA was designed so that not only the PKU mutated base is a normal base, but also has four artificial mutations in the donor sequence ("4n” in the central box of "Donor DNA” and “Repair Sequence” in Figure 74, and the four bases C, A, A, A in "Changes in Donor” in the lower right of Figure 72).
- the artificial mutation to the PKU mutation (the last base c) is shown in a box.
- amino acid sequence of a PKU mouse (SEQ ID NO: 180), the nucleotide sequence of a PKU mouse (SEQ ID NO: 181), the nucleotide sequence of a donor (SEQ ID NO: 182), and the amino acid sequence of a donor (SEQ ID NO: 183) are shown.
- AvrII and StuI represent the respective restriction enzyme sites.
- This artificial mutation has AvrII and StuI cleavage sequences without changing the amino acid sequence, so that cellular DNA successfully repaired by knock-in will have these restriction enzyme sites, facilitating its detection. Furthermore, because these four bases are a specific sequence found only in donor DNA, they have no complementarity with the mouse genome, making it possible to design PCR primers that detect only donor DNA. Furthermore, three of the four bases (C, A, A) overlap with the 20-base target sequence of therapeutic guide RNAs guides c, d, and e, preventing these guide RNAs from cleaving the donor DNA.
- PAH/HepG2 cell line was infected with "g(6+2) vector” or "DN(3+1) vector” and "Cas9 expression vector” or “Cas9 nickase expression vector” at MOI 10, and after 3 days, total cell DNA was extracted and PCR was performed upstream and downstream of the four-base mutation of the donor.
- the upstream and downstream results suggest knock-in efficiency by homologous recombination in the L arm region and R arm region, respectively.
- the base sequences of the PCR primers used are shown below.
- the upstream reverse primer and downstream forward primer retain the four-base donor DNA-specific artificial base sequence shown in underline and do not pair with mouse DNA.
- Upstream primer 140F ACAATATGAACCAACAAGTAACCTCC (SEQ ID NO: 166)
- Upstream primer 115R CGGAAGGC T AGGCC TCC TAG ( SEQ ID NO: 167)
- Downstream primer 113F GAGATTTCCT AGGAGGCCT A (SEQ ID NO : 168)
- Downstream primer 143R CCATGATCCCAGCTAGCCATCTGTG (SEQ ID NO: 169)
- abnormal three-dimensional structures were shown in the R-arm region, such as the inability to be cut with a restriction enzyme, the inability of the downstream primer 143R to function in the next experiment, and the presence of single-stranded DNA suggested in another experiment, which may have led to a decrease in the knock-in efficiency of the downstream region.
- StuI (AGGCCT (SEQ ID NO: 184) is included in the sequences of primers 115R and 113R in the lower part of FIG. 74, and cleaves the full-length PCR fragment at this position.
- primer 193R was set outside it and used (lower part of FIG. 74). The results are shown in FIG. 77. The base sequence of primer 193R is also shown below.
- Downstream primer 193R CACAGGACAGCCTCATAGCTTGTCC (SEQ ID NO: 170)
- StuI is introduced by knock-in.
- the efficiency was slightly increased when vanillin, L755507, and SCR7, which are non-homologous inhibitors or homologous recombination promoters, were used ( Figures 78-80).
- Test Example 23 In vivo knock-in efficiency of knock-in vector for treating PKU and reduction in blood phenylalanine level
- the vector was administered at 4 x 108 pfu/mouse at birth and 4 x 108 pfu/mouse at 8 weeks, and 100 mg/kg vanillin was continuously administered from the 8th week onwards.
- Blood phenylalanine concentrations were measured using a Sigma kit 6 weeks (first dose only) and 13 weeks after administration ( Figures 83 and 84). Blood phenylalanine concentrations were slightly lower than in control mice at 6 weeks, and had dropped by up to approximately 30% at 13 weeks. These results suggest the usefulness of two doses. However, although the coat color of c57BL/6 mice is gray in PKU due to a decrease in melanin, no change in coat color was observed throughout the entire process.
- This donor DNA consists of a Pah normal gene expression unit (2.3 kb) or a GFP expression unit (1.8 kb) (upper left row of FIG. 89) sandwiched between a right arm DNA of 1.7 kb and a left arm DNA of 1.9 kb (center left row of FIG. 89), and two shRNA expression units targeting the mouse Cypor gene (two diamonds ( ⁇ ) in the middle left row of FIG. 89). These were incorporated into the E1 site of the vector. The total length of both arms is very large at 3.6 kb, which is unparalleled in previous vectors other than the point mutation repair experiment (total 4 kb) already mentioned.
- the length of the unit incorporated by knock-in was 2.3 kb and 1.8 kb, respectively, but it was expected that knock-in incorporating such a long DNA would be very difficult.
- the shRNA targeting the Cypor gene was the same as that used in the in vivo selection method mediated by acetaminophen (Tiyaboonchai A, Grompe M et al., Nat Commun, 13:7391, 2022).
- Two guide RNA expression units targeting safe harbor regions for knock-in are integrated into the E4 site of the vector (two boxes on the right side of Figure 89).
- the same target sequence (20 bases) is integrated into the right end of the donor DNA, and the donor DNA is cleaved at this position (scissors in the center of Figure 89), increasing the knock-in efficiency.
- the target base sequences of the guide RNAs are shown below.
- Guide RNAs targeting safe harbor regions and donor DNA ends GACTGGAGTTGCAGATCACG (sequence number 171).
- Test Example 25 Stability of two shRNA expression units integrated into the E1 site and two guide RNA expression units integrated into the E4 site
- This vector has a total of four U6 promoter expression units, two shRNA expression units and two guide RNA expression units, and whether these units are maintained without deletion on the vector genome was examined in the same manner as in Figure 41 of Test Example 11 ( Figure 90 ("Pah (2+2)" vector) and Figure 91 ("GFP (2+2)” vector)). As a result, no loss of units was detected in any of the six clones in either vector, and the four units were stably maintained.
- this vector is a knockdown/knock-in vector (KD/KI multi-unit vector) carrying both multiple shRNA expression units and multiple guide RNA expression units. No vectors with a structure having multiple shRNA expression units and multiple guide RNA expression units have been reported so far. In general terms, if gene DNA can be knocked out and mRNA knocked down at the same time to block gene expression, additive or synergistic effects can be expected by simultaneously blocking expression using different mechanisms.
- a single vector can perform a combination of knocking out or knocking in genes using guide RNA while selectively growing cells in which genome editing has been performed by simultaneous expression of Cypor shRNA, efficient genome editing can be expected. This is difficult to do with AAV vectors due to size restrictions.
- the activity of the multiple guide RNA expressed by this vector is evident from the knock-in that occurs.
- Hepa1-6 cells were infected with the Pah (2+2) vector, the GFP (2+2) vector, or the 1w1 vector without an expression unit together with the Cas9 expression vector at an MOI of 30, and total cellular RNA was extracted three days later.
- cDNA was prepared using 2 ⁇ g of this RNA by the random primer method, and the expressed Cypor mRNA was quantified. The results are shown in Figure 92.
- the amount of detected Cypor mRNA was reduced to 4% for the Pah (2+2) vector and 3% for the GFP (2+2) vector, compared to infection with the control 1w1 vector.
- the Pah (2+2) vector was 99% of the control
- the GFP (2+2) vector was 80% of the control, showing no significant difference.
- the shRNA used in this experiment and the target base sequence of the primer used for detection are shown below.
- the underlined parts of the shRNA sequence indicate the front and back strands of the 21 bases of the shRNA target.
- the non-underlined part between the front and back strands is a loop sequence, and the seven A's at the end are sequences that code for a termination poly U.
- Cypor shRNA 1 GAAGAAGTGTCTCTATTCAGC TTCAAGAACGCTGAATAGAGACACTTCTTC AAAAAA (SEQ ID NO: 172)
- Cypor shRNA 2 GAACATTATTGTATTCTATGGG TTCAAGAAAC CCATAGAAATACAATAATGTTC AAAAAA (SEQ ID NO: 173)
- Cypor mRNA detection primer 268-F GGGACTCTCACGAAGACAACCAGTGCC (SEQ ID NO: 174)
- Cypor mRNA detection primer 269-R CCACGTGATCTCCAGATTCATACCTG (SEQ ID NO: 175)
- TFRC mRNA detection primer 270-F ATGATGGATCAAGCCAGATCAGC (SEQ ID NO: 176)
- TFRC mRNA detection primer 271-R TGTATGTATTCTGGCTCAGCTGC (SEQ ID NO: 177)
- Figure 93 shows the structures of the mouse genome of the safe harbor region (Rosa26 region) before knock-in (top row of Figure 93), the donor DNA on the knock-in vector (middle row of Figure 93), and the donor DNA on the mouse genome after knock-in (bottom row of Figure 93).
- Hepa1-6 a mouse liver-derived cell line
- the Pah(2+2) vector or the GFP(2+2) vector together with the Cas9 expression vector AxCBCas9 at an MOI of 100
- total cell DNA was extracted and subjected to 35 cycles of PCR using the 277F and 279R primers shown in Figure 93.
- These primers are located outside the donor DNA sequence, and generate a band of 6.9 kb when knock-in is performed with the Pah(2+2) vector, 6.4 kb when knock-in is performed with the GFP(2+2) vector, and 3.8 kb when knock-in is not performed.
- the results are shown in Figure 94.
- the highest efficiency in the in vitro knock-in experiment of point mutation repair of the Pah gene was in the 3% range, but the total arm length was about 4 kb in the point mutation repair of the Pah gene region and about 3.6 kb in the knock-in of the mouse safe harbor region in this experiment, so it was actually slightly shorter in this experiment.
- This high efficiency is difficult to explain only by the effect of the method of cutting the ends of the donor DNA. Rather, it was thought that in the point mutation repair experiment, it was more likely that the efficiency was reduced due to a sequence that generates an abnormal secondary structure downstream of the target mutation site.
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Abstract
Description
前記提案の技術によれば、複数のガイドRNAを同時に発現することができる。一方で、ガイドRNAの数を多くすると、アデノウイルスの調製の段階で欠失が生じてしまうこともあり、ガイドRNAの数を多くした場合でも欠失を抑制することができる技術の開発が強く求められている。
<1> CasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、Cas9ニッカーゼ又はそれをコードする核酸分子とを含み、
前記CasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子が、下記(1)~(33)から選択されるCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペア又はペアの組合せを含むことを特徴とするヒトパピローマウイルス(HPV)陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物である:
(1) 配列番号1で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号2で表される配列若しくは配列番号2で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(2) 配列番号1で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号2で表される配列若しくは配列番号2で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(3) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号9で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号10で表される配列若しくは配列番号10で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(4) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(5) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(6) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(7) 配列番号1で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号2で表される配列若しくは配列番号2で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(8) 配列番号1で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号2で表される配列若しくは配列番号2で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号14で表される配列若しくは配列番号14で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号15で表される配列若しくは配列番号15で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(9) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(10) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(11) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号9で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号10で表される配列若しくは配列番号10で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号14で表される配列若しくは配列番号14で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号15で表される配列若しくは配列番号15で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(12) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号14で表される配列若しくは配列番号14で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号15で表される配列若しくは配列番号15で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(13) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号9で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号10で表される配列若しくは配列番号10で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号14で表される配列若しくは配列番号14で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号15で表される配列若しくは配列番号15で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(14) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号17で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号19で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(15) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号20で表される配列若しくは配列番号20で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号19で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(16) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号20で表される配列若しくは配列番号20で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(17) 配列番号23で表される配列若しくは配列番号23で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号24で表される配列若しくは配列番号24で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(18) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号17で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号27で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(19) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号17で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号28で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号29で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(20) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号20で表される配列若しくは配列番号20で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号27で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(21) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号20で表される配列若しくは配列番号20で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号19で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(22) 配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号27で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(23) 配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号19で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(24) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペア;
(25) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペア;
(26) 配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペア;
(27) 配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(28) 配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(29) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(30) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(31) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(32) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(33) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ。
<2> 前記CasガイドRNAをコードする核酸分子及び前記Cas9ニッカーゼをコードする核酸分子が、核酸ベクターに搭載されている前記<1>に記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物である。
<3> 前記核酸ベクターが、組換えアデノウイルスベクター又は組換えレンチウイルスベクターである前記<2>に記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物である。
<4> 前記組換えアデノウイルスベクターが、L4/E3領域において、12.4K遺伝子配列を欠失し、かつL4ポリA領域配列を有する組換えアデノウイルスベクターである前記<3>に記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物である。
<5> ベクターゲノム上で合計4個以上のCasガイドRNAをコードする核酸分子を2カ所以上の部位に分割して有する前記<4>に記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物である。
<6> ベクターゲノム上で合計6個以上のCasガイドRNAをコードする核酸分子を2カ所以上の部位に分割して有する前記<5>に記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物である。
<7> ベクターゲノム上で合計8個以上のCasガイドRNAをコードする核酸分子を2カ所以上の部位に分割して有する前記<5>に記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物である。
<8> CasガイドRNAをコードする核酸分子の最多の連続数が6個である前記<5>から<7>のいずれかに記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物である。
<9> 前記Cas9ニッカーゼをコードする核酸分子が、配列番号87で表される短縮されたEFプロモーターの下流に位置する前記<2>から<8>のいずれかに記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物である。
<10> 前記Cas9ニッカーゼをコードする核酸分子と、前記Cas9ニッカーゼをコードする核酸分子とを同一ベクター上に有する前記<2>から<9>のいずれかに記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物である。
<11> 前記核酸ベクターが組換えアデノウイルスベクターであり、
前記Cas9ニッカーゼをコードする核酸分子が、前記アデノウイルスベクターのE4領域に搭載されている前記<4>から<10>のいずれかに記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物である。
<12> L4/E3領域において、12.4K遺伝子配列を欠失し、かつL4ポリA領域配列を有することを特徴とする組換えアデノウイルスベクターである。
<13> L4/E3領域において、アデノウイルス5型の位置付けで、第27,864番塩基~第28,137番塩基、及び第28,200番塩基以降が欠失している前記<12>に記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<14> ベクターゲノム上で合計4個以上のCasガイドRNA発現ユニットを2カ所以上の部位に分割して有することを特徴とする組換えアデノウイルスベクターである。
<15> 前記CasガイドRNA発現ユニットが、アデノウイルスの必須領域の少なくとも一部を挟んだ2カ所以上の部位に分割して搭載されている前記<14>に記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<16> 前記CasガイドRNA発現ユニットが、前記アデノウイルスベクターのE1領域、E3領域、及びE4領域からなる群から選択される2カ所以上の部位に分割して搭載されている前記<14>から<15>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<17> ベクターゲノム上で合計6個以上のCasガイドRNA発現ユニットを有する前記<14>から<16>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<18> ベクターゲノム上で合計8個以上のCasガイドRNA発現ユニットを有する前記<14>から<17>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<19> CasガイドRNA発現ユニットの最多の連続数が6個である前記<14>から<18>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<20> Casタンパク質発現ユニットを有する前記<14>から<19>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<21> 組換えアデノウイルスベクターが前記<12>から<13>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである前記<14>から<20>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<22> ヒトパピローマウイルス(HPV)を標的とするCasガイドRNA発現ユニットを有する前記<14>から<21>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<23> ベクターゲノム上で合計6個以上のショートヘアピンRNA発現ユニットを2カ所以上の部位に分割して有することを特徴とする組換えアデノウイルスベクターである。
<24> 前記ショートヘアピンRNA発現ユニットが、アデノウイルスの必須領域の少なくとも一部を挟んだ2カ所以上の部位に分割して搭載されている前記<23>に記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<25> 前記ショートヘアピンRNA発現ユニットが、前記アデノウイルスベクターのE1領域、E3領域、及びE4領域からなる群から選択される2カ所以上の部位に分割して搭載されている前記<23>から<24>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<26> ベクターゲノム上で合計8個以上のショートヘアピンRNA発現ユニットを有する前記<23>から<25>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<27> ショートヘアピンRNA発現ユニットの最多の連続数が4個である前記<23>から<26>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<28> 組換えアデノウイルスベクターが前記<12>から<13>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである前記<23>から<27>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<29> ベクターゲノム上で、2個以上のCasガイドRNA発現ユニットと、2個以上のショートヘアピンRNA発現ユニットとを有することを特徴とする組換えアデノウイルスベクターである。
<30> CasガイドRNAの標的がセーフハーバー領域であり、ショートヘアピンRNAの標的がCypor mRNAである前記<29>に記載の組換えアデノウイルスベクターである。
<31> 組換えアデノウイルスベクターが前記<12>から<13>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである前記<29>から<30>のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである。
本発明のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物は、CasガイドRNA又はそれらをコードする核酸分子と、Cas9ニッカーゼ又はそれをコードする核酸分子とを少なくとも含み、必要に応じて更にその他の成分を含む。
前記CasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子は、下記(1)~(33)から選択されるCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペア又はペアの組合せを含む。前記CasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子は、下記(1)~(33)から選択されるCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子の組合せのみからなるものであってもよいし、更に他のCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子を含んでもよい。
(1) 配列番号1で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号2で表される配列若しくは配列番号2で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(2) 配列番号1で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号2で表される配列若しくは配列番号2で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(3) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号9で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号10で表される配列若しくは配列番号10で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(4) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(5) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(6) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(7) 配列番号1で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号2で表される配列若しくは配列番号2で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(8) 配列番号1で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号2で表される配列若しくは配列番号2で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号14で表される配列若しくは配列番号14で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号15で表される配列若しくは配列番号15で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(9) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(10) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(11) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号9で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号10で表される配列若しくは配列番号10で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号14で表される配列若しくは配列番号14で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号15で表される配列若しくは配列番号15で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(12) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号14で表される配列若しくは配列番号14で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号15で表される配列若しくは配列番号15で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(13) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号9で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号10で表される配列若しくは配列番号10で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号14で表される配列若しくは配列番号14で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号15で表される配列若しくは配列番号15で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(25) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペア
(26) 配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペア
(27) 配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(28) 配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(29) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(30) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(31) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(32) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(33) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(14) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号17で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号19で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(15) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号20で表される配列若しくは配列番号20で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号19で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(16) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号20で表される配列若しくは配列番号20で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(17) 配列番号23で表される配列若しくは配列番号23で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号24で表される配列若しくは配列番号24で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(18) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号17で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号27で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(19) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号17で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号28で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号29で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(20) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号20で表される配列若しくは配列番号20で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号27で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(21) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号20で表される配列若しくは配列番号20で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号19で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(22) 配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号27で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
(23) 配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号19で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ
前記Casニッカーゼ又はそれをコードする核酸分子としては、特に制限はなく、公知のCasニッカーゼ又はそれをコードする核酸分子を用いることができる。
前記その他の成分としては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、薬学的に許容される担体などが挙げられる。
薬学的に許容される担体とは、作用物質(Casニッカーゼ、CasガイドRNAなど)の細胞、生物体、又は対象への投与を助ける物質を意味する。
前記薬学的に許容される担体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、NaCl、生理食塩水、乳酸リンゲル液、規定のスクロース、規定のグルコース、結合剤、増量剤、崩壊剤、潤滑剤、コーティング剤、甘味剤、香料、着色剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明において、「組換えアデノウイルスベクター」(「アデノウイルスベクター」と称することもある。)とは、アデノウイルス固有の塩基配列とは異なる塩基配列をそのゲノム中に含有するアデノウイルスのことをいう。
本発明のCasガイドRNA発現ユニットを有する組換えアデノウイルスベクターは、少なくともベクターゲノム上で合計4個以上のCasガイドRNA発現ユニットを2カ所以上の部位に分割して有し、必要に応じて更にその他の構成を有する。
CasガイドRNA発現ユニットを2カ所以上に分割して組み込むことにより、8個以上のユニットを含む場合でも、その欠失を防ぐことができる。
前記CasガイドRNA発現ユニットを有する組換えアデノウイルスベクターは、動物細胞内で当該CasガイドRNA発現ユニットを安定的に保持することができる。
前記CasガイドRNA発現ユニットを有する組換えアデノウイルスベクターは、CRISPR/Casシステムによるゲノム編集等に好適に用いることができる。
前記CasガイドRNA発現ユニット(以下、以下、「ガイドRNA発現ユニット」と称することがある。)は、CRISPR/Casシステムにおいて使用されるCasガイドRNA(「ガイドRNA」と称することもある。)を発現するためのDNA構成単位を意味する。
前記CasガイドRNA発現ユニットは、CasガイドRNAに転写されるDNA核酸配列を含むものである。
両者の個数が異なる場合の例としては、前記「tracrRNA発現ユニット」を2個、前記「crRNA発現ユニット」を6個とする態様;前記「tracrRNA発現ユニット」を4個、前記「crRNA発現ユニット」を4個とする態様;前記「tracrRNA発現ユニット」を6個、前記「crRNA発現ユニット」を2個とする態様;前記「tracrRNA発現ユニット」を4個、前記「crRNA発現ユニット」を8個とする態様などが挙げられる。
また、「アデノウイルスの必須領域の少なくとも一部を挟んだ」とは、分割して搭載された前記CasガイドRNA発現ユニットの間に、上記したアデノウイルスの必須領域の少なくとも一部が存在していればよく、上記したアデノウイルスの必須領域のすべてが存在していてもよい。
1つの部位におけるCasガイドRNA発現ユニットの個数の下限(CasガイドRNA発現ユニットの最小の連続数)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2個が好ましい。
また、例えば、4個のCasガイドRNA発現ユニットをE1領域とE4領域にそれぞれ組み込んだ場合は、非常に距離が離れているにもかかわらず相同組み換えが起きたとしても、この間にあるウイルスゲノムの大半を占める配列はウイルス増殖に必要であるため、これを失ったウイルスゲノム分子は自立増殖できないと考えられる。すなわち相同組み換えが抑制されたのではなく、相同組み換え分子が増殖できないために、相同組換え欠失が生じることが抑制されたように見えるという可能性も考えられる。
前記遺伝性疾患としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェニルケトン尿症、オルニチントランスカルバミラーゼ(OTC)欠損症、カルバミルリン酸合成酵素(CPS)欠損症、メチルマロン酸血症、α1-アンチトリプシン欠損症などが挙げられる。
前記その他の構成としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Casタンパク質発現ユニット、ドナーDNAユニットなどが挙げられる。
前記Casタンパク質発現ユニットは、Casタンパク質をコードする遺伝子を少なくとも含み、必要に応じて、プロモーター、ポリAなどのその他の構成を有する。
これらの中でも、Cas9ヌクレアーゼ、Cas9ニッカーゼが好ましく、Cas9ニッカーゼがより好ましい。
前記Casタンパク質発現ユニットを配置する部位は、前記CasガイドRNA発現ユニットを配置する部位(領域)と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
前記ドナーDNAユニットは、ノックインされるドナーDNA配列を少なくとも含み、必要に応じて、後述する左アーム配列、右アーム配列などのその他の構成を有する。
前記Casタンパク質発現ユニットを配置する部位は、前記CasガイドRNA発現ユニット及び前記Casタンパク質発現ユニットを配置する部位(領域)と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
例えば、1コピーのCasタンパク質発現ユニットと共に、上記した4個以上のCasガイドRNA発現ユニットを含むことができる。一態様として、4個以上の単一ガイドRNA発現ユニットと、1個のCasタンパク質発現ユニットを含む態様、2個以上のtracrRNA発現ユニットと、6個以上のcrRNA発現ユニットと、1個のCasタンパク質発現ユニットを含む態様、4個以上のtracrRNA発現ユニットと、4個以上のcrRNA発現ユニットと、1個のCasタンパク質発現ユニットを含む態様、6個以上のtracrRNA発現ユニットと、2個以上のcrRNA発現ユニットと、1個のCasタンパク質発現ユニットを含む態様などが挙げられる。
本発明のショートヘアピンRNA発現ユニットを有する組換えアデノウイルスベクターは、少なくともベクターゲノム上で合計6個以上のショートヘアピンRNA発現ユニットを2カ所以上の部位に分割して有し、必要に応じて更にその他の構成を有する。
前記ショートヘアピンRNA発現ユニットを有する組換えアデノウイルスベクターは、動物細胞内で当該ショートヘアピンRNA発現ユニットを安定的に保持することができる。
前記ショートヘアピンRNA発現ユニットは、ショートヘアピンRNAを発現するためのDNA構成単位を意味する。
前記ショートヘアピンRNA発現ユニットは、ショートヘアピンRNAに転写されるDNA核酸配列を含むものである。
前記ループ配列及び終止ポリUの配列及び長さとしては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
1つの部位におけるショートヘアピンRNA発現ユニットの個数の下限(ショートヘアピンRNA発現ユニットの最小の連続数)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2個が好ましい。
前記その他の構成としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ドナーDNAユニットなどが挙げられる。
本発明のCasガイドRNA発現ユニットと、ショートヘアピンRNA発現ユニットとを有する組換えアデノウイルスベクターは、少なくともベクターゲノム上で、2個以上のCasガイドRNA発現ユニットと、2個以上のショートヘアピンRNA発現ユニットとを有し、必要に応じて更にその他の構成を有する。
前記CasガイドRNA発現ユニットは、上記したCasガイドRNA発現ユニットを有する組換えアデノウイルスベクターの項目に記載のCasガイドRNA発現ユニットと同様である。
前記ショートヘアピンRNA発現ユニットは、上記したショートヘアピンRNA発現ユニットを有する組換えアデノウイルスベクターの項目に記載のショートヘアピンRNA発現ユニットと同様である。
1つの部位におけるCasガイドRNA発現ユニットの個数の下限(CasガイドRNA発現ユニットの最小の連続数)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2個が好ましい。
1つの部位におけるショートヘアピンRNA発現ユニットの個数の下限(ショートヘアピンRNA発現ユニットの最小の連続数)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2個が好ましい。
前記その他の構成としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、上記したCasガイドRNA発現ユニットを有する組換えアデノウイルスベクター、ショートヘアピンRNA発現ユニットを有する組換えアデノウイルスベクターの項目に記載したその他の成分と同様のものなどが挙げられる。
本試験例の概要は、以下の通りである。
[1] E6E7遺伝子を含むLCRからE1領域の内、ダブルニッキング可能なガイドRNA(gRNA)候補105個について検討した。図1にHPV16の遺伝子の構造を示す。
[2] 当初有望と考えた39個については試験管内における切断効率を調べた。
[3] 当初有望と考えた24個についてSiHa細胞内にレトロウイルスで発現させ、Cas9ニッカーゼを発現するアデノウイルス(CB-NC9)を感染させることで細胞増殖抑制効果を検討した。
[4] 上記[2]及び[3]、並びにSNPの有無を参考に20組の有望なダブルニッキングgRNAを発現するレンチウイルスベクターを作製した。
[5] 上記4で作製したレンチウイルスをHPV16陽性子宮頸がん細胞株SiHaに単独感染あるいは重感染させることで、1~5組(2~10個)のgRNAを発現するSiHa細胞を樹立した。
[6] 上記5で作製した細胞にアデノウイルス(CB-NC9)を感染させることで細胞増殖抑制効果を検討した。
[7] 上記6の結果の再現性をHPV16陽性中咽頭がん細胞株SCC90で確認すると共に、N5~N7(後述参照)についてはSiHa細胞内のHPV16ゲノムにSNPがあるためSCC90でその優劣を評価した。方法は上記5と同じ方法を用いた。
E6E7遺伝子を含むLCRからE1領域の内、ダブルニッキング可能なガイドRNA(gRNA)候補105個をリストアップした。これらについて、NCBIに登録されているHPV16のバリアントの系統(A-D)のサブ系統(A1、A2、A3、A4、B1、B2、C、D1、D2、D3)の配列と、SiHaなどHPV16陽性がん細胞中のHPV16の配列を並べてSNP(single nucleotide polymorphism)の有無を調べた。
野生型Cas9では、1個のCas9がオンターゲット部位(目的の標的部位)、オフターゲット部位を切断する(図2の左上、右上)。
Cas9ニッカーゼによる切断では、オンターゲット部位(標的部位)においては2つのニッカーゼが近接した表鎖と裏鎖にニックをいれて切断する(図2の左下)。一方オフターゲット部位では、1つのCasニッカーゼがニックを入れるだけなので、ニックは直ちに修復され切断は起こらない(図2の右下)。そのため、ダブルニッキング切断は安全といえる。
上記でリストアップした105個のgRNA候補のうち、下記のうちの39個のgRNA候補について、試験管内における切断効率を調べた。具体的には、gRNA配列を有するcrRNAと、tracrRNAとを合成し、これらと基質HPV16のDNAを混ぜ、Cas9蛋白を加え切断効率を調べた。結果を図3~図5に示す。各図中、gRNA候補の名称は「16_」を省略して記載した。
なお、下記の切断効率の結果は、2回の試験の結果(1回目、2回目)について、○(切断効率:優)、△(切断効率:良)、×(切断効率:可)をそれぞれ記載した。
<<gRNA候補>>
(1) 16_AS57G
標的配列 : GCTTTTATACTAACCGGTTT(配列番号30)
切断効率の結果 : △、×
増殖抑制活性 : 75%
SNP : -(なし、以下同様)
(2) 16_AS63g+
標的配列 : gATGTCTGCTTTTATACTAAC(配列番号31)
切断効率の結果 : ○、△
増殖抑制活性 : 68%
SNP : -
(3) 16_S107g
標的配列 : gAAGAGAACTGCAATGTTTC(配列番号54)
増殖抑制活性 : 86%
SNP : C/UM-SCC-47
(4) 16_S107g+
標的配列 : gAAAGAGAACTGCAATGTTTC(配列番号32)
切断効率の結果 : △、×
SNP : C/UM-SCC-47
(5) 16_S116g+
標的配列 : gTGCAATGTTTCAGGACCCAC(配列番号33)
切断効率の結果 : ○、△
SNP : C/UM-SCC-47
標的配列 : gTGCTTTTCTTCAGGACACAG(配列番号34)
切断効率の結果 : ○、△
SNP : D3, SiHa
(7) 16_AS443g+
標的配列 : gAGATGTCTTTGCTTTTCTTC(配列番号2)
切断効率の結果 : ○、×
増殖抑制活性 : 60%
SNP : SiHa
(8) 16_S484g+
標的配列 : gAGCAAAGATTCCATAATATA(配列番号35)
切断効率の結果 : △、○
SNP : -
(9) 16_S485G
標的配列 : GCAAAGATTCCATAATATAA(配列番号36)
切断効率の結果 : ○、○
増殖抑制活性 : 76%
SNP : -
(10) 16_S486G+
標的配列 : GCAAAGATTCCATAATATAAG(配列番号37)
切断効率の結果 : ○、○
増殖抑制活性 : 20%
SNP : -
(11) 16_S490G
標的配列 : GATTCCATAATATAAGGGGT(配列番号1)
切断効率の結果 : ○、○
増殖抑制活性 : 16%
SNP : -
(12) 16_S493g
標的配列 : gCCATAATATAAGGGGTCGG(配列番号55)
増殖抑制活性 : 16%
SNP : -
(13) 16_S493g+
標的配列 : gTCCATAATATAAGGGGTCGG(配列番号38)
切断効率の結果 : ○、△
SNP : -
(14) 16_S498g+
標的配列 : gAATATAAGGGGTCGGTGGAC(配列番号39)
切断効率の結果 : ○、△
SNP : -
(15) 16_S498g
標的配列 : gATATAAGGGGTCGGTGGAC(配列番号56)
増殖抑制活性 : 12%
SNP : -
標的配列 : GCAACAAGACATACATCGAC(配列番号8)
切断効率の結果 : ○、△
増殖抑制活性 : 13%
SNP : -
(17) 16_S563g+
標的配列 : gAACCCAGCTGTAATCATGCA(配列番号7)
切断効率の結果 : ○、○
増殖抑制活性 : 10%
SNP : -
(18) 16_S563g
標的配列 : gACCCAGCTGTAATCATGCA(配列番号57)
増殖抑制活性 : 12%
SNP : -
標的配列 : gCAGTAGAGATCAGTTGTCTC(配列番号58)
増殖抑制活性 : 25%
SNP : -
標的配列 : GCCGGTTCTGCTTGTCCAGC(配列番号40)
切断効率の結果 : △、○
増殖抑制活性 : 75%
SNP : -
(21) 16_S697g
標的配列 : gCCGGTTCTGCTTGTCCAGC(配列番号59)
増殖抑制活性 : 64%
SNP : -
(22) 16_AS706g+
標的配列 : gATATTGTAATGGGCTCTGTC(配列番号11)
増殖抑制活性 : 75%
SNP : -
(23) 16_AS706g
標的配列 : gTATTGTAATGGGCTCTGTC(配列番号60)
切断効率の結果 : ○、△
増殖抑制活性 : 26%
SNP : -
(24) 16_AS717g+
標的配列 : gAAAAGGTTACAATATTGTAA(配列番号4)
切断効率の結果 : △、△
SNP : -
(25) 16_AS717g
標的配列 : gAAAGGTTACAATATTGTAA(配列番号61)
増殖抑制活性 : 26%
SNP : D2,D3(ただし5’-末端側)
(26) 16_S753G
標的配列 : GCAAGTGTGACTCTACGCTT(配列番号3)
切断効率の結果 : △、△
増殖抑制活性 : 15%
SNP : -
標的配列 : gTCCTAGTGTGCCCATTAAC(配列番号62)
増殖抑制活性 : 68%
SNP : -
(28) 16_AS840g+
標的配列 : gATGGTTTCTGAGAACAGATG(配列番号10)
切断効率の結果 : △、△
SNP : A4/QG-U/SCC90/SKGIIIb
(29) 16_AS841g+
標的配列 : gTATGGTTTCTGAGAACAGAT(配列番号41)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : A4/QG-U/SCC90/SKGIIIb
(30) 16_AS842g+
標的配列 : gTTATGGTTTCTGAGAACAGA(配列番号42)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : A4/QG-U/SCC90/SKGIIIb
標的配列 : GGATCAGCCATGGTAGATTA(配列番号13)
切断効率の結果 : △、△
増殖抑制活性 : 53%
SNP : -
標的配列 : GGTACCTGCAGGATCAGCCA(配列番号43)
切断効率の結果 : ×、×
SNP : -
(33) 16_AS880g
標的配列 : gCTTCCCCATTGGTACCTGC(配列番号63)
増殖抑制活性 : 24%
SNP : -
(34) 16_S884G
標的配列 : GCTGATCCTGCAGGTACCAA(配列番号9)
切断効率の結果 : ×、×
SNP : A4
(35) 16_S893G
標的配列 : GCAGGTACCAATGGGGAAGA(配列番号12)
切断効率の結果 : ○、○
増殖抑制活性 : 48%
SNP : -
(36) 16_S908G
標的配列 : GAAGAGGGTACGGGATGTAA(配列番号44)
切断効率の結果 : △、△
SNP : A4
標的配列 : gATACATATAGCTTTTAATCT(配列番号45)
切断効率の結果 : ×、×
SNP : B1,C,D,SiHa
(38) 16_S1230g+
標的配列 : gAACAAAGTAGAGCTGCAAAA(配列番号46)
切断効率の結果 : ○、△
SNP : D1
標的配列 : gACATTTAAAATATTTGTAAG(配列番号15)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
(40) 16_S1471g+
標的配列 : gACTAAAAACTAGTAATGCAA(配列番号14)
切断効率の結果 : ○、△
SNP : C
標的配列 : GTTGATTTATTACTTTTAAA(配列番号6)
切断効率の結果 : ○、△
SNP : -
(42) 16_S1583G
標的配列 : GATTGGTGTATTGCTGCATT(配列番号5)
切断効率の結果 : ○、×
SNP : -
標的配列 : GGAAGCTACAAAATGGGCCTG(配列番号47)
切断効率の結果 : ○、△
SNP : A1,B2,C,CaSki
(44) 16_AS1741g+
標的配列 : gTTCGGTTGAAGCTACAAAAT(配列番号48)
切断効率の結果 : ○、△
SNP : B2,C
(45) 16_S7470g
標的配列 : gGAATTCGGTTGCATGCTTT(配列番号49)
切断効率の結果 : ○、△
SNP : C
標的配列 : GGCCTAACAGCGGTATGTAA(配列番号50)
切断効率の結果 : △、△
SNP : B,D
(47) 16_S7739g+
標的配列 : gTAACTAACCTAATTGCATAT(配列番号51)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : A3,A4,D(D3は2カ所)
標的配列 : GACTAGGGTGACATTTAGTT(配列番号52)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : A4,B,C,D
(49) 16_S7804G+
標的配列 : GGTTCATACATGAACTGTGTA(配列番号53)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
上記[2]及び[3]、並びにSNPの有無を参考に16組の有望なダブルニッキングgRNAを発現するレンチウイルスベクター(2つのgRNA発現ユニットと1つの薬剤耐性遺伝子発現ユニットをもつレンチウイルスベクター)を下記のようにして作製した。
1) レンチウイルスベクター(CSII-RfAベクター)(attR1-ccdB-attR2デスティネーションベクター)
2) センス鎖gRNA発現カセットプラスミド(attL4-U6-gRNA-attL1エントリーベクター)
3) アンチセンス鎖gRNA発現カセットプラスミド(attR4r-U6-gRNA-attR3rエントリーベクター)
4) 薬剤耐性遺伝子発現カセットプラスミド(attL3-PGK-薬剤耐性遺伝子-attL2エントリーベクター)
本実験に用いたレンチウイルスベクター(CSII-RfAベクター)は、RIKEN BRCの三好浩之が開発したCSII-EF-RfA(RDB04387; https://dnaconda.riken.jp/search/RDB_clone/RDB04/RDB04387.html)のEFプロモーターをAgeI(nt2668と3760)で切断することにより除き、セルフライゲーションにより、CSII-RfAベクターを作製した。
CSII-RfAベクターは、外来遺伝子挿入部位にRfA配列をもちGatewayシステム(ThermoFisher Scientific)のLR組み換え反応によりインサートを挿入できる。
<U6-gRNAエントリーベクター>
gRNA発現カセットは、gRNA-GFP-T2(Addgene #41820; Mali et al., Science 2013 339: 823-826)を改変して作製した。
U6プロモーターの3’端10塩基とgRNA配列までの6塩基の計16塩基(5’-tggaaaggacgaaaca-3’(配列番号64))を突然変異により5’-atgagaccactctttc-3’(配列番号65)に置換した後、U6プロモーターからgRNAスカホールド配列をattB4配列とattB1配列を含むプライマーを用いPCRにより増幅し、BP組み換え反応(ThermoFisher Scientific)によりpDONR221 P1-P4(ThermoFisher Scientific)に挿入し、L1-U6-gRNA-GFP-T2-L4発現カセットプラスミドを作製した。U6-gRNA-GFP-T2の配列は、下記のとおりである。
gagggcctatttcccatgattccttcatatttgcatatacgatacaaggctgttagagagataattagaattaatttgactgtaaacacaaagatattagtacaaaatacgtgacgtagaaagtaataatttcttgggtagtttgcagttttaaaattatgttttaaaatggactatcatatgcttaccgtaacttgaaagtatttcgatttcttggctttatatatcttgATgaGaCCacTCTTTCccggagcgcaccatcttcttcagttttagagctagaaatagcaagttaaaataaggctagtccgttatcaacttgaaaaagtggcaccgagtcggtgcttttttt(配列番号66)
配列番号66中、1~241番目の塩基は置換後(下線で示す)の「U6プロモーター」であり、250~269番目の塩基は「標的配列(GFP-T2)」であり、270~345番目の塩基は「gRNAスカホールド配列」であり、346~352番目の塩基は「ttttt転写終結シグナル」である。
L1-U6-gRNA-GFP-T2-L4発現カセットプラスミドを目的のgRNA配列をもつプライマーセットによるPCRとin fusion反応(TAKARA Bio)による突然変異により目的のgRNA配列を有するL4-U6-gRNA-L1カセットを有するエントリーベクタープラスミドを作製した。
in fusion反応は、PCRで得られた線状DNA(50~100ng/8μL)に5×In-Fusion HD Enzyme Premix(TAKARA In-Fusion HD Cloning Kit, cat#639648)を2μL加え、50℃で15分インキュベートする。これにより、線状DNAの両端にある共通重複配列部分で整復され環状DNAが生成される。
標的配列とプライマー結合配列からなる1組のプライマーセットによりattL4-attL1カセットを含むプラスミドを増幅し、in-fusion反応(TAKARA Bio)により新たな標的配列部分でオーバーラップする配列で環状化し、新たな標的配列を含むattL4-attL1カセットプラスミドを得た。
一例として、L1-U6-S893G-L4カセットプラスミドにおけるattL4-attL1カセットの配列を下記に示す。
AAATAATGATTTTATTTTGACTGATAGTGACCTGTTCGTTGCAACAAATTGATAAGCAATGCTTTCTTATAATGCCAACTTTGTATAGAAAAGTTGGGTGaattcGAGGgcctatttcccatgattccttcatatttgcatatacgatacaaggctgttagagagataattagaattaatttgactgtaaacacaaagatattagtacaaaatacgtgacgtagaaagtaataatttcttgggtagtttgcagttttaaaattatgttttaaaatggactatcatatgcttaccgtaacttgaaagtatttcgatttcttggctttatatatcttgatgagaccactctttcccGCAGGTACCAATGGGGAAGAgttttagagctagaaatagcaAGttaaaataaggctagtccgttatcaacttgaaaaagTGGCACCGAGTCGGTGCTTTTTTaagcttAGCCTGCTTTTTTGTACAAAGTTGGCATTATAAAAAAGCATTGCTCATCAATTTGTTGCAACGAACAGGTCACTATCAGTCAAAATAAAATCATTATTTG(配列番号67)
配列番号67中、1~96番目の塩基は「attL4」であり、106~336番目は「U6プロモーター」であり、337~354番目の塩基は「リバース(R)プライマー結合配列」であり、355~374番目の塩基は「gRNA標的配列」であり、375~395番目の塩基は「フォワード(F)プライマー結合配列」であり、396~450番目の塩基は「gRNAスカフォールド配列」であり、451~456番目の塩基は「転写終結シグナル」であり、463~562番目の塩基は「attL1」である。
カセットの配列はM13Fプライマー(5’-TGTAAAACGACGGCCAGT-3’(配列番号68))ならびにM13Rプライマー(5’-CAGGAAACAGCTATGACC-3’(配列番号69))を用いたサンガーシークエンスにより正しいことを確認した。
標的配列とプライマー結合配列からなる1組のプライマーセットによりattR4r-attR3rカセットを含むプラスミドを増幅し、in-fusion反応(TAKARA Bio)により新たな標的配列部分でオーバーラップする配列で環状化し、新たな標的配列を含むattR4r-attR3rカセットプラスミドを得た。in fusion反応は、PCRで得られた線状DNA(50~100ng/8μL)に5×In-Fusion HD Enzyme Premix(TAKARA In-Fusion HD Cloning Kit, cat#639648)を2μL加え、50℃で15分インキュベートする。これにより、線状DNAの両端にある共通重複配列部分で整復され環状DNAが生成される。
一例として、R4r-U6-AS859G-R3rカセットプラスミドにおけるattR3r-attR4rカセットの配列を下記に示す。
CATAGTGACTGGATATGTTGTGTTTTACAGTATTATGTAGTCTGTTTTTTATGCAAAATCTAATTTAATATATTGATATTTATATCATTTTACGTTTCTCGTTCAACTTTATTATACAAAGTTGTgaattcGAGGgcctatttcccatgattccttcatatttgcatatacgatacaaggctgttagagagataattagaattaatttgactgtaaacacaaagatattagtacaaaatacgtgacgtagaaagtaataatttcttgggtagtttgcagttttaaaattatgttttaaaatggactatcatatgcttaccgtaacttgaaagtatttcgatttcttggctttatatatcttgatgagaccactctttcccGGATCAGCCATGGTAGATTAgttttagagctagaaatagcaAGttaaaataaggctagtccgttatcaacttgaaaaagTGGCACCGAGTCGGTGCTTTTTTaagcttCAACTTTGTATAGAAAAGTTGAACGAGAAACGTAAAATGATATAAATATCAATATATTAAATTAGATTTTGCATAAAAAACAGACTACATAATACTGTAAAACACAACATATCCAGTCACTATG(配列番号70)
配列番号70中、1~124番目の塩基は「attR3r」であり、132~362番目は「U6プロモーター」であり、363~380番目の塩基は「リバース(R)プライマー結合配列」であり、381~400番目の塩基は「gRNA標的配列」であり、382~421番目の塩基は「フォワード(F)プライマー結合配列」であり、422~476番目の塩基は「gRNAスカフォールド配列」であり、477~482番目の塩基は「転写終結シグナル」であり、488~612番目の塩基は「attR4r」である。
カセットの配列はM13Fプライマー(5’-TGTAAAACGACGGCCAGT-3’(配列番号68))ならびにM13Rプライマー(5’-CAGGAAACAGCTATGACC-3’(配列番号69))を用いたサンガーシークエンスにより正しいことを確認した。
薬剤耐性遺伝子発現カセットをもつレトロウイルスベクター(pCMSCVneo、pCMSCVpuro、pCLMSCVhyg’、pEF6-MYC-His-A、pCMSCV-EM7zeo)より、PGKプロモーターから薬剤耐性遺伝子配列までを、attB3配列を含むプライマーとattB2配列を含むプライマーを用いPCRで増幅し、pDONR221 P3-P2とゲートウェイ法(ThermoFisher Scientific)によりBP組み換え反応を行い、薬剤耐性遺伝子発現カセットを含むattL3-attL2カセットプラスミドを作製した。
attL3-attL2カセットの配列は、下記のとおりである。なお、下記配列では、薬剤耐性遺伝子の例として、ハイグロマイシン耐性遺伝子を記載している。
AAATAATGATTTTATTTTGACTGATAGTGACCTGTTCGTTGCAACAAATTGATGAGCAATGCTTTTTTATAATGCCAACTTTGTATAATAAAGTTGagatctaattctaccgggtagGGGAGGCGCTTTTCCCAAGGCAGTCTGGAGCATGCGCTTTAGCAGCCCCGCTGGgCACTTGGCGCTACACAAGTGGCCTCTGGCCTCGCACACATTCCACATCCACCGGTAGgCGCCAACCGGCTCCGTTCTTTGGTGGCCCCTTCGCGCCACcTTCTACTCCTCCCCTAGTCAGGAAGTTcCCCCCcGCcccgcAGCTCGCGTCGTGCAGGACGTGACAAATGGAAGTAGCACGTCTCACTAGTCTCGTGCAGATGGACAGCACCGCTGAGCAATGGAAGCGGGTAGGCCTTTGGGGCAGCGGCCAATAGCAGCTTTGcTCCTTCGCTTTCTGGGCTCAGAGGCTGGGAAGGGGTGGGTCCGGGGGCGGGCTCAGGGGCGGGCTCAGGGGCGGGgCGGGCGCCCGAAGGTCCTCCgGAGGCCCGGCATTCTGCACGCTTCAAAAGCGCACGTCTGCCGCGCTGTTCTCCTCTTCCTCATCTCCGGGCCTTTCGACCTGCATCCCGCCACCATGAAAAAGCCTGAACTCACCGCGACGTCTGTCGAGAAGTTTCTGATCGAAAAGTTCGACAGCGTCTCCGACCTGATGCAGCTCTCGGAGGGCGAAGAATCTCGTGCTTTCAGCTTCGATGTAGGAGGGCGTGGATATGTCCTGCGGGTAAATAGCTGCGCCGATGGTTTCTACAAAGATCGTTATGTTTATCGGCACTTTGCATCGGCCGCGCTCCCGATTCCGGAAGTGCTTGACATTGGGGAATTCAGCGAGAGCCTGACCTATTGCATCTCCCGCCGTGCACAGGGTGTCACGTTGCAAGACCTGCCTGAAACCGAACTGCCCGCTGTTCTGCAGCCGGTCGCGGAGGCCATGGATGCGATCGCTGCGGCCGATCTTAGCCAGACGAGCGGGTTCGGCCCATTCGGACCGCAAGGAATCGGTCAATACACTACATGGCGTGATTTCATATGCGCGATTGCTGATCCCCATGTGTATCACTGGCAAACTGTGATGGACGACACCGTCAGTGCGTCCGTCGCGCAGGCTCTCGATGAGCTGATGCTTTGGGCCGAGGACTGCCCCGAAGTCCGGCACCTCGTGCACGCGGATTTCGGCTCCAACAATGTCCTGACGGACAATGGCCGCATAACAGCGGTCATTGACTGGAGCGAGGCGATGTTCGGGGATTCCCAATACGAGGTCGCCAACATCTTCTTCTGGAGGCCGTGGTTGGCTTGTATGGAGCAGCAGACGCGCTACTTCGAGCGGAGGCATCCGGAGCTTGCAGGATCGCCGCGGCTCCGGGCGTATATGCTCCGCATTGGTCTTGACCAACTCTATCAGAGCTTGGTTGACGGCAATTTCGATGATGCAGCTTGGGCGCAGGGTCGATGCGACGCAATCGTCCGATCCGGAGCCGGGACTGTCGGGCGTACACAAATCGCCCGCAGAAGCGCGGCCGTCTGGACCGATGGCTGTGTAGAAGTACTCGCCGATAGTGGAAACCGACGCCCCAGCACTCGTCCGAGGGCAAAGGAAtaaTACCCAGCTTTCTTGTACAAAGTTGGCATTATAAGAAAGCATTGCTTATCAATTTGTTGCAACGAACAGGTCACTATCAGTCAAAATAAAATCATTATTTG(配列番号71)
配列番号71中、1~111番目の塩基は「attL3」であり、112~611番目は「PGKプロモーター」であり、629~1,654番目の塩基は「ハイグロマイシン耐性遺伝子(Hyg)」であり、1,655~1,755番目の塩基は「attL2配列」である。
ダブルニッキングgRNAを発現するレンチウイルスベクターの作製法として、「H1」(センス鎖:16_S893G、アンチセンス鎖:16_AS859G、後述参照)を例として、説明する。
HPVのセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセットとして「L1-U6-16_S893G-L4」、HPVのアンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセットとして「R4r-U6-16_AS859G-R3r」、及び薬剤耐性遺伝子発現カセットとして「L3-PGK-Hyg-L2」の3つをマルチサイトゲートウェイLR反応(ThermoFisher scientific社)によりプロモーターレスレンチウイルスベクター(CSII-RfA)に組み換え導入し、2つのgRNAと薬剤耐性遺伝子を発現するレンチウイルスベクター(H1:16S893G-AS859G)を作製した。
LR反応ではデスティネーションベクターと3種類のエントリーベクター(上記1)~4))を各50~150ng混合し8μLとし、LRクロナーゼTMII 酵素ミックス(ThermoFisher Scientific、cat#11791)を2μL加え、25℃で1時間インキュベーションする。次いで1μLのProteinase K溶液を加え37℃で10分間インキュベーションする。
これにより、(attL-遺伝子-attL)とattRサイトを持つデスティネーションベクターとの間のin vitro組換え反応を触媒し、attBサイトを持つ発現クローンを生成する。
具体的には下記の反応により目的の発現ベクターが生成される。
attR1-ccdB-attR2 × attL4-U6-gRNA-attL1 × attR4r-U6-gRNA-attR3r × attL3-PGK-薬剤耐性遺伝子-attL2 → attB1-gRNA-U6-attB4-gRNA-U6-attB3-PGK-薬剤耐性遺伝子-attB2(発現ベクター)
組み換えを起こすattRとattLの組合せは、attR1とattL1、attL4とattR4r、attR3rとattL3、attL2とattR2となる。
なお、薬剤耐性遺伝子の転写方向とgRNAの転写方向は逆向きになるよう配置されている。
NCBIに登録されているHPV16のバリアントの系統(A-D)のサブ系統(A1、A2、A3、A4、B1、B2、C、D1、D2、D3)の配列とSiHaなどHPV16陽性がん細胞中のHPV16の配列を並べて2つ以上のサブ系統で5’側18塩基のコア配列内にSNPを含むものを除外した。
「16_」 : HPV16を標的とすることを示す。
「S」 : センス鎖を標的配列とすることを示す。
「AS」 : アンチセンス鎖を標的配列とすることを示す。
「数字」 : 推定切断端(5’-オーバーハング端)のHPV16プロトタイプ配列(GenBank K02718.1)の位置を示す。
「G」 : 20塩基を標的配列とし、5’端のGが標的配列と一致する。
「G+」 : 21塩基を標的配列とし、5’端のGが標的配列と一致する。
「g」 : 20塩基を標的配列とし、5’端のgは標的配列と一致しない。
「g+」 : 21塩基を標的配列とし、5’端のgは標的配列と一致しない。
「gA+」 : は22塩基を標的配列とし、5’端のgは標的配列と一致しない。
下記標的配列中の5’端に小文字の「g」の記載がある場合、この「g」はU6プロモーターからの転写開始のために付加したものである。
(1) N1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S107gA+
標的配列 : gAAAAGAGAACTGCAATGTTTC(配列番号73)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS57G
標的配列 : GCTTTTATACTAACCGGTTT(配列番号30)
(2) N2
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S107g+
標的配列 : gAAAGAGAACTGCAATGTTTC(配列番号32)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS57G
標的配列 : GCTTTTATACTAACCGGTTT(配列番号30)
(3) N3
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S116g+
標的配列 : gTGCAATGTTTCAGGACCCAC(配列番号33)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS57G
標的配列 : GCTTTTATACTAACCGGTTT(配列番号30)
(4) N4
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S107g+
標的配列 : gAAAGAGAACTGCAATGTTTC(配列番号32)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS63g+
標的配列 : gATGTCTGCTTTTATACTAAC(配列番号31)
(5) N5
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S490G
標的配列 : GATTCCATAATATAAGGGGT(配列番号1)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS443g+
標的配列 : gAGATGTCTTTGCTTTTCTTC(配列番号2)
(6) N6
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S485G
標的配列 : GCAAAGATTCCATAATATAA(配列番号36)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS443g+
標的配列 : gAGATGTCTTTGCTTTTCTTC(配列番号2)
(7) N7
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S486G
標的配列 : GCAAAGATTCCATAATATAAG(配列番号72)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS443g+
標的配列 : gAGATGTCTTTGCTTTTCTTC(配列番号2)
(8) N8
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S563g+
標的配列 : gAACCCAGCTGTAATCATGCA(配列番号7)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS507G
標的配列 : GCAACAAGACATACATCGAC(配列番号8)
(9) B1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S563g+
標的配列 : gAACCCAGCTGTAATCATGCA(配列番号7)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS507G
標的配列 : GCAACAAGACATACATCGAC(配列番号8)
(10) B2
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S563g
標的配列 : gACCCAGCTGTAATCATGCA(配列番号57)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS507G
標的配列 : GCAACAAGACATACATCGAC(配列番号8)
(11) P1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S753G
標的配列 : GCAAGTGTGACTCTACGCTT(配列番号3)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS706g+
標的配列 : gATATTGTAATGGGCTCTGTC(配列番号11)
(12) P2
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S753G
標的配列 : GCAAGTGTGACTCTACGCTT(配列番号3)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS706g
標的配列 : gTATTGTAATGGGCTCTGTC(配列番号60)
(13) P3
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S753G
標的配列 : GCAAGTGTGACTCTACGCTT(配列番号3)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS717g+
標的配列 : gAAAAGGTTACAATATTGTAA(配列番号4)
(14) H1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S893G
標的配列 : GCAGGTACCAATGGGGAAGA(配列番号12)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS859G
標的配列 : GGATCAGCCATGGTAGATTA(配列番号13)
(15) H2
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S884G
標的配列 : GCTGATCCTGCAGGTACCAA(配列番号9)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS840g+
標的配列 : gATGGTTTCTGAGAACAGATG(配列番号10)
(16) H3
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S1471g+
標的配列 : gACTAAAAACTAGTAATGCAA(配列番号14)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS1438g+
標的配列 : gACATTTAAAATATTTGTAAG(配列番号15)
(17) H4
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S1583G
標的配列 : GATTGGTGTATTGCTGCATT(配列番号5)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS1543G
標的配列 : GTTGATTTATTACTTTTAAA(配列番号6)
(18) Z1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S1471g+
標的配列 : gACTAAAAACTAGTAATGCAA(配列番号14)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS1438g+
標的配列 : gACATTTAAAATATTTGTAAG(配列番号15)
(19) Z2
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S1583G
標的配列 : GATTGGTGTATTGCTGCATT(配列番号5)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS1543G
標的配列 : GTTGATTTATTACTTTTAAA(配列番号6)
(20) Z3
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S563g+
標的配列 : gAACCCAGCTGTAATCATGCA(配列番号7)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS507G
標的配列 : GCAACAAGACATACATCGAC(配列番号8)
<HPV16(+)子宮頸がん細胞を用いたダブルニッキングgRNAの検討>
上記で作製したレンチウイルスをHPV16陽性子宮頸がん細胞株SiHaに感染後、G418(neo)耐性ベクターは1mg/mLのG418で、BsdS耐性ベクターは10μg/mLのブラストサイジンSで、Puro耐性ベクターは1μg/mLのピューロマイシンで、HygB耐性ベクターは400μg/mLのハイグロマイシンBで、Zeo耐性ベクターは1mg/mLのゼオシンでそれぞれ被感染細胞を選択した。
樹立した細胞に、同様に薬剤耐性の異なるレンチウイルスを感染後薬剤選択し、HPV16に対するダブルニッキングgRNAペアを1組2個から4組8個(一部5組10個)発現するSiHa細胞を樹立した。
上記[6]の結果の再現性をHPV16陽性中咽頭がん細胞株SCC90で確認すると共に、N5~N7についてはSiHa細胞内のHPV16ゲノムにSNPがあるためSCC90でその優劣を評価した。方法は上記[5]と同じ方法を用いた。
また、gRNAペアの組合せとしては、N5とP3との組合せ、N5とZ2との組合せ、B1とH2との組合せ、B1とZ2との組合せ、P1とH1との組合せ、P1とZ2との組合せ、N5とP3とH1との組合せ、N5とP3とZ1との組合せ、B1とP1とH1との組合せ、B1とP3とH1との組合せ、B1とH2とZ1との組合せ、P3とH1とZ1との組合せ、P3とH2とZ1との組合せが好ましいことが確認された。
これらの中でも、H1又はH2と、B1と、P1又はP3との組合せが好ましく、H2は日本人に多いサブ系統A4にSNPがあること、P3はサブ系統D2、D3の5’端にSNPがあることから、H1と、B1と、P1との組合せがより好ましい。
更に、上記3組の組合せに、4組目として、Z1もしくはZ2、又はN3もしくはN5を用いることも好ましく、これらの中でも、SNPのないZ2がより好ましい。
また、gRNAペアの2組の組合せとしては、図12~14の結果から、B1とZ1との組合せ、H1とP3との組合せ、H1とP1との組合せ、H2とB1との組合せ、H2とP1との組合せ、N5とP3との組合せ、B1とZ1との組合せ、P1とZ2との組合せ、P1とZ1との組合せ、H1とB1との組合せ、H1とN1との組合せ、H1とB2との組合せ、H1とP2との組合せ、H1とP3との組合せ、N1とP3との組合せ、B1とP1との組合せ、B1とH3との組合せ、N5とP3との組合せ、N3とP3との組合せ、N3とH3との組合せ、N3とH4との組合せ、B1とH4(H4はZ2と同じgRNAペアをもつ)との組合せが好ましいことが確認された。
この中でも、H2は日本人に多いサブ系統A4にSNPがあること、N5には日本人に多いサブ系統A5にSNPがあること、P3にはサブ系統D2、D3の5’端にSNPがあること、N1、N3、Z1、H3にはサブ系統CにSNPがあることから、H1とP1との組合せ、H1とP2との組合せ、H1とB1との組合せ、H1とB2との組合せ、B1とP1との組合せ、B1とZ2との組合せ、P1とZ2との組合せがより好ましい。
gRNAペアの3組の組合せとしては、H1とP1とB1との組合せ、H1とP1とB2との組合せ、H1とP2とB1との組合せ、H1とP2とB2との組合せが好ましい。
gRNAペアの4組の組合せとしては、前記gRNAペアの3組の組合せにZ2を加えた、H1とP1とB1とZ2との組合せ、H1とP1とB2とZ2との組合せ、H1とP2とB1とZ2との組合せ、H1とP2とB2とZ2との組合せが好ましい。
本試験例の概要は、以下の通りである。
[1] E6E7遺伝子を含むLCRからE1領域の内、ダブルニッキング可能なgRNA候補83個について検討した。図16にHPV18の遺伝子の構造を示す。
[2] 当初有望と考えた19個については試験管内における切断効率を調べた。
[3] 上記[2]と、SNPの有無を参考に14組の有望なダブルニッキングgRNAを発現するレンチウイルスベクターを作製した。
[4] 上記[3]で作製したレンチウイルスをHPV18陽性子宮頸がん細胞株HeLaに単独感染あるいは重感染させることで、1~4組(2~8個)のgRNAを発現するHeLa細胞を樹立した。
[5] 上記[4]で作製した細胞にアデノウイルス(CB-NC9)を感染させることで細胞増殖抑制効果を検討した。
E6E7遺伝子を含むLCRからE1領域の内、ダブルニッキング可能なgRNA候補83個をリストアップした。これらについて、NCBIに登録されているHPV18のバリアントの系統(A-D)の配列と、HPV18陽性がん細胞HeLa中のHPV18の配列を並べてSNPの有無を調べた。
上記でリストアップした83個のgRNA候補のうち、下記の19個のgRNA候補について、試験管内における切断効率を調べた。具体的には、上記したgRNA配列を有するcrRNAと、tracrRNAとを合成し、これらと基質HPV18のDNAを混ぜ、Cas9蛋白を加え切断効率を調べた。なお、切断効率が良すぎると違いが分かりにくいので、切断効率を意図的に下げた。
基質となる切断用DNAは、HPV18ゲノムを以下のプライマーで増幅した2.3kbの断片を用いた。
[プライマー]
HPV18-E6u70L1d17-F-34hnt :
ggttgcgccctagtgagtaacaactgtatttgtg(配列番号74)
HPV18-E7d84XbaI0-R-32hnt :
ccccatttacagtctagacattgaatatgggc(配列番号75)
なお、下記の切断効率の結果は、2回の試験の結果(1回目、2回目)について、○(切断効率:優)、△(切断効率:良)、×(切断効率:可)をそれぞれ記載した。
[gRNA候補]
(1) 18_AS49G+
標的配列 : GTTTTCGGTCCCGACCGTTTT(配列番号17)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
(2) 18_AS65g+
標的配列 : gTCTTTTATATACACCGTTTT(配列番号20)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
(3) 18_S125G+
標的配列 : GCGCGCTTTGAGGATCCAACA(配列番号16)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
標的配列 : GTTCAGTTCCGTGCACAGATC(配列番号29)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
(5) 18_S216G+
標的配列 : GTGTATATTGCAAGACAGTAT(配列番号28)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
標的配列 : gCATTTATGGCATGCAGCATG(配列番号22)
切断効率の結果 : △、△
SNP : -
(7) 18_S358g
標的配列 : gATTATTCAGACTCTGTGTA(配列番号21)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
(8) 18_S358g+
標的配列 : gCATTATTCAGACTCTGTGTA(配列番号76)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
標的配列 : GTCAACCGGAATTTCATTTTG(配列番号77)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
(10) 18_AS645G
標的配列 : GTCAACCGGAATTTCATTTT(配列番号27)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
(11) 18_AS646G
標的配列 : GGTCAACCGGAATTTCATTT(配列番号19)
切断効率の結果 : △、○
SNP : -
(12) 18_S689g+
標的配列 : gCGAGCAATTAAGCGACTCAG(配列番号18)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
(13) 18_S711G
標的配列 : GAAGAAAACGATGAAATAGA(配列番号78)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
標的配列 : gACAGCTGCTGGAATGCTCGA(配列番号26)
切断効率の結果 : ×、△
SNP : -
(15) 18_AS873g+
標的配列 : gCCACGGACACACAAAGGACA(配列番号24)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
(16) 18_AS874g+
標的配列 : gACCACGGACACACAAAGGAC(配列番号79)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
(17) 18_AS879g+
標的配列 : gTGCACACCACGGACACACAA(配列番号80)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
(18) 18_S883g+
標的配列 : gCCCTGTCCTTTGTGTGTCCG(配列番号25)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
(19) 18_S911g+
標的配列 : gATCCCAGCAGTAAGCAACAA(配列番号23)
切断効率の結果 : ○、○
SNP : -
図19~20の結果から、E7の5’側については、アンチセンス側の18_AS646Gが、1回目で切断効率が低く、2回目でも少し効率が低かった。E7の3’側については、18_AS841g以外はどれもまずまずの切断効率であった。この中から選ぶとすると、アンチセンス側はブレのない18_AS873g、センス側は18_S883g+が良いことがわかった。
上記[2]と、SNPの有無を参考に14組の有望なダブルニッキングgRNAを発現するレンチウイルスベクター(2つのgRNA発現ユニットと1つの薬剤耐性遺伝子発現ユニットをもつレンチウイルスベクター)を試験例1と同様にして、作製した。
原則として、標的配列を20塩基とした際、5’端の配列がGであれば20塩基とし、Gでない場合には5’端にgを付加し21塩基とした。例外的に18_S358gは標的配列を20塩基とした際、5’端の配列Cをgに置換し20塩基のままとした。
「18_」 : HPV18を標的とすることを示す。
「S」 : センス鎖を標的配列とすることを示す。
「AS」 : アンチセンス鎖を標的配列とすることを示す。
「数字」 : 推定切断端(5’-オーバーハング端)のHPV18プロトタイプ配列(GenBank X05015.1)の位置を示す。
「G」 : 20塩基を標的配列とし、5’端のGが標的配列と一致する。
「G+」 : 21塩基を標的配列とし、5’端のGが標的配列と一致する。
「g」 : 20塩基を標的配列とし、5’端のgは標的配列と一致しない。
「g+」 : 21塩基を標的配列とし、5’端のgは標的配列と一致しない。
下記標的配列中の5’端に小文字の「g」の記載がある場合、この「g」はU6プロモーターからの転写開始のために付加したものである。
(1) N1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S125G+
標的配列 : GCGCGCTTTGAGGATCCAACA(配列番号16)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS49G+
標的配列 : GTTTTCGGTCCCGACCGTTTT(配列番号17)
(2) N2
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S125G+
標的配列 : GCGCGCTTTGAGGATCCAACA(配列番号16)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS65g+
標的配列 : gTCTTTTATATACACCGTTTT(配列番号20)
(3) H1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S216G+
標的配列 : GTGTATATTGCAAGACAGTAT(配列番号28)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS153G+
標的配列 : GTTCAGTTCCGTGCACAGATC(配列番号29)
(4) H2
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S358g
標的配列 : gATTATTCAGACTCTGTGTA(配列番号21)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS291g+
標的配列 : gCATTTATGGCATGCAGCATG(配列番号22)
(5) Z1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S358g
標的配列 : gATTATTCAGACTCTGTGTA(配列番号21)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS291g+
標的配列 : gCATTTATGGCATGCAGCATG(配列番号22)
(6) P1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S689g+
標的配列 : gCGAGCAATTAAGCGACTCAG(配列番号18)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS644G+
標的配列 : GTCAACCGGAATTTCATTTTG(配列番号77)
(7) P2
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S689g+
標的配列 : gCGAGCAATTAAGCGACTCAG(配列番号18)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS645G
標的配列 : GTCAACCGGAATTTCATTTT(配列番号27)
(8) P3
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S689g+
標的配列 : gCGAGCAATTAAGCGACTCAG(配列番号18)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS646G
標的配列 : GGTCAACCGGAATTTCATTT(配列番号19)
(9) P4
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S711G
標的配列 : GAAGAAAACGATGAAATAGA(配列番号78)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS644G+
標的配列 : GTCAACCGGAATTTCATTTTG(配列番号77)
(10) P5
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S711G
標的配列 : GAAGAAAACGATGAAATAGA(配列番号78)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS645G
標的配列 : GTCAACCGGAATTTCATTTT(配列番号27)
(11) P6
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S711G
標的配列 : GAAGAAAACGATGAAATAGA(配列番号78)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS646G
標的配列 : GGTCAACCGGAATTTCATTT(配列番号19)
(12) B1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S883g+
標的配列 : gCCCTGTCCTTTGTGTGTCCG(配列番号25)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS841g+
標的配列 : gACAGCTGCTGGAATGCTCGA(配列番号26)
(13) B2
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S911g+
標的配列 : gATCCCAGCAGTAAGCAACAA(配列番号23)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS873g+
標的配列 : gCCACGGACACACAAAGGACA(配列番号24)
(14) B3
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S911g+
標的配列 : gATCCCAGCAGTAAGCAACAA(配列番号23)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS874g+
標的配列 : gACCACGGACACACAAAGGAC(配列番号79)
(15) B4
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_S911g+
標的配列 : gATCCCAGCAGTAAGCAACAA(配列番号23)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
18_AS879g+
標的配列 : gTGCACACCACGGACACACAA(配列番号80)
<HPV18(+)子宮頸がん細胞を用いたダブルニッキングgRNAの検討>
上記で作製したレンチウイルスをHPV18陽性子宮頸がん細胞株HeLaに感染後、G418(neo)耐性ベクターは800μg/mLのG418で、BsdS耐性ベクターは10μg/mLのブラストサイジンSで、Puro耐性ベクターは1μg/mLのピューロマイシンで、HygB耐性ベクターは250μg/mLのハイグロマイシンBで、Zeo耐性ベクターは1mg/mLのゼオシンでそれぞれ被感染細胞を選択した。
樹立した細胞に、同様に薬剤耐性の異なるレンチウイルスを感染後薬剤選択し、HPV18に対するダブルニッキングgRNAペアを1組2個から4組8個発現するHeLa細胞を樹立した。
N1、N2は単独で同程度に効果があり、B1やP3との組合せも良好な結果であった。
P1~P6の中では、P1~P3がP4~P6よりも優れていた。P1~P3の中では、P1はやや効率が低かった。P2、P3の切断部位は同じで効果もほぼ同じであった。
B1~B4の中では、B1、B2が好ましく、B1がより好ましい結果となった。
H2(Z1)は単独での効果はやや低いものの、H1との組合せでは強い相乗効果を示した。
gRNAペアの2組の組合せでは、N1とP3との組合せ、N2とP3との組合せ、N2とH2との組合せ、B2とH2との組合せの効果が高かった。また、gRNAペアの3組の組合せでは、N1とB1とP2との組合せ、N1とH1とZ1との組合せ、N2とB1とP2との組合せ、N2とB1とP3との組合せ、B1とP2とH2との組合せ、B1とP3とH2との組合せの効果が高かった。
gRNAペアの4組の組合せとしては、(i)H1と、(ii)P2又はP3、N1又はN2、B1、及びZ1からなる群から選択される3種との組合せが好ましい。
[実験に用いた8重ガイドRNA発現ユニット搭載アデノウイルスベクターの構造]
本実験に用いたアデノウイルスベクター(Adexベクター)は、Miyake S, Saito I et al(PNAS, 93:1320-1324, 1996)に記載されているものを用いた。具体的には、E1領域に塩基位置455~3,328の欠失(欠失長2,874塩基)及びE3領域に塩基位置28,593-30,470の欠失(欠失長1,878塩基)の欠失を持つ。このアデノウイルスベクターを基にして、後述の<L4ポリA配列を回復したL4/E3欠失の延長>の項目に記載したように、L4/E3領域の欠失範囲を拡大し、ベクター容量を増加させた。
本実験に用いたアデノウイルスベクターは、アデノウイルスゲノムの全長を含むコスミドベクターに目的遺伝子を挿入後、293細胞へトランスフェクションすることによって組換えアデノウイルスベクターを得る方法(完全長DNA導入法:Fukuda H, Saito I et al., Microbiol Immunol, 50:643-654,2006)により作製された。まずベクターゲノム全長をもつコスミドを96穴プレートの293細胞へトランスフェクションを行い、2週間後にウイルスクローンを分離した。これを293細胞に感染させウイルスを継代・増幅することにより2次から5次までの継代ウイルスストック、及び精製ウイルスストックを調製した。この5次ウイルス及び精製ウイルスをSiHa細胞等に感染することにより、染色体上にあるHPV DNAが含むE6、E7遺伝子を破壊する実験を行った。
図26は、PGKプロモーター(PGK pro)からCas9ニッカーゼを発現するアデノウイルスベクターの構造を示す。このベクターでは、E4部位の末端に、Cas9ニッカーゼをPGKプロモーターから発現するCas9ニッカーゼ発現ユニット、E4部位のCas9ニッカーゼ発現ユニットよりも内側に、8重ガイドRNAを短縮U6プロモーターから発現する8重ガイドRNA発現ユニット(8gRNA)を持つ。
図27は、EFプロモーター(EFd pro)からCas9ニッカーゼを発現するベクターの構造を示す。このベクターでは、E1クローン化部位に、Cas9ニッカーゼをEFプロモーターから発現するCas9ニッカーゼ発現ユニット、Cas9ニッカーゼ発現ユニットよりも内側に、4重ガイドRNAを短縮U6プロモーターから発現する4重ガイドRNA発現ユニット(4gRNA)、E4部位に、E1部位に搭載した4重ガイドRNAとは異なる4重ガイドRNAを短縮U6プロモーターから発現する4重ガイドRNA発現ユニット(4gRNA)を持つ。すなわち8重ガイドRNA発現ユニットはE1部位とE4部位に2分割された形で組み込まれている。
全てのベクターにおいてCas9ニッカーゼ発現ユニットは外向きに、また全てのガイドRNA発現ユニットは左向きに組み込まれた構造を持つ。
E4領域はE1領域と同様にベクターゲノムの末端にあり、E4側しかアデノウイルス遺伝子の影響を受けない利点がある(つまりE3部位では両側あるいは内部の影響を受ける)。E4挿入部位は本発明者の一人である齋藤により開発され(上述した、Miyake S, Saito I et al ., PNAS, 93:1320-1324, 1996)、世界で他には使われていない独自のものである。
また3つのプロモーターの転写方向は少なくともE1領域については外向きが免疫反応をほとんど惹起しないため(Nakai M, Saito I, et al., Hum Gene Ther, 18:925-936, 2007)、CB、PGK、EFdプロモーターをすべて外向きで用いた。また多重ガイドRNAの挿入位置と方向は、同じU6プロモーターで2重ユニットで転写されたshRNAがE4部位、内向きの効率がよいことを報告しているため(Pei Z, Saito I et al., Sci Rep, 3:3575, 2013)、同じ部位と方向で用いた。
図28は、アデノウイルスのL4/E3領域に関連する配列として、アデノウイルス5型の位置付けで第27801番塩基~第28200番塩基の配列(配列番号81)と、12.4K遺伝子のタンパク質のアミノ酸配列(配列番号82)を記載した。
GATCAATTTATTCCTAACTTTGACGCGGTAAAGGACTCGGCGGACGGCTACGACTGAATGTTAAGTGGAGAGGCAGAGCAACTGCGCCTGAAACACCTGGTCCACTGTCGCCGCCACAAGTGCTTTGCCCGCGACTCCGGTGAGTTTTGCTACTTTGAATTGCCCGAGGATCATATCGAGGGCCCGGCGCACGGCGTCCGGCTTACCGCCCAGGGAGAGCTTGCCCGTAGCCTGATTCGGGAGTTTACCCAGCGCCCCCTGCTAGTTGAGCGGGACAGGGGACCCTGTGTTCTCACTGTGATTTGCAACTGTCCTAACCTTGGATTACATCAAGATCTTTGTTGCCATCTCTGTGCTGAGTATAATAAATACAGAAATTAAAATATACTGGGGCTCCTAT(配列番号81)
MLSGEAEQLRLKHLVHCRRHKCFARDSGEFCYFELPEDHIEGPAHGVRLTAQGELARSLIREFTQRPLLVERDRGPCVLTVICNCPNLGLHQDLCCHLCAEYNKYRN(配列番号82)
GCGAGATCTTAGGAGCCCCAGTATATTTTAATTTCTGTATTTATTATACTCAGCACAGAGATGGCAACAAATTAACATTCAGTCGTAGCCGTCCGCCGAG(配列番号83)
ATTCTACCGGGTAGGGGAGGCGCTTTTCCCAAGGCAGTCTGGAGCATGCGCTTTAGCAGCCCCGCTGGGCACTTGGCGCTACACAAGTGGCCTCTGGCCTCGCACACATTCCACATCCACCGGTAGGCGCCAACCGGCTCCGTTCTTTGGTGGCCCCTTCGCGCCACCTTCTACTCCTCCCCTAGTCAGGAAGTTCCCCCCCGCCCCGCAGCTCGCGTCGTGCAGGACGTGACAAATGGAAGTAGCACGTCTCACTAGTCTCGTGCAGATGGACAGCACCGCTGAGCAATGGAAGCGGGTAGGCCTTTGGGGCAGCGGCCAATAGCAGCTTTGCTCCTTCGCTTTCTGGGCTCAGAGGCTGGGAAGGGGTGGGTCCGGGGGCGGGCTCAGGGGCGGGCTCAGGGGCGGGGCGGGCGCCCGAAGGTCCTCCGGAGGCCCGGCATTCTGCACGCTTCAAAAGCGCACGTCTGCCGCGCTGTTCTCCTCTTCCTCATCTCCGGGCCTTTCGACCTGCA(配列番号85)
CAATTCACTCCTCAGGTGCAGGCTGCCTATCAGAAGGTGGTGGCTGGTGTGGCCAATGCCCTGGCTCACAAATACCACTGAGATCTTTTTCCCTCTGCCAAAAATTATGGGGACATCATGAAGCCCCTTGAGCATCTGACTTCTGGCTAATAAAGGAAA(配列番号86)
TGGGCAGAGCGCACATCGCCCACAGTCCCCGAGAAGTTGGGGGGAGGGGTCGGCAATTGAACCGGTGCCTAGAGAAGGTGGCGCGGGGTAAACTGGGAAAGTGATGTCGTGTACTGGCTCCGCCTTTTTCCCGAGGGTGGGGGAGAACCGTATATAAGTGCAGTAGTCGCCGTGAACGTTCTTTTTCGCAACGGGTTTGCCGCCAGAACACAGGTAAGTGCCGTGTGTGGTTCCCCTCTGGTGCCTGGCCTCGCGCCGCCGTGTATCGCCCCGCCCTGGGCGGCAAGGCTGGCCCGGTCGGCACCAGTTGCGTGAGCGGAAAGATGGCCGCTTCCCGGCCCTGCTGCAGGGAGCTCAAAATGGAGGACGCGGCGCTCGGGAGAGCGGGCGGGTGAGTCACCCACACAAAGGAAAAGGGCCTTTCCGTCCTCAGCCGTCGCTTCATGTGACTCCACGGAGTACCGGGCGCCGTCCAGGCACCTCGATTAGTTCTCGAGCTTTTGGAGTACGTCGTCTTTAGGTTGGGGGGAGGGGTTTTATGCGATGGAGTTTCCCCACACTGAGTGGGTGGAGACTGAAGTTAGGCCAGCTTGGCACTTGATGTAATTCTCCTTGGAATTTGCCCTTTTTGAGTTTGGATCTTGGTTCATTCTCAAGCCTCAGACAGTGGTTCAAAGTTTTTTTCTTCCATTTCAGGTGTCGTGA(配列番号87)
CAAGGTCGGGCAGGAAGAGGGCCTATTTCCCATGATTCCTTCATATTTGCATATACTGTACGTACAAAATGGACTATCATATGCTTACCGTAACTTGAAAGTATTTCGATTTCTTGGCTTTATATATCTTGTGGAAAGGACGAGGATCC(配列番号88)
[HPV16陽性がん細胞に対する一体型アデノウイルスベクターの効果]
上記試験例2の結果から、4組8個のgRNAとして好ましい態様の下記のgRNA発現カセット(Set2)を搭載した一体型アデノウイルスベクター(Set2-PGK-NC9)を調製した。なお、アデノウイルスベクターには、図26に記載のものを用いた。
(1) N7
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S486G
標的配列 : GCAAAGATTCCATAATATAAG(配列番号72)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS443g+
標的配列 : gAGATGTCTTTGCTTTTCTTC(配列番号2)
(2) B1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S563g+
標的配列 : gAACCCAGCTGTAATCATGCA(配列番号7)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS507G
標的配列 : GCAACAAGACATACATCGAC(配列番号8)
(3) P1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S753G
標的配列 : GCAAGTGTGACTCTACGCTT(配列番号3)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS706g+
標的配列 : gATATTGTAATGGGCTCTGTC(配列番号11)
(4) H1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S893G
標的配列 : GCAGGTACCAATGGGGAAGA(配列番号12)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS859G
標的配列 : GGATCAGCCATGGTAGATTA(配列番号13)
・ HPV16陽性子宮頸がん細胞株
5株 : SiHa、CaSki、SKBIIIb、QG-H、QG-U
・ HPV16陽性中咽頭がん細胞株
4株 : SCC90、VU147T、UM-SCC-47、UM-SCC-104
・ 子宮頸部由来正常上皮細胞
2株 : HCK1T、HFF2T
各細胞を96ウェルプレートに1,000個/ウェルとなるように12ウェルに播種し、翌日一体型アデノウイルスベクター(Set2-PGK-NC9)をMOI=0からMOI=1,500の7段階でトリプリケートとなるよう感染し、MOI=0でモック感染したウェルがコンフルエントになった10日から14日後にメタノール固定し、Acid Red法で相対残存細胞数を定量した。各条件の3ウェルずつの残存細胞数の平均と標準誤差を算出し、モックのウェルを100とした相対残存細胞数をグラフ化した。代表例として、HPV16陽性がん細胞株SiHa、SCC90と、正常子宮頸部上皮細胞株HCK1Tの結果を図29に示す。
[CB-NC9アデノウイルスベクターと、Set2(N7H1B1P1)アデノウイルスベクターとを共感染した場合のHPV16ゲノムの欠失]
CB-NC9(又はCB-Cas9)を搭載したアデノウイルスベクターと、ガイドRNAとしてSet2(N7H1B1P1、試験例4参照)を搭載したアデノウイルスベクターとをSiHa細胞にMOI=500で感染させ、3日後にゲノムDNAを回収した。標的配列より広い領域を以下のプライマーを用いPCRで増幅し、ナノポアシーケンサーで解析した。アガロースゲル電気泳動の結果(図30)と一致して、大部分の配列は大きな欠損を有しておりE6E7の遺伝子発現ができない状態になっていることが確認された。
<プライマー>
・ 4816_HPV16-141F
caggagcgacccagaaagttacc(配列番号89)
・ 4814_HPV16-1135R
tcactaagtggactacccaa(配列番号90)
[Set 2-PGK-NC9とSet 2-EFd-NC9の性能比較]
試験例4と同様にして、4組8個のgRNA(Set2)を搭載した一体型アデノウイルスベクター(Set2-PGK-NC9)を調製した。
また、アデノウイルスベクターとして図27に記載のものを用い、4組8個のgRNA(Set2)を搭載した一体型アデノウイルスベクター(Set2-EFd-NC9)を調製した。なお、gRNAは、E1と、E4に分けてそれぞれ4個配置した。
1,000個/ウェルで96ウェルに播種したSiHa細胞に、Set 2-PGK-NC9又はSet 2-EFd-NC9アデノウイルスベクターをMOI=0、2、4、8、16、32、63、128、256、512、1,024、又は2,048で感染し、11日後に固定し、Acid Red法で相対残存細胞数を定量し、グラフ化した(図31)。値はトリプリケートの平均と標準誤差を示す。
また、グラフから求めたIC50とIC90の値は、下記のとおりであり、約4~6.5倍ほどSet 2-EFd-NC9の活性が高いことが確認された。
・ Set 2-EFd-NC9
IC50 ・・・ 40
IC90 ・・・ 256
・ Set 2-PGK-NC9
IC50 ・・・ 256
IC90 ・・・ 1,024
[HPV16陽性がん細胞に対する一体型ベクター(Set2-PGK-NC9)の効果]
試験例4と同様にして、4組8個のgRNA(Set2)を搭載した一体型アデノウイルスベクター(Set2-PGK-NC9)を調製した。この一体型アデノウイルスベクターを以下の細胞株に感染させ増殖抑制効果を調べた。
・ HPV16陽性子宮頸がん細胞株
SiHa、SKGIIIb
・ HPV16陽性中咽頭がん細胞株
UM-SCC-104、VU147T
・ 子宮頸部由来正常上皮細胞
HCK1
各細胞を96ウェルプレートに1,000個/ウェルとなるように12ウェルに播種し、翌日一体型アデノウイルスベクター(Set2-PGK-NC9)をMOI=0からMOI=1,500の7段階でトリプリケートとなるよう感染し、MOI=0でモック感染したウェルがコンフルエントになった10日から14日後にメタノール固定し、Acid Red法で相対残存細胞数を定量した。各条件の3ウェルずつの残存細胞数の平均と標準誤差を算出し、モックのウェルを100とした相対残存細胞数をグラフ化した。結果を図32に示す。
[HPV16陽性がん細胞に対する一体型ベクター(Set A-EFd-NC9)の効果]
4組8個のgRNA(P1B1H1Z1、下記参照、なお、gRNAは、E1と、E4に分けてそれぞれ4個配置した。)を搭載した以外は、試験例6と同様にして、一体型アデノウイルスベクター(Set A-EFd-NC9)を調製した。この一体型アデノウイルスベクターを以下の細胞株に感染させ増殖抑制効果を調べた。
(1) P1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S753G
標的配列 : GCAAGTGTGACTCTACGCTT(配列番号3)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS706g+
標的配列 : gATATTGTAATGGGCTCTGTC(配列番号11)
(2) B1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S563g+
標的配列 : gAACCCAGCTGTAATCATGCA(配列番号7)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS507G
標的配列 : GCAACAAGACATACATCGAC(配列番号8)
(3) H1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S893G
標的配列 : GCAGGTACCAATGGGGAAGA(配列番号12)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS859G
標的配列 : GGATCAGCCATGGTAGATTA(配列番号13)
(4) Z1
・ センス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_S1471g+
標的配列 : gACTAAAAACTAGTAATGCAA(配列番号14)
・ アンチセンス鎖を標的配列とするgRNA発現カセット
16_AS1438g+
標的配列 : gACATTTAAAATATTTGTAAG(配列番号15)
・ HPV16陽性子宮頸がん細胞株
SiHa、SKGIIIb
・ HPV16陽性中咽頭がん細胞株
UM-SCC-104、VU147T
・ 子宮頸部由来正常上皮細胞
HCK1
各細胞を96ウェルプレートに1,000個/ウェルとなるように12ウェルに播種し、翌日一体型アデノウイルスベクター(Set A-EFd-NC9)をMOI=0からMOI=1,500の7段階でトリプリケートとなるよう感染し、MOI=0でモック感染したウェルがコンフルエントになった10日から14日後にメタノール固定し、Acid Red法で相対残存細胞数を定量した。各条件の3ウェルずつの残存細胞数の平均と標準誤差を算出し、モックのウェルを100とした相対残存細胞数をグラフ化した。結果を図33に示す。
[オフターゲット候補配列の選択と検出]
8個のガイドRNAについてオフターゲット切断の可能性が高いと思われる12個のオフターゲット配列#1~#12を選んだ。PAM側の12塩基(シード配列)が完全一致し、残りの8塩基のうちミスマッチが4塩基以下のものをCRISPRDirectにより選択した。そのうちY染色体配列の配列とCTリッチな1カ所を除き、10カ所のオフターゲット効果をアンプリコンシーケンシングにより検出を試みた。
<PCRに用いた配列>
・ #1(ガイドRNA : 16_AS443g+)
$1F
TCATAGAGTTCTCTCTTAATTCTTTC(配列番号91)
$1R
TAAACTGGAGTTACCATTATGTAAAAG(配列番号92)
・ #2(ガイドRNA : 16_AS443g+)
$2F
ATCTGCAAACGCAGTCAGACCTTCATC(配列番号93)
$2R
TTGAAAAGTCACTGTAGTTGCCAGTGG(配列番号94)
・ #3(ガイドRNA : 16_S486G+)
$3F
ACAGCAAAAAGCAGCAGACTAAAC(配列番号95)
$3R
GCGAAGTTGCAATGCCATCTTTC(配列番号96)
・ #4(ガイドRNA : 16_S486G+)
$4F
GTTGGCTCACAGGACATCACTTAC(配列番号97)
$4R
TAAAATGATACAGCCATTCTGGAAAAC(配列番号98)
・ #5(ガイドRNA : 16_AS563g+(gAACCCAGCTGTAATCATGCATGG(配列番号99)))
$5F
CACACAAATGTTCATTTTACACAAATG(配列番号100)
$5R
CTGGCTTCTTTTACTCAGCATAGC(配列番号101)
・ #6(ガイドRNA : 16_AS706g+)
$6F
TGAGAGCTTGAGTATAAGAGTGCTTAC(配列番号102)
$6R
GTTAGACGTGACTAATGTAAAATGG(配列番号103)
・ #7(ガイドRNA : 16_AS706g+)
$7F
CTCTTCAGGCCTGTGCCCTCTGCAAC(配列番号104)
$7R
ACGGACATAGCCTGACCCAGGCTGG(配列番号105)
・ #8(ガイドRNA : 16_AS859G)
$8F
GGGAATAGGGAAAACTCATTGCTAAAAT(配列番号106)
$8R
CAGCCACAGTTATGGTTTCTACTTGG(配列番号107)
・ #9(ガイドRNA : 16_S893G)
$9F
AAGATAAATGTTTCCTATGCAAGTTTAC(配列番号108)
$9R
TAATGGTCATTATTAATGAGAGCTGTTC(配列番号109)
・ #10(ガイドRNA : 16_S893G)
$10F
GCAAATATTAATCAGGCTCTGACCATG(配列番号110)
$10R
CCTCTCTAAGTTCCAAAGTCTTGAAC(配列番号111)
8個連続及び12個連続のガイドRNA発現ユニットをE4部位に組み組んだベクター(図34~35(Axg8HBV-DR2、Axg12HBV-DR2-DR1);Kato Y et al., Int J Mol Sci, 22:10570, 2021)各6クローンの初代継代ストックを293細胞に感染し、細胞全ゲノムDNAをBspEIで切断し電気泳動を行った。アデノウイルスゲノムは細胞あたり数千万コピーに増幅するため、ウイルスDNAを分離することなくウイルスゲノム由来のバンドを見ることができる。結果を図36~37に示す。8個連続ユニットの場合(図36)はクローン1、4及び6でユニットが欠失あるいは増幅により生じたバンド(星印)が明らかに認められた。一方、クローン2、3及び5では、ユニットが欠失あるいは増幅により生じたバンドは認められず、8連続ユニットに対応するバンド(四角で示す)はこの段階ではほぼ安定と考えられた。12個連続ユニットの場合(図37)は6クローン中4クローンで欠失あるいは増幅による濃いバンドが見られた。クローン2及び6では欠失等による明らかなバンドは認められなかった。
なお、ガイドRNA発現ユニットの構成は、下記のとおりとした。
U6プロモーター-標的塩基-ガイドRNA土台
U6プロモーターの配列は、下記のとおりとした。
AAGGTCGGGCAGGAAGAGGGCCTATTTCCCATGATTCCTTCATATTTGCATATACGATACAAGGCTGTTAGAGAGATAATTAGAATTAATTTGACTGTAAACACAAAGATATTAGTACAAAATACGTGACGTAGAAAGTAATAATTTCTTGGGTAGTTTGCAGTTTTAAAATTATGTTTTAAAATGGACTATCATATGCTTACCGTAACTTGAAAGTATTTCGATTTCTTGGCTTTATATATCTTGTGGAAAGGACGAAACACC(配列番号112)
ガイドRNA土台の配列は、下記のとおりとした。
GTTTTAGAGCTAGAAATAGCAAGTTAAAATAAGGCTAGTCCGTTATCAACTTGAAAAAGTGGCACCGAGTCGGTGCTTTTTTTG(配列番号113)
標的塩基の配列は、下記のとおりとした。
・ 8個連続のガイドRNA発現ユニット
(1)GAAGCGAAGTGCACACGGTC(配列番号114)
(2)GAGGTGAAGCGAAGTGCACA(配列番号115)
(3)GGTTTCCATGCGACGTGCAG(配列番号116)
(4)GACCTGGTGGGCGTTCACGG(配列番号117)
(5)GTCTTATATAAGAGGACTCT(配列番号118)
(6)GACCTTGGGCAAGACCTGGT(配列番号119)
(7)GTCCTCTTATATAAGACCTT(配列番号120)
(8)GATGTCAACGACCGACCTTG(配列番号121)
・ 12個連続のガイドRNA発現ユニット
8個連続のガイドRNA発現ユニットの後に、下記の標的塩基を含むガイドRNA発現ユニットを配置した。
(9)GCAGAGGTGAAAAAGTTGCA(配列番号122)
(10)GACATGAACATGAGATGATT(配列番号123)
(11)GCTGTGCCTTGGGTGGCTTT(配列番号124)
(12)GAAGCTCCAAATTCTTTATA(配列番号125)
ガイドRNA発現ユニットが10個連続のベクター(図40)の場合を同様に検討した。切断する酵素はSmaIを用いた。10個連続のバンドは4.3kbであり、その下にあるベクターバックボーン由来のバンド(「A」で示す)と濃さを比較することにより欠失が検出できる(図41)。6クローンのうちクローン3及び4以外では4.3kbのバンドはその下のバンドより上にあるにもかかわらず薄くなっており、欠失が起きていることが示された。比較的安定と思われたクローン4を選択し、第3継代ストック及び第4継代ストックを調製し同様の実験を行ったところ(図42)バンドの太さがやや減少していた。10個連続では欠失が起こることが示された。
なお、ガイドRNA発現ユニットの構成は、下記のとおりとした。
U6プロモーター-標的塩基-ガイドRNA土台
U6プロモーターの配列は、3’端をGGATCC(BamHI、配列番号156)とした以外は、配列番号112と同様とした。
ガイドRNA土台の配列は、試験例10と同様に、配列番号113とした。
標的塩基の配列は、下記のとおりとした。
(1)GGCGCCTCCTGAGCACACGG(配列番号126)
(2)GTGATCTGCGATGGCTGCAA(配列番号127)
(3)GAAGAAGCTCGAAACTGGAA(配列番号128)
(4)gAGTTGAAGAGCTGCTTACTA(配列番号129)
(5)GTGGGGCTTCATCAACGACA(配列番号130)
(6)GAGCAAAACGACTAGCTGCC(配列番号131)
(7)GGGCAAAGTAACCCACATGA(配列番号132)
(8)gCAACAAATCAGCTAAACAGC(配列番号133)
(9)GTTCAGACACGATGCCCAAC(配列番号134)
(10)GCAGCTCAAGCTGAACTCCAG(配列番号135)
試験例11における10個のガイドRNA発現ユニットのうち2個(配列番号134、配列番号135)をE1部位、8個(配列番号126~配列番号133)をE4部位に組み込んだベクターを作製し(図43)、10連続の場合と同様に検討した。8連続ユニットを含む4.3kbのバンドは6クローン全てにおいてその下のバンドと比較してやや濃さが減少していた(図44)。減少が少ないと思われるクローン2及び5のうち前者を選択し、第3継代ストック及び第4継代ストックを調製し同様の実験を行ったところ(図45)、バンドの太さがやや減少していた。従って10個のユニットを2個と8個に分けて組み込んだ場合は、少なくとも8個連続の組み込み部分では少し欠失が起こっていた。この結果は試験例10の結果と矛盾しない。
試験例12で用いた10個のガイドRNAが実際に遺伝子をノックアウトできる活性を持つかどうかを検討した。10個のガイドRNAは2個ずつが組になり、5遺伝子(p62、NBR1、OPTN、TAX1BP1、NDP52)のダブルニッキング切断を行うように設計されている。試験例12で用いた2個及び8個に分割したユニットを持つベクターを、CBプロモーターによりCas9を発現するベクター(AxCBCas9)又はCas9ニッカーゼを発現するベクター(AxCBNC9)(Nakanishi T et al., Sci Rep, 11:3961)と混合し、HepG2細胞に共感染を行い、3日後に全細胞DNAを抽出した。感染条件は両ベクターとも感染重複度(multiplicity of infection, MOI)30又は60で行った。次いでそれぞれの標的遺伝子について、切断部位を含む断片をPCRで増幅し、T7E1アッセイにより標的遺伝子に起こった挿入/欠失(インデル(indel))を検出した。図46~55中、1stと2ndは2回の独立した実験の結果であることを示す。
Cas9ニッカーゼ発現ベクターとの共感染では、4遺伝子で30%~55%の効率で同時ノックアウトが確認された。ダブルニッキング切断では両方のガイドRNAが働いた場合のみで欠失が起きるため、この実験で8個のガイドRNAの活性が確認された。1つの遺伝子(NDP52)では、Cas9では40%の効率が検出されたが、Cas9ニッカーゼでは切断が検出されなかった。このことから2つのガイドRNAのうち1つだけが活性を示したと考えられた。従ってこのベクターは本条件においてガイドRNA10個のうち9個の同時発現を行ったことが示唆された。
12個のガイドRNA発現ユニットの6個をE1部位、別の6個をE4部位に組み込んだベクターを作製し(図56)、2個と8個の場合と同様に2継代ストックを検討し、欠失が見られないクローンを選択して3継代ストック、第4継代ストック、及び第5継代ストックを調製し、BspEI及びNgoMIVで切断した結果を図57及び58に示す。NgoMIV切断(図58)において、E4部位の6個のユニットを含む2.7kbのバンドはその下のベクターバックボーン由来のバンドよりも3レーンともやや濃く、欠失が起きていないことが示された。またE1部位については、BspEI切断(図57)においてこの6個のユニットを含む6.8kbのバンドは、もし欠失がなければその下にあるバックボーン由来の4.4kbの1.55倍の濃さになるはずである。実際の6.8kbのバンドの濃さは1.55倍に比して十分に濃く、欠失は起きていても少ないと考えられた。しかし、第5継代ストック(レーン5th)ではよく見ると6.8kbの濃いバンドの下に階段状の薄いバンドがあり、1ユニットが約400塩基であることからユニットがいくつか欠失したDNAがわずかに存在することが示唆された。以上の結果からこのベクター上の12個のユニットの欠失は非常に少なく、第4及び第5継代ストックでも極めて安定に保たれていることが明らかとなった。
なお、ガイドRNA発現ユニットの構成は、配置位置及び標的塩基の配列を下記とした以外は、試験例11と同様の構成とした。
・ E4部位
(1)gTCAGAGCGGCGCTTCTCGAA(配列番号136)
(2)GAAGATCCGAAAGAAATACC(配列番号137)
(3)GTACTTCCTCTTGTCCAGATC(配列番号138)
(4)gCTAGTGCCCTCTGACCTTAC(配列番号139)
(5)gTGAGCCACAGTGATATCAG(配列番号140)
(6)GATCCAGCTTCCTTCTGAAA(配列番号141)
・ E1部位
(1)gTGTAGCGCTCGATGATCACC(配列番号142)
(2)gTGAGAAGCAGCTGCCCGTCC(配列番号143)
(3)GATGCTGCTCTCGAATAAGT(配列番号144)
(4)GCATCCAACCAAAATCCCGGT(配列番号145)
(5)gTTTTGTTGGGGAACTTTGCC(配列番号146)
(6)gAAATCCCGGTAAGACACCAC(配列番号147)
HPV DNAを標的とする一体型ベクターでは8連続ガイドRNA発現ユニットに加えてCBプロモーター又はPGKプロモーターからCas9ニッカーゼを発現するユニットが組み込まれている。そしてCas9ニッカーゼをCBプロモーターから発現させた場合には少し欠失が起こり、PGKプロモーターを用いた場合には欠失があまり起こらないという結果であった。本試験例ではCas9ニッカーゼ発現プロモーターとして上記した短縮されたEFプロモーター(配列番号87)(EFdプロモーター)からCas9ニッカーゼを発現するユニット(EFdNC9)を持つ一体型ベクターを作製して用いた(図59)。
なお、ガイドRNA発現ユニットの構成は、配置位置及び標的塩基の配列を下記とした以外は、試験例11と同様の構成とした。
・ E4部位
(1)GCAACAAGACATACATCGAC(配列番号148)
(2)gAACCCAGCTGTAATCATGCA(配列番号149)
(3)GAAAAGGTTACAATATTGTA(配列番号150)
(4)GCAAGTGTGACTCTACGCTT(配列番号151)
・ E1部位
(1)GGATCAGCCATGGTAGATTA(配列番号152)
(2)GCAGGTACCAATGGGGAAGA(配列番号153)
(3)gACTAAAAACTAGTAATGCAA(配列番号154)
(4)gACATTTAAAATATTTGTAAG(配列番号155)
8個のガイドRNAユニットのうち4個をニッカーゼ発現ユニットとともにE1部位へ、他の4個をE4部位に組み込んだベクターを作製し(図62)、初代ストックを用いた検討を行った(図63)。試験例15では8個のユニットは連続して1カ所に組み込まれているため制限酵素切断で1本のバンドに含まれているが、この試験例16では4個ずつ2カ所に組み込まれているため2つの異なるバンドに含まれている。BspEIによる切断でE4部位の4ユニットを含む1.9kbのバンドはその下のバックボーン由来のバンドの濃さとの比較により6クローン全てにおいてほぼ減少を認めなかった。クローン1を選択して第3、第4及び第5継代ストックを調製し検討したところ減少がほとんど見られなかった(図64)。E1についても4ユニットを持つ4.7kbのバンドとバックボーン由来の4.4kbのバンドの濃さの比較から、欠失はほとんどないと考えられた。試験例15の図61のレーン5thにおいてバンドの濃さは半分以下であったことを考えると驚くべき結果である。従って一体型においても、8個のユニットを4個2組に分割して組み込むことにより欠失を大幅に減少させることが可能であった。
shRNAは21塩基のセンスストランド、約9塩基のループ、21塩基のアンチセンスストランド及び転写終始ポリUからなる約60塩基のRNAで、細胞の核内でプロセスされて単独のアンチセンスRNAとなり、mRNAやRNAウイルスゲノムと対合することにより発現抑制あるいはRNAウイルスの増殖阻止を行う。アデノウイルスベクターゲノムに組み込まれた発現ユニットは4個まで報告があるが、ガイドRNAと異なり21基のパリンドロームによる強固な2次構造のため、4個を超える多重ユニットを持つアデノベクターが作製可能であるかどうかは不明であった。
SCC90細胞はHPV DNAを染色体上に約300コピーもつヒト舌がん由来の細胞であり、HPVのE6及びE7の遺伝子の発現によりヌードマウスに腫瘍を形成する。
本試験例では、3匹のヌードマウスにSCC90細胞のゼノグラフト(種が異なる細胞のシート)を4カ所に移植した。次いでHPVのE6及びE7遺伝子を標的とする上記試験例8に記載の一体型アデノウイルスベクター(SetA-EFdNC9)を21日目から1日ごとに3回、27日目から4回、33日間から5回の腫瘍内投与を行なった(図69中の下向き矢印)。1回のベクター投与量はそれぞれ合計6×1010pfu、8×1010pfu、1×1011pfuとした。
なお、用いたガイドRNAの標的塩基配列は配列番号148から配列番号155である。
フェニルケトン尿症(phenylketonuria,PKU)の白人における発生頻度は9,000人に1人であり、その患者数は欧米だけで15万人である。変異酵素はフェニルアラニン水酸化酵素であり、モデルマウスではフェニルアラニンがセリンに変異した「TTC」→「TCC」の1塩基変異である。また代謝異常疾患の遺伝病では、疾患により異なるが一般的に酵素活性が正常の1/10でも日常生活に支障がない場合が多いため、ノックイン効率が10%なら実質治癒、5%なら症状改善が期待される。従って本研究でもノックイン効率5%を目標とした。
末端切断1 : gAACGGCGTCAATTGCATGCA(配列番号157)
末端切断2 : gCGTCAATTGCATGCAAGGTC(配列番号158)
TTCCGCCTCCGTCCTGTTGCTGGCTTACTGTCGTCTCGAGATTTCTTGGGTGGCCTGGCCTTCCGAGTCTTCCACTG(配列番号178)
また、図72に記載の制限酵素(AvrII、StuI)部位を含む配列は、「CCTAGGAGGCCTAG」(配列番号179)である。
ガイドa : GTAAGCCAGCAACAGGACGG(配列番号159)
ガイドb : GACGACAGTAAGCCAGCAAC(配列番号160)
ガイドc : gCTGTCGTCTCGAGATTTCTT(配列番号161)
ガイドd : gTCGTCTCGAGATTTCTTGGG(配列番号162)
ガイドe : gTCGAGATTTCTTGGGTGGCC(配列番号163)
末端切断b : gCTTTATCATCCACATGCCTG(配列番号164)
末端切断t : gCAAATAAATGTTTCTGTCAA(配列番号165)
「g(6+2)ベクター」について、第3次、第4次、第5次及びin vivo実験用精製ストック(以下、「purify」と称することがある。)を少量ずつ293細胞に感染し、感染細胞DNAを調製してClaIとNruIで同時切断した結果を図73に示す。E1部位由来の1.3kbのバンドはバックボーン由来のバンドと比較して濃さの減少は認められなかったが、E4部位に組み込まれた6個のユニットを含む5.3kbのバンドは減少が認められた。この減少は「g(6+2)ベクター」と「DN(3+1)ベクター」に特異的であり、他の20個近くの構築物では見られていない。原因は明らかではないが、「g(6+2)ベクター」、「DN(3+1)ベクター」に特異的であることから、後述のドナーDNA下流領域DNAにある異常構造が強固な2次構造を引き起こして6重ガイドユニットのゲノム複製を阻害していることが考えられた。6重ユニットの位置がこのドナーDNA下流領域の異常構造の位置と極めて近接していることがこの原因を示唆している。
実験の概略を図74に示す。「PKUマウス変異PAH配列」における「m」はPKU変異を持つ細胞株上の配列であり、図72に記載の正常マウス塩基配列にPKU変異(T→C)の1塩基を四角内に加えたものとなる。もしノックイン効率をin vitroで検討するための細胞株としてマウス由来細胞を用いると、本体の宿主がヒト細胞であるアデノベクターの導入効率が低いだけではなく、将来のex vivo治療モデルとのノックイン効率の比較を行うためにはヒト細胞である必要がある。そこでその細胞株として、モデルマウスの組織からPKU変異を中央に持ちドナーDNA断片より上流下流とも少し広い4kb超の断片をPCR法により調製し(「PKUマウス変異PAH配列」における黒太線)、その断片を染色体に有するヒトHepG2細胞株(PAH/HepG2細胞株)を作製した。PAHは遺伝子名である。
図75中、上段から順に、PKUマウスのアミノ酸配列(配列番号180)、PKUマウスの塩基配列(配列番号181)、ドナーの塩基配列(配列番号182)、ドナーのアミノ酸配列(配列番号183)を表す。なお、AvrII、StuIは、各制限酵素部位を表す。
PKUマウスのアミノ酸配列 : FLGGLAFRVS(配列番号180)
PKUマウスの塩基配列 : TTCTTGGGTGGCCTGGCCTTCCGAGTCTcC(配列番号181)
ドナーの塩基配列 : TTCCTAGGAGGCCTAGCCTTCCGAGTCTTC(配列番号182)
ドナーのアミノ酸配列 : FLGGLAFRVF(配列番号183)
上流プライマー140F : ACAATATGAACCAACAAGTACCTCC(配列番号166)
上流プライマー115R : CGGAAGGCTAGGCCTCCTAG(配列番号167)
下流プライマー113F : GAGATTTCCTAGGAGGCCTA(配列番号168)
下流プライマー143R : CCATGATCCCAGCTAGCCATCTGTG(配列番号169)
変異位置の上流と下流を合わせた全体のノックイン効率を検討するために、PAH/HepG2細胞に、「g(6+2)ベクター」と「Cas9発現ベクター」をそれぞれMOI 10となるように感染し、全細胞DNAを抽出した。そしてドナー配列の両外側にプライマーを設定したPCRを行い、その全長PCR断片(4kb超)を図72で示したStuIで切断して泳動することによりノックイン効率の定量を行なった。StuI(AGGCCT(配列番号184))は図74下段のプライマー115R及びプライマー113Rの配列の中に含まれており、全長PCR断片をこの位置で切断する。また下流側のプライマー143Rはこの実験では働かなかったため、その外側にプライマー193Rを設定し使用した(図74下段)。その結果を図77に示す。またプライマー193Rの塩基配列を以下に示す。
下流プライマー193R : CACAGGACAGCCTCATAGCTTGTCC(配列番号170)
PKUモデルマウスの新生仔に、図82に示すタイムコースにより「g(6+2)ベクター」及び「Cas9発現ベクター」を出生時に顔面静脈投与、8週目に尾静脈投与を行い、13週目に肝臓を回収した(n=4)。ベクターの投与量は出生時に4×108pfu/マウス、8週目に4×108pfu/マウスであり、8週目以降は100mg/kgのバニリンの持続投与を追加した。
一般的な点変異修復とcDNAノックインの比較を図88に示す。点変異修復では1つの変異塩基だけを正常化するが(図88上段)、1つの疾患でも変異塩基は極めて多種類存在し、点変異塩基の種類の数だけベクターを作製する必要がある。一方cDNAノックイン法では変異塩基部位はそのままにして(図88下段)、大きな治療用遺伝子発現ユニットを持つドナーDNAを、安全とされるセーフハーバー領域(マウスRosa26領域)に組み込むため(図88中央)、1疾患1ベクターが実現する。またcDNAを入れ代えるだけで多くの遺伝病の治療ベクターを次々に作製することが可能である。
これらのベクターの使用はCas9発現ベクターとの共感染で用いる。ドナーDNAのサイズは、ヒトPah発現ユニットを用いた場合は6.8kb、GFP遺伝子発現ユニットを用いた場合は6.2kbであり、このサイズはAAVベクターの組み込み可能なサイズ(4.7kb)をはるかに超えている。このドナーDNAは、1.7kbの右アームDNAと1.9kbの左アームDNA(図89左中央)に挟まれたPah正常遺伝子発現ユニット(2.3kb)又はGFP発現ユニット(1.8kb)(図89左上段)、及びマウスCypor遺伝子を標的とする2個のshRNA発現ユニット(図89左中段の2個のダイヤ(◇))からなる。これらは、ベクターのE1部位に組み込んだ。両アームの長さの合計は3.6kbと非常に大きく、これまでのベクターでは既に述べた点変異修復実験(合計4kb)以外に類を見ない。またノックインで組み込まれるユニットの長さはそれぞれ2.3kbと1.8kbであるが、このような長大なDNAを組み込むノックインは非常に難しいことが予想された。なおCypor遺伝子(cytochrome p450 reductase)を標的とするshRNAはアセトアミノフェンを介したin vivo選択法に用いられるものを用いた(Tiyaboonchai A, Grompe M et al., Nat Commun, 13:7391, 2022)。
セーフハーバー領域及びドナーDNA末端を標的とするガイドRNA :
GACTGGAGTTGCAGATCACG(配列番号171)。
本ベクターは2個のshRNA発現ユニットと2個のガイドRNA発現ユニットの合計4個のU6プロモーター発現ユニットを持つが、ベクターゲノム上でこれらのユニットが欠失なく維持されるかを試験例11の図41と同様の方法で検討した(図90(「Pah(2+2)」ベクター)及び図91(「GFP(2+2)」ベクター))。その結果どちらのベクターでも6クローンすべてにおいてユニットの脱落は検出されず、4個のユニットは安定に維持されていた。
図89に示すように本ベクターは複数のshRNA発現ユニットと複数のガイドRNA発現ユニットの両方を搭載するノックダウン/ノックインベクター(KD/KI多重ユニットベクター)である。shRNA発現ユニットとガイドRNA発現ユニットをそれぞれ複数有する構造のベクターはこれまで報告がない。一般論として、遺伝子発現を阻止するには遺伝子DNAをノックアウトすると同時にmRNAのノックダウンも行うことができれば、発現阻止を異なる機構で同時に行うことにより相加あるいは相乗効果が期待できる。特にガイドRNAにより遺伝子のノックアウトあるいはノックインを行いながら、Cypor shRNAの同時発現によりゲノム編集が行われた細胞を選択的に増殖させるという組み合わせを1つのベクターが行うことができれば、効率の高いゲノム編集が期待できる。AAVベクターではサイズ制限のためこれを行うことが難しい。またユニットの安定性を保つには多重ユニットはE1部位とE4部位の2カ所に分割されて組み込まれていることが望ましい。本ベクターは2ユニットずつ組み込まれた構造でこれを満たしている。
Cypor shRNA 1 :
GAAGAAGTGTCTCTATTCAGCTTCAAGAACGCTGAATAGAGACACTTCTTCAAAAAAA(配列番号172)
Cypor shRNA 2 :
GAACATTATTGTATTCTATGGTTCAAGAACCCATAGAATACAATAATGTTCAAAAAAA(配列番号173)
Cypor mRNA検出プライマー268-F :
GGGACTCTCACGAAGACACCAGTGC(配列番号174)
Cypor mRNA検出プライマー269-R :
CCACGTGATCTCCAGATTCATACCTG(配列番号175)
TFRC mRNA検出プライマー270-F :
ATGATGGATCAAGCCAGATCAGC(配列番号176)
TFRC mRNA検出プライマー271-R :
TGTATGTATTCTGGCTCAGCTGC(配列番号177)
図93はノックイン前のセーフハーバー領域(Rosa26領域)のマウスゲノム(図93上段)、ノックインベクター上のドナーDNA(図93中段)及びノックイン後のマウスゲノム上のドナーDNA(図93下段)の構造を示す図である。
Claims (31)
- CasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、Cas9ニッカーゼ又はそれをコードする核酸分子とを含み、
前記CasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子が、下記(1)~(33)から選択されるCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペア又はペアの組合せを含むことを特徴とするヒトパピローマウイルス(HPV)陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物:
(1) 配列番号1で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号2で表される配列若しくは配列番号2で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(2) 配列番号1で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号2で表される配列若しくは配列番号2で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(3) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号9で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号10で表される配列若しくは配列番号10で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(4) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(5) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(6) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(7) 配列番号1で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号2で表される配列若しくは配列番号2で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(8) 配列番号1で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号2で表される配列若しくは配列番号2で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号14で表される配列若しくは配列番号14で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号15で表される配列若しくは配列番号15で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(9) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(10) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(11) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号9で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号10で表される配列若しくは配列番号10で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号14で表される配列若しくは配列番号14で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号15で表される配列若しくは配列番号15で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(12) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号14で表される配列若しくは配列番号14で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号15で表される配列若しくは配列番号15で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(13) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号4で表される配列若しくは配列番号4で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号9で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号10で表される配列若しくは配列番号10で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号14で表される配列若しくは配列番号14で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号15で表される配列若しくは配列番号15で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(14) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号17で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号19で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(15) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号20で表される配列若しくは配列番号20で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号19で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(16) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号20で表される配列若しくは配列番号20で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(17) 配列番号23で表される配列若しくは配列番号23で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号24で表される配列若しくは配列番号24で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(18) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号17で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号27で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(19) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号17で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号28で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号29で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(20) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号20で表される配列若しくは配列番号20で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号27で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(21) 配列番号16で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号20で表される配列若しくは配列番号20で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号19で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(22) 配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号27で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(23) 配列番号25で表される配列若しくは配列番号25で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号26で表される配列若しくは配列番号26で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号18で表される配列若しくは配列番号18で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号19で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号21で表される配列若しくは配列番号21で表される配列の第2~20番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号22で表される配列若しくは配列番号22で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(24) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペア;
(25) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペア;
(26) 配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペア;
(27) 配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(28) 配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(29) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(30) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(31) 配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(32) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ;
(33) 配列番号7で表される配列若しくは配列番号7で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号8で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号3で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号11で表される配列若しくは配列番号11で表される配列の第3~21番目の塩基を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号12で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号13で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアと、
配列番号5で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子と、配列番号6で表される配列を標的とするCasガイドRNA又はそれをコードする核酸分子のペアとの組合せ。 - 前記CasガイドRNAをコードする核酸分子及び前記Cas9ニッカーゼをコードする核酸分子が、核酸ベクターに搭載されている請求項1に記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物。
- 前記核酸ベクターが、組換えアデノウイルスベクター又は組換えレンチウイルスベクターである請求項2に記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物。
- 前記組換えアデノウイルスベクターが、L4/E3領域において、12.4K遺伝子配列を欠失し、かつL4ポリA領域配列を有する組換えアデノウイルスベクターである請求項3に記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物。
- ベクターゲノム上で合計4個以上のCasガイドRNAをコードする核酸分子を2カ所以上の部位に分割して有する請求項4に記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物。
- ベクターゲノム上で合計6個以上のCasガイドRNAをコードする核酸分子を2カ所以上の部位に分割して有する請求項5に記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物。
- ベクターゲノム上で合計8個以上のCasガイドRNAをコードする核酸分子を2カ所以上の部位に分割して有する請求項5に記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物。
- CasガイドRNAをコードする核酸分子の最多の連続数が6個である請求項5に記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物。
- 前記Cas9ニッカーゼをコードする核酸分子が、配列番号87で表される短縮されたEFプロモーターの下流に位置する請求項2から3のいずれかに記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物。
- 前記Cas9ニッカーゼをコードする核酸分子と、前記Cas9ニッカーゼをコードする核酸分子とを同一ベクター上に有する請求項2から3のいずれかに記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物。
- 前記核酸ベクターが組換えアデノウイルスベクターであり、
前記Cas9ニッカーゼをコードする核酸分子が、前記アデノウイルスベクターのE4領域に搭載されている請求項4から5のいずれかに記載のHPV陽性がん又はHPV陽性前がん病変遺伝子治療用医薬組成物。 - L4/E3領域において、12.4K遺伝子配列を欠失し、かつL4ポリA領域配列を有することを特徴とする組換えアデノウイルスベクター。
- L4/E3領域において、アデノウイルス5型の位置付けで、第27,864番塩基~第28,137番塩基、及び第28,200番塩基以降が欠失している請求項12に記載の組換えアデノウイルスベクター。
- ベクターゲノム上で合計4個以上のCasガイドRNA発現ユニットを2カ所以上の部位に分割して有することを特徴とする組換えアデノウイルスベクター。
- 前記CasガイドRNA発現ユニットが、アデノウイルスの必須領域の少なくとも一部を挟んだ2カ所以上の部位に分割して搭載されている請求項14に記載の組換えアデノウイルスベクター。
- 前記CasガイドRNA発現ユニットが、前記アデノウイルスベクターのE1領域、E3領域、及びE4領域からなる群から選択される2カ所以上の部位に分割して搭載されている請求項14に記載の組換えアデノウイルスベクター。
- ベクターゲノム上で合計6個以上のCasガイドRNA発現ユニットを有する請求項14から16のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクター。
- ベクターゲノム上で合計8個以上のCasガイドRNA発現ユニットを有する請求項14から16のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクター。
- CasガイドRNA発現ユニットの最多の連続数が6個である請求項14から16のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクター。
- Casタンパク質発現ユニットを有する請求項14から16のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクター。
- 組換えアデノウイルスベクターが請求項12から13のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである請求項14から16のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクター。
- ヒトパピローマウイルス(HPV)を標的とするCasガイドRNA発現ユニットを有する請求項14から16のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクター。
- ベクターゲノム上で合計6個以上のショートヘアピンRNA発現ユニットを2カ所以上の部位に分割して有することを特徴とする組換えアデノウイルスベクター。
- 前記ショートヘアピンRNA発現ユニットが、アデノウイルスの必須領域の少なくとも一部を挟んだ2カ所以上の部位に分割して搭載されている請求項23に記載の組換えアデノウイルスベクター。
- 前記ショートヘアピンRNA発現ユニットが、前記アデノウイルスベクターのE1領域、E3領域、及びE4領域からなる群から選択される2カ所以上の部位に分割して搭載されている請求項23に記載の組換えアデノウイルスベクター。
- ベクターゲノム上で合計8個以上のショートヘアピンRNA発現ユニットを有する請求項23から25のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクター。
- ショートヘアピンRNA発現ユニットの最多の連続数が4個である請求項23から25のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクター。
- 組換えアデノウイルスベクターが請求項12から13のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである請求項23から25のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクター。
- ベクターゲノム上で、2個以上のCasガイドRNA発現ユニットと、2個以上のショートヘアピンRNA発現ユニットとを有することを特徴とする組換えアデノウイルスベクター。
- CasガイドRNAの標的がセーフハーバー領域であり、ショートヘアピンRNAの標的がCypor mRNAである請求項29に記載の組換えアデノウイルスベクター。
- 組換えアデノウイルスベクターが請求項12から13のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクターである請求項29から30のいずれかに記載の組換えアデノウイルスベクター。
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