JP2023116709A - 眼疾患のための遺伝子療法 - Google Patents

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Abstract

【課題】被験者における眼疾患の処置のための組成物及び方法を提供する。【解決手段】1つの側面において、CNGA3をコードする配列を含む核酸分子を含むアデノ関連ウイルスベクターを提供する。別の側面において、CNGB3をコードする配列を含む核酸分子を含むアデノ関連ウイルスベクターを提供する。別の側面において、REP-1をコードする配列を含む核酸分子を含むアデノ関連ウイルスベクターを提供する。望ましい態様において、被験者は、ヒト、ネコ、イヌ、ヒツジ又は非-ヒト霊長類である。【選択図】なし

Description

被験者における眼疾患の処置のための組成物及び方法を提供する。1つの側面において、CNGA3をコードする配列を含む核酸分子を含むアデノ関連ウイルスベクターを提供する。別の側面において、CNGB3をコードする配列を含む核酸分子を含むアデノ関連ウイルスベクターを提供する。別の側面において、REP-1をコードする配列を含む核酸分子を含むアデノ関連ウイルスベクターを提供する。望ましい態様において、被験者はヒト、ネコ、イヌ、ヒツジ又は非-ヒト霊長類である。
電子形態で提出された材料の文献援用
出願人は、電子形態で添付して申請される配列表材料を、本明細書の一部を構成するものとして援用する。このファイルは“17-8318PCT_Seq_Listing_ST25.txt”と標識される。
発明の背景
コロイデレミア(CHM)は、X-連鎖遺伝性網膜疾患であり、光受容体、網膜色素上皮(RPE)及び脈絡毛細管板の変性を特徴とする。症状は夜間視覚の悪さ(夜盲症)及び周辺視覚の進行的な喪失の病訴を以て生後10歳未満又は20歳未満に現れる。疾患の進行とともに視野は狭まる。これは、早い場合には30歳代に、中心視覚(視力)の喪失及び失明を以て最高点に達する。140種類を超えるCHM遺伝子中の突然変異がコロイデレミアを引き起こすことが見出された。突然変異は異常に小さい、非機能性及び/又は不安定なRabエスコートタンパク質-1(REP-1)タンパク質の産生、タンパク質の機能における低下又はREP-1タンパク質産生の喪失を生ずる場合がある。正常なREP-1の欠如は、細胞内トラフィッキングを助けるRabタンパク質の能力を崩壊させる。細胞内におけるタンパク質及び細胞小器官の移動不全は細胞の機能を衰えさせ、かつ早死にをもたらす。
コロイデレミア遺伝子のCHMは、膜トラフィッキングの調節に含まれるアミノ酸653個のタンパク質であるRabエスコートタンパク質-1(REP-1)をコードする。CHM遺伝子座はX-染色体上にあるので、コロイデレミアは典型的に男性においてのみ診断される。疾患の女性保因者は通常無症候性であるが、網膜検査は多くの場合に網膜及びRPEのまだらな変性を明らかにし、かつ女性被験者は正常なX染色体のX-不活性化(ライオニゼイション)の程度に応じて発症する場合がある。引用により本明細書に取り込まれる引用により本明細書に取り込まれる非特許文献1。引用により本明細書に取り込まれる非特許文献2も参照されたい。
色覚異常は常染色体劣性遺伝性網膜疾患のヘテロ接合グループ(heterogeneous group)であり、初期に発症する視力低下、不完全又は完全な色覚の異常、眼振、光回避(photoaversion)及び錐体光受容体機能の喪失により特徴付けられる。色覚異常被験者の約80%は錐体光受容体のcGMP調節カチオンチャンネル環状ヌクレオチド-感受性チャンネル(CNG)のアルファ又はベータサブユニット(A3及びB3)における突然変異を示す。ヒトの疾患に相同性があるCnga3欠損マウスは罹患した錐体光受容体の機能不全及び変性に導く錐体特異的な機能の喪失を明らかにする。
従って、ヒトの被験者におけるREP-1,CNGA3又はCNGB3の発現に有用な組成物が必要である。
Coussa,RG,Traboulsi,EI(2012)Choroideremia:a review of general findings and pathogenesis,Ophthalmic Genet 33(2):57-65 Vasireddyら、AAV-mediated gene therapy for choroideremia:preclinical studies in personalized models.PLoS One.2013 May 7;8(5):e61396
発明の概略
コロイデレミア(CHM)はX-連鎖網膜変性であり、それは生後10歳未満又は20歳未満に夜盲症及び周辺視覚の喪失を引き起こして発症する。疾患は中年期を通じて進行し、その頃にほとんどの被験者は失明する。CHMは遺伝子増強療法(gene augmentation therapy)のための好ましい標的であり、それは疾患が網膜細胞の健康に必要なタンパク質、CHM遺伝子によりコードされるRabエスコートタンパク質1(REP1)の機能の喪失の故だからである。ヒトの遺伝子療法研究において確立された実績を有する組換えアデノ関連ウイルス(rAAV)中にCHMcDNAをパッケージングする場合がある。さらに、Rab27のようなRabタンパク質をプレニル化し、REP-1欠損細胞中のプレニル化の欠如の故のRab27局在化及びトラフィッキングにおける欠陥を修正するREP1の能力を含むその活性を実証(document)するための高感度かつ定量的なアッセイがある。
1つの側面において、Rabエスコートタンパク質-1(REP-1)をコードするコドン最適化cDNA配列を提供する。1つの態様において、コドン最適化cDNA配列は配列番号3の変異体である。別の態様において、コドン最適化cDNA配列は配列番号1である。別の態様において、cDNA配列はヒトにおける発現のためにコドン最適化される。
別の態様において、発現カセットはREP-1をコードするコドン最適化核酸配列を含む。1つの態様において、発現カセットは配列番号1のcDNA配列を含む。さらに別の態様において、REP-1コード配列は、5’及び3’AAV ITR配列の間に位置する。1つの態様において、ベクターゲノムは5’ITR及び3’ITRの間の及びそれらを含む核酸配列のすべてを含む。
別の態様において、アデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供する。AAVベクターはAAVキャプシド及びAAV逆位末端反復配列を含む核酸配列及びヒトRabエスコートタンパク質-1(REP-1)をコードする核酸配列及び宿主細胞におけるREP-1の発現を方向付ける発現調節配列を含む。1つの態様において、REP-1配列は全長REP-1タンパク質をコードする。1つの態様において、REP-1配列は配列番号2のタンパク質配列である。
1つの側面において、環状ヌクレオチド感受性チャンネルアルファ3(CNGA3)をコードするコドン最適化cDNA配列を提供する。1つの態様において、コドン最適化cDNA配列は配列番号13又は配列番号15の変異配列である。別の態様において、コドン最適化cDNA配列は配列番号9又は配列番号11である。別の態様において、cDNA配列はヒトにおける発現のためにコドン最適化される。
別の側面において、CNGB3をコードするコドン最適化cDNA配列が提供される。1つの態様において、コドン最適化cDNA配列は配列番号19又は21又は23の変異体である。別の態様において、コドン最適化cDNA配列は配列番号45である。別の態様において、cDNA配列はヒトにおける発現のためにコドン最適化されている。
別の側面において、発現カセットは環状ヌクレオチド感受性チャンネルアルファ3(CNGA3)をコードするコドン最適化核酸配列を含む。1つの態様において、発現カセットは配列番号9、配列番号11、配列番号13又は配列番号15のcDNA配列を含む。さらに別の態様において、CNGA3コード配列は5’及び3’AAV ITR配列の間に位置する。
別の側面において、発現カセットは環状ヌクレオチド感受性チャンネルベータ3(CNGB3)をコードするコドン最適化核酸配列を含む。1つの態様において、発現カセットは配列番号19又は配列番号21又は配列番号23又は配列番号45のcDNA配列を含む。さらに別の態様において、CNGB3コード配列は5’及び3’AAV ITR配列の間に位置する。
別の態様において、アデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供する。AAVベクターはAAVキャプシド及びAAV逆位末端反復配列を含む核酸配列及びヒトCNGA3をコードする核酸配列及び宿主細胞におけるCNGA3の発現を方向付ける発現調節配列を含む。1つの態様において、CNGA3配列は全長CNGA3タンパク質をコードする。1つの態様において、CNGA3配列は配列番号10、配列番号12又は配列番号14のタンパク質配列である。
別の態様において、アデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供する。AAVベクターはAAVキャプシド及びAAV逆位末端反復配列を含む核酸配列及びヒトCNGB3をコードする核酸配列及び宿主細胞におけるCNGB3の発現を方向付ける発現調節配列を含む。1つの態様において、CNGB3配列は全長CNGB3タンパク質をコードする。1つの態様において、CNGB3配列は配列番号20のタンパク質配列である。
別の側面において、AAV8キャプシド及び発現カセットを含むアデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供し、ここで該発現カセットはREP-1をコードする核酸配列と、逆位末端反復配列と、宿主細胞におけるREP-1の発現を方向付ける発現調節配列とを含む。1つの態様において、発現調節配列はニワトリベータアクチン(CBA)プロモーターをサイトメガロウイルス(CMV)エンハンサーと一緒に含む。1つの態様において、核酸配列は配列番号1を含む。
さらに別の側面において、AAV8キャプシド及び発現カセットを含むアデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供し、ここで該発現カセットはCNGA3をコードする核酸配列と、逆位末端反復配列と、宿主細胞におけるCNGA3の発現を方向付ける発現調節配列とを含む。1つの態様において、発現調節配列はロドプシンキナーゼプロモーターを含む。1つの態様において、発現調節配列はヒト錐体アレスチンプロモーターを含む。1つの態様において、核酸配列は配列番号9を含む。1つの態様において、核酸配列は配列番号11を含む。
さらに別の側面において、AAV8キャプシド及び発現カセットを含むアデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供し、ここで該発現カセットはCNGB3をコードする核酸配列と、逆位末端反復配列と、宿主細胞におけるCNGB3の発現を方向付ける発現調節配列とを含む。
別の側面において、AAV2キャプシド及び発現カセットを含むアデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供し、ここで該発現カセットはREP-1をコードする核酸配列と、逆位末端反復配列と、宿主細胞におけるREP-1の発現を方向付ける発現調節配列とを含む。1つの態様において、発現調節配列はCBAプロモーターをCMVエンハンサーと一緒に含む。1つの態様において、核酸配列は配列番号1を含む。
別の側面において、AAV2キャプシド及び発現カセットを含むアデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供し、ここで該発現カセットはCNGA3をコードする核酸配列と、逆位末端反復配列と、宿主細胞におけるCNGA3の発現を方向付ける発現調節配列とを含む。1つの態様において、発現調節配列はロドプシンキナーゼプロモーターを含む。1つの態様において、発現調節配列はヒト錐体アレスチンプロモーターを含む。1つの態様において、核酸配列は配列番号9を含む。1つの態様において、核酸配列は配列番号11を含む。
さらに別の側面において、AAV2キャプシド及び発現カセットを含むアデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供し、ここで該発現カセットはCNGB3をコードする核酸配列と、逆位末端反復配列と、宿主細胞におけるCNGB3の発現を方向付ける発現調節配列とを含む。
さらに別の側面において、AAV9キャプシド並びに発現カセットを含み、前記発現カセットがCNGA3をコードする核酸配列、逆位末端反復配列及び宿主細胞におけるCNGA3の発現を方向付ける発現調節配列を含む、アデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供する。1つの態様において、発現調節配列はロドプシンキナーゼプロモーターを含む。1つの態様において、発現調節配列はヒト錐体アレスチンプロモーターを含む。1つの態様において、核酸配列は配列番号9を含む。1つの態様において、核酸配列は配列番号11を含む。
さらに別の側面において、AAV9キャプシド並びに発現カセットを含み、前記発現カセットがCNGB3をコードする核酸配列、逆位末端反復配列及び宿主細胞におけるCNGB3の発現を方向付ける発現調節配列を含む、アデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供する。
別の側面において、AAV9キャプシド並びに発現カセットを含み、前記発現カセットがREP-1をコードする核酸配列、逆位末端反復配列及び宿主細胞におけるREP-1の発現を方向付ける発現調節配列を含む、アデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供する。1つの態様において、発現調節配列はCBAプロモーターをCMVエンハンサーと一緒に含む。1つの態様において、核酸配列は配列番号1を含む。
別の側面において、製薬学的に許容され得る担体、希釈剤、賦形剤及び/又は添加剤と、本明細書に説明される少なくとも1つのウイルスベクターとを含む製薬学的組成物を提供する。
さらなる側面において、製薬学的組成物は製薬学的に許容され得る担体、希釈剤、賦形剤及び/又は添加剤と、核酸配列、プラスミド、ベクター又は本明細書に特定的に説明されるrAAVのようなウイルスベクターとを含む。
別の側面において、コロイデレミアの処置方法を提供する。1つの態様において、該方法は本明細書に説明されるREP-1をコードするAAVベクターを含む組成物を必要とする被験者に投与することを含む。
別の側面において、色覚異常の処置方法を提供する。1つの態様において、該方法は本明細書に説明されるCNGA3をコードするAAVベクターを含む組成物を必要とする被験者に投与することを含む。
別の側面において、色覚異常の処置方法を提供する。1つの態様において、該方法は本明細書に説明されるCNGB3をコードするAAVベクターを含む組成物を必要とする被験者に投与することを含む。
さらに別の側面において、AAVベクターの作製のためのプラスミドを提供する。1つの態様において、該プラスミドは本明細書に説明されるREP-1をコードするコドン最適化cDNA配列を含む。別の態様において、前記プラスミドは本明細書に説明されるCNGA3をコードするコドン最適化cDNA配列を含む。別の態様において、前記プラスミドはCNGB3をコードするコドン最適化cDNA配列を含み、それは配列番号19又は配列番号21と少なくとも70%の同一性を共有する配列である。さらに別の態様では、プラスミドは本明細書に説明されるCNGB3をコードするコドン最適化cDNA配列を含む。1つの態様において、前記プラスミドはモジュール的(modular)である。
別の側面において、rAAVウイルスの作製方法を提供する。該方法は、感染性AAVエンベロープ又はキャプシド中に遺伝子発現カセットウイルスゲノムをパッケージングすることを可能にするのに十分なウイルス配列の存在下で本明細書に説明されるプラスミドを保有するパッケージング細胞を培養することを含む。別の側面において、前記方法に従って作製される組換えAAVを提供する。
本発明の他の側面及び利点は以下の本発明の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。
図1A及び図1Bは、培養された84-31HEK細胞のトランスフェクション後の試験管内REP-1タンパク質発現を示すゲルである。各ゲルの第1レーンはプラスミドp944から発現した本明細書に説明されるコドン最適化REP-1の発現を示す。第2レーンはプラスミドp742からの天然のREP-1の発現を示す。第3のレーンは、プラスミドでトランスフェクションされなかった84-31細胞によるREP-1の内在性発現を示す。最後のレーンはブランクである。ゲルは、本明細書に説明されるコドン最適化REP-1配列が天然のREP-1配列より高いレベルのタンパク質発現を生ずることならびに外部からトランスフェクションされたプラスミドからの発現のレベルが内在性REP-1発現より何倍も高いことを示す。 図2Aから図2Fは、配列番号1の天然のREP-1コード配列対配列番号3のコドン最適化REP-1コード配列のアラインメントである。 図3Aから図3Fは、配列番号13の天然のCNGA3コード配列対配列番号9のコドン最適化CNGA3コード配列のアラインメントである。 図4Aから図4Fは、CNGB3天然ORF(配列番号19)対CNGB3改変ORF(配列番号21)対改変された末端を有するCNGB3改変orf(配列番号23)のアラインメントである。点突然変異が強調されている。 図5は、本明細書に説明されるp584のプラスミドマップである。p584の配列は配列番号7に示される。 図6は、本明細書に説明されるAAV.hCHMco.バージョン2aのプラスミドマップである。バージョン2aの配列は配列番号25に示される。 図7は、本明細書に説明されるAAV.hCHMco.バージョン2bのプラスミドマップである。バージョン2bの配列は配列番号26に示される。 図8は、本明細書に説明されるAAV.hCHMco.バージョン3aのプラスミドマップである。バージョン3aの配列は配列番号27に示される。 図9は、本明細書に説明されるAAV.hCHMco.バージョン3bのプラスミドマップである。バージョン3bの配列は配列番号28に示される。 図10は、本明細書に説明されるAAV.hCHM.バージョン1のプラスミドマップである。バージョン1の配列は配列番号29に示される。 図11は、AAV産物不純物へのラムダインサートの効果のグラフである。qPCR試験から、すべてのa-バージョン(ラムダ含有)ベクターはずっと減少したKan+シグナルを有する。 図12Aは、AAV8.2bを5×109(5E9)(高用量)個のベクターゲノムコピーにおいて注入されたCD-1マウスの眼組織における~75-80kDaのタンパク質のヒト抗REP-1抗体検出を示すウェスタンブロットである。5×108個(低用量)においてAAV8.2bを注入された動物は~75-80kDaにおいて非常に弱いタンパク質バンドを示した。図12Bは、抗REP-1抗体を用いて検出されたAAV8.3b注入CD1マウス(グループ当たり2匹のマウス)の眼組織のウェスタンブロット分析であり、それは低用量で注入された1個の眼及び高用量のAAV8.3bを注入された両眼における~75-80kDaのタンパク質の存在を明らかにした。注入されなかったマウスの眼組織において、REP-1発現は検出されなかった。 図13A及び図13Bは、本明細書に説明されるpAAV-RK1-天然CNGA3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号30に示される。 図14A及び図14Bは、本明細書に説明されるpAAV-RK1-コドン最適化CNGA3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号31に示される。 図15A及び図15Bは、本明細書に説明されるpAAV-RK1-コドン最適化CNGA3変異体3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号32に示される。 図16A及び図16Bは、本明細書に説明されるpAAV-hCAR-天然CNGA3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号33に示される。 図17A及び図17Bは、本明細書に説明されるpAAV-hCAR-コドン最適化CNGA3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号34に示される。 図18A及び図18Bは、本明細書に説明されるpAAV-hCAR-コドン最適化CNGA3変異体3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号35に示される。 図19A及び図19Bは、本明細書に説明されるpAAV-CMV-CBA-天然CNGA3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号36に示される。 図20A及び図20Bは、本明細書に説明されるpAAV-CMV-CBA-コドン最適化CNGA3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号37に示される。 図21A及び図21Bは、本明細書に説明されるpAAV-CMV-CBA-コドン最適化CNGA3変異体3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号38に示される。 図22A及び図22Bは、本明細書に説明されるpAAV-RK1-天然CNGB3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号39に示される。 図23A及び図23Bは、本明細書に説明されるpAAV-RK1-コドン最適化CNGB3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号40に示される。 図24A及び図24Bは、本明細書に説明されるpAAV-hCAR-天然CNGB3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号41に示される。 図25A及び図25Bは、本明細書に説明されるpAAV-hCAR-コドン最適化CNGB3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号42に示される。 図26A及び図26Bは、本明細書に説明されるpAAV-CMV-CBA-天然CNGB3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号43に示される。 図27A及び図27Bは、本明細書に説明されるpAAV-CMV-CBA-コドン最適化CNGB3のプラスミドマップを提供する。配列は配列番号44に示される。 図28は、記載されるベクターを形質導入された84-31細胞でのhCNGA3タンパク質発現を示すウェスタンブロットである。形質導入の48時間後、タンパク質を回収(harvest)しウェスタンブロッティングを実施した。天然及びコドン最適化(hopt)タンパク質は79kDaであると予想され、V3-hoptは85kDaであると予想される。 図29は、記載されるベクターを形質導入された84-31細胞でのhCNGA3タンパク質発現を示すウェスタンブロットである。形質導入の48時間後、タンパク質を回収しウェスタンブロッティングを実施した。天然及びコドン最適化(hopt)タンパク質は79kDaであると予想され、V3-hoptは85kDaであると予想される。 図30は、3つの記載されるベクターについてRT-PCRにより測定されるベクター/プラスミド発現を示す3つの棒グラフである。 図31は、実施例8に説明される、記載されるベクターで処置されたCNGA3ヌルマウスについての錐体ERGの結果を示す棒グラフである。すべての群でn>5、エラーバーは標準偏差を表す。 図32A及び図32Bは、非形質導入(図32A)及び形質導入(図32B)細胞の蛍光強度を示す2つの折れ線グラフである。これらの結果は、cGMP添加後の形質導入対非形質導入84-31細胞におけるカルシウム取込みを示している。各系列は、一細胞である。 図33は、実施例9に説明される、記載されるベクターで処置されたCNGB3ヌルマウスについての錐体ERGの結果を示す棒グラフである。 図34は、AAV産物不純物に対するラムダインサートの効果のグラフである。 図35は、指示されたrAAVを、眼当たり5E7ベクターゲノムコピーにおいて注入されたCD-1マウスの眼組織における約75~80kDaのタンパク質のヒト抗REP-1抗体検出を示すウェスタンブロットである。A1、A2及びA3はそれぞれ動物1、2及び3を示す。 図36は、指示されたrAAVを、眼あたり1E8ベクターゲノムコピーにおいて注入されたCD-1マウスの眼組織における約75~80kDaのタンパク質のヒト抗REP-1抗体検出を示すウェスタンブロットである。A1、A2及びA3はそれぞれ動物1、2及び3を示す。 図37は、指示されたrAAVを、眼あたり5E8ベクターゲノムコピーにおいて注入されたCD-1マウスの眼組織における約75~80kDaのタンパク質のヒト抗REP-1抗体検出を示すウェスタンブロットである。A1及びA2はそれぞれ動物1及び2を示す。 図38は、指示されたrAAVを、眼あたり5E9ベクターゲノムコピーにおいて注入されたCD-1マウスの眼組織における約75~80kDaのタンパク質のヒト抗REP-1抗体検出を示すウェスタンブロットである。A1及びA2はそれぞれ動物1及び2を示す。 図39A及び図39Bは、指示されたrAAVを、眼あたり5E9ベクターゲノムコピー(図39A)又は眼あたり1E10ベクターゲノムコピー(図39B)において注入されたCD-1マウスの眼組織における約75~80kDaのタンパク質のヒト抗REP-1抗体検出を示すウェスタンブロットである。A3、A4、A5、及びA6はそれぞれ動物3、4、5、及び6を示す。 図40は、PBWT3.1細胞又はBMC1細胞における種々の投与量でのAAV8.CMV/CbA-GFP(物質(article)6と示される)及びAAV2.CMV/CbA-GFP(物質5と示される)の形質導入効率のグラフである。バックグラウンドよりも上のGFPの倍変化はy軸にプロットし、単位ベクターゲノムコピーの投与量はx軸上に示した。 図41は、図44で説明される細胞中でのカスパーゼ3陽性細胞のパーセントを示す棒グラフを提供する。Stauroはスタウロスポリン処置細胞を示し、UNTは非処置細胞である。物質1はAAV2.V2aであり;物質2はAAV8.V3aであり;物質3はAAV8.V1である。 図42は、AAV8.V2a、AAV8.V3a及びAAV8.V1での形質導入後のCHM患者由来iPSCにおける標的RABタンパク質のプレニル化を示す棒グラフを提供する。CHM患者由来iPSC細胞株JB588は、Arg555停止(AGAからTGAへ)のCHM突然変異を示している。CHM患者由来iPSC細胞株JB527は、CHMのEx2~4の欠失を示している。CHM患者由来iPSC細胞株JB415は、Ex10c.1327~1328delATのCHM突然変異を示している。左パネルでは、非形質導入iPSC細胞に正規化された組み込まれた3H GGPPはy軸にプロットした。右パネルでは、組み込まれた3H GGPPのpmolでの量はy軸にプロットした。 図43Aは、実施例16において説明される試験物質についての注入5~7週間後の錐体応答の結果を示している。WT=野生型、Un=非注入のCnga3ヌルマウス、Ex=賦形剤を注入されたCnga3ヌルマウス;OPT=コドン最適化、NAT=天然の、V3=変異体3;NA=該当なし、L=低用量(8E8vg/眼)、H=高用量(8E9vg/眼);エラーバー=標準偏差、閾値=賦形剤平均よりも上の4標準偏差、*P<0.05、**P<0.01、***P<0.001。図43Bは、実施例16において説明される試験物質についての注入5~7週間後の杆体応答の結果を示している。WT=野生型、Un=非注入のCnga3ヌルマウス、Ex=賦形剤を注入されたCnga3ヌルマウス;OPT=コドン最適化、NAT=天然の、V3=変異体3;NA=該当なし、L=低用量(8E8vg/眼)、H=高用量(8E9vg/眼);エラーバー=標準偏差、*P<0.05、**P<0.01、***P<0.001。 図44Aは、実施例16において説明される試験物質についての注入12~15週間後の錐体応答の結果を示している。WT=野生型、Un=非注入のCnga3ヌルマウス、Ex=賦形剤を注入されたCnga3ヌルマウス;OPT=コドン最適化、NAT=天然の、V3=変異体3;NA=該当なし、L=低用量(8E8vg/眼)、H=高用量(8E9vg/眼);エラーバー=標準偏差、閾値=賦形剤平均よりも上の4標準偏差、*P<0.05、**P<0.01、***P<0.001。図44Bは、実施例16において説明される試験物質についての注入12~15週間後の杆体応答の結果を示している。WT=野生型、Un=非注入のCnga3ヌルマウス、Ex=賦形剤を注入されたCnga3ヌルマウス;OPT=コドン最適化、NAT=天然の、V3=変異体3;NA=該当なし、L=低用量(8E8vg/眼)、H=高用量(8E9vg/眼);エラーバー=標準偏差、*P<0.05、**P<0.01、***P<0.001。 図45A及び図45Bは、本明細書に説明されるpAAV-hCAR-天然-CNGA3-WPRE(p1122)のプラスミドマップを提供する。pAAV-hCAR-天然-CNGA3-WPRE(p1122)の配列は配列番号46に示されている。
発明の詳細な説明
本明細書に説明される方法及び組成物は、眼疾患、主にコロイデレミアのような失明疾患の処置のために哺乳類被験者にREP-1をコードする最適化CHMを送達するための組成物及び方法を含む。さらに、本明細書に説明される方法及び組成物は、眼疾患、主に色覚異常のような失明疾患の処置のために哺乳類被験者に最適化CNGA3又はCNGB3を送達するための組成物及び方法を含む。1つの態様において、そのような組成物はR
EP-1、CNGA3又はCNGB3コード配列のコドン最適化を含む。これらの特徴は産物の有効性を向上させ、より低用量の試薬(reagent)が用いられるので安全性を向上させると思われる。この導入遺伝子カセットの最適化は、内在性配列を用いて産生され得るレベルと比較して実験的タンパク質の産生のレベルを理論的に最大にする場合があると思われる。しかしながら、それぞれ配列番号3、配列番号13及び配列番号19に示されるような天然のREP1、CNGA3及びCNGB3コード配列を含む組成物も本明細書に含まれる。REP-1、CNGA3又はCNGB3のいずれかに関して態様が説明される場合、類似の態様が他に引用されることが意図されていることが理解されるべきである。
本明細書で用いられる技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野における通常の熟練者により、及び出版された本への参照により通常理解されると同じ意味を有し、出版された本は本出願中で用いられる用語の多くへの一般的な指針を当該技術分野における熟練者に与える。本明細書中に含有される定義は、本明細書中の成分及び組成物の説明において明白性のために与えられ、特許請求される本発明を制限することを意図していない。
コロイデレミア遺伝子、CHMは膜トラフィッキングに含まれると考えられる653個のアミノ酸のタンパク質であるRabエスコートタンパク質-1(REP-1)をコードする。本明細書で用いられる場合、「REP-1」及び「CHM」という用語は、コード配列を指す場合には互換的に用いられる。CHM遺伝子座はX-染色体上にあるので、コロイデレミアは典型的に男性のみにおいて診断される。疾患の女性保因者は通常無症候性であるが、網膜検査は多くの場合に網膜及びRPEのまだらな変性を明らかにし、かつ女性被験者は正常なX染色体のX-不活性化(ライオニゼイション)の程度に応じて冒され得る。上記で引用されたCoussaを参照されたい。ヒトREP-1をコードする天然のアミノ酸配列はGenBank受け入れ番号P24386において報告され、本明細書において配列番号2で再現される。CHMの天然のヒト核酸配列は本明細書において配列番号3で再現される(受け入れ番号NM_000390.2)。
環状ヌクレオチド-感受性(CNG)イオンチャンネルは、網膜及び嗅覚受容体におけるシグナル伝達の基礎となる重要媒介物である。錐体CNGチャンネルの2つの構造的に関連するサブユニットをコードするCNGA3及びCNGB3における遺伝子的欠陥は色覚異常を生ずることが知られている。CNGA3は694アミノ酸タンパク質である。CNGBは809アミノ酸タンパク質である。
色覚異常は先天性常染色体劣性網膜疾患のヘテロ接合グループであり、それは初期発症錐体光受容体機能障害、重度に低下した視力、損なわれた又は完全な色覚異常及び羞明により顕症する。ヒトCNGA3をコードする天然の核酸配列はGenBank受け入れ番号XM_011210554.1に報告されており、配列番号13に再現されている。ヒトCNGA3をコードする天然の核酸配列はGenBank受け入れ番号XM_011210554.1に報告されており、配列番号13に再現されている。追加のエキソンを含むヒトCNGA3 X1変異体に関する天然の核酸配列は、GenBank受け入れ番号NM_001298.2に報告されており、配列番号15に再現されている。ヒトCNGB3をコードする天然の核酸配列は配列番号19に再現されている。
本発明の一部の態様において、被験者は「眼疾患」を有し、本発明の成分、組成物及び方法はそれの処置のために設計される。本明細書で用いられる場合、「被験者」という用語はヒト、獣医学的又は農場動物、家畜又はペット及び臨床研究のために通常用いられる動物を含む哺乳類動物を意味する。1つの態様において、これらの方法及び組成物の被験者はヒトである。さらに別の適切な被験者にはネズミ、ラット、イヌ、ネコ、ブタ、ウシ
、ヒツジ、非-ヒト霊長類及び他が含まれるがこれらに限られない。本明細書で用いられる場合、「被験者(subject)」という用語は「患者(patient)」と互換的に用いられる。
本明細書で用いられる場合、「眼疾患」にはスターガルト病(常染色体優性又は常染色体劣性)、網膜色素変性症及びパターンジストロフィーを含むがこれらに限られないコーンロッドジストロフィー(cone-rod dystrophies)及び網膜疾患が含まれる。1つの態様において、被験者は色覚異常を有する。他の態様において、被験者はコロイデレミア又はX-連鎖遺伝性網膜変性を有する。そのような眼疾患の臨床的徴候は、周辺視覚の低下、中心(読書(reading))視覚の低下、夜間視覚の低下、色覚の喪失、視力の低下、光受容体機能の低下、色素変化(pigmentary changes)及び究極的に失明を含むがこれらに限られない。
本明細書で用いられる場合、「処置(treatment)」又は「処置する(treating)」という用語は、眼疾患の1つ又はそれより多くの症状の改善の目的で本明細書に説明される1種もしくはそれより多い化合物又は組成物を被験者に投与することを含んで定義される。かくして「処置」は、与えられる被験者における眼疾患の発症又は進行の軽減、疾患の予防、疾患の症状の重度の軽減又は失明の進行を含むそれらの進行の遅延、疾患の症状の除去、疾患の発症の遅延又は疾患の進行若しくは治療の有効性の監視の1つ又はそれより多くを含む場合がある。
核酸配列又はタンパク質を説明するために用いられる場合、「外来性」という用語は、核酸又はタンパク質が染色体又は宿主細胞中でそれが存在している位置に自然には存在しないことを意味する。外来性核酸配列は、同じ宿主細胞又は被験者に由来し、その中に挿入されるが、非-自然の状態、例えば異なるコピー数で又は異なる調節要素の調節下で存在する配列も指す。
核酸配列又はタンパク質を説明するために用いられる場合、「異種(heterologous)」という用語は、核酸又はタンパク質が、それが発現される宿主細胞又は被験者と異なる生物か、同じ生物の異なる種かに由来することを意味する。プラスミド、発現カセット又はベクター中のタンパク質又は核酸に言及して用いられる場合、「異種」という用語は、タンパク質又は核酸が、問題のタンパク質又は核酸が自然には互いに同じ関係で一緒に見出されない、別の配列又はサブ配列(subsequence)と一緒に存在することを示す。
核酸配列の状況下における「パーセント(%)同一性」、「配列同一性」、「パーセント配列同一性」又は「パーセント同一の」という用語は、対応させるために整列させた時に同じである2つの配列中の塩基を指す。パーセント同一性は、比較されるべき配列にわたって(over)最適条件下で並べられた2つの配列を比較することにより決定される。配列同一性比較の長さはREP-1、CNGA3又はCNGB3コード配列の全長又は少なくとも約100~150個のヌクレオチドのフラグメントにわたるか、又は所望通りの場合がある。しかしながら、例えば少なくとも約9個のヌクレオチド、通常少なくとも約20~24個のヌクレオチド、少なくとも約28~32個のヌクレオチド、少なくとも約36個か又はそれより多くのヌクレオチドのより小さいフラグメント間の同一性が望ましい場合もある。核酸配列に関して複数の配列アラインメントプログラムも入手可能である。そのようなプログラムの例には“Clustal W”、“CAP Sequence Assembly”、“BLAST”、“MAP”及び“MEME”が含まれ、それらはインターネット上のウェブサーバーを介して利用可能である。そのようなプログラムに関する他の供給源は当該技術分野における熟練者に既知である。あるいはまた、Vector NTIユーティリティーも用いられる。上記のプログラム中に含まれるものを含
んで、ヌクレオチド配列同一性の測定に用いられ得る当該技術分野において既知の複数のアルゴリズムもある。別の例として、GCG Version 6.1中のプログラムであるFastaTMを用いてポリヌクレオチド配列を比較することができる。通常入手可能な配列分析ソフトウェア、もっと特定的にBLAST又は公共のデータベースにより与えられる分析ツールが用いられる場合もある。
「単離されている」という用語は、材料がその最初の環境(例えばそれが自然に存在するなら自然の環境)から取り出されていることを意味する。例えば生きている動物中に存在する天然のポリヌクレオチド又はポリペプチドは単離されていないが、自然界で共存する材料の一部又は全部から分離された同じポリヌクレオチド又はポリペプチドは、その後自然界に再導入されるとしても単離されている。そのようなポリヌクレオチドはベクターの一部となり得、及び/又は、そのようなポリヌクレオチド又はポリペプチドは組成物の一部となり得るが、それでもまだそのようなベクター又は組成物はその自然環境の一部でない点で単離されている。
「操作される(engineered)」により、本明細書に説明されるREP-1又はCNGA3又はCNGB3タンパク質をコードする核酸配列を組み立て、例えば非-ウイルス送達系(例えばRNAに基づく系、裸のDNAなど)の作製のため、又は、パッケージング宿主細胞中にウイルスベクターを作製するため、及び/又は、被験者中の宿主細胞に送達するために、REP-1又はCNGA3又はCNGB3配列を運搬して宿主細胞に転移させるいずれかの適切な遺伝的要素、例えば裸のDNA、ファージ、トランスポゾン、コスミド、エピソームなどの中に置くことを意味する。1つの態様において、遺伝的要素はプラスミドである。そのような操作されたコンストラクトの作製のために用いられる方法は核酸操作における熟練者に既知であり、遺伝子操作、組換え操作及び合成法が含まれる。例えばGreen及びSambrook,Molecular Cloning:A Laboratory Mannual.Cold Spring Harbor
Press,Cold Spring Harbor,NY(2012)を参照されたい。
本明細書で用いられる場合、「導入遺伝子(transgene)」という用語は外来性の又は操作されたタンパク質コード核酸配列を意味し、それは本明細書で説明される発現カセット、rAAVゲノム、組換えプラスミド又は産生プラスミド(production plasmid)、ベクターあるいは宿主細胞中でプロモーター又は発現調節配列の調節下にある。一部の態様において、導入遺伝子は機能性REP-1タンパク質をコードするヒトCHM(REP-1)配列である。いくつかの態様において、導入遺伝子は配列番号2に示されるREP-1アミノ酸配列をコードするコドン最適化核酸CHM(REP-1)である。一部の態様において、導入遺伝子は配列番号1に示される配列によりコードされる。一部の態様において、REP-1導入遺伝子は配列番号5に示される配列によりコードされる。配列番号5は改変された末端を含み、それは本明細書に説明される産生プラスミドのようなプラスミド中へのクローニングのための制限部位を含む。
一部の態様において、導入遺伝子は機能性CNGA3タンパク質をコードするヒトCNGA3配列である。一部の態様において、導入遺伝子は配列番号10の配列をコードするコドン最適化CNGA3である。一部の態様において、導入遺伝子は配列番号9に示される配列によりコードされる。1つの態様において、導入遺伝子は配列番号16、配列番号17又は配列番号18に示されるもののような改変された末端を含み、それは本明細書に説明されるプラスミドのようなプラスミド中へのクローニングのための制限部位を含む。一部の態様において、導入遺伝子は配列番号12の配列をコードするコドン最適化CNGA3である。一部の態様において、導入遺伝子は配列番号11に示される配列によりコードされる。一部の態様において、導入遺伝子は配列番号13に示されるCNGA3の天然
のコード配列によりコードされる。
一部の態様において、導入遺伝子は機能性CNGB3タンパク質をコードするヒトCNGB3配列である。一部の態様において、導入遺伝子は配列番号19又は21と少なくとも70%の同一性を共有する配列である配列をコードするコドン最適化CNGB3である。一部の態様において、導入遺伝子は配列番号23に示される配列によりコードされる。配列番号23は改変された末端を含み、それは本明細書に説明される産生プラスミドのようなプラスミド中へのクローニングのための制限部位を含む。配列番号23のヌクレオチド13から2448はCNGB3のためのORFを与える。一部の態様において、導入遺伝子は配列番号20の配列をコードするコドン最適化CNGB3である。一部の態様において、導入遺伝子は配列番号19に示される配列によりコードされる。一部の態様において、導入遺伝子は配列番号21に示される配列によりコードされる。一部の態様において、導入遺伝子は本明細書に説明されるプラスミドのようなプラスミド中へのクローニングのために改変された末端を含む。配列番号21は、あるサイレント突然変異が天然のコード配列に導入されている新規なcDNA配列である。ある特定の態様において、CNGB3配列は配列番号45に示されるコドン最適化配列である。本明細書に説明される天然の配列へのさらなる改変は本発明が意図するものである。
1つの態様において、REP-1、CNGA3又はCNGB3をコードする核酸配列は、それに共有結合した標識ポリペプチドをコードする核酸をさらに含む。標識ポリペプチドは、myc標識ポリペプチド、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ標識ポリペプチド、緑色蛍光タンパク質標識ポリペプチド、myc-ピルビン酸キナーゼ標識ポリペプチド、His6標識ポリペプチド、インフルエンザウイルスヘマグルチニン標識ポリペプチド、フラッグ標識ポリペプチド及びマルトース結合タンパク質標識ポリペプチドを含むがこれらに限られない既知の「エピトープ標識」から選ばれる場合がある。
本明細書で用いられる場合、「ベクター」は、外来性又は異種又は操作された核酸導入遺伝子を中に挿入する場合がある核酸分子であり、それを次に適切な宿主細胞中に導入する場合がある。ベクターは、好ましくは1つ以上の複製起点及び中に組換えDNAを挿入する場合がある1つ以上の部位を有する。ベクターは多くの場合、ベクターがある細胞をベクターがない細胞から選択することができる簡便な手段を有し、例えばそれらは薬剤耐性遺伝子をコードする。通常のベクターには、プラスミド、ウイルスゲノム及び(主に酵母及びバクテリア中の)「人工の染色体」が含まれる。一部のプラスミドは本明細書に説明される。
「ウイルスベクター」は、外来性又は異種CHM(REP-1)又はCNGA3又はCNGB3核酸導入遺伝子を含む複製欠損ウイルスと定義される。1つの態様において、本明細書に説明される発現カセットを、薬剤送達のため又はウイルスベクターの作製のために用いられるプラスミド上で操作する(engineered)場合がある。適切なウイルスベクターは好ましくは複製欠損性であり、眼細胞を標的とするものの中から選ばれる。ウイルスベクターは、アデノウイルス、ヘルペスウイルス、レンチウイルス、レトロウイルス、パルボウイルスなどを含むが、これらに限られない遺伝子療法に適したいずれのウイルスを含む場合もある。しかしながら、理解を容易にするために本明細書では代表的なウイルスベクターとしてアデノ関連ウイルスに言及する。
「複製欠損ウイルス」又は「ウイルスベクター」は、問題の遺伝子を含む発現カセットがウイルスキャプシド又はエンベロープ中にパッケージングされており、ここでやはりウイルスキャプシド又はエンベロープ中にパッケージングされているいずれかのウイルスゲノム配列が複製欠損性である合成又は組換えウイルス粒子を指し;すなわちそれらは子孫ビリオンを産生できないが標的細胞に感染する能力を保持している。1つの態様において
、ウイルスベクターのゲノムは複製に必要な酵素をコードする遺伝子を含まないが(ゲノムを、人工ゲノムの増幅及びパッケージングに必要なシグナルに挟まれた興味ある導入遺伝子のみを含む「ガットレス(gutless)」であるように操作することができる)、産生中にこれらの遺伝子を供給する場合がある。従って、複製に必要なウイルス酵素の存在下を除いて、子孫ビリオンによる複製及び感染は起こり得ないので、それは遺伝子療法における使用に関して安全であるとみなされる。
さらに別の態様において、本明細書に説明されるもののいずれをも含む発現カセットを用いて組換えAAVゲノムを作製する。
本明細書で用いられる場合、「宿主細胞」という用語は産生プラスミドから組換えAAVが作製されるパッケージング細胞株を指す場合がある。あるいはまた、「宿主細胞」という用語は、導入遺伝子の発現が望まれているいずれかの標的細胞を指す場合がある。かくして「宿主細胞」は、いずれかの手段、例えばエレクトロポレーション、リン酸カルシウム沈殿、顕微注入、形質転換、ウイルス感染、トランスフェクション、リポソーム送達、膜融合法、高速DNAコーテッドペレット(high velosity DNA-coated pellet)、ウイルス感染及びプロトプラスト融合により細胞中に導入された外来性又は異種DNAを含む原核又は真核細胞を指す。
本明細書中の一部の態様において、「宿主細胞」という用語は、本明細書に説明される組成物の試験管内評価のための種々の哺乳類種の眼細胞の培養物を指す。本明細書中の他の態様において、「宿主細胞」という用語はウイルスベクター又は組換えウイルスを作製しかつパッケージングするために用いられる細胞を指す。さらに別の態様において、「宿主細胞」という用語は眼疾患に関して生体内で処置されている被験者の眼細胞を指すことが意図されている。
本明細書で用いられる場合、「眼細胞」という用語は、眼の中の又は眼の機能と関連するいずれの細胞をも指す。その用語は、杆体光受容体、錐体光受容体及び光感受性神経節細胞を含む光受容体細胞、網膜色素上皮(RPE)細胞、ミュラー細胞、脈絡膜細胞、双極細胞、水平細胞ならびにアマクリン細胞のいずれか1つを指す場合がある。1つの態様において、眼細胞は光受容体細胞である。他の態様において、眼細胞はRPE細胞である。
「プラスミド」は一般に本明細書において、当該技術分野における熟練者に良く知られている標準的な命名規則に従い、小文字のpとその前及び/又は後の大文字及び/又は数字により称される。本発明に従って用いられ得る多くのプラスミドならびに他のクローニング及び発現ベクターは当該技術分野における熟練者に周知であり、容易に入手可能である。さらに、熟練者は本発明における使用に適した他のプラスミドのいくつでも容易に構築することができる。本発明におけるそのようなプラスミドならびに他のベクターの性質、構築及び使用は、本開示から熟練者に容易に明らかになるであろう。
本明細書で用いられる場合、「転写調節配列」又は「発現調節配列という用語は、それらが作動可能に連結されているタンパク質コード核酸配列の転写を誘導、抑制その他他調節する開始配列(initiator sequences)、エンハンサー配列及びプロモーター配列のようなDNA配列を指す。
本明細書で用いられる場合、「作動可能に連結する」又は「作動可能に関連する」という用語は、REP-1又はCNGA3又はCNGB3をコードする核酸配列と連続している発現調節配列ならびに/あるいはそれらの転写及び発現を調節するためにトランスで(in trans)又は離れて働く発現調節配列の両方を指す。
本明細書で用いられる場合、「AAV」又は「AAV血清型」という用語は、多数の自然に存在しかつ入手可能なアデノ関連ウイルスならびに人工のAAVsを指す。ヒト又は非-ヒト霊長類(NHP)から単離されたか又は操作され、十分に特性が調べられたAAVsの中で、ヒトAAV2は遺伝子転移ベクターとして開発された最初のAAVである;それは種々の標的組織及び動物モデルにおける有効な遺伝子転移実験のために広く用いられてきた。他に特記されなければ、本明細書に説明されるAAVキャプシド、ITRs及び他の選ばれたAAV成分は、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV8bp、AAV7M8及びAAVAnc80か、既知の又は言及されたAAVsのいずれかの変異体か、未発見のAAVsあるいはそれらの変異体又は混合物を含むがこれらに限られないいずれのAAVかの中からも容易に選ばれる場合がある。例えば引用により本明細書に取り込まれる国際公開第2005/033321号パンフレットを参照されたい。別の態様において、AAVキャプシドは優先的に双極細胞を標的とするAAV8bpキャプシドである。引用により本明細書に取り込まれる国際公開第2014/024282号パンフレットを参照されたい。別の態様において、AAVキャプシドは外側網膜(outer retina)への優先的送達を示したAAV7m8キャプシドである。引用により本明細書に取り込まれるDalkaraら、In Vivo-Directed Evolution of a New Adeno-Associated Virus for Therapeutic Outer Retinal Gene Delivery from the Vitreous,Sci Transl Med 5,189ra76(2013)を参照されたい。1つの態様において、AAVキャプシドはAAV8キャプシドである。別の態様において、AAVキャプシドはAAV9キャプシドである。別の態様において、AAVキャプシドはAAV5キャプシドである。別の態様において、AAVキャプシドはAAV2キャプシドである。
AAVに関して本明細書で用いられる場合、変異体という用語は既知のAAV配列から誘導されるAAV配列を意味し、アミノ酸又は核酸配列全体にわたって少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも99%又はそれより高い配列同一性を共有するものを含む。他の態様において、AAVキャプシドは、いずれかの説明された又は既知のAAVキャプシド配列からの最高で約10%の変異を含む場合がある変異体を含む。すなわちAAVキャプシドは、本明細書で提示された及び/又は当該技術分野において既知のAAVキャプシドに約90%の同一性~約99.9%の同一性、約95%~約99%の同一性又は約97%~約98%の同一性を共有する。1つの態様において、AAVキャプシドはAAVキャプシドと少なくとも95%の同一性を共有する。AAVキャプシドのパーセント同一性を決定する場合、様々な(variable)タンパク質(例えばvp1、vp2又はvp3)のいずれかについて比較を行う場合もある。1つの態様において、AAVキャプシドはAAV8 vp3と少なくとも95%の同一性を共有する。別の態様において、自己相補性AAVが用いられる。
ITRs又は他のAAV成分は、当該技術分野における熟練者に利用可能な方法を用い、AAVから容易に単離されるか又は操作される場合がある。そのようなAAVは学究的な、商業的な又は公共の供給源(例えばAmerican Type Culture Collection,Manassas,VA)から単離されるか、操作されるか又は得られる場合がある。あるいはまた、AAV配列は、文献で又は例えばGenBank、PubMedなどのようなデータベースにおいて入手可能であるような公開された配列への参照により、合成的又は他の適切な手段を介して操作される場合がある。AAVウイルスを通常の分子生物的方法により操作し、核酸配列の細胞特異的な送達のため、免疫原性を最少にするため、安定性及び粒子寿命を調整するため、有効な分解のため、核への正確
な送達のためなどにこれらの粒子を最適化することを可能にする場合がある。
本明細書で用いられる場合、「人工AAV」は自然に存在しないキャプシドタンパク質を有するAAVを意味するがこれに限られない。そのような人工キャプシドは、選ばれたAAV配列(例えばvp1キャプシドタンパク質のフラグメント)を、異なる選ばれたAAV、同じAAVの非-連続部分、非-AAVウイルス供給源から又は非-ウイルス供給源からから得られる場合がある異種配列と組み合わせて用い、適切な方法により作製される場合がある。人工AAVは偽型(pseudotyped)AAV、キメラAAVキャプシド、組換えAAVキャプシド又は「ヒト化(humanized)」AAVキャプシドの場合があるが、これに限られない。1ある種のAAVのキャプシドが別種のキャプシドタンパク質で置き換えられている偽型ベクターは本発明において有用である。1つの態様において、AAV2/5及びAAV2/8は代表的な偽型ベクターである。
「自己相補性AAV」は、組換えAAV核酸配列が保有するコード領域が分子内二本鎖DNAテンプレートを形成するように設計されている発現カセットを有するプラスミド又はベクターを指す。感染すると、第2の鎖の細胞媒介合成を待つのではなく、scAAVの2つの相補的な半分(two complementary halves)が会合して、即時複製及び転写への準備ができている1つの二本鎖DNA(dsDNA)単位を形成するであろう。例えばD M McCartyら、”Self-complementary recombinant adeno-associated virus(scAAV) vectors promote efficient transduction independently of DNA synthesis”,Gene Therapy,(August 2001),Vol 8,Number 16,pages 1248-1254を参照されたい。自己相補性AAVsは、例えば米国特許第6,596,535;7,125,717及び7,456,683号明細書に説明されており、それらのそれぞれの記載事項全体は引用により本明細書に取り込まれる。
方法において用いられる「投与」により、眼疾患により特徴付けられる標的が選択された細胞(target selected cell)に組成物を送達することを意味する。1つの態様において、前記方法は組成物を網膜下注入によりRPE、光受容体細胞又は他の眼細胞に送達することを含む。別の態様において、眼細胞への硝子体内注入が用いられる。さらに別の態様において、眼瞼静脈を介する眼細胞への注入が用いられる場合がある。さらに別の投与方法は、本開示を与えられて当該技術分野における熟練者により選択される場合がある。「投与」又は「投与経路」は、製薬学的担体又は賦形剤と一緒の又はそれらを含まない本明細書に説明される組成物の被験者への送達である。投与経路は、望ましいなら組み合わされる場合がある。いくつかの態様において、投与は周期的に繰り返される。本明細書に説明される製薬学的組成物は、いずれかの適切な経路又は種々の経路の組み合わせによる必要とする被験者への送達のために設計される。眼への直接送達(任意的に眼内送達、網膜下注入、網膜内注入、硝子体内、局所的を介する)又は全身的経路、例えば動脈内、眼内、静脈内、筋肉内、皮下、皮内及び他の非経口的投与経路を介する送達。本明細書に説明される核酸分子及び/又はベクターを単一の組成物中で又は複数の組成物中で送達する場合がある。任意的に2種以上のAAVあるいは複数種のウイルスを送達する場合がある[例えば国際公開第2011/126808号パンフレット及び国際公開第2013/049493号パンフレットを参照されたい]。別の態様において、複数のウイルスは異なる複製欠損ウイルス(例えばAAV及びアデノウイルス)を単独で又はタンパク質と組み合わせて含む場合がある。
本明細書に説明される一部の組成物は、REP-1又はCNGA3又はCNGB3をコードする新規なコドン最適化配列を与える単離されたかあるいは合成的に又は組換え的に操作された核酸配列である。1つの態様において、ヒトREP-1をコードする単離され
たか又は操作されたコドン最適化核酸配列を提供する。1つの態様において、コドン最適化配列は配列番号1である。別の態様において、コドン最適化配列はクローニングのためのN末端及びC末端制限部位を含む。1つの態様において、配列番号5に開示されるもののように、REP-1コード配列はコザック共通配列の他にN末端NotI制限部位及びC末端BamHI制限部位を含む。さらにいくつかの態様において、コドン最適化配列はエピトープ標識のようなマーカーの付加を許すための1つ以上追加の制限部位を含む。天然の核酸配列と並べられると、コドン最適化REP-1は、範囲の間のいずれの整数も含んで、少なくとも50%又は少なくとも60%又は少なくとも70%又は少なくとも80%又は少なくとも90%のパーセント同一性を有する場合がある。1つの態様において、コドン最適化REP-1は、天然の配列と少なくとも51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98又は99%のパーセント同一性を有する。1つの態様において、天然の核酸配列番号3と並べられると、コドン最適化REP-1(配列番号1)はわずか74%のパーセント配列同一性を有することが明らかになった(図2を参照されたい)。
別の態様において、ヒトCNGA3をコードする単離されたか又は操作されたコドン最適化核酸配列を提供する。1つの態様において、コドン最適化配列は配列番号9である。1つの態様において、コドン最適化配列は配列番号11に示されるCNGA3変異体である。別の態様において、コドン最適化配列はクローニングのためのN末端及びC末端制限部位を含む。1つの態様において、CNGA3コード配列はコザック共通配列の他にN末端NotI制限部位及びC末端BgIII制限部位を含む。そのような改変を含むCNGA3配列の例は配列番号16、配列番号17及び配列番号18に見出され得る。さらにいくつかの態様において、コドン最適化配列はエピトープ標識のようなマーカーの付加を許すための1つ以上の追加の制限部位を含む。天然の核酸配列と並べられると、コドン最適化CNGA3は、範囲の間のいずれの整数も含んで少なくとも50%又は少なくとも60%又は少なくとも70%又は少なくとも80%又は少なくとも90%のパーセント同一性を有する場合がある。1つの態様において、コドン最適化CNGA3は天然の配列と少なくとも51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98又は99%のパーセント同一性を有する。1つの態様において、天然の核酸配列番号13と並べられると、コドン最適化CNGA3(配列番号9)はわずか80%のパーセント配列同一性を有することが明らかになった(図3を参照されたい)。
別の態様において、ヒトCNGB3をコードする単離されたか又は操作されたコドン最適化核酸配列を提供する。1つの態様において、コドン最適化配列は配列番号19又は配列番号21と少なくとも70%の同一性を共有する配列である。一態様において、コドン最適化配列は配列番号45に示される配列であり、この配列は配列番号21の改変CNGB3配列と約76%同一性を共有する。別の態様において、コドン最適化配列は例えば配列番号23に示されるように、クローニングのためのN末端及びC末端制限部位を含む。さらにいくつかの態様において、コドン最適化配列はエピトープ標識のようなマーカーの付加を許すための1つ以上の追加の制限部位を含む。天然の核酸配列(配列番号19又は配列番号21の改変配列に示されるような)と並べられると、コドン最適化CNGB3は、範囲の間のいずれの整数も含んで少なくとも50%又は少なくとも60%又は少なくとも70%又は少なくとも80%又は少なくとも90%のパーセント同一性を有する場合がある。1つの態様において、コドン最適化CNGB3は天然の配列と少なくとも51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65
、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98又は99%のパーセント同一性を有する。
1つの態様において、本明細書に説明されるREP-1又はCNGA3又はCNGB3コンストラクトをコードする最適化核酸配列を適切な遺伝的要素、例えば裸のDNA、ファージ、トランスポゾン、コスミド、RNA分子(例えばmRNA)、エピソームなどの中に操作して導入し、それらは例えばDNA又はRNAを保有するナノ粒子、パッケージング宿主細胞中のウイルスベクターを作製するため及び/又は被験者中の宿主細胞に送達するために、上に保有するREP-1又はCNGA3又はCNGB3配列を宿主細胞に転移させる。1つの態様において、遺伝的要素はプラスミドである。
選ばれた遺伝的要素は、トランスフェクション、エレクトロポレーション、リポソーム送達、膜融合法、高速DNA-コーテッドペレット、ウイルス感染及びプロトプラスト融合を含むいずれかの適切な方法により送達される場合がある。そのようなコンストラクトの作製に用いられる方法は核酸操作における熟練者に既知であり、遺伝子操作、組換え操作及び合成法が含まれる。例えばGreenおよびSambrook,Molecular Cloning:A Laboratory Mannual,Cold Spring Harbor Press,Cold Spring Harbor,NY(2012)を参照されたい。
REP-1タンパク質の発現のために配列番号1又は5を用いる多様な発現カセットを提供する。1つの態様において、そのような発現カセットを含むプラスミドの例を配列番号25に示す。1つの態様において、そのような発現カセットを含むプラスミドの例を配列番号26に示す。1つの態様において、そのような発現カセットを含むプラスミドの例を配列番号27に示す。1つの態様において、そのような発現カセットを含むプラスミドの例を配列番号28に示す。本明細書で用いられる場合、「ベクターゲノム」はITRs自身を含んで5’及び3’ITRsの間にパッケージングされる核酸配列である。いくつかの態様において、「ベクターゲノム」という用語は「発現カセット」と互換的に用いられる。かくして1つの態様において、ベクターゲノムは、5’ITR、CMVエンハンサー、ニワトリベータ-アクチンプロモーター、CBAエキソン1及びイントロン、コザック配列、コドン最適化CHM、bGHポリAならびに3’ITRを含む。1つの態様において、ベクターゲノムは配列番号25のヌクレオチド(nt) 1~4233を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号26のヌクレオチド 1~4233を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号27のヌクレオチド 1~4233を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号28のヌクレオチド 1~4233を含む。
別の態様において、CNGA3タンパク質の発現のために配列番号9、11又は13を用いる多様な発現カセットを提供する。一態様において、そのような発現カセットを含むプラスミドの例は配列番号30~38に示されている。一態様において、ベクターゲノムは、5’ITR、RK1プロモーター、コドン最適化CNGA3、bGHポリA及び3’ITRを含む。別の態様では、ベクターゲノムは、5’ITR、RK1プロモーター、天然CNGA3、bGHポリA及び3’ITRを含む。別の態様では、ベクターゲノムは、5’ITR、RK1プロモーター、コドン最適化CNGA3変異体3、bGHポリA及び3’ITRを含む。したがって、一態様では、ベクターゲノムは、5’ITR、hCARプロモーター、コドン最適化CNGA3、bGHポリA及び3’ITRを含む。別の態様では、ベクターゲノムは、5’ITR、hCARプロモーター、天然CNGA3、bGHポリA及び3’ITRを含む。別の態様では、ベクターゲノムは、5’ITR、hCARプロモーター、コドン最適化CNGA3変異体3、bGHポリA及び3’ITRを含む。
したがって、一態様において、ベクターゲノムは、5’ITR、CMVエンハンサー、ニワトリベータアクチンプロモーター、CBAエキソン1及びイントロン、コドン最適化CNGA3、bGHポリA並びに3’ITRを含む。別の態様において、ベクターゲノムは、5’ITR、CMVエンハンサー、ニワトリベータアクチンプロモーター、CBAエキソン1及びイントロン、天然CNGA3、bGHポリA並びに3’ITRを含む。別の態様において、ベクターゲノムは、5’ITR、CMVエンハンサー、ニワトリベータアクチンプロモーター、CBAエキソン1及びイントロン、コドン最適化CNGA3変異体3、bGHポリA並びに3’ITRを含む。
一態様において、ベクターゲノムは配列番号30のヌクレオチド1~3189を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号31のヌクレオチド1~3189を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号32のヌクレオチド1~3354を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号33のヌクレオチド1~3583を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号34のヌクレオチド1~3580を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号35のヌクレオチド1~3748を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号36のヌクレオチド1~4357を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号37のヌクレオチド1~4357を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号38のヌクレオチド1~4522を含む。
別の態様において、CNGB3タンパク質の発現のために配列番号19、21、23又は45を用いる多様な発現カセットを提供する。
一態様において、そのような発現カセットを含むプラスミドの例は配列番号39~44に示されている。一態様において、ベクターゲノムは、5’ITR、RK1プロモーター、コドン最適化CNGB3、bGHポリA及び3’ITRを含む。別の態様では、ベクターゲノムは、5’ITR、RK1プロモーター、天然CNGB3、bGHポリA及び3’ITRを含む。一態様では、ベクターゲノムは、5’ITR、hCARプロモーター、コドン最適化CNGB3、bGHポリA及び3’ITRを含む。別の態様では、ベクターゲノムは、5’ITR、hCARプロモーター、天然CNGB3、bGHポリA及び3’ITRを含む。一態様において、ベクターゲノムは、5’ITR、CMVエンハンサー、ニワトリベータアクチンプロモーター、CBAエキソン1及びイントロン、コドン最適化CNGB3、bGHポリA並びに3’ITRを含む。別の態様において、ベクターゲノムは、5’ITR、CMVエンハンサー、ニワトリベータアクチンプロモーター、CBAエキソン1及びイントロン、天然CNGB3、bGHポリA並びに3’ITRを含む。
一態様において、ベクターゲノムは配列番号39のヌクレオチド1~3537を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号40のヌクレオチド1~3536を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号41のヌクレオチド1~3930を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号42のヌクレオチド1~3930を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号43のヌクレオチド1~4704を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号44のヌクレオチド1~4704を含む。別の態様において、ベクターゲノムは配列番号46のヌクレオチド1~4154を含む。
本明細書で用いられる場合、「発現カセット」は最適化REP-1又はCNGA3又はCNGB3タンパク質のためのコード配列、プロモーターを含み、かつそれらのための他の調節配列を含む場合がある核酸分子を指し、そのカセットを遺伝的要素又はプラスミド中に操作して導入するならびに/あるいはウイルスベクター(例えばウイルス粒子)のキャプシド中にパッケージングする場合がある。
1つの態様において、発現カセットはREP-1をコードするコドン最適化核酸配列を
含む。1つの態様においてカセットは、REP-1をコードするコドン最適化核酸配列の宿主細胞における発現を方向付ける発現調節配列と作動可能に関連するコドン最適化REP-1を与える。
別の態様において、発現カセットはCNGA3をコードするコドン最適化核酸配列を含む。1つの態様においてカセットは、CNGA3をコードするコドン最適化核酸配列の宿主細胞における発現を方向付ける発現調節配列と作動可能に関連するコドン最適化CNGA3を与える。
別の態様において、発現カセットはCNGB3をコードするコドン最適化核酸配列を含む。1つの態様においてカセットは、CNGB3をコードするコドン最適化核酸配列の宿主細胞における発現を方向付ける発現調節配列と作動可能に関連するコドン最適化CNGB3を与える。
別の態様において、AAVベクター中における使用のための発現カセットを提供する。その態様において、AAV発現カセットは少なくとも1つのAAV逆位末端反復(ITR)配列を含む。別の態様において、発現カセットは5’ITR配列及び3’ITR配列を含む。1つの態様において、5’及び3’ITRsは、任意的にREP-1又はCNGA3又はCNGB3をコードするコドン最適化核酸配列の宿主細胞における発現を方向付ける追加の配列と一緒に、REP-1又はCNGA3又はCNGB3をコードするコドン最適化核酸配列にフランキングする。かくして本明細書に説明される場合、AAV発現カセットは、その5’末端において5’AAV逆位末端反復配列(ITR)により及びその3’末端において3’AAVITRに挟まれた上記の発現カセットを説明するものとする。かくしてこのrAAVゲノムはAAVウイルス粒子中に発現カセットをパッケージングするために必要な最小の配列、すなわちAAV5’及び3’ITRsを含む。AAVITRsは、本明細書に説明されるようないずれのAAVのITR配列からも得られる場合がある。これらのITRsは得られる組換えAAVにおいて用いられるキャプシドと同じAAV起源のもの又は(AAV偽型の作製のために)異なるAAV起源のものの場合がある。1つの態様において、AAV2からのITR配列又はその欠失バージョン(ΔITR)が簡便のため及び規制に関する承認を速めるために用いられる。しかしながら他のAAV供給源からのITRsが選ばれる場合がある。それぞれのrAAVゲノムを次に産生プラスミド中に導入する場合がある。1つの態様において、産生プラスミドは本明細書に説明されるもの又は引用により本明細書に取り込まれる国際公開第2012/158757号パンフレットに説明されるものである。rAAVベクターの作製における使用のために種々のプラスミドが当該技術分野で既知であり、本明細書において有用である。産生プラスミドはAAV cap及び/又はrepタンパク質を発現する宿主細胞中で培養される。宿主細胞において、それぞれのrAAVゲノムは保護され(rescued)、キャプシドタンパク質又はエンベロープタンパク質中にパッケージングされ、感染性ウイルス粒子を形成する。
産生プラスミドの1つの型は配列番号7に示されるものであり、それはp584と呼ばれる。このプラスミドはrAAV-REP-1ベクターの作製のために実施例中で用いられる。そのようなプラスミドは5’AAVITR配列;選ばれたプロモーター;ポリA配列;及び3’ITRを含むものであり;さらにそれはラムダのようなスタッファー(stuffer)配列も含む。1つの態様において、非-コードラムダスタッファー領域はベクター主鎖中に含まれる。REP-1、CNGA3又はCNGB3をコードする核酸配列は、選ばれたプロモーターとポリA配列の間又は類似のプラスミドに挿入される。REP-1コード配列を含むp584の例を配列番号8に見出すことができる。別の態様において、産生プラスミドを最適化ベクタープラスミド産生効率のために改変する。そのような改変は、ベクタープラスミドのスーパーコイルのレベルを調節するための他の中性配列(
neutral sequences)の付加又はラムダスタッファー配列の一部もしくは全体の欠失を含む。そのような改変は本明細書に含まれる。他の態様において、ターミネーター及び他の配列がプラスミド中に含まれる。
さらなる態様において、REP-1、CNGA3及びCNGB3コンストラクト及び本明細書に説明される最適化配列の送達のための組換えアデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供する。アデノ関連ウイルス(AAV)ウイルスベクターは、AAVタンパク質キャプシドを有するAAV Dnase-耐性粒子であり、核酸配列が標的細胞への送達のためにキャプシド中にパッケージングされている。AAVキャプシドは60個のキャプシド(cap)タンパク質サブユニット、VP1、VP2及びVP3から構成され、それらは選ばれるAAVに応じて約1:1:10~1:1:20の比率で正二十面体対称性において配置されている。AAVsは、上記で定義されるAAVウイルスベクターのキャプシドのための源として選ばれる場合がある。例えば米国公開特許出願第2007-0036760-A1号明細書;米国公開特許出願第2009-0197338-A1号明細書;欧州特許第1310571号明細書を参照されたい。国際公開第2003/042397号パンフレット(AAV7及び他のサルAAV)、米国特許第7790449号明細書及び米国特許第7282199号明細書(AAV8)、国際公開第2005/033321号パンフレット及び米国特許第7,906,111号明細書(AAV9)ならびに国際公開第2006/110689号パンフレット及び国際公開第2003/042397号パンフレット(rh.10)も参照されたい。これらの文書のそれぞれは引用によりその全体が取り込まれる。一部の態様では、AAVキャプシドは、列挙された文書において説明される核酸配列を使用して作製される。これらの文書はAAVの作製のために選ばれることがある他のAAVも説明しており、それらの記載事項は引用することにより本明細書の内容となる。いくつかの態様において、ウイルスベクター中で用いるためのAAV capを、上記で挙げたAAV キャプシド又はそのコード核酸の1つの突然変異誘発により(すなわち挿入、欠失又は置換により)作製する場合がある。いくつかの態様において、AAVキャプシドは、前記で挙げたAAVキャプシドたんぱく質の2つ又は3つ又は4つ又はそれより多くからのドメインを含むキメラである。いくつかの態様において、AAVキャプシドは2又は3種のAAVsあるいは組換えAAVsからのVp1、Vp2及びVp3モノマーのモザイクである。いくつかの態様において、rAAV組成物は前記で挙げたCapsの1つより多くを含む。
別の態様において、AAVキャプシドは、いずれかの説明された又は既知のAAVキャプシド配列からの最高で約10%の変異を含む場合がある変異体を含む。すなわちAAVキャプシドは、本明細書で提示された及び/又は当該技術分野において既知のAAVキャプシドに約90%の同一性~約99.9%の同一性、約95%~約99%の同一性又は約97%~約98%の同一性を共有する。1つの態様において、AAVキャプシドはAAVキャプシドと少なくとも95%の同一性を共有する。AAVキャプシドのパーセント同一性を決定する場合、様々なタンパク質(例えばvp1、vp2又はvp3)のいずれかについて比較を行う場合もある。1つの態様において、AAVキャプシドはAAV8 vp3と少なくとも95%同一性を共有する。別の態様において、自己相補性AAVが用いられる。1つの態様において、所望の標的細胞、例えば光受容体、RPE又は他の眼細胞に関する親和性(tropism)を示すAAVキャプシドを用いるのが望ましい。1つの態様において、AAVキャプシドは、一部の表面露出チロシン残基がフェニルアラニン(F)で置き換えられているチロシンキャプシド-突然変異体である。そのようなAAV変異体は例えばMowatら、Tyrosine capsid-mutant AAV vectors for gene delivery to the canine retina from a subretinal or intravitreal
approach,Gene Therapy 21,96-105(January
2014)に説明されており、引用により本明細書に取り込まれる。
発現カセット又はrAAVゲノム又は産生プラスミドをビリオン中にパッケージングするために、ITRsは導入遺伝子と同じコンストラクト中においてシスで(in cis)必要な唯一のAAV成分である。1つの態様において、複製(rep)及び/又はキャプシド(cap)のためのコード配列はAAVゲノムから除去され、AAVベクターの作製のためにトランスで又はパッケージング細胞株により供給される。例えば上記の通り、偽型AAVはAAVキャプシドの源と異なる源からのITRsを含む場合がある。さらに又は代わりに、キメラAAVキャプシドが用いられる場合がある。さらに別のAAV成分が選ばれる場合がある。そのようなAAV配列の源は本明細書に説明されており、学究的な、商業的な又は公共の供給源(例えばAmerican Type Culture Collection,Manassas,VA)から単離されるか、操作されるか又は得られる場合もある。あるいはまた、AAV配列は、文献で又は例えばGenBank(登録商標)、PubMed(登録商標)などのようなデータベースにおいて入手可能であるような公開された配列への参照により、合成的又は他の適切な手段を介して得られる場合がある。
被験者への送達に適切なAAVウイルスベクターの作製及び単離方法は当該技術分野において既知である。例えば米国特許第7790449号明細書;米国特許第7282199号明細書;国際公開第2003/042397号パンフレット;国際公開第2005/033321号パンフレット、国際公開第2006/110689号パンフレット及び米国特許第7588772B2号明細書を参照されたい。1つの系において、ITRsに挟まれた導入遺伝子をコードするコンストラクト及びrepとcapをコードするコンストラクトを用いてプロデューサー細胞株(producer cell line)を一過的にトランスフェクションする。第2の系において、repとcapを安定して供給するパッケージング細胞株を、ITRsに挟まれた導入遺伝子をコードするコンストラクトを用いて一過的にトランスフェクションする。これらの系のそれぞれにおいて、汚染ウイルスからのrAAVsの分離を必要とするヘルパーアデノウイルス又はヘルペスウイルスの感染に反応して、AAVビリオンが産生される。もっと最近には、AAVの回収にヘルパーウイルスの感染を必要としない系が開発された-必要なヘルパー機能(すなわちアデノウイルスE1、E2a、VA及びE4又はヘルペスウイルスUL5、UL8、UL52及びUL29ならびにヘルペスウイルスポリメラーゼ)も系によりトランスで供給される。これらのより新しい系において、必要なヘルパー機能をコードするコンストラクトを用いる細胞の一過性トランスフェクションによりヘルパー機能を供給する場合があるか、又はヘルパー機能をコードする遺伝子を安定して含むように細胞を操作することができ、その遺伝子の発現は転写レベル又は転写後レベルで調節され得る。
さらに別の系において、ITRsに挟まれた導入遺伝子及びrep/cap遺伝子を、バクロウイルスに基づくベクターを用いる感染により昆虫細胞中に導入する。これらの産生系についての総説に関し、一般に例えばZhangら、2009,”Adenovirus-adeno-associated virus hybrid for large-scale recombinant adeno-associated virus production,”Human Gene Therapy 20:922-929を参照されたく、その記載事項全体は引用により本明細書に取り込まれる。これら及び他のAAV産生系の作製及び使用方法は以下の米国特許にも説明されており、それらのそれぞれの記載事項全体は引用により本明細書に取り込まれる:5,139,941;5,741,683;6,057,152;6,204,059;6,268,213;6,491,907;6,660,514;6,951,753;7,094,604;7,172,893;7,201,898;7,229,823;及び7,439,065号明細書。一般的に例えばGriegerおよびSamulski,2005,“Adeno-associated virus as a gene therapy
vector:Vector development,production and clinical spplicatioons,”Adv.Biochem.Engin/Biotechnol.99:119-145;Buningら、2008,“Recent developments in adeno-associated virus vector technology,”J.Gene Med.10:717-733及び下記で引用される参照文献を参照されたく、それらのそれぞれの記載事項全体は引用により本明細書に取り込まれる。
本発明の態様の構築のために用いられる方法は核酸操作における熟練者に既知であり、遺伝子操作、組換え操作及び合成法が含まれる。例えばGreenおよびSambrook,Molecular Cloning:A Laboratory Mannual,Cold Spring Harbor Press,Cold Spring Harbor,NY(2012)を参照されたい。同様に、rAAVビリオンの作製方法は周知であり、適切な方法の選択は本発明についての制限ではない。例えばK.Fisherら、(1993)J.Virol.,70:520-532及び米国特許第5,478,745号明細書を参照されたい。
rAAVベクターはAAVキャプシド及び上記のようなREP-1又はCNGA3又はCNGB3をコードする配列を含むAAV発現カセットを含む。一部の態様において、rAAV発現カセットは、AAV逆位末端反復配列と、REP-1又はCNGA3又はCNGB3をコードするコドン最適化核酸配列と、宿主細胞におけるコードされるタンパク質の発現を方向付ける発現調節配列とを含む。他の態様において、rAAV発現カセットは、イントロン、コザック配列、ポリA及び転写後調節要素の1つ又はそれより多くをさらに含む。眼への送達のための製薬学的組成物中で用いるためのそのようなrAAVベクターは、上記で定義された多くの既知のAAVsのいずれか由来のキャプシドを用いる場合がある。
発現カセット及びベクターの他の通常の成分は、例えば本明細書に説明される本明細書に説明されるようなコドン最適化を含む当該技術分野において既知の方法を用いて特定の種に関して最適化され得る他の成分を含む。カセット、ベクター、プラスミド及びウイルス又は本明細書に説明される他の組成物の成分には、発現調節配列の一部としてのプロモーター配列が含まれる。別の態様において、プロモーターは細胞特異的である。「細胞特異的」という用語は、組換えベクターのために選ばれる特定のプロモーターが特定の眼細胞型において最適化REP-1又はCNGA3又はCNGB3導入遺伝子の発現を方向付ける場合があることを意味する。1つの態様において、プロモーターは光受容体細胞における導入遺伝子の発現に関して特異的である。別の態様において、プロモーターは杆体及び錐体における発現に関して特異的である。別の態様において、プロモーターは杆体における発現に関して特異的である。別の態様において、プロモーターは錐体における発現に関して特異的である。1つの態様において、光受容体特異的プロモーターはヒトロドプシンキナーゼプロモーターである。ロドプシンキナーゼ(RK1)プロモーターは、杆体及び錐体の両方において活性であることが示された。例えば引用によりその全体が本明細書に取り込まれるSunら、Gene Therapy with a Promoter
Targeting Both Rods and Cones Rescues Retinal Degeneration Caused by AIPL1 Mutations,Gene Ther.2010 January;17(1):117-131を参照されたい。1つの態様において、プロモーターはクローニングを助長するために1つ以上の制限部位を加えるように改変される。一態様において、RK1プロモーターは、配列番号30のヌクレオチド175~684に示される。
ヒト錐体アレスチン(hCAR)プロモーターが同定され、AAV形質導入実験及び遺
伝子置換研究において利用されてきた。例えば、Li A、Zhu X、Craft CM.Retinoic acid upregulates cone arrestin expression in retinoblastoma cells through a Cis element in the distal promoter region.Invest Ophthalmol Vis Sci.2002;43(5):1375~1383;及びCarvalho、Livia S.ら、“Long-term and age-dependent restoration of
visual function in a mouse model of CNGB3-associated achromatopsia following gene therapy.”Human molecular genetics 20.16(2011):3161~3175を参照されたい。遺伝子発現を特徴付けることを目的とする動物において実施した実験では、ヒト錐体アレスチンプロモーターは網膜において強力な発現を駆動した。Dyka、Frank M.ら、“Cone specific promoter for use in gene therapy of retinal degenerative diseases.”Retinal Degenerative Diseases.Springer New York、2014.695~701を参照されたい。Dykaらは、hCARプロモーターの特異性は不十分であり、杆体及びRPEは明らかに形質導入されていることも報告している。hCARプロモーターの配列は、一般公開されている文献、データベース及び市販の製品を介して利用可能である。一態様において、hCARプロモーターの核酸配列は、配列番号33のヌクレオチド175~ヌクレオチド1078に再現されている。別の態様において、hCARプロモーターの核酸配列は、配列番号33のヌクレオチド181~ヌクレオチド1078に再現されている。
別の態様において、プロモーターはヒトロドプシンプロモーターである。1つの態様において、プロモーターはクローニングのために末端に制限を含むように改変される。例えば引用によりその全体が本明細書に取り込まれるNathansおよびHogness,Isolation and nucleotide sequence of the
gene encoding human rhodopsin,PNAS,81:4851-5(August 1984)を参照されたい。別の態様において、プロモーターはヒトロドプシンプロモーターの一部又はフラグメントである。別の態様において、プロモーターはヒトロドプシンプロモーターの変異体である。
他の代表的なプロモーターにはヒトG-タンパク質共役受容体タンパク質キナーゼ1(GRK1)プロモーター(Genbank受け入れ番号AY327580)が含まれる。別の態様において、プロモーターはGRK1プロモーターの292個のヌクレオチドのフラグメント(位置1793-2087)である(引用によりその全体が本明細書に取り込まれるBeltranら、Gene Therapy 2010 17:1162-74を参照されたい)。別の好ましい態様において、プロモーターはヒト光受容体間レチノイド-結合タンパク質近位(IRBP)プロモーターである。1つの態様において、プロモーターはhIRBPプロモーターの235個のヌクレオチドのフラグメントである。1つの態様において、プロモーターはRPGR近位プロモーターである(引用によりその全体が本明細書に取り込まれるShuら、IOVS,May 2102)。本発明において有用な他のプロモーターには杆体オプシンプロモーター、赤-緑オプシンプロモーター、青オプシンプロモーター、cGMP-β-ホスホジエステラーゼプロモーター(Qguetaら、IOVS,Invest Ophthalmol Vis Sci.2000 Dec;41(13):4059-63)、マウスオプシンプロモーター(上記で引用したBeltran et al 2010)、ロドプシンプロモーター(Mussolinoら、Gene Ther,July 2011,18(7):637-45);錐体トランスジューシンのアルファ-サブユニット(Morrisseyら、BMC Dev,
Biol,Jan 2011,11:3);ベータホスホジエステラーゼ(PDE)プロモーター;網膜色素変性症(RP1)プロモーター(Nicordら、J.Gene Med,Dec 2007,9(12):1015-23);NXNL2/NXNL1プロモーター(Lambardら、PloS One,Oct.2010,5(10):el3025)、RPE65プロモーター;網膜変性スロー(retinal degeneration slow)/ペリフェリン2(Rds/perph2)プロモーター(Caiら、Exp Eye Res.2010 Ayg;91(2):186-94);及びVMD2プロモーター(Kachiら、Human Gene Therapy,2009(20:31-9))が含まれるが、これに限られない。これらの文書のそれぞれは引用によりその全体が本明細書に取り込まれる。別の態様において、プロモーターはヒトEF1αプロモーター、ロドプシンプロモーター、ロドプシンキナーゼ、光受容体間結合タンパク質(IRBP)、錐体オプシンプロモーター(赤-緑、青)、赤-緑錐体遺伝子座調節領域を含む錐体オプシン上流配列、錐体形質導入及び転写因子プロモーター(神経網膜ロイシンジッパー(neural retina leucine zipper)(Nrl)及び光受容体特異的核受容体Nr2e3、bZIP)から選ばれる。
別の態様において、プロモーターは遍在性又は構成的プロモーターである。適切なプロモーターの例は、サイトメガロウイルス(CMV)エンハンサー要素を有するハイブリッドニワトリβ-アクチン(CBA)プロモーターである。一態様において、CBAプロモーターの核酸配列は、CMVエンハンサーエレメントと一緒に配列番号36のヌクレオチド1~ヌクレオチド544に示されている。一態様において、プロモーターは、配列番号36のヌクレオチド546~ヌクレオチド823に示される配列のようなCBAエキソン1及びイントロン配列を含む。
別の態様において、プロモーターはCB7プロモーターである。他の適切なプロモーターにはヒトβ-アクチンプロモーター、ヒト伸長因子-1αプロモーター、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、サルウイルス40プロモーター及び単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼプロモーターが含まれる。例えばDamdindorjら、(August 2014)A Comparative Analysis of Constitutive Promoters Located in Adeno-Associated Viral Vecors.PloS ONE 9(8):e106472を参照されたい。さらに別の適切なプロモーターにはウイルスプロモーター、構成的プロモーター、調節可能プロモーター(regulatable promotors)が含まれる[例えば国際公開第2011/126808号パンフレット及び国際公開第2013/04943号パンフレットを参照されたい]。あるいはまた、生理学的合図に反応性のプロモーターが本明細書に説明される発現カセット、rAAVゲノム、ベクター、プラスミド及びウイルスにおいて用いられる場合がある。1つの態様において、AAVベクターのサイズ制限の故に、プロモーターは1000塩基対(bp)より小さい小サイズのものである。別の態様において、プロモーターは400bpより小さい。他のプロモーターが当該技術分野における熟練者により選ばれる場合がある。1つの態様において、REP-1コンストラクトに遍在性プロモーターを導入する。別の態様において、CNGA3コンストラクトに光受容体特異的プロモーターを導入する。1つの態様において、REP-1コンストラクトはCMVエンハンサー要素と一緒にCBAプロモーターを含む。
別の態様において、プロモーターは誘導可能なプロモーターである。誘導可能なプロモーターは、ラパマイシン/ラパログ(rapalog)プロモーター、エクジソンプロモーター、エストロゲン-反応性プロモーター及びテトラサイクリン-反応性プロモーター又はヘテロダイマーリプレッサースイッチを含む既知のプロモーターから選ばれる場合がある。引用によりその全体が本明細書に取り込まれるSochorら、An Autogenously Regulated Expression System for
Gene Therapeutic Ocular Applications.Scientific Reports.2015 Nov 24;5:17105及びDaber R,Lewis M.,A novel molecular switch.J
Mol Biol 2009 Aug 28;391(4):661-70,Epub
2009 Jun 21を参照されたい。
別の態様において、本明細書に説明されるカセット、ベクター、プラスミド及びウイルスコンストラクトは、他の適切な転写開始、終結(terminaton)、エンハンサー配列、スプライシング及びポリアデニル化(ポリA)シグナルのような有効なRNAプロセシングシグナルと、TATA配列と、細胞質mRNAを安定化する配列と、翻訳効率を増強する配列(すなわちコザック共通配列)と、イントロンと、タンパク質安定性を増強する配列と、所望なら、コードされる産物の分泌を増強する配列とを含む。別の態様において、ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(WPRE)が含まれる。発現カセット又はベクターは本明細書に説明される要素を何も含まないか、いずれかの1つ又はそれより多くを含む場合がある。適切なポリA配列の例には、例えばSV40、ウシ成長ホルモン(bGH)及びTKポリAが含まれる。適切なエンハンサーの例には、中でも例えばCMVエンハンサー、RSVエンハンサー、アルファフェトプロテインエンハンサー、TTR最小プロモーター/エンハンサー、LSP(TH-結合グロブリンプロモーター/アルファ-ミクログロブリン/ビクニンエンハンサー)が含まれる。1つの態様において、正しい開始コドンからの翻訳を増強するために、コザック配列が導入遺伝子コード配列の上流に含まれる。別の態様において、CBAエキソン1及びイントロンが発現カセット中に含まれる。1つの態様において、導入遺伝子はハイブリッドニワトリβアクチン(CBA)プロモーターの調節下に置かれる。このプロモーターは、サイトメガロウイルス(CMV)最初期エンハンサーと、近位ニワトリβアクチンプロモーターと、イントロン1配列に挟まれたCBAエキソン1とからなる。配列番号36ヌクレオチド1~823を参照されたい。
アデノ関連ウイルス(AAV)ベクターは、AAVキャプシド及びAAV逆位末端反復配列を含む核酸配列及びヒトRabエスコートタンパク質-1(REP-1)をコードする配列番号1の核酸配列及び宿主細胞におけるREP-1の発現を方向付けるCBAプロモーターをCMVエンハンサーと一緒に含む発現調節配列を含む。
一態様において、AAV逆位末端反復配列を含む核酸配列及びヒト環状ヌクレオチド感受性チャンネルアルファ3(CNGA3)をコードする配列番号9又は配列番号11の核酸配列、及び宿主細胞におけるCNGA3の発現を方向付ける発現調節配列をそこにパッケージングしているAAVキャプシドを含むアデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供する。一態様において、CNGA配列は配列番号9及びロドプシンキナーゼ1(RK1)プロモーターを含む。別の態様において、RK1プロモーター配列は配列番号30のヌクレオチド175~684である。別の態様において、CNGA配列は配列番号11及びヒト錐体アレスチン(hCAR)プロモーターを含む。別の態様において、hCARプロモーター配列は、配列番号33のヌクレオチド175~ヌクレオチド1078又は配列番号33のヌクレオチド181~ヌクレオチド1078に示される配列である。
別の態様において、AAV逆位末端反復配列を含む核酸配列及びヒト環状ヌクレオチド感受性チャンネルベータ3(CNGB3)をコードする配列番号45の核酸配列、及び宿主細胞におけるCNGB3の発現を方向付ける発現調節配列をそこにパッケージングしているAAVキャプシドを含むアデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを提供する。一態様において、発現調節配列はCMV/CBAプロモーター、RK1プロモーター又はhCARプロモーターを含む。
別の態様において、発現カセットは5’ITR、CBAプロモーター、CMVエンハンサー、CBAエキソン1及びイントロン、コザック配列、ヒトコドン最適化CHM配列(配列番号1)、bGHポリAならびに3’ITRを含む。
さらに別の側面において、これらの核酸配列、ベクター、発現カセット及びrAAVウイルスベクターは製薬学的組成物において有用であり、それは製薬学的に許容され得る担体、緩衝剤、希釈剤及び/又は添加剤なども含む。そのような製薬学的組成物は、そのような組換え的に操作されたAAVs又は人工AAVsによる送達を介して眼細胞において最適化REP-1又はCNGA3又はCNGB3を発現させるために用いられる。
核酸配列、ベクター、発現カセット及びrAAVウイルスベクターを含むこれらの製薬学的組成物の調製のために、配列又はベクター又はウイルスベクターは、好ましくは通常の方法により汚染に関して評価され、次いで眼への投与に適切な製薬学的組成物に調製される。そのような調製は、製薬学的及び/又は生理学的に許容されるビヒクル又は担体、特にpHを適切な生理学的レベルに保つための緩衝食塩水又は他の緩衝剤、例えばHEPESのような眼への投与に適切なものならびに任意的に他の医薬品(medicinal
agents)、製薬学的薬剤(pharmaceutical agents)、安定剤、緩衝剤、担体、添加剤、希釈剤などの使用を含む。注入のために、担体は典型的に液体であろう。代表的な生理学的に許容され得る担体には発熱物質(pyrogen)を含まない滅菌水及び発熱物質を含まない滅菌リン酸塩緩衝食塩水が含まれる。多様なそのような既知の担体が引用により本明細書に取り込まれる米国特許公開第7,629,322号明細書に提供されている。1つの態様において、担体は等張塩化ナトリウム溶液である。別の態様において、担体は平衡塩溶液である。1つの態様において、担体はtweenを含む。ウイルスを長期間保存するべき場合、それをグリセロール又はTween20の存在下で凍結する場合がある。
1つの代表的な特定の態様において、担体又は賦形剤の組成物は、0.0001%-0.01%のPluronic F68(PF68)と一緒に180mMのNaCl、10mMのNaPi,pH7.3を含む。緩衝剤の食塩水成分の正確な組成は、160mM~180mMのNaClの範囲である。任意的に、特定的に説明される緩衝剤の代わりに異なるpH緩衝剤(おそらくHEPES、重炭酸ナトリウム、TRIS)が用いられる。さらにまた、0.9%のNaClを含む緩衝剤が有用である。
任意的に、本発明の組成物はrAAV及び/又は変異体ならびに担体の他に、防腐剤又は化学的安定剤のような他の通常の製薬学的成分を含有すことがある。適切な代表的な防腐剤にはクロロブタノール、ソルビン酸カリウム、ソルビン酸、二酸化硫黄、没食子酸プロピル、パラベン、エチルバニリン、グリセリン、フェノール及びパラクロロフェノールが含まれる。適切な化学的安定剤にはゼラチン及びアルブミンが含まれる。
本明細書に説明されるような少なくとも1種の複製欠損rAAVウイルスを含む製薬学的組成物を、遺伝子転移及び遺伝子療法用途における使用のために生理学的に許容され得る担体、希釈剤、賦形剤及び/又は添加剤を用いて調製する場合がある。AAVウイルスベクターの場合、調製物又は懸濁液中に含有される用量の尺度としてゲノムコピー(”GC”)、ベクターゲノム(“VG”)又はウイルス粒子の定量を用いる場合がある。本発明の複製欠損ウイルス組成物のゲノムコピー(GC)数の決定のために、当該技術分野において既知のいずれの方法を用いることもできる。AAV GC数滴定を行うための1つの方法は以下の通りである:精製されたAAVベクター試料を最初にDnaseで処理して産生プロセスからのキャプシドでパッケージングされていないAAVゲノムDNA又は汚染プラスミドDNAを取り除く。次いでDnase耐性粒子を熱処理に供してキャプシドからゲノムを放出させる。放出されたゲノムを、次いでウイルスゲノムの特定の領域(
通常ポリAシグナル)を標的とするプライマー/プローブセットを用いるリアルタイムPCRにより定量する。別の方法において、最適化REP-1又はCNGA3又はCNGB3導入遺伝子をコードする核酸配列を保有する組換えアデノ関連ウイルスの有効な用量を、引用によりその全体が本明細書に取り込まれるS.K.McLaughlinら、1988 J.Virol.,62:1963に説明されている通りに測定する。
本明細書で用いられる場合、「用量」という用語は、処置の経過中に被験者に送達される全用量あるいは1単位(又は複数単位若しくは分割用量(split dosage))投与において送達される量を指す場合がある。製薬学的ウイルス組成物を、すべての整数又は分数量を範囲内に含んで約1.0×106個のGC~約1.0×1015個のGCの
範囲内である量の本発明に説明されるREP-1又はCNGA3又はCNGB3をコードするコドン最適化核酸配列を保有する複製欠損ウイルスを含むように、投薬単位において調製する場合がある。一態様において、組成物は、すべての整数又は分数量を範囲内に含んで用量当たり少なくとも1×107、2×107、3×107、4×107、5×107
6×107、7×107、8×107、又は9×107GCを含むように処方される。一態様において、組成物は、すべての整数又は分数量を範囲内に含んで用量当たり少なくとも1×108、2×108、3×108、4×108、5×108、6×108、7×108、8×
108、又は9×109GCを含むように処方される。1つの態様において、組成物は、すべての整数又は分数量を範囲内に含んで用量当たりに少なくとも1×109、2×109、3×109、4×109、5×109、6×109、7×109、8×109又は9×109
のGCを含むように調製される。別の態様において、組成物は、すべての整数又は分数量を範囲内に含んで用量当たりに少なくとも1×1010、2×1010、3×1010、4×1010、5×1010、6×1010、7×1010、8×1010又は9×1010個のGCを含むように調製される。別の態様において、組成物は、すべての整数又は分数量を範囲内に含んで用量当たりに少なくとも1×1011、2×1011、3×1011、4×1011、5×1011、6×1011、7×1011、8×1011又は9×1011個のGCを含むように調製される。別の態様において、組成物は、すべての整数又は分数量を範囲内に含んで用量当たりに少なくとも1×1012、2×1012、3×1012、4×1012、5×1012、6×1012、7×1012、8×1012又は9×1012個のGCを含むように調製される。別の態様において、組成物は、すべての整数又は分数量を範囲内に含んで用量当たりに少なくとも1×1013、2×1013、3×1013、4×1013、5×1013、6×1013、7×1013、8×1013又は9×1013個のGCを含むように調製される。別の態様において、組成物は、すべての整数又は分数量を範囲内に含んで用量当たりに少なくとも1×1014、2×1014、3×1014、4×1014、5×1014、6×1014、7×1014、8×1014又は9×1014個のGCを含むように調製される。別の態様において、組成物は、すべての整数又は分数量を範囲内に含んで用量当たりに少なくとも1×1015、2×1015、3×1015、4×1015、5×1015、6×1015、7×1015、8×1015又は9×1015個のGCを含むように調製される。1つの態様において、ヒトへの適用のために用量は、すべての整数又は分数量を範囲内に含んで用量当たりに1×1010~約1×1012個のGCの範囲である場合がある。すべての用量は、例えば引用により本明細書に取り込まれるM.Lockら、Hum Gene Methods.2014 Apr.25(2):115-24.Doi:10.1089/hgtb.2013.131に説明されているoqPCR又はデジタルドロップレットPCR(ddPCR)による測定を含むいずれかの既知の方法によって測定される場合がある。
これらの前記用量を、処置されるべき領域の寸法、用いられるウイルス力価、投与経路及び所望の方法の効果に応じて、すべての数を範囲内に含む約25~約1000マイクロリットルの範囲の多様な容積の担体、賦形剤又は緩衝剤調製物中で投与する場合がある。1つの態様において、担体、賦形剤又は緩衝剤の容積は少なくとも約25μLである。1つの態様において、容積は約50μLである。別の態様において、容積は約75μLであ
る。別の態様において、容積は約100μLである。別の態様において、容積は約125μLである。別の態様において、容積は約150μLである。別の態様において、容積は約175μLである。さらに別の態様において、容積は約200μLである。別の態様において、容積は約225μLである。さらに別の態様において、容積は約250μLである。さらに別の態様において、容積は約275μLである。さらに別の態様において、容積は約300μLである。さらに別の態様において、容積は約325μLである。別の態様において、容積は約350μLである。別の態様において、容積は約375μLである。別の態様において、容積は約400μLである。別の態様において、容積は約450μLである。別の態様において、容積は約500μLである。別の態様において、容積は約550μLである。別の態様において、容積は約600μLである。別の態様において、容積は約650μLである。別の態様において、容積は約700μLである。別の態様において、容積は約700~1000μLである。
1つの態様において、マウスのような小動物の被験者のために約1μL~約3μLの容積において少なくとも1×107~約1×1011個のGCsの用量でウイルスコンストラ
クトを送達する場合がある。ヒトの眼と大体同じ寸法の眼を有するより大きな獣医学的被験者のために、上記で述べた比較的多いヒト用の用量及び容積が有用である。種々の獣医学的動物への物質の投与のための実務指針の議論に関し、例えばDiehlら、J.Applied Toxicology,21:15-23(2001)を参照されたい。この文書は引用により本明細書に取り込まれる。
毒性、網膜異形成及び剥離のような望ましくない影響の危険を減らすために、最低有効濃度のウイルスその他の送達ビヒクルを用いるのが望ましい。処置されている被験者、好ましくはヒトの身体的状態、被験者の年齢、特定の眼疾患及びもし進行性なら疾患が現れた程度を考慮して、主治医によりこれらの範囲内のさらに別の用量が選ばれる場合がある。
本明細書に説明されるさらに別の側面は、コロイデレミアを有する又は発症する危険にある哺乳類被験者における失明の進行を処置、遅延又は停止するための方法である。1つの態様において、好ましくは生理学的に適合性の担体、希釈剤、賦形剤及び/又は添加剤中に懸濁されたREP-1コドン最適化配列を保有するrAAVを、ヒトの被験者を含む所望の被験者に投与する場合がある。この方法は、核酸配列、発現カセット、rAAVゲノム、プラスミド、ベクター又はrAAVベクターあるいはそれらを含む組成物のいずれかを必要とする被験者投与することを含む。1つの態様において、組成物を網膜下に送達する。別の態様において、組成物を硝子体内に送達する。さらに別の態様において、眼疾患の処置に適した投与経路の組み合わせを用いて組成物を投与し、眼瞼静脈を介するかあるいは他の静脈内又は通常の投与経路を介する投与も含む場合がある。
本明細書に説明されるさらに別の側面は、色覚異常を有する又は発症する危険にある哺乳類被験者における失明の進行を処置、遅延又は停止するための方法である。1つの態様において、好ましくは生理学的に適合性の担体、希釈剤、賦形剤及び/又は添加剤中に懸濁されたCNGA3又はCNGB3天然、改変又はコドン最適化配列を保有するrAAVを、ヒトの被験者を含む所望の被験者に投与する場合がある。この方法は、核酸配列、発現カセット、rAAVゲノム、プラスミド、ベクター又はrAAVベクターあるいはそれらを含む組成物のいずれかを必要とする被験者投与することを含む。1つの態様において、組成物を網膜下に送達する。別の態様において、組成物を硝子体内に送達する。さらに別の態様において、眼疾患の処置に適した投与経路の組み合わせを用いて組成物を投与し、眼瞼静脈を介するかあるいは他の静脈内又は通常の投与経路を介する投与も含む場合がある。
これらの方法における使用のために、各用量の容積及びウイルス力価は本明細書でさらに説明される通りに個別に決定され、同じ又は反対側の眼において行われる他の処置と同じか又は異なる場合がある。用量、投与又は管理は、本明細書の説明を与えられて主治医が決定する場合がある。1つの態様において、組成物は1個の罹患した眼において上記で挙げたものから選ばれる1回の用量で投与される。別の態様において、組成物は両方の罹患した眼において同時に又は連続的に、上記で挙げたものから選ばれる1回の用量として投与される。連続的投与は、1つの眼から他の眼への投与の数分、数時間、数日、数週間又は数か月の間隔の時間差を意味する場合がある。別の態様において、方法は組成物を2つ以上の用量において(例えば分割用量)眼に投与することを含む。別の態様において、同じ眼の異なる部分において複数の注入を行う。別の態様において、選ばれた発現カセット(例えばCHM含有カセット)を含むrAAVの2回目の投与を後のタイムポイントで行う。そのようなタイムポイントは、1回目の投与から数週間、数か月又は数年後の場合がある。1つの態様において、そのような2回目の投与は、1回目の投与からのrAAVと異なるキャプシドを有するrAAVを用いて行われる。別の態様において、1回目及び2回目の投与からのrAAVは同じキャプシドを有する。
さらに別の態様において、本発明に説明される組成物を1つの組成物又は複数の組成物において送達する場合がある。任意的に2種又はそれより多種のAAVあるいは複数のウイルスを送達する場合がある[例えば国際公開第2011/126808号パンフレット及び国際公開第2013/049493号パンフレットを参照されたい]。別の態様において、複数のウイルスは異なる複製欠損ウイルス(例えばAAV及びアデノウイルス)を含む場合がある。
本発明の一部の態様において、治療のために標的とされるべき杆体及び錐体光受容体の領域を同定するために、非-侵襲性網膜画像化及び機能性研究(functional study)を行うのが望ましい。これらの態様において、1回以上の網膜下注入のための正確な位置を決定するために、臨床的診断試験が用いられる。これらの試験は、処置されている被験者の種、それらの身体的状態又は健康ならびに用量に応じて網膜電図記録法(ERG)、視野測定法、共焦点走査型レーザー眼底検査法(confocal scanning laser ophthalmoscopy)(cSLO)及び光干渉断層撮影(OCT)による網膜の層のトポグラフィー的マッピング(topographical mapping)及びその層の厚さの測定、補償光学(AO)を介する錐体密度のトポグラフィー的マッピング、眼の機能性検査(functional eye exam)などを含む場合がある。画像化及び機能性研究の観点から、本発明のいくつかの態様において、罹患した眼の種々の領域を標的とするために、同じ眼において1回以上の注入が行われる。各注入の容積及びウイルス力価は本明細書でさらに説明される通りに個別に決定され、同じ又は反対側の眼において行われる他の注入と同じか又は異なる場合がある。別の態様において、眼全体を処置するために1回の比較的大きい容積の注入が行われる。1つの態様において、rAAV組成物の容積及び濃度は、損なわれた眼細胞の領域のみに影響を及ぼすように選ばれる。別の態様において、rAAV組成物の容積及び/又は濃度は、損なわれていない光受容体を含む眼のもっと大きい部分に達するために、もっと多量である。
本明細書に説明される方法の1つの態様において、本明細書に説明される組成物の1回の眼内送達、例えば最適化REP-1カセットのAAV送達は、コロイデレミアを発症する危険にある被験者における視覚喪失及び失明の予防において有用である。本明細書に説明される方法の別の態様において、本明細書に説明される組成物の1回の眼内送達、例えば最適化CNGA3又はCNGB3カセットのAAV送達は、色覚異常を発症する危険にある被験者における視覚喪失及び失明の予防に有用である。
かくして1つの態様において、組成物を疾患の発症の前に投与する。別の態様において、組成物を視覚の損傷又は喪失の開始の前に投与する。別の態様において、組成物を視覚の損傷又は喪失の開始後に投与する。さらに別の態様において、罹患していない眼と比較して杆体及び/又は錐体あるいは光受容体の90%未満が機能しているか又は残っている時に組成物を投与する。
別の態様において、方法は追加の研究、例えば処置の有効性の決定のための機能性及び画像化研究を行うことを含む。動物における検査のために、そのような試験は杆体及び錐体光受容体機能を見る網膜電図(ERGs)、視覚運動性眼振、瞳孔測定、水迷路試験、明-暗選択(light-dark preference)、光干渉断層撮影(網膜の種々の層の厚さの測定のため)、組織学(網膜の厚さ、外顆粒層中の顆粒(nuclei)の列、導入遺伝発現を実証するための免疫蛍光法、錐体光受容体カウンティング、錐体光受容体シース(sheaths)を同定するピーナツアグルチニンを用いる網膜切片の染色)を介する網膜及び視覚機能評価を含む。
ヒト被験者のために特定的に、本明細書に説明される用量の組成物の投与に続き、杆体及び錐体光受容体機能を検査するための網膜電図(ERGs)、瞳孔測定視力、コントラスト感度色覚試験(contrast sensitivity color vision testing)、視野試験(ハンフリー(Humphrey)視野/ゴールドマン(Goldmann)視野)、視野移動性試験(perimetry mobility test)(障害物コース(obstacle course))及び読み取り速度試験を用いて処置の有効性に関して被験者を調べる。本明細書に説明される製薬学的組成物を用いる処置に続いて被験者をさらす他の有用な処置-後有効性試験は、機能性磁気共鳴画像化(fMRI)、全面光感度試験(full-field light sensitivity testing)、光干渉断層撮影を含む網膜構造研究、眼底写真、眼底自家蛍光、補償光学レーザー走査型眼底検査法、移動性試験、読み取り速度及び正確さの試験、マイクロペリメトリー(microperimetry)及び/又は眼底検査法である。これら及び他の有効性試験は、引用により本明細書に取り込まれる米国特許第8,147,823号明細書;同時係属国際特許出願公開国際公開第2014/011210号パンフレット又は国際公開第2014/124282号パンフレットに説明されている。
さらに別の態様において、上記の方法のいずれかを別の又は二次的な治療と組み合わせて行う。さらに別の態様において、これらの眼疾患の処置の方法は、本明細書に詳細に説明される組成物を抗生剤処置、痛みの緩和処置などのような別の治療と組み合わせて用いて被験者を処置することを含む。追加の治療は、これらの突然変異又は欠陥あるいはそれらと関連するいずれかの影響を予防するか、止めるか又は改善することを助けるいずれかの現在既知の又はまだ未知の治療の場合がある。二次的な治療を上記の組成物の投与の前、それと同時又はその後に施す場合がある。1つの態様において、二次的な治療は、神経栄養因子、酸化防止剤、抗アポトーシス剤(anti-apoptosis agents)の投与のような網膜細胞の健康を保持するための非特異的な方法を含む。非特異的な方法はタンパク質、組換えDNA、組換えウイルスベクター、幹細胞、胎児組織又は遺伝子的に改変された細胞の注入を介して達成される。後者は、カプセル封入された遺伝子的に改変された細胞を含み得る。
1つの態様において、組換えrAAVの作製方法は、上記のAAV発現カセットを含むプラスミドを得、感染性AAVエンベロープ又はキャプシド中にAAVウイルスゲノムをパッケージングすることを可能にするのに十分なウイルス配列の存在下でプラスミドを保有するパッケージング細胞を培養することを含む。rAAVベクター作製の特定の方法は上記に説明され、それは上記及び下記の実施例中に説明される発現カセット及びゲノム中
のコドン最適化REP-1又はCNGA3又はCNGB3を送達することができるrAAVベクターの作製に用いられる場合がある。
さらに別の態様において、本明細書に説明される発現カセットのいずれかを含むベクターを提供する。上記の通り、そのようなベクターは多様な起源のプラスミドであることができ、本明細書でさらに説明される組換え複製欠損ウイルスの作製のための一部の態様において有用である。
1つの別の態様において、ベクターは発現カセットを含むプラスミドであり、ここで発現カセットはAAV逆位末端反復配列及びREP-1をコードするコドン最適化核酸配列及び宿主細胞におけるコードされるタンパク質の発現を方向付ける発現調節配列を含む。
別の態様において、ベクターは発現カセットを含むプラスミドであり、ここで発現カセットはAAV逆位末端反復配列及びCNGA3をコードするコドン最適化核酸配列及び宿主細胞におけるコードされるタンパク質の発現を方向付ける発現調節配列を含む。
別の態様において、ベクターはAAV発現カセットを含むプラスミドであり、ここで発現カセットはAAV逆位末端反復配列及びCNGB3をコードするコドン最適化核酸配列及び宿主細胞におけるコードされるタンパク質の発現を方向付ける発現調節配列を含む。
“a”又は“an”という用語は1つ又はそれより多くを指すことに注意するべきである。従って“a”(又は“an”)、「1つ又はそれより多く」(“one or more”)及び「少なくとも1つ」(“at least one”)は本明細書で互換的に用いられる。
「含む」(“comprise”)、「含む」(“comprises”)及び「含む」(“comprising”)という用語は排他的にではなく包含的に解釈されるべきである。「からなる」(“consist”)、「からなる」(“consisting”)という用語及びその変形は包含的にではなく排他的に解釈されるべきである。明細書中の種々の態様は「含む」(“comprising”)の語法(language)を用いて提示されるが、他の状況下で、関連する態様は「からなる」(“consisting of”)又は「本質的にからなる」(“consisting essentially of”)の語法を用いて解釈されるべきことも意図されており、そのように説明される。
本明細書で用いられる場合、「約」という用語は、他に特定されなければ与えられる基準から10%の変動を意味する。
「調節」という用語又はその変形は、本明細書で用いられる場合、生物学的経路の1つ以上の成分を阻害する組成物の能力を指す。
本明細書で他に定義されなければ、本明細書で用いられる技術的及び科学的用語は、当該技術分野における通常の熟練者により、及び出版された本への参照により通常理解されると同じ意味を有し、出版された本は本出願中で用いられる用語の多くへの一般的な指針を当該技術分野における熟練者に与える。
以下の実施例は例示のみであり、本発明を制限することを意図しない。
実施例1-多能性幹細胞のRPEへの分化
コロイデレミアは関連するマウスモデルを欠いており、かつイヌモデルはなく、従って疾患のヒト網膜細胞モデルにおいて形質導入及び発現を調べる。生存する被験者から網膜細胞を得るのは不可能なので、人工多能性幹細胞からRPEを作製する。引用によりその全体が本明細書に取り込まれるBuchholzら、Rapid and Efficient Directed Differentiation of Human Pluripotent Stem Cell Into Retinal Pigmented Epithelium,Stem Cells Translational Medicine,2013;2:384-393により説明されているプロトコルを用い、多能性幹細胞をRPEに方向付ける。引用によりその全体が本明細書に取り込まれるCeresoら、Proof of concept for AAV2/5-mediated gene therapy in iPSC-derived retinal
pigment epithelium of a choroideremia patient,Molecular Therapy-Methods & Clinical Development(2014)1,14011も参照されたい。RPEの作製のための他の方法は当該技術分野において既知である。
要するに、ヒト人工多能性幹細胞株を、マイトマイシンC-処理されたか又は照射されたマウス胚線維芽細胞支持細胞層上で、2mM GlutaMAX-I、20% ノックアウトセラムリプレースメント(knockout serum replacement)、0.1mM Modified Eagle’s Medium Non-Essential Amino Acids(MEM NEAA)、0.1mM β-メルカプトエタノール及び4ng/ml bFGFを含ダルベッコ変法イーグル培地:Nutrient Mixture F-12(DMEM/F12)中で維持する。
IX B27、IX N2及びIX NEAA(Invitrogen)を有するDMEM/F12中で多能性幹細胞をMatrigel(BD Biosciences)上に直接継代培養する。0日から2日に、50ng/ml Noggin、10ng/ml
Dkk1、10ng/ml IGF1及び10mM ニコチンアミドを基本培地に加える。2日から4日に、10ng/ml Noggin、10ng/ml Dkk1、10ng/ml IGF1、5ng/ml bFGF及び10mM ニコチンアミドを基本培地に加える。4日から6日に、10ng/ml Dkk1、10ng/ml IGF1及び100ng/ml Activin A(R&D Systems)を基本培地に加える。6日から14日に、100ng/ml Activin A、10μM SU5402(EMD Millipore,Darmstadt,Germany)及び1mM VIPを基本培地に加える。基本培地のみ(DMEM/F12、B27、N2及びNEAA)中で対照標準実験を行う。
非-RPE形態を有する細胞を削り取ることにより、細胞を機械的に濃縮する。続いてTrypLE Express(Invitrogen)を用いて37℃で5分間、残るRPEを消化する(digested)。細胞に30-μmのシングル-セルストレイナー(single-cell strainer)を通過させ、Matrigelがコーティングされた組織培養プラスチックTranswell膜又はCC2処理されたチャンバースライド上に播種する。濃縮された細胞を1% 胎仔ウシ血清(FBS)、GlutaMAX及びピルビン酸ナトリウムを有するDMEM-高グルコース中で30日間培養する。
実施例2-AAV-REP-1を用いて形質導入された細胞
要するに、HEK293細胞の一過性トランスフェクションにより、REP-1コドン最適化配列が導入されたAAV2/8CMV.CBA-REP-1ウイルスベクターを作製し、ポリエチレングリコールを用いていずれかの(either)上澄み液からウイル
ス粒子を沈殿させる。例えば引用により本明細書に取り込まれるGuoら、Rapid and simplified purification of recombinant adeno-associated virus,J.Virol Methods.2012 Aug;183(2):139-146を参照されたい。ベクターを二重CsCl遠心により精製し、透析し、ドットブロットアッセイにより滴定する。
プレニル化実験のために、RPEを24-ウェルプレートに播種し、1.2×106
の細胞をコンフルエント状態で概算する。細胞当たり100,000個のベクターゲノム(vg)を用いて細胞を形質導入し、形質導入から4週間後にプレニル化アッセイを行う。同じ条件の実験を3回繰り返して行う。
実施例3-プレニル化
上記で引用したVasireddyら、PloS One.2013 May 7;8(5):e61396に説明されている通りに、プレニル基ドナーとして[3H]-ゲラニルゲラニルピロホスフェート(GGPP)(Perkin Elmer.Boston,MA,USA)を用い、組換えRabゲラニルゲラニルトランスフェラーゼ及びRAB27の存在下で試験管内プレニル化アッセイを行う。RAB27タンパク質中への放射性標識プレニル基の導入をシンチレーションカウンターにより測定する。一貫性のために、対照標準値を100に正規化(normalized)し、基本値として用いる。すべての実験を3回繰り返して行い、実験グループと対照標準グループの間のプレニル化の統計的な比較を両側非対スチューデントのテスト(two-tailed unpaired
studwnt’s test)を用いて評価する。
要するに、形質導入されたREP細胞を形質導入から48時間後に冷PBSを用いて洗浄する。細胞ペレットを集め、冷PBSを用いて十分に洗浄する。RIPA+プロテアーゼ阻害剤(RIPA+Protease inhibitors)を用いて氷上で30分間、細胞を溶解する。別のプロトコルでは、細胞を超音波処理する。4℃において1-2時間に及ぶ75,000-100 000gにおける細胞溶解液の遠心により、細胞質ゾル画分を集める。
プレニル化反応のための原液(stock)を以下の通りに調製する。
プレニル化のために用いられる最終的な反応容積は25μLである。
反応混合物を37℃で30分間インキュベーションする。9:1エタノール/HClの添加により反応を停止させ、30分間インキュベーションする。真空ろ過によりタンパク質をガラス繊維濾紙(Whatman papers)上に集める(0.1ml)。冷リン酸塩緩衝液を用いてフィルターを注意深く3回洗浄し、未結合材料を除去する。膜を注意深く乾燥する。フィルターを5mlのシンチレーションカクテル中に入れ、シンチレーションカウンティングを行う。引用によりその全体が本明細書に取り込まれるTolmachovaら、CHM/REP1 cDNA delivery by lentiviral vectors provides functional expression of the transgene in the retinal pigment epithelium of choroideremia mice,The Journal of Gene Medicine,2012;14-158-68も参照されたい。
CNGA3又はCNGB3の概念実証のためのアッセイは、自然発生の突然変異動物モデル(例えばCnga3-/-マウス又はAwassiヒツジ)の使用を含む場合がある。マウスモデルを「オール-錐体(all-cone)」光受容体マウスであるNrl-/-マウスと一緒に飼育し、二重ノックアウトを得ることができる。後者(Cnga3-/-Nrl-/-)のマウスは有効性の同定を速める場合がある。有効性は視力及びコントラストの尺度である瞳孔測定(例えば視線運動学(optokinetics)を用いる)、網膜電図及び視覚行動により測定され得る。結局、組織学は他の尺度より向上した成果とともに導入遺伝子の発現を実証するであろう。組織学的方法は錐体光受容体への介入の効果を実証するためにも用いられるであろう(錐体光受容体の合計数、密度、位置など)。
上記で議論したコロイデレミアと同様に、CNGA3-又はCNGB3-関連色覚異常のための遺伝子増強療法に関する概念実証のためのアッセイは、人工多能性幹細胞(iPSC)モデルの使用を含む場合がある。CNGA3又はCNGB3突然変異の故の色覚異常を有する被験者から作製されたiPSCモデルを、試験管内で網膜前駆体及び/又は光受容体細胞に分化させる。組換えAAVを用いてこれらの細胞に野生型CNGA3(又はCNGB3)cDNAを送達し、これらのサブユニットにより構成される関連する(環状ヌクレオチド-感受性、CNG)チャンネルの生合成及び機能の保存に関して細胞を分析する。膜パッチについての電気生理学によりチャンネル機能を評価する。チャンネルの復元はcGMP-活性化電流をレスキューするはずである。追加の研究は、生理学的リガンドへの野生型CNG cDNAの送達の前後のチャンネル機能の感度に関して調べること
ができる。
実施例4:AAV.コドン最適化ヒトCHMの試験管内発現
この研究の目的は、コドン最適化CHM遺伝子(配列番号1)をコードする一系列の次世代AAV2及びAAV8ベクターを用いる遺伝子送達後の84-31及びCOS-7細胞株におけるAAV媒介CHM発現の能力を評価することであった。
CHMの発現を最大にするために、コドン最適化CHM配列を作製した(配列番号1)。コドン最適化プラスミドを合成し、すべての次世代CHM導入遺伝子発現カセットの作製において用いた。起こり得る非-機能性AAVゲノムの汚染の問題を克服するために、ベクター主鎖中に非-コードラムダスタッファー領域が含まれた。スタッファーの導入はプラスミドの長さを増加させるのみでなく、AAVをパッケージングする間のプラスミドDNA主鎖汚染の可能性を減少させもする。プラスミドDNA不純物を除去するためのベクター主鎖におけるスタッファー領域の導入の影響は、独立した研究として行われた。2つの組換えAAVプロウイルスプラスミド(高コピー及び低コピー)主鎖を用いて、種々のコンストラクトを作製した。高コピープラスミドはpUCベクター起源(origin)に基づいて設計された。低コピープラスミドはp15A起源に基づいて設計された。正しい開始コドンからの翻訳をさらに増強するために、開始コドンの上流にコザック配列を導入した。
本研究及び以下の実施例中に説明される研究のために合計で4つのプラスミドを作製した(表1)。さらに、現在臨床試験で用いられているCHM天然配列を保有するプラスミドも作製した(バージョン1)。バージョン2a、2b、3a及び3bならびにバージョン1のそれぞれに関するプラスミドマップをそれぞれ図6-10に示す。
これらのコンストラクトの試験管内発現をCOS-7及び84-31細胞株において調べた。次世代CHMコンストラクトの操作された特徴を表1に説明する。
コドン最適化ヒトCHM cDNA(hCHM)(配列番号1)を導入遺伝子カセット中にクローニングすることにより、組換えAAVプロウイルス高コピープラスミド及び低コピープラスミドを作製した。導入遺伝子はハイブリッドニワトリβアクチン(CBA)プロモーターの調節下に置かれた。このプロモーターはサイトメガロウイルス(CMV)最初期エンハンサー、近位ニワトリβアクチンプロモーター及びイントロン1配列に挟まれたCBAエキソン1からなる。プロウイルス高コピー数プラスミド及び低コピー数プラスミドはAAV逆位末端反復配列及びポリA配列も含む。現在の研究に用いられる次世代プラスミド主鎖はラムダファージフラグメントスタッファーを含み、それにカナマイシン
バクテリア選択遺伝子(kanamycin bacterial selection
gene)が続く。追加のプラスミドはスタッファーを欠いているが、カナマイシン選択遺伝子を含む。高-コピー数ベクターはpUCプラスミドのそれに類似である(バクテリア細胞当たりに約300個のコピー)。低コピー数プラスミド(バクテリア細胞当たりに約10個のコピー)はp15Aを起源とする。正しい開始コドンからの翻訳を増強するために、すべての次世代コンストラクトは開始コドン、ATGの上流にコザック共通配列を含む。作製されたプラスミドを、プロモーター+エンハンサー伸長(extention)配列又はコドン最適化CHM配列のいずれかを特異的に標的とすることができるプライマーを用いて配列検証する。5つのコンストラクトすべてのプラスミドマップ及び配列を図6-10に示す。リン酸カルシウムを用いる標準的な三重トランスフェクションを用いて下記に挙げるAAVベクターを作製した(ベクターの定性(qualification)に関して表2を参照されたい)。AAV2及びAAV8血清型のベクターの両方を作製し、結果が血清型-非依存性であることを確かめた。
84-31細胞株は293HEK細胞株(ヒト胚腎臓細胞(embryonic kidney cells))のサブクローンであり、アデノウイルスE4タンパク質を構成的に発現してAAVウイルスの形質導入を増強する。COS-7細胞はサル腎臓組織に由来する線維芽細胞様細胞株である。84-31細胞及びCOS-7細胞の両方を6-ウェル細胞培養プレートにおいて別々に培養し、5種類の感染多重度(MOIs)で10の試験物質(test articles)(AAV2又はAAV8のいずれか)の1つを用いて形質導入した。36-48時間後、細胞を回収し、溶解し、SDS-PAGE及び続くウェスタンブロット分析のためにタンパク質試料を調製し、外来性CHMの発現を検出した。
5%CO2が供給される環境において37℃で、10% 胎仔ウシ血清及び1% ペニ
シリン/ストレプトマイシンを有するダルベッコ変法イーグル培地ダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)-高グルコース中で84-31及びCOS-7細胞の両方を培養した。形質導入の前日(18-24時間前)、3×105(3E5)の密度における細胞を6
-ウェル細胞培養皿の各ウェル中の2mlの細胞培地中に播種した。播種された細胞を5%CO2が供給される環境において37℃でインキュベーションした。COS-7及び8
4-31細胞の両方のウェルを下記に挙げるAAVベクターに種々の感染多重度(MOI)において感染させた(表3及び表4)。陰性対照標準細胞(形質導入されない細胞)にはウイルスを加えなかった。要するに、組織培地を除去し、新しい2mlの培地のアリコートを6ウェル培養皿の各ウェルに加えた。次いであらかじめ決定された量のAAVベクターを測定し(原液から直接)、各ウェルに加えた(表3及び表4)。1×104のMO
Iのために、それぞれのウイルス原液の1μLを細胞培地で10μLに希釈した。この溶
液からあらかじめ決定された容積のウイルスを各ウェルに加えた(表3及び4)。5%CO2を用いて37℃において、細胞をAAVウイルスと一緒に回収まで36-48時間イ
ンキュベーションした。異常に関する検査のために、回収の前に細胞を顕微鏡下で観察した。
最初に、COS7及び84-31細胞株の両方を用いて、CHMの試験管内発現が細胞株非依存性であるかどうかを調べた。非依存性を確定したら、AAVを用いる優れた形質導入効率を示した84-31細胞のみにおいてすべての後続の実験を行った。84-31細胞のウェルを下記に挙げるAAVベクターに種々のMOIにおいて感染させた(表3及び4を参照されたい)。
ウェスタンブロット分析:1.細胞溶解液を調製した。感染から36-48時間後に、
AAV形質導入された細胞を未処理の対照標準細胞と共に、十分なPBS洗浄の後に回収した。次いでプロテアーゼ阻害剤を有するRIPA緩衝液を用いて、細胞を氷上で溶解した。13,000rpmにおける10分間の遠心により細胞溶解液を透明にした。2.タンパク質の定量及び調製。ThermoFisher Micro BCATM Protein Assay Kitを用い、製造者の指示に従って細胞溶解液のタンパク質定量を行った。562nmにおけるOD読み取り値を得ることにより、タンパク質濃度を決定した。CHMの試験管内発現を評価するために、4-12% Bis-Trisゲル上に40-60μgの測定されたタンパク質を負荷した。3.既知のプロトコルに従ってSDS-PAGE及びブロッティングSDS-PAGEならびにウェスタンブロット分析を行った。要するに、タンパク質ゲルをニトロセルロース膜上に転移させ、ミルク中でブロッキングし、一次抗体と一緒にインキュベーションした。抗ヒトREP-1 2F1抗体(2F1,1:1000希釈)及び以下:抗GAPDH抗体(1:1000希釈)、抗アクチン抗体(1:1000希釈)又は抗チューブリン抗体(1:5000希釈)の1つを各ブロットのための一次抗体として用いた。ブロットの洗浄後、1:5000の濃度におけるHRP共役抗マウスIgG抗体及び/又は抗ウサギIgG抗体を二次抗体として用いた。製造者の指示に従ってECL試薬を用いる化学発光により、ブロットを発光させた。対照標準:1.負荷対照標準:以下:抗アクチン抗体、抗チューブリン抗体又は抗GAPDH抗体の1つを、ゲルの各ウェル中のタンパク質の等しい負荷を示すために負荷対照標準として用いた。抗チューブリン抗体は~51kDaのタンパク質を検出し、抗アクチン抗体は~42kDaのタンパク質を検出し、抗GAPDH抗体は~39kDaのタンパク質を検出する。抗チューブリン抗体又は抗アクチン抗体又は抗GAPDH抗体のいずれかをそれらの利用可能性に応じて用いて最初のブロットを調べた(probed)。最初の実験の後、一貫性のために、抗GAPDH抗体を負荷対照標準として用いた。2.陽性対照標準:AAV2.V2a形質導入されたCOS-7細胞においてhREP-1タンパク質の産生が確定した後、後のウェスタンブロット実験における陽性対照標準としてAAV2.V2a-Cos-7細胞溶解液を用いた。3.陰性対照標準:陰性対照標準として未処理の細胞を用いた。種々の細胞株におけるREP-1タンパク質産生のウェスタンブロット結果の分析を表.5にまとめる。
モノクローナルヒトREP-1特異的抗体は、次世代AAV2.copt.CHM/AAV8.copt.CHMを用いて形質導入された細胞において1つの~75-80kDa単一hREP-1タンパク質を検出した。未処理対照標準細胞の細胞溶解液において75-80kDaバンドは観察されなかった。抗アクチン/抗チューブリン/抗GAPDH抗体のいずれかを用いるブロットの探査は、未処理の対照標準を含んでウェスタンブロットのすべての列において等しい濃度のバンドを示した。抗アクチン抗体は~42kDaにおけるタンパク質分子量バンドを検出し、抗チューブリン抗体は~51kDaにおけるタンパク質を検出し、抗GAPDH抗体は~39kDaにおけるタンパク質を検出した。すべての抗体は予測されるサイズ分子量の特異的なバンドのみを検出した。ブロットのいずれにおいても非特異的なバンドは観察されなかった。あらかじめ染色された分子量マーカーを用い、問題のタンパク質の分子量を比較した。
要するに、AAV2.V2a、AAV2.V2b、AAV2.hCHM.V3a及びAAV2.hCHM.V3bを用いて形質導入されたCOS-7及び84-31細胞においてREP-1タンパク質は予測されたサイズで観察された。未処理の対照標準は予測されたサイズのヒトREP-1タンパク質の存在を明らかにしなかった。抗アクチン抗体を用いるブロットの標識は、ゲルのすべての列において~42kDaで同じ強度のタンパク質バンドを検出した。あらかじめ染色されたタンパク質ラダーを用い、REP-1及びアクチンの分子量を比較した。データは示されない。
結果は、次世代プラスミドを含むAAV2及びAAV8血清型ベクターが84-31及びCOS-7細胞を有効に形質導入することができることを示している。次世代プラスミドにおけるCHMの発現は検出可能な範囲内であり、用量依存的傾向を示した。次世代hCHMウイルスを用いる細胞の形質導入は、予測されるサイズのREP-1タンパク質の
産生をもたらした。
実施例5:AAV.コドン最適化.ヒトCHMとAAV天然.ヒトCHMの試験管内タンパク質発現の比較
この研究の目的は、84-31細胞株に基づく研究モデルにおけるREP-1タンパク質のレベルを測定することにより、CHM-含有導入遺伝子カセットの種々のバージョンを含むAAVベクター(血清型2及び8)の形質導入効率を説明する(delineate)ことであった。
プラスミド及びベクター:合計5つの導入遺伝子プラスミドをAAV2又はAAV8のいずれかにおいて比較した:バージョン1(進行中の臨床試験において以前に用いられていた)及び4つの次世代バージョン(V2a、V2b、V3a及びV3b)。実施例4に説明される通りにプラスミドが作成され、それらの特徴を表1に示す。上記の表2は作製されるAAV2及びAAV8ベクターのまとめ及びウイルス原液の濃度を示す。
研究設計(例えば処理グループ)
1.パイロット実験において、AAV2.hCHM.バージョン1、バージョン2a及びバージョン2bを用いてCOS-7及び84-31細胞を形質導入した。ウェスタンブロットを行い、2つの細胞株における形質導入効率レベルを比較した。
2.10の試験物質(AAV2又はAAV8背景のいずれか中のバージョン1、2a、2b、3a及び3b)の1つを3×105のMOIにおいて用い、6-ウェルプレート中
で培養された84-31細胞を形質導入した。36-48時間後、細胞を回収し、溶解した。細胞溶解液をSDS-PAGE上に負荷し、さらなるウェスタンブロット分析に供した。REP-1タンパク質のレベルをすべてのコンストラクトバージョンの間で比較する。各AAV2.CHM又はAAV8.CHM実験のために2つの別々のプレートを用意し、個別に分析した。
試験材料投与
3.4.1 細胞培養
5%CO2が供給される環境中で37℃において、10%胎仔ウシ血清及び1%ペニシ
リン/ストレプトマイシンを有するダルベッコ変法イーグル培地ダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)-高グルコース中で84-31細胞及びCOS-7の両方を培養した。
3.4.2 形質導入のための細胞の調製
形質導入の前日(18-24時間前)、84-31及びCOS-7細胞を6-ウェル細胞培養皿のウェル当たり2mlの細胞培地中に3×105(3E5)の密度で播種した。
播種された細胞を5%CO2が供給される環境において37℃でインキュベーションした
3.4.3 形質導入
84-31細胞及びCOS-7のウェルを、下記に説明されるAAVベクターに3×105のMOIにおいて感染させた(パイロット実験に関して表6、第2組の実験に関して
表7を参照されたい)。陰性(形質導入されない)対照標準にはウイルスを加えなかった。要するに、6ウェル細胞培養皿中の各ウェルにおいて最初に組織培地を除去し、ウェル当たり2mlの新しい培地で置き換えた。次いであらかじめ決定された量のAAVベクター(形質導入のために用いられるベクター容積に関し、表2を参照されたい)を(原液から)測定し、各ウェルに直接加えた。5%CO2を用いて37℃において、細胞をAAV
ウイルスと一緒に回収まで36-48時間インキュベーションした。回収前に、異常の検査のために細胞を顕微鏡下で観察した。実施例4に説明した通りにウェスタンブロット分
析を行った。
結果:84-31及びCOS-7細胞における天然hCHM(AAV2.hCHM.V1)対コドン最適化CHM AAV2a及び2bバージョンの発現の比較
この実験において、ベクターなしで(未処理対照標準)、AAV2.hCHM.バージョン1、AAV2.hCHM.バージョン2a又はAav2.hCHM.バージョン2bを用いて84-31及びCOS-7細胞を形質導入した。抗ヒトREP-1抗体を用いるウェスタンブロット分析は、すべてのAAV2(V1、V2a、V2b)形質導入試料において、かつ両方の細胞株においてREP-1タンパク質レベルが~75-80kDaにおいて検出可能であることを示した(データは示されない)。84-31細胞株においてわずかに優れたタンパク質発現が見られた(表8)。抗REP1抗体は、未処理の細胞において無視し得る量のREP-1タンパク質を検出した。GAPDH抗体を用いるブロットの標識は、未処理の細胞を含むすべての細胞溶解液中で~39kDaにおけるバンドを検出した。
ImageJソフトウェアを用いるブロットの濃度測定的評価(タンパク質レベルの定量)は、値を内在性GAPDHタンパク質の発現に正規化した後、形質導入効率は84-31及びCOS-7細胞において類似であることを示した。(結果に関して表8を参照されたい)。これに基づき、ヒト起源からのものである84-31細胞株をさらなる実験のために用いた。
結局、AAV2.V1、AAV2.V2a及びAav2.V2bは84-31及びCOS-7細胞の両方において、REP-1タンパク質の産生を類似の形質導入効率で誘導した。
84-31細胞における天然CHM対コドン最適化CHM AAV2ベクターの発現の比較:AAV2.hCHM.V2a、V3a、V2b、V3b及びV1を用いて形質導入された84-31細胞の抗ヒトREP-1抗体を用いるウェスタンブロット分析は、すべての条件において~75-80kDaにおけるバンドを検出した(データは示されない)。抗REP1抗体は、未処理の細胞において無視し得る量のREP-1タンパク質を検出した。GAPDH抗体を用いるブロットの標識は、未処理の細胞を含むすべての細胞溶解液中で~39kDaにおけるバンドを検出した。ImageJソフトウェアを用いるブロットの濃度測定的評価(発現レベルの定量)は、値を内在性GAPDHタンパク質の産生に正規化した後、AAV2.hCHM.V1と比較してAAV2.hCHM.V2a、3a、2b及び3bの発現増加を示した。結果に関して表9及び10を参照されたい。
84-31細胞における天然CHM対AAV8.V1、V2a、V3a、V2b、V3bベクター中のコドン最適化CHMの発現の比較:AAV8.V1、AAV8.V2a、AAV8.V3a、AAV8.2b、AAV8.3bを用いて形質導入された細胞の抗ヒトREP-1抗体を用いるウェスタンブロット分析は、形質導入された細胞のすべてにおいて~75-80kDaにおけるバンドを検出した(データは示されない)。抗REP1抗体は、未処理の細胞において無視し得る量のREP-1タンパク質を検出した。GAPDH抗体を用いるブロットの標識は、未処理の細胞を含むすべての細胞溶解液中で~39kDaにおけるバンドを検出した。ImageJソフトウェアを用いるブロットの濃度測定的評価は、AAV8.V1と比較してAAV8.hCHM.V2a;3a;2b;3bのより高い発現を示した。値は、CHM値を最初にそれぞれの内在性GAPDHタンパク質の発現に正規化し、次いでバージョン1の平均の発現レベルに正規化した後に得た。結果に関し、表11及び表12を参照されたい。
結論:比較発現研究は、84-31細胞において、次世代AAV.hCHM.バージョン2a、2b、3a及び3bを保有するAAVベクターの適用がAAV2及びAAV8血清型ベクターの両方において、バージョン1(現在臨床試験で用いられている)と比較してREP-1タンパク質産生の増加を誘導することを示した。
実施例6:qPCR力価分析(qPCR Titer Analysis)によるAAVベクター産生へのラムダスタッファーの効果の評価
DNA不純物の量へのラムダスタッファー配列の効果を評価するために、上記の表2に示される8つのAAVベクターのすべてについて1回のqPCR(定量的ポリメラーゼ連鎖反応)実験を行った。アッセイ標準の作製に線状化AAVプラスミド標準を用いた。正しくパッケージングされたAAVゲノムの定量のためにCMV/CBAプロモーター領域又は逆パッケージングのためにカナマイシン耐性(KanR)コード領域のいずれかの上にプライマー-プローブセットを設計した。標準及びベクター試料を、CMV/CBAプライマー-プローブセットを用いる1つ及びKanRセットを用いる他の2つのセットにおいて実験した。各標準曲線のそれぞれからベクター試料値(mL当たりのウイルスゲノムコピー)を決定した。CMV/CBA含有配列に対して各ベクターロット中のKanR-含有不純物の相対的な量を比較することにより、スタッファー配列の効果を評価した。試薬:
導入遺伝子-含有ウイルスベクター力価:
参照標準:CMV-CBAプロモーター
プライマー:CMV-F:CCC ACT TGG CAG TAC ATC AA
CMV-R:GCC AAG TAG GAA AGT CCC ATA A
FAM-プローブ:/56-FAM/CA TAA TGC C/ZEN/A GGC GGG CCA TTT AC/3IABkFQ/
不純物-含有ウイルスベクター力価:
参照標準:カナマイシン耐性遺伝子
プライマー:
KAN-F:GAT GGT CGG AAG TGG CAT AA
KAN-R:TGC GCC AGA GTT GTT TCT
FAM-プローブ:/56-FAM/CC GTC AGC C/ZEN/A GTT TAG TCT GAC CA/3IABkFQ/
希釈試薬:希釈剤 Q(ヌクレアーゼ非含有水中の0.001%PF-68):無菌水を用いて1%PF-68溶液を1000-倍に希釈。希釈剤 S:希釈剤 Q+2ng/μLサケ精子DNA(Agilent technologies Cat#201190)。ABI TaqMan TM Universal Master Mix(App
lied Biosystems 4304437/4326708)
Quiagen PCR Product Purification Kit(Quiagen 28104)
・ABI QuantStudio 6 Flex System
試料調製
以下:Dnase緩衝液(10X) 5μL、ヌクレアーゼ非含有H2O 30μL、
Dnase I(Invitrogen,18068-015) 5μLを混合することにより、Dnase消化(digest)溶液を調製した。
10μLの各AAVベクター試料を混ぜ入れ、周囲温度で10分間インキュベーションした。50μLのSDS/EDTA/NaCl溶液(0.2% SDS/5mM EDTA/0.2M NaCl)の添加により消化混合物を不活性化し、95℃で10分間インキュベーションした。各AAVベクター試料をqPCR分析のために希釈剤 S中で10-100,000倍に希釈した。
qPCR標準調製
XhoIを用いてプラスミドp1008(スタッファーなしの低コピー導入遺伝子プラスミド)を消化し、Quiagen PCR精製キットを用いて精製することにより、参照標準DNA(線状化)を調製した。精製された材料をアガロースゲル上で分析して身元を確認し、Nanodropにより定量した。以下の等式(equivalence):1bp=1.096×10-21gを用いてDNAコピー数を原液濃度から決定した。qP
CR標準を以下の表に従って調製した:
PCR反応設定
抽出されたDNA試料を1回のqPCR実験において同じ条件の実験を3回繰り返して(3つのウェル)分析した。実験は参照DNA標準をウェル当たり103~108個のコピーの範囲で含み、同じ条件を実験を3回繰り返した。陰性対照標準としてテンプレートなしの対照標準(no-template-control、NTC)を含んだ。CMV/CBA及びKanRプライマー/プローブセットの両方を用いて各AAVベクター調製物を分析した。同様に、各セットの定量のために、標準もCMV/CBA及びKanRプライマー/プローブセットの両方を用いて分析した。
PCR反応条件を以下の通りに設定した:50℃ 2分 1サイクル;95℃ 10分
1サイクル;95℃ 15秒 40サイクル;60℃ 1分 40サイクル
実験性能。ウェル当たり103~108個のDNAコピーにおいて標準を調製し、実験した。この実験のためにアッセイ感度は重要な因子ではないので、アッセイの下限を1000個のコピーに設定した。標準コピー数及び標準のCT(閾サイクル(threshold cycle))値を用いて実験に関する標準曲線を作成した。ABIソフトウェアを用いて標準の線形回帰を行った(データは示されない)。標準曲線適合は、0.998かそれより大きい相関係数(R2値)を有し、信頼性のある適合モデルを示した。標準曲線の傾きは-3.5であった。傾きを用いて増幅反応の効率を算出し、-3.2~-3.6の値は90%~110%の増幅効率を示した。両方の標準反応は92.6~93.8%の高率で行われた(run)。三重のウェルの精度は2~10%の範囲であり、複製産物の間の優れた一致を示した。テンプレートなしの対照標準(NTC)は、アッセイの下限より低い定量不可能な増幅を生じた。
結果:
試料値決定:試料値(AAVゲノム及び逆-パッケージングコピー数)を、CT値を用いて各適合標準曲線(CMV/CBA又はKanR)から内挿した。内挿されたDNAコピー数を初期希釈及び/又は消化希釈に関して修正した。試料中の二本鎖DNA標準及び一本鎖DNAの間の差を説明するために補正係数2を追加で適用した。
8つのAAVベクターに関する分析結果を、導入遺伝子-含有AAV濃度(CMV/CBA)及びKanR-含有不純物濃度の間の定量的な比較と一緒に下記の表にまとめる。結果の分析は、導入遺伝子中へのラムダスタッファーの挿入がAAV産生の間にプラスミド-主鎖DNA(すなわちKanR)パッケージングの発生を~7-20倍有効に減少させることを示す(図11)。
実施例6:ウェスタンブロットによるiPS細胞における次世代AAV8ベクターの試験管内発現
この研究の目的は、コドン最適化REP-1-コード遺伝子を保有する一系列の次世代AAV2及びAAV8ベクターを用いる遺伝子送達の後の人工多能性細胞株(iPSC)におけるAAV媒介CHM発現の能力を評価することであった。
人工多能性幹(iPS)細胞法は、眼疾患を含むいくつかの概念実証及び遺伝子療法研究において、遺伝子療法ベクターの試験のためのプラットフォームとして用いられて成功してきた。これらの被験者特異的なiPS細胞は、疾患の病因の研究及び関連する動物モデルが入手不可能である場合に遺伝子療法の概念実証の試験用のモデルの確立のための有用な試験管内モデル系を与える。コロイデレミア(CHM)のための我々のAAV-媒介遺伝子増強療法を試験するための予備的な段階として、我々はRabエスコートタンパク質1(REP-1)をコードする原因遺伝子CHMにおける突然変異を有するヒト被験者からiPS細胞を作製した(実施例1を参照されたい)(方法はNCP.003に説明されている)。作製されるiPS細胞を用いて我々の次世代AAV.コドン最適化.CHMコンストラクトの試験管内発現を評価した。
プラスミド及びベクターは実施例4に説明された通りであった。人工多能性幹(iPS)細胞は体細胞、末梢血単核細胞から実験室で作製される幹細胞であり、それは初期化されて多能性状態に戻された。血液細胞の初期化は治療的用途のための個別化された試験管内細胞モデルの開発を可能にする。この報告において、ウェスタンブロット分析を介してREP-1タンパク質の試験管内在性産を調べるために、CHMに罹患した被験者からのiPS細胞を用いた。以下の表(表17)は、研究されたiPS細胞の詳細及びそれらのそれぞれのCHM疾患を引き起こす突然変異を説明する。
研究設計(例えば処理グループ)
1.12ウェル細胞培養プレート上で培養されたiPS細胞をAAV2.hCHMバージョン1、バージョン2a;バージョン2b;バージョン3a;バージョン3b(AAV2.V1;V2a;V2b;V3a;V3b)に1×105又は3×105のいずれかのMOIにおいて感染させる。24時間の形質導入の後、1mlのiPS細胞培地を細胞に加えた。36-48時間の形質導入の後、細胞を回収し、溶解し、SDS-PAGE及び続くウェスタンブロット分析のために処理した。すべてのバージョンのコンストラクトを用いて形質導入された細胞においてREP-1タンパク質の産生を評価し、未処理の対照標準と比較した。
2.パイロット実験として、12ウェル細胞培養プレート上で培養された3種のiPS細胞株を、AAV8.hCHMバージョン1及びAAV8.hCHMバージョン2a(AAV8.V1;AAV8.V2a)を用いて1×106のMOIで形質導入する。iPS
細胞株は、REP1遺伝子における無関係な突然変異を有する3人のCHMに罹患した被験者に由来し、この目的のために個別のプレートで培養された。36-48時間後、細胞を回収し、溶解し、未処理の細胞溶解液と比較されるウェスタンブロット分析に供した。
試験材料投与
3.4.1 細胞培養
CHM被験者からのiPS細胞の培養。要するに、5%CO2及び5%O2が供給される環境中で37℃において、iPS細胞培地中のマウス胚線維芽細胞(MEFs、支持細胞)上でiPS細胞を培養した。
3.4.2 形質導入のための細胞の調製
細胞を播種する前日、12-ウェル皿に、参照文献NCP.003(NCP.003:Culturing of iPS cells from CHM patient and controls)に説明されているMatrigelをコーティングした。それぞれAAV2又はAAV8ウイルスベクターを用いてiPS細胞を形質導入する前に、MEFs上で培養されている細胞をMEFsなしのMatrigel上に播種した(支持細胞なしの培養)。12-ウェル細胞培養皿の各ウェル中の1mlのiPS細胞培地に4.5×105(4.5+E5)~6×105個の密度で細胞を播種した。播種された細胞を5%CO2,5%O2が供給される環境中で37℃においてインキュベーションした。
3.4.3 形質導入
iPS細胞をウイルスベクターに感染させるために、細胞を約50-60%コンフルエントまで生育させた。(これは支持細胞なしの条件で2-4日かかり得る)。50-60%コンフルエントに達したら、12-ウェル中の1つのウェルを分離し、細胞カウントを行ってウェル当たりの細胞数の合計を決定した。次いでiPS細胞のウェルを下記に挙げるAAVベクターに、あらかじめ決定されたMOI(表18及び19を参照されたい)で感染させた。形質導入の前に、古いiPS細胞培地をプレートから除去し、各ウェルに新しい1mlのiPS細胞培地を加えた。原液からあらかじめ決定された容積のウイルスを直接各ウェルに加えた。感染した細胞数の合計、MOI及び感染のために用いられたウイルスの容積についての情報に関し、表18及び表19を参照されたい。次いで5%CO2
,5%O2が供給される環境中で37℃において、細胞を18-48時間インキュベーシ
ョンした。18-24時間の形質導入の後、異常又は細胞死に関して顕微鏡下で細胞を観察した。このタイムポイントで、感染及び非感染細胞を含む各ウェルにさらに1mlの新しいiPS細胞培地を加え、5%CO2,5%O2が供給される環境中で37℃においてさらに追加の18-24時間インキュベーションした。回収の前に、細胞死又は異常な外観を評価するために細胞を顕微鏡下で観察した。
成果測定法-本明細書に説明される通りにウェスタンブロット分析を行った。
結果
5.1 JB588 iPS細胞株におけるAAV2-hCHM V1、V2a、V2b、V3a、V3bの発現:モノクローナルヒトREP-1特異的抗体は、形質導入されたJB 588 iPS細胞において1つの~75-80kDa単一hREP-1タンパク質を検出した(データは示されない)。未処理対照標準の場合、バンドは観察されず、疾患の存在を確認した(データは示されない)。3×105のMOIにおけるREP-1
タンパク質バンドの強度はすべてのベクターにおいて1×105のMOIと比較してより
強いことが観察された。iPS細胞へのhCHM遺伝子の組換えAAV2.hCHMウイルス媒介送達は、REP-1タンパク質の用量-依存性産生を生じた。GAPDH抗体を用いるブロットの探査は、すべての細胞溶解液において等しい濃度のバンドを示した。GAPDHは~39kDaにおけるタンパク質を検出した。REP-1及びGAPDH抗体の両方は予測される分子量の特異的なバンドのみを検出した。ブロットにおいて非特異的なバンドは観察されなかった。
iPS細胞におけるAAV8-hCHM.V1、V2aの発現:モノクローナルヒトREP-1特異的抗体は、形質導入されたJB527、JB500及びJB588被験者由来iPS細胞において1つの~75-80kDa単一REP-1タンパク質を検出した(データは示されない)。未処理対照標準の場合、タンパク質バンドは観察されなかった。(データは示されない)。GAPDH抗体を用いるブロットの探査は、未処理の細胞からの細胞溶解液を含むすべての細胞溶解液において等しい濃度のバンドを示した。抗GAPDH抗体は特異的な~39kDaタンパク質バンドを検出した。REP-1及びGAPD
H抗体の両方は予測されるサイズ分子量における特異的なタンパク質バンドのみを検出した。ブロットにおいて検出可能な非特異的タンパク質バンドは観察されなかった。
結論
本報告において提示される予備的な結果は以下の観察を明らかにした:ウェスタンブロット分析は3つの被験者-由来iPSCs(JB588、JB500、JB527)のそれぞれにおけるCHM(REP-1タンパク質の欠如)の存在を確認した。試験管内発現研究は、AAV2.hCHM.バージョン2a、2b、3a、3b及びAAV2.hCHMバージョン1(現在の臨床試験候補)へのCHM被験者からのiPS細胞の感染が、すべての調べられたMOIsにおいてREP-1タンパク質の産生を誘導することを示した。AAV8.hCHM.バージョン2a及びAAV8.hCHMバージョン1への1×106のMOIにおけるiPS細胞の感染は、3つのCHM iPS細胞株のすべてにおい
てREP1タンパク質の産生をもたらした。REP1産生のレベルは、AAV8.hCHM.V1に感染したiPSCsよりAAV8.hCHM.V2aに感染したものにおいてより高かった。
実施例7:AAV8.コドン最適化.ヒトCHM対AAV.天然.ヒトCHMの生体内発現の比較
複数の網膜疾患のための遺伝子療法は、適切な標的細胞の有効な形質導入に依存しており、コロイデレミアの場合、適切な標的細胞は網膜色素上皮(RPE)及び光受容体細胞である。この研究報告は、天然CHM配列に基づくコンストラクト(バージョン1)及びAAV8主鎖中にパッケージングされた4つの次世代導入遺伝子カセットにより誘導される野生型マウスにおける生体内発現の比較に焦点を当てる。ここで我々は光受容体細胞への遺伝子転移を向上させる目的のためにAAV8血清型を評価した。
以下の疑問に答えるように我々の実験を設計した:a.光受容体の生体内形質導入に関してこれらのベクターをどのように比較するか:特に次世代AAV8.CHMはそれぞれの試験物質の網膜下注入の後にバージョン1と比較していかに有効に光受容体を形質導入するか。b.用量反応:次世代AAV8.CHMと、AAV8.CHM-バージョン1ベクターとは遺伝子発現の用量反応において異なるか。
実験的詳細:
プラスミド及びベクターは実施例4において説明された通りであった。マウス(動物):REP-1タンパク質の産生により評価されるCHMの生体内発現を調べるために、野生型CD1マウスを用いた。CD1マウス株は非近交系スイスマウス株であり、そのコロニーを我々は学内で維持する。研究の詳細はCAROT研究プロトコルPCPR02.01の下に説明されている。
3.3 研究設計(例えば処理グループ)
3.3.1 動物飼育:~20-30グラムの体重の雄及び雌の両方のマウス(~3-4月令)に説明される試験物質を注入した。動物をペンシルバニア大学のジョンモルガン大学実験室動物資源(the University of Pennsylvania’s John Morgan University Laboratory Animal Resources)(ULAR)施設に、ペンシルバニア大学のULAR規制に従って収容した。マウスを12-時間明/12-時間暗サイクルで保持した。食物及び水は随意に与えられた。すべての動物は耳の標識番号で同定された。
3.4 試験材料投与:CAROT Vector Coreにより与えられる試験物質調製物を用量投与のために用いた。試験材料を-60~-80℃において保存した。投薬の前に試験材料を氷上で解凍した。眼内注入のために、調製表20に説明される通りに
リン酸塩-緩衝食塩水を用いて試験物質を標的濃度に希釈する。合計で60μlのマスターミックスを調製した。
網膜下注入の前の注入ログ(Injection Log)の準備
試験物質の網膜下注入の前に、注入ログを以下の情報と一緒に保持した:
・ゲージ番号/マウス番号
・研究の同定
・株
・生年月日
・注入日
・研究者/注入者の名前
・注入される眼(左又は右)
・注入される材料(ベクター/血清型)
・用量及び容積
・投与経路(ROA)
網膜下注入:外科医による網膜下注入により注入を行った。要するに、注入の前に動物を麻酔した。Hamilton 33Gシリンジを用いて試験物質の網膜下注入を行った。試験物質及び注入の詳細を表21に説明する。調製された注入マスター混合液から、注入当たりに1.5μlの容積を投与した。動物当たり1つの眼に、眼当たり5×108
のベクターゲノム(vg)を注入し、反対側の眼に眼当たり5×109個のベクターゲノ
ムを注入した。
成果測定法
動物屠殺(Animal Sacrifice):a.動物に試験物質を注入した後、すべての動物を注入後関連異常に関して48時間観察した。B.注入から21-35日後、眼底検査法を用いて動物を眼の異常に関して観察した。C.注入から90-12-日後、動物を屠殺し、SDS-PAGE及びその後のウェスタンブロット分析による外来性REP-1タンパク質の産生の評価のために、眼組織を回収した。
眼組織の収集:鋭い手術用メスの刃を用いて眼からレンズを除去した後、ウェスタンブロット分析のための眼組織を集めた。眼(レンズがない)をフリーザーチューブ(freezer tubes)中に集め、それを適切に標識する。
ウェスタンブロット分析
要するに:1.組織細胞溶解液の調製
a.2種類の用量の次世代AAV8.CHM及びAAV8.V1が注入された動物の眼組織を、非注入対照標準動物組織と共に、動物を屠殺することにより注入から21-35日後に集めた。B.次いでプロテアーゼ阻害剤を有するRIPA緩衝液を用いて組織を氷上で溶解した。
c.13,000rpmにおける10分間の遠心により組織細胞溶解液を清澄化した。
2.タンパク質の定量及び調製
a.ThermoFisher Micro BCATM Protein Assay Kitを用い、製造者の指示に従って細胞溶解液のタンパク質定量を行った。B.562nmにおけるOD読み取り値を得ることにより、タンパク質濃度を決定した。C.CHMの生体内発現を評価するために、4-12% Bis-Trisゲル上に20-40μgの測定されたタンパク質を負荷した。
3.SDS-PAGE及びウェスタンブロット
タンパク質ゲルをニトロセルロース膜上に転移させ、ミルク中でブロッキングし、一次抗体と一緒にインキュベーションした。抗ヒトREP-1 2F1抗体(2F1,1:1000希釈)及び/又は抗GAPDH抗体(1:1000希釈)を一次抗体として用いた。ブロットの洗浄後、1:5000の濃度におけるHRP結合抗マウスIgG抗体及び/又は抗ウサギIgG抗体を二次抗体として用いた。製造者の指示に従ってECL試薬を用いる化学発光により、ブロットを発光させた。
4.対照標準
a)負荷対照標準:ゲルの各ウェル中のタンパク質の等しい負荷を示すために、抗GA
PDH抗体を負荷対照標準として用いた。抗GAPDH抗体は~39kDaのタンパク質を検出する。B)陽性対照標準:AAV2.V2aが形質導入されたCOS-7細胞溶解液を陽性対照標準として用いた。C)陰性対照標準:注入されない動物の眼組織を陰性対照標準として用いた。
試料値決定
Image Jソフトウェアを用いる分析によるウェスタンブロット分析の定量。要するに、この報告に提示される濃度測定的評価を対応する試料のGAPDHタンパク質の内在性発現のレベルに最初に正規化する。次いで発現レベルを非注入対照標準の平均REP-1発現レベルに再び正規化する。
REP-1タンパク質の発現を示すための濃度測定的評価及び倍変化計算の詳細を表22及び23として提示する。
簡単な説明:
1.表22及び23において、第2列はREP-1タンパク質の生の値を示し、第3列はGAPDHタンパク質の生の値を示す。
2.各試料のGAPDH値を最初にAAV8.V1の動物-1のGAPDH値に正規化し、それを表22において第4列に示す。
3.各試料の値をAAV8.V1の動物-2のGAPDH値にも正規化し、それを表22において第5列に示す。
4.次いでREP-1の値(第2列)を動物1に正規化されたGAPDH(第4列)又は前に動物2に正規化されたGAPDH(第5列)のいずれかに正規化する。これらをそれぞれ第6列及び第7列に示す。
5.正規化されたREP-1の値を次いで相対値(fold change)に転換する。
6.それぞれのREP-1の値をAAV8.V1が注入されたグループの動物1又は動物2のいずれかにおけるREP-1の発現に正規化し、相対値として表す(第8及び9列)。
7.第10列はREP-1タンパク質発現における平均相対値を示す。
結果
天然CHM AAV8.V1対コドン最適化CHMベクター:AAV8.V2a、V2b、V3a及びV3bを用いるCHM発現の比較:野生型CD1マウスに2種類の用量の各AAV8ベクター:眼当たり5×109個のベクターゲノムの高用量及び眼当たり5×
108個のベクターゲノムの低用量を注入した。以下の結果は、高用量及び低用量のAA
V8.V1、AAV8.V2a及びAAV8.V3aを用いる注入の後のREP1タンパク質のレベルを説明している。
高用量(眼当たり5×109個のベクターゲノム)のウイルスベクターが注入された動
物におけるAAV8.V1対AAV8.V2a及びAAV8.V3a(スタッファーを有するベクター)の発現の比較。ヒト抗REP-1抗体を用いるウェスタンブロット分析は、次世代AAV8.V2a又はV3aあるいは元のAAV8.バージョン1のいずれかで処理された各動物の両方の(低及び高用量を注入された)眼組織において~75-80kDa hREP-1タンパク質バンドを検出した。両方の注入されない対照標準マウスの場合、非常に弱い(最小)バンドが観察される。バージョン1を用いて形質導入された組織と比較して、次世代ベクター(AAV8V.2a及びAAV8.V3a)を用いて形質導入された組織において強度が増したバンドが観察された。抗GAPDH抗体は、注入されない対照標準を含むウェスタンブロットのすべての列において、等しい強度の~39kDaのバンドを示した。問題のタンパク質の分子量の比較のために、あらかじめ染色され
たタンパク質マーカーを用いる。ImageJソフトウェアを用いるブロットの濃度測定的評価(発現レベルの定量)は、次世代AAV8.高及び低用量コンストラクト(V2a又はV3a)の1つが注入された動物においてREP-1の産生が増加することを示した。(値に関して表22を参照されたい。)
低用量(眼当たり5×108個のベクターゲノム)のウイルスベクターが注入された動
物におけるAAV8.V1対AAV8.V2a及びAAV8.V3aの発現の比較
5×108個の用量で次世代AAV8.V2a、V3a及びAAV8.バージョン1が
注入された動物の眼組織のヒト抗REP-1抗体、ウェスタンブロット分析は、注入されたマウスの組織において~75-80kDa hREP-1タンパク質バンドを検出した。両方の注入されない対照標準マウスの眼組織細胞溶解液において、REP-1の弱い(最小)バンドが観察された。バージョン1を用いて形質導入された細胞溶解液と比較して、次世代ベクターを用いて形質導入された組織細胞溶解液において強度が増したバンドが観察された。抗GAPDH抗体は、すべての組織溶解液において、~39kDaにおける等しい強度のタンパク質バンドを検出した。このデータは、AAV8を介する次世代V2
a CHMの送達がAAV8.V3a又はAAV8.V1の注入後に産生されるレベルと比較して確固としたレベルのREP-1タンパク質を生ずることを示す。
ImageJソフトウェアを用いるブロットの濃度測定法の評価(発現レベルの定量)は、バージョン1と比較して次世代AAV8.CHMコンストラクト(特にV2a)が注入された動物におけるREP-1の産生の増加をさらに示した。数値に関して表23を参照されたい。
CD1マウスにおけるAAV8.V2bの発現
進行中の本研究及びqPCR力価分析によるAAVベクター作製へのラムダスタッファーの効果の評価を同時に行った。我々は研究プロトコルPCPR.02に説明される生体内発現研究のためのすべての動物注入を行い、すべての試料を回収した。(上記の)ラムダスタッファー要素についてのqPCR研究が完結した後、我々はAAV8.2b及びAAV8.3bのようなスタッファーのないAAVベクターの発現を調べるだけのためにウェスタンブロット実験を行い、さらなる分析(バージョン1との比較のような)からそれらを除外することを決定した。
ヒト抗REP-1抗体は、5×109個(高用量)のベクターゲノムコピーでAAV8
.2bが注入されたCD-1マウスの眼組織において~75-80kDaのタンパク質を検出した(図12A)。5×108個(低用量)でAAV8.2bが注入された動物は、
~75-80kDaにおいて非常に弱いタンパク質バンドを示した(図12A)。注入されない対照標準動物からの眼組織の溶解液はREP-1タンパク質の存在を示さなかった。抗GAPDH抗体は、注入されない対照標準を含むすべての眼組織溶解液において~39kDaのタンパク質を検出した。このデータは、AAV8.2bに関する最少用量を確定することができる。
CD1マウスにおけるAAV8.V3bの発現
我々はAAV8.3bが注入されたCD1マウス(グループ当たり2匹のマウス)の眼組織について、抗REP-1抗体を用いるウェスタンブロット分析を行い、それは低用量で注入された1つの眼において及び高用量のAAV8.3bを注入された両眼において~75-80kDaのタンパク質の存在を明らかにした。未注入マウスの眼組織に、REP-1発現は検出されなかった(図12B)。産生されるREP-1のレベルはAAV8.3bが注入された動物において用量依存性であった。高用量のAAV8.3b(5×109個のベクターゲノム)を用いる注入は、低用量が注入された眼(5×108個のベクターゲノム)と比較してより多量のREP-1を誘導した。抗GAPDH抗体は、すべての注入された及び注入されない動物の眼組織細胞溶解液において~39kDaのタンパク質を検出した。
これらの結果は、以下の観察を明らかにした:
1)次世代ベクターAAV8.バージョン2a、2b、3a及び3bは眼組織を有効に形質導入することができる。2)導入遺伝子(コドン最適化CHM)の発現は、次世代ベクターのすべてに関して検出可能であった。3)導入遺伝子(コドン最適化CHM)の発現は、用量依存性である。4)AAV8.バージョン2a及びAAV8.バージョン2bは、CD-1マウスの眼組織においてAAV8.バージョン1と比較して増加したREP-1タンパク質の産生を誘導した。5)同じ用量を注入された眼の間で導入遺伝子タンパク質の産生の正確なレベルに変動があり、外科手術的送達法におけるばらつきを反映している。しかしながら、レベルの差は低(5×108個)及び高(5×109個)用量の間で大きい。6)AAV8.CHM.V2a及びAAV8.V3aは、マウスにおいて網膜下に高用量(5×109個のベクターゲノム)のベクターを生体内投与した後、AAV8.
V1よりずっと高いレベルのREP-1タンパク質産生を生ずる。
実施例8-CNGA3の発現
CNGA3の発現を最大にするため、コドン最適化CNGA3配列を作製した(配列番号9)。加えて、CNGA3変異体をコドン最適化した(配列番号11)。これらの配列、並びに天然CNGA3コード配列は、本明細書に説明される産生プラスミド(配列番号30~38)に組み込んでAAVベクターを作製した。AAV8及びAAV9キャプシドを使用するベクターを、以下に説明する通りに作製した。
タンパク質発現は、REP-1について上で説明した通りに評価した。AAV8-CMV-CBA発現は、3種のCNGA3ベクターのそれぞれを2つの異なるMOIで形質導入した84-31細胞において観察される。図28。使用した陽性対照は、AAV8-CMV-CBA-天然CNGA3を注入後回収したマウス網膜タンパク質である。CNGA
3プラスミドをコドン最適化すると、3種の異なるプロモーター(CMV/CBA(図28)、RK-1及びhCAR(図29))での発現が増強されていることを示した。CMV/CBAプロモーターでの増強は低用量のほうが明白である(高用量ほど飽和していると推定される)。
AAV8&9を使用する外来性hCNGA3発現を生体内で試験した。
生後30~120日のWtマウスの網膜下注入を実施した。マウスは注入後3~4週間目で屠殺し、組織を収集してエンドポイントを測定した。正常なマウスでは、CNGA3の発現は図30に示される通りにqPCRにより測定した。ヌルマウスでは、網膜中のCNGA3タンパク質の発現は、ウェスタン及びIHCを使用して測定し、網膜病理組織を調べる。
CNGA3マウスモデル:ミスセンス変異を含むCPFL5(エキソン5)を有するCNGA3ヌルマウス
表現型:
5週間:ひどく減少した錐体特異的ERG
10週間:錐体オプシン色素の減少及び誤った局在化
5ヶ月:減少した視線運動反射
CNGA3-色覚異常のための遺伝子置換療法:
CNGA3ヌルマウスは、記述されたベクターの2つの用量の1つを網膜下にp16~18で注入された。低用量:8E8vg/眼;高用量:8E9vg/眼。グループ当たり少なくとも5動物に注入した。ERG及びOKRは5~7週間目及び12~15週間目に実施した。屠殺時には、IHC、ウェスタンブロット及び組織学的検査を実施した。
網膜の機能に関する客観的情報を提供し、前臨床研究において有効性のパラメータとしての役目を果たすため、閃光に対する網膜の細胞の電気的応答である網膜電図(ERG)を、従来の方法及びユーザーマニュアルに従ってマウスで評価した。例えば、Marmor,Michael F.ら、“Standard for clinical electroretinography(2004 update).”Documenta
ophthalmologica 108.2(2004):107~114;及びCronin,Therese,Arkady Lyubarsky,and Jean Bennett.“Dark-rearing the rd10 mouse:implications for therapy.”Retinal Degenerative Diseases.Springer US,2012.129~136を参照されたい。
手短に言えば、動物の眼底検査評価はERG測定に先立って完了させた。潜在的にERGの結果を損ない得る眼欠陥のあるマウスは排除される。これらは、白内障、角膜損傷又は炎症などの角膜混濁を含む。次に、マウスは少なくとも4時間暗順応させ、暗条件下で体重を量り、腹腔内に麻酔薬を注入した(ケタミン/キシラジンカクテルをリン酸緩衝食塩水(PBS;pH7.2)と一緒に、それぞれ100mg/kg及び10mg/kg)。色素沈着マウスの瞳孔は1%のトロピカミド溶液を使用して広げ、アルビノマウスはやはり瞳孔拡張を必要とした。動物は、加熱プラットホーム上の吸収性床敷で飼いつつ、参照電極をマウスの身体と接触するように置き、記録電極はそれぞれの眼の角膜の上方に置き、角膜にそっと触れさせた。必要な場合には、拡大鏡を使用した操作を実施した。
刺激装置は下に示す通りに設置した。指示がない限り、あらゆる色又は色消しの刺激を
使用することができる。試験プロトコルIはステップ1:0.01076暗所視cd s
-2(1平方メートル当たりのカンデラ秒(cd/m2));ステップ2:500暗所
視cd s m-2、色消しキセノンフラッシュ;及びステップ3:背景強度 100暗所視cd m-2、刺激:500暗所視cd s m-2を含む。刺激強度 SetIIでは、すべてのステップで、以下の刺激が100暗所視cd m-2(1平方メートル当たりのカンデラ(cd/m2))グリーン(520nm)背景照明で放出された。試験プロトコル
IIは、ステップ1:500暗所視cd s m-2、色消しキセノンフラッシュ;ステップ2:0.0015cd s m-2、UV(365nm)、isi(刺激時間間隔、連続フラッシュ間の時間間隔)1.5s;ステップ3:0.004cd s m-2、UV(365nm)、isi 1.5s;ステップ4:0.01cd s m-2、UV(365nm)、isi 2s;ステップ5:0.03cd s m-2、UV(365nm)、isi 2s;ステップ6:4scot cd s m-2、グリーン(520nm)、isi
2s;ステップ7:10scot cd s m-2、グリーン(520nm)、isi
2s;ステップ8:25scot cd s m-2、グリーン(520nm)、isi
2s;及びステップ9:500暗所視cd s m-2、色消しキセノンフラッシュを含む。試験プロトコルI及びIIはそれぞれの動物で引き続いて実行した。
使用されたCNG3A/B3ヌルマウスは正常に機能する杆体を有しているので、杆体発生ERGを網膜状態のシグネチャーとして利用した。パラメータは飽和a波の振幅であった。明るい閃光で刺激すると、速い角膜負電圧はERGの最初の(時間的順番では)成分であった。a波の振幅は、閃光後20msまでの時間間隔中ERGの最も負の点と閃光後3ms時点で測定されるERGシグナルの基線値の間の差であった。「ゼロ」としての3msデータポイントの選択は、閃光アーチファクトの排除及びドリフトの効果の最小化を可能にした。刺激強度の漸進的増加に従って、a波の振幅は飽和に達するまで増加した。マウスERGのa波は網膜杆体光電流の大きさに正比例し(Lyubarsky,Arkady L.,and Edward N.Pugh Jr.”Recovery phase of the murine rod photoresponse reconstructed from electroretinographic recordings.”Journal of Neuroscience16.2(1996):563~571)、したがって、杆体機能の最も直接的な尺度である。
基線と閃光後7~10msで起きる最初のトラフの間の電位差としてのa波の振幅は、試験プロトコルIにより得られたデータを使用して両眼について測定した。錐体ERGの振幅は、試験プロトコルIIにより得られたデータを使用して測定した。錐体ERGの大きさは、それぞれの眼由来の飽和a波の振幅で割った。注入した眼由来のa波の振幅が対照眼由来のa波の振幅の50%未満である場合、この動物はさらなる処理から除外し、注入すると重傷を負うと見なした。得られた結果は計算し正規化した。注入した眼と非注入眼由来の正規化錐体ERGのセット間の対応t検定を実施した。処置した眼の統計的に有意な改善は、成功した処置のシグネチャーであることになった。
網膜機能は、野生型、賦形剤注入及び非注入眼の網膜機能と比べた場合の、記述されたベクターの投与に続く生後5~7週間目に評価した。ベクター/投与量ごとに3種の光強度(0.01cd.s/m2、10cd.s/m2及び25cd.s/m2)から測定され
た結果は下の表25及び図31に示されている。これらの結果は、RK-1プロモーターが、最適化CNGA3発現カセットと一緒になって、マウスモデルにおけるERG機能を修正することができることを明らかにしている。
cGMP添加後の形質導入対非形質導入84-31細胞におけるカルシウム取込みは図32に示されている。
実施例9-CNGB3
CNGB3配列は、REP-1及びCNGA3について上で説明される通りにベクター内に取り込まれた。AAV8及びAAV9キャプシドを使用するベクターを下に説明する通りに作製した。
CNGB3ヌルマウスは、記述されたベクターの2つの用量の1つを網膜下にp16~18で注入された。低用量:1E9vg/眼;高用量:1E10vg/眼。グループ当たり少なくとも5頭の動物に注入した。ERG及びOKRは5~7週間目及び12~15週間目に実施した。屠殺時には、IHC、ウェスタンブロット及び組織学的検査を実施した。
網膜機能は、野生型、賦形剤注入及び非注入眼の網膜機能と比べた場合の、記述されたベクターの投与に続く生後12~16週間目に評価した。ベクター/投与量ごとに3種の光強度(0.01cd.s/m2、10cd.s/m2及び25cd.s/m2)から測定
された結果は下に及び図33に示されている。系列5、8及び9はそれぞれ0.01cd.s/m2、10cd.s/m2及び25cd.s/m2の光強度である。
これらの結果は、hCARとRK-1プロモーターの両方が、最適化されたCNGB3発現カセットと一緒になって、CNGB3マウスモデルにおいてERG機能を修正することができることを明らかにしている。
本明細書に説明されるコンストラクトを用いた使用に適したERG研究は、例えば、2017年4月14日提出の国際公開第17/27529号パンフレットに説明されており、この特許文献は引用により本明細書に取り込まれる。
実施例10.マウスの網膜電図(ERG)
網膜の機能に関する客観的情報を提供し、前臨床研究において有効性のパラメータとしての役目を果たすため、閃光に対する網膜の細胞の電気的応答である網膜電図(ERG)を、従来の方法及びユーザーマニュアルに従ってマウスで評価した。例えば、Marmor,Michael F.ら、“Standard for clinical electroretinography(2004update).”Documenta
ophthalmologica 108.2(2004):107~114;及びCronin,Therese,Arkady Lyubarsky,and Jean Bennett.“Dark-rearing the rd10 mouse:implications for therapy.”Retinal Degenerative Diseases.Springer US,2012.129~136を参照されたい。
手短に言えば、動物の眼底検査評価はERG測定に先立って完了させた。潜在的にERGの結果を損ない得る眼欠陥のあるマウスは排除される。これらは、白内障、角膜損傷又は炎症などの角膜混濁を含む。次に、マウスは少なくとも4時間暗順応させ、暗条件下で体重を量り、腹腔内に麻酔薬を注入した(ケタミン/キシラジンカクテルをリン酸緩衝食塩水(PBS;pH7.2)と一緒に、それぞれ100mg/kg及び10mg/kg)。色素沈着マウスの瞳孔は1%のトロピカミド溶液を使用して広げ、アルビノマウスはやはり瞳孔拡張を必要とした。動物は、加熱プラットホーム上の吸収性床敷で飼いつつ、参照電極はマウスの身体と接触するように置き、記録電極はそれぞれの眼の角膜の上方に置き、角膜にそっと触れさせた。必要な場合には、拡大鏡を使用した操作を実施した。
刺激装置を下に示す通りに設置した。指示がない限り、あらゆる色又は色消しの刺激を使用することができる。試験プロトコルIはステップ1:0.01076暗所視cd s
-2(1平方メートル当たりのカンデラ秒(cd/m2));ステップ2:500暗所
視cd s m-2、色消しキセノンフラッシュ;及びステップ3:背景強度 100暗所視cd m-2、刺激:500暗所視cd s m-2を含む。刺激強度 SetIIでは、すべてのステップで、以下の刺激が100暗所視cd m-2(1平方メートル当たりのカンデラ(cd/m2))グリーン(520nm)背景照明で放出された。試験プロトコル
IIは、ステップ1:500暗所視cd s m-2、色消しキセノンフラッシュ;ステップ2:0.0015cd s m-2、UV(365nm)、isi(刺激時間間隔、連続フラッシュ間の時間間隔)1.5s;ステップ3:0.004cd s m-2、UV(365nm)、isi 1.5s;ステップ4:0.01cd s m-2、UV(365nm)、isi 2s;ステップ5:0.03cd s m-2、UV(365nm)、isi 2s;ステップ6:4scot cd s m-2、グリーン(520nm)、isi
2s;ステップ7:10scot cd s m-2、グリーン(520nm)、isi
2s;ステップ8:25scot cd s m-2、グリーン(520nm)、isi
2s;及びステップ9:500暗所視cd s m-2、色消しキセノンフラッシュを含む。試験プロトコルI及びIIはそれぞれの動物で引き続いて実行した。
使用されたCNG3マウスは正常に機能する杆体を有しているので、杆体発生ERGを網膜状態のシグネチャーとして利用した。パラメータは飽和a波の振幅であった。明るい閃光で刺激すると、速い角膜負電圧はERGの最初の(時間的順番では)成分であった。a波の振幅は、閃光後20msまでの時間間隔中ERGの最も負の点と閃光後3ms時点で測定されるERGシグナルの基線値の間の差であった。「ゼロ」としての3msデータポイントの選択は、閃光アーチファクトの排除及びドリフトの効果の最小化を可能にした。刺激強度の漸進的増加に従って、a波の振幅は飽和に達するまで増加した。マウスERGのa波は網膜杆体光電流の大きさに正比例し(Lyubarsky,Arkady L.,and Edward N.Pugh Jr.“Recovery phase of the murine rod photoresponse reconstru
cted from electroretinographic recordings.”Journal of Neuroscience16.2(1996):563~571)、したがって、杆体機能の最も直接的な尺度である。
基線と閃光後7~10msで起きる最初のトラフの間の電位差としてのa波の振幅は、試験プロトコルIにより得られたデータを使用して両眼について測定した。錐体ERGの振幅は、試験プロトコルIIにより得られたデータを使用して測定した。錐体ERGの大きさは、それぞれの眼由来の飽和a波の振幅で割った。注入した眼由来のa波の振幅が対照眼由来のa波の振幅の50%未満である場合、この動物はさらなる処理から除外し、注入すると重傷を負うと見なした。得られた結果は計算し正規化した。注入した眼と非注入眼由来の正規化錐体ERGのセット間の対応t検定を実施した。処置した眼の統計的に有意な改善は、成功した処置のシグネチャーであることになった。
実施例11-ラムダスタッファー効果の評価
実施例6に説明される実験に付け加えて、残留プラスミドDNAのパーセンテージを評価し得られたデータを図34にプロットした。結果は、AAV2とAAV8の両方でトリプルトランスフェクション作製中特大スタッファー配列はDNA不純物を~80%減少させることを示した。
実施例12-rAAVの生体内発現
実施例7に説明される実験に付け加えて、AAV8.V2a、AAV8.V3a及びAAV8.V1の種々の投与量(眼当たり5E7のベクターゲノムコピー(vg/眼)、1E8vg/眼、5E8vg/眼、5E9vg/眼、及び1E10vg/眼)を生後約3~4ヶ月のCD-1マウスに注入した。眼球を回収し、そのREP1タンパク質発現をウェスタンブロットにより評価した。代表的な結果は図35~39に示している。定量化を実施し下の表に示した。結果は、AAV8.V1と比べて、AAV8.V2a及びAAV8.V3aが5E8vg/眼、5E9vg/眼でREP1タンパク質のより高い発現レベルを示すことを明らかにした。AAV8.V2a及びAAV8.V3aの網膜下送達により、網膜細胞へのCHM導入遺伝子の頑強で再現性のある送達が生じた。CHM遺伝子の組換えAAV8.CHM媒介送達により、REP1タンパク質産生に対する用量依存性効果が生じた。
実施例13-rAAVの注入による網膜病理組織診断
網膜病理組織診断の分析は、実施例7及び実施例12に説明される通りに処置されたマウスから回収した網膜で実施した。H&E染色を実施して、光受容体上の変化並びに免疫性浸潤の存在を明らかにした。タネル染色を実施して、アポトーシスの存在を明らかにした。Ve処置細胞は陽性対照として提供した。表現画像は示されていない。観察の要約は表として下に提供した。結果は、CHM遺伝子の組換えAAV8.CHM媒介送達により、REP1タンパク質産生及び網膜病理組織診断に対する用量依存性効果が生じることを示した。最も高用量のAAV8.V2a、AAV8.V3及びAAV8.V1を注入したマウス眼は、炎症、網膜変性症及びアポトーシスを示した。
実施例14-iPSC
AVV8がヒトiPSCにおいてAAV2ベクターとしてGFPレポーターの比較可能な形質導入/発現を達成するのに必要な感染多重度(MOI)を決定するため、並びに高MOIでのAAV8.V2a及びAAV8.V3aの細胞傷害性を調べるため、以下の実
験を実施した。iPSC細胞にAAV2.CMV/CβA-GFP及びAAV8.CMV/CβA-GFPを複数のMOI(1E4~1E7)で形質導入した。培養ウェルを画像化しGFPを定量してAAV2ベクターのAAV8 MOI相互比較性を判定した。結果は図40にプロットしており、1E7vg/細胞のAAV8.CMV/CβA-GFPで達成された形質導入効率が約2E5vg/細胞でのAAV2.CMV/CβA-GFPに匹敵することを示している。
さらに、細胞はAAV8.V2a及びAAV8.V3aを1E7vgで、AAV2.V1を2E5vgで形質導入した。次に、細胞は染色し、カスパーゼ3(アポトーシスマーカー)について計数した。1μMのスタウロスポリンで処置した、非処置の、細胞当たり2E5ベクターゲノムコピーのAAV2.V2aを形質導入した、細胞当たり1E7ベクターゲノムコピーのAAV8.V3aを形質導入した、及び細胞当たり1E7ベクターゲノムコピーのAAV8.V1を形質導入したiPSCの免疫蛍光染色を実施した(画像は示していない)。スタウロスポリンはアポトーシスを誘導するのに使用した。それによって処置された細胞は陽性対照として役立たせた。物質1はAAV2.V2aであり;物質2はAAV8.V3aであり;物質3はAAV8.V1である。
得られたデータは図41に提示しており、MOIが1E7vg/細胞でのAAV8血清型ベクターにより、形質導入されたiPSCでの頑強な導入遺伝子発現が得られ、アポトーシスは生じなかった。
実施例15-RABのプレニル化
CHMはRabエスコートタンパク質1(REP1)をコードし、REP1は標的RABタンパク質のプレニル化に必要とされる。したがって、実施例3に説明するように、試験rAAVの形質導入後のCHM患者誘導iPSCにおける標的RABタンパク質のプレニル化(3H GGPP基質の組込みを使用する)を評価した。iPSC細胞を作製し実
施例1に説明される通りに処置する。手短に言えば、CHM患者誘導iPSC細胞株JB
588、JB 527及びJB 415を作製し維持した。AAV8.V2a、AAV8.V3a及びAAV8.V1のMOIが1E7での形質導入を実施した。非処置細胞は陰性対照としての役目を果たした。
結果は図42に示している。非形質導入iPSCと比べると、形質導入細胞は、3
GGPP基質の絶対的組込みと正規化された組込みの両方の増加を示した。
実施例16-Cnga3ヌルマウスに対するhCNGA3遺伝子療法の治療効果
概念研究の証明を実施して、ACHMのCnga3ノックアウトマウスモデルを使用してhCNGA3媒介ACHM疾患に対する療法として遺伝子増加の実行可能性を試験した。それをするため、我々は、それぞれが3種の異なるプロモーター(RK1、CMV/CBA、及びhCAR)のうちの1つを保有している14の独特な導入遺伝子カセットを作製し、AAVベクター血清型8又は9にパッケージングした。これら14の試験ベクターの間で使用されるcDNA配列は、天然、コドン最適化、又は天然に存在する変異体3のコドン最適化バージョンであった。2つの異なる用量のいずれかでの試験物質の網膜下注入はP16とP19の間で実施し、一般的臨床観察及び眼底検査試験をすべての研究動物で実施した。研究動物の網膜及び視覚機能は、網膜電図(ERG)及び視線運動反射(OKR)検査により評価した。注入された動物のコホートは研究エンドポイントで安楽死させて、網膜病理組織診断を評価した。網膜光受容体薄片の追加の組織学的分析は、CNGA3についてのタネル(TUNEL)染色及び蛍光免疫組織化学を使用して実施した。
5~7週の間で実施された眼底検査により、用量依存性組織病理学的変化が明らかにされた。OKR結果は決定的ではなかった。ERG解析により、用量依存性効果と共に賦形
剤処置眼と比べて錐体光受容体機能の改善が明らかにされた。光受容体特異的プロモーターを組み込んでいる導入遺伝子カセットを使用して、光学応答が見出された。
結果により、AAV8及びAAV9ウイルスベクターを利用するhCNGA3遺伝子送達が、8E8vg/眼で注入された場合には優れた予備安全性を示すことが明らかになった。最小眼炎症が観察され、試験物質の網膜下送達に続く有害反応はなかった。さらに、試験物質注入眼由来の組織の組織病理学的分析により、8E8vg/眼では網膜へ毒性は最小であり、導入遺伝子タンパク質の局在化が光受容体に限られていることが明らかになった。さらに、hCNGA3のAAV媒介送達は錐体応答を改善するには十分であり、AAV8.RK1-hCNGA3.Opt及びAAV8.hCAR-hCNGA3.V3では杆体応答への影響は最小であった。
概要
hCNGA3の生体内発現及び機能を、B6.RHJ-Cnga3cpfl5/BocJ(今後Cnga3-/-と呼ぶ)マウスにおいて試験した。試験物質は、3種のプロモーター(
RK1、hCAR及びCMV/CβA)の組合せからなっていた。ロドプシンキナーゼ(RK1)プロモーターは光受容体特異的発現を駆動し、ヒト錐体アレスチン(hCAR)プロモーターは、ウッドチャック転写後調節エレメント(WPRE)エンハンサーと一緒に又はこれなしで、錐体での発現を駆動し、サイトメガロウイルスエンハンサーは、ニワトリベータアクチンプロモーターと一緒に(CMV/CβA)発現を一様に駆動する。使用した3つの対立遺伝子は、天然対立遺伝子(Nat)、コドン最適化対立遺伝子(Opt)、及びこれもコドン最適化されていた天然に存在する変異体3(V3)であった。これらのプロモーター/エンハンサー及び対立遺伝子の組合せはAAV8又はAAV9血清型においてカプセルに入れた。試験物質希釈:試験物質はすべてダルベッコリン酸緩衝生理食塩水からなる賦形剤中に希釈し、賦形剤又は低用量は左眼に注入し、高用量は右眼に注入した。
網膜下注入を実施して以下の試験物質のうちの1つを送達した:グループ1-上流RK1プロモーター配列により制御されたAAV8キャプシドパッケージング化天然ヒトCNGA3導入遺伝子ベクター;グループ2-上流RK1プロモーター配列により制御されたAAV8キャプシドパッケージング化コドン最適化ヒトCNGA3導入遺伝子ベクター;グループ3-上流RK1プロモーター配列により制御されたAAV8キャプシドパッケージング化コドン最適化ヒト変異体3CNGA3導入遺伝子ベクター;グループ4-上流ヒトCARプロモーター配列により制御されたAAV8キャプシドパッケージング化天然ヒトCNGA3導入遺伝子ベクター;グループ5-上流ヒトCARプロモーター配列により制御されたAAV8キャプシドパッケージング化コドン最適化ヒトCNGA3導入遺伝子ベクター;グループ6-上流ヒトCARプロモーター配列により制御されたAAV8キャプシドパッケージング化コドン最適化ヒト変異体3CNGA3導入遺伝子ベクター;グループ8-上流サイトメガロウイルスエンハンサー/ニワトリベータアクチンプロモーター(CMV/CβA)配列により制御されたAAV8キャプシドパッケージング化コドン最適化ヒトCNGA3導入遺伝子ベクター;グループ10-ウッドチャック転写後調節エレメント(WPRE)を有する上流ヒトCARプロモーター配列により制御されたAAV8キャプシドパッケージング化天然ヒトCNGA3導入遺伝子ベクター;グループ11-上流RK1プロモーター配列により制御されたAAV9キャプシドパッケージング化コドン最適化ヒトCNGA3導入遺伝子ベクター;グループ12-上流ヒトCARプロモーター配列により制御されたAAV9キャプシドパッケージング化コドン最適化ヒトCNGA3導入遺伝子ベクター;又はグループ14-ウッドチャック転写後調節エレメント(WPRE)を有する上流ヒトCARプロモーター配列により制御されたAAV9キャプシドパッケージング化天然ヒトCNGA3導入遺伝子ベクター。
一般的臨床観察、及び眼底検査試験をすべての研究動物で実施した。研究動物における視覚機能は、網膜電図(ERG)及び視線運動反射(OKR)検査により評価した。注入された動物のコホートは研究エンドポイントで安楽死させて、眼を処理し病理組織診断のためにヘマトキシリン及びエオシン(H&E)で染色した。網膜光受容体薄片の追加の組織学的分析は、CNGA3についてのタネル染色及び蛍光免疫組織化学を使用して実施した。
結果-概要
hCNGA3導入遺伝子を保有するすべての試験材料の網膜下投与により、手術後に眼に軽い炎症性の変化が生じた。送達された試験物質に対する炎症又は有害反応の結果として安楽死させる必要があったのは0頭だった。ベクターを注入された182頭の動物の子のうち、169頭が離乳時期に研究に残り、162頭が完了まで研究に残った。5~7週の間で実施された眼底検査により、大半の眼が変性組織病理学的変化に関連する炎症の低い~中程度の証拠を示すことが明らかにされた(付録3)。具体的には、高用量(8E9vg/眼)でのすべてのベクターの注入により、低用量(8E8vg/眼)でベクターを注入した眼よりも大きな程度の光受容体の消失の徴候が生じた。低用量で注入された眼の間では、同じコホートの眼の間での網膜変化の程度の変動は外科的送達手順の変わりやすさをおそらく反映している。全体的に見て、最良の結果は、低用量のAAV8.RK1-hCNGA3天然、AAV8.RK1-hCNGA3コドン最適化、AAV8.RK1-hCNGA3コドン最適化変異体3、AAV8.hCAR-hCNGA3天然、及びAAV8.hCAR-hCNGA3コドン最適化変異体3を受けた眼において観察された。
ERGによる網膜及び視覚機能の試験は、対照と比べて、低用量のAAV8.RK1-hCNGA3天然、AAV8.RK1-hCNGA3コドン最適化、AAV9.RK1-hCNGA3コドン最適化、及びAAV8.hCAR-hCNGA3変異体3を注入した眼においてより優れた機能性を明らかにした。図43A~44Bを参照されたい。
網膜電図結果
動物を暗順応させていた12時間に続いてERG記録を集めた。それぞれの記録は、杆体-、S-タイプ、又はL/M-タイプ錐体駆動応答を誘発する10サイクルの光刺激からなっていた。錐体応答を使用して治療効果を測定し、杆体応答を使用して毒性を測定した。
グループ1(AAV8.RK1-hCNGA3天然):
8E8vg/眼及び8E9vg/眼を注入した眼は、賦形剤注入対照と比べて、注入後5~7及び12~15週目で錐体応答に頑強で有意な改善を示した。8E8vg/眼のベクターを注入した眼では、注入後5~7又は12~15週目で賦形剤注入された眼と比べて、杆体機能に変化はなかった。しかし、8E9vg/眼の注入により、注入後5~7週目で杆体機能に大きく有意な減少が生じた。杆体機能は、注入後12~15週までにわずかに改善した。
グループ2(AAV8.RK1-hCNGA3コドン最適化):
8E8vg/眼及び8E9vg/眼を注入した眼は、賦形剤注入対照と比べて、注入後5~7及び12~15週目で錐体応答に頑強で有意な改善を示した。8E8vg/眼を注入した眼では、注入後5~7及び12~15週目で杆体応答に軽度であるが有意な減少があった。杆体応答の減少は、8E9vg/眼を注入した眼でのほうがはるかに大きかった。
グループ3(AAV8.RK1-hCNGA3変異体3):
8E8vg/眼を注入した眼は、賦形剤注入対照と比べて、注入後5~7及び12~1
5週目で錐体応答に何の変化も示さなかったが、5~7週目で杆体応答に大きく有意な改善を確かに示した。8E9vg/眼を注入した眼は、賦形剤注入対照と比べて、注入後5~7及び12~15週目で錐体応答に頑強で有意な改善があった。しかし、8E9vgを注入した眼は、注入後5~7及び12~15週目で杆体応答に大きく有意な減少を示した。
グループ4(AAV8.hCAR-hCNGA3天然):
8E8vg又は8E9vgを注入した眼は、賦形剤注入対照と比べて、注入後5~7及び12~15週目で錐体応答に頑強で有意な改善を示した。8E8vgを注入した眼では、注入後5~7週目で杆体応答に変化は観察されなかったが、これらの眼の杆体応答は賦形剤注入対照と比べて、注入後12~15週までに確かに有意に減少した。8E9vgを注入した眼は、両方の時点で杆体応答の減少を示した。
グループ5(AAV8.hCAR-hCNGA3コドン最適化):
8E8又は8E9vgを注入した眼は、賦形剤注入対照と比べて、注入後5~7及び12~15週目で錐体応答に中程度から頑強までの有意な改善を示した。8E8vgを受けた眼では、注入後5~7週目で杆体応答に変化は観察されなかったが、注入後12~15週までに機能が有意に減少した。8E9vgを注入した眼は、両方の時点で杆体応答の減少も観察された。
グループ6(AAV8.hCAR-hCNGA3変異体3):
8E8vgを注入した眼は、賦形剤注入対照と比べて、注入後5~7及び12~15週目で錐体応答に頑強で有意な改善を示した。これらの眼ではどちらの時点でも杆体応答に変化は観察されなかった。8E9vgを注入した眼は、賦形剤注入対照と比べて、注入後5~7週目に錐体機能に頑強で有意な増加を示したが、12~15週目では示さなかった。これらの眼は杆体機能に両方の時点で有意な減少を示した。
グループ8(AAV8.CMV/CBA-hCNGA3コドン最適化):
どちらの用量で注入された眼でも注入後5~7又は12~15週目で賦形剤注入眼と比べて錐体応答に変化はなかった。さらに、両方の用量は、両方の時点で杆体応答に有意な減少を生じた。
グループ10(WPREを有するAAV8.hCAR-hCNGA3天然):
いずれの用量で注入した眼でも、注入後5~7と12~15週目の両方で賦形剤注入対照と比べて錐体応答の有意な改善を示した。8E8vgを注入した眼では、注入後5~7週目で錐体応答に変化はなかったが、杆体応答は8E9vgを注入した眼では注入後5~7週目までに確かに有意に減少した。さらに、両方の用量は注入後12~15週目で杆体応答の減少をもたらした。
グループ11(AAV9.RK1-hCNGA3コドン最適化):
8E8vgを注入した眼は、注入後5~7と12~15週目の両方で錐体応答に頑強で有意な改善を示し、杆体応答に変化はなかった。8E9vgを注入した眼も、両方の時点で錐体応答の有意な改善を示したが、それらの眼は杆体応答の減少も示した。
グループ12(AAV9.hCAR-hCNGA3コドン最適化):
8E8vgを注入した眼ではどちらの時点でも錐体応答に有意な改善はなかった。8E9vgを注入した眼は両方の時点で錐体応答に有意な改善を確かに示したが、杆体応答は注入後5~7週目までに有意に減少した。
グループ14(WPREを有するAAV9.hCAR-hCNGA3天然):
8E8又は8E9vgを注入した眼は、注入後5~7と12~15週目の両方で錐体応答に中程度から頑強までの増加を示した。しかし、いずれの用量の注入でも、注入後12~15週目までに杆体応答に有意な減少をもたらした。
グループ1(AAV8.RK1-hCNGA3天然)、2(AAV8.RK1-hCNGA3コドン最適化)、11(AAV9.RK1-hCNGA3コドン最適化)、6(AAV8.hCAR-hCNGA3コドン最適化変異体3)、及び14(WPREを有するAAV9.hCAR-hCNGA3天然)での低用量(8E8vg/眼)のAAVは、注入後両方の時点で杆体機能の保持及び錐体機能の改善をもたらした。
これらの試験グループ間ではS-又はL/Mタイプの錐体機能に有意差はない。
AAVグループ11(AAV9.RK1-hCNGA3コドン最適化)は、グループ1(AAV8.RK1-hCNGA3天然)、2(AAV8.RK1-hCNGA3コドン最適化)、及び14(WPREを有するAAV9.hCAR-hCNGA3天然)で使用されるAAVよりも杆体機能に対する影響は有意に低い。
グループ11(AAV9.RK1-hCNGA3コドン最適化)及び12(AAV9.hCAR-hCNGA3コドン最適化)での高用量(8E9vg/眼)のAAVは、両方の時点で杆体機能の保持及び錐体機能の改善をもたらした。
杆体機能は、注入後12~15週目のグループ11(AAV9.RK1-hCNGA3コドン最適化)では8E9vg/眼よりも8E8vg/眼でのほうが有意に良好である。
注入後12~15週目ではグループ11(AAV9.RK1-hCNGA3コドン最適化)と12(AAV9.hCAR-hCNGA3コドン最適化)の間には8E9vg/眼では杆体機能に違いはない。
組織診断、免疫組織化学、及びタネルアッセイ結論:
組織学的評価により、高いほうの投与量のすべての試験物質を注入したマウスにおいて光受容体の消失、炎症及び異常な網膜構造の存在が明らかにされた。
hCNGA3の発現がプロモーターCMV.CβAにより駆動された、AAV.hCNGA3を注入されたマウスの網膜構造は、有意に損傷を受けていることがわかった。
試験物質を低いほうの投与量8E8vg/眼で注入されたマウスでは、有意な組織学的変化又は炎症の存在は明らかにされなかった。
試験物質を高いほうの投与量8E9vg/眼で注入されたマウスでは、有意な組織学的変化又は炎症が示された。網膜構造をもたらす上でのベクター間の変動に注目した。
それぞれRK1及びhCARプロモーターで駆動させるコドン最適化及びコドン最適化変異体3 hCNGA3を用いたhCNGA3ヌルマウス網膜組織の形質導入により、hCNGA3の光受容体細胞への局在化がもたらされた。局在化は、注入された投与量ではすべての試験物質の間で類似していた。
AAV8.RK1-hCNGA3コドン最適化及びAAV8.hCAR-hCNGA3コドン最適化変異体3を注入したマウス間でのhCNGA3の発現の変わりやすさは相対的に低い。AAV9.RK1-hCNGA3コドン最適化を注入されたマウスでは、hCNGA3の発現は同じコホートの動物間で不定であることがわかった。
アポトーシス細胞の存在は、任意の試験物質を注入されたマウスの網膜において明らかではなかった。
全体的な結論:AAV.RK1-hCNGA3、AAV.hCAR-hCNGA3の網膜下注入により、網膜の光受容体細胞へのhCNGA3導入遺伝子の頑強な送達がもたらされた。高いほうの用量(8E9vg/眼)でのすべての試験物質の網膜下送達により、網膜において炎症及び変性的変化が生じた。網膜の組織病理学的変化の重症度は、使用されるプロモーターへの依存性を示した。hCNGA3の発現がCMV-CβAにより駆動されるベクターはより重症の網膜変性的変化をもたらし、続いてRK1、次にhCARであった。炎症性変化は低いほうの用量(8E8vg/眼)のベクターを注入した後で炎症性変化が気づかれたが、それほど重症ではなかった。この報告の結果により、ウイルス用量8E8vg/眼での、光受容体特異的プロモーターにより駆動されるhCNGA3コドン最適化cDNAのAAV8又はAAV9キャプシドによる送達、又はAAV8キャプシドによる送達を通じた光受容体特異的プロモーターにより駆動されるhCNGA3コドン最適化変異体3cDNAの送達が、最小限の毒性で網膜光受容体におけるhCNGA3タンパク質の産生に十分であることが確立される。
死後の組織病理診断により、高用量でのすべての試験物質の網膜下送達により、網膜に炎症及び変性的変化が生じることが明らかにされた(付録6)。低用量で注入された眼の間では、CMV/CβAプロモーターを有するベクターを受けた眼は重度の網膜組織病理学的変化を示した。組織病理学的所見では、浸潤細胞が存在する、賦形剤を注入された試料を含む108の試料が明らかにされた。網膜層は、賦形剤を注入された試料を含む98の網膜で悪化していた。スコア化された320の眼のうちの40が、脈絡膜又は硝子体に炎症細胞を示し、これはグループ全体にわたって分布しており、32の試料が網膜下腔で観察された稀なマクロファージを含んでいた。
3つの試験物質、AAV8.CMV/CβA-hCNGA3天然、AAV8.CMV/CβA-hCNGA3コドン最適化変異体3、及びAAV9.CMV/CβA-hCNGA3コドン最適化は、そのすべてが構成的プロモーターにより駆動された場合、組織損傷を引き起こし、したがって、この研究報告に含めなかった。観察された減少した錐体機能は、Cnga-/-マウスの以前報告された表現型と一致していた。眼炎症は、遺伝子療法
ベクター又は賦形剤対照を用いた網膜下注入に続いて1頭の動物だけで検出された。ウイルス試験物質を受けた動物は疾病率も瀕死も増加を示さなかった。AAV8.RK1-hCNGA3コドン最適化又はAAV8.hCAR-hCNGA3コドン最適化変異体3の8E8vg/眼の送達により、賦形剤処置眼と比べて、網膜組織像の有意な保存及び改善された視覚機能がもたらされた。これらの結果をもとに、AAV8.RK1-hCNGA3コドン最適化又はAAV8.hCAR-hCNGA3コドン最適化変異体3の網膜下送達はCnga3-/-マウスにおいてACHMの進行を止めるのに十分であると、我々は結
論付ける。
2015年12月14日に申請された仮特許出願第62/266,789号明細書、2017年6月14日に申請された仮特許出願第62/519,821号明細書、国際公開第2017/106202号パンフレットを含む本明細書において引用されたすべての公開文書は、引用によりその全体が本明細書に取り込まれる。同様に、本明細書で言及されかつ添付の配列表中に現れる配列番号は引用することにより本明細書の内容となる。特定の態様に言及して本発明を説明してきたが、本発明の精神から逸脱することなく修正を成し得ることはわかるであろう。そのような修正は添付の請求項の範囲内に含まれることが意図されている。
以下の情報は、識別番号<223>の下のフリーテキストを含む配列について提供される。
Figure 2023116709000031
Figure 2023116709000032
Figure 2023116709000033
Figure 2023116709000034
Figure 2023116709000035
Figure 2023116709000036
Figure 2023116709000037
Figure 2023116709000038
Figure 2023116709000039
Figure 2023116709000040
Figure 2023116709000041

Claims (46)

  1. AAVキャプシドと、AAV逆位末端反復(ITR)配列を含む核酸配列と、ヒト環状ヌクレオチド感受性チャンネルアルファ3(CNGA3)をコードする核酸配列と、宿主細胞におけるCNGA3の発現を方向付ける発現調節配列とを含む、アデノ関連ウイルス(AAV)ベクター。
  2. 前記CNGA3配列が配列番号10又は配列番号12のタンパク質配列をコードする請求項1に記載のAAVベクター。
  3. 前記CNGA3配列が配列番号9を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のAAVベクター。
  4. 前記CNGA3配列が配列番号11を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のAAVベクター。
  5. 前記CNGA3配列が配列番号9を含み、発現調節配列がロドプシンキナーゼ1(RK1)プロモーターを含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のAAVベクター。
  6. 前記RK1プロモーター配列が配列番号30のヌクレオチド175-684である請求項5に記載のAAVベクター。
  7. 前記CNGA3配列が配列番号11を含み、発現調節配列がヒト錐体アレスチン(hCAR)プロモーターを含むことを特徴とする請求項1、2及び4のいずれか1項に記載のAAVベクター。
  8. 前記hCARプロモーター配列が配列番号33のヌクレオチド175-1078又は配列番号33のヌクレオチド181-1078で表されるものであることを特徴とする請求項7に記載のAAVベクター。
  9. 配列番号45を含む環状ヌクレオチド感受性チャンネルベータ3(CNGB3)をコードするコドン最適化cDNA配列。
  10. 請求項9に記載のcDNA配列を含む発現カセット。
  11. AAVキャプシドと、AAV逆位末端反復(ITR)配列を含む核酸配列と、ヒト環状ヌクレオチド感受性チャンネルベータ3(CNGB3)をコードする配列番号45の核酸配列と、宿主細胞における前記CNGB3の発現を方向付ける発現調節配列とを含む、アデノ関連ウイルス(AAV)ベクター。
  12. 前記発現調節配列がCMV/CBAプロモーター、RK1プロモーター又はhCARプロモーターを含むことを特徴とする請求項11に記載のAAVベクター。
  13. 前記発現調節配列が眼細胞特異的プロモーターを含むことを特徴とする請求項11に記載のAAVベクター。
  14. 前記発現調節配列はヒトEF1αプロモーター、代謝型グルタミン酸受容体6(mGluR6)プロモーター、ロドプシンプロモーター、錐体オプシンプロモーター、及び転写因子プロモーター(神経網膜ロイシンジッパー(Nrl)及び光受容体特異的核受容体Nr
    2e3、bZIP)から選ばれるプロモーターを含む請求項11に記載のAAVベクター。
  15. 前記発現調節配列は、誘導可能なプロモーター、構成的プロモーター及び組織特異的プロモーターから選ばれる1のプロモーターを含む請求項11に記載のAAV。
  16. 前記プロモーターは、ラパマイシン/ラパログ(rapalog)プロモーター、エクジソンプロモーター、エストロゲン-反応性プロモーター、テトラサイクリン-反応性プロモーター、及びヘテロダイマーリプレッサースイッチから選ばれる誘導可能なプロモーターである、請求項15に記載のAAVベクター。
  17. AAVキャプシドとAAV逆位末端反復(ITR)配列を含む核酸配列と、ヒトRabエスコートタンパク質-1(REP-1)をコードする配列番号1の核酸配列と、宿主細胞において前記REP-1の発現を方向付けるサイトメガロウイルス(CMV)エンハンサーを有するニワトリベータ-アクチン(CBA)プロモーターを含む発現調節配列とを含むアデノ関連ウイルス(AAV)ベクター。
  18. イントロン、コザック配列、ポリA及び転写後調節要素の1つ以上をさらに含む、請求項1から8又は請求項11から17のいずれか1項に記載のAAVベクター。
  19. 前記AAVキャプシドはAAV2、AAV5、AAV8、AAV9、AAV8bp、AAV7m8及びそれらの変異体から選ばれる請求項1から8又は11から18のいずれか1項に記載のAAVベクター。
  20. 前記ベクターがAAVA8キャプシドを有するrAAVである請求項1から8又は11から19のいずれか1項に記載のAAVベクター。
  21. 前記ベクターがAAVA9キャプシドを有するrAAVである請求項1から8又は11から20のいずれか1項に記載のAAVベクター。
  22. 前記ITR配列が前記キャプシドタンパク質を供給するものとは異なるAAVに由来する請求項1から8又は11から21のいずれか1項に記載のAAVベクター。
  23. 前記ITR配列がAAV2に由来する請求項1から8又は11から22のいずれか1項に記載のAAVベクター。
  24. 薬学的に許容され得る担体と請求項1から8又は11から23のいずれか1項に記載のAAVベクターの少なくとも1を含む薬学的組成物。
  25. 請求項17又は18から23のいずれか1項に記載のAAVベクターを必要とする被験者に投与することを含む、コロイデレミアの処置方法。
  26. 請求項2から8,11から16,及び18から23のいずれか1項に記載のAAVベクターを必要とする被験者に投与することを含む、色覚異常の処置方法。
  27. 前記AAVベクターを網膜下に投与する、請求項25又は26に記載の方法。
  28. 前記被験者は哺乳類である、請求項25から27のいずれかに記載の方法。
  29. 前記被験者はヒトである、請求項28に記載の方法。
  30. 前記AAVベクターを別の治療との組み合わせにおいて投与する、請求項25から29のいずれかに記載の方法。
  31. 前記AAVベクターを約107個~約1013個のベクターゲノム(VG)の用量で投与す
    る、請求項25から30のいずれかに記載の方法。
  32. 前記AAVベクターを約100μL~約500μLの容積で投与する、請求項25から31のいずれかに記載の方法。
  33. 前記AAVベクターを1回以上投与する、請求項25から32のいずれかに記載の方法。
  34. AAVベクターを作製するためのプラスミドであって、該プラスミドは配列番号1又は配列番号9又は配列番号25又は配列番号26又は配列番号27又は配列番号28又は配列番号30から44のいずれか、あるいはそれらと少なくとも80%の同一性を共有する配列を含むプラスミド。
  35. 請求項34のプラスミドを保有するパッケージング細胞を、感染性AAVエンベロープ又はキャプシド中への遺伝子発現カセットウイルスゲノムのパッケージングを可能とするのに十分なウイルス配列の存在下で培養することを含む、組換えAAV(rAAV)ウイルスの作製方法。
  36. 請求項35の方法に従って作製される組換えAAV。
  37. 配列番号25、配列番号26、配列番号27、又は配列番号28のいずれかのヌクレオチド1-4233を含むベクターゲノムを含む、ウイルスベクター。
  38. 5’ITR、CMVエンハンサー、ニワトリベータ-アクチンプロモーター、CBAエキソン1及びイントロン、コザック配列、コドン最適化REP-1、bGHポリA、及び3’ITRを含むベクターゲノムを含むウイルスベクター。
  39. 5’ITR、RK1プロモーター,配列番号9のコドン最適化 CNGA3, bGHポリA及び3’ITRを含むベクターゲノムを含むウイルスベクター。
  40. 5’ITR、hCARプロモーター、配列番号11のコドン最適化CNGA3、bGHポリA及び3’ITRを含むベクターゲノムを含むウイルスベクター。
  41. 配列番号31のヌクレオチド1-3189を含むベクターゲノムを含むウイルスベクター。
  42. 配列番号35のヌクレオチド1-3748を含むベクターゲノムを含む、ウイルスベクター。
  43. 請求項2から8、11から16又は18から23のいずれか1項に記載のAAVベクター又は請求項39から42のいずれか1項に記載のウイルスベクターを含む、色覚異常の治療方法における使用のための組成物。
  44. 色覚異常の治療のための薬剤の製造における、請求項2から8、11から16又は18から23のいずれか1項に記載のAAVベクター又は請求項39から42のいずれか1項に記載のウイルスベクターの使用。
  45. 請求項17又は18から23のいずれか1項に記載のAAVベクター又は請求項37又は38に記載のウイルスベクターを含む、コロイデレミアの治療方法における使用のための組成物。
  46. コロイデレミアの治療のための薬剤の製造における、請求項17又は18から23のいずれか1項に記載のAAVベクター又は請求項37又は38に記載のウイルスベクターの使用。
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