JP2008509695A - 不要なドメインタンパク質をコードする遺伝子におけるエクソンスキッピングのためのアデノ関連ウイルスベクター - Google Patents
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Abstract
Description
改変U7 snRNA配列;
天然のU7プロモーター;
ジストロフィンの不要なドメインをコードする少なくとも1つのエクソンの少なくとも1つのスプライス部位に対する少なくとも1つのアンチセンス配列
を含むアデノ関連ウイルスベクターの構築を目的とする。
-前記アンチセンス配列が、単一のAAVベクターによって同一のU7カセットに組み込まれる。
-前記アンチセンス配列が、単一のAAVベクターによって異なるU7カセットに組み込まれる。
-前記アンチセンス配列が、AAVベクターによって異なるU7カセットに組み込まれる。
-エクソン51の5'部位に対する配列番号7のDA5'配列;
-エクソン51の3'部位に対する配列番号8のDA3'配列;
-エクソン51の5'部位に対する配列番号9のG5'配列;
-エクソン51のBP部位に対する配列番号10のGBP配列;
-エクソン51のESEタイプ部位に対する配列番号11、12、及び13の各々のESE4、ESE16、及びESE28配列;
-配列番号25のEx51AONlong1配列;
-配列番号26のEx51AONlong2配列。
-U7タイプ改変snRNA配列;
-天然U7プロモーター
-配列番号2、配列番号3、配列番号27、配列番号28、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号25、配列番号26からなる群より選択される少なくとも1つのアンチセンス配列
を含む、レンチウイルスベクターにも関する。
I 原料及び方法
1.構築物
完全なU7 snRNA遺伝子(445 bp)を、オリゴヌクレオチド:5'-TAACAACATAGGAGCTGTG-3' (配列番号14)と5'-CAGATACGCGTTTCCTAGGA-3' (配列番号15)とを使用してマウスのゲノムDNAに対するPCRによって得た。Smドメイン(AATTTGTCTAG;配列番号16)は、過去(3)に記載されているようにsmOPT(AATTTTTGGAG;配列番号17)に最適化し、プレmRNAと適合することが可能なU7領域を、ジストロフィン遺伝子のエクソン23の前のBP(ブランチポイント)配列をカバーする領域(BP22;5'-AAATAGAAGTTCATTTACACTAAC-3';配列番号3)、及びスプライスドナー部位の後の領域(SD23;5'-GGCCAAACCTCGGCTTACCT-3';配列番号2)の双方の44の相補的なヌクレオチド配列で置き換えた。次いで、結果として得られたU7smOPT-SD23/BP22フラグメントを、2つのAAV2の逆向き末端反復配列の間に挿入した(配列番号1)。
AAV2/1偽型組換えベクターを、以前(4)に記載されているように、3つのプラスミド:ゲノムrAAV2をコードするpAAV2(U7smOPT-SD23/BP22)、アデノウイルスヘルパー機能を有するpXX6、及びAAV1のrep及びcap遺伝子を提供するpAAV1plTRCO2の共トランスフェクトによって293細胞において調製した。ベクターの濃度は、1012と1013ベクターゲノム(vg) ml-1の間で変化した。
いかなる動物の手法も、生物学的に抑制された限定的な条件で、研究所によって認められたプロトコルに従って実施した。mdxマウスの第1の群(8週齢)は、右後肢の前脛骨筋に1012 (vg) AAV(U7-SD23/BP22)を含有する50μlのPBS(リン酸緩衝生理食塩水)の注入を受けた。対側の筋肉を対照として使用した。同じ週齢のmdxマウスの第2の群は、大腿動脈を介して2×1013のベクターの動脈内注入を受けた。そのマウスを所定の時間で屠殺し、筋肉を液体窒素で冷却したイソペンタンで凍結し、-80℃で保存した。
筋肉の長さに沿って200μmで作製した連続する横断切片(8μm)を、製造業者の指示に従って、免疫検出によってジストロフィン(NCL-DYS2;C末端ドメインに対するマウスモノクローナル抗体;Novocastra)及びジストロフィンと結合するタンパク質(β-ジストログリカン、α及びβ-サルコグリカン)に関して試験した。前記モノクローナル抗体を、アビジン-FITCによってビオチン化抗体で検出した(M.O.M Kit、Vector Laboratories)。調製した前記切片を、レーザー走査共焦点顕微鏡(Leica)によって分析した。中間組織を、タンパク質及びRNAの後に続く分析のために回収した。
中間層の切片を回収し、4% SDS、125mM Tris-HCl pH 6.4、4M 尿素、10% β-メルカプトエタノール、10% グリセロール、0.001% ブロモフェノールブルーを含有するリシスバッファーを使用して抽出した。遠心分離の後、Bio-Rad Protein Assay試験を使用してタンパク質量を測定した。40μgのタンパク質に調節されたサンプルを、6% アクリルアミドゲルにロードし、電気泳動にかけ、ニトロセルロース膜に転写し、その膜を1:100に希釈したNCL-DYS1(ジストロフィンのスペクトリン様ロッドドメインのR8反復配列に対するマウスモノクローナル抗体;Novocastra)またはNCL-DYS2のいずれかと共にインキュベートし、続いてセイヨウワサビペルオキシダーゼ結合二次抗体(1:1000)と共にインキュベートしてECL Analysis System(Amersham)を使用して分析した。
TRIzol試薬(Life Technologies)を使用して、中間切片のプールからRNA全体を単離した。U7及びU7smOPT-SD23/BP22を検出するために、始めに、ランダムヘキサマー(Invitrogen)の存在下でSuperscript II逆転写酵素を使用して、RNA全体に対して逆転写を実施した。次いで、30サイクル(94℃/30s;55℃/30s;72℃/30s)で、5'-AAGTGTTACAGCTCTTTTAG-3' (野生型U7に位置する配列番号18)または5'-AAGGCCAAACCTCGGCTTAC-3' (U7smOPT-SD23/BP22に位置する配列番号19)及び5'-AGGGGTTTTCCGACCGAAG-3' (配列番号20)と共に、Taqポリメラーゼ(Promega)を使用してcDNAを増幅した。そのPCR産物を2%アガロースゲルで分析した。ジストロフィンRNAを検出するために、200ngのRNA全体を使用してネステッドRT-PCRを実施した。30サイクル(94℃/30s;55℃/1分;72℃/2分)で、Ex20ext(配列番号21;5'CAGAATTCTGCCAATTGCTGAG-3')及びEx26ext(配列番号22;5'-TTCTTCAGCTTGTGTCATCC-3')を使用して、第1の反応を実施した。Ex20int(配列番号23;5'-CCCAGTCTACCACCCTATCAGAGC-3')及びEx26int(配列番号24;5'-CCTGCCTTTAAGGCTTCCTT-3')を使用して、2μlの第1の反応物を23サイクルで増幅した。PCR産物を2%アガロースゲルで分析して、特異的なバンドを配列分析のために精製した。
対照のまたは処理されたマウスの肢の長指伸筋を解剖して、それらの収縮性/機械性の性質を評価した。単離した筋肉の片側に電磁プラー(electromagnetic puller)を接続して、他の側に力センサーを接続し、筋肉に並んで置かれた電極を使用して刺激した。短ショック(125Hz;360ms、3分の休息期間に隔てられて)に関連する持続性の等尺収縮を、L0(最大の等尺の持続力が観察された長さ)で試験した。筋肉の推定の切片領域(CSA)によって力を割ることによって、等尺張力を算出した。筋肉が円柱形であり、1.06mg.mm-3の密度を有すると仮定すると、CSAは、繊維長で割った筋肉の湿重量に相当する(5)。偏心収縮は、特徴的な様式で膜断裂に関連する筋肉損傷を誘導する。それらは、最大に収縮した筋肉を強制的に伸長させる際に生じ、力の損失を誘導する。ここで、前記筋肉は、1繊維長/秒の速度で最大の力を生じるL0長の10%まで伸長した。5の偏心収縮を3分間の間隔で適用した。等尺力における蓄積された衰えを過去に記載されているように定量した(5)。
核内のメッセンジャーRNA(mRNA)成熟プロセスを妨害するアンチセンス配列を導入するためにU7タイプRNAを改変した。マウスジストロフィン遺伝子のイントロン22及び23に対するアンチセンス配列を移行するために、前記U7snRNAを最適化した。イントロン22の中の配列を選択して、BP(ブランチポイント)スプライス部位(BP22;配列番号3)におけるU2snRNAの固定と競合させ、イントロン23の中の配列はドナーサイトにおけるU1の固定部位に相当した(SD23;配列番号23)(図1)。Brun et al.(2)に推奨されるような二重標的ストラテジーにおいて、これらの配列を使用した。
マウスで得られた結果は、大きな動物であるGRMDイヌに対して置き換えることができるであろう。GRMDイヌはイントロン6のスプライスアクセプター部位における点変異を有し(AGがGGに変異している;図6A)、ジストロフィンmRNAにおけるエクソン7の含有を妨害する(図6B)。かくして、形成されるmRNA(Δエクソン7)は、エクソン6及び8が一致しないことに関連するリーディングフレームシフトを有する(図6B及びC)。エクソン6、7、及び8を最終的なmRNAに取り込ませないように(マルチスキッピング;図7B)、エクソン6及び8の領域におけるスプライシング機構を妨害する(図7A)であろうアンチセンス配列を導入するために、2つのU7タイプRNAを改変した。修復されたリーディングフレームを有するこのmRNAは、ABDドメインの中で僅かに切断されているが(図7C)、理論的には完全に機能的であるタンパク質を生産することが可能である。
本発明者は、in vivoにおける筋肉再生に関与することが可能な細胞集団において、細胞治療及びエクソンスキッピングを組み合わせることが可能である方法を開発した。これを実施するために、本発明者は、治療的なスキッピングを誘導するU7カセットを有するレンチウイルスベクターを開発した(マウス、イヌ、及びヒトモデル)。
(参考文献)
Claims (24)
- -U7タイプ改変snRNA配列;
-天然のU7プロモーター;
-ジストロフィンの不要なドメインをコードする少なくとも1つのエクソンの、少なくとも1つのスプライス部位に対する少なくとも1つのアンチセンス配列
を含む、アデノ関連ウイルスベクター。 - 前記AAVベクターが、血清型1カプシドからなることを特徴とする、請求項1に記載のベクター。
- 前記AAVベクターが、2/1偽型であることを特徴とする、請求項2に記載のベクター。
- 前記スプライス部位が、5'ドナー部位、3'アクセプター部位、BP(ブランチポイント)配列、及びESE配列を含む群より選択されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載のベクター。
- 2つのアンチセンス配列を含有することを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のベクター。
- 前記アンチセンス配列が、5'ドナー部位及びBP配列の各々に対する配列であることを特徴とする、請求項5に記載のベクター。
- 前記アンチセンス配列が、配列番号2及び配列番号3の配列の各々を有することを特徴とする、請求項6に記載のベクター。
- 配列番号1の配列を含有することを特徴とする、請求項7に記載のベクター。
- イヌのジストロフィン遺伝子のエクソン6及び/またはエクソン8のESE配列に対するアンチセンス配列、好ましくは配列番号27及び/または配列番号28の配列を含有することを特徴とする、請求項4に記載のベクター。
- 少なくとも1つのアンチセンス配列が、ヒトジストロフィン遺伝子の少なくとも1つのエクソンの少なくとも1つのスプライス部位に対する配列であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のベクター。
- 少なくとも1つのエクソンがエクソン51であることを特徴とする、請求項10に記載のベクター。
- 前記アンチセンス配列が、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号25、及び配列番号26の配列を含む群より選択される配列を有することを特徴とする、請求項11に記載のベクター。
- 配列番号5及び配列番号6、または配列番号7及び配列番号8、または配列番号9及び配列番号10、または配列番号25及び配列番号26の配列の各々を含むことを特徴とする、請求項12に記載のベクター。
- 配列番号4の配列を含有することを特徴とする、請求王13に記載のベクター。
- 前記アンチセンス配列が、少なくとも2つの別個のエクソンのスプライス部位に対する配列であることを特徴とする、請求項1から5、9、及び10のいずれか一項に記載のベクター。
- -U7タイプ改変snRNA配列;
-天然のU7プロモーター
-配列番号2、配列番号3、配列番号27、配列番号28、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号25、配列番号26からなる群より選択される少なくとも1つのアンチセンス配列
を含む、レンチウイルスベクター。 - 請求項1から16のいずれか一項に記載のベクターによってトランスフェクトされた細胞。
- 筋肉細胞であることを特徴とする、請求項17に記載の細胞。
- 筋芽細胞または筋肉に分化可能な細胞であることを特徴とする、請求項18に記載の細胞。
- 請求項1から16のいずれか一項に記載のベクターによってトランスフェクトされた筋肉組織。
- 請求項1から16のいずれか一項に記載のベクターによってトランスフェクトされた非ヒト生物。
- 請求項1から16のいずれか一項に記載のベクターまたは請求項17から19のいずれか一項に記載の細胞を含む製薬組成物。
- 不要なドメインをコードする少なくとも1つのエクソンにおけるスキッピングによって機能を再確立する、ジストロフィンの機能異常と関連する疾患の治療が意図される医薬品の調製のための、請求項1から16のいずれか一項に記載のベクターまたは請求項17から19のいずれか一項に記載の細胞の使用。
- 前記疾患がデュシェンヌ型筋ジストロフィであることを特徴とする、請求項23に記載の使用。
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