JP2024521989A - レンチウイルスベクターおよびその使用 - Google Patents
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Abstract
本発明は、レンチウイルスベクターであって、レンチウイルスベクターが、ポリヌクレオチドを含み、上記ポリヌクレオチドが、ヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーターと、RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列と、最適化ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(WPRE)とを含む転写ユニットを含むことを特徴とするレンチウイルスベクターを提供する。上記レンチウイルスベクターの組成物および使用、特にダイアモンド・ブラックファン貧血の治療のための使用も本明細書に提供される。
Description
本発明は、細胞内のRPS19発現を救済するための組成物および方法を提供する。特に、本明細書では、ダイアモンド・ブラックファン貧血の遺伝子療法のための方法および組成物が提供される。
ダイアモンド・ブラックファン貧血(DBA)は稀な疾患であり、様々な国にわたる患者の発生率および分布を示す推定有病率は出生100万人当たり5~7例である。DBAの特徴は大球性貧血であり、大球性貧血は、典型的には1年目に現れ、好中球減少症および血小板減少症に、場合によっては骨髄異形成症候群または急性骨髄性白血病に進展することが多い(Ruggero&Shimamura,2014)。したがって、DBAは赤芽球癆に典型的に関連するが、全身性の造血障害により、DBAは骨髄不全(BMF)症候群と定義される。
20個のDBA遺伝子に加えて3つの「DBA様」遺伝子の変異がDBA患者の70~80%を占める。リボソームタンパク質S19をコードする遺伝子であるRPS19は、DBAでは最も一般的に影響を受ける(患者の25%)(Da Costa,Narla,&Mohandas,2018)。これらの患者は、この遺伝子について典型的にハプロ不全であり(一方の遺伝子は影響を受けず、他方は不活性化される)、機能的リボソームの産生の実質的な減少がもたらされる。
コルチコステロイドは、DBA患者の第1の治療選択肢を構成する。患者の約80%がコルチコステロイドに最初に応答し、貧血が改善するかまたは完全に寛解する。しかし、長期のコルチコステロイド治療は多くの患者では限られた有効性を示しており、そのため、約40%のみが長期間コルチコステロイドを投与されたままであり、全体として、DBA患者の少なくとも40%が輸血依存性であることが暗示されている。今日まで、同種造血幹細胞移植(allo-HSCT)は、DBA患者にとって唯一利用可能な治癒的処置である。共通認識は、兄弟ドナー、または完全一致(10/10)の非血縁ドナーを使用することであるが、好適なドナーを利用可能であるのは患者の少数のみである。さらに、10歳以降に代替ドナーを用いて移植されたDBA患者の臨床転帰は極めて不良である。さらに、ファンコニ貧血(FA)患者で既に実証されているように、DBAは、癌になりやすい疾患として目下特定されており、これらの患者における癌発生率は、骨髄破壊的移植前治療および移植後にさらに増加する可能性がある。
造血幹細胞における遺伝子変異を修正することを目的とする遺伝子療法は、この遺伝的障害に対する潜在的な治療戦略である。ガンマレトロウイルス、レンチウイルス、アデノウイルスおよびアデノ随伴ウイルスを介した遺伝子療法は、ウイルスが細胞に侵入し、遺伝物質を細胞に送達する天然の能力のために魅力的である。特に、レンチウイルスベクター(LV)は、比較的安全であると考えられ、広範囲の***しているおよび***していない哺乳動物細胞型のゲノムDNAに安定に組み込むことができるため、遺伝子送達に適したビヒクルである。ゲノムに安定に組み込まれる能力により、LVは、遺伝子療法、特にDBAなどの遺伝性障害を修正および治療するための独特かつ理想的なツールになる。
したがって、DBAのための効果的な治療レジメンに対する重大な必要性が依然として存在し、本発明は、RPS19タンパク質の発現を回復することができるだけでなく、リボソーム生合成プロセスの変化を修正することもできるLVを提供する。
一般的な定義
本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈上明らかに異なる指示がない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。さらに、別段の指示がない限り、一連の要素に先行する用語「少なくとも」は、一連の要素のすべての要素を指すと理解されるべきである。当業者であれば、常用的な実験のみを使用して、本明細書に記載される本発明の特定の実施形態に対する多くの等価物を認識するか、または確認することができるであろう。そのような等価物は、本発明に包含されることが意図されている。
本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈上明らかに異なる指示がない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。さらに、別段の指示がない限り、一連の要素に先行する用語「少なくとも」は、一連の要素のすべての要素を指すと理解されるべきである。当業者であれば、常用的な実験のみを使用して、本明細書に記載される本発明の特定の実施形態に対する多くの等価物を認識するか、または確認することができるであろう。そのような等価物は、本発明に包含されることが意図されている。
用語「約(about)」は、本明細書では、およそ(approximately)、およそ(roughly)、約(around)、または、の範囲内(in the regions of)を意味するために使用される。用語「約」が数値範囲と組み合わせて使用される場合、記載された数値の上および下の境界を拡張することによってその範囲が修飾される。一般に、用語「約」は、本明細書では、記載された値の上および下の数値を10%上または下(さらに高いまたはさらに低い)の分散によって修飾するために使用される。
本明細書で使用される場合、複数の列挙された要素間の接続的用語「および/または」は、個々の選択肢および組み合わせた選択肢の両方を包含すると理解される。例えば、2つの要素が「および/または」によって接続される場合、第1の選択肢は、第2の要素を伴わない第1の要素の適用可能性を指す。第2の選択肢は、第1の要素を伴わない第2の要素の適用可能性を指す。第3の選択肢は、第1および第2の要素の一緒の適用可能性を指す。これらの選択肢のいずれか1つは、その意味の範囲内にあり、したがって、本明細書で使用される用語「および/または」の要件を満たすと理解される。選択肢のうちの複数の同時適用可能性も、その意味の範囲内にあり、したがって、用語「および/または」の要件を満たすと理解される。
本明細書および添付の特許請求の範囲を通して、文脈上別段の要求がない限り、「含む(comprise)」という語、ならびに「含む(comprises)」および「含む(comprising)」などの変形例は、記載された整数もしくは工程、または整数もしくは工程の群を含むが、任意の他の整数もしくは工程、または整数もしくは工程の群を除外しないことを意味すると理解される。本明細書で使用される場合、用語「含む(comprising)」は、用語「含有する(containing)」もしくは「含む(including)」によって置き換えることができるか、または時には、本明細書で使用される場合、用語「有する(having)」によって置き換えることができる。前述の用語(含む(comprising)、含有する(containing)、含む(including)、有する(having))のいずれも、本発明の態様または実施形態に関連して本明細書で使用される場合はいつでも、用語「からなる(consisting of)」によって置き換えられ得るが、あまり好ましくない。
本明細書で使用される場合、「からなる(consisting of)」は、特許請求の範囲の要素で指定されていない要素、工程または成分を除外する。
タンパク質またはヌクレオチド「から本質的になる」タンパク質またはヌクレオチドは、指定されたタンパク質またはヌクレオチドとかなり同じアミノ酸配列またはヌクレオチド配列を有するタンパク質またはヌクレオチドである。
それぞれタンパク質またはヌクレオチドとして「本質的に同じアミノ酸配列またはヌクレオチド配列」を有するタンパク質またはヌクレオチドは、このタンパク質またはヌクレオチドと90%を超えるアミノ酸同一性またはヌクレオチド同一性を典型的に有する。この定義には、保存的アミノ酸置換が含まれる。
本発明の目的のための用語「単離された」は、その元の環境(それが自然に存在する環境)から除去された生物学的材料(細胞、ポリペプチド、ポリヌクレオチドまたはその断片、変異体もしくは誘導体)を示す。
本明細書で使用される「富む」とは、CD34+細胞などの細胞の特定の集団の純度または割合が、組成物に含まれる全細胞に対して少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、100%増加していることを意味する。細胞の特定の集団を富ませる方法は、例えば、陰性選択または陽性選択を使用する特定のキットを使用することによって、当技術分野で公知である。
「核酸」、「核酸分子」、「オリゴヌクレオチド」および「ポリヌクレオチド」は、区別なく使用され、リボヌクレオシドのリン酸エステルポリマー形態(アデノシン、グアノシン、ウリジンまたはシチジン;「RNA分子」)、またはデオキシリボヌクレオシド(デオキシアデノシン、デオキシグアノシン、デオキシチミジンまたはデオキシシチジン;「DNA分子」)、またはホスホロチオアートおよびチオエステルなど、一本鎖形態もしくは二本鎖ヘリックスのいずれかのそれらの任意のホスホエステル類似体を指す。核酸分子、特にDNA分子またはRNA分子という用語は、分子の一次構造および二次構造のみを指し、それを特定の三次形態に限定するものではない。したがって、この用語は、とりわけ、線状DNA分子または環状DNA分子(例えば、制限断片)、プラスミド、スーパーコイル状DNAおよび染色体に見られる二本鎖DNAを含む。
「コドン最適化」とは、本明細書では、野生型で表されたコドンをさらに従来安定なコドンによって置換して機能的および活性なタンパク質を得る機会を最大化することによって発現を増強することを指す。
「コード領域」または「コード配列」は、アミノ酸に翻訳可能なコドンからなるポリヌクレオチドの一部である。
本明細書で使用される「プロモーター」は、RNAポリメラーゼの結合を導き、それによって、RNA合成を促進するDNA配列、すなわち、転写を導くのに十分な最小配列を包含する。プロモーターおよび対応するタンパク質またはポリペプチドの発現は遍在性であり得、これは、広範囲の細胞、組織および種において、または細胞型特異的、組織特異的もしくは種特異的に活性であることを意味する。プロモーター配列は、DNA配列に近接して局在し、リンカーまたはスペーサーによって分離され得る様々なプロモーター断片(異なるまたは同じ断片のいずれか)から構成され得る。このようなプロモーターは、キメラプロモーターと呼ばれる。
本明細書で使用される「エンハンサー」は、隣接遺伝子の転写を刺激または阻害するシス作用性エレメントを包含する。転写を阻害するエンハンサーは、「サイレンサー」とも呼ばれる。エンハンサーは、コード配列からおよび転写領域の下流の位置から数キロベースペア(kb)までの距離にわたって、いずれかの方向で機能することができる(すなわち、コード配列と関連付けられ得る)。
用語「下流」は、単数または複数の参照ヌクレオチド配列の3’側に位置するヌクレオチド配列を指す。ある特定の実施形態では、下流ヌクレオチド配列は、転写の開始点に続く配列に関する。
用語「上流」は、参照ヌクレオチド配列の5’側に位置するヌクレオチド配列を指す。ある特定の実施形態では、上流ヌクレオチド配列は、ヌクレオチド領域の5’領域に位置する配列に関する。
本明細書で使用される場合、用語「遺伝子調節領域」または「調節領域」は、コード領域の上流(5’配列)、コード領域内、またはコード領域の下流(3’配列)に位置し、関連するコード領域の転写、RNAプロセシング、安定性または翻訳に影響を及ぼすヌクレオチド配列を指す。調節領域は、プロモーター、翻訳リーダー配列、イントロン、ポリアデニル化認識配列、RNAプロセシング部位、エフェクター結合部位およびステムループ構造を含み得る。コード領域が真核細胞内での発現を目的とする場合、ポリアデニル化シグナルおよび転写終結配列は、コード配列の3’側に通常位置する。
用語「転写後調節エレメント」は、転写されると、タンパク質の発現を増強または阻害する三次構造を作り出すDNA配列を指す。
「転写制御配列」は、宿主細胞内でコード配列を発現させるプロモーター、エンハンサー、ターミネーターなどのようなDNA調節配列を指す。
本出願で使用される用語「治療」および「療法」は、健康問題を改善するために疾患および/または症状を治癒させるおよび/または緩和することを意図して使用される一連の衛生的、薬理学的、外科的および/または物理的手段を指す。用語「治療」および「療法」は、いずれも個体または動物の健康の維持および/または再確立に関するため、予防的および治癒的方法を含む。症状、疾患および障害の原因にかかわらず、健康問題を緩和するおよび/または治癒させるための好適な医薬品の投与は、本出願の文脈内の治療または療法の形態として解釈されるべきである。
用語「治療有効量」は、治療効果を有し、DBAを治療することができる、物質の量を指す。
用語「個体」、「患者」または「対象」は、本出願では区別なく使用され、決して限定することを意味するものではない。「個体」、「患者」または「対象」は、任意の年齢、性別および健康状態のものであり得る。
本明細書で使用される用語「宿主細胞」は、ベクターによって形質導入、感染、トランスフェクトまたは形質転換された細胞を指す。ベクターは、プラスミド、ウイルス粒子、ファージなどであり得る。温度、pHなどの培養条件は、発現のために選択された宿主細胞とともにこれまでに使用されたものであり、当業者には明らかであろう。用語「宿主細胞」は、元の形質導入、感染、トランスフェクトまたは形質転換された細胞およびその子孫を指すことが理解される。
本明細書で使用される場合、「薬学的に許容される担体」または「薬学的に許容される希釈剤」は、薬学的投与に適合する、ありとあらゆる溶媒、分散媒、コーティング、抗細菌剤および抗真菌剤、等張剤および吸収遅延剤を意味する。薬学的に活性な物質のためのそのような媒体および薬剤の使用は、当技術分野で周知である。許容される担体、賦形剤または安定剤は、使用される投与量および濃度でレシピエントに対して非毒性であり、本発明の範囲を限定するものではないが、追加の緩衝剤;防腐剤;共溶媒;アスコルビン酸およびメチオニンを含む酸化防止剤;キレート剤、例えば、EDTA;金属錯体(例えば、Zn-タンパク質錯体);生分解性ポリマー、例えば、ポリエステル;塩形成対イオン、例えば、ナトリウム、多価糖アルコール;アミノ酸、例えば、アラニン、グリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニン、リジン、オルニチン、ロイシン、2-フェニルアラニン、グルタミン酸およびトレオニン;有機糖または糖アルコール、例えば、ラクチトール、スタキオース、マンノース、ソルボース、キシロース、リボース、リビトール、ミオイニシトース(myoinisitose)、ミオイニシトール、ガラクトース、ガラクチトール、グリセロール、シクリトール(例えば、イノシトール)、ポリエチレングリコール;硫黄含有還元剤、例えば、尿素、グルタチオン、チオクト酸、チオグリコール酸ナトリウム、チオグリセロール、[アルファ]-モノチオグリセロールおよびチオ硫酸ナトリウム;低分子量タンパク質、例えば、ヒト血清アルブミン、ウシ血清アルブミン、ゼラチンまたは他の免疫グロブリン;ならびに親水性ポリマー、例えば、ポリビニルピロリドンを含む。
本明細書で使用される場合、句「それを必要とする対象」には、例えば、遺伝的欠陥を修正するために、タンパク質の欠陥機能を修正するために、または恒常性を改善するために、本明細書に提供されるポリヌクレオチド分子、ポリペプチドまたはベクターの投与から利点を得るであろう哺乳動物対象などの対象が含まれる。
本明細書で使用される場合、ヌクレオチド配列に関する用語「最適化」は、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列を指し、ポリヌクレオチド配列は、そのポリヌクレオチド配列の特性を増強するように変異している。
用語「レンチウイルス」は、ヒト細胞に感染し、ヒト細胞内で複製し、ヒトおよび他の哺乳動物種に疾患を引き起こすことができるレトロウイルスの属を指す。「ベクター」は、外来遺伝物質を細胞内に人工的に運ぶために使用され得る任意のビヒクルである。したがって、「レンチウイルスベクター」は、ポリヌクレオチドを細胞内に運ぶ組換えレンチウイルスを指す。該用語は、他に必要とされる場合を除いて、あらゆるサブタイプ、ならびに天然に存在する形態および組換え形態の両方を包含する。用語「LV」は、レンチウイルスの略語であり、ウイルス自体またはその誘導体を指すために使用され得る。
本明細書で使用される場合、用語「遺伝子」または「コード配列」は、遺伝子産物をコードするインビトロまたはインビボのヌクレオチド配列を指す。いくつかの例では、遺伝子は、コード配列、すなわち、遺伝子産物をコードする配列からなるか、または本質的になる。
本明細書で使用される「転写ユニット」とは、5’から3’に、ホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーター、またはその短縮バージョンの伸長因子1アルファ(EF1α)(EF1α(s))と、RPS19タンパク質をコードするコドン最適化ヌクレオチド配列(CoRPS19)と、ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)、好ましくは変異Wpreと、少なくともポリアデニル化(ポリA)シグナル配列とを含む、本発明のLVベクターに含まれるヌクレオチド配列を意味し、ホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーターまたは伸長因子1アルファ(EF1α)、Wpreおよびポリアデニル化(ポリA)シグナル配列は、CoRPS19に作動可能に連結され、CoRPS19の発現を調節する。
概要
上記のように、DBA患者は、典型的には、RPS19遺伝子についてハプロ不全である。これは、RPS19遺伝子の対立遺伝子のうちの1つは影響を受けず、機能的であるが、RPS19タンパク質が十分に発現せず、これにより、機能不全リボソーム、および疾患の発症が最終的にもたらされることを意味する。
上記のように、DBA患者は、典型的には、RPS19遺伝子についてハプロ不全である。これは、RPS19遺伝子の対立遺伝子のうちの1つは影響を受けず、機能的であるが、RPS19タンパク質が十分に発現せず、これにより、機能不全リボソーム、および疾患の発症が最終的にもたらされることを意味する。
以前の試験では、さらに高い発現レベルのRPS19タンパク質を得ることを目的として、RPS19遺伝子が強力なウイルスプロモーターの制御下に置かれるレンチウイルスベクター(LV)を使用することによってRPS19タンパク質の発現を修正しようとするために遺伝子療法(GT)が使用されていた。しかし、PGKまたはEF1αなどのヒトプロモーターは、強力なウイルスプロモーターよりも安全であることが知られているが、PGKまたはEF1αは、タンパク質(RPS19)が大量に必要とされる特定の疾患(常染色体優性遺伝疾患、すなわち、DBAなど)に関連して、上記タンパク質の発現を促進するのに十分に強力ではない可能性がある。
本発明者らは、ヒトプロモーターを含むレンチウイルスベクターが、リボソーム生合成の変化を修正するのに十分な量のRPS19タンパク質を発現させることができることを本明細書に示す。特に、2つの異なるヒトプロモーター、すなわち、ホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーターと、その短縮バージョンの伸長因子1α(EF1α(s))プロモーターとを有する2つの自己不活性化レンチウイルスベクター(SIN-LV)が開発されている。図7に示すように、両LVは、コドン最適化RPS19タンパク質(CoRPS19と呼ばれる)を発現し、K562細胞株のリボソーム生合成の変化を修正することができ、RPS19遺伝子のその発現は、干渉RNAによってサイレンシングされていた。RPS19が欠損している患者の骨髄由来のCD34+細胞では、緑色蛍光タンパク質(EGFP)の遺伝子を有する非治療用ベクターによって形質導入された対照群、グラニュロマクロファージ(granulomacrophagic)(CFU-GM)コロニーおよび赤血球(BFU-E)コロニーの数と比較して、これらのLVベクターがそれぞれ1.5倍および3.9倍増加したことも本明細書に示される。したがって、予想外に、ヒトPGKプロモーターがRPS19の発現を1.5倍しか増加させることができなかったとしても、この増加は、DBAの重症モデル;RPS19の発現がほぼ完全に抑止されたK562細胞株では、リボソーム生合成の修正を達成するのに十分であることが判明したことが見出された。
さらに、治療用ベクターは、DBA患者由来の赤血球前駆細胞の特徴的な赤血球分化欠陥を逆転させ、成熟CD71-/CD235a+赤血球細胞の産生を2.5倍増加させた。同様に、免疫不全NSGマウスでは、これらの前駆細胞の形質導入がこれらの細胞の再増殖能を保存し、DBA患者の造血幹細胞のこの能力は重度に影響を受けないことが示唆されたことも本明細書に示される。毒性試験では、健常ドナー由来の細胞内のRPS19遺伝子の最適化バージョンの過剰発現が毒性ではないことが示された。
結論として、これらの結果は、この疾患に罹患している患者におけるRPS19タンパク質発現欠損を修正する可能性を実証しているため、DBA療法のためのこれらのLVベクターの使用への道を開く。特に、これらの結果は、PGKプロモーターの制御下でRPS19タンパク質を発現するレンチウイルスベクターをDBAの治療に使用する可能性を示す。
したがって、第1の態様では、本発明は、ポリヌクレオチドを含むレンチウイルスベクター(LV)であって、ポリヌクレオチドが転写ユニットを含むことを特徴とし、転写ユニットが、5’から3’に、ホスホグリセリン酸キナーゼ(以下、PGKと呼ばれる)プロモーターもしくは伸長因子1アルファ(以下、EF1αと呼ばれる)プロモーターまたはその機能的変異体からなる群から選択されるプロモーターと、ヒトRPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列、好ましくはヒトRPS19タンパク質をコードするコドン最適化ヌクレオチド配列(以下、CoRPS19と呼ばれる)またはその機能的変異体と、ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(以下、Wpreと呼ばれる)、好ましくは変異Wpre、またはその機能的変異体とを含むと本明細書で定義され、PGKプロモーターまたはEF1αプロモーターおよびWpreが、RPS19またはCoRPS19に作動可能に連結され、RPS19またはCoRPS19の発現を調節するレンチウイルスベクター(LV)を提供する。コード配列および遺伝子発現制御配列は、コード配列の発現または転写および/もしくは翻訳を遺伝子発現制御配列の影響または制御下に置くように連結されている場合、作動可能に連結されていると言われる。例えば、PGKプロモーターまたはEF1αプロモーターおよびWpreは、CoRPS19の発現レベルが該プロモーターおよびWpreのうちの1つによって調節されるように、CoRPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結される。
一実施形態では、第1の態様によるLVベクターに含まれるポリヌクレオチドは、LVがその機能を行う(細胞に感染し、ウイルスゲノムに組み込まれて細胞内で持続する)ために必要なタンパク質をコードするポリヌクレオチド、およびLVがその機能を行うために必要な調節配列をコードするポリヌクレオチドとして定義される1つ以上のレンチウイルス骨格エレメントをさらに含む。
したがって、第1の態様のLVベクターは、ポリヌクレオチドを含み、ポリヌクレオチドは、1)転写ユニットおよび2)1つ以上のLVベクター骨格エレメントまたはそれらの組合せを含むことを特徴とする。これらの2つの成分およびそれらのポリヌクレオチドの各々は、以下で詳細に特徴付けられる:
1)転写ユニット
上記で定義されたように、転写ユニットとは、本明細書では、5’から3’に、PGKまたはEF1αからなる群から選択されるプロモーターと、RPS19タンパク質、好ましくはCoRPS19をコードするヌクレオチド配列と、Wpreエレメント、好ましくは変異Wpreとを含む、本発明のLVベクターのポリヌクレオチドに含まれるポリヌクレオチド配列であって、PGKプロモーターまたはEF1αプロモーターおよびWpreが、RPS19またはCoRPS19に作動可能に連結され、RPS19またはCoRPS19の発現を調節するポリヌクレオチド配列を指す。
上記で定義されたように、転写ユニットとは、本明細書では、5’から3’に、PGKまたはEF1αからなる群から選択されるプロモーターと、RPS19タンパク質、好ましくはCoRPS19をコードするヌクレオチド配列と、Wpreエレメント、好ましくは変異Wpreとを含む、本発明のLVベクターのポリヌクレオチドに含まれるポリヌクレオチド配列であって、PGKプロモーターまたはEF1αプロモーターおよびWpreが、RPS19またはCoRPS19に作動可能に連結され、RPS19またはCoRPS19の発現を調節するポリヌクレオチド配列を指す。
・プロモーター
上記のように、転写ユニットに含まれるプロモーターは、PGKプロモーターまたはEF1αプロモーターからなる群から選択される。上記プロモーターは、レンチウイルスベクターゲノムが標的細胞に組み込まれた後、RPS19、好ましくはCoRPS19の発現をもたらす。
上記のように、転写ユニットに含まれるプロモーターは、PGKプロモーターまたはEF1αプロモーターからなる群から選択される。上記プロモーターは、レンチウイルスベクターゲノムが標的細胞に組み込まれた後、RPS19、好ましくはCoRPS19の発現をもたらす。
いくつかの実施形態では、レンチウイルスベクター内のプロモーターは、標的細胞内のRPS19、好ましくはCoRPS19タンパク質の発現を選択的に増強する。いくつかの実施形態では、レンチウイルスベクターに含まれるポリヌクレオチド分子は、標的細胞または標的組織のゲノム、例えば、造血幹細胞および造血前駆細胞のゲノムに安定に組み込まれる。
好ましい実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターのポリヌクレオチドに含まれるプロモーターは、PGKプロモーターである。一実施形態では、PGKプロモーターはヒトPGKプロモーターである。好ましくは、上記PGKプロモーターは、配列番号10、もしくは配列番号10と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、PGKプロモーターは、配列番号10を含むか、配列番号10からなるか、または配列番号10から本質的になる。
一実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターのポリヌクレオチドに含まれるプロモーターは、EF1αプロモーターである。好ましい実施形態では、EF1αプロモーターは、Shubhranshu et al.2017(Shubhranshu et al.,Lentiviral Vectors with Cellular Promoters Correct Anemia and Lethal Bone Marrow Failure in a Mouse Model for Diamond-Blackfan Anemia,Molecular Therapy,Volume 25,Issue 8,2017,Pages 1805-1814,ISSN 1525-0016,https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2017.04.002)に記載されているようなEF1αプロモーターの短縮バージョンである。一実施形態では、EF1αプロモーターはヒトEF1αプロモーターである。好ましくは、上記短縮EF1αプロモーターは、配列番号11、もしくは配列番号11と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、短縮EF1αプロモーターは、配列番号11を含むか、配列番号11からなるか、または配列番号11から本質的になる。
・RPS19タンパク質、好ましくはコドン最適化RPS19タンパク質(CoRPS19)をコードするヌクレオチド配列。
本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、転写ユニットに、ヒトRPS19タンパク質またはその機能的断片をコードするヌクレオチド配列を含む。好ましくは、転写ユニットは、ヒトRPS19遺伝子のコドン最適化バージョン(以下、CoRPS19と呼ばれる)を含む。一実施形態では、RPS19またはCoRPS19は、プロモーターおよび転写後エレメントを含む少なくとも1つ、好ましくは2つの発現制御配列に作動可能に連結される。いくつかの実施形態では、本発明は、RPS19と同様の活性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む単離されたポリヌクレオチド分子を含むレンチウイルスベクターを提供する。
本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、転写ユニットに、ヒトRPS19タンパク質またはその機能的断片をコードするヌクレオチド配列を含む。好ましくは、転写ユニットは、ヒトRPS19遺伝子のコドン最適化バージョン(以下、CoRPS19と呼ばれる)を含む。一実施形態では、RPS19またはCoRPS19は、プロモーターおよび転写後エレメントを含む少なくとも1つ、好ましくは2つの発現制御配列に作動可能に連結される。いくつかの実施形態では、本発明は、RPS19と同様の活性を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む単離されたポリヌクレオチド分子を含むレンチウイルスベクターを提供する。
好ましくは、CoRPS19タンパク質をコードする上記コドン最適化ヌクレオチド配列は、配列番号12、もしくは配列番号12と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、CoRPS19タンパク質をコードするコドン最適化ヌクレオチド配列は、配列番号12を含むか、配列番号12からなるか、または配列番号12から本質的になる。
・WHV(ウッドチャック肝炎ウイルス)転写後調節エレメント(Wpre)
本明細書に提供されるレンチウイルスベクターはまた、転写ユニットに、RPS19、好ましくはCoRPS19タンパク質をコードするヌクレオチドに作動可能に連結された少なくとも1つの転写後調節エレメントを含む。一実施形態では、上記転写後調節エレメントは、WHV(ウッドチャック肝炎ウイルス)転写後調節エレメント(Wpre)である。一実施形態では、ベクターの安全性を高めるために、転写後調節エレメントは変異させられる(Wpre*とも呼ばれる)。好ましい実施形態では、変異Wpreは、遺伝子Xフレームの変異を含有する。
本明細書に提供されるレンチウイルスベクターはまた、転写ユニットに、RPS19、好ましくはCoRPS19タンパク質をコードするヌクレオチドに作動可能に連結された少なくとも1つの転写後調節エレメントを含む。一実施形態では、上記転写後調節エレメントは、WHV(ウッドチャック肝炎ウイルス)転写後調節エレメント(Wpre)である。一実施形態では、ベクターの安全性を高めるために、転写後調節エレメントは変異させられる(Wpre*とも呼ばれる)。好ましい実施形態では、変異Wpreは、遺伝子Xフレームの変異を含有する。
好ましい実施形態では、WHV(ウッドチャック肝炎ウイルス)転写後調節エレメント(Wpre)を含むヌクレオチド配列は変異Wpreエレメントである。好ましくは、変異Wpreを含む上記ヌクレオチドは、配列番号13、もしくは配列番号13と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、変異Wpreを含むヌクレオチド配列は、配列番号13を含むか、配列番号13からなるか、または配列番号13から本質的になる。
転写ユニット(PGKプロモーターまたはEF1αプロモーター、RPS19、好ましくはCoRPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列、およびWpreエレメント、好ましくはWpre*)の様々なエレメントについて上述したあらゆる実施形態を互いに組み合わせることができることを理解されたい。
好ましい実施形態では、レンチウイルスベクターのポリヌクレオチドに含まれる転写ユニットは、ホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーターまたは伸長因子1アルファ(EF1α)プロモーターからなる群から選択されるプロモーターと、RPS19タンパク質をコードするコドン最適化ヌクレオチド配列と、変異ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)とからなり、プロモーターおよびWpreエレメントは、RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結され、RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列の発現を調節する。
好ましい実施形態では、レンチウイルスベクターのポリヌクレオチドに含まれる転写ユニットは、配列番号10と全長にわたって少なくとも95%の配列同一性を有するホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーターと、配列番号12の全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%の配列同一性を有する、CoRPS19タンパク質をコードするコドン最適化ヌクレオチド配列と、配列番号13の全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%の配列同一性を有する変異ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)とからなり、PGKプロモーターおよび変異Wpreエレメントは、CoRPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結され、CoRPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列の発現を調節する。
好ましい実施形態では、レンチウイルスベクターのポリヌクレオチドに含まれる転写ユニットは、配列番号11と全長にわたって少なくとも95%の配列同一性を有する伸長因子1アルファ(EF1α)プロモーターと、配列番号12の全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%の配列同一性を有する、CoRPS19タンパク質をコードするコドン最適化ヌクレオチド配列と、配列番号13の全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%の配列同一性を有する変異ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)とからなり、EF1αプロモーターおよび変異Wpreエレメントは、CoRPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結され、CoRPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列の発現を調節する。
2)レンチウイルスベクター骨格エレメント
上記で定義されたように、レンチウイルスベクター骨格エレメントは、LVがその機能を行う(細胞に感染し、ウイルスゲノムに組み込まれて細胞内で持続する)ために必要なポリヌクレオチド配列として定義される。
上記で定義されたように、レンチウイルスベクター骨格エレメントは、LVがその機能を行う(細胞に感染し、ウイルスゲノムに組み込まれて細胞内で持続する)ために必要なポリヌクレオチド配列として定義される。
レンチウイルスには、ウシレンチウイルス群、ウマレンチウイルス群、ネコレンチウイルス群、オビンカプリン(ovinecaprine)レンチウイルス群および霊長類レンチウイルス群のメンバーが含まれる。いくつかの実施形態では、遺伝子送達ベクターは自己限定的なLVである。
いくつかの実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは「第3世代」レンチウイルスベクターである。本明細書で使用される場合、用語「第3世代」レンチウイルスベクターは、第2世代ベクター系の特徴を有し、tat遺伝子が欠失または不活性化されているものなど、機能的なtat遺伝子をさらに欠くレンチウイルスパッケージング系を指す。典型的には、revをコードする遺伝子は、別個の発現構築物上に提供される。本明細書で使用される場合、「第2世代」レンチウイルスベクター系とは、アクセサリー遺伝子vif、vpr、vpuおよびnefが欠失または不活性化されているものなど、機能的アクセサリー遺伝子を欠くレンチウイルスパッケージング系を指す。本明細書で使用される場合、「パッケージング系」は、組換えウイルスのパッケージングに関与するウイルスタンパク質をコードする遺伝子を含む一連のウイルス構築物を指す。典型的には、パッケージング系の構築物は、パッケージング細胞に最終的に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、本明細書に提供される第3世代レンチウイルスベクターは自己不活性化レンチウイルスベクターである。いくつかの実施形態では、レンチウイルスベクターはVSV.Gシュードタイプレンチウイルスベクターである。
ある特定の実施形態では、レンチウイルスベクターは、***細胞および非***細胞に感染することができる組換えレンチウイルスのベクターである。ある特定の実施形態では、レンチウイルスベクターは、造血幹細胞、長期造血幹細胞、短期造血幹細胞、多能性前駆細胞、造血CD34+細胞、およびCD34+集団内の任意のクラスター分化亜集団に感染することができるベクターである。レンチウイルスゲノムおよびプロウイルスDNAは、レトロウイルスに見られる3つの遺伝子、すなわち、2つの長末端反復(LTR)配列に隣接しているgag、polおよびenvを典型的に有する。gag遺伝子は、内部構造(マトリックス、カプシドおよびヌクレオカプシド)タンパク質をコードする。pol遺伝子は、RNA依存性DNAポリメラーゼ(逆転写酵素)、プロテアーゼおよびインテグラーゼをコードする。env遺伝子は、ウイルスエンベロープ糖タンパク質をコードする。5’ LTRおよび3’ LTRは、ビリオンRNAの転写およびポリアデニル化を促進するように機能する。LTRは、ウイルス複製に必要な他のあらゆるシス作用性配列を含有する。いくつかの実施形態では、レンチウイルスは、(HIV-1、HIV-2および/またはSIVでは)vif、vpr、tat、rev、vpu、netおよびvpxを含む追加の遺伝子を有する。
ある特定の実施形態では、レンチウイルスベクターは、***細胞および非***細胞を形質導入するベクターの能力を損なうことなく、HIV病原性遺伝子env、vif、vpr、vpuおよびnefを欠失させる。
ある特定の実施形態では、遺伝子移入カセットは、1つ以上の追加のエレメント、例えば、5’LTR、プライマー結合部位、DNAフラップセントラルポリプリントラクト、Rev応答エレメント、コード配列、例えば、切断型gag配列、パッケージングシグナル、3’LTRおよび/またはポリAシグナルから選択される1つ以上のエレメントを含む。
上記で定義されたように、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、ポリヌクレオチドを含み、ポリヌクレオチドは、先に定義された転写ユニットを含む。一実施形態では、レンチウイルスベクターに含まれる上記ポリヌクレオチドは、上流、すなわち上記で定義された転写ユニットの5’領域に、5’から3’の順で、以下のポリヌクレオチド配列、すなわち、a)キメラサイトメガロウイルス(CMV)プロモーターを含む5’長末端反復(5’ LTR)、b)プライマー結合部位(PBS)、c)psi(Ψ)パッケージングシグナル、d)Rev応答エレメント(RRE)、およびe)DNAフラップセントラルポリプリントラクト(cPPT)またはそれらの任意の組合せのうちの少なくとも1つ以上をさらに含む。
別の実施形態では、レンチウイルスベクターに含まれる上記ポリヌクレオチドは、下流、すなわち、上記で定義された転写ユニットの3’領域に、i)3’長末端反復(LTR)、および場合により、j)3’ LTRの後に位置するポリアデニル化(ポリA)シグナル配列をさらに含む。いくつかの実施形態では、レンチウイルスベクターは、5’ LTRおよび/または3’ LTRのU3領域の欠失を含む。LTRのU3領域の欠失は、完全欠失または部分的な欠失であり得る。野生型LTRのU3配列の欠如は、レンチウイルスベクター構築物がTat非依存性であり、したがって、レンチウイルスベクター構築物が第3世代で産生されることを伴う。
ヌクレオチドa)~e)ならびにi)およびj)の可能な任意の組合せは、上記の節に記載される転写ユニットと組み合わせて、本発明に含まれることを理解されたい。したがって、レンチウイルスベクターは、上記で定義された転写ユニットと組み合わせて、a)~e)ならびにi)およびj)から選択される1つのみ、2つ、3つまたはそれ以上のエレメントを含み得る。ヌクレオチドa)~e)、およびi)およびj)の各々、ならびにそれらの好ましい実施形態は、以下にさらに定義される。
5’ LTRヌクレオチド配列は、レンチウイルスベクター産生中にプロウイルス転写を担う。本明細書に提供されるレンチウイルスベクター構築物では、5’ LTRは、CMVプロモーターのキメラ形態を含むか、またはそれからなる。さらに、本明細書に提供されるレンチウイルスベクター構築物では、5’ LTRはまた、RU5と呼ばれる野生型HIV-1 5’ LTRの一部を含み得る。好ましい実施形態では、5’ LTRは、CMVプロモーターのキメラ形態、およびRU5エレメントと呼ばれる野生型HIV-1 5’ LTRの一部を含むか、またはそれからなる。キメラCMVプロモーターは、レンチウイルスベクター産生中にプロウイルスの転写をもたらす。一実施形態では、キメラCMVプロモーターは、CMVエンハンサー(以下、CMVエンハンサーと呼ばれる)およびCMVプロモーター(以下、CMVプロモーターと呼ぶ)を含むか、またはそれからなる。
好ましい実施形態では、CMVエンハンサーを含むヌクレオチド配列は、配列番号3、もしくは配列番号3と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、CMVエンハンサーを含むヌクレオチド配列は、配列番号3を含むか、配列番号3からなるか、または配列番号3から本質的になる。
好ましい実施形態では、CMVプロモーターを含むヌクレオチド配列は、配列番号4、もしくは配列番号4と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、CMVプロモーターを含むヌクレオチド配列は、配列番号4を含むか、配列番号4からなるか、または配列番号4から本質的になる。
好ましい実施形態では、キメラCMVプロモーターを含むヌクレオチド配列は、配列番号2、もしくは配列番号2と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、キメラCMVプロモーターを含むヌクレオチド配列は、配列番号2を含むか、配列番号2からなるか、または配列番号2から本質的になる。
上記のように、5’ LTRヌクレオチドは、RU5エレメントを含むヌクレオチド配列をさらに含む。この配列は、プロウイルスゲノムの逆転写、および形質導入された細胞へのプロウイルスゲノムの組込みに必要である。好ましい実施形態では、RU5エレメントを含むヌクレオチド配列は、配列番号5、もしくは配列番号5と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、RU5エレメントを含むヌクレオチド配列は、配列番号5を含むか、配列番号5からなるか、または配列番号5から本質的になる。
好ましい実施形態では、5’ LTRを含むヌクレオチド配列は、配列番号1、もしくは配列番号1と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、5’ LTRを含むヌクレオチド配列は、配列番号1を含むか、配列番号1からなるか、または配列番号1から本質的になる。
5’ LTRに隣接して、ゲノムの逆転写(tRNAプライマー結合部位)、および粒子へのウイルスRNAの効率的なカプシド形成(Psi部位)に必要な配列が存在し得る。カプシド形成(または感染性ビリオンへのレトロウイルスRNAのパッケージング)に必要な配列がウイルスゲノムから欠失している場合があり、シス欠損はゲノムRNAのカプシド形成を妨げる。ただし、得られた変異型は、あらゆるビリオンタンパク質の合成を依然として導くことができる。
一実施形態では、5’ LTRの下流には、tRNAプライマー結合部位(以下、PBSまたはPBS SL23と呼ばれる)である、ゲノムの逆転写に必要な配列がある。したがって、一実施形態では、5’ LTRヌクレオチドの下流には、プライマー結合部位SL123ヌクレオチドがある。このPBSエレメントでは、tRNAは、標的細胞形質導入後および細胞ゲノムへの組込み前のプロウイルスゲノムの逆転写中にPBSエレメントに融合される。好ましい実施形態では、PBS SL123を含むヌクレオチド配列は、配列番号6、もしくは配列番号6と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、PBS SL123を含むヌクレオチド配列は、配列番号6を含むか、配列番号6からなるか、または配列番号6から本質的になる。
いくつかの実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、ウイルスRNAを粒子に効率的にカプセル化するための、psi部位とも呼ばれる少なくともpsi(Ψ)パッケージングシグナルを含む。psi(Ψ)パッケージングシグナルは、PBS SL123の下流に位置し得る。好ましい実施形態では、psi(Ψ)パッケージングシグナルを含むヌクレオチド配列は、配列番号7、もしくは配列番号7と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、psi(Ψ)パッケージングシグナルを含むヌクレオチド配列は、配列番号7を含むか、配列番号7からなるか、または配列番号7から本質的になる。
本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、上記で定義されるように、レトロウイルスゲノムをウイルスカプシドにパッケージングすることに関与するパッケージングシグナル(Ψ)を含有し得る。LVベクターは、この領域に約300bpのGag遺伝子を必要とすると考えられた。現在、このGag配列は、わずか40bpに減少している。したがって、一実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、psi(Ψ)パッケージングシグナルの下流に位置する、切断型Gagタンパク質をコードするヌクレオチド配列をさらに含む。
一実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、レンチウイルスベクター転写物内のこの配列に融合して、レンチウイルスベクター産生中のプロウイルスの核外輸送を助けるRev応答エレメント(以下、RREと呼ばれる)をさらに含む。一実施形態では、RREエレメントは、psi(Ψ)パッケージングシグナルの下流に位置する。好ましい実施形態では、RREエレメントを含むヌクレオチド配列は、配列番号8、もしくは配列番号8と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、RREエレメントを含むヌクレオチド配列は、配列番号8を含むか、配列番号8からなるか、または配列番号8から本質的になる。
一実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、標的細胞の形質導入後のレンチウイルスベクターの逆転写中に陽性DNA鎖転写のためのプライマーとして作用するセントラルポリプリントラクト(以下、cPPTと呼ばれる)をさらに含む。cPPTはまた、プロウイルスDNAの核内取込み、したがって、レンチウイルスベクターの形質導入効果を増加させる。さらに、cPPTは、レンチウイルスベクタータイトル(lentiviral vector title)を増加させる。一実施形態では、cPPTエレメントは、RREエレメントの下流に位置する。好ましい実施形態では、cPPTエレメントを含むヌクレオチド配列は、配列番号9、もしくは配列番号9と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、RREエレメントを含むヌクレオチド配列は、配列番号9を含むか、配列番号9からなるか、または配列番号9から本質的になる。
上記で定義された骨格エレメントは、転写ユニットの上流に(すなわち、レンチウイルスベクターに含まれるポリヌクレオチドの5’領域に向かって)見出すことができる。ただし、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターはまた、転写ユニットの下流に(すなわち、レンチウイルスベクターに含まれるポリヌクレオチドの3’領域に向かって)他の骨格エレメントを有し得る。一実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターに含まれるポリヌクレオチドは、3’ LTRと、場合によりポリアデニル化(ポリA)シグナル配列とをさらに含む。3’ LTRは、レンチウイルスベクター産生中のmRNAポリアデニル化に関与する。一実施形態では、組み込まれたウイルスゲノムは、ウイルスプロモーター領域(U3)に欠失を含有し、形質導入された細胞内の潜在的にパッケージング可能なウイルスゲノムの転写不活性化をもたらす。
一実施形態では、3’ LTRは、切断型U3エレメントを含む。一実施形態では、3’ LTRは、野生型HIV-1由来のエレメントRおよびU5を含む。一実施形態では、3’ LTRは、ポリアデニル化シグナル配列を含む。好ましい実施形態では、3’ LTRは、切断型U3エレメント(以下、ΔU3エレメントと呼ばれる)、ならびに野生型HIV-1由来のエレメントRおよびU5(以下、RU5エレメントと呼ばれる)を含むか、またはそれからなる。
好ましい実施形態では、3’ LTRヌクレオチドに含まれるΔU3エレメントを含むヌクレオチド配列は、配列番号15、もしくは配列番号15と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、ΔU3エレメントを含むヌクレオチド配列は、配列番号15を含むか、配列番号15からなるか、または配列番号15から本質的になる。
好ましい実施形態では、3’ LTRヌクレオチドに含まれるRU5エレメントを含むヌクレオチド配列は、配列番号16、もしくは配列番号16と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、RU5エレメントを含むヌクレオチド配列は、配列番号16を含むか、配列番号16からなるか、または配列番号16から本質的になる。
一実施形態では、3’ LTRの下流には、SV40ポリアデニル化シグナル配列(以下、ポリAと呼ばれる)が存在する。一実施形態では、ポリAシグナル配列は、サル空胞化ウイルス40ウイルスに由来する。好ましくは、3’ LTRヌクレオチドの下流に位置するポリAを含むヌクレオチド配列は、配列番号33、もしくは配列番号33と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、ポリAを含むヌクレオチド配列は、配列番号33を含むか、配列番号33からなるか、または配列番号33から本質的になる。
好ましい実施形態では、3’ LTRを含むヌクレオチド配列は、配列番号14、もしくは配列番号14と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態では、3’ LTRを含むヌクレオチド配列は、配列番号14を含むか、配列番号14からなるか、または配列番号14から本質的になる。
さらに好ましい実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、ポリヌクレオチドを含み、ポリヌクレオチドは、5’から3’に、
a)キメラサイトメガロウイルスプロモーターを含む5’長末端反復(5’ LTR)、
b)プライマー結合部位(PBS)、
c)psi(Ψ)パッケージングシグナル、
d)Rev応答エレメント(RRE)、
e)DNAフラップセントラルポリプリントラクト(cPPT)、
f)ホスホグリセリン酸キナーゼプロモーター(PGK)または伸長因子アルファ短縮プロモーター(EF1α(s))からなる群から選択されるプロモーター、
g)RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列、
h)変異最適化ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)
i)3’長末端反復(3’ LTR)を含むことを特徴とし、
5’ LTR領域および3’ LTR領域は、LTRのU3領域内の完全または部分的な欠失によって実質的に転写的に不活性にされており、f)およびh)は、g)に作動可能に連結され、g)の発現を調節する。
a)キメラサイトメガロウイルスプロモーターを含む5’長末端反復(5’ LTR)、
b)プライマー結合部位(PBS)、
c)psi(Ψ)パッケージングシグナル、
d)Rev応答エレメント(RRE)、
e)DNAフラップセントラルポリプリントラクト(cPPT)、
f)ホスホグリセリン酸キナーゼプロモーター(PGK)または伸長因子アルファ短縮プロモーター(EF1α(s))からなる群から選択されるプロモーター、
g)RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列、
h)変異最適化ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)
i)3’長末端反復(3’ LTR)を含むことを特徴とし、
5’ LTR領域および3’ LTR領域は、LTRのU3領域内の完全または部分的な欠失によって実質的に転写的に不活性にされており、f)およびh)は、g)に作動可能に連結され、g)の発現を調節する。
さらに好ましい実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、ポリヌクレオチドを含み、ポリヌクレオチドは、5’から3’に、
a)キメラサイトメガロウイルスプロモーターを含む5’長末端反復(5’ LTR)、
b)プライマー結合部位(PBS)、
c)psi(Ψ)パッケージングシグナル、
d)Rev応答エレメント(RRE)、
e)DNAフラップセントラルポリプリントラクト(cPPT)、
f)ヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーター、
g)RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列、
h)変異最適化ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)
i)3’長末端反復(3’ LTR)を含むことを特徴とし、
5’ LTR領域および3’ LTR領域は、LTRのU3領域内の完全または部分的な欠失によって実質的に転写的に不活性にされており、f)およびh)は、g)に作動可能に連結され、g)の発現を調節する。
a)キメラサイトメガロウイルスプロモーターを含む5’長末端反復(5’ LTR)、
b)プライマー結合部位(PBS)、
c)psi(Ψ)パッケージングシグナル、
d)Rev応答エレメント(RRE)、
e)DNAフラップセントラルポリプリントラクト(cPPT)、
f)ヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーター、
g)RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列、
h)変異最適化ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)
i)3’長末端反復(3’ LTR)を含むことを特徴とし、
5’ LTR領域および3’ LTR領域は、LTRのU3領域内の完全または部分的な欠失によって実質的に転写的に不活性にされており、f)およびh)は、g)に作動可能に連結され、g)の発現を調節する。
さらに好ましい実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、ポリヌクレオチドを含み、ポリヌクレオチドは、5’から3’に、
a)キメラサイトメガロウイルスプロモーターを含む5’長末端反復(5’ LTR)、
b)プライマー結合部位(PBS)、
c)psi(Ψ)パッケージングシグナル、
d)Rev応答エレメント(RRE)、
e)DNAフラップセントラルポリプリントラクト(cPPT)、
f)ヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーター、
g)RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列、
h)変異最適化ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)
i)3’長末端反復(3’ LTR)、および
j)ポリアデニル化(ポリA)シグナル配列を含むことを特徴とし、
5’ LTR領域および3’ LTR領域は、LTRのU3領域内の完全または部分的な欠失によって実質的に転写的に不活性にされており、f)およびh)は、g)に作動可能に連結され、g)の発現を調節する。
a)キメラサイトメガロウイルスプロモーターを含む5’長末端反復(5’ LTR)、
b)プライマー結合部位(PBS)、
c)psi(Ψ)パッケージングシグナル、
d)Rev応答エレメント(RRE)、
e)DNAフラップセントラルポリプリントラクト(cPPT)、
f)ヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーター、
g)RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列、
h)変異最適化ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)
i)3’長末端反復(3’ LTR)、および
j)ポリアデニル化(ポリA)シグナル配列を含むことを特徴とし、
5’ LTR領域および3’ LTR領域は、LTRのU3領域内の完全または部分的な欠失によって実質的に転写的に不活性にされており、f)およびh)は、g)に作動可能に連結され、g)の発現を調節する。
さらに好ましい実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、ポリヌクレオチドを含み、ポリヌクレオチドは、5’から3’に、
a)キメラサイトメガロウイルスプロモーターを含む5’長末端反復(5’ LTR)であって、5’ LTRが、配列番号1と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する5’長末端反復(5’ LTR)、
b)配列番号6と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するプライマー結合部位(PBS)、
c)配列番号7と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するpsi(Ψ)パッケージングシグナル、
d)配列番号8と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するRev応答エレメント(RRE)、
e)配列番号9と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するDNAフラップセントラルポリプリントラクト(cPPT)、
f)配列番号10と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーター、
g)配列番号12と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する、RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列、好ましくはCoRPS19タンパク質をコードするコドン最適化ヌクレオチド配列
h)配列番号13と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する変異最適化ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)、および
i)配列番号14と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する3’長末端反復(3’ LTR)を含むことを特徴とし、
5’ LTR領域および3’ LTR領域は、LTRのU3領域内の完全または部分的な欠失によって実質的に転写的に不活性にされており、f)およびh)は、g)に作動可能に連結され、g)の発現を調節する。
a)キメラサイトメガロウイルスプロモーターを含む5’長末端反復(5’ LTR)であって、5’ LTRが、配列番号1と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する5’長末端反復(5’ LTR)、
b)配列番号6と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するプライマー結合部位(PBS)、
c)配列番号7と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するpsi(Ψ)パッケージングシグナル、
d)配列番号8と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するRev応答エレメント(RRE)、
e)配列番号9と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するDNAフラップセントラルポリプリントラクト(cPPT)、
f)配列番号10と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーター、
g)配列番号12と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する、RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列、好ましくはCoRPS19タンパク質をコードするコドン最適化ヌクレオチド配列
h)配列番号13と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する変異最適化ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)、および
i)配列番号14と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する3’長末端反復(3’ LTR)を含むことを特徴とし、
5’ LTR領域および3’ LTR領域は、LTRのU3領域内の完全または部分的な欠失によって実質的に転写的に不活性にされており、f)およびh)は、g)に作動可能に連結され、g)の発現を調節する。
さらに好ましい実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、ポリヌクレオチドを含み、ポリヌクレオチドは、5’から3’に、
a)キメラサイトメガロウイルスプロモーターを含む5’長末端反復(5’ LTR)であって、5’ LTRが、配列番号1と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する5’長末端反復(5’ LTR)、
b)配列番号6と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するプライマー結合部位(PBS)、
c)配列番号7と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するpsiパッケージングシグナル、
d)配列番号8と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するRev応答エレメント(RRE)、
e)配列番号9と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するDNAフラップセントラルポリプリントラクト(cPPT)、
f)配列番号10と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーター、
g)配列番号12と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する、RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列、好ましくはCoRPS19タンパク質をコードするコドン最適化ヌクレオチド配列
h)配列番号13と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する変異最適化ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)、
i)配列番号14と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する3’長末端反復(3’ LTR)、および
j)配列番号33と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するポリアデニル化(ポリA)シグナル配列を含むことを特徴とし、
5’ LTR領域および3’ LTR領域は、LTRのU3領域内の完全または部分的な欠失によって実質的に転写的に不活性にされており、f)およびh)は、g)に作動可能に連結され、g)の発現を調節する。
a)キメラサイトメガロウイルスプロモーターを含む5’長末端反復(5’ LTR)であって、5’ LTRが、配列番号1と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する5’長末端反復(5’ LTR)、
b)配列番号6と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するプライマー結合部位(PBS)、
c)配列番号7と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するpsiパッケージングシグナル、
d)配列番号8と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するRev応答エレメント(RRE)、
e)配列番号9と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するDNAフラップセントラルポリプリントラクト(cPPT)、
f)配列番号10と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーター、
g)配列番号12と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する、RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列、好ましくはCoRPS19タンパク質をコードするコドン最適化ヌクレオチド配列
h)配列番号13と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する変異最適化ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)、
i)配列番号14と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有する3’長末端反復(3’ LTR)、および
j)配列番号33と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%、最も好ましくは100%の配列同一性を有するポリアデニル化(ポリA)シグナル配列を含むことを特徴とし、
5’ LTR領域および3’ LTR領域は、LTRのU3領域内の完全または部分的な欠失によって実質的に転写的に不活性にされており、f)およびh)は、g)に作動可能に連結され、g)の発現を調節する。
さらに、当業者によって認識されるように、ポリヌクレオチドカセットは、限定するものではないが、特定の遺伝子発現ベクターのクローニングを容易にするための制限部位、および特定の遺伝子発現ベクターの調節エレメントを含む他のエレメントを場合により含有し得る。
好ましい実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターに含まれる全長ポリヌクレオチドは、配列番号17(本明細書では、PGK.CoRPS19.Wpre*-LV配列とも呼ばれる)、もしくは配列番号17と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。好ましい実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターに含まれる全長ヌクレオチドは、配列番号17を含むか、配列番号17からなるか、または配列番号17から本質的になる。
好ましい実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターに含まれる全長ポリヌクレオチドは、配列番号18(本明細書では、EF1α(s).CoRPS19.Wpre*-LV配列)、もしくは配列番号18と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%の配列同一性を有する配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。好ましい実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターに含まれる全長ヌクレオチドは、配列番号18を含むか、配列番号18からなるか、または配列番号18から本質的になる。
一実施形態では、ウイルス粒子の脂質コートは、宿主細胞の表面上に以前に存在していた膜結合ポリペプチドを含むことができる。
一実施形態では、本発明によるレンチウイルスベクター、またはその実施形態のいずれかは、DBAを有するヒトに続いて移植され得るヒト造血幹細胞(HSC)を形質導入するために使用される。したがって、第2の態様では、本発明は、第1の態様、またはその実施形態のいずれかで定義されるレンチウイルスベクターを含む宿主細胞(例えば、CD34+造血細胞)または細胞の集団(例えば、形質導入された)に関する。
他の実施形態では、細胞は、第1の態様、またはその実施形態のいずれかのレンチウイルスベクターによってコードされる遺伝子産物を対象に提供するために対象に送達される細胞である。一実施形態では、単数または複数の宿主細胞のゲノムは、第1の態様、またはその実施形態のいずれかのレンチウイルスベクターに含まれるポリヌクレオチドを完全にまたは部分的に含む。一実施形態では、単数または複数の宿主細胞のゲノムは、上記で定義された転写ユニットを少なくとも含む。一実施形態では、単数または複数の宿主細胞は、それらのゲノム内に、第1の態様、またはその実施形態のいずれかによるレンチウイルスベクターのポリヌクレオチドを完全にまたは部分的に含む。ある特定の実施形態では、細胞は、治療される対象にとって自己由来であるか、または治療される対象から得られた。他の実施形態では、細胞は、治療される対象にとって同種異系であるか、または治療される対象以外のドナーから得られた。特定の実施形態では、細胞は、哺乳動物細胞、例えば、ヒト細胞である。特定の実施形態では、細胞は、本明細書に開示される遺伝子送達ベクターによって細胞が形質導入された後に細胞によって治療される対象から得られたCD34+細胞である。特定の実施形態では、細胞は、DBAと診断された対象から得られたCD34+細胞である。
好ましい実施形態では、細胞は、CD34+造血幹細胞およびCD34+造血前駆細胞に富む。好ましい実施形態では、細胞は、CD34+造血幹細胞およびCD34+造血前駆細胞に富み、富むとは、細胞の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、92%、94%、96%、98%または100%がCD34+であることを意味する。第2の態様の一実施形態では、宿主細胞または細胞集団は、CD34+造血細胞に富む集団を含むか、またはCD34+造血細胞に富む集団からなる。一実施形態では、CD34+造血幹細胞およびCD34+造血前駆細胞に富む上記集団は、それらのゲノム内に、第1の態様、またはその実施形態のいずれかによるレンチウイルスベクターを含む。
別の実施形態では、宿主細胞は、LVベクターゲノムが安定に維持されパッケージングされている宿主細胞またはプロデューサー細胞内でLV rep遺伝子およびLV cap遺伝子が安定に維持されているパッケージング細胞でもあり得る。例示的なパッケージング細胞およびプロデューサー細胞は、SF-9細胞、293細胞、A549細胞またはHeLa細胞に由来する。LVベクターは、当技術分野で公知の標準的な技術を使用して、精製および製剤化される。別の実施形態では、単数または複数の宿主細胞は、ウイルス遺伝子送達ベクターを産生するために使用される。
特定の実施形態では、細胞は、哺乳動物細胞、例えば、ヒト細胞である。いくつかの実施形態では、細胞は血球である。いくつかの実施形態では、細胞は赤血球細胞である。いくつかの実施形態では、細胞は、骨髄細胞、例えば、系統枯渇骨髄細胞(lineage depleted bone marrow cell)である。特定の実施形態では、細胞は、造血幹細胞またはCD34+細胞である。いくつかの実施形態では、細胞は造血幹細胞である。いくつかの実施形態では、好ましい細胞はCD34+造血幹細胞である。いくつかの実施形態では、好ましい細胞は委任造血赤血球前駆細胞(committed hematopoietic erythroid progenitor cell)である。第2の態様の一実施形態では、宿主細胞または細胞集団は、CD34+造血幹細胞およびCD34+造血前駆細胞である。いくつかの実施形態では、細胞は、造血幹細胞、長期造血幹細胞、短期造血幹細胞、多能性前駆細胞、造血CD34+細胞、およびCD34+集団内の任意のクラスター分化亜集団からなる群から選択される。一実施形態では、CD34+細胞は、骨髄試料から得られるか、または採取される。いくつかの実施形態では、骨髄試料は、CD16+白血球を枯渇させている。別の実施形態では、HSCは、末梢血から得られる。一実施形態では、末梢血試料は、赤血球を枯渇させている。いくつかの実施形態では、血液試料は、CD16+白血球を枯渇させている。CD34+細胞の選択方法は、陽性選択、陰性選択またはそれらの任意の組合せであり得る。いくつかの実施形態では、選択は、別個にまたは組み合わせて、これらのマーカー、すなわち、CD34+、CD59+、CD90/Thy1+、CD38low/-、c-Kit-/low、CD16+およびLin-のいずれかの発現に基づき得る。特定の実施形態では、好ましい細胞は、本明細書に開示される遺伝子送達ベクターによって細胞が形質導入された後に細胞によって治療される対象から得られたCD34+細胞である。特定の実施形態では、細胞は、DBAと診断された対象から得られたCD34+DBA細胞である。別の実施形態では、単数または複数の宿主細胞は、確立された細胞株に由来してもよいか、または一次細胞であってよく、「一次細胞」、「一次細胞株」および「一次培養物」は、本明細書では区別なく使用されるか、または対象に由来し、限定されたもしくは無制限の数の継代、すなわち、培養物の分割のためにインビトロで増殖させられた細胞および細胞培養物を指す。例えば、一次培養物は、0回、1回、2回、4回、5回、10回または15回継代されていてもよいが、危機段階を十分な回数経ない培養物である。典型的には、本発明の一次細胞株は、インビトロで10継代未満にわたって維持される。本発明の実施形態は、ウイルス送達ベクター、例えば、ヒトRPS19遺伝子、好ましくはCoRPS19を含有するLVベクターによって、好ましくはヒトPGKプロモーターの制御下で形質導入された哺乳動物細胞(例えば、CD34+細胞)を含む。
ある特定の実施形態では、本明細書に開示されるベクターによって細胞を形質導入する場合、細胞は、ベクターと約30分間、約1時間、約1.5時間、約2時間、約2.5時間、約3時間、約3.5時間、約4時間、約5時間、約6時間、約7時間、約8時間、約2時間、約16時間、約18時間、約20時間、約24時間、約36時間、約8時間、約60時間接触させられる。いくつかの実施形態では、細胞は、60時間未満、48時間未満、36時間未満または24時間未満にわたって形質導入される。
第3の態様では、本発明は、第1の態様、またはその実施形態のいずれかで定義されたレンチウイルスベクターに含まれるポリヌクレオチドを含む単離された核酸に関する。
医薬組成物
第4の態様では、本発明は、第1の態様、もしくはその実施形態のいずれかで定義されるレンチウイルスベクター、第2の態様、もしくはその実施形態のいずれかによる宿主細胞もしくは細胞集団、および/または第3の態様、もしくはその実施形態のいずれかで定義されるポリヌクレオチド、ならびに薬学的に許容される担体もしくは希釈剤を含む医薬組成物を提供する。好ましくは、医薬組成物は、第1の態様、もしくはその実施形態のいずれかによるレンチウイルスベクターによって形質導入されたCD34+造血幹細胞およびCD34+造血前駆細胞に富む細胞の集団と、薬学的に許容される担体もしくは希釈剤とを含むか、またはそれからなる。
第4の態様では、本発明は、第1の態様、もしくはその実施形態のいずれかで定義されるレンチウイルスベクター、第2の態様、もしくはその実施形態のいずれかによる宿主細胞もしくは細胞集団、および/または第3の態様、もしくはその実施形態のいずれかで定義されるポリヌクレオチド、ならびに薬学的に許容される担体もしくは希釈剤を含む医薬組成物を提供する。好ましくは、医薬組成物は、第1の態様、もしくはその実施形態のいずれかによるレンチウイルスベクターによって形質導入されたCD34+造血幹細胞およびCD34+造血前駆細胞に富む細胞の集団と、薬学的に許容される担体もしくは希釈剤とを含むか、またはそれからなる。
いくつかの実施形態では、第2の態様、もしくはその実施形態のいずれかによる宿主細胞もしくは細胞集団、または第4の態様、もしくはその実施形態のいずれかの医薬組成物は、インビボ、インビトロまたはエクスビボのいずれかで、第1の態様、もしくはその実施形態のいずれかによるレンチウイルスベクターと接触させられるか、または第1の態様、もしくはその実施形態のいずれかによるレンチウイルスベクターによって形質導入される。好ましくは、レンチウイルスベクターの投与はエクスビボである。
本明細書に記載の医薬組成物はまた、他の物質を含有し得る。これらの物質には、限定するものではないが、凍結保護物質、凍結乾燥保護剤(lyoprotectant)、界面活性剤、増量剤、酸化防止剤および安定化剤が含まれる。いくつかの実施形態では、医薬組成物は凍結乾燥され得る。好ましい実施形態では、医薬組成物は、生理食塩水を含む。
本明細書で使用される用語「凍結保護物質」は、レンチウイルスベクターの表面から優先的に排除されることによって、凍結誘発ストレスに対してレンチウイルスベクターに安定性をもたらす薬剤を含む。凍結保護物質はまた、一次および二次乾燥ならびに長期製品保存中の保護を提供し得る。凍結保護物質の非限定的な例には、糖、例えば、スクロース、グルコース、トレハロース、マンニトール、マンノースおよびラクトース;ポリマー、例えば、デキストラン、ヒドロキシエチルデンプンおよびポリエチレングリコール;界面活性剤、例えば、ポリソルバート(例えば、PS-20またはPS-80);ならびにアミノ酸、例えば、グリシン、アルギニン、ロイシンおよびセリンが挙げられる。生体系において低い毒性を示す凍結保護物質が一般に使用される。
一実施形態では、凍結乾燥保護剤が、本明細書に記載される医薬組成物に添加される。本明細書で使用される用語「凍結乾燥保護剤」は、非晶質ガラス状マトリックスを提供し、水素結合によってレンチウイルスベクターの表面と結合し、乾燥プロセス中に除去される水分子を置換することによって、凍結乾燥プロセスまたは脱水プロセス(一次および二次凍結乾燥サイクル)中にレンチウイルスベクターに安定性をもたらす薬剤を含む。これは、凍結乾燥サイクル中の生成物分解を最小限に抑え、長期生成物安定性を改善するのに役立つ。凍結乾燥保護剤の非限定的な例には、糖、例えば、スクロースまたはトレハロース;アミノ酸、例えば、グルタミン酸一ナトリウム、非結晶グリシンまたは非結晶ヒスチジン;メチルアミン、例えば、ベタイン;リオトロピック塩、例えば、硫酸マグネシウム;ポリオール、例えば、3価以上の糖アルコール、例えば、グリセリン、エリスリトール、グリセロール、アラビトール、キシリトール、ソルビトールおよびマンニトール;プロピレングリコール;ポリエチレングリコール;プルロニック(登録商標);ならびにそれらの組合せが挙げられる。医薬組成物に添加される凍結乾燥保護剤の量は、一般に、医薬組成物が凍結乾燥される際に、系統の許容できない量の分解をもたらさない量である。
いくつかの実施形態では、増量剤が医薬組成物に含まれる。本明細書で使用される用語「増量剤」は、医薬品と直接相互作用することなく、凍結乾燥生成物の構造を提供する薬剤を含む。薬学的に洗練されたケーキを提供することに加えて、増量剤はまた、崩壊温度の改変、凍結融解保護の提供、および長期保存にわたる系統安定性の向上に関して有用な品質を付与し得る。増量剤の非限定的な例には、マンニトール、グリシン、ラクトースおよびスクロースが挙げられる。増量剤は、結晶性(グリシン、マンニトールまたは塩化ナトリウムなど)または非晶質(デキストラン、ヒドロキシエチルデンプンなど)であってよく、一般に、0.5%~10%の量で製剤に使用される。
他の薬学的に許容される担体、賦形剤または安定剤、例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences 16th edition,Osol,A.Ed.(1980)に記載されるものが、医薬組成物の所望の特性に悪影響を及ぼさない限り、本明細書に記載の医薬組成物に含まれてもよい。本明細書で使用される場合、「薬学的に許容される担体」は、薬学的投与に適合する、ありとあらゆる溶媒、分散媒、コーティング、抗細菌剤および抗真菌剤、等張剤および吸収遅延剤を意味する。薬学的に活性な物質のためのそのような媒体および薬剤の使用は、当技術分野で周知である。許容される担体、賦形剤または安定剤は、使用される投与量および濃度でレシピエントに対して非毒性であり、追加の緩衝剤;防腐剤;共溶媒;アスコルビン酸およびメチオニンを含む酸化防止剤;キレート剤、例えば、EDTA;金属錯体(例えば、Zn-タンパク質錯体);生分解性ポリマー、例えば、ポリエステル;塩形成対イオン、例えば、ナトリウム、多価糖アルコール;アミノ酸、例えば、アラニン、グリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニン、リジン、オルニチン、ロイシン、2-フェニルアラニン、グルタミン酸およびトレオニン;有機糖または糖アルコール、例えば、ラクチトール、スタキオース、マンノース、ソルボース、キシロース、リボース、リビトール、ミオイニシトース、ミオイニシトール、ガラクトース、ガラクチトール、グリセロール、シクリトール(例えば、イノシトール)、ポリエチレングリコール;硫黄含有還元剤、例えば、尿素、グルタチオン、チオクト酸、チオグリコール酸ナトリウム、チオグリセロール、[アルファ]-モノチオグリセロールおよびチオ硫酸ナトリウム;低分子量タンパク質、例えば、ヒト血清アルブミン、ウシ血清アルブミン、ゼラチンまたは他の免疫グロブリン;ならびに親水性ポリマー、例えば、ポリビニルピロリドンを含む。
医薬組成物は、経口、舌下、頬側、静脈内、筋肉内、皮下、腹腔内、結膜、直腸、経皮、髄腔内、局所および/または吸入媒介投与のために調製され得る。好ましい実施形態では、医薬組成物は、静脈内、筋肉内、結膜、経皮、腹腔内および/または皮下投与に適した溶液であり得る。別の実施形態では、医薬組成物は、舌下、頬側および/または吸入媒介投与経路に適した溶液であり得る。代替的な実施形態では、医薬組成物は、髄腔内投与に適したゲルまたは溶液であり得る。代替的な実施形態では、医薬組成物は、吸入媒介投与に適したエアロゾルであり得る。好ましい実施形態では、医薬組成物は、髄腔内投与のために調製され得る。
医薬組成物は、最新技術で公知の一般的な賦形剤および担体をさらに含み得る。固体医薬組成物の場合、例えば、医薬グレードのマンニトール、ラクトース、デンプン、ステアリン酸マグネシウム、サッカリンナトリウム、タルカン、セルロース、グルコース、スクロース、炭酸マグネシウムなどを含む従来の非毒性固体担体を使用してもよい。注射用溶液の場合、医薬組成物は、凍結保護物質、凍結乾燥保護剤、界面活性剤、増量剤、酸化防止剤、安定化剤および薬学的に許容される担体をさらに含み得る。エアロゾル投与の場合、医薬組成物は、界面活性剤および噴射剤とともに細かく分割された形態で一般に供給される。界面活性剤は、当然ながら非毒性でなければならず、一般に噴射剤に可溶である。そのような薬剤の代表は、6~22個の炭素原子を含有する脂肪酸、例えば、カプロン酸、オクタン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、オレステリック酸(olesteric acid)およびオレイン酸と、脂肪族多価アルコールまたはその環状無水物とのエステルまたは部分エステルである。混合エステル、例えば、混合グリセリドまたは天然グリセリドを使用してもよい。所望により、例えば、鼻腔内送達用のレシチンと同様に、担体を含めることもできる。坐剤の場合、従来の結合剤および担体には、例えば、ポリアルカレングリコールまたはトリグリセリドが含まれ得る。好ましい実施形態では、担体はナノ粒子である。さらに好ましい実施形態では、ナノ粒子は、本発明のレンチウイルスベクターに含まれるポリヌクレオチドを細胞内に導入するためのビヒクルとして作用する。
したがって、注射に適した医薬組成物は、緩衝剤(例えば、アセタート緩衝剤、ホスファート緩衝剤またはシトラート緩衝剤)、界面活性剤(例えば、ポリソルバート)、場合により、安定剤(例えば、ヒトアルブミン)などを含むことができるが、本明細書の教示に適合する他の実施形態では、レンチウイルスベクターは、有害な細胞集団の部位、すなわち、肝細胞に直接送達され、それによって、治療剤への疾患組織の曝露を増加させることができる。
本明細書に提供されるレンチウイルスベクターは、場合により、治療を必要とする障害または状態を治療するのに有効な他の薬剤(例えば、予防的または治療的)と組み合わせて投与され得る。補助療法と併せたまたは組み合わせた、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターの投与とは、治療および開示されるポリペプチドの連続的な、同時の(simultaneous)、同一の広がりを持つ、同時の(concurrent)、付随する、または同時に起こる投与または適用を意味する。
医学的使用ならびに投与のスケジュール、経路および用量
第5の態様では、本発明は、医薬品として使用するための、第1の態様、もしくはその実施形態のいずれかによるレンチウイルスベクター、第2の態様、もしくはその実施形態のいずれかによる宿主細胞もしくは細胞集団、第3の態様、もしくはその実施形態のいずれかによる単離された核酸、または第4の態様、もしくはその実施形態のいずれかの医薬組成物を提供する。第6の態様では、本発明は、ダイアモンド・ブラックファン貧血(DBA)の治療に使用するための、第1の態様、もしくはその実施形態のいずれかによるレンチウイルスベクター、第2の態様、もしくはその実施形態のいずれかによる宿主細胞もしくは細胞集団、第3の態様、もしくはその実施形態のいずれかによる単離された核酸、または第4の態様、もしくはその実施形態のいずれかの医薬組成物を提供し、その使用は、上記レンチウイルスベクター、上記宿主細胞もしくは細胞集団、または上記組成物を対象に投与することを含む。好ましい実施形態では、配列番号17と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%または100%の配列同一性を有するヌクレオチドを含むレンチウイルスベクターは、ダイアモンド・ブラックファン貧血(DBA)の治療に使用される。したがって、本開示の方法および組成物は、例えば、ダイアモンド・ブラックファン貧血の治療に使用される。
第5の態様では、本発明は、医薬品として使用するための、第1の態様、もしくはその実施形態のいずれかによるレンチウイルスベクター、第2の態様、もしくはその実施形態のいずれかによる宿主細胞もしくは細胞集団、第3の態様、もしくはその実施形態のいずれかによる単離された核酸、または第4の態様、もしくはその実施形態のいずれかの医薬組成物を提供する。第6の態様では、本発明は、ダイアモンド・ブラックファン貧血(DBA)の治療に使用するための、第1の態様、もしくはその実施形態のいずれかによるレンチウイルスベクター、第2の態様、もしくはその実施形態のいずれかによる宿主細胞もしくは細胞集団、第3の態様、もしくはその実施形態のいずれかによる単離された核酸、または第4の態様、もしくはその実施形態のいずれかの医薬組成物を提供し、その使用は、上記レンチウイルスベクター、上記宿主細胞もしくは細胞集団、または上記組成物を対象に投与することを含む。好ましい実施形態では、配列番号17と全長にわたって少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%または100%の配列同一性を有するヌクレオチドを含むレンチウイルスベクターは、ダイアモンド・ブラックファン貧血(DBA)の治療に使用される。したがって、本開示の方法および組成物は、例えば、ダイアモンド・ブラックファン貧血の治療に使用される。
本発明はまた、第1の態様、もしくはその実施形態のいずれかによるレンチウイルスベクター、第2の態様、もしくはその実施形態のいずれかによる宿主細胞もしくは細胞集団、第3の態様、もしくはその実施形態のいずれかの単離された核酸、または第4の態様、もしくはその実施形態のいずれかの医薬組成物の治療有効量を対象に投与することを含む、それを必要とする対象のDBA障害を治療、予防または改善する方法を提供する。特定の実施形態では、方法は、DBAを治療するために使用され、ウイルスベクターは、RPS19遺伝子cDNAまたはコード配列に作動可能に連結されたヒトPGKプロモーターを含む、本明細書に開示される発現構築物と、本明細書に開示される変異Wpreとを含むLVである。
別の実施形態では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクター、宿主細胞もしくは細胞集団または組成物の投与は、対象において免疫応答を誘導しないか、または上記対象において極めて低い免疫応答を誘導する。
いくつかの実施形態では、本発明のレンチウイルスベクター、宿主細胞もしくは細胞集団または組成物は、単回用量または複数回用量として投与される。いくつかの実施形態では、本発明のレンチウイルスベクター、宿主細胞もしくは細胞集団または組成物の用量は、一度に投与されるか、または複数のサブ用量、例えば、2つのサブ用量、3つのサブ用量、4つのサブ用量、5つのサブ用量、6つのサブ用量、もしくは6つを超えるサブ用量に分割される。いくつかの実施形態では、複数のレンチウイルスベクターが投与される。最も好ましくは、本発明のレンチウイルスベクター、宿主細胞もしくは細胞集団または組成物は、単回用量として投与される。
いくつかの実施形態では、本発明のレンチウイルスベクター、本発明の宿主細胞もしくは細胞集団、または医薬組成物の用量は、少なくとも2回、少なくとも3回、少なくとも4回、少なくとも5回、少なくとも6回、少なくとも7回、少なくとも8回、少なくとも9回、または少なくとも10回繰り返して投与される。
本発明のレンチウイルスベクター、本発明の宿主細胞もしくは細胞集団、または医薬組成物は、局所的または全身的に投与され得る。一実施形態では、レンチウイルスベクターの投与経路は非経口である。本明細書で使用される非経口という用語は、静脈内、動脈内、腹腔内、筋肉内、皮下、直腸または膣内投与を含む。一実施形態では、上記レンチウイルスベクターは、静脈内、皮下、筋肉内投与され得るか、または任意の粘膜表面を介して、例えば、経口、舌下、頬側、経鼻、直腸、膣内投与され得るか、または肺経路を介して投与され得る。静脈内形態の非経口投与が好ましい。一実施形態では、投与のための形態は、注射、特に静脈内もしくは動脈内注射、または点滴のための溶液である。
DBAの治療のための、本明細書に提供される組成物の有効用量は、投与手段、標的部位、対象の生理学的状態、対象がヒトまたは動物であるか、投与される他の薬品、および治療が予防的または治療的であるかを含む多くの異なる要因に応じて変動する。通常、対象はヒトであるが、トランスジェニック哺乳動物を含む非ヒト哺乳動物も治療することができる。治療投与量は、安全性および有効性を最適化するために当業者に公知の常用的な方法を用いて滴定され得る。一実施形態では、対象には、限定するものではないが、DBAを有する個体が含まれる。いくつかの実施形態では、対象は小児対象であるが、他の態様では、対象は成人対象である。
本発明のレンチウイルスベクター、宿主細胞もしくは細胞集団または医薬組成物は、連続的に、または特定の時間間隔で投与され得る。単回投与間の間隔は、連日、毎週、毎月または毎年であり得る。間隔はまた、疾患の発症、または上記レンチウイルスベクターの治療効果に応じて不規則であり得る。形質導入された細胞は、形質導入プロセスが完了した直後に注入され得る。有効量の用量および/または用量レジメンは、前臨床アッセイから、安全性試験ならびに漸増および用量範囲試験、個々の臨床医と患者との関係から経験的に容易に決定され得る。インビトロまたはインビボアッセイを使用して、投与のための最適な用量範囲および/またはスケジュールを決定することができる。さらに、有効用量は、動物モデルから得られた用量反応曲線から外挿され得る。
好ましい実施形態では、本発明のレンチウイルスベクター、本発明の宿主細胞もしくは細胞集団、または医薬組成物は、少なくとも1×109ベクターゲノム/Kg体重、好ましくは1×1010、1×1011または1×1012ベクターゲノム/Kg体重の用量で投与される。さらに好ましくは、少なくともまたは約4.6×1012ベクターゲノム/Kg体重が投与される。
典型的には、DBA患者の変化を達成するための有効量は、約1×108ベクターゲノム以上、場合によっては1×109、1×1010、1×1011、1×1012または1×1013ベクターゲノム以上、ある特定の場合には1×1014ベクターゲノム以上である。場合によっては、送達されるベクターゲノムの量は、最大で約1×1015ベクターゲノム、例えば、1×1014ベクターゲノム以下、例えば、1×1013、1×1012、1×1011、1×1010または1×109ベクターゲノム以下、ある特定の場合には1×108ベクターゲノム、典型的には1×108ベクターゲノム以上である。場合によっては、送達されるベクターゲノムの量は、1×1010~1×1011ベクターゲノムである。場合によっては、送達されるベクターゲノムの量は、1×1010~3×1012ベクターゲノムである。場合によっては、送達されるベクターゲノムの量は、1×109~3×1013ベクターゲノムである。場合によっては、送達されるベクターゲノムの量は、1×108~3×1014ベクターゲノムである。
一実施形態では、レンチウイルスベクターは、108ベクターゲノム/ml以上、例えば、5×108ベクターゲノム/mL;109ベクターゲノム/mL;5×109ベクターゲノム/mL、1010ベクターゲノム/mL、5×1010ベクターゲノム/mL;1011ベクターゲノム/mL;5×1011ベクターゲノム/mL;1012ベクターゲノム/mL;5×1012ベクターゲノム/mL;1013ベクターゲノム/mL;1.5×1013ベクターゲノム/mL;3×1013ベクターゲノム/mL;5×1013ベクターゲノム/mL;7.5×1013ベクターゲノム/mL;9×1013ベクターゲノム/mL;1×1014ベクターゲノム/mL、5×1014ベクターゲノム/mL以上であるが、典型的には1×1015ベクターゲノム/mL以下の濃度で投与され得る。
場合によっては、本発明のレンチウイルスベクター、本発明の宿主細胞もしくは細胞集団、または投与される医薬組成物は、感染多重度(MOI)を使用して測定され得る。場合によっては、MOIとは、核酸が送達され得る細胞に対するベクターまたはウイルスゲノムの比または倍数を指し得る。場合によっては、MOIは1×106であり得る。場合によっては、MOIは1×105~1×107であり得る。場合によっては、MOIは1×104~1×108であり得る。場合によっては、本開示の組換えウイルスは、少なくとも約1×101、1×102、1×103、1×104、1×105、1×106、1×107、1×108、1×109、1×1010、1×1011、1×1012、1×1013、1×1014、1×1015、1×1016、1×1017および1×1018MOIである。いくつかの実施形態では、範囲は、約20~約400MOIである。場合によっては、本開示の組換えウイルスは、1×108~3×1014MOIである。場合によっては、本開示の組換えウイルスは、最大で約1×101、1×102、1×103、1×104、1×105、1×106、1×107、1×108、1×109、1×1010、1×1011、1×1012、1×1013である。いくつかの実施形態では、患者が注入によって投与される細胞の用量は、形質導入プロセスから得られる用量である。様々な好ましい実施形態では、少なくとも約1×101、1×102、1×103、1×104、1×105、1×106、1×107、1×108個またはそれ以上のCD34+細胞/KG患者体重が患者に注入される。いくつかの実施形態では、1×106~4×106個のCD34+細胞/KG患者体重が患者に注入される。他の実施形態では、3×105および4×106個のCD34+細胞/KG患者体重が患者に注入される。
いくつかの実施形態では、医薬組成物の量は、約1×108~約1×1015個の組換えウイルス、約1×109~約1×1014個の組換えウイルス、約1×1010~約1×1013個の組換えウイルス、または約1×1011~約3×1012個の組換えウイルスを含む。
上記範囲の中間の用量も本発明の範囲内であることが意図される。
DBAに対して遺伝子療法の成功を達成するためには、対象から「十分」な数の造血幹細胞(HSC)を採取することが有益である。本発明のいくつかの実施形態では、HSCは、動員後に対象から得られる。動員は、骨髄から血液への幹細胞の移動を引き起こす薬物または化合物によって対象を治療することによって達成され得る。幹細胞を採取し、保存することができる。いくつかの実施形態では、動員は、G-CSF(フィルグラスチン(filgrastin)によって対象を治療することによって達成される。他の実施形態では、動員は、プレリキサフォルによって対象を治療することによって達成される。さらに他の実施形態では、動員は、フィルグラスチムとプレリキサフォルとの組合せによって対象を治療することによって達成される。
本発明のレンチウイルスベクター、本発明の宿主細胞もしくは細胞集団、または医薬組成物の投与量および投与頻度は、治療が予防的または治療的であるかに応じて変動し得る。予防的適用では、本明細書に提供されるレンチウイルスベクターを含有する組成物は、対象の耐性を増強するかまたは疾患の影響を最小限に抑えるために、まだ疾患状態にない対象に投与される。このような量を「予防有効用量」と定義する。比較的低い投与量が、長期間にわたって比較的低頻度の間隔で投与される。一部の対象は、生涯にわたって治療を受け続け得る。
いくつかの実施形態では、細胞を本発明によるレンチウイルス、ポリヌクレオチドまたは組成物と接触させる方法が提供される。上記のように、接触は、インビトロ、インビボまたはエクスビボで行うことができる。さらに、本発明は、細胞を遺伝子送達ベクター、例えば、本明細書に開示される、または本明細書に記載される転写ユニットを含むLVベクターと接触させることを含む、哺乳動物細胞、例えば、ヒト造血幹細胞、または本明細書に記載の他の細胞を形質導入する方法を含む。ある特定の実施形態では、細胞は、治療される対象から、または別のドナーから予め得られた。特定の実施形態では、対象はDBAと診断され、細胞は、ヒトRPS19遺伝子またはヒトRPS19 cDNAをコードする発現カセットを含むLVによって形質導入される。開示される方法、例えば、RPS19 cDNA配列を使用して、対象にRPS19遺伝子産物を送達するために使用される方法はまた、DBAを治療するために使用され得ることが理解される。特定の実施形態では、形質導入された細胞は、形質導入された後に該細胞によって治療される、DBAを有する対象から得られた細胞の集団である。細胞は、骨髄または血液から得られてもよい。ある特定の実施形態では、DBAを有する対象が、幹細胞を動員するための薬剤によって治療され、次いで、血液が対象から採取され、赤血球が除去され、CD34+細胞が選択される。選択後、細胞が形質導入される。特定の実施形態では、形質導入された細胞は、使用前に保存または凍結されるが、ある特定の実施形態では、形質導入された直後、または形質導入されて程なく、例えば、1時間、2時間または4時間以内に対象に提供される。
本発明の他の実施形態は、本明細書の考察、および本明細書に開示される本発明の実施から当業者には明らかであろう。本明細書および例は、添付の特許請求の範囲によって示される本発明の真の範囲および趣旨とともに、例示的なものとしてのみ考慮されることが意図される。
例
例1-材料および方法
1.レンチウイルスベクター構築
RPS19ハプロ不全患者を対象とした臨床使用に適した2つの治療用レンチウイルスベクターが開発されている。これらの2つのベクターは、ヒトRPS19遺伝子(DBA患者の25%で変異)のコドン最適化バージョンを有する。これらのLVでは、RPS19の発現は、PGK.CoRPS19.Wpre* LV)ではヒトホスホグリセリン酸キナーゼプロモーター(PGK)によって、またはEF1α(s).CoRPS19.Wpre* LV)ではヒト伸長因子-1アルファプロモーターの短縮バージョン(EF-1アルファ短縮またはEF1α(s))によって促進される。さらに、両ベクターは、そのmRNAを安定化することによって目的のタンパク質の産生を増加させる変異Wpre配列(Wpre*)を有する(図1を参照)。
例1-材料および方法
1.レンチウイルスベクター構築
RPS19ハプロ不全患者を対象とした臨床使用に適した2つの治療用レンチウイルスベクターが開発されている。これらの2つのベクターは、ヒトRPS19遺伝子(DBA患者の25%で変異)のコドン最適化バージョンを有する。これらのLVでは、RPS19の発現は、PGK.CoRPS19.Wpre* LV)ではヒトホスホグリセリン酸キナーゼプロモーター(PGK)によって、またはEF1α(s).CoRPS19.Wpre* LV)ではヒト伸長因子-1アルファプロモーターの短縮バージョン(EF-1アルファ短縮またはEF1α(s))によって促進される。さらに、両ベクターは、そのmRNAを安定化することによって目的のタンパク質の産生を増加させる変異Wpre配列(Wpre*)を有する(図1を参照)。
2つの異なるプロモーターを選択した理由は、それらが目的の導入遺伝子の発現を導くことができた強度であった。一方で、本発明者らは、目的の遺伝子の安定な発現を示すPGKプロモーターを有する。第2に、EF1αプロモーターをそのさらに大きな活性のために選択した。
これらのベクターは自己不活性化レンチウイルスベクターである。それらを、本発明者らの研究室で開発され、PKLR遺伝子のコドン最適化バージョンを有するレンチウイルスベクターから作製し、Dr.Naldiniの研究室(HSRTIGET,San Raffaele Telethon Institute or Gene Therapy and Vita Salute San Raffaele University Medical School,Milano,Italy)によって構築および提供されたベクターpCCL.sin.ppt.hPGK.EGFPY.Wpre*から開発した。このベクターは、ホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーターを有した。PGK.CoRPS19.Wpre*治療用ベクターの開発における第1の工程は、PKLR遺伝子を抽出すること、ならびに目的の導入遺伝子の配列に対して、設計中に化学合成によって導入した制限標的XbaIおよびSalIを使用して、RPS19遺伝子の最適化バージョンを導入することからなっていた。
第2の治療用レンチウイルスベクター(EF1α(s).CoRPS19.Wpre* LV)は、その異なるエレメントとして、その短縮バージョン(EF1α(s))のヒト伸長因子アルファ(伸長因子1アルファのEF1α)のプロモーターを有する。この場合、PGKプロモーターをEF1α(s)によって置換するために、p’HR.EF1αS.eGFP.Wpre(Dr.Adrian Trasherの研究室によって提供;UCL Great Ormond Street Institute Of Child Health)をテンプレートベクターとして使用して、EF1α(s)配列をPCRによって増幅した。EF1α(s)プロモーターを用いて得られた配列にEcoRVおよびSalI制限酵素配列標的を導入するために、使用したオリゴの3’末端および5’末端に2つのヌクレオチド塩基(EcoRV-ATおよび-TC-SalI)とともに、それらの配列標的を含めた。得られた断片を単離し、Zero Blunt(登録商標)TOPO(登録商標)Cloning Kit系を使用してクローニングした。EF1α(s)プロモーターをクローニングした後、EcoRVおよびSalI制限酵素標的を使用してこれを単離し、第1の治療用ベクターの骨格からPGKプロモーターを予め抽出することによってクローニングし、こうして、第2の治療用レンチウイルスベクターEF1α(s).CoRPS19.Wpre *を作製した。
したがって、本発明の一態様では、コドン最適化RPS19遺伝子(CoRPS19)を含有する自己不活性化レンチウイルスベクターによって形質導入された、自己由来CD34+に富む細胞からなる、DBAを治療するための遺伝子療法手法が提案される。
1)自己不活性化レンチウイルスベクター(SIN-LV)は、ガンマレトロウイルスベクターよりも堅牢な発現を提供し、転写サイレンシングの影響を受けにくい(Pfeifer et al.2002)。それらはまた、はるかに安全な組込みプロファイルを示し(Mitchell et al.2004;Schroder et al.2002;Wu et al.2003)、それらが3’ LTR配列に有する400塩基対(bp)の欠失のために(Miyoshi et al.1998)、導入遺伝子発現が内部プロモーターによって調節され、LVに基づく遺伝子改変の安全性が高められる。
2)ベクター配列はまた、標的細胞内の導入遺伝子発現および安全性を改善するためのいくつかの改変を含む:
・患者に対する遺伝子修正HSCの再注入後のインビボでのその安定な長期発現、および遺伝子療法で使用される他のプロモーターと比較して改善された安全性特性によって既に特徴付けられた、ヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーターの使用(Biffi et al.2013;Modlich et al.2009;Montini et al.2006)。PGKは、導入遺伝子のさらに生理学的な発現と、転写サイレンシングに対するさらに低い感受性とをもたらす(Garcon et al.2013;Zychlinski et al.2008)。
・患者に対する遺伝子修正HSCの再注入後のインビボでのその安定な長期発現、および遺伝子療法で使用される他のプロモーターと比較して改善された安全性特性によって既に特徴付けられた、ヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーターの使用(Biffi et al.2013;Modlich et al.2009;Montini et al.2006)。PGKは、導入遺伝子のさらに生理学的な発現と、転写サイレンシングに対するさらに低い感受性とをもたらす(Garcon et al.2013;Zychlinski et al.2008)。
・転写時にmRNA安定性を増加させるためのRPS19タンパク質(CoRPS19)をコードするヌクレオチド配列のコドン最適化バージョン。最適化のために、転写サイレンシングを回避し、したがって、導入遺伝子発現を増加させるために、GC含有量を増加させ、潜在的スプライス部位を除去するGeneScript(登録商標)ソフトウェアが使用されている。CoRPS19最適化配列は、ヒトRPS19遺伝子との81%の相同性を示し、タンパク質のアミノ酸配列に変化はなかった。
・治療用遺伝子の発現レベルおよび安定性を改善するために、いかなる残留オープンリーディングフレームも欠く、ウッドチャック肝炎ウイルスの変異転写後調節エレメント(Wpre*)も含める。
・治療用遺伝子の発現レベルおよび安定性を改善するために、いかなる残留オープンリーディングフレームも欠く、ウッドチャック肝炎ウイルスの変異転写後調節エレメント(Wpre*)も含める。
1.1 配列:
1.1.1 エレメント配列
5’ LTRまたは長末端反復(配列番号1):レンチウイルスベクター産生中にプロウイルス転写を担う。このレンチウイルスベクター構築物では、5’ LTRは、キメラ形態のCMVプロモーターと、野生型HIV-1 5’ LTR、RU5の一部とから構成される。野生型5’ LTRのU3配列の欠如は、このレンチウイルスベクター構築物がTat非依存性であり、したがって、レンチウイルスベクター構築物が第3世代で産生されることを伴う。
1.1.1 エレメント配列
5’ LTRまたは長末端反復(配列番号1):レンチウイルスベクター産生中にプロウイルス転写を担う。このレンチウイルスベクター構築物では、5’ LTRは、キメラ形態のCMVプロモーターと、野生型HIV-1 5’ LTR、RU5の一部とから構成される。野生型5’ LTRのU3配列の欠如は、このレンチウイルスベクター構築物がTat非依存性であり、したがって、レンチウイルスベクター構築物が第3世代で産生されることを伴う。
・キメラCMVプロモーター(配列番号2):この配列は、レンチウイルスベクター産生中にプロウイルスの転写をもたらす。これは、2つの異なる配列によって構成され、一方はエンハンサー活性を有し、他方はプロモーター活性を有する。
・CMVエンハンサー(配列番号3):
・CMVプロモーター(配列番号4):
・RU5:RU3を有しない切断型5’ LTR(配列番号5):この配列は、プロウイルスゲノムの逆転写、および形質導入された細胞へのプロウイルスゲノムの組込みに必要である。
・CMVエンハンサー(配列番号3):
・CMVプロモーター(配列番号4):
・RU5:RU3を有しない切断型5’ LTR(配列番号5):この配列は、プロウイルスゲノムの逆転写、および形質導入された細胞へのプロウイルスゲノムの組込みに必要である。
PBS SL123(プライマー結合部位)(配列番号6):tRNAは、標的細胞形質導入後および細胞ゲノムへの組込み前のプロウイルスゲノムの逆転写中にPBSエレメントに融合される。
Ψ(パッケージングシグナル)(配列番号7):このエレメントは、レンチウイルスベクター粒子の二量体化およびパッケージングを担う。
RRE(Rev応答エレメント)(配列番号8):Revは、レンチウイルスベクター転写物内のこの配列に融合して、レンチウイルスベクター産生中のプロウイルスの核外輸送を助ける。
cPPT(セントラルポリプリントラクト)(配列番号9):このエレメントは、標的細胞の形質導入後のレンチウイルスベクターの逆転写中に陽性DNA鎖転写のためのプライマーとして作用する。これはまた、プロウイルスDNAの核内取込み、したがって、レンチウイルスベクターの形質導入効果を増加させる。さらに、cPPTは、レンチウイルスベクタータイトル(lentiviral vector title)を増加させる。
1.1.2。真核生物内部プロモーター(1つまたは別のいずれか):
・ホスホグリセリン酸キナーゼプロモーター(PGK)(配列番号10):
・ホスホグリセリン酸キナーゼプロモーター(PGK)(配列番号10):
・その短縮バージョンの伸長因子1アルファプロモーター(EF1α(s))(配列番号11):
RPS19のコドン最適化バージョン(CoRPS19)(配列番号12):
変異Wpre(WHV(ウッドチャック肝炎ウイルス)転写後調節エレメント)(Wpre*)(配列番号13):ポリアデニル化、核からのRNA輸送、およびタンパク質合成の改善により、形質導入された細胞内の導入遺伝子発現を増加させる。これは、安全性を高めるために遺伝子Xフレームに変異を含有する。
3’ LTR:DR3RU5(配列番号14):3’ LTRは、レンチウイルスベクター産生中のmRNAポリアデニル化に関与する。この場合、3’ LTRは、切断型U3エレメントと、野生型HIV-1由来のエレメントRおよびU5とから構成され、自己不活性化レンチウイルスベクターである。組み込まれたウイルスゲノムは、ウイルスプロモーター領域(U3)に欠失を含有し、形質導入された細胞内の潜在的にパッケージング可能なウイルスゲノムの転写不活性化をもたらす。
・ΔU3(配列番号15):
・RU5(配列番号16):
・ΔU3(配列番号15):
・RU5(配列番号16):
SV40ポリアデニル化(ポリA)シグナル配列(配列番号33):
1.1.3 全FASTAベクター配列
A)PGK.CoRPS19.Wpre*-LV配列(配列番号17):
B)EF1α(s).CoRPS19.Wpre*-LV配列(配列番号18)
A)PGK.CoRPS19.Wpre*-LV配列(配列番号17):
B)EF1α(s).CoRPS19.Wpre*-LV配列(配列番号18)
2。レンチウイルス産生
HEK293T株をパッケージング細胞として設定した第3世代を使用して、レンチウイルスを作製した。CaCl2 DNA沈殿法によって必要とされる様々なプラスミドを移入する60~70%の細胞コンフルエンスを用いて、150mmディッシュ(p150、Corning)内で産生を行った。
HEK293T株をパッケージング細胞として設定した第3世代を使用して、レンチウイルスを作製した。CaCl2 DNA沈殿法によって必要とされる様々なプラスミドを移入する60~70%の細胞コンフルエンスを用いて、150mmディッシュ(p150、Corning)内で産生を行った。
使用したプラスミドは、Dr.L.Naldini(HSR-TIGET,Milan,Italy)の厚意により提供され、Plasmid Factoryによって産生された。使用したプラスミドは、移入プラスミド(目的の導入遺伝子;37μg/p150)、revプラスミド(pRSV-REV;9μg/p150)、gagおよびpolプラスミド(pMDLg/pRRE;23.5μg/p150)ならびにVSVエンベローププラスミド(pMD2-VSVG;12.3μg/p150)であった。プラスミドを457μl/p150のCaCl2 2.5M、および3.2ml/p150の水と混合した。その後、3.6ml/p150のHBS 2×(281mM NaCl、100mM HEPES、1.5mM Na2HPO4、pH7)を混合物に滴下して、Ca2+/DNA-沈殿物を生成し、この溶液をHEK293T細胞培養物に添加した。
5~6時間後、培地を除去し、新鮮な回収培地(5%HyCloneを補充したIMDM)を添加した。上清をトランスフェクションの48時間後に採取し、遠心分離し(450g、7分)、濾過して(0.22μm、PES、Merck)、細胞残留物を除去した。Ultra-clearチューブ(Beckman-Coulter)を使用した超遠心分離(70000g、2時間、20℃;Optima L-100 XP Ultracentrifugue、Beckman-Coulter)によって上清を濃縮した。100~300μLの生理食塩水(NaCl 0.9%)を用いてウイルスペレットを再構成した。HEK293T細胞(マルチプルウェルプレートサイズ24で150~180,000細胞/ウェル;FALCON)に対するベクターの段階希釈(10-2~10-6)によって、ウイルスを滴定した。GFP標識ベクターの場合、形質導入後48~72時間のフローサイトメトリー測定値に基づいて、以下の式を適用して形質導入単位(TU)を計算した。
3。レンチウイルスベクター滴定
HEK293Tに対してPGK-CoRPS19 LV滴定を行った。LV滴定のために、5×104個の細胞を24ウェルプレートに播種した。播種の24時間後、細胞に培養培地中のLVの段階希釈物を形質導入し、0日目の細胞数を決定した。形質導入の14日後、細胞を採取し、製造者の説明書に従ってNucleoSpin(登録商標)Tissue Kit(Macherey Nagel(登録商標))を使用してゲノムDNA(gDNA)を抽出した。
HEK293Tに対してPGK-CoRPS19 LV滴定を行った。LV滴定のために、5×104個の細胞を24ウェルプレートに播種した。播種の24時間後、細胞に培養培地中のLVの段階希釈物を形質導入し、0日目の細胞数を決定した。形質導入の14日後、細胞を採取し、製造者の説明書に従ってNucleoSpin(登録商標)Tissue Kit(Macherey Nagel(登録商標))を使用してゲノムDNA(gDNA)を抽出した。
qPCRによって、形質導入された細胞に組み込まれたレンチウイルスベクターゲノムの数(VCN)を決定した。レンチウイルスベクターゲノムのコピーを分析するために、レンチウイルスベクターのψ配列に対して設計されたプライマー((配列番号19)Fw:5’-CAGGACTCGGCTTGCTGAAG-3’;(配列番号20)Rv:5’-TCCCCCGCTTAATACTGACG-3’)およびプローブ((配列番号21)5’-CGCACGGCAAGAGGCGAGG-3’)(Taqman(登録商標)、Thermo Fisher Scientific)を使用した。内因性DNAの量を決定するために、ヒトアルブミン遺伝子に対するプライマー((配列番号22)Fw:5’-GCTGTCATCTCTTGTGGGCTG-3’;(配列番号23)Rv:5’-ACTCATGGGAGCTGCTGGTTC-3’)およびプローブ((配列番号24)5’-CCTGTCATGCCCACACAAATCTCTCC-3’)(Taqman(登録商標)、Thermo Fisher Scientific)を使用した。また、標準曲線を使用して、1試料当たりのψ LV特異的配列のコピー数と2倍体ゲノム数とを決定し、これにより、細胞1個当たりのLVコピー数を計算することができる(VCN=ψのコピー数/2倍体ゲノム数)。最後に、このパラメータに基づいて、以下の式を用いて、1ミリリットル当たりの形質導入単位の数として定義されるLVタイトルを計算した:
ψおよびヒトアルブミン配列を含有するDNA断片の段階希釈物を使用して、qPCRデータを外挿するための標準曲線を行った。反応はいずれも、7500 Fast Real-Time PCR System(Applied Biosystems(登録商標))で二連で行った。
4。実験動物
非肥満糖尿病(NOD)免疫不全Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJマウス(NSG)に、ヒトCD34+細胞を移植した。この系統は、NOD/ShiLtJの遺伝的背景に、1つは重症複合免疫不全(scid)を引き起こし、もう1つはIL2受容体共通ガンマ鎖の完全な欠如(IL2rgnull)を誘発する2つの変異を有する。scid変異は、DNA修復複合体をコードするPrkdc遺伝子で起こり、B細胞およびT細胞の欠損を引き起こす。IL2rgnull変異は、複数の受容体を介したサイトカインシグナル伝達を妨げ、NK細胞機能不全を引き起こす。重症免疫不全は、ヒトCD34+細胞、患者由来異種移植片、または成体幹細胞および成体組織の生着によってマウスをヒト化することを可能にする。
非肥満糖尿病(NOD)免疫不全Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJマウス(NSG)に、ヒトCD34+細胞を移植した。この系統は、NOD/ShiLtJの遺伝的背景に、1つは重症複合免疫不全(scid)を引き起こし、もう1つはIL2受容体共通ガンマ鎖の完全な欠如(IL2rgnull)を誘発する2つの変異を有する。scid変異は、DNA修復複合体をコードするPrkdc遺伝子で起こり、B細胞およびT細胞の欠損を引き起こす。IL2rgnull変異は、複数の受容体を介したサイトカインシグナル伝達を妨げ、NK細胞機能不全を引き起こす。重症免疫不全は、ヒトCD34+細胞、患者由来異種移植片、または成体幹細胞および成体組織の生着によってマウスをヒト化することを可能にする。
実験手順はいずれも、当該分野の欧州およびスペインの規制、実験および他の科学的目的で使用される脊椎哺乳動物の使用および保護に関する欧州条約ETS 123、Directive 2010/63/UE、ならびに科学研究における動物の保護および使用に関するスペイン法6/2013およびReal Decreto(R.D.)53/2013に従って行った。
5。動物手順
適切な欧州およびスペインの規制:Directive 2009/41/CE、ならびにスペイン法9/2003およびR.D.178/2004に従って、遺伝子改変生物を伴う手順を行った。手順は、あらゆる外部および内部の生物安全性および生物倫理ガイドラインに従ってCIEMAT Animal Experimentation Ethical Committeeによって承認され、スペイン政府によって以前に認可された(Code PROEX #070-15#染色体不安定性を有する稀な疾患に対する細胞および遺伝子療法)。
適切な欧州およびスペインの規制:Directive 2009/41/CE、ならびにスペイン法9/2003およびR.D.178/2004に従って、遺伝子改変生物を伴う手順を行った。手順は、あらゆる外部および内部の生物安全性および生物倫理ガイドラインに従ってCIEMAT Animal Experimentation Ethical Committeeによって承認され、スペイン政府によって以前に認可された(Code PROEX #070-15#染色体不安定性を有する稀な疾患に対する細胞および遺伝子療法)。
CIEMAT Laboratory Animals Facility(登録番号ES280790000183)にマウスを収容し、そこで飼育し、Spanish Society for the Laboratory Animal Science(SECAL)およびFederation of European Laboratory Animal Science Associations(FELASA、Tomworth,United Kingdom)の勧告に従って病原体についてルーチンにスクリーニングしたが、病原体は見出されなかった。
制御された環境条件下で、マウスに食物(25KGyのガンマ線を照射したTEKLAD Global Diet 2918)および水(酸性化およびオートクレーブ処理)を自由に与えた。実験プロトコル中、個別に換気されたケージIIL型のマイクロインシュレーターにマウスを収容し、エアケージを1時間当たり25回交換した。各ケージに最大6匹のマウスを収容した。室内照明を13/11時間の明暗サイクルで制御し、温度および湿度をそれぞれ20±2℃および55±10%に調節した。全室内にHEPAエアフィルターが存在していた。
マウスを標準食下で(水および食物を自由に摂取させた)維持し、全プロトコルを欧州およびスペインの法律および規制(実験および他の科学的目的で使用される脊椎哺乳動物の使用および保護に関する欧州条約ETS 123、ならびにスペイン法RD 53/2013)に従って行った。
6。健常ドナーおよびDBA患者由来のヒト試料
提示した結果に使用したヒト試料は、健常ドナーおよびDBA患者の両方から得られた末梢血および骨髄、ならびにインフォームドコンセントの下で採取した健常ドナー由来の臍帯血であった。
提示した結果に使用したヒト試料は、健常ドナーおよびDBA患者の両方から得られた末梢血および骨髄、ならびにインフォームドコンセントの下で採取した健常ドナー由来の臍帯血であった。
全試料は、CIBERER-ISCIII-Centro de Investigacion Biomedica en Red of Rare Diseasesの資金提供を受け、2018年5月8日にJimenez Diaz Foundationの倫理委員会によって承認されたプロジェクト「レンチウイルスベクターを用いた、ダイアモンド・ブラックファン貧血に対するエクスビボ遺伝子療法手法の有効性および安全性を実証するための前臨床試験」に関連して使用されている。この評価には、以下が記載されている:
・この試験は、現在の法律(CAMのRoyal Decree 1090/2015およびDecree 39/94)で定められた要件を満たしている。
・この種の試験における施設の標準的な倫理基準を満たしている。
・SAS Order 3470/2009およびDeclaration of Helsinki of the World Medical Associationに定められた倫理規範を遵守している。
・この試験は、現在の法律(CAMのRoyal Decree 1090/2015およびDecree 39/94)で定められた要件を満たしている。
・この種の試験における施設の標準的な倫理基準を満たしている。
・SAS Order 3470/2009およびDeclaration of Helsinki of the World Medical Associationに定められた倫理規範を遵守している。
予備希釈モードで120μlの末梢血または骨髄から、Sysmex XN-1000(商標)血液学的分析装置(Sysmex,Kobe,Japan)を用いて、DBA患者および健常ドナー由来の試料からの血液学的分析を行った。
7。LV注射マウスにおけるVCNの決定
動物の殺処分後、様々な組織を採取し(肝臓、脾臓、肺、骨髄、リンパ節、脳、精巣、膵臓および腎臓)、-80℃で保存した。これらの組織に組み込まれたLVゲノムを決定するために、NucleoSpin(登録商標)Tissue Kit(Macherey Nagel)を用いて、製造者の説明書に従ってゲノムDNAを抽出した。
動物の殺処分後、様々な組織を採取し(肝臓、脾臓、肺、骨髄、リンパ節、脳、精巣、膵臓および腎臓)、-80℃で保存した。これらの組織に組み込まれたLVゲノムを決定するために、NucleoSpin(登録商標)Tissue Kit(Macherey Nagel)を用いて、製造者の説明書に従ってゲノムDNAを抽出した。
qPCRによって、注射したマウス組織内の組み込まれたレンチウイルスベクターゲノムの数(VCN)を決定した。組み込まれたプロウイルスのコピー数を分析するために、レンチウイルスベクターのψ配列に対して設計されたプライマー((配列番号25)Fw:5’ CAGGACTCGGCTTGCTGAAG 3’;(配列番号26)Rv:5’ TCCCCCGCTTAATACTGACG 3’)およびプローブ((配列番号27)5’-CGCACGGCAAGAGGCGAGG-3’)(Taqman(登録商標)、Thermo Fisher Scientific)を使用した。内因性DNAの量を決定するために、マウスチチン遺伝子に対するプライマー((配列番号28)Fw:5’ AAAACGAGCAGTGACGTGAGC 3’;(配列番号29)Rv:5’ TTCAGTCATGCTGCTAGCGC 3’)およびプローブ((配列番号30)5’-TGCACGGAAGCGTCTCGTCTCAGTC-3’)を使用した。1試料当たりのLVコピー数および2倍体ゲノム数を決定した後、VCNを計算した(VCN=ψのコピー数/2倍体ゲノム数)。
ψ配列およびチチン配列を含有するDNA断片の段階希釈を使用して、標準曲線を行った。反応はいずれも、7500 Fast Real-Time PCR System(Applied Biosystems(登録商標))で二連で行った。
8。CoRPS19発現の決定
Q-PCRによって、治療用ベクターによって組み込まれたCoRPS19導入遺伝子およびその非最適化生理学的バージョンRPS19の発現の決定を行った。RNeasy Tissueキット(Qiagen GMBH)を使用して細胞からRNAを抽出し、Superscript Viloキット(Invitrogen SuperScript IV VILO Master Mix、ThermoFisher)を使用して逆転写プロセスを行った。cDNAを得た後、7500リアルタイムPCRシステム(ThermoFisher Scientific)を用いて発現分析を行った。内因性RPS19遺伝子および最適化バージョンCoRPS19の発現を計算するために、Livak(2ΔCt)209の相対定量法の変形例を使用した。このために、目的の遺伝子(hRPS19およびCoRPS19)および参照遺伝子hGAPDHの増幅効率を最初に計算した。増幅における100%の効率を仮定した後、参照遺伝子、この場合はGAPDHを用いて、以下の式を使用して、目的の遺伝子の相対発現を正規化する:
RPS19の相対発現=2(CT GAPDH)-(CT RPS19)
CoRPS19の相対発現=2(CT GAPDH)-(CT CoRPS19)
Q-PCRによって、治療用ベクターによって組み込まれたCoRPS19導入遺伝子およびその非最適化生理学的バージョンRPS19の発現の決定を行った。RNeasy Tissueキット(Qiagen GMBH)を使用して細胞からRNAを抽出し、Superscript Viloキット(Invitrogen SuperScript IV VILO Master Mix、ThermoFisher)を使用して逆転写プロセスを行った。cDNAを得た後、7500リアルタイムPCRシステム(ThermoFisher Scientific)を用いて発現分析を行った。内因性RPS19遺伝子および最適化バージョンCoRPS19の発現を計算するために、Livak(2ΔCt)209の相対定量法の変形例を使用した。このために、目的の遺伝子(hRPS19およびCoRPS19)および参照遺伝子hGAPDHの増幅効率を最初に計算した。増幅における100%の効率を仮定した後、参照遺伝子、この場合はGAPDHを用いて、以下の式を使用して、目的の遺伝子の相対発現を正規化する:
RPS19の相対発現=2(CT GAPDH)-(CT RPS19)
CoRPS19の相対発現=2(CT GAPDH)-(CT CoRPS19)
9。プレrRNAプロセシングのノーザンブロッティングおよびプライマー伸長分析。
TRI試薬(Invitrogen)を使用して抽出した5μgの全RNAを変性アガロースゲル上で分解し、ノーザンブロッティングのために処理した。ノーザンブロットをFujiイメージングプレート(Fujifilm)に曝露し、MultiGaugeソフトウェア(Fujifilm、v 3.1)を使用してホスフォイメージャー(FLA-7000;Fujifilm)を用いて定量を行った。
TRI試薬(Invitrogen)を使用して抽出した5μgの全RNAを変性アガロースゲル上で分解し、ノーザンブロッティングのために処理した。ノーザンブロットをFujiイメージングプレート(Fujifilm)に曝露し、MultiGaugeソフトウェア(Fujifilm、v 3.1)を使用してホスフォイメージャー(FLA-7000;Fujifilm)を用いて定量を行った。
10。フローサイトメトリー
10.1 DBA患者の造血特性評価
表2に明示される6つの異なるパネルを使用して、フローサイトメトリーによって、DBA患者および健常ドナーの免疫表現型を分析した。抗体を添加し(表2に示す)、4℃で30分間インキュベートし、次いで、PBA(0.2%アジ化ナトリウム、Merck、および1%BSA、Sigmaを含むPBS)を用いて洗浄した。パネル1および2については、末梢血試料をそれぞれ1:400および1:10の比でPBAに予備希釈した。抗体インキュベーション後、塩化アンモニウム緩衝剤(0.155M NH4Cl、0.01M KHCO3、0.1mM EDTA;室温での10分間のインキュベーション)を用いた溶解工程をパネル3、4、5および6に対して行って、赤血球画分を除去した。DAPI(4’,6-ジアミジノ-2-フェニルインドール)を1μg/mlの最終濃度まで添加して死細胞を同定した。Fortessa LSR(BD Biosciences)を用いてイベントを取得および記録し、細胞数測定データをFlowJoソフトウェア(BD,Becton,Dickinson&Company)によって分析した。
10.1 DBA患者の造血特性評価
表2に明示される6つの異なるパネルを使用して、フローサイトメトリーによって、DBA患者および健常ドナーの免疫表現型を分析した。抗体を添加し(表2に示す)、4℃で30分間インキュベートし、次いで、PBA(0.2%アジ化ナトリウム、Merck、および1%BSA、Sigmaを含むPBS)を用いて洗浄した。パネル1および2については、末梢血試料をそれぞれ1:400および1:10の比でPBAに予備希釈した。抗体インキュベーション後、塩化アンモニウム緩衝剤(0.155M NH4Cl、0.01M KHCO3、0.1mM EDTA;室温での10分間のインキュベーション)を用いた溶解工程をパネル3、4、5および6に対して行って、赤血球画分を除去した。DAPI(4’,6-ジアミジノ-2-フェニルインドール)を1μg/mlの最終濃度まで添加して死細胞を同定した。Fortessa LSR(BD Biosciences)を用いてイベントを取得および記録し、細胞数測定データをFlowJoソフトウェア(BD,Becton,Dickinson&Company)によって分析した。
10.2 マルチステム分析
表3に反映される抗体の組合せを使用して、フローサイトメトリーによって、DBA患者および健常ドナーの骨髄における様々な造血前駆細胞の決定を行った。標識プロトコルは、Fortessa RSL(BD Biosciences)を用いて取得した患者および健常ドナーの試料の免疫表現型決定に使用したものと同様であった。様々な分析を正しく評価するために、分析した細胞の最小数は1×106個であった。FlowJoソフトウェア(BD,Becton,Dickinson&Company)によって細胞数測定結果を分析した。
表3に反映される抗体の組合せを使用して、フローサイトメトリーによって、DBA患者および健常ドナーの骨髄における様々な造血前駆細胞の決定を行った。標識プロトコルは、Fortessa RSL(BD Biosciences)を用いて取得した患者および健常ドナーの試料の免疫表現型決定に使用したものと同様であった。様々な分析を正しく評価するために、分析した細胞の最小数は1×106個であった。FlowJoソフトウェア(BD,Becton,Dickinson&Company)によって細胞数測定結果を分析した。
10.3 赤血球分化の免疫表現型
表4に明示される抗体の組合せを使用して、フローサイトメトリーによって、赤血球系統に分化した造血前駆細胞の免疫表現型を分析した。
表4に明示される抗体の組合せを使用して、フローサイトメトリーによって、赤血球系統に分化した造血前駆細胞の免疫表現型を分析した。
細胞を100μlの最終体積に希釈し、4℃で30分間標識し、PBAを用いて洗浄した。DAPI(最終濃度1μg/ml)を添加し、Fortessa LSR(BD Biosciences)を用いてイベントを記録した。結果をFlowJoソフトウェア(BD Biosciences)によって分析した。
11。細胞株培養
イスコフ改変ダルベッコ培地(IMDM;Gibco)、HyClone(10%;GE Healthcare)およびペニシリン/ストレプトマイシン(1%;Gibco)中で、K562細胞株(慢性骨髄性白血病;ATCC:CCL-243)を増殖させた。細胞を1×105~1×106細胞/mlの濃度で維持した。
イスコフ改変ダルベッコ培地(IMDM;Gibco)、HyClone(10%;GE Healthcare)およびペニシリン/ストレプトマイシン(1%;Gibco)中で、K562細胞株(慢性骨髄性白血病;ATCC:CCL-243)を増殖させた。細胞を1×105~1×106細胞/mlの濃度で維持した。
イスコフ改変ダルベッコ培地(IMDM;Gibco)、HyClone(10%;GE Healthcare)およびペニシリン/ストレプトマイシン(1%;Gibco)中で、HEK293T細胞株(SV40 T抗原を有するベクターを複製するのに適したヒト胎児由来腎臓細胞;ATCC:CRL-3219)を増殖させた。細胞を5×105細胞/mlの濃度で維持した。
インキュベーション条件は、使用した全細胞株について同じであった:37℃、5%CO2および95%相対湿度。
12。造血前駆細胞および造血幹細胞機能アッセイ
特性評価およびレンチウイルス修正試験ではDBA患者および健常ドナー由来の末梢血および骨髄試料から、ならびに安全性試験では健常ドナー由来の臍帯血から、CD34+細胞を得た。最初に、製造者の説明書に従って、Ficoll-Paque PLUS(GE Healthcare)を使用して、全血または骨髄のいずれかを密度勾配に供した。次いで、単核細胞バンドを採取し、本明細書ではPBEと呼ばれるPBS(ダルベッコリン酸緩衝生理食塩水、Sigma);Hyclone 2%、GE Healthcare;2mM EDTAを用いて洗浄した。単核細胞バンドを得た後、カラムならびにQuadroMACSおよびOctoMACS磁気分離装置(Miltenyi Biotech)とともに市販のCD34+マイクロビーズキット(MACS、Miltenyi Biotec,Bergisch Gladbach,Germany)を使用して、CD34+細胞画分を分離した。CD34+細胞を得た後、フローサイトメトリー分析を行って、試料の純度を決定した。このために、アリコートを収集し、4℃で30分間にわたって抗CD34 PE抗体によって標識し、PBAを用いて洗浄し、Fortessa LSR(BD Biosciences)を用いてCD34+細胞の割合を分析し、FlowJoソフトウェア(BD,Becton,Dickinson&Company)によって細胞数測定データを分析した。
特性評価およびレンチウイルス修正試験ではDBA患者および健常ドナー由来の末梢血および骨髄試料から、ならびに安全性試験では健常ドナー由来の臍帯血から、CD34+細胞を得た。最初に、製造者の説明書に従って、Ficoll-Paque PLUS(GE Healthcare)を使用して、全血または骨髄のいずれかを密度勾配に供した。次いで、単核細胞バンドを採取し、本明細書ではPBEと呼ばれるPBS(ダルベッコリン酸緩衝生理食塩水、Sigma);Hyclone 2%、GE Healthcare;2mM EDTAを用いて洗浄した。単核細胞バンドを得た後、カラムならびにQuadroMACSおよびOctoMACS磁気分離装置(Miltenyi Biotech)とともに市販のCD34+マイクロビーズキット(MACS、Miltenyi Biotec,Bergisch Gladbach,Germany)を使用して、CD34+細胞画分を分離した。CD34+細胞を得た後、フローサイトメトリー分析を行って、試料の純度を決定した。このために、アリコートを収集し、4℃で30分間にわたって抗CD34 PE抗体によって標識し、PBAを用いて洗浄し、Fortessa LSR(BD Biosciences)を用いてCD34+細胞の割合を分析し、FlowJoソフトウェア(BD,Becton,Dickinson&Company)によって細胞数測定データを分析した。
低酸素条件下(37℃、5%O2、5%CO2および95%相対湿度)、1%GlutaMAX(商標)(Gibco)、1%P/S(Gibco)、100ng/ml hSCFおよびhFlt3、20ng/ml hTPOおよびhIL3(いずれもEuroBioSciences GmbH)を補充したStemSpam培地(StemCell Technologies)またはX-VIVO 20培地(Lonza,Basel,Switzerland)中で細胞を培養した。
3つの異なる手段を使用して、ヒト造血前駆細胞は赤血球系統に分化した(図11)。第1の培地(1~7日目)は、hSCF(50ng/ml;EuroBioSciences)、hFlt3-リガンド(16.7ng/ml;EuroBioSciences)、骨形成タンパク質4(BMP-4、6.7ng/ml;Peprotech)、ヒトインターロイキン3(hIL-3、6.7ng/ml;EuroBioSciences)、ヒトインターロイキン11(hIL-11、6.7ng/ml;EuroBioSciences)およびヒトエリスロポエチン(h-EPO、1.3U/ml;Amgen)を補充したStemSpan SFEM I(Stem Cell Technologies)に基づいた。拡大増殖の7日目に、細胞を、グルタミン(IMDM GlutaMAX;Gibcoを補充;ギブコ)を補充し、BSA(1%;Sigma)、インスリン(0.01mg/ml;Sigma)、ヒトトランスフェリン(0.2mg/ml;Sigma)、β-メルカプトエタノール(91μM;Gibco)、ペニシリン/ストレプトマイシン(1%;Gibco)、lipid mix 1(1倍;Sigma)、エタノールアミン(0.004%、Sigma)、hSCF(5ng/ml;EuroBioSciences)、hIL-3(6.7ng/ml;EuroBioSciences)、hIL-11(6.7ng/ml;EuroBioSciences)、hEPO(1.3U/ml;Amgen)、インスリン様増殖因子1(IGF-1、20ng/ml;PeproTech)およびヒドロコルチゾン(1μM;Sigma)を富化したIMDM(イスコフ改変ダルベッコ培地)から構成される第2の培地に移し、14日目まで培養した。14日目の後、2日間にわたって、BSA(1%;Sigma)、インスリン(0.01mg/mL;Sigma)、トランスフェリンヒト(0.2mg/mL;Sigma)、β-メルカプトエタノール(91μM;Gibco)、ペニシリン/ストレプトマイシン(1%;Gibco)、lipid mix 1(1倍;Sigma)、エタノールアミン(0.004%;Sigma)およびhEPO(10U/ml Amgen)を補充したIMDM GlutaMAX培地(Gibco)に基づく第3の培地に細胞を移した。
使用前に、全培地を0.22μmフィルターに通して濾過した。細胞の計数およびフローサイトメトリー分析を3、5、7、10および14日目に行った。赤血球分化中、細胞を4×105~4×106細胞/mlの濃度に維持した。インキュベーション条件はまた、37℃、5%CO2および95%相対湿度であった。
DBA患者の末梢血中および骨髄内の造血前駆細胞の数を以下のプロトコルに従って評価した:単核造血細胞および/またはCD34+細胞をX-vivo培地に再懸濁し、25mm2培養プレート内で末梢血については3×105有核細胞/ml、骨髄については5×104有核細胞/mlの濃度で、半固体メチルセルロース培地(30%ウシ胎児血清、1%BSA、2mMグルタミン、2-メルカプトエタノール0.1nM、SCF 50ng/ml、GM-CSF 20ng/ml、G-CSF 20ng/ml、IL-3 20ng/ml、IL-6 20ng/ml、EPO 3U/ml;Miltenyiを補充したStemMACS(商標)HSC-CFU)に播種した。各試料について、各複製物に1mlを使用して三連にした。低酸素(37℃、5%O2および5%CO2、98%相対湿度)中で14日間インキュベートした後、位相差Nikon ELWD 0.3倒立顕微鏡を使用して、形成されたコロニーを計数した。結果は、播種した105個の細胞ごとのコロニーの総数の平均として表した。
13。NSGマウスに対するヒト造血細胞の移植
単核細胞画分をDBA患者および健常ドナーの骨髄から得、製造者の説明書に従ってFicoll-Paque PLUS(GE Healthcare)を使用して、密度勾配によって分離した。安全性試験の場合、同じプロセスを使用して臍帯血からMNCを得た。カラムならびにQuadroMACSおよびOctoMACS磁気分離装置(Miltenyi Biotech)とともに市販のCD34+マイクロビーズキット(MACS、Miltenyi Biotec,Bergisch Gladbach,Germany)を使用する免疫磁気分離によって、CD34+画分を得た。生着前に、NSGマウスに骨髄破壊以下の線量(1.5Gy)を照射し、2×105個のマウス精製CD34+細胞を移植した。30、60および90日目に、安全性試験の場合には注入後120日目まで、フローサイトメトリーによって、末梢血中および骨髄内のNSGマウスの造血移植片を分析した。ヒト造血移植片のレベルを評価するために、細胞を移植後4、8および12週目に大腿骨骨髄吸引によって採取し、製造者の説明書に従ってhCD45 APC-Cy7抗体(eBioscience)によって標識した。製造者の説明書に従ってD45 APC-Cy7(BioLegend)、CD34 APC(BD Biosciences)、CD33 PE(BD Biosciences)、CD19 PE-Cy7およびCD3 FITC(BioLegend)を使用して、多系列移植片分析を行った。対になった蛍光色素アイソタイプを対照として使用した。陽性4’6-ジアミジノ-2-フェニルインドール(DAPI)細胞を分析から除外した。フローサイトメトリー分析はいずれも、Fortessa LSR(BD Biosciences)を用いて行い、FlowJo v7.6.5ソフトウェアを用いて分析した。二次移植を行うために、一次NSGレシピエントを麻酔し、採血して血液学的結果を得た。麻酔後、それらを頸椎脱臼によって殺処分し、各マウスの後肢から大腿骨および脛骨を取り出した。大腿骨および脛骨の骨髄を各骨を灌流することによって得た。骨髄細胞を得た後、フローサイトメトリーによる細胞分離によってヒトCD45+細胞を選択した。精製後、細胞を免疫不全の1.5Gy照射NSGマウスに移植して戻した。移植後30、60、90および120日目に分析を行った。
単核細胞画分をDBA患者および健常ドナーの骨髄から得、製造者の説明書に従ってFicoll-Paque PLUS(GE Healthcare)を使用して、密度勾配によって分離した。安全性試験の場合、同じプロセスを使用して臍帯血からMNCを得た。カラムならびにQuadroMACSおよびOctoMACS磁気分離装置(Miltenyi Biotech)とともに市販のCD34+マイクロビーズキット(MACS、Miltenyi Biotec,Bergisch Gladbach,Germany)を使用する免疫磁気分離によって、CD34+画分を得た。生着前に、NSGマウスに骨髄破壊以下の線量(1.5Gy)を照射し、2×105個のマウス精製CD34+細胞を移植した。30、60および90日目に、安全性試験の場合には注入後120日目まで、フローサイトメトリーによって、末梢血中および骨髄内のNSGマウスの造血移植片を分析した。ヒト造血移植片のレベルを評価するために、細胞を移植後4、8および12週目に大腿骨骨髄吸引によって採取し、製造者の説明書に従ってhCD45 APC-Cy7抗体(eBioscience)によって標識した。製造者の説明書に従ってD45 APC-Cy7(BioLegend)、CD34 APC(BD Biosciences)、CD33 PE(BD Biosciences)、CD19 PE-Cy7およびCD3 FITC(BioLegend)を使用して、多系列移植片分析を行った。対になった蛍光色素アイソタイプを対照として使用した。陽性4’6-ジアミジノ-2-フェニルインドール(DAPI)細胞を分析から除外した。フローサイトメトリー分析はいずれも、Fortessa LSR(BD Biosciences)を用いて行い、FlowJo v7.6.5ソフトウェアを用いて分析した。二次移植を行うために、一次NSGレシピエントを麻酔し、採血して血液学的結果を得た。麻酔後、それらを頸椎脱臼によって殺処分し、各マウスの後肢から大腿骨および脛骨を取り出した。大腿骨および脛骨の骨髄を各骨を灌流することによって得た。骨髄細胞を得た後、フローサイトメトリーによる細胞分離によってヒトCD45+細胞を選択した。精製後、細胞を免疫不全の1.5Gy照射NSGマウスに移植して戻した。移植後30、60、90および120日目に分析を行った。
14。組込み部位分析(ISA)
インビトロで14日間拡大増殖させた細胞、ならびに両実験の一次および二次NSGレシピエントに移植した細胞に対して、これらの組込みの分析を行った。Genewerkによって分析が行われた。Genewerkによって使用される技術は、組み込まれたベクターDNAに隣接する未知の領域を増幅および配列決定するS-EPTS / LM-PCR(剪断伸長第1タグ選択ライゲーション媒介PCR(shearing extension first tag selection ligation-mediated PCR))に基づく。DNA試料を、超音波処理によって500塩基対の断片に断片化し、次いで、組み込まれたベクターのLTR配列に特異的なビオチン化プライマーを使用してPCRによって増幅する。増幅後、ビオチン化生成物を精製し、生成物を分子標識(バーコード)を含むカセットにライゲーションし、MiSeq技術(Illumina、Thermofisher)を使用した配列決定を可能にする、プライマーを用いたPCR増幅の第2の工程に供する。IS分析のために、10個の最も高頻度の組込み部位を使用した。
インビトロで14日間拡大増殖させた細胞、ならびに両実験の一次および二次NSGレシピエントに移植した細胞に対して、これらの組込みの分析を行った。Genewerkによって分析が行われた。Genewerkによって使用される技術は、組み込まれたベクターDNAに隣接する未知の領域を増幅および配列決定するS-EPTS / LM-PCR(剪断伸長第1タグ選択ライゲーション媒介PCR(shearing extension first tag selection ligation-mediated PCR))に基づく。DNA試料を、超音波処理によって500塩基対の断片に断片化し、次いで、組み込まれたベクターのLTR配列に特異的なビオチン化プライマーを使用してPCRによって増幅する。増幅後、ビオチン化生成物を精製し、生成物を分子標識(バーコード)を含むカセットにライゲーションし、MiSeq技術(Illumina、Thermofisher)を使用した配列決定を可能にする、プライマーを用いたPCR増幅の第2の工程に供する。IS分析のために、10個の最も高頻度の組込み部位を使用した。
15。統計分析
GraphPad Prism、Windows用バージョン7.0を用いて統計分析を行った。カラムの統計分析を使用し、D’AgostinoおよびPearson正規性検定、Shapiro-Wilk正規性検定ならびにKS正規性検定を適用して、データが正規分布に従っているかどうかを確認するために前もって統計試験を行った。様々な分析における分布を試験した後、マン・ホイットニー統計検定、スチューデントのt検定、およびANOVA検定である最も適切な検定を適用した。P<0.05の場合、差を有意と考えた。
GraphPad Prism、Windows用バージョン7.0を用いて統計分析を行った。カラムの統計分析を使用し、D’AgostinoおよびPearson正規性検定、Shapiro-Wilk正規性検定ならびにKS正規性検定を適用して、データが正規分布に従っているかどうかを確認するために前もって統計試験を行った。様々な分析における分布を試験した後、マン・ホイットニー統計検定、スチューデントのt検定、およびANOVA検定である最も適切な検定を適用した。P<0.05の場合、差を有意と考えた。
結果を以下の例2~4に記載する。
例2:骨髄DBA患者由来の骨髄CMHの集団の特性評価
一部のファンコニ貧血(FA)患者では既に観察されているように、DBAではHSCの数がこれらの細胞の採取をどの程度制限し得るかは依然として不確かであったため、本発明者らは、健常ドナーおよびFA患者と比較して、DBA患者由来の骨髄(BM)試料を最初に特性評価した。
一部のファンコニ貧血(FA)患者では既に観察されているように、DBAではHSCの数がこれらの細胞の採取をどの程度制限し得るかは依然として不確かであったため、本発明者らは、健常ドナーおよびFA患者と比較して、DBA患者由来の骨髄(BM)試料を最初に特性評価した。
2.1 DBA患者由来の骨髄HSCの集団の決定
この試験で得られた結果から、健常ドナー由来の試料と比較した場合、CD34+細胞のレベル、およびCD34+/CD38-前駆細胞のさらに原始的な集団が、DBA患者由来の骨髄試料では減少しないことが示された。これらの結果(図2を参照)から、患者がCD34+細胞の数の著しい低下を示すFAなどの他の疾患で起こることとは対照的に、DBA患者を対象にこれらの細胞を得ることは、遺伝子療法試験で使用される、DBA患者における臨床的に重要な数のHSCの採取に対する制限を構成しないことを示す。
この試験で得られた結果から、健常ドナー由来の試料と比較した場合、CD34+細胞のレベル、およびCD34+/CD38-前駆細胞のさらに原始的な集団が、DBA患者由来の骨髄試料では減少しないことが示された。これらの結果(図2を参照)から、患者がCD34+細胞の数の著しい低下を示すFAなどの他の疾患で起こることとは対照的に、DBA患者を対象にこれらの細胞を得ることは、遺伝子療法試験で使用される、DBA患者における臨床的に重要な数のHSCの採取に対する制限を構成しないことを示す。
2.2 DBA患者の骨髄内のマルチステムCD34+造血前駆細胞の分析
MHC集団は影響を受けているようには見えなかったが、いくつかの試験では、DBA患者における赤血球前駆細胞の数の減少、さらには場合によっては疾患の経過中の好中球減少症および血小板減少症が記載されている(Giri et al.2000;Santucci et al.1999;Tsai,Arkin,and Lipton 1989)。DBA患者を対象として造血前駆細胞をさらに試験するために、中間造血前駆体の集団(Doulatov et al.2012)を分析した。本発明者らの結果は、これらの集団のいずれにも有意な減少がないことを示した(図3を参照:a)、HSC(造血幹細胞:Lin-CD34+CD38-CD90+CD45RA-)、b)MPP(多能性前駆細胞:CD34+CD38-Thy-1-CD45RA-Flt3+CD7-CD10-)、c)MLP(多能性リンパ球性前駆細胞:CD34+CD38-Thy1lowCD45RA-Flt3+CD7-/+CD10-)、d)CMP(骨髄系共通前駆細胞:CD34+CD38+Thy-1-CD45RA-Flt3+CD7-CD10-)、e)MEP(赤血球前駆細胞および巨核球前駆細胞:CD34+CD38+Thy-1-CD45RA-Flt3-CD7-CD10-)およびf)GMP(顆粒球系-単球系前駆細胞:CD34+CD38+Thy-1-CD45RA+Flt3+CD7-CD10-))。
MHC集団は影響を受けているようには見えなかったが、いくつかの試験では、DBA患者における赤血球前駆細胞の数の減少、さらには場合によっては疾患の経過中の好中球減少症および血小板減少症が記載されている(Giri et al.2000;Santucci et al.1999;Tsai,Arkin,and Lipton 1989)。DBA患者を対象として造血前駆細胞をさらに試験するために、中間造血前駆体の集団(Doulatov et al.2012)を分析した。本発明者らの結果は、これらの集団のいずれにも有意な減少がないことを示した(図3を参照:a)、HSC(造血幹細胞:Lin-CD34+CD38-CD90+CD45RA-)、b)MPP(多能性前駆細胞:CD34+CD38-Thy-1-CD45RA-Flt3+CD7-CD10-)、c)MLP(多能性リンパ球性前駆細胞:CD34+CD38-Thy1lowCD45RA-Flt3+CD7-/+CD10-)、d)CMP(骨髄系共通前駆細胞:CD34+CD38+Thy-1-CD45RA-Flt3+CD7-CD10-)、e)MEP(赤血球前駆細胞および巨核球前駆細胞:CD34+CD38+Thy-1-CD45RA-Flt3-CD7-CD10-)およびf)GMP(顆粒球系-単球系前駆細胞:CD34+CD38+Thy-1-CD45RA+Flt3+CD7-CD10-))。
2.3 DBA患者の骨髄内の委任造血前駆細胞の分析
CD34+細胞の数がDBA患者の骨髄内で有意に影響を受けないことを確認した後、次に評価する点は、インビトロクローン形成アッセイによるその機能性であった。様々な試験により、DBA患者由来のCD34+細胞が赤血球前駆細胞を生成する能力が低下することが観察されている(Hamaguchi et al.2003;Iskander et al.2015;Ruggero and Shimamura 2014)。赤血球前駆細胞数(BFU-E、バースト形成単位-赤血球前駆細胞)の極めて有意な減少があるため(図4b)、本発明者らの結果はこの観察結果と一致した(図4)。骨髄系統の前駆細胞に関して(CFU-GM、顆粒球-マクロファージ前駆細胞コロニー形成単位)(図4a)、結果は、健常ドナーと比較して減少を示したが、BFU-Eに観察されたものよりもはるかに顕著ではなかった。
CD34+細胞の数がDBA患者の骨髄内で有意に影響を受けないことを確認した後、次に評価する点は、インビトロクローン形成アッセイによるその機能性であった。様々な試験により、DBA患者由来のCD34+細胞が赤血球前駆細胞を生成する能力が低下することが観察されている(Hamaguchi et al.2003;Iskander et al.2015;Ruggero and Shimamura 2014)。赤血球前駆細胞数(BFU-E、バースト形成単位-赤血球前駆細胞)の極めて有意な減少があるため(図4b)、本発明者らの結果はこの観察結果と一致した(図4)。骨髄系統の前駆細胞に関して(CFU-GM、顆粒球-マクロファージ前駆細胞コロニー形成単位)(図4a)、結果は、健常ドナーと比較して減少を示したが、BFU-Eに観察されたものよりもはるかに顕著ではなかった。
2.4 DBA患者由来のHSCの生着および分化能の分析
DBA患者を治療するための成功した遺伝子療法プロトコルは、修正された細胞の生着を必要とすることを考慮することが重要である。したがって、本発明者らは、材料および方法のセクションで詳述されているように、免疫不全NSGマウスを対象として、これらの細胞の集団化能力を最初に評価した。本発明者らの結果は、DBA患者由来の骨髄由来細胞と健常ドナー由来の骨髄由来細胞との間に移植後最初の60日間に有意差はなかったが、90日目に実験終了に達した際に、DBA患者の細胞の生着レベルで有意な減少が観察され(図5a)、これにより、これらの患者の方がMHCの長期再増殖能が低いことが示され得ることを示した。再増殖能は移植後90日で低下を示したが、分化能では同じことは起こらなかった。図5bは、ヒトCD45+細胞内で生成された様々な系統の割合を示し、DBA患者由来の細胞と健常ドナー由来の細胞との間に有意差がないことを示している。これらの結果は、移植されたDBA患者のCD34+集団の分化能が健常ドナーに観察されたものと同様のままであることを示した。
DBA患者を治療するための成功した遺伝子療法プロトコルは、修正された細胞の生着を必要とすることを考慮することが重要である。したがって、本発明者らは、材料および方法のセクションで詳述されているように、免疫不全NSGマウスを対象として、これらの細胞の集団化能力を最初に評価した。本発明者らの結果は、DBA患者由来の骨髄由来細胞と健常ドナー由来の骨髄由来細胞との間に移植後最初の60日間に有意差はなかったが、90日目に実験終了に達した際に、DBA患者の細胞の生着レベルで有意な減少が観察され(図5a)、これにより、これらの患者の方がMHCの長期再増殖能が低いことが示され得ることを示した。再増殖能は移植後90日で低下を示したが、分化能では同じことは起こらなかった。図5bは、ヒトCD45+細胞内で生成された様々な系統の割合を示し、DBA患者由来の細胞と健常ドナー由来の細胞との間に有意差がないことを示している。これらの結果は、移植されたDBA患者のCD34+集団の分化能が健常ドナーに観察されたものと同様のままであることを示した。
結論として、この節で得られた結果は、HSCの採取がDBA患者では顕著な制限を構成するはずがないことを予測することを可能にする。原則として、試験した試料では、CD34+CD38-細胞の含有量、または特定の系統に委任された未成熟前駆細胞の含有量の減少はない。ただし、造血前駆細胞の数が減少していないにもかかわらず、主にCFU-GMおよびBFU-Eのレベルでのクローン形成能の低下から、この集団の赤血球形成能の低下を見て取ることができる。これに伴い、高度に不良な再増殖能が観察されている、FA患者由来の細胞とは異なり、形質導入されていないDBA患者由来の細胞は、免疫不全マウスでは高い再増殖能を維持することに留意すべきである(Rio et al.2019)。
例3:治療的に臨床的に適用可能なレンチウイルスベクター(LV)の作製:K562細胞株、およびDBA患者由来のRPS19-ハプロ不全CD34+細胞を対象とした有効性試験
遺伝子療法プロトコルを使用して修正され得る、DBA患者から機能的HSCを採取するという現実的な実現可能性によって裏付けられて、本発明者らは、ホスホグリセリン酸キナーゼプロモーター(PGK)、またはその短縮バージョンの伸長因子アルファ(EF1α(s))の制御下で、RPS19遺伝子のコドン最適化バージョンを使用して、2つの臨床的に適用可能なレンチウイルスベクター(LV)を開発することを決定した。
遺伝子療法プロトコルを使用して修正され得る、DBA患者から機能的HSCを採取するという現実的な実現可能性によって裏付けられて、本発明者らは、ホスホグリセリン酸キナーゼプロモーター(PGK)、またはその短縮バージョンの伸長因子アルファ(EF1α(s))の制御下で、RPS19遺伝子のコドン最適化バージョンを使用して、2つの臨床的に適用可能なレンチウイルスベクター(LV)を開発することを決定した。
3.1 RPS19について干渉されたK562細胞株を対象とした治療用ベクターの機能性の分析
最初に、最適化コドンバージョンのRPS19遺伝子(CoRPS19;最適化コドンRPS19)からなる治療用ベクターによって目的の導入遺伝子を発現する能力を確認した。これを行うために、K562細胞に、RPS19発現に干渉する2つの特異的shRNA配列を有する2つのレンチウイルスベクター(LV-THM.shRPS19およびLV-MISSION(登録商標)pLKO.1-pure TurboGFP(商標)TurboGFP(商標)shRPS19)を最初に形質導入し、このようにしてDBAモデルを作製した。その後、RPS19の発現が影響を受けたこれらの細胞を治療用ベクターによって修正した。
最初に、最適化コドンバージョンのRPS19遺伝子(CoRPS19;最適化コドンRPS19)からなる治療用ベクターによって目的の導入遺伝子を発現する能力を確認した。これを行うために、K562細胞に、RPS19発現に干渉する2つの特異的shRNA配列を有する2つのレンチウイルスベクター(LV-THM.shRPS19およびLV-MISSION(登録商標)pLKO.1-pure TurboGFP(商標)TurboGFP(商標)shRPS19)を最初に形質導入し、このようにしてDBAモデルを作製した。その後、RPS19の発現が影響を受けたこれらの細胞を治療用ベクターによって修正した。
LV-THM.shRPS19ベクターによる干渉は、図6aに示すように、50~60%のレベルでRPS19遺伝子のmRNAレベルを弱めることができることを示した。この結果と併せて、治療用ベクター(導入遺伝子CoRPS19)の発現は、干渉細胞では、干渉しないが治療用ベクターによって形質導入された対照条件、および治療用ベクターによって干渉され、その後修正された条件の両方で確認された(図6a)。
この同じ試験を第2のベクターLV-MISSION(登録商標)pLKO.1-pure TurboGFP(商標)shRPS19について行ったところ、RPS19遺伝子の95%のmRNAサイレンシングを示すさらに高い干渉能が確認された(図6b)。ただし、目的の遺伝子に干渉するこの能力を以ってしても、最適化バージョンのCoRPS19の分析は以前の実験と同じ結果を示し、治療用ベクターによって形質導入された条件下でCoRPS19配列の発現のみが観察された(図6b)。
3.1.1 RPS19遺伝子において干渉され、治療用ベクターによって修正されたK562株を対象としたリボソーム生合成プロセスの分析
ブラックファン・ダイアモンド貧血患者の細胞は、リボソーム生合成プロセスの欠損を特徴とするため、まず、RPS19の発現が干渉されたK562細胞におけるこのプロセスの関与の程度を試験した。このために、本発明者らは、作製した2つの干渉ベクターによって形質導入されたK562細胞の試験を続行した。並行して、K562干渉細胞を治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*によって修正する場合に、効果の逆転の可能性を分析した。
ブラックファン・ダイアモンド貧血患者の細胞は、リボソーム生合成プロセスの欠損を特徴とするため、まず、RPS19の発現が干渉されたK562細胞におけるこのプロセスの関与の程度を試験した。このために、本発明者らは、作製した2つの干渉ベクターによって形質導入されたK562細胞の試験を続行した。並行して、K562干渉細胞を治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*によって修正する場合に、効果の逆転の可能性を分析した。
これらの試料の分析により、干渉を受けた細胞では、21SプレrRNAの蓄積があることが明らかにされた。干渉ベクターLV-THM.shRPS19は、非特異的ヘアピン(スクランブル)を形質導入するかまたはそれに干渉することなく、対照K562細胞に観察されるものよりも顕著に大きい21SプレrRNAの蓄積を生成する。K562細胞が、干渉されたか否かにかかわらず、2つの治療用ベクターのいずれかによって形質導入された場合、プレ21S rRNAのレベルは、対照条件で観察されたレベルと同様のレベルを示した(図7a)。
LV-MISSION(登録商標)pLKO.1-pure TurboGFP(商標)shRPS19干渉ベクターによって細胞に干渉した場合、干渉細胞内の21S / 21C プレrRNAの蓄積は、ベクターLV-THM.shRPS19によって細胞に干渉した場合に観察されたものの2倍超であった。これらの条件下であっても、細胞を治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*によって形質導入した場合、21SプレrRNAレベルが条件対照と同様の値を示し(図7b)、ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*がベクターEF1α(s).CoRPS19.Wpre*よりも顕著な回復を常に示したことは注目に値する。
3.2 DBA患者の細胞に対するレンチウイルス遺伝子療法の有効性試験
細胞株におけるPGK治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*の機能性が決定された後、次の工程は、DBA患者の一次細胞を対象としてこれらの試験を継続することであった。様々なDBA患者の骨髄細胞に対してこれらの試験を行った。これらの実験の目的は、1)DBA患者の造血前駆細胞を形質導入する可能性を評価すること、2)治療用ベクターが造血前駆細胞内で毒性を有するかどうかを確認すること、3)これらの細胞の表現型の逆転の程度を評価すること、および4)修正された細胞がインビボ異種移植モデルに生着することができたかどうかを評価することであった。
細胞株におけるPGK治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*の機能性が決定された後、次の工程は、DBA患者の一次細胞を対象としてこれらの試験を継続することであった。様々なDBA患者の骨髄細胞に対してこれらの試験を行った。これらの実験の目的は、1)DBA患者の造血前駆細胞を形質導入する可能性を評価すること、2)治療用ベクターが造血前駆細胞内で毒性を有するかどうかを確認すること、3)これらの細胞の表現型の逆転の程度を評価すること、および4)修正された細胞がインビボ異種移植モデルに生着することができたかどうかを評価することであった。
3.2.1 治療用ベクターによって形質導入された、DBA患者の造血前駆細胞のクローン形成能(CFC)の分析
DBA患者の造血前駆細胞に対する形質導入の効果を評価するために、治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*ならびに対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*によって、DBA患者由来のBM CD34+細胞を形質導入した。次いで、クローン形成アッセイを行って、異なる治療用ベクターによる形質導入がCD34+細胞のクローン形成能を改変したかどうかを確認した。DBA患者のCD34+細胞によって生成されたコロニーの数は、治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*によって翻訳した場合に減少しなかったという事実は、これらのベクターによって媒介される毒性が存在しないことを示した(図8)。形成されたコロニーの総数の決定により、治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*による形質導入が、対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*によって形質導入された細胞と比較してコロニーの数を増加させ、ベクターEF1α(s).CoRPS19.Wpre*によって形質導入された試料中のBFU-Eコロニー数の差が顕著であったことが明らかにされた(図8b)。
DBA患者の造血前駆細胞に対する形質導入の効果を評価するために、治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*ならびに対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*によって、DBA患者由来のBM CD34+細胞を形質導入した。次いで、クローン形成アッセイを行って、異なる治療用ベクターによる形質導入がCD34+細胞のクローン形成能を改変したかどうかを確認した。DBA患者のCD34+細胞によって生成されたコロニーの数は、治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*によって翻訳した場合に減少しなかったという事実は、これらのベクターによって媒介される毒性が存在しないことを示した(図8)。形成されたコロニーの総数の決定により、治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*による形質導入が、対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*によって形質導入された細胞と比較してコロニーの数を増加させ、ベクターEF1α(s).CoRPS19.Wpre*によって形質導入された試料中のBFU-Eコロニー数の差が顕著であったことが明らかにされた(図8b)。
3.2.2 治療用ベクターによる形質導入後のDBA患者の造血前駆細胞におけるプロウイルスのコピー数(VCN)、および形質導入の割合の決定
初代CD34+細胞、特に骨髄不全を有する患者の細胞の形質導入における本発明者らの実験室の経験は、DBA患者由来のこれらの細胞の形質導入の最適化されたプロトコルの使用を可能にした。DBA患者の造血前駆細胞におけるこのプロトコルの効率を決定するために、Q-PCRプロウイルスパッケージングシグナル(Ψ)を検出することによって、形質導入された細胞内の組み込まれたベクターのコピー数(VCN)を決定した。これらの分析は、14日間にわたる液体培養物中のCD34+形質導入+拡大増殖細胞のセット、およびクローン形成アッセイで得られた個々のコロニーの両方に対して行った。これらのコロニーから、形質導入の割合を決定し、総数と対比して、プロウイルスに対して陽性のコロニーの数を定量した。
初代CD34+細胞、特に骨髄不全を有する患者の細胞の形質導入における本発明者らの実験室の経験は、DBA患者由来のこれらの細胞の形質導入の最適化されたプロトコルの使用を可能にした。DBA患者の造血前駆細胞におけるこのプロトコルの効率を決定するために、Q-PCRプロウイルスパッケージングシグナル(Ψ)を検出することによって、形質導入された細胞内の組み込まれたベクターのコピー数(VCN)を決定した。これらの分析は、14日間にわたる液体培養物中のCD34+形質導入+拡大増殖細胞のセット、およびクローン形成アッセイで得られた個々のコロニーの両方に対して行った。これらのコロニーから、形質導入の割合を決定し、総数と対比して、プロウイルスに対して陽性のコロニーの数を定量した。
形質導入効率の決定により、77.93%のCFCがPGKベクターCoRPS19.Wpre*によって形質導入されていること、および57.79%のCFCがvector EF1α(s).CoRPS19.Wpre*によって形質導入されていること、PGKベクター対照EGFP.Wpre*では48.85%のCFCが形質導入されていることが明らかにされた(図9a)。液体培養(図9b)および採取されたコロニー(図9c)の両方におけるレンチウイルスベクターのコピー数の検出は、全条件下で細胞1個当たり約2コピーのプロウイルスの存在を示した。各患者の個々のCD34+細胞形質導入結果を表5に列挙する。
3.2.3 DBA患者における造血前駆細胞の増殖に対する形質導入の効果の分析
これらの実験では、治療用ベクターによる相補性が、修正されていないものよりも修正された造血前駆細胞のインビトロ増殖上の利点を生じたかどうかを分析した。PGK治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*の両方、ならびにベクター対照PGK.EGFP.Wpre*によってCD34+細胞を形質導入した後、これを14日間液体培養で維持した。増殖曲線分析により、PGK治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*ならびにベクター対照PGK.EGFP.Wpre*によって形質導入された造血前駆細胞の細胞増殖に経時的な有意差はないことが明らかにされた(図10)。
これらの実験では、治療用ベクターによる相補性が、修正されていないものよりも修正された造血前駆細胞のインビトロ増殖上の利点を生じたかどうかを分析した。PGK治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*の両方、ならびにベクター対照PGK.EGFP.Wpre*によってCD34+細胞を形質導入した後、これを14日間液体培養で維持した。増殖曲線分析により、PGK治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*ならびにベクター対照PGK.EGFP.Wpre*によって形質導入された造血前駆細胞の細胞増殖に経時的な有意差はないことが明らかにされた(図10)。
3.2.4 治療用ベクターによって修正された、DBA患者の造血前駆細胞における赤血球分化の分析
DBA患者由来の細胞の赤血球分化の過程は、比較的少数の赤血球を生成する赤血球前駆細胞の成熟段階における妨害を示す。したがって、治療用ベクターが、修正されていない細胞と比較して赤血球分化の妨害を逆転させることができるかどうかを分析した。
DBA患者由来の細胞の赤血球分化の過程は、比較的少数の赤血球を生成する赤血球前駆細胞の成熟段階における妨害を示す。したがって、治療用ベクターが、修正されていない細胞と比較して赤血球分化の妨害を逆転させることができるかどうかを分析した。
この過程を決定するために、治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*ならびに対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*によって、DBA患者由来の骨髄由来CD34+細胞を形質導入した。形質導入後、赤血球分化を促進する培地中で細胞を増殖させ、赤血球分化過程に特徴的な以前に記載されたマーカーCD45、CD36、CD71(トランスフェリン受容体)およびCD235a(グリコホリンA;GPA)を使用してフローサイトメトリーを使用して、赤血球分化過程の異なる段階を分析した。
以下の戦略、すなわち、第1の選択では赤血球系統に分化している細胞であるC36+/CD45-を使用して、細胞数測定分析を行った。細胞群C36+/CD45-内では、第1のウィンドウが赤血球前駆細胞に対応する事象CD71+/CD235a+を収集し、第2のウィンドウが網状赤血球および成熟赤血球に対応する事象CD71-/CD235a+を収集する2つのウィンドウを選択する(図11)。
DBA患者の造血前駆細胞における赤血球分化過程の決定により、2つの観察結果が明らかにされた。治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*によって形質導入された試料は、対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*によって形質導入された条件よりも高い割合の成熟赤血球(ウィンドウCD71-/CD235a+)を有する(図11)。この事実は、CD71+/CD235+相とCD71-/CD235+a相との間の赤血球前駆細胞の成熟の妨害が、治療用ベクターによる形質導入によって逆転されることを示唆している。
3.3。治療用ベクターによって形質導入され、免疫不全NSGマウスに移植された、DBA患者の造血前駆細胞の血液学的表現型の分析。
治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*またはEF1α(s).CoRPS19.Wpre*による形質導入のプロセスが、RPS19についてハプロ不全を有する患者のCMHの再増殖能に影響を及ぼすかどうかを試験するため、NSG免疫不全マウスに対して形質導入細胞移植を行った。
治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*またはEF1α(s).CoRPS19.Wpre*による形質導入のプロセスが、RPS19についてハプロ不全を有する患者のCMHの再増殖能に影響を及ぼすかどうかを試験するため、NSG免疫不全マウスに対して形質導入細胞移植を行った。
3.3.1 治療用ベクターによって形質導入された、DBA患者のCD34+骨髄細胞の再構成能の分析
これらの実験のために、DBA患者由来のCD34+細胞を、治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*ならびに対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*によって形質導入し、NSG免疫不全マウスに移植した。30日目および60日目に、大腿骨穿刺によって骨髄試料を得、90日目にマウスを屠殺した。
これらの実験のために、DBA患者由来のCD34+細胞を、治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*ならびに対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*によって形質導入し、NSG免疫不全マウスに移植した。30日目および60日目に、大腿骨穿刺によって骨髄試料を得、90日目にマウスを屠殺した。
移植マウスの骨髄内のヒトCD45+細胞の割合+の試験により、これらの修正された細胞の再増殖能が明らかにされ、移植後90日目まで、治療用ベクターを補充した試料とPGK.EGFP.Wpre*によって形質導入した試料との間に有意差は観察されなかった(図12を参照)。治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*ならびにベクター対照PGK.EGFP.Wpre*によって修正された造血前駆細胞が異なる系統を生成する能力も調査した。図12は、CD34+の多能性能、および骨髄系細胞(CD33+)またはbリンパ球性(CD19+)を生成する能力が、形質導入された細胞の全群で類似していたことを示す。
3.3.2 NSGマウスにおける形質導入された細胞および移植されたDBA患者細胞を対象としたベクターコピー数分析
以下のプロセスによって、前の節で得られた移植片が本発明者らの治療的に形質導入された細胞に対応することの確認を得た。移植後90日目にマウスを殺処分した後、選別(フローサイトメトリーによる目的の集団の選択)によって移植マウスのヒト骨髄CD45+集団を選択した。移植されたヒト細胞を得た後、VCNをQ-PCRによって決定した(図13)。治療用ベクターによって形質導入され、NSGマウスに移植された、患者の細胞におけるVCNの測定により、移植後90日目に、治療用ベクターの組込みが、ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*については平均して細胞1個当たり約2コピー、ベクターEF1α(s).CoRPS19.Wpre*については細胞1個当たり1コピーのレベルで観察されることが明らかにされた。
以下のプロセスによって、前の節で得られた移植片が本発明者らの治療的に形質導入された細胞に対応することの確認を得た。移植後90日目にマウスを殺処分した後、選別(フローサイトメトリーによる目的の集団の選択)によって移植マウスのヒト骨髄CD45+集団を選択した。移植されたヒト細胞を得た後、VCNをQ-PCRによって決定した(図13)。治療用ベクターによって形質導入され、NSGマウスに移植された、患者の細胞におけるVCNの測定により、移植後90日目に、治療用ベクターの組込みが、ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*については平均して細胞1個当たり約2コピー、ベクターEF1α(s).CoRPS19.Wpre*については細胞1個当たり1コピーのレベルで観察されることが明らかにされた。
例4:DBA患者に対するHCM遺伝子療法に関連する安全性試験
4.1 インビトロ安全性試験
本発明者らがレンチウイルスベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*を用いてDBA患者由来のMHCの形質導入の安全性を評価することを可能にする試験を行うために、健常ドナー由来の臍帯血から得られたCD34+細胞の形質導入の実験を最初に行った。
4.1 インビトロ安全性試験
本発明者らがレンチウイルスベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*を用いてDBA患者由来のMHCの形質導入の安全性を評価することを可能にする試験を行うために、健常ドナー由来の臍帯血から得られたCD34+細胞の形質導入の実験を最初に行った。
4.1.1 治療用ベクターを用いた健常ドナーおよび形質導入ドナーの造血前駆細胞のクローン形成分析
両治療用ベクターによる形質導入が健常ドナーの造血前駆細胞に対して毒性作用を示したかどうかを分析するために、2つの治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*もしくはEF1α(s).CoRPS19.Wpre*または対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*によってCD34+細胞を形質導入した。
両治療用ベクターによる形質導入が健常ドナーの造血前駆細胞に対して毒性作用を示したかどうかを分析するために、2つの治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*もしくはEF1α(s).CoRPS19.Wpre*または対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*によってCD34+細胞を形質導入した。
形質導入された細胞から生成されたコロニーの数の決定は、CFU-GMの数(図14a)が全ベクターと同様であることを示した。ただし、ベクターEF1α(s).CoRPS19.Wpre*によって形質導入された細胞では、ベクターPGK.EGFP.Wpre*によって形質導入された細胞と比較して、BFU-Eの数に20.32%の有意な減少が観察された(図14b)。
4.1.2。健常ドナー由来のCD34+細胞のコロニーおよび形質導入後液体培養物におけるプロウイルスのコピー数およびCoRPS19の発現レベルの分析。
形質導入レベルが異なる条件間で同等であることを検証するために、コロニーおよび液体培養物を対象に、細胞コピー数当たりのベクターを分析した。以前の実験から採取された個々のコロニーから作成された細胞1個当たりのVCNの決定は、陽性コロニーとして細胞1個当たり0.3コピーを超える値を有するものを取ると、ベクターPGK.EGFP.Wpre*を用いたコロニーの形質導入効率は85.9%であり、ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*の有効性は77.03%であることを示した。ベクターEF1α(s).CoRPS19.Wpre*では、その形質導入効率は67.83%であり、これは、対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*および治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*によって示されるものよりも有意に低かった(図15a)。
形質導入レベルが異なる条件間で同等であることを検証するために、コロニーおよび液体培養物を対象に、細胞コピー数当たりのベクターを分析した。以前の実験から採取された個々のコロニーから作成された細胞1個当たりのVCNの決定は、陽性コロニーとして細胞1個当たり0.3コピーを超える値を有するものを取ると、ベクターPGK.EGFP.Wpre*を用いたコロニーの形質導入効率は85.9%であり、ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*の有効性は77.03%であることを示した。ベクターEF1α(s).CoRPS19.Wpre*では、その形質導入効率は67.83%であり、これは、対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*および治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*によって示されるものよりも有意に低かった(図15a)。
液体培養物の分析で観察された平均コピー数は、条件PGK.EGFP.Wpre*では細胞1個当たり3.40±0.91コピー、条件PGK.CoRPS19.Wpre*では5.80±1.80コピー、条件EFα(s).CoRPS19.Wpre*では2.00±0.49コピーであり、これは先の2つのベクターに示されたものよりも有意に低かった(図15b)。
以下の3つの実験では、対照PGK.EGFP.Wpre*を参照として、治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*による形質導入に基づいて、CoRPS19導入遺伝子の発現を決定した。図15cに見ることができるように、RPS19遺伝子の最適化バージョンに対応するmRNAの発現は、治療用ベクターによって形質導入された細胞にのみ観察される。さらに、組み込まれたコピー数の関数として、各ベクターのCoRPS19導入遺伝子の発現を決定した。図15cは、治療用ベクターによって誘導されたCoRPS19発現レベルが類似していたことを示す。
4.1.3。治療用ベクターおよび対照ベクターによって形質導入された、健常ドナー由来のCD34+細胞の細胞増殖の分析
これらの実験では、本発明者らは、治療用ベクターによる形質導入後のCD34+細胞の増殖を調査した。このために、形質導入されたCD34+細胞を培養し、3週間にわたって1週間に1回、液体培養物中の細胞数を定量した。
これらの実験では、本発明者らは、治療用ベクターによる形質導入後のCD34+細胞の増殖を調査した。このために、形質導入されたCD34+細胞を培養し、3週間にわたって1週間に1回、液体培養物中の細胞数を定量した。
図16に示すように、治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*ならびに対照PGK.EGFP.Wpre*によって形質導入された細胞の増殖は、有意差を示さなかった。
4.2 インビボ安全性試験
4.2.1。治療用ベクターによって形質導入された、健常ドナー由来のCD34+細胞の再増殖能の分析
形質導入された健常ドナーMHCの再増殖能を分析するために、これらの細胞を免疫不全NSGマウスに移植した。移植後30、60、90および120日目に、一次レシピエントに移植されたヒトCD45+細胞の割合を決定した。同様に、これらの一次レシピエント由来の骨髄細胞を二次レシピエントに移植して戻して、長期再増殖能を試験した(二次移植後30および120日)。
4.2.1。治療用ベクターによって形質導入された、健常ドナー由来のCD34+細胞の再増殖能の分析
形質導入された健常ドナーMHCの再増殖能を分析するために、これらの細胞を免疫不全NSGマウスに移植した。移植後30、60、90および120日目に、一次レシピエントに移植されたヒトCD45+細胞の割合を決定した。同様に、これらの一次レシピエント由来の骨髄細胞を二次レシピエントに移植して戻して、長期再増殖能を試験した(二次移植後30および120日)。
図17aに示すように、異なる実験群間で一次レシピエントの移植片レベルに有意差は観察されなかった。二次レセプター分析により、対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*によって形質導入された細胞では、ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*によって形質導入された細胞と比較して、二次移植後120日目の時点で生着レベルが有意に低いことが明らかにされた。おそらく、観察された有意差は、ベクターPGK.EGFP.Wpre*によって得られた高い不均一性と比較して、ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*によって形質導入された細胞群における結果の均一性に起因する。
以前の分析と併せて、移植された細胞によって生成された様々な系統の定量を行ったが、一次レセプターでも二次レセプターでも分化能の有意差は観察されなかった(図17b)。
4.2.2。治療用ベクターによって形質導入された、健常ドナー由来のCD34+細胞を移植したNSGマウスを対象としたプロウイルスコピー数分析
以前の実験のNSGマウスを殺処分した後、骨髄を得、細胞1個当たりのVCNを決定して、移植された細胞が治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*のプロウイルス配列を有することを確認した。
以前の実験のNSGマウスを殺処分した後、骨髄を得、細胞1個当たりのVCNを決定して、移植された細胞が治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*およびEF1α(s).CoRPS19.Wpre*のプロウイルス配列を有することを確認した。
図18に見ることができるように、VCNVCN/細胞の決定は、対照ベクターPGK.EGFP.Wpre*(2.6±1.87コピー)によって形質導入された細胞で検出されたプロウイルスのコピー数と、ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*(5.9±1.8コピー)によって形質導入された細胞で検出されたプロウイルスのコピー数との間に有意差を示したが、これらの差は、ベクターEF1α(s).CoRPS19.Wpre*(5.65±3.67)では観察されなかった(図18)。
4.2.3。健常ドナーの臍帯に由来し、治療用ベクターによって形質導入されたCD34+細胞を移植したNSGマウスにおける体重および血液学の変動の分析。
移植された動物の健康状態を評価するために、一次レシピエントでは殺処分日まで30日ごとに、二次レシピエントでは30および120日目に、移植されたNSGマウスの体重および血液学を評価した。
移植された動物の健康状態を評価するために、一次レシピエントでは殺処分日まで30日ごとに、二次レシピエントでは30および120日目に、移植されたNSGマウスの体重および血液学を評価した。
形質導入された細胞を移植されたNSGマウスの体重の決定により、図19に示すように、異なる条件間に有意差がないことが明らかにされた。
一次および二次NSGレセプターで決定された血液学的パラメータは、赤血球、血小板、白血球または好中球の一次レセプターに有意差がないことを示した(図20)。ただし、二次レセプターの分析は、対照群PGK.EGFP.Wpre*とベクターPGK.CoRPS19.Wpre*に対応する群との間で赤血球数およびヘモグロビン濃度の有意なわずかな増加を示した。これにもかかわらず、赤血球系統に対応する他のパラメータ(HCT、MCV)のいずれも、群間で有意差を示さなかった。
4.3 遺伝毒性試験:ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*によって形質導入された、健常ドナー由来の造血細胞のゲノムに対するプロウイルスの組込みの分析。
治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*によって形質導入され、前の節に示したNSGマウスに移植された、健常ドナー由来のCD34+細胞を対象として、ベクター組込み部位の分析を行った。Genewerkは、可能性のある腫瘍形成事象またはクローン優性事象を評価するために、最も一般的な組込み部位の分析を行った。2つの試料タイプ、すなわち、移植前液体培養で維持された細胞、および移植マウスに存在するヒトCD45+細胞に対して試験を行った。分析のために、各試料の10個の最も一般的な組込み部位(各々の上位10個を決定するために使用した114個の遺伝子のリスト)を参照した。
治療用ベクターPGK.CoRPS19.Wpre*によって形質導入され、前の節に示したNSGマウスに移植された、健常ドナー由来のCD34+細胞を対象として、ベクター組込み部位の分析を行った。Genewerkは、可能性のある腫瘍形成事象またはクローン優性事象を評価するために、最も一般的な組込み部位の分析を行った。2つの試料タイプ、すなわち、移植前液体培養で維持された細胞、および移植マウスに存在するヒトCD45+細胞に対して試験を行った。分析のために、各試料の10個の最も一般的な組込み部位(各々の上位10個を決定するために使用した114個の遺伝子のリスト)を参照した。
NSGマウスを対象とした移植前安全性実験から得られた液体培養試料を用いて、最初の組込み部位分析試験を行った。これらの液体培養試料では、組込み部位の最も高い寄与は上位1として4.37%に相当し、クローン優性の徴候は示されなかった。移植された一次および二次レシピエントに存在するヒト+細胞から第2の分析を行った。一次レシピエントについては、組込み部位分析により、最も高い寄与が全体の5.009%を占めることが明らかにされた。二次レシピエントについては、最大の寄与は32.33%であった。
一般的な組込み部位(CIS)の分析により、10個の主なシス領域に関して多様な組成が明らかにされ、10個の主なシス領域のいずれも、クローン増殖または発癌プロセスなどの有害事象に関連しなかった。これに伴い、近くの遺伝子への特異的な組込みもなく、他の遺伝子療法試験(CCND2、LMO2、MDS1/EVI1(MECOM)、MN1)に記載されている有害作用に関与する特異的な組込みもなかった。
要約すると、PGK.CoRPS19.Wpre*によって形質導入された試料(液体培養で維持された試料、およびNSGマウスに移植された試料の両方)は、ポリクローナル組込みパターンを示し、安全性実験3の二次レシピエントに移植された試料のうちの2つではさらに強力なクローン増殖が観察され、IS上位1の相対的寄与は32.336%に達した。
配列表2 <223>キメラCMVプロモーター
配列表3 <223>CMVエンハンサー
配列表4 <223>CMVプロモーター
配列表5 <223>RU3を有しないRU5.切断型5’ LTR
配列表6 <223>PBS SL123(プライマー結合部位)
配列表7 <223>パッケージングシグナル
配列表10 <223>ホスホグリセリン酸キナーゼプロモーターPGK
配列表11 <223>伸長因子アルファ短縮プロモーター(EF1α(s))
配列表12 <223>RPS19のコドン最適化バージョン(CoRPS19)
配列表13 <223>変異Wpre(Wpre*)
配列表17 <223>PGK.CoRPS19.Wpre*-LV配列
配列表18 <223>EF1α(s).CoRPS19.Wpre*-LV配列
配列表19 <223>フォワード
配列表20 <223>リバース
配列表21 <223>プローブ
配列表22 <223>フォワード
配列表23 <223>リバース
配列表24 <223>プローブ
配列表25 <223>フォワード
配列表26 <223>リバース
配列表27 <223>プローブ
配列表28 <223>フォワード
配列表29 <223>リバース
配列表30 <223>プローブ
配列表33 <223>SV40ポリアデニル化(ポリA)シグナル配列
配列表3 <223>CMVエンハンサー
配列表4 <223>CMVプロモーター
配列表5 <223>RU3を有しないRU5.切断型5’ LTR
配列表6 <223>PBS SL123(プライマー結合部位)
配列表7 <223>パッケージングシグナル
配列表10 <223>ホスホグリセリン酸キナーゼプロモーターPGK
配列表11 <223>伸長因子アルファ短縮プロモーター(EF1α(s))
配列表12 <223>RPS19のコドン最適化バージョン(CoRPS19)
配列表13 <223>変異Wpre(Wpre*)
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配列表18 <223>EF1α(s).CoRPS19.Wpre*-LV配列
配列表19 <223>フォワード
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配列表26 <223>リバース
配列表27 <223>プローブ
配列表28 <223>フォワード
配列表29 <223>リバース
配列表30 <223>プローブ
配列表33 <223>SV40ポリアデニル化(ポリA)シグナル配列
Claims (15)
- レンチウイルスベクターであって、前記レンチウイルスベクターが、ポリヌクレオチドを含み、前記ポリヌクレオチドが、5’から3’に、以下のヌクレオチド、すなわち、
a)キメラサイトメガロウイルスプロモーターを含む5’長末端反復(5’ LTR)、
b)プライマー結合部位(PBS)、
c)psiパッケージングシグナル、
d)Rev応答エレメント(RRE)、
e)DNAフラップセントラルポリプリントラクト(cPPT)、
f)ヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーター、
g)RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列、
h)変異最適化ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Wpre)、および
i)3’長末端反復(3’ LTR)を含むことを特徴とし、
5’ LTR領域および3’ LTR領域が、LTRのU3領域内の完全または部分的な欠失によって実質的に転写的に不活性にされており、f)およびh)が、g)に作動可能に連結され、g)の発現を調節するレンチウイルスベクター。 - 前記ヒトPGKプロモーターが、配列番号11の全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%の配列同一性を有する、請求項1に記載のレンチウイルスベクター。
- 前記RPS19タンパク質をコードするヌクレオチド配列が、配列番号12と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%の配列同一性を有するコドン最適化ヌクレオチド配列である、請求項1および2のいずれか一項に記載のレンチウイルスベクター。
- 前記変異最適化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、配列番号13と全長にわたって少なくとも95%、好ましくは98%の配列同一性を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載のレンチウイルスベクター。
- 前記レンチウイルスベクターに含まれる前記ポリヌクレオチドが、前記3’ LTRの後に位置するポリアデニル化(ポリA)シグナル配列をさらに含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のレンチウイルスベクター。
- 前記レンチウイルスベクターの全長ポリヌクレオチドが、配列番号17と少なくとも95%、好ましくは98%の配列同一性を有する、請求項1~5のいずれか一項に記載のレンチウイルスベクター。
- 前記配列番号17との配列同一性が100%である、請求項6に記載のレンチウイルスベクター。
- 請求項1~7のいずれか一項に定義されるレンチウイルスベクターによって形質導入された細胞の集団。
- 前記細胞が、CD34+造血幹細胞およびCD34+造血前駆細胞に富む、請求項8に記載の細胞の集団。
- 前記細胞が、前記対象にとって自己由来である、請求項8および9のいずれか一項に記載の細胞の集団。
- 請求項1~7のいずれか一項に定義されるレンチウイルスベクター、または請求項8~10のいずれか一項に定義される細胞の集団、および薬学的に許容される担体または希釈剤を含む医薬組成物。
- 医薬品として使用するための、請求項1~7のいずれか一項に記載のレンチウイルスベクター、請求項8~10のいずれか一項に記載の細胞の集団、または請求項11に記載の医薬組成物。
- それを必要とする対象のダイアモンド・ブラックファン貧血の治療に使用するための、請求項1~7のいずれか一項に記載のレンチウイルスベクター、請求項8~10のいずれか一項に記載の細胞の集団、または請求項11に記載の医薬組成物。
- それを必要とする対象のダイアモンド・ブラックファン貧血の治療に使用するための、請求項6および7のいずれか一項に記載のレンチウイルスベクター。
- 前記それを必要とする対象がヒトである、請求項13および14のいずれか一項に記載の使用のためのレンチウイルスベクター。
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