JP6091435B2 - アデノ随伴ウイルス(aav)ベクターを用いたタンパク質の送達 - Google Patents

アデノ随伴ウイルス(aav)ベクターを用いたタンパク質の送達 Download PDF

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Description

(関連出願の相互参照)
本願は、2011年2月22日出願の米国仮出願第61/445449号、2011年10月21日出願の第61/550123号、及び2012年2月14日出願の第61/598728号について、米国特許法第119条(e)による優先権を主張するものである。
(連邦支援の研究開発であることの声明)
本発明は、米国衛生研究所により与えられたHHSN266200500035Cの政府支援を用いてなされたものである。政府は本発明に一定の権利を有する。
本願は、電子的フォーマットの配列表と共に出願される。配列表は、2012年2月21日作成の「SEQLISTING.TXT」という題名のファイル、サイズ148Kb、として提供される。電子的フォーマットの情報は、その全てについて参照により本願明細書に援用される。
本願は、概して免疫学及び遺伝子送達の分野に関する。特に、本願は、抗体等の興味のタンパク質を生産するための組成物、システム、及び方法に関する。
多大な努力にも拘らず、ヒト免疫不全型ウイルス(HIV)に対して有効なワクチンは、今日までのところ開発されていない。多くの抗体は、大部分の血液循環中のHIV株を中和することが可能であると同定されている。類似のエピトープを標的とするであろう抗体をデノボで生じさせることが可能な抗原のデザインに、相当の努力が向けられてきたが、従来のワクチンが広範に存在する中和抗体のアナログを生じさせることができるものかどうか不確かなままであった。免疫の代替物として、本願明細書に記載されるベクター仲介の遺伝子導入を、広範に存在する中和抗体の血液循環中への分泌を操作するために用いることができる。
遺伝的にコードされた治療用タンパク質を生産することを目的とした既存の方法は、限られたレベルの遺伝子発現しか得られない。例えば、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベースのベクターを用いて体液性免疫を操作する以前の試みは、少量の抗体産生しか得られず(Lewis et al., J. Virol. 76: 8769-8775 (2002))、後に、運搬能を犠牲にして発現を増加させる、代わりのカプシド(Fang et al. Nature Biotechnol., 23: 584-590 (2005))、及び自己相補的AAV(scAAV)ベクター(McCarty., Mol. Ther., 16: 1648-1656 (2008))の使用により改良された。最近、scAAVベクターが、小さいな人工的に融合された抗体断片からなる、サル免疫不全ウイルス(SIV)−中和イムノアドヘシンの直接発現のために用いられた(Johnson et al., Nature Med., 15(8): 901-906 (2009))。しかしながら、この予防法の効能は、イムノアドヘシンタンパク質に向けられた内在性の免疫反応により制限される。加えて、既存のAAV−ベースの方法の効能の欠乏は、AAVベクターが約4800超の塩基対の長さの配列を伝達することができないことに帰着し得る(Dong et al., Human Gene Therapy, 7:2101−2112 (1996))。このAAVベクターの制限は、治療用タンパク質をコードする遺伝子、及び特にビボで高いレベルの産生を可能にする発現を促進する要素の両方を含むベクターをデザインすることを困難にしている。
Lewis et al., J. Virol. 76: 8769-8775 (2002) Fang et al. Nature Biotechnol., 23: 584-590 (2005) McCarty., Mol. Ther., 16: 1648-1656 (2008) Johnson et al., Nature Med., 15(8): 901-906 (2009) Dong et al., Human Gene Therapy, 7:2101−2112 (1996)
そのため、遺伝子を効率的に発現することができる小型のベクター及びシステムの開発が、早急に必要とされている。
本願明細書に開示される幾つかの実施形態は、ウイルスベクターを提供し、該ウイルスベクターは、アデノ随伴ウイルス(AAV)の5’末端逆位配列(ITR)、及び3’AAV ITR;プロモーター;1種又は複数種の興味のタンパク質をコードするポリヌクレオチドの挿入を可能にするための、前記プロモーターの下流の制限部位;前記制限部位の下流の転写後調節エレメント;を含み、前記プロモーター、前記制限部位、及び前記転写後調節エレメントは、前記5’AAV ITRの下流、且つ前記3’AAV ITRの上流に位置する。
幾つかの実施形態では、ウイルスベクターは、前記制限部位に挿入され、且つ前記プロモーターに操作可能に結合されたポリヌクレオチドを更に含み、前記ポリヌクレオチドは興味のタンパク質のコード領域を含む。
幾つかの実施形態では、前記ポリヌクレオチドは、前記興味のタンパク質の前記コード領域のすぐ上流のシグナルペプチド配列を含む。
幾つかの実施形態では、前記シグナルペプチドは、インターフェロンのシグナルペプチド、ヒト成長ホルモンのシグナルペプチド、エリスロポエチン(EPO)のシグナルペプチド、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)のシグナルペプチド、インスリンのシグナルペプチド、及びこれらのあらゆる組み合わせ、からなる群から選択される。
幾つかの実施形態では、前記ベクターは、コザック共通配列に対して少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、又はそれ以上の配列同一性を有するヌクレオチド配列を含む。
幾つかの実施形態では、前記興味のタンパク質は、全長の抗体、成長ホルモン(GHs)、インスリン様増殖因子(IGFs)、G−CSFs、エリスロポエチン(EPOs)、インスリン、抗体Fab断片、抗体scFV断片、血友病に関連する凝固タンパク質、ジストロフィン、リソソーム酸リパーゼ、フェニルアラニンヒドロキシラーゼ(PAH)、糖原病に関連する酵素、及びこれらのあらゆる変異体、からなる群から選択される。
幾つかの実施形態では、前記興味のタンパク質は、ウイルス中和抗体である。幾つかの実施形態では、前記ウイルス中和抗体は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、C型肝炎ウイルス(HCV)、又はインフルエンザウイルスに対する中和抗体である。幾つかの実施形態では、前記HIVに対する中和抗体は、b12抗−HIV抗体、2G12抗−HIV抗体、4E10抗−HIV抗体、2F5抗−HIV抗体、及びこれらのあらゆる変異体からなる群から選択される。幾つかの実施形態では、前記HCVに対する中和抗体は、AR3A抗−HCV抗体、AR3B抗−HCV抗体、AR4A抗−HCV抗体、及びこれらのあらゆる変異体からなる群から選択される。幾つかの実施形態では、インフルエンザウイルスに対する中和抗体は、F10抗−インフルエンザ抗体、CR6261抗−インフルエンザ抗体、FI6抗−インフルエンザ抗体、TCN32抗−インフルエンザ抗体、及びこれらのあらゆる変異体からなる群から選択される。
幾つかの実施形態では、前記興味のタンパク質は、マラリアの中和抗体である。幾つかの実施形態では、前記プロモーターは、サイトメガロウイルス(CMV)前初期プロモーター、ニワトリベータアクチン(CAG)プロモーター、ユビキチンC(UBC)プロモーター、及びこれらのあらゆる変異体からなる群から選択される。幾つかの実施形態では、前記プロモーターは、スプライス供与部位、スプライス受容部位、及びこれらのあらゆる変異体からなる群から選択される。幾つかの実施形態では、前記スプライス供与部位は、配列番号:5の配列に対して少なくとも90%の配列同一性を有するヌクレオチド配列を含む。幾つかの実施形態では、前記スプライス受容部位は、配列番号:6の配列に対して少なくとも90%の配列同一性を有するヌクレオチド配列を含む。幾つかの実施形態では、前記プロモーターは、配列番号:1の配列に対して少なくとも90%の配列同一性を有するヌクレオチド配列を含む。幾つかの実施形態では、前記プロモーターは、配列番号:2〜4のいずれか一つの配列に対して少なくとも90%の配列同一性を有するヌクレオチド配列を含む。
幾つかの実施形態では、前記転写後調節エレメントは、ウイルスの転写後調節エレメントである。幾つかの実施形態では、前記ウイルスの転写後調節エレメントは、ウッドチャック肝炎ウイルスの転写後調節エレメント(WPRE)、B型肝炎ウイルスの転写後調節エレメント(HBVPRE)、RNA輸送要素(RTE)、又はこれらのあらゆる変異体である。
幾つかの実施形態では、前記ウイルスベクターは、前記転写後調節エレメントの下流の転写終結領域を更に含む。幾つかの実施形態では、前記転写終結領域は、SV40後期ポリA配列、又はこれらのあらゆる変異体を含む。前記プロモーターは、イントロンを含む。
幾つかの実施形態では、前記イントロンは、配列番号:8の配列に対して少なくとも90%の配列同一性を有するヌクレオチド配列を含む合成イントロンである。
幾つかの実施形態では、前記ポリヌクレオチドは、免疫グロブリンの重鎖可変領域についての第一のコード領域、及び免疫グロブリンの軽鎖可変領域についての第二のコード領域を含む。幾つかの実施形態では、前記第1のコード領域及び第2のコード領域は2A配列により分離されている。幾つかの実施形態では、前記2A配列は、F2A配列である。
幾つかの実施形態では、前記第1のコード領域の5’は、第1のシグナル配列と融合しており、前記第2のコード領域の5’は、第2のシグナル配列と融合している。幾つかの実施形態では、前記第1のシグナル配列、及び前記第2のシグナル配列は、異なっている。
幾つかの実施形態では、前記5’ITRから開始し、前記3’ITRで終了する領域が、少なくとも約2.5kbである。
本願明細書に開示される幾つかの実施形態は、興味のタンパク質をインビボで生産するための方法を提供し、該方法は、興味のタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む組換え型のアデノ随伴ウイルス(AAV)を提供するステップと、前記組換え型のAAVを被験者に投与し、前記組換え型のAAVが被験者中で抗体を発現し、前記ヌクレオチドは少なくとも約1.4kbである、ステップとを含む。
幾つかの実施形態では、前記興味のタンパク質は、抗体である。幾つかの実施形態では、前記抗体は、全長の抗体である。幾つかの実施形態では、前記抗体は、b12抗−HIV抗体、2G12抗−HIV抗体、4E10抗−HIV抗体、2F5抗−HIV抗体、F10抗−インフルエンザ抗体、FI6抗−インフルエンザ抗体、TCN32抗−インフルエンザ抗体、CR6261抗−インフルエンザ抗体、AR3A抗−HCV抗体、AR3B抗−HCV抗体、AR4A抗−HCV抗体、抗−マラリア抗体、及びこれらのあらゆる変異体からなる群から選択される。
幾つかの実施形態では、前記興味のタンパク質は、前記被験者の血清中で少なくとも約9μg/mLの量で発現される。幾つかの実施形態では、前記興味のタンパク質は、前記被験者の血清中で少なくとも約100μg/mLの量で発現される。幾つかの実施形態では、前記興味のタンパク質は、前記被験者の血清中で少なくとも約500μg/mLの量で発現される。
幾つかの実施形態では、前記組換え型AAVは、ウイルスベクター、AAV増殖性感染を発生させるためのヘルパー機能、及びAAVキャップ遺伝子と共に、パッケージング細胞株を提供すること、ここで、前記ウイルスベクターは、5’AAV末端逆位配列(ITR)、3’AAV ITR、及び興味のタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む;前記パッケージング細胞株の上澄みから組換え型のAAVウイルスを回収すること;により生産される。
幾つかの実施形態では、前記ウイルスベクターは、本願明細書に開示されるウイルスベクターのいずれか1つである。
本願明細書に開示される幾つかの実施形態は、被験者におけるウイルス感染のリスクを低減又は抑制するための方法を提供し、該方法は、ウイルスに対する中和抗体をコードするヌクレオチド配列を含む組換え型アデノ随伴ウイルス(AAV)を提供するステップと;
前記組換え型AAVを被験者に投与し、前記組換え型のAAVが被験者中で抗体を発現するステップと、を含む。
幾つかの実施形態では、前記ウイルスに対する第2の中和抗体をコードするヌクレオチド配列を含む第2の組換え型AAVを更に含む。
幾つかの実施形態では、前記被験者が哺乳動物である。幾つかの実施形態では、前記被験者がヒトである。
幾つかの実施形態では、前記中和抗体は、全長の抗体である。
幾つかの実施形態では、ウイルスベクター治療のない被験者と比較して、少なくとも約5倍、被験者における感染のリスクを低減させる。幾つかの実施形態では、ウイルスベクター治療のない被験者と比較して、少なくとも約20倍、被験者における感染のリスクを低減させる。幾つかの実施形態では、被験者におけるウイルス感染を抑制する。
幾つかの実施形態では、前記抗体は、前記被験者の血清中で少なくとも約9μg/mLの量で発現される。幾つかの実施形態では、前記抗体は、前記被験者の血清中で少なくとも約100μg/mLの量で発現される。幾つかの実施形態では、前記抗体は、前記被験者の血清中で少なくとも約500μg/mLの量で発現される。
幾つかの実施形態では、前記ウイルスは、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、又はC型肝炎ウイルス(HCV)、又はインフルエンザウイルスである。
幾つかの実施形態では、前記中和抗体は、b12抗−HIV抗体、2G12抗−HIV抗体、4E10抗−HIV抗体、2F5抗−HIV抗体、F10抗−インフルエンザ抗体、CR6261抗−インフルエンザ抗体、TCN32抗−インフルエンザ抗体、FI6抗−インフルエンザ抗体、AR3A抗−HCV抗体、AR3B抗−HCY抗体、AR4A抗−HCV抗体、及びこれらのあらゆる変異体からなる群から選択される。
幾つかの実施形態では、前記組換え型のAAVは、筋肉注射、膣内注射、静脈内注射、腹腔内注射、皮下注射、皮膚上投与、皮内投与、又は経鼻投与により前記被験者に投与される。幾つかの実施形態では、前記組換え型のAAVは、前記被験者に多くて1年に1回投与される。幾つかの実施形態では、前記組換え型のAAVは、前記被験者に多くて5年に1回投与される。幾つかの実施形態では、前記組換え型のAAVは、前記被験者に多くて10年に1回投与される。
本願明細書に開示される幾つかの実施形態は、組換え型アデノ随伴ウイルス(AAV)を生産する方法を提供し、該方法は、5’AAV末端逆位配列(ITR)、及び3’AAV ITR、AAV増殖性感染を発生させるためのヘルパー機能、及びAAVキャップ遺伝子を含むウイルスコンストラクトを有するパッケージング細胞株を提供するステップ;前記パッケージング細胞株の上澄みから組換え型のAAVウイルスを回収するステップ;を含む。
幾つかの実施形態では、前記AAVキャップ遺伝子は、血清型1、血清型3、血清型4、血清型5、血清型6、血清型7、血清型8、血清型9、又はこれらの変異体由来のカプシドをコードする。
幾つかの実施形態では、前記ウイルスコンストラクトは、願明細書に記載のウイルスベクターのいずれか1つである。
幾つかの実施形態では、前記組換え型AAVは、自己相補的なAAV(scAAV)ではない。
本願明細書に開示される幾つかの実施形態は、単離、合成、又は組換え型ポリヌクレオチドを提供し、該ポリヌクレオチドは、配列番号:1の配列に対して少なくとも約90%又はそれ以上の配列同一性を有する核酸配列を含む。幾つかの実施形態では、配列番号:2〜4の配列から選択されたヌクレオチド配列を含む。
図1Aは、パネルのプロモーターからルシフェラーゼを発現する、2×10GCのAAV2/8ベクターを筋肉内注射して15週間後におけるルシフェラーゼ活性を示すグラフである(n=2)。 図1Bは、CMVエンハンサー及びβ−アクチンプロモーター、それに続くユビキチンエンハンサー領域を挟んだスプライス供与部位(SD)とスプライス受容部位(SA)を結合させたCASIプロモーターの実施形態の模式図である。 図1Cは、2×10GCの図示のプロモーターにより動かされるルシフェラーゼをコードするAAV2/8を筋肉内注射して8週間後における、CASIプロモーターにより動かされるAAVベクターからのルシフェラーゼ活性を、従来のCMV及びCAGと比較して、示すグラフである(n=2)。 図1Dは、図示のポリアデニル化シグナルにより終結される、WPREあり又はなしの、CMV−駆動のAAVベクターの投与6週間後におけるルシフェラーゼの活性を示すグラフである。 図1Eは、末端逆位配列(ITR)、CASIプロモーター、自己プロセッシング2A配列により分離されたカッパ軽鎖に結合したIgG1重鎖、発現向上のためのWPRE、及びSV40後期−ポリアデニル化シグナルを含む、抗体発現のための発現カセットの模式図である。抗体V−領域の重鎖及び軽鎖は、黒箱で図示される位置でベクターにクローン化された。 図2は、本発明の範囲内にあるAAVベクターの実施形態の模式図である。 図3Aは、上部に示される抗体導入遺伝子、及び、標準又はフリン切断部位を含む最適化されたF2A配列を有するベクターを用いたトランスフェクション後の、インビトロでのELISAによる抗体発現の比較を示す図である。 図3Bは、4E10と、天然、又は、重鎖遺伝子、軽鎖遺伝子、又は両遺伝子と結合した、ヒト成長ホルモン(HGH)由来のシグナルペプチドとを有するベクターを用いたトランスフェクション後の、インビトロでのELISAによる抗体発現の比較を示す棒グラフである。 図3Cは、標準の発現カセット、又はスプライス供与部位及び受容部位が内在的スプライシングの可能性を低減するように変異されたカセット中に4E10を有するベクターを用いたトランスフェクション後の、インビトロでのELISAによる4E10抗体発現の比較を示す棒グラフである。 図3Dは、インビトロでの発現に最適化された、例示的なIgG1導入遺伝子の模式図である。シグナル配列(「SS」)、F2A自己プロセッシングペプチド(「F2A」)、及び予測されるスプライス供与部位及び受容部位(「重鎖定常領域」及び「カッパ定常」内の実線)が強調される。 図4Aは、発現−最適化された導入遺伝子;b12(図4A)から発現される抗体によるHIVの中和について示す図である(n=3、RLU=相対的ルシフェラーゼユニット)。 図4Bは、発現−最適化された導入遺伝子;2G12(図4B)から発現される抗体によるHIVの中和について示す図である(n=3、RLU=相対的ルシフェラーゼユニット)。 図4Cは、発現−最適化された導入遺伝子;4E10(図4C)から発現される抗体によるHIVの中和について示す図である(n=3、RLU=相対的ルシフェラーゼユニット)。 図4Dは、発現−最適化された導入遺伝子;2F5(図4D)から発現される抗体によるHIVの中和について示す図である(n=3、RLU=相対的ルシフェラーゼユニット)。 図5Aは、1×1010ゲノムコピーのルシフェラーゼを発現するAAV2/8を筋肉内注射して15週間後の、代表的なRag2/γcマウスのゼノジェン(Xenogen、登録商標)写真を示す図である。 図5Bは、1×1010又は1×1011GCのルシフェラーゼをコードするAAV2/8を筋肉内注射された、Rag2−/−γc−/−マウスのゼノジェン(Xenogen、登録商標)写真によるルシフェラーゼ活性の量が、長期の用量依存的な発現を示すことを示すグラフである。 図5Cは、1×1010又は1×1011GCの4E10−IgG1を発現するAAV2/8を、Rag2−/−γc−/−マウスに筋肉内注射した後に採取した血清サンプルについての、総ヒトIgG ELISAにより測定した、血液循環中のヒトIgGの濃度を示すグラフである(n=2)。 図6は、免疫不全のNOD/SCID/γc(NSG)及びRag2/γc(Rag2)、又は免疫適格性のC57BL/6(B6)及びBalb/Cマウスのいずれかに、1×1010ゲノムコピーのb12−IgGを産生する最適化された発現ベクターを筋肉内注射した後の、ELISAによるヒトIgGの量を示すプロットである。 図7は、HIV暴露後のHuPBMC−NSGヒト化マウス中のCD4細胞の枯渇を示すグラフである。 図8Aは、ルシフェラーゼ又はb12−IgGのいずれかを発現するベクターを筋肉内注射した6週間後に採取した血清サンプルについて、ELISAにより測定した、血液循環中のヒトIgGの濃度を示すグラフである。 図8Bは、ルシフェラーゼ(左グラフ)又はb12−IgG(右グラフ)を発現するAAV2/8ベクターを6週間前に受けた動物に10ngのp24 NL4−3を腹腔内投与した後のヒト化マウス中のCD4 T細胞の欠乏について示す図である。 図9は、種々のHIV中和抗体により仲介される保護の比較を示す。図9Aは、4つの種々のHIV中和抗体を発現するベクターを筋肉内注射した後に採取した血清サンプルについて、総ヒトIgGELISAにより測定された血液循環中の抗体濃度を示す図である(n=8)。 図9Bは、5ngのp24 NL4−3を用いたHIVの静脈内注射後のCD4細胞欠損に対して、huPBMC−NSGヒト化マウスを保護する際における、4つの種々のHIV中和抗体の相対的効果の比較を示す図である。 図9Cは、注射9週間後の、脾臓から採取された部分の免疫組織化学的染色によるHIVp24検出を示す。矢印はp24発現について陽性のスコアの細胞。スケールバーは40mm。 図9Dは、脾臓の免疫化学的染色の定量を示す図であり、感染した動物の脾臓中のp24を発現する細胞の相対度数を示す。ND、未検出。アスタリスクは、両側t−testにより、ルシフェラーゼコントロールマウスと抗体を発現するマウスとで大きく異なる結果を示す(n=4〜6)、**P、0.01、***P、0.0001。図9A〜Bは、平均値及びs.e.m.を示す;図9Dは平均値及びs.d.を示す。 図10は、HIV投与前の総ヒトIgG及びgp120結合IgGの血清濃度を示す。図10Aは、ルシフェラーゼ又はb12抗体のいずれかを発現するベクターの筋肉内注射5週間後、ヒトPBMCの養子移入3週間後、及びHIV静脈内注射の前日に採取した血清サンプルについての、ヒトIgG ELISAにより測定した、生着細胞により産生される総ヒト抗体の濃度、及びVIPを示すグラフである(n=8)。 図10Bは、HIVに特異的な抗体の濃度を測定するために、gp120特異的ELISAを用いて定量した同じ時間点における抗体濃度を示すグラフである(n=8)。 b12抗体に仲介されるCD4細胞保護の経時的に示すグラフである。右端に示されるNL4−3の用量による静脈内注射の結果としてのhuPBMC−NSGヒト化マウスにおけるCD4細胞欠損である。ルシフェラーゼを発現するマウス(左プロット)はCD4細胞喪失に脆弱であり、b12を発現するもの(右プロット)は全ての用量でHIVからの保護を示した。 図12Aは、AAV投与後に採取した血清サンプルについて、総ヒトIgG ELISAにより決定した、用量の関数としてのb12発現を、経時的に示すプロットである。ルシフェラーゼ発現ベクターを受けたマウスはヒト抗体の検出を示さなかった(n=12)。 図12Bは、HIVに結合することが可能な抗体画分を測定するために、投与1日前、ヒトPBMCの養子移入3週間後、及びgp120特異的ELISAにより決定される図示のAAV容量の筋肉内投与15週間後における、血清中のb12濃度を示す(n=8〜12)。 図12Cは、10ngのNL4−3をある範囲のb12を発現する動物への静脈内注射の結果としての、huPBMC−NSGヒト化マウスにおけるCD4細胞欠損を示すプロットであり、感染に対する保護のために必要な最小用量の抗体を示す。図12A及び12Cは、平均値及び標準誤差を示し、図12Bは、個々の動物及び平均を示す(n=8〜12)。 図13Aは、AAV投与後に採取した血清サンプルについて総ヒトIgGELISAにより決定した、用量の関数としてのVRC01発現を、経時的に示すプロットである(n=8)。ルシフェラーゼ発現ベクターを受けたマウスはヒト抗体の検出を示さなかった(n=12)。 図13Bは、HIVに結合することが可能な抗体画分を測定するために、投与1日前、ヒトPBMCの養子移入3週間後、及びgp120特異的ELISAにより決定される図示のAAV容量の筋肉内投与15週間後における、血清中のVRC01濃度を示す(n=8〜12)。 図13Cは、10ngのNL4−3をある範囲のVRC01を発現する動物への静脈内注射の結果としての、huPBMC−NSGヒト化マウスにおけるCD4細胞欠損を示すプロットであり、感染に対する保護のために必要な最小用量の抗体を示す。図13A及び13Cは、平均値及び標準誤差を示し、図13Bは、個々の動物及び平均を示す(n=8〜12)。 図14は、1×1011ゲノムコピー(GC)の、Balb/Cマウスにおける未変性のb12、F10、又はCR6261抗体を発現する組換え型AAVウイルスの筋肉内注射後の、ELISAによる血清中のヒトIgGの定量を示すグラフである(プロットは平均及び標準誤差を示す、n=8)。 図15は、未変性のF10及びCR6261抗体の発現の増大を示す。図15Aは、F10又はCR6261重鎖及びb12軽鎖からなるキメラコンストラクトと比較した、b12抗体とF10及びCR6261 WT配列とを比較した棒グラフである。 図15Bは、AAVベクター中に用いられる、様々な変性b12及び/又は4E10抗体軽鎖をリストする表である。 図15Cは、b12に融合されたF10VL配列からなるF10抗体軽鎖変異体、及び/又は4E10抗体軽鎖配列の発現レベルを比較する棒グラフである。 図15Dは、b12に融合されたCR6261配列からなるCR6261抗体軽鎖変異体、及び/又は4E10抗体軽鎖配列の発現レベルを比較する棒グラフである。 図16Aは、1×1011ゲノムコピー(GC)の、Balb/Cマウスにおけるb12、F10、又はCR6261抗体を産生する最適化した発現ベクターの筋肉内注射後の、ELISAによる血清中のヒトIgGの定量を示すグラフである(プロットは平均及び標準誤差を示す、n=6)。 図16Bは、GFPレポーターアッセイを用いた5つの株のインフルエンザ(PR/8、CA/09、SI/06、VN/04、JP/57)に対して測定した、b12、F10又はCR6261抗体を発現するVIPを与えられたマウスから採取した血清の中和活性を示すプロットである。値は、インフルエンザ感染を50%中和する血清の系列希釈として計算した。ダッシュ線は試験した最低の希釈(20倍)を示し、この線以下の値は、カーブフィッティングから外掃され、中和活性が検出されないことを示す軸に沿ってプロットされたものである。 図17Aは、b12、F10、又はCr6261を発現するベクターの筋肉内注射5週間後、及びウイルス注射の2日前に採取した血清サンプル中の総ヒトIgG ELISAにより決定された血液循環中のヒトIgGの濃度を示すグラフである。 図17Bは、1×10PFUのCA/09インフルエンザをコントロール(b12)又はF10−IgGを発現するVIPを受けた動物中に経鼻投与した後の、Balb/Cマウスにおいて観察される体重減少を示すグラフである(n=8)。 図17Cは、CA/09の投与4日後の体重減少とCR6261−IgG濃度との相関を示すグラフである。d、5×10PFUのSI06をコントロール(b12)又はF10−IgGを発現するVIPを受けた動物に経鼻投与した後のBalb/Cマウスにおいて観察された体重減少。 図17Dは、PR/8の経鼻投与後のb12及びF10を発現するBalb/Cマウスにおける生存率を示すグラフである。 図17Eは、1000PFUのPR/8を、コントロール(b12)又はF10−IgGを発現するVIPを受けた動物に経鼻投与した後のBalb/Cマウスにおいて観察された体重減少を示すグラフである(n=8)。 図17Fは、CA/09(図17F)投与後の、b12、F10又はCR6261のいずれかを発現する組換え型AAVを受けた動物から採取された血清を用いてGFPレポーターアッセイにより検出した、5つのインフルエンザ株(PR/8、CA/09、SI/06、VN/04、JP/57)のインビトロ中和を示すプロットである。 図17Gは、SI06(図17G)投与後の、b12、F10又はCR6261のいずれかを発現する組換え型AAVを受けた動物から採取された血清を用いてGFPレポーターアッセイにより検出した、5つのインフルエンザ株(PR/8、CA/09、SI/06、VN/04、JP/57)のインビトロ中和を示すプロットである。値は、インフルエンザ感染を50%中和する血清の系列希釈として計算した。ダッシュ線は試験した最低の希釈(20倍)を示し、この線以下の値は、カーブフィッティングから外掃され、中和活性が検出されないことを示す軸に沿ってプロットされたものである。 図18Aは、1×1011GCのルシフェラーゼを発現するベクターの筋肉内注射後の、若齢(3月)又は高齢(12月)のNOD/SCID/γc−/−(NSG)マウスのゼノジェン(登録商標)イメージングによるルシフェラーゼ発現の定量を示すグラフである(n=8)。 図18Bは、1×1011GCのF10−IgGを発現するベクターの筋肉内注射後の、若齢(3月)又は高齢(12月)のNSGマウスの血清中のELISAによるヒトIgGの定量を示すグラフである(n=8)。 図18Cは、1000PFUのPR/8インフルエンザの経鼻投与後の、ルシフェラーゼ又はF10−IgGを発現する組換え型AAVを受けた3月齢のNSGマウスの生存率(左)及び体重減少(右)を示すグラフである(n=6〜8)。 図18Dは、1000PFUのPR/8インフルエンザの経鼻投与後の、ルシフェラーゼ又はF10−IgGを発現する組換え型AAVを受けた12月齢のNSGマウスの生存率(左)及び体重減少(右)を示すグラフである(n=4〜6)。 図18Eは、1000PFUのPR/8インフルエンザの投与5日後の、VIPを発現するルシフェラーゼ又はF10−IgGのいずれかを受けた3月齢のNSGマウスから採取した代表的な肺切片のヘマトキシリン及びエオシン染色を示す図である。 図18Fは、熟練の病理学者により定量された炎症を示す序数スコアを示すプロットである(0=炎症なし、5=最大の炎症)。 図18Gは、動物が分析のために殺処分された時の、時間の関数としての肺組織中のインフルエンザRNAの定量を示すプロットである。 図19Aは、実施例12で用いられる低用量のマウスへのHIV投与計画の模式図である。隔週、マウスを採決し、その時に太矢印により示されるように、種菌の表面を傷つけない膣内投与により、50ngのJR−CSFのp24を投与した。 図19Bは、フローサイトメトリーにより測定されたHIV感染の結果としての血液循環中のCD4細胞欠損を経時的に示すグラフである。 図19Cは、Abbott RealTime HIV−1 Viral Load qPCR assayにより測定された、13回の膣内投与後の、殺処分時の、血漿中のHIVウイルス量を示すプロットである。このアッセイの検出限界は200コピー/mLである。未検出サンプルは検出限界にプロットした。 図20は、b12、AR3A、及びAR3Bを発現する組換え型AAVウイルスの投与後の、ELISAによる血清中のヒトIgGの定量を示すグラフである。
下記の詳細な説明は添付図面を参照しその一部とする。詳細な説明、図面、及び請求項に例示される実施形態は限定することを意味しない。本願発明の主題の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施形態を用いることができ、他の変更をなすことができる。本願明細書に概して記載され図面に例示される、本願発明の態様は、広範な異なる構成において、変更、置換、結合、設計されることができ、これら全ては本開示に明確に示されその一部をなす。
本願発明は、組換え型アデノ随伴ウイルス(AAVs)の産生に有用なウイルスベクター、適切な環境、例えば、細胞、組織、器官、又は組換え型AAVxでトランスフェクトされた患者中で、1種又は複数種の興味のタンパク質を発現することが可能な組換え型AAVsを提供する。本願明細書は、組換え型AAVsの製造及び使用方法も開示する。例えば、組換え型AAVsは、ビボ、エクスビボ、又はインビトロで、興味のタンパク質を産生するために用いることができる。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質の発現は、1つ又は複数の疾患又は障害を、ウイルス感染のリスクを低減又は阻害するなど、診断、予防、治療するために用いることができる。
幾つかの実施形態では、AAVの5’末端逆位配列(ITR)及び3’AAV ITR、プロモーター、1種又は複数種の興味のタンパク質をコードするポリヌクレオチドの挿入を可能とするプロモーターの下流の制限部位、制限部位の下流の転写調節エレメントを含み、ここで、プロモーター、制限部位、及び転写調節エレメントは、5’AAV ITRの下流及び3’AAV ITRの上流に位置する。ウイルスベクターは、例えば、1種又は複数種の興味のタンパク質(例えば、抗体)を発現さえるために用いることができる。例えば、ウイルスベクターは、1種又は複数種の抗−HIV抗体、抗−HCV抗体、抗−インフルエンザ抗体をコードするポリヌクレオチド、又はそれらの組み合わせを含むことができる。ウイルスベクターは、例えば、診断又は治療目的で患者中で、高レベルの興味のタンパク質(例えば、抗体)を産生するために用いることができる。
[定義]
特に断りのない限り、本願明細書に用いられる技術的及び化学的用語は、本願発明が属する技術の当業者により一般的に理解されるのと同じ意味を有する;例えば、Singleton et al., Dictionary of Microbiology and Molecular Biology 2nd ed., J. Wiley & Sons (New York, N.Y. 1994); Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Springs Harbor Press (Cold Springs Harbor, N.Y. 1989)参照。本願発明の目的のため、下記の用語を定義する。
本願明細書に用いられる「ベクター」という用語は、宿主細胞に対して遺伝子材料を伝達するために用いられる、ポリヌクレオチドコンストラクト、一般的に、プラスミド又はウイルスを指す。ベクターは、例えば、ウイルス、プラスミド、コスミド°、又はファージとし得る。本願発明で用いられるベクターは、DNA又はRNAのいずれかからなる。幾つかの実施形態では、ベクターは、DNAからなる。「発現ベクター」は、適切な環境にあるときに、1つ又は複数の遺伝子によりコードされたタンパク質の発現を行うことができるベクターである。ベクターは、好適には自己複製することができる。一般的に、発現ベクターは、転写プロモーター、遺伝子、及び転写ターミネーターを含む。遺伝子発現は、通常、プロモーターの制御下におかれ、遺伝子はプロモーターに対して「操作可能に結合」されると言われる。
本願明細書に用いられる「コンストラクト」という用語は、特定のヌクレオチド配列の発現の目的で生成された組換え型の核酸、又は他の組換え型ヌクレオチド配列の構築において用いられるものを指す。
本願明細書に用いられる「核酸」及び「ポリヌクレオチド」という用語は、変換可能であり、あらゆる核酸を指し、ホスホジエステル結合、又は、リン酸ジエステル、アミド亜リン酸エステル、シロキサン、カーボネート、カルボキシメチルエステル、アセトアミダイト、カーバメート、チオエステル、架橋アミド亜リン酸エステル、架橋メチレンホスホネート、架橋アミド亜リン酸エステル、架橋アミド亜リン酸エステル、架橋メチレンホスホネート、ホスホロチオエート、メチルホスホネート、ホスホロジチオエート、架橋ホスホロチオエート、又はスルホン結合、及びかかる結合の組み合わせ等の変性した結合のいずれかからなる。「核酸」及び「ポリヌクレオチド」という用語は、5種の生物学的に生じる塩基(アデニン、グアニン、チミン、シトシン、ウラシル)以外の塩基からなる核酸をも特に含む。
「調節エレメント」及び「発現制御エレメント」という用語は、変換可能に用いられ、特定のホスト生物における操作可能に結合されたコード配列の発現に影響し得る核酸分子を指す。これらの用語は、広く用いられ、転写を促進又は制御する全てのエレメントに及び、プロモーター、RNAポリメラーゼ及び転写因子の基本的な相互作用に必要なコアエレメント、上流エレメント、エンハンサー、及び反応エレメント(Lewin,“Genes V”(Oxford University Press,Oxford参照) pages 847−873)を含む。原核生物における例示的な調節エレメントは、プロモーター、オペレーター配列、及びリボソーム結合部位を含む。真核細胞において用いられる調節エレメントは、制限なく、宿主細胞中におけるコード配列の発現及び/若しくはコードされたポリペプチドの産生を、提供及び/又は調節する、プロモーター、エンハンサー、スプライシングシグナル、ポリアデニル化シグナル、ターミネーター、タンパク質分解シグナル、内部リボソーム結合部位(IRES)、2A配列、及びその同類物等の、転写及び翻訳制御配列を含む。
本願明細書に用いられる、2A配列又は要素は、2つのタンパク質の間にリンカーとして導入される小ペプチドを指し、自律的なリボソーム内のポリタンパク質の自己プロセッシングを可能にする(例えば、de Felipe. Genetic Vaccines and Ther. 2:13 (2004);deFelipe et al. Traffic 5:616−626 (2004)参照)。これらの短いペプチドは、1つのベクターからの複数のタンパク質の共発現を可能にする。多くの2Aエレメントは当技術分野において知られている。2A配列の例は、本願明細書に開示される方法及びシステムにおいて用いることができ、限定されることなく、米国特許出願公開第20070116690号明細書に記載される、***ウイルス(F2A)、ウマ鼻炎Aウイルス(E2A)、Thosea asignaウイルス(T2A)、及びブタテッショウウイルス(P2A)由来の2A配列を含む。
本願明細書に用いられる「プロモーター」という用語は、RNAポリメラーゼの結合を可能にし、遺伝子の転写をさせるヌクレオチド配列である。一般的には、プロモーターは、遺伝子の転写開始部位付近の、遺伝子の5’コード領域、に位置する。転写かの開始において機能するプロモーター内の配列要素は、共通ヌクレオチド配列を特徴とする。プロモーターの例としては、特に限定されないが、細菌、酵母、植物、ウイルス、及び哺乳類(ヒトを含む)由来のプロモーターが挙げられる。プロモーターは、誘導的、抑制的、及び/又は恒常的であり得る。誘導的プロモーターは、例えば、温度変化等の培養条件の何らかの変化に応じて、その制御下でDNAからの転写のレベルの増大を開始する。
本願明細書に用いられる「エンハンサー」という用語は、転写の開始部位に関するエンハンサーの距離又は配向に関係なく、転写の効率を増加することが可能な調節エレメントの一種を指す。
本願明細書に用いられる「抗体」という用語は、広義で用いられ、特に、ヒト、非ヒト(例えば、マウス)、及びヒト化のモノクローナル抗体(全長モノクローナル抗体を含む)、ポリクローナル抗体、多重特異性抗体(例えば、二重特異性抗体)、及び、所望の生物学的活性を示す限り抗体断片に及ぶ。様々な工程を、本願明細書に記載されるシステム及び方法を用いて発現することができる。「抗体」及び「免疫グロブリン」は、通常、ヘテロ四量体の糖タンパク質であり、2つの同じ軽鎖(L)及び2つの同じ重鎖(H)を含む。各軽鎖はジスルフィド結合により重鎖に結合される。ジスルフィド結合の数は異なる免疫グロブリンのイソタイプの重鎖の中で変化する。各重鎖は、可変領域(VH)とそれに続く多数の定常領域を含む。各軽鎖は、一端の可変領域(VL)及び他端の定常領域を含む。軽鎖の定常領域は重鎖の第一の定常領域と繋がっており、軽鎖の可変領域は重鎖の可変領域と繋がっている。抗体は、特定の抗原に対する結合能力を示し、免疫グロブリンは、抗体と、抗原特異性を欠く他の抗体様分子との両方を含む。後者のポリペプチドは、例えば、リンパ系により低レベルで、ミエローマにより高レベルで産生される。
本願明細書に用いられる「変異体」は、参照ポリヌクレオチド(又はポリペプチド)に実質的に類似する配列を有するポリヌクレオチド(又はポリペプチド)を指す。ポリヌクレオチドの場合、変異体は、参照ポリヌクレオチドと比較して、5’末端、3’末端、及び/又は1つ又は複数の内部部位に、1つ又は複数のヌクレオチドの欠損、置換、追加を有することができる。変異体と参照ポリヌクレオチドとの間の配列の類似及び/又は相違は、当技術分野における従来の技術、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、及びハイブリダイゼーション技術を用いて検出することができる。変異体のポリヌクレオチドは、例えば、部位特異的変異導入を用いて生じさせたもの等の、合成的に生み出されたポリヌクレオチドをも含む。一般的に、変異体のポリヌクレオチドは、特に限定されないが、DNAを含み、参照ポリヌクレオチドに対して、当業者に知られる配列アラインメントプログラムにより決定して、少なくとも約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%又はそれを超える配列同一性を有することができる。
ポリペプチドの場合、変異体は、参照ポリペプチドと比較して、1つ又は複数のアミノ酸の欠損、置換、追加を有することができる。変異体と参照ポリペプチドとの間の配列の類似及び/又は相違は、当技術分野において既知の従来の技術、例えば、ウェスタンブロットを用いて検出することができる。一般的に、ポリペプチドの変異体は、参照ポリペプチドと比較して、当業者に知られるアラインメントプログラムにより決定して、少なくとも約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%又はそれを超える配列同一性を有することができる。
本願明細書に用いられる「トランスフェクション」は、例えば、細胞を下記の組換え型AAVウイルスで接触させること等による、宿主細胞への核酸を導入することを指す。
本願明細書に用いられる「導入遺伝子」は、ヒトの介入により標的細胞の1つ又は複数のクロモソーム(染色体切断点)に組み入れられるあらゆるヌクレオチド又はDNA配列を指す。幾つかの実施形態では、導入遺伝子は、興味のタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含む。タンパク質をコードするポリヌクレオチドは、興味の遺伝子の所望の発現を得るために有用である、転写調節配列等の他の配列に、一般的に操作可能に結合される。幾つかの実施形態では、導入遺伝子は、追加的に、核酸、又は組み入れられたクロモソームをマークするために用いられる他の分子を含むことができる。
本願明細書に用いられる「治療」は、患者により明らかにされたか、又は、患者が感染しやすい、疾患、障害、又は治療学的な症状に応じてなされる医療上の介入を指す。治療の目的は、特に限定されないが、徴候の緩和若しくは予防、疾患、障害若しくは症状の進行若しくは悪化の減速若しくは停止、及び/又は疾患、障害若しくは症状の寛解を含む。「治療」は、治療上の処置及び予防的若しくは予防上の手段の1つ又は両方を指す。治療を必要とする被験者は、疾患、障害、若しくは不所望の生理的症状に既に罹患しているもの、及び疾患、障害、若しくは不所望の生理的症状が予防されるべきものを含む。
本願明細書に用いられる「有効量」という用語は、有益又は所望の、生物学的及び/又は臨床的結果に効果を与えるのに十分な量を指す。
本願明細書に用いられる「被験者」は、治療、観察又は実験の対象である動物を指す。「動物」は、魚、貝、爬虫類、特に、哺乳類等の、低血−及び温血−の脊椎動物及び無脊椎動物を含む。本願明細書に用いられる「哺乳類」は、哺乳類の分類に属する個体を差、特に限定されないが、ヒト、飼育動物及び家畜、動物園の動物、スポーツ及びペットの動物を含む。哺乳類の非制限例としては、マウス;ラット;ウサギ;ギニアブタ;イヌ;ネコ;ヒツジ;ヤギ;乳牛;ウマ;サル、チンパンジー、及び類人猿等の霊長類、並びに、特にヒトを含む。いくつかの実施形態では、哺乳類はヒトである。しかしながら、幾つかの実施形態では哺乳類はヒトではない。
[アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター]
アデノ随伴ウイルス(AAV)は複製欠損性のパルボウイルスであり、145塩基の末端逆位配列を含む長さ約4.7kbの1本鎖DNAゲノムである。ITRsはAAV DNAの宿主細胞ゲノムへの導入の役割をする。AAVが宿主細胞に感染したとき、ウイルスゲノムは宿主のクロモソームに導入し、細胞に潜伏感染する。自然系では、ヘルパーウイルス(例えば、アデノウイルス又はヘルペスウイルス)が感染細胞においてAAVウイルスの産生を安納にする遺伝子を提供する。アデノウイルスの場合、遺伝子E1A、E1B、E2A、E4、及びVAがヘルパー機能を提供する。ヘルパーウイルスでの感染時、AAVパルボウイルスは救出、増幅され、AAV及びアデノウイルスの両方が産生される。Rep及び/又はCap遺伝子を有しない組換え型AAVベクターの例では、AAVは非導入である。
1種又は複数種の興味のタンパク質、例えば、長さで500アミノ酸を超えるタンパク質のコード領域を含むAAVベクターが提供される。AAVベクターは、AAVの5’末端逆位配列(ITR)、3’AAV ITR、プロモーター、及び、1種又は複数種の興味のタンパク質をコードするポリヌクレオチドの挿入を可能にするプロモーターの下流の制限部位を含み、ここで、プロモーター及び制限部位は、5’AAV ITRの下流、及び3’AAV ITRの上流に位置する。幾つかの実施形態では、組換え型AAVベクターは、制限部位の下流、及び3’AAV ITRの上流の転写後調節エレメントを含む。幾つかの実施形態では、本願明細書に開示されるAAVベクターは、宿主細胞において興味のタンパク質を発現することができる組換え型AAVウイルスを産生するための、興味のタンパク質をコードする導入遺伝子を有するAAV導入ベクターとして用いることができる。
ウイルスベクターの精製は、特に制限されることなく、例えば、Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y. (1989))に記載されるような、制限エンドヌクレアーゼダイジェッション、ライゲーション、トランスフォーメーション(形質転換)、プラスミド精製、及びDNAシーケンシングを含む、当該技術分野においてよく知られたあらゆる適切な遺伝子工学技術を用いて行うことができる。
ウイルスベクターは、あらゆる公知の生物のゲノム由来の配列を導入することができる。配列は、その未変性の形式で導入することができ、所望の活性を得るためにあらゆる方法で変性することができる。例えば、配列は、挿入、欠損又は置換を含む。
[プロモーター]
様々なプロモーターは、操作可能に本願明細書に開示のウイルスベクター中の興味のタンパク質のコード領域を含む核酸に結合することができる。幾つかの実施形態では、プロモーターは、標的細胞等、ウイルスベクター由来のウイルスで感染した細胞における興味のタンパク質の発現を動かすことができる。プロモーターは、天然の又は非天然のものとすることができる。
プロモーターの例は、特に限定されることなく、ウイルスプロモーター、植物のプロモーター及び哺乳類のプロモーターを含む。ウイルスプロモーターの例は、特に限定されることなく、サイトメガロウイルス(CMV)仲介初期プロモーター、Alexopoulou et al. BMC Cell Biology 9:2, (2008))に記載されるCAGプロモーター(CMV初期エンハンサーエレメント、及びニワトリβ−アクチンプロモーターの組み合わせ)、サルウイルス40(SV40)プロモーター、Brisson et al., Nature 1984, 310:511−514に記載されるカリフラワーモザイクウイルス(CaMV)の35SRNA及び19SRNAプロモーター、タバコモザイクウイルス(TMV)に対する外被タンパク質プロモーター、及びこれらのあらゆる変異体、を含む。
植物のプロモーターの例は、特に限定されることなく、Gurley et al., Mol. Cell. Biol. 1986, 6:559−565に記載される大豆hsp17.5−E又はhsp17.3−B等のヒートショックプロモーター、及びこれらのあらゆる変異体を含む。哺乳類のプロモーターの例は、特に限定されることなく、ヒト伸長因子(EF1−1α)プロモーター、ヒトユビキチンC(UCB)プロモーター、マウスホスホグリセリン酸キナーゼ−1(PGK)プロモーター、及びこれらのあらゆる変異体を含む。
幾つかの実施形態では、プロモーターは、少なくともCAGプロモーターの一部を含む合成プロモーターである。CAGプロモーターの一部は、配列番号:3に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する核酸配列を含むことができる。
幾つかの実施形態では、プロモーターはCMVエンハンサーを含む。幾つかの実施形態では、プロモーターはUBCエンハンサーを含む。幾つかの実施形態では、プロモーターは少なくともCMVエンハンサーの一部を含む。例えば、CMVエンハンサーは、配列番号:2に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する。幾つかの実施形態では、プロモーターはUBCエンハンサーの少なくとも一部を含む。UCBエンハンサーは、配列番号:4に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する。
幾つかの実施形態では、プロモーターは、配列番号:1のヌクレオチド配列を有する合成CASIプロモーターである。合成CASIプロモーターはCMVエンハンサーの一部、ニワトリβ−アクチンプロモーター、及びUBCエンハンサーの一部を含む。幾つかの実施形態では、プロモーターは、配列番号:1に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する核酸配列を含むことができる。幾つかの実施形態では、プロモーターは、配列番号:1に対して少なくとも約90%同一である核酸配列を含む。幾つかの実施形態では、プロモーターは、配列番号:1に対して少なくとも約95%同一である核酸配列を含む。幾つかの実施形態では、プロモーターは、配列番号:1の核酸配列を含む。
幾つかの実施形態では、ベクターは、哺乳類宿主細胞中のRNA転写物のプロセッシングを促進する1つ又は複数のイントロンを含むことができる。かかるイントロンの非制限例は、ウサギβ−グロビンイントロンである。幾つかの実施形態では、イントロンは合成イントロンである。例えば、合成イントロンは、配列番号:8に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する核酸配列を含むことができる。ベクター中のイントロンの位置は変えることができる。幾つかの実施形態では、イントロンはプロモーターと制限部位との間に位置する。幾つかの実施形態ではイントロンはプロモーターの中に位置する。幾つかの実施形態では、イントロンはUCBエンハンサーを含む。UCBエンハンサーは、配列番号:4に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する核酸配列を含むことができる。
幾つかの実施形態では、プロモーターは1種又は複数種の興味のタンパク質をコードするポリヌクレオチドに操作可能に結合される。幾つかの実施形態では、プロモーターは、興味の抗体の重鎖及び/又は軽鎖(抗体の重鎖及び軽鎖可変領域等)をコードするポリヌクレオチドに操作可能に結合される。幾つかの実施形態では、プロモーターは、重鎖及び軽鎖遺伝子の多シストロン性発現を可能にするために、興味の抗体の重鎖及び軽鎖をコードするポリヌクレオチドに操作可能に結合される。幾つかの実施形態では、2A配列又はIRES要素は、各サブユニットの同等な発現を容易にするために、ベクター中の重鎖可変領域のコード領域と、軽鎖可変領域のコード領域との間に位置する。代わりに、重鎖及び軽鎖をコードするポリヌクレオチドは、それぞれ適切なウイルスベクター中で、標的細胞に別々に導入されることができる。
プロモーターのサイズは変えることができる。AAVのパッケージング能力が限られているため、サイズの小さいプロモーターを用いることが好ましいが、同時に、宿主細胞中で興味のタンパク質の高レベルの産生を可能にする。例えば、幾つかの実施形態では、多くとも約1.5kb、多くとも約1.4kb、多くとも約1.35kb、多くとも約1.3kb、多くとも約1.25kb、多くとも約1.2kb、多くとも約1.15kb、多くとも約1.1kb、多くとも約1.05kb、多くとも約1kb、多くとも約800塩基対、多くとも約600塩基対、多くとも約400塩基対、多くとも約200塩基対、多くとも約100塩基対である。
プロモーターのヌクレオチド配列は、発現効率を向上するために変性させることもできる。例えば、プロモーターは、1つ又は複数のスプライス供与部位、1つ又は複数のスプライス受容部位、及び/又はその組み合わせを含むことができる。幾つかの実施形態では、プロモーターは、スプライス供与部位、及びスプライス受容部位を含む。幾つかの実施形態では、プロモーターは、1つ又は複数のスプライス供与部位を含み、スプライス受容部位を含まない。幾つかの実施形態では、プロモーターは、スプライス供与部位を含まず、1つ又は複数のスプライス受容部位を含む。例えば、幾つかの実施形態では、スプライス供与部位は、配列番号:6に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する核酸配列を含むことができる。
[調節エレメント]
様々な転写後調節エレメントは、例えば、宿主細胞で興味のタンパク質の発現レベルを増加させるために、ウイルスベクター中に用いることができる。幾つかの実施形態では、転写後調節エレメントは、ウイルスの転写後調節エレメントとすることができる。ウイルスの転写後調節エレメントの非制限例としては、ウッドチャック肝炎ウイルス(WPRE)転写後調節エレメント、B型肝炎ウイルス転写後調節エレメント(HBVPRE)、RNA輸送要素(RTE)、及びこれらの変異体を含む。WPREは、配列番号:7に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する核酸配列を含むことができる。RTEは、rev応答エレメント、例えば、レンチウイルスのRREとすることができる。非制限例は、ウシ免疫不全ウイルスrev応答エレメント(RRE)である。CTEの例は、特に限定されることなく、マソン・ファイザー・サルウイルスCTE、及びトリ白血病ウイルスCTEを含む。
本願明細書に記載されるウイルスベクターは、細菌宿主細胞、それに導入されたもの等の、原核生物のレプリコン(すなわち、原核宿主細胞において染色体外で組換え型DNA分子の自発的付す製及び維持を行う能力を有するDNA配列)を含むことができる。かかるレプリコンは、当技術分野でよく知られている。加えて、原核生物のレプリコンを含むベクターは、その発現が薬剤耐性等の検出可能なマーカーを与える遺伝子をも含むことができる。一般的な細菌の薬剤耐性遺伝子はアンピシリン又はテトラサイクリンに対する耐性を与えるものである。
幾つかの実施形態では、AAVベクターは、薬剤耐性選択マーカー等、真核細胞において効果的な選択マーカーの遺伝子を含むことができる。この選択マーカー遺伝子は選択的培養培地中において生育される形質転換した宿主細胞の生存又は増殖に必要な因子をコード化することができる。選択遺伝子を含むベクターで形質転換されていない宿主細胞は、培養培地中で生存しない。一般的な選択遺伝子は、例えば、アンピシリン、ネオマイシン、メトトレキサート、カナマイシン、ゲンタマイシン、ゼオシン、又はテトラサイクリン等の抗生物質又は他の毒物に対する耐性を与え、栄養要求性の欠損を補完し、又は培地から引かれる必須栄養を供給するタンパク質をコード化する。
本願明細書に開示されるウイルスベクターは、転写開始領域及び/又は転写終結領域等、様々な調節エレメントを含むことができる。転写終結領域の例は、特に限定されることなく、ポリアデニル化シグナル配列である。ポリアデニル化シグナル配列は、特に限定されることなく、ウシ成長ホルモン(BGH)、ポリ(A)、SV40後期ポリ(A)、ウサギβ−グロビン(RBG)ポリ(A)、チミジンキナーゼ(TK)ポリ(A)配列、及びこれらのあらゆる変異体を含む。幾つかの実施形態では、転写終結領域は転写後調節エレメントの下流に位置する。幾つかの実施形態では、転写終結領域は、ポリアデニル化シグナル配列である。幾つかの実施形態では、転写終結領域はSV40後期ポリ(A)配列である。
本願明細書に開示されるウイルスベクターは、プロモーターの下流の制限部位の直後に1つ又は複数のAヌクレオチドを含むことができる、ここで、制限部位は、興味のタンパク質をコード化するポリヌクレオチドの挿入を可能にする。例えば、1つ又は複数のAヌクレオチドは、ベクターに興味のタンパク質をコードするポリヌクレオチドを挿入した後に、興味のタンパク質のTAA終止コドンの直後に位置する。幾つかの実施形態では、1つのAヌクレオチド、2つのAヌクレオチド、3つのAヌクレオチド、又はそれを超えるものが制限部位の直後に位置する。幾つかの実施形態では、1つのAヌクレオチド、2つのAヌクレオチド、3つのAヌクレオチド、又はそれを超えるものが興味のタンパク質のTAA終止コドンの直後に位置する。
幾つかの実施形態では、ウイルスベクターは、真核生物における複製及び組込みに適したベクターを作製する追加の配列を含むことができる。他の実施形態では、本願明細書に開示されるウイルスベクターは、原核生物及び真核生物の両方における複製及び組込みに適したベクターを作製するシャトルエレメントを含むことができる。幾つかの実施形態では、ウイルスベクターは、プロモーター及びエンハンサー等の追加の転写及び翻訳開始配列;及びポリアデニル化シグナル等の追加の転写及び翻訳ターミネーターを含むことができる。
幾つかの実施形態では、ウイルスベクターは、例えば、1本のmRNAからの複数のタンパク質の翻訳を可能にする制御配列を含むことができる。かかる制御配列の非制限例としては、内部リボソーム結合部位(IRES)、及び2A自己プロセッシング配列が挙げられる。幾つかの実施形態では、2A配列は、***ウイルスからの2Aペプチド部位(F2A配列)である。幾つかの実施形態では、F2A配列は、標準的なフリン結合部位を有する。例えば、フリン結合部位を有するF2A配列は、配列番号:9に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する核酸配列を含むことができる。幾つかの実施形態では、F2A配列は、変性されたフリン結合部位を有する。例えば、変性されたフリン結合部位を有するF2A配列は、配列番号:10に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する核酸配列を含むことができる。
ウイルスベクターは、また、幾つかの実施形態では、1種又は複数種の興味のタンパク質及び他のタンパク質をコードする核酸配列の挿入を提供するために、プロモーター配列付近に位置する、1つ又は複数の制限部位を有する。
[興味のタンパク質]
本願明細書に用いられる「興味のタンパク質」は、天然由来及び非天然由来のタンパク質を含む、あらゆるタンパク質とすることができる。幾つかの実施形態では、1種又は複数種の興味のタンパク質をコードするポリヌクレオチドは、本願明細書に開示されるウイルスベクターに挿入することができ、ポリヌクレオチドはプロモーターに操作可能に結合される。幾つかの実施形態では、プロモーターは、宿主細胞(例えば、ヒト筋肉細胞)において興味のタンパク質の発現を駆動することができる。
興味のタンパク質の例としては、特に限定されることなく、ルシフェラーゼ;蛍光タンパク質(例えば、GFP);成長ホルモン(GHs)及びその変異体;インスリン様成長因子(IGFs)及びその変異体;顆粒球コロニー刺激因子(G−CSFs)及びその変異体;エリスロポエチン(EPO)及びその変異体;プロインスリン、プレプロインスリンインスリン、インスリン、インスリンアナログ等のインスリン及びその同等物;ハイブリッド抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、モノクローナル抗体等の抗体及びその変異体;抗体の抗原結合断片(Fab断片)、抗体の単鎖可変断片(scFV断片);ジストロフィン及びその変異体;凝固因子及びその変異体;嚢胞性線維症膜コンダクタンス制御因子(CTR)及びその変異体;並びに、インターフェロン及びその変異体、が挙げられる。
幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は、治療用タンパク質又はその変異体である。治療用タンパク質の非制限例は、β−グロビン、ヘモグロビン、組織プラスミノーゲンアクチベーター、及び凝固因子等の血液因子;コロニー刺激因子(CSF);IL−1、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8、IL−9等のインターロイキン;ケラチノサイト増殖因子(KGF)、幹細胞因子(SCF)、線維芽細胞増殖因子(塩基性FGF及び酸性FGF等のFGF)、肝細胞増殖因子(HGF)、インスリン様増殖因子(IGFs)、骨形成タンパク質(BMP)、上皮増殖因子(EGF)、増殖分化因子(GDF−9)、肝細胞がん由来増殖因子(HDGF)、ミオスタチン(GDF−8)、神経成長因子(NGF)、ニューロトロフィン、血小板由来増殖因子(PDGF)、トロンボポエチン(TPO)、トランスフォーミング増殖因子−α(TGF−α)、トランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)等の成長因子及びその同等物;可溶性TNF−α受容体、可溶性VEGF受容体、可溶性インターロイキン受容体(例えば、可溶性IL−1受容体、及び可溶性II型IL−1受容体)、可溶性γ/δT細胞受容体、可溶性受容体のリガンド−結合断片等の可溶性受容体及びその同等物;α−グルコシダーゼ、イミグルセラーゼ、β−グルコセレブロシダーゼ、及びアルグルセラーゼ等の酵素、組織プラスミノーゲンアクチベーター等の酵素アクチベーター;IP−10、インターフェロン−γにより誘導されたモノカイン(Mig)、Groα/IL−8、RANTES、MIP−1α、MIP−1β、MCP−1、PF−4等のケモカイン及びその同等物;血管内皮増殖因子(VEGFs、例えば、VEGF121、VEGF165、VEGF−C、VEGF−2)、トランスフォーミング増殖因子−β、塩基性線維芽細胞増殖因子、神経膠腫由来の成長因子−β、アンジオゲニン、アンジオゲニン−2等の血管形成剤及びその同等物;可溶性VEGF受容体等の抗血管新生薬;タンパク質ワクチン;神経成長因子(NGF)、ブラジキニン、コレシストキニン、ガストリン、セクレチン、オキシトシン、性腺刺激ホルモン放出ホルモン、β−エンドルフィン、エンケファリン、サブスタンスP、ソマトスタチン、プロラクチン、ガラニン、成長ホルモン放出ホルモン、ボンベシン、ダイノルフィン、ワルファリン、ニューロテンシン、モチリン、甲状腺刺激ホルモン、ニューロペプチドY、黄体ホルモン、カルシトニン、インスリン、グルカゴン、バソプレシン、アンジオテンシンII、甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン、血管作用性小腸ペプチド、睡眠ペプチド等の神経活性ペプチド及びその同等物;血小板溶解薬;心房性ナトリウム利尿ペプチド;リラキシン;グリア線維酸性タンパク質;卵胞刺激ホルモン(FSH);ヒトα−1アンチトリプシン;白血病抑制因子(LIF);トランスフォーミング増殖因子(TGFs);組織因子;黄体ホルモン;マクロファージ活性化因子;腫瘍壊死因子(NTF);好中球走化性因子(NCF);神経成長因子;組織メタロプロテアーゼ阻害物質;血管作用性小腸ペプチド;アンジオゲニン;アンジオトロピン;フィブリン;ヒルジン;IL−1受容体アンタゴニスト;並びにその同等物、を含む。幾つかの他の興味のタンパク質の非制限例は、毛様体神経栄養因子(CNTF);脳由来神経栄養因子(BDNF);ニューロトロフィン3及び4/5(NT−3及び4/5);グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF);芳香族アミノ酸脱炭酸酵素(AADC);第VIII因子、第IX因子、第X因子等の血友病関連凝固タンパク質;ジストロフィン又はミニ−ジストロフィン;リソソーム酸リパーゼ;フェニルアラニン水酸化酵素(PAH);グルコース-6-ホスファターゼ、酸性マルターゼ、グリコーゲン脱分枝酵素、筋肉グリコーゲンホスホリラーゼ、肝臓グリコーゲンホスホリラーゼ、筋ホスホフルクトキナーゼ、ホスホリラーゼキナーゼ(例えば、PHKA2)、グルコーストランスポーター(例えば、GLUT2)、アルドラーゼA、β−エノラーゼ、グリコーゲン合成酵素、リソソーム酵素(例えば、β−N−アセチルヘキサミニダーゼA)等の糖原病関連酵素及びそのあらゆる変異体、を含む。
幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は上記タンパク質のいずれか等のタンパク質の活性断片である。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は2種以上のタンパク質の幾つか又は全てを含む融合タンパク質である。幾つかの実施形態では、融合タンパク質は上記タンパク質の何れかの全部又は一部である。
幾つかの実施形態では、ウイルスベクターは、2種以上のタンパク質のコード領域を含むポリヌクレオチドを含む。2種以上の興味のタンパク質は、同じ又は互いに異なることができる。幾つかの実施形態では、2種以上の興味のタンパク質は、例えば、同じウイルスについての中和抗体等の関連ポリペプチドである。
幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は、複数のサブユニットのタンパク質である。例えば、興味のタンパク質は、2以上のサブユニット、又は2以上の独立したポリペプチド鎖を含むことができる。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は抗体とすることができる。抗体の例としては、特に限定されることなく、抗体が抗原に対して結合することが可能である限り、様々なアイソタイプの抗体(例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgGA、IgGD、IgGE、及びIgGM);モノクローナル抗体の抗原−結合断片を含む、当業者に知られたあらゆる手段により産生されたモノクローナル抗体;ヒト化抗体;キメラ抗体;一本鎖抗体;Fv、F(ab’)2、Fab’、Fab、Facb、scFv等の抗体断片、並びにその同等物を含む。幾つかの実施形態では、抗体は全長抗体である。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質はイムノアドヘシンである。
幾つかの実施形態では、抗体は抗−マラリア抗体である。抗−マラリア抗体の非制限例としては、2A10抗−マラリア抗体及び2C11抗−マラリア抗体を含む。
幾つかの実施形態では、抗体は、ウイルス中和抗体である。例えば、抗体は、HIV、HCV、又はインフルエンザウイルスに対する中和抗体とすることができる。幾つかの実施形態では、抗体は抗−HIV中和抗体である。幾つかの実施形態では、抗−HIV中和抗体は、例えば、HIV−1の異なる遺伝型の多くの初代単離物を中和するヒトモノクローナル中和抗体とすることができる。
幾つかの実施形態では、抗体は抗−HCV中和抗体である。
幾つかの実施形態では、抗体は抗−インフルエンザ中和抗体である。ウイルス中和抗体の非制限例としては、b12抗−HIV抗体、2G12抗−HIV抗体、4E10抗−HIV抗体、2F5抗−HIV抗体、VRC01抗−HIV抗体、3BNC60抗−HIV抗体、3BNC117抗−HIV抗体、NIH45−46抗−HIV抗体、NIH45−46W抗−HIV抗体、VRC−PG04抗−HIV抗体、VRC−CH31抗−HIV抗体、PGT121抗−HIV抗体、PGT128抗−HIV抗体、F10抗−インフルエンザ抗体、CR6261抗−インフルエンザ抗体、TCN32抗−インフルエンザ抗体、FI6抗−インフルエンザ抗体、FI6v3抗−インフルエンザ抗体、AR3A抗−HCV抗体、AR3B抗−HCV抗体、AR4A抗−HCV抗体、及びそのあらゆる変異体を含む。
本願明細書に記載される通り、興味のタンパク質をコード化するヌクレオチド配列は、タンパク質の発現効率を向上させるために変性することができる。本願明細書の遺伝子の転写及び/又は翻訳を向上させるために用いることができる方法は、特に限定されない。例えば、ヌクレオチド配列は、宿主(例えば、哺乳類)中における遺伝子発現(例えば、タンパク質産生)を増加するために、宿主のコドン使用頻度をよく反映させるように変性することができる。変性の別の非制限例として、興味のタンパク質のヌクレオチド配列における1つ又は複数のスプライス供与部位及び/又はスプライス受容部位が、外来性スプライシングの可能性を低減するために変性される。
興味のタンパク質は、様々な長さとすることができる。例えば、興味のタンパク質は、少なくとも約200アミノ酸、少なくとも約250アミノ酸、少なくとも約300アミノ酸、少なくとも約350アミノ酸、少なくとも約400アミノ酸、少なくとも約450アミノ酸、少なくとも約500アミノ酸、少なくとも約550アミノ酸、少なくとも約600アミノ酸、少なくとも約650アミノ酸、少なくとも約700アミノ酸、少なくとも約750アミノ酸、少なくとも約800アミノ酸、の長さとすることができる。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は、少なくとも約480アミノ酸の長さとすることができる。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は、少なくとも約500アミノ酸の長さとすることができる。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は、少なくとも約750アミノ酸の長さとすることができる。
1つのウイルスベクター中に、2種以上の興味のタンパク質、2以上の個々のポリペプチド鎖、又は2以上の興味のタンパク質、興味のタンパク質の2以上のサブユニットについてのコード領域を含めることを望む場合には、初期に対して追加するコード領域のそれぞれを、好適には、内部リボソーム結合配列(IRES)又は2Aエレメント等の、宿主細胞においてタンパク質の共発現を促進するエレメントに結合される。例えば、IRES又は2Aエレメントは好適には、1つのベクターが複数サブユニットのタンパク質の各サブユニットをコードする配列を含む場合に、用いられる。興味のタンパク質が所望の特異性を有する免疫グロブリンである場合、例えば、(免疫グロブリンの重鎖又は軽鎖のいずれかをコードする)第一のコード領域は、プロモーターの下流に位置する。(免疫グロブリンの残りの鎖をコードする)第二のコード領域は、第一コード領域の下流に位置することができ、IRES又は2Aエレメントは、2つのコード領域の間、好適には、第二のコード領域の直前に位置することができる。(それぞれ、重鎖及び軽鎖をコードする)第一及び第二の遺伝子の配列の間へのIRES又は2Aエレメントの導入により、両鎖が細胞中でほぼ同じレベルで同じプロモーターから発現することが可能となる。
幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は、2以上のサブユニット、例えば、免疫グロブリン(Ig)を含む。ウイルスベクターは、各サブユニットについてのコード領域を含む。例えば、ウイルスベクターは、Ig重鎖(又はIg重鎖の可変領域)のコード領域、及びIg軽鎖(又はIg軽鎖の可変領域)のコード領域の両方を含むことができる。幾つかの実施形態では、ベクターは、抗体の重鎖可変領域についての第一のコード領域、及び抗体の軽鎖可変領域についての第二のコード領域を含む。2つのコード領域は、例えば、2つのコード領域の多シストロン性転写を可能にする2A自己プロセッシング配列により、分離することができる。
ウイルスベクターは、2種以上の興味のタンパク質のコード領域を含むことができる。例えば、ウイルスベクターは、第一の興味のタンパク質についてのコード領域、及び第二の興味のタンパク質についてのコード領域を含むことができる。第一の興味のタンパク質、及び第二の興味のタンパク質は同じ又は異なるものとすることができる。幾つかの実施形態では、ウイルスベクターは、第三又は第四の興味のタンパク質についてのコード領域を含むことができる。1つのウイルスベクターによりコードされる2種以上の興味のタンパク質の全長は変えることができる。例えば、2種以上の興味のタンパク質の全長は、少なくとも約400アミノ酸、少なくとも約450アミノ酸、少なくとも約500アミノ酸、少なくとも約550アミノ酸、少なくとも約600アミノ酸、少なくとも約650アミノ酸、少なくとも約700アミノ酸、少なくとも約750アミノ酸、少なくとも約800アミノ酸、又はそれより長く、することができる。
コザック共通配列(Kozak consensus sequence)、コザック共通(Kozak consensus)又はコザック配列(Kozak sequence)は、真核のmRNAにおいて生じ、共通の(gcc)gccRccAUGG配列、ここで、Rは、別の「G」に続く開始コドン(AUG)の3塩基上流のプリン(アデニン又はグアニン)である。幾つかの実施形態では、ベクターは、コザック共通配列に対して、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、又はそれえを超える配列同一性を有するヌクレオチド配列を含む。幾つかの実施形態では、ベクターはコザック共通配列を含む。幾つかの実施形態では、ベクターは、1種又は複数種の興味のタンパク質をコードするポリヌクレオチドをベクター、例えば、プロモーターの下流の制限部位に、挿入した後に、コザック共通配列を含むことができる。例えば、ベクターは、GCCGCCATG(配列番号:41)のヌクレオチド配列、ここで、ATGは興味のタンパク質の開始コドン、を含むことができる。幾つかの実施形態では、ベクターは、GCGGCCGCCATG(配列番号:42)のヌクレオチド配列、ここで、ATGは興味のタンパク質の開始コドン、を含むことができる。
所望の場合、当業者に知られた従来の手法に従って、興味のタンパク質は、単離、精製することができる。例えば、ライセートは発現宿主細胞のものを調整することができ、このライセートは、HPLC、疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)、アニオン交換クロマトグラフィー、カチオン交換クロマトグラフィー、分子ふるいクロマトグラフィー、限外ろ過、ゲル電気泳動、アフィニティクロマトグラフィー、及び/又は他の精製技術を用いて、精製することができる。
[シグナルペプチド配列]
様々なシグナルペプチド配列を本願明細書に開示するウイルスベクターにおいて用いることができる。シグナルペプチド配列は天然又は非天然由来のものとすることができる。
幾つかの実施形態では、シグナルペプチドは、哺乳類細胞から分泌の分泌物を提供することができる。シグナルペプチドの例としては、特に限定されることなく、HGHの内在的シグナルペプチド及びその変異体;タイプI、II、及びIIIインターフェロンのシグナルペプチド及びその変異体を含む、インターフェロンの内在性シグナルペプチド及びその変異体;並びに、エリスロポエチン(EPO)、インスリン、TGF−β1、TNF、IL1−α、及びIL1−βのシグナルペプチド、並びにその変異体等の、既知のサイトカインの内在性シグナルペプチド及びその変異体、を含む。幾つかの実施形態では、シグナルペプチドは、変性HGHシグナルペプチドである。幾つかの実施形態では、シグナルペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号:11に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する核酸配列を含むことができる。幾つかの実施形態では、シグナルペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号:12に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する核酸配列を含むことができる。
幾つかの実施形態では、興味のタンパク質とは異なるタンパク質についてのシグナルポリペプチドを用いることができる。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質についての未変性のシグナルポリペプチドが用いられる。幾つかの実施形態では、非天然のシグナルペプチドを用いることができる。
一般的には、シグナルペプチドのヌクレオチド配列は、ベクター中の興味のタンパク質のコード領域のすぐ上流に(例えば、興味のタンパク質の5’コード領域で融合して)位置する。ウイルスベクターが2種以上の興味のタンパク質のコード領域を含む例では、シグナルペプチド配列は、1つ又は複数のコード領域のすぐ上流に挿入することができる。幾つかの実施形態では、各コード領域は5’末端で融合されたシグナルペプチド配列を有する。各コード領域に加えられたシグナルペプチド配列は、同じ又は異なるものとすることができる。例えば、興味のタンパク質が2つのサブユニットを有する場合、ウイルスベクターは、1つのサブユニットについてのコード領域、及び他のサブユニットについてのコード領域を含むことができ、シグナルペプチド配列は、コード領域のいずれか1つ、又はコード領域の両方のすぐ上流に挿入することができる。別の非制限例として、ウイルスベクターは、免疫グロブリンの重鎖可変領域についてのコード領域、及び免疫グロブリンの軽鎖可変領域についてのコード領域を含むことができ、各コード領域は5’末端でシグナルペプチド配列に融合される。幾つかの実施形態では、2つのシグナルペプチド配列が同じである。幾つかの実施形態では、2つのシグナルペプチド配列は異なる。
幾つかの実施形態では、タンパク質の発現及び/又は分泌の後、シグナルペプチドは前駆体タンパク質から切断され、成熟タンパク質となることができる。
幾つかの実施形態では、5’AAV ITRから開始し、3’AAV ITRで終了する、ウイルスベクター中の領域は、宿主細胞に運搬され、宿主細胞のゲノムに導入される。この領域は変化することができる。例えば、この領域の長さは、少なくとも約2kb、少なくとも約2.25kb、少なくとも約2.25kb、少なくとも約2.75kb、少なくとも約3kb、少なくとも約3.25kb、少なくとも約3.5kb、少なくとも約3.75kb、少なくとも約4kb、少なくとも約4.25kb、少なくとも約4.5kbとすることができる。幾つかの実施形態では、この領域は少なくとも約2.5kbである。幾つかの実施形態では、この領域は約4.5kbである。幾つかの実施形態では、ウイルスベクターは、自己相補的AAV(scAAV)ベクターではない。
上記開示の通り、ウイルスベクターは、例えば、特に限定されることなく、プロモーター、興味のタンパク質をコードする導入遺伝子、シグナルペプチド配列、転写後調節エレメント、転写終結エレメント、及び1本のmRNAから複数のタンパク質の翻訳を可能にする制御配列等の様々なエレメントを含むことができる。当業者は、ウイルスベクターがこれらのエレメントの1つ、又は2以上のこれらのエレメントのあらゆる組み合わせを含むことができることを理解するであろう。例えば、ウイルスベクターは、表1に挙げられる少なくとも1つのエレメント又はエレメントの組み合わせを含むことができる。表1に用いられる表記は下記の通りである:
A=プロモーター
B=導入遺伝子
C=シグナルペプチド配列
D=転写後調節エレメント
E=転写終結エレメント
F=1本のmRNAからの複数のタンパク質の翻訳を可能にする制御配列
G=コザック共通配列
ウイルスベクターのいくつかの実施形態に含まれるエレメント又はエレメントの組み合わせ
上記の通り、各上記列挙のエレメントのヌクレオチド配列は、宿主細胞中の興味のタンパク質の発現効率を増加させるために、変性することができる。幾つかの実施形態では、ウイルスベクター中に1つ又は複数の導入遺伝子がある場合、どう縫う遺伝子の共発現を容易にする配列を用いることができる。かかる配列の非制限例は、IRES、2A配列、及びその変異体を含む。
AAVベクターの非制限例の配列は、配列番号:13〜30に示される。例えば、CMVプロモーター、b12抗−HIV抗体のコード配列、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:13に示され;CASI合成プロモーター、ルシフェラーゼタンパク質のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAvベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:14に示され;CASI合成プロモーター、ルシフェラーゼタンパク質のコード配列、WPRE、及びウサギβ−グロビン(RBG)ポリ(A)配列を含むAAvベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:15に示され;CASI合成プロモーター、ルシフェラーゼタンパク質のコード配列、WPRE、及びウシ成長ホルモン(BGH)ポリ(A)配列を含むAAvベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:16に示され;CASI合成プロモーター、b12抗−HIV抗体のコード配列、WPRE、SV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:17に示され;CASI合成プロモーター、4E10B抗−HIV抗体のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:18に示され;CASI合成プロモーター、2G12抗−HIV抗体のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:19に示され;CASI合成プロモーター、2F5AB抗−HIV抗体のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:20に示され;CASI合成プロモーター、b12抗−HIV抗体のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:21に示され;CASI合成プロモーター、AR3抗体のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:22に示され;CASI合成プロモーター、AR3抗体のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:23に示され;CASI合成プロモーター、VRC01抗−HIV抗体のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:24に示され;CASI合成プロモーター、TCN32抗−インフルエンザ抗体のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:25に示され;CASI合成プロモーター、CR6261抗体のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:26に示され;CASI合成プロモーター、F10抗体のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:27に示され;CASI合成プロモーター、AR4抗体のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:28に示され;CASI合成プロモーター、FI6抗体のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:29に示され;CASI合成プロモーター、FI6抗体のコード配列、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:30に示される。幾つかの実施形態では、抗体のコード配列は、抗体の野生型のコード配列の変異体である。別の例としては、CASI合成プロモーター、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含むAAVベクターのヌクレオチド配列は、配列番号:40に示される。当業者は、各上記ウイルスベクターにおいて、抗体をコードするヌクレオチド配列は、抗体をコードするあらゆる他の核酸配列、例えば、あらゆる既知の抗−HIV、抗−HCV、及び/又は抗−インフルエンザ抗体等の、興味のタンパク質をコードするあらゆる他の核酸配列で置換され得ることを理解するであろう。
幾つかの実施形態では、AAVベクターは、配列番号:13〜30に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する核酸配列を含むことができる。幾つかの実施形態では、AAVベクターは、配列番号:40に対して、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、又はそれを超える配列同一性を有する核酸配列を含むことができる。
幾つかの実施形態では、ウイルスベクターは、CMVプロモーター、及びSV40後期ポリ(A)配列を含む。幾つかの実施形態では、AAV配列は、CASI合成プロモーター、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含む。幾つかの実施形態では、AAV配列は、CASI合成プロモーター、WPRE、及びウサギβ−グロビン(RBG)ポリ(A)配列を含む。幾つかの実施形態では、AAV配列は、CASI合成プロモーター、WPRE、及びウシ成長ホルモン(BGH)ポリ(A)配列を含む。幾つかの実施形態では、AAV配列は含む。幾つかの実施形態では、ウイルスベクターは、CAGプロモーター、及びSV40後期ポリ(A)配列を含む。幾つかの実施形態では、ウイルスベクターは、CAGプロモーター、WPRE、及びSV40後期ポリ(A)配列を含む。
[組換え型AAVの製造方法]
本願は、宿主細胞中で1種又は複数種の興味のタンパク質を発現することができる組換え型AAVを製造する方法及び材料を提供する。本願明細書に記載されるように、本願明細書に開示の方法及び材料は、興味のタンパク質、例えば、全長抗体等の抗体の高い生産を可能にする。
幾つかの実施形態では、組換え型AAVの製造方法は、本願明細書に記載される、AAVの5’末端逆位配列(ITR)、及び3’AAV ITRを含むウイルスコンストラクトを備えるパッケージング細胞株を提供するステップと、パッケージング細胞株の上澄みから組換え型AAVを回収するステップと、を含む。様々なタイプの細胞をパッケージング細胞株として用いることができる。例えば、用いることができるパッケージング細胞株は、特に限定されることなく、例えば、米国特許出願公開第20110201088号明細書に開示されるように、HEK293細胞、HeLa細胞、及びベロ細胞を含む。
幾つかの実施形態では、パッケージング細胞株の上澄みは、ウイルスを濃縮するためのPEG沈殿により処理される。幾つかの実施形態では、沈殿は、約4℃以下(例えば、約3℃、約2℃、約1℃、又は約1℃)で、少なくとも約2時間、少なくとも約3時間、少なくとも約4時間、少なくとも約6時間、少なくとも約9時間、少なくとも約12時間、又は少なくとも約24時間で生じる。幾つかの実施形態では、組換え型AAVは、低速遠心分離とそれに続くCsCl勾配により、PEG−沈殿した上澄みから単離した。低速遠心分離は、約4000rpm、約4500rpm、約5000rpm、又は約6000rpmで、約20分間、約30分間、約40分間、約50分間、又は約60分間とすることができる。幾つかの実施形態では、組換え型AAVは、PEG−沈殿した上澄みから、約5000rpm約30分間の遠心分離とそれに続くCsCl勾配により単離する。
幾つかの実施形態では、ウイルスコンストラクトは、プロモーター、及び1種又は複数種の興味のタンパク質をコードするポリヌクレオチドの挿入を可能にするためのプロモーターの下流の制限部位を含みここで、プロモーター及び制限部位は、5’AAV ITRの下流、及び3’AAV ITRの上流に位置する。幾つかの実施形態では、ウイルスコンストラクトは、制限部位の下流、及び3’AAV ITRの上流に、転写後調節エレメントを更に含む。幾つかの実施形態では、ウイルスコンストラクトは、制限部位に挿入され、プロモーターに操作可能に結合されたポリヌクレオチドを更に含み、ポリヌクレオチドは、興味のタンパク質のコード領域を含む。当業者は、本願に開示されるAAVベクターのいずれか1つが、組換え型AAVを製造するためにウイルスコンストラクトとして、本方法に用いることができることを、理解するであろう。
幾つかの実施形態では、ヘルパー機能が、アデノウイルスヘルパー遺伝子を含む、1つ又は複数のヘルパープラスミド又はヘルパーウイルスにより供される。アデノウイルスヘルパー遺伝子の非制限例としては、E1A、E1B、E2A、E4、及びVAを含み、AAVパッケージングに対してヘルパー機能を供することができる。
幾つかの実施形態では、AAVcap遺伝子はプラスミド中に存在する。プラスミドは、AAVrep遺伝子を更に含むことができる。本願では、(特に限定されることなく、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、及びそのあらゆる変異体を含む)あらゆるAAV血清型由来のcap遺伝子及び/又はrep遺伝子が、1種又は複数種の興味のタンパク質を発現させるための、本願明細書に開示の組換え型AAVを製造するために、用いることができることも想定される。幾つかの実施形態では、AAVcap遺伝子は、血清型1、血清型2、血清型4、血清型5、血清型6、血清型7、血清型8、血清型9、及びその変異体由来のカプシドをオードする。
幾つかの実施形態では、パッケージング細胞株は、ヘルパープラスミド又はヘルパーウイルス、ウイルスコンストラクト、及びAAVcap遺伝子をコードするプラスミドを用いて、トランスフェクトし;組換え型AAVウイルスは、コトランスフェクション後様々な時間点で回収することができる。例えば、組換え型AAVウイルスは、コトランスフェクション後、約12時間、約24時間、約36時間、約48時間、約72時間、約96時間、約120時間、又はあらゆるこれらの2つの時間点の間の時間で、回収することができる。
AAVヘルパーウイルスは、当技術分野で知られており、例えば、アデノウイルスファミリー及びヘルペスウイルスファミリー由来のウイルスを含む。AAVヘルパーウイルスの例としては、特に限定されることなく、米国特許出願公開第20110201088号明細書に記載されるSAdV−13ヘルパーウイルス及びSAdV−13様ヘルパーウイルス、ヘルパーベクターpHELP(Applied Viromics)を含む。当業者は、AAVに対して適切なヘルパー機能を提供することができるあらゆるAAVのヘルパーウイルス又はヘルパープラスミドが、本願明細書に用いることができることを理解するであろう。
本願明細書に記載される組換え型AAVウイルスは、感染性の組換え型AAVを産生するのに適する、当該技術分野において既知のあらゆる従来的手法を用いて産生することもできる。幾つかの実施形態では、組換え型AAVは、AAV粒子産生に必要な構成要素の幾つかを安定的に発現する細胞株を用いることによって産生することができる。例えば、AAVrep及びcap遺伝子、及びネオマイシン耐性遺伝子等の選択マーカーを含む1つのプラスミド(又は複数のプラスミド)は、細胞(パッケージング細胞)のゲノムに導入することができる。パッケージング細胞株は、その後にヘルパーウイルス(例えば、ヘルパー機能を提供するアデノウイルス)と、5’及び3’AAV ITR、並びに興味のタンパク質をコードする配列を含むウイルスベクターで、共感染することができる。この方法の利点は、細胞が、選択可能であり、組換え型AAVのラージスケールの産生に適していることである。別の非制限例としては、プラスミドよりもアデノウイルス又はバキュロウイルスを、パッケージング細胞中にrep及びcap遺伝子を導入するためにもちることができる。更に別の非制限例としては、5’及び3’AAV ITR、並びにrep及びcap遺伝子を含むウイルスベクターの両方を、産生細胞のDNAに安定的に導入することができ、組換え型AAVを産生するための野生型のアデノウイルスにより、ヘルパー機能が提供され得る。
幾つかの実施形態では、組換え型AAVは自己相補的AAV(scAAV)ではない。
当業者に理解されるように、本願明細書に記載の実施形態では、組換え型AAVを精製するために、AAVの精製に適切なあらゆる従来的手法を用いることができる。例えば、組換え体は、パッケージング細胞及び/又はパッケージング細胞の上澄みから単離、精製することができる。幾つかの実施形態では、AAVはCsCl勾配を用いる分離方法により精製することができる。また、米国出願公開第20020136710号明細書は、AAVを精製するための方法の別の非制限例を記載し、ここで、AAVは、人工的受容体又はAAVの付着を仲介する受容体様分子を固定化するマトリックスを含む固体支持体を用いてサンプルから単離、精製される。
[ウイルスベクター及び組換え型AAVの応用]
本願明細書に開示されるウイルスベクターは、興味のタンパク質を発現する組換え型AAVを生成するために用いることができる。本願明細書に記載される方法及びシステムにより生成された組換え型AAVにより産生されたタンパク質は、広く様々な用途を有し、例えば、診断、治療、研究、化合物スクリーニング、及びドラッグデリバリー等の用途に有用であり得る。
[インビトロでのタンパク質の産生]
非制限例として、本願明細書に開示される組換え型AAVは、インビトロ、例えば、細胞培養中で、興味のタンパク質を産生するために用いることができる。1つの非制限例として、幾つかの実施形態では、インビトロで興味のタンパク質を産生する方法、ここで、該方法は、興味のタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む組換え型AAVを提供するステップと;細胞培養中に組換え型AAVを細胞と接触させるステップ、ここで、組換え型AAVは細胞中で興味のタンパク質を発現する、と;を含む。興味のタンパク質をコードするヌクレオチド配列のサイズは変化させることができる。例えば、ヌクレオチド配列は、少なくとも約1.4kb、少なくとも約1.5kb、少なくとも約1.6kb、少なくとも約1.7kb、少なくとも約1.8kb、少なくとも約2.0kb、少なくとも約2.2kb、少なくとも約2.4kb、少なくとも約2.6kb、少なくとも約2.8kb、少なくとも約3.0kb、少なくとも約3.2kb、少なくとも約3.4kb、又は少なくとも約3.5kb、の長さとすることができる。幾つかの実施形態では、ヌクレオチドは、少なくとも約1.4kbの長さとすることができる。
上に開示されるように、興味のタンパク質はいかなる意味でも限定されない。例えば、興味のタンパク質は、抗体、例えば、ウイルス中和抗体とすることができる。本願明細書に開示される組換え型AAVはインビトロで高いレベルの興味のタンパク質を産生することができる。
幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は、ルシフェラーゼ又は蛍光タンパク質(例えば、GFP)である。蛍光タンパク質を発現する組換え型AAVは、蛍光で細胞をラベルするために用いて、感染した細胞、例えば、筋肉細胞を可視化することができる。
[インビボでのタンパク質の産生]
非制限例として、本願明細書に開示される組換え型AAVは、インビボ、例えば、哺乳類等の動物中で興味のタンパク質を産生するために用いることができる。幾つかの実施形態は、インビボで興味のタンパク質を産生する方法を提供し、ここで該方法は、興味のタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む組換え型AAVを提供するステップと;被験者に対して組換え型AAVを投与するステップ、ここで、組換え型AAVは被験者中で興味のタンパク質を発現する。被験者は、幾つかの実施形態では、非ヒト哺乳類、例えば、サル、イヌ、ネコ、マウス、又は乳牛とすることができる。例えば、ヌクレオチド配列は、少なくとも約1.4kb、少なくとも約1.5kb、少なくとも約1.6kb、少なくとも約1.7kb、少なくとも約1.8kb、少なくとも約2.0kb、少なくとも約2.2kb、少なくとも約2.4kb、少なくとも約2.6kb、少なくとも約2.8kb、少なくとも約3.0kb、少なくとも約3.2kb、少なくとも約3.4kb、又は少なくとも約3.5kb、の長さとすることができる。幾つかの実施形態では、ヌクレオチドは、少なくとも約1.4kbの長さとすることができる。
上に開示されるように、興味のタンパク質はいかなる意味でも限定されない。例えば、興味のタンパク質は、抗体、例えば、ウイルス中和抗体とすることができる。本願明細書に開示される組換え型AAVはインビトロで高いレベルの興味のタンパク質を産生することができる。例えば、興味のタンパク質は、被験者の血清中で、少なくとも約9μg/mL、少なくとも約10μg/mL、少なくとも約50μg/mL、少なくとも約100μg/mL、少なくとも約200μg/mL、少なくとも約300μg/mL、少なくとも約400μg/mL、少なくとも約500μg/mL、少なくとも約600μg/mL、少なくとも約700μg/mL、少なくとも約800μg/mL、少なくとも約900μg/mL、少なくとも約1000μg/mL、の量で発現することができる。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は、被験者の血清中で、少なくとも約9μg/mL、少なくとも約10μg/mL、少なくとも約50μg/mL、少なくとも約100μg/mL、少なくとも約200μg/mL、少なくとも約300μg/mL、少なくとも約400μg/mL、少なくとも約500μg/mL、少なくとも約600μg/mL、少なくとも約700μg/mL、少なくとも約800μg/mL、少なくとも約900μg/mL、少なくとも約1000μg/mL、少なくとも約1500μg/mL、少なくとも約1500μg/mL、少なくとも約2500μg/mL、又はこれらの値のうちあらゆる2つの間の範囲の量で、発現することができる。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は、被験者の血清中で、少なくとも約9μg/mLの量で、発現することができる。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は、被験者の血清中で、少なくとも約100μg/mLの量で、発現することができる。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は、被験者の血清中で、少なくとも約500μg/mLの量で、発現することができる。
我々は、動物中で一般的に抗体を発現することについてのみについての明示的なサポートがある−おそらく発現レベルについての何らかの良好な記載を有する部分があることを確かめたかった可能性がある。例えば、HCV、HIV、又はインフルエンザ抗体の(あるレベルでの)動物における発現−治療に言及することなく−特定の文脈を用いた(また、可能ならばあるレベルでの)発現の請求項がある可能性がある。そのため、これらに関す特定の記載があることはよいことである。
[診断への応用]
幾つかの実施形態では、ウイルスベクターを、疾患又は障害を検出する及び/又は疾患又は障害の進行をモニタリングするために有用な、1種又は複数種の興味のタンパク質を発現する組換え型AAVを生成するために用いることができる。本願明細書に用いられる、「診断」という用語は、疾患又は障害の存在若しくは不存在又は性質を同定することを指す。例えば、興味のタンパク質が抗体である場合、組換え型AAVウイルスは、抗原を検出するために用いることができる。疾患又は障害に関連する抗原(例えば、抗原タンパク質、抗原核酸配列、抗原ペプチド、抗原脂質、抗原炭水化物、及び抗原小分子)の検出は、疾患又は障害を診断する手段を提供する。かかる検出方法は、被験者が疾患若しくは障害にかかりやすくなっているかどうかを決定するために、疾患若しくは障害の進行又は治療プロトコルの進行をモニターするために、疾患若しくは障害の重症度を査定するために、疾患若しくは障害の発症及び又は回復の見込みを予測するために、又は、被験者について適切な治療を決定するのを援助するために、例えば、症状の初期診断に用いることができる。検出はインビトロ又はインビボで行うことができる。
本願明細書に記載される実施形態における診断を検討される疾患は、特に限定されることなく、疾患に関連する抗原等の抗原が興味の抗体に対して特異的に結合することができるあらゆる疾患を含む。例えば、抗原は腫瘍抗原、ウイルス抗原、細菌抗原、アレルゲン、及び自己抗原とすることができる。幾つかの実施形態では、抗原は、HIV抗原等のウイルス抗原である。幾つかの実施形態では、抗原は腫瘍関連抗原(TAA)である。
疾患に対する多くの抗原が既知であり、本発明において興味のタンパク質として用いることができる。例えば、抗−環状シトルリン化ペプチド抗体(anti−CCP2)を、関節リウマチを検出するために、興味のタンパク質として用いることができる。
幾つかの実施形態では、診断することができる疾患は、例えば、白血病、がん、リンパ腫、星状細胞腫、肉腫特にユーイング肉腫、神経膠腫、網膜芽細胞腫、メラノーマ、ウィルムス腫瘍、膀胱癌、乳癌、大腸癌、肝細胞癌、膵癌、前立腺癌、肺癌、肝癌、胃癌、子宮頸癌、精巣癌、腎細胞癌、脳癌等のガンの一種である。
幾つかの実施形態では、診断することができる疾患は、細胞内寄生体による感染に関連する。例えば、細胞内寄生体としては、例えば、アデノウイルス、サイトメガロウイルス、エプスタイン・バーウイルス、単純ヘルペスウイルス(HSV)、ヒトヘルペスウイルス6、水痘帯状疱疹ウイルス、肝炎ウイルス、パピローマウイルス、パルボウイルス、ポリオーマウイルス、麻疹ウイルス、風疹ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、又はヒトT細胞白血病ウイルス等のウイルスとすることができる。幾つかの実施形態では、細胞内寄生体は、バクテリア、原生動物、真菌、又はプリオンとすることができる。より特に、細胞内寄生体は、例えば、クラミジア、リステリア、サルモネラ、レジオネラ、ブルセラ、コクシエラ、リケッチア、マイコバクテリア、リーシュマニア、トリパノソーマ、トキソプラズマ、及びマラリア原虫とすることができる。幾つかの実施形態では、疾患はマラリアである。
幾つかの実施形態では、被験者中の疾患を検出する方法は、検出される疾患についての工程を選択するステップと、本願明細書に開示されるウイルスベクターに対する抗体のコード領域を含むポリヌクレオチドを挿入するステップと、ウイルスベクターから組換え型AAVを産生するステップと、被験者に対して組換え型AAVを感染させるステップと、抗体とそれに特異的な抗原との間での特異的な結合の存在又は不存在に基づいて被験者中の疾患の存在又は不存在を決定するステップと、を含む。
抗体の多くの他の用途も当該技術分野においてよく知られており、治療的、診断的、法医学的、環境的、及び商業的応用が含まれる。例えば、インビトロ又はインビボでの抗原は、興味の抗体に対して結合することができる。このように、本願明細書に開示される方法は、法医学的/環境的サンプル又は組織/細胞において、生物体及び/又は抗原(例えば、ポリペプチド、炭水化物、脂質。又は核酸)の存在を検出するために用いることができる。幾つかの実施形態では、この方法は活性化状態の酵素の検出を可能にする抗体を算出する際に用いることができる。
幾つかの実施形態では、この方法は、例えば、実験又は産業規模で、タンパク質を精製するために用いることができる。
[治療的応用]
本願明細書に記載される組換え型AAV及び方法は、被験者における1種又は複数種の疾患又は障害を予防又は治療するために、1種又は複数種の治療用タンパク質を発現するために用いることができる。
本願明細書に記載される組換え型AAV及び方法は、様々なウイルス感染のリスクを阻害又は低減するために用いることができる。幾つかの実施形態は、被験者中のウイルスの感染リスクを低減又は阻害するための方法を開示し、該方法は、ウイルスについての中和抗体をコードするヌクレオチド配列を含む組換え型AAVを提供するステップと;被験者に対して組換え型AAVを投与するステップ、ここで、組換え型AAVは被験者中で抗体を発現する、を含む。組換え型AAVは、高いレベルのウイルス中和抗体を産生することができる。例えば、幾つかの実施形態では、組換え型AAVは、被験者の血清中で、少なくとも約9μg/mL、少なくとも約10μg/mL、少なくとも約50μg/mL、少なくとも約100μg/mL、少なくとも約200μg/mL、少なくとも約300μg/mL、少なくとも約400μg/mL、少なくとも約500μg/mL、少なくとも約600μg/mL、少なくとも約700μg/mL、少なくとも約800μg/mL、少なくとも約900μg/mL、少なくとも約1000μg/mLの量のウイルス中和抗体を発現することができる。幾つかの実施形態では、ウイルス中和抗体は、被験者の血清中で、少なくとも約9μg/mL、少なくとも約10μg/mL、少なくとも約50μg/mL、少なくとも約100μg/mL、少なくとも約200μg/mL、少なくとも約300μg/mL、少なくとも約400μg/mL、少なくとも約500μg/mL、少なくとも約600μg/mL、少なくとも約700μg/mL、少なくとも約800μg/mL、少なくとも約900μg/mL、少なくとも約1000μg/mL、少なくとも約1500μg/mL、少なくとも約2000μg/mL、少なくとも約2500μg/mL、又はこれらの値のうちあらゆる2つの間の範囲の量で、発現される。
本願明細書に開示される方法は、例えば、被験者における感染リスクを、ウイルスの治療をしない被験者と比較して、少なくとも約2倍、少なくとも約3倍、少なくとも約4倍、少なくとも約5倍、少なくとも約8倍、少なくとも約10倍、少なくとも約15倍、少なくとも約20倍、少なくとも約25倍、少なくとも約30倍、低減することができる。幾つかの実施形態では、この方法は、被験者における感染リスクを、ウイルスの治療をしない被験者と比較して、約2倍、約3倍、約4倍、約5倍、約8倍、約10倍、約15倍、約20倍、約25倍、約30倍、又はこれらの値のうちあらゆる2つの間の範囲で、低減することができる。幾つかの実施形態では、この方法は、被験者における感染リスクを、ウイルスの治療をしない被験者と比較して、約5倍低減することができる。幾つかの実施形態では、この方法は、被験者における感染リスクを、ウイルスの治療をしない被験者と比較して、約20倍低減することができる。幾つかの実施形態では、この方法は、被験者において生じたウイルス感染を予防する。幾つかの実施形態では、この方法は被験者におけるウイルス感染を阻害する。
ウイルス感染の非制限例としては、アデノウイルス、アルファヴィリダエ(Alphaviridae)、アルボウイルス、アストロウイルス、ブニヤウイルス科、コロナウイルス科、フィロウイルス科、フラビウイルス科、ヘパドナウイルス科、ヘルペスウイルス科、アルファヘルペスウイルス亜科、ベータヘルペスウイルス亜科、ガンマヘルペスウイルス亜科、ノーウォークウイルス、アストロウイルス科、カリシウイルス科、オルトミクソウイルス科、パラミクソウイルス科、パラミクソウイルス、ルブラウイルス、モルビリウイルス、パポバウイルス、パルボウイルス科、ピコルナウイルス科、アフトウイルス、カルジオヴィリダエ(Cardioviridae)、エンテロヴィリダエ(Enteroviridae)、コクサッキーウイルス感染症、ポリオウイルス、リノヴィリダエ(Rhinoviridae)、フィコドナヴィリダエ(Phycodnaviridae)、ポックスヴィリダエ(Poxviridae)、レオヴィリダエ(Reoviridae)、ロタウイルス、レトロヴィリダエ(Retroviridae)、A型レトロウイルス、免疫不全ウイルス、白血病ウイルス、トリ肉腫ウイルス、ラブドウイルス、ルビヴィリダエ(Rubiviridae)、トガヴィリダエ(Togaviridae)、及びこれらのあらゆる組み合わせ、から選択されるウイルスにより生ずる感染を含む。ウイルス感染の非制限例としては、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)感染、C型肝炎ウイルス(HCV)感染、B型肝炎ウイルス(HBV)感染、エプスタイン・バーウイルス感染、インフルエンザウイルス感染、呼吸器多核体ウイルス感染を含む。幾つかの実施形態では、ウイルス感染はC型肝炎ウイルス感染である。幾つかの実施形態では、ウイルス感染はインフルエンザ感染である。
幾つかの実施形態は、ウイルスに暴露された被験者(例えば、ウイルスに感染した別の被験者と接触した被験者)についてのウイルス感染のリスクを低減する方法を提供する。幾つかの実施形態は、ウイルスに暴露されるであろう被験者(例えば、ウイルスに感染した別の被験者と接触するであろう被験者)についてのウイルス感染のリスクを低減する方法を提供する。幾つかの実施形態では、ウイルス感染を予防する方法を提供する。
本願明細書に記載される、ウイルスベクター、組換え型AAV、及び方法は、様々な疾患を治療するための1種又は複数種の治療用タンパク質を発現するために用いることができる。疾患の非制限例としては、例えば、癌、肉腫、白血病、リンパ腫、及び多発性硬化症等の自己免疫疾患を含む。癌の非制限例としては、食道癌、肝細胞癌、基底細胞癌;扁平上皮癌(様々な組織における);移行上皮癌を含む膀胱癌;気管支原性肺癌;大腸癌;結腸直腸癌;胃癌;肺の小細胞癌及び非小細胞癌を含む肺癌;副腎皮質癌;甲状腺癌;膵癌;乳癌;卵巣癌;前立腺癌;腺癌;汗腺癌;皮脂腺癌;乳頭癌;乳頭状腺癌;嚢胞腺癌;髄様癌;腎細胞癌;腺管上皮内癌又は胆管癌;絨毛癌;精上皮腫(セミノーマ);胚性癌腫;ウィルムス腫瘍;子宮頸癌;子宮癌;精巣癌;骨肉腫;上皮性癌;及び上咽頭癌を含む。肉腫の非制限例としては、例えば、線維肉腫、粘液肉腫、脂肪肉腫、軟骨肉腫、脊索腫、骨肉腫、骨原性肉腫、血管肉腫、内皮肉腫、リンパ管肉腫、リンパ管内皮肉腫、滑膜腫、中皮腫、ユーイング肉腫、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、及び他の軟組織の肉腫を含む。固形腫瘍の非制限例としては、神経膠腫、星状細胞腫、髄芽腫、頭蓋咽頭腫、上衣腫、松果体腫、血管芽腫、聴神経腫瘍、乏突起神経膠腫、髄膜腫、黒色腫(メラノーマ)、神経芽細胞腫、及び網膜芽細胞腫を含む。白血病の非制限例としては、慢性骨髄増殖性疾患;急性骨髄増殖性疾患;B−細胞CLL、T−細胞CLL前リンパ球性白血病、及びヘアリーセル白血病を含む慢性リンパ性白血病;並びに急性リンパ性白血病を含む。リンパ腫の非制限例としては、特に限定されることなく、バーキットリンパ腫等のB−細胞リンパ腫;ホジキンリンパ腫;及びその同等物を含む。本願明細書に開示される、AAVベクター、組換え型ウイルス、及び方法を用いて治療することができる疾患の他の非制限例としては、鎌状赤血球貧血、嚢胞性線維症、リソソーム酸リパーゼ(LAL)欠損症1、テイ・サックス病、フェニルケトン尿症、ムコ多糖症、糖原病(GSD、例えば、GSDI、II、III、IV、V、VI、VII、VIII,IX、X、XI、XII、XIII、及びXIV型)、ガラクトース血症、筋ジストロフィー(例えば、デュシェンヌ型筋ジストロフィー)、及び血友病を含む遺伝的障害を含む。
被験者中で発現される興味のタンパク質の量(例えば、被験者の血清)は変化させることができる。例えば、幾つかの実施形態では、タンパク質は、被験者の血清中で、少なくとも約9μg/mL、少なくとも約10μg/mL、少なくとも約50μg/mL、少なくとも約100μg/mL、少なくとも約200μg/mL、少なくとも約300μg/mL、少なくとも約400μg/mL、少なくとも約500μg/mL、少なくとも約600μg/mL、少なくとも約700μg/mL、少なくとも約800μg/mL、少なくとも約900μg/mL、少なくとも約1000μg/mL、の量で発現することができる。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質は、被験者の血清中で、少なくとも約9μg/mL、少なくとも約10μg/mL、少なくとも約50μg/mL、少なくとも約100μg/mL、少なくとも約200μg/mL、少なくとも約300μg/mL、少なくとも約400μg/mL、少なくとも約500μg/mL、少なくとも約600μg/mL、少なくとも約700μg/mL、少なくとも約800μg/mL、少なくとも約900μg/mL、少なくとも約1000μg/mL、少なくとも約1500μg/mL、少なくとも約2000μg/mL、少なくとも約2500μg/mL、又はこれらの値のうちあらゆる2つの間の範囲の量で、発現することができる。当業者は、興味のタンパク質が当該方法を有効にするために必要となる発現レベルが、特定の興味のタンパク質及び治療を受ける被験者等の非制限的因子に依存することができ、有効量のタンパク質は角の実験なくとも当該技術分野で既知の従来の方法を用いて容易に決定することができることを、理解するであろう。
当業者は、1種又は復習主のウイルスベクター、及び組換え型AAVは、本願明細書に記載される応用において一緒に用いることができることを理解するであろう。例えば、異なる興味のタンパク質、又は興味のタンパク質の異なるサブユニットを発現する組換え型AAVウイルスは、診断的及び/又は治療的目的で同じ被験者に対して投与することができる。幾つかの実施形態では、組換え型ウイルスは、被験者に対して共投与される。幾つかの実施形態では、第一の興味のタンパク質を発現する第一の組換え型AAV、及び第二の興味のタンパク質を発現する第二の組換え型AAVは、一緒に又は別々に被験者に対して投与することができ、第一の興味のタンパク質及び第二の興味のタンパク質は同じもの又は異なるものとすることができる。幾つかの実施形態では、第一の興味のタンパク質は抗−HIV中和抗体、第二の興味のタンパク質は異なる抗−HIV中和抗体である。幾つかの実施形態では、第一の興味のタンパク質は抗−インフルエンザ中和抗体であり、第二の興味のタンパク質は異なる抗−インフルエンザ中和抗体である。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質の第一のサブユニットを発現する第一の組換え型AAV、及び興味のタンパク質の第二のサブユニットを発現する第二の組換え型AAVは、被験者に対して一緒に又は別々に投与することができる。
[薬学的組成物及び投与方法]
本願明細書に開示される組換え型AAVウイルスを含む薬学的組成物、及び薬学的に許容可能なキャリアも、本願明細書に開示される。組成物は、希釈剤、安定化剤、賦形剤、及びアジュバンド等の追加の成分も含むことができる。本願明細書で用いられる「薬学的に許容可能な」キャリア、賦形剤、希釈剤、アジュバンド、又は安定化剤は、用いられる用量及び濃度においてさらされる細胞又は被験者にとって無毒(好適には不活性)であるか、又は、当行者により決定される許容可能なレベルで毒性があるものである。
キャリア、基借財、及びアジュバンドは、リン酸、クエン酸、若しくは他の有機酸等のバッファ;アスコルビン酸等の抗酸化剤;低分子量ポリペプチド(例えば、約10残基未満);血清アルブミン、ゼラチン、若しくは免疫グロブリン等のタンパク質;グリシン、グルタミン、アスパラギン、アルギニン、若しくはリシン等のアミノ酸;モノサッカライド、ジサッカライド、及びグルコース、マンノース若しくはデキストリンを含む他の炭水化物;EDTA等のキレート剤;マンニトール若しくはソルビトール等の糖アルコール;ナトリウム等の塩−形成カウンターイオン;並びに/又はTween(登録商標)、プルロニック(登録商標)、若しくはポリエチレングリコール(PEG)等の非イオン性界面活性剤を含むことができる。幾つかの実施形態では、生理的に許容可能なキャリアは水性pH緩衝液である。
投与することができる組換え型AAVウイルスの力価は、例えば特定の組換え型AAVウイルス、投与モード、治療目的、個体、及び標的とされる細胞型に依存して変化させることができ、当該技術分野において標準的な手法により決定することができる。
当業者に明らかなように、投与することができる有用な組換え型ウイルスのインビボの用量、及び投与の特定のモードは年齢、体重、苦痛の重症度、及び治療される動物種、用いられる興味のタンパク質を発現する特定の組換え型ウイルス、並びに、組換え型ウイルスが用いられる特定の用途に依存して変化する。用量レベル、すなわち、所望の結果を達成するために必要な用量レベルの決定は、通常の薬学的方法を用いて当業者により行われる。一般的に、生成物のヒト臨床応用は低用量レベルで開始され、所望の効果が達成されるまで用量を増大させる。代わりに、許容可能なインビトロ研究を、確立された薬学的手法を用いて当該方法により規定される組成物の投与についての有用な用量及び経路を確立するために用いることができる。
実際の用量は薬剤ごとに決定されるが、ほとんどの場合、用量に関していくらかの一般化をなすことができる。幾つかの実施形態では、興味のタンパク質を発現する組換え型AAVは、被験者のkg当たり組換え型ウイルスの1×1011ゲノムコピー(GC)及びkg当たり1×1013GCの間、例えば、5×1011GC/kg及び5×1012GC/kgの用量で、被験者に注射により投与することができる。
本願明細書に開示される組換え型ウイルスは、それを必要としている被験者(例えば、ヒト)に対して投与することができる。投与のルートは特に限定されない。例えば、治療的に有効量の組換え型ウイルスは、当該技術分野において標準的なルートにより被験者に投与することができる。ルートの非制限例としては、筋肉内、腟内、静脈内、腹腔内、皮下、皮膚上、皮内、直腸、眼内、肺、頭蓋内、骨内、口、頬側、又は鼻を含む。幾つかの実施形態では、組換え型ウイルスは筋肉内注射により被験者に対して投与される。幾つかの実施形態では、組換え型ウイルスは腟内注射により被験者に対して投与される。幾つかの実施形態では、組換え型AAVは、非経口的ルートにより(例えば、静脈内、筋肉内、又は皮下注射により)、表面乱切により、又は被験者の体腔への接種により、被験者に対して投与される。組み換え型AAVウイルスについての、投与ルート及びAAV構成要素の血清型は、治療される感染及び/又は疾患の状態、並びに興味のタンパク質を発現する標的の細胞/組織を考慮に入れて、当業者者により容易に決定することができる。幾つかの実施形態では、組換え型ウイルスは筋肉細胞に対して投与される。
組換え型AAVウイルスの実際の投与は、組換え型AAVウイルスを被験者の標的組織に輸送するあらゆる物理的方法を用いることによって行うことができる。例えば、組換え型AAVウイルスは筋肉、血流、及び/又は直接的に肝臓に注射することができる。組換え型AAVウイルスのカプシドタンパク質は、組換え型AAVウイルスが筋行く及び膣等の特定の興味の標的組織に向けられるように、変性することができる。薬学的組成物は、経皮輸送により筋肉まで運搬することができる、注射可能な製剤として、又は、局所製剤として、調製することができる。
筋肉内注射について、ゴマ又はピーナッツオイル等のアジュバンド中、又は水性プロピレングリコール中の溶液、及び無菌の水溶液を用いることができる。かかる水性溶液はバッファとすることができ、所望ならば、液体の基借財はまず生理食塩水又はグルコースと共に等張にされる。フリーアシッド(DNAは酸性のリン酸基を含む)としての組換え型AAVウイルス、又は薬学的に許容可能な塩の溶液は、ヒドロキシプロピルセルロース等の界面活性剤と適切に混合して、水中で調製することができる。組み換え型AAVウイルスの分散は、グリセロール、液体のポリエチレングリコール、及びその混合物中、並びにオイル中で調製することもできる。通常の保存及び使用条件下では、これらの調製物は、微生物の増殖を予防するための保存剤を含む。
用いることができる組換え型ウイルスは、液体又は凍結乾燥物の形式で(凍結乾燥工程中ウイルスを保護するための、1種又は複数種の適切な保存剤及び/又は保護材と組み合わせて)用いることができる。遺伝子治療(例えば、特定の遺伝子産物により寛解され得る神経障害)のために、治療的に有効用量の、治療用タンパク質を発現する組換え型ウイルスを、かかる治療を必要とする宿主に対して投与する。宿主に免疫を誘導し、又は遺伝子治療を提供する医薬の製造における、本願明細書に開示される組換え型ウイルスの使用も本願の範囲内にある。
組換え型AAVウイルスのヒトへの用量が少なくとも何らかの症状について確立している例では、それと同じ用量、又は確立されたヒトへの用量の約0.1%〜500%の間、より好ましくは約25%〜250%の間である用量を用いることができる。非ヒトの用量が確立している場合には、新規に発見された薬学的組成物の場合と同様に、適切なヒトへの用量をED50又はID50の値、又は、動物における毒性試験及び効能試験により定められるような、インビトロ若しくはインビボ研究から得られた他の適切な値から与えることができる。
治療的に有効量の組換え型AAVは様々な時間点で被験者に対して投与することができる。例えば、組換え型AAVは、ウイルスによる感染前、中、後に被験者に対して投与することができる。組換え型AAVは、疾患(例えば、ガン)の発症前、中、後に被験者に対して投与することができる。幾つかの実施形態では、組換え型AAVは、ガン寛解中に被験者に対して投与することができる。幾つかの実施形態では、組換え型AAVは、免疫学的予防用のウイルスによる感染前に投与される。
組換え型AAVウイルスの投薬回数は変化させることができる。例えば、組換え型AAVウイルスは、1週間に約1回、2週間に約1回、1月に約1回、6月に約1回、1年に約1回、2年に約1回、3年に約1回、4年に約1回、5年に約1回、6年に約1回、7年に約1回、8年に約1回、9年に約1回、10年に約1回、15年に約1回、被験者に対して投与することができる。幾つかの実施形態では、組換え型AAVウイルスは、多くとも1週間に約1回、多くとも2週間に約1回、多くとも1月に約1回、多くとも6月に約1回、多くとも1年に約1回、多くとも2年に約1回、多くとも3年に約1回、多くとも4年に約1回、多くとも5年に約1回、多くとも6年に約1回、多くとも7年に約1回、多くとも8年に約1回、多くとも9年に約1回、多くとも10年に約1回、多くとも15年に約1回、被験者に対して投与することができる。
追加の実施形態を下記の実施例において更に詳細に開示するが、いかなる意味においても請求項の範囲を限定するものではない。
[実験材料及び方法]
下記の実験材料及び方法を以下の実施例1〜9について用いた。
[AAV定量及び機能的検証]
精製したAAVを下記の一般的手順を用いてqPCRにより定量した。凍結したAAVのアリコットを融解し、10ユニットのDNAseI(Roche)を含む処理バッファ中10倍希釈し、37℃で30分間インキュベートした。DNase処理したウイルスを連続的に希釈し、5mLの各希釈を、PerfeCTa SYBR Green SuperMiz,Rox(Quanta Biosciences)、及び、CMVエンハンサー(5’CMV:AACGCCAATAGGGACTTTCC(配列番号:31)、3’CMV:GGGCGTACTTGGCATATGAT(配列番号:32))又はルシフェラーゼ導入遺伝子(5’Luc:ACGTGCAAAAGAAGCTACCG(配列番号:33)、3’Luc:AATGGGAAGTCACGAAGGTG(配列番号:34))に対してデザインされたプライマーを用いた、15μLのqPCR反応に用いた。サンプルを2回、Applied Biosystems 7300 Real Time PCR Systemに供した。下階のサイクリング条件を用いた:50℃2分1サイクル、95℃10分1サイクル、95℃15秒及び60℃60秒40サイクル。ウイルス力価を、pVIPルシフェラーゼ発現ベクターをXhoI/NheIで切断した精製DNA断片、又は、前もってDNA標準に対して滴定した精製済みの4E10抗体を発現するAAV2/8からなる対照標準のいずれかを用いて作成した標準曲線と比較して、決定した。
滴定したウイルスの各ロットの機能的活性を検証するため、インビトロ感染アッセイを293T細胞を用いて、抗体の濃度を細胞上澄み中で測定した。感染24時間前、12ウェルプレートに1mL培地中の500K細胞を播種した。感染2時間前、培地をウェル当たり500μLの新鮮な培地で置換した。各ウイルスのゲノムコピー(1011)を各ウェルに加え、6日間感染させた。上澄みを取り出し、DLISAにより総IgG産生を定量した。
[マウス株]
免疫不全のNOD/SCID/γc(NSG)、免疫適格のC57BL/6(B6)、及びBalb/Cマウスを、Jackson Laboratoryから得た。免疫不全のRag2/gcマウスをA.Bernsから得た。
[AAV筋肉内注射及び生物発光イメージング]
前もって滴定したウイルスのアリコットを氷上でゆっくりと融解し、TFB2中に希釈して、40μL容量の所定用量を得た。マウスをイソフルラン吸引により麻酔し、40μL1回注射を28Gインスリンシリンジを用いて腓腹筋に投与した。ベクター投与後様々な時間点で、マウスを、血清中の抗体濃度を決定するために出血させるか、又は、ゼノジェン(登録商標)IVIS 200 Series imaging system(Caliper Lifesciences)を用いて画像化した。画像化するために、マウスをイソフルラン吸引により麻酔し、100μLの15mg/mLのD−ルシフェリン(Gold Boitechnology)を腹腔内注射により与えた。画像をD−ルシフェリン注射後5〜10分の間に撮った。
[DLISAによる抗体産生の定量]
総ヒトIgGを検出するために、ELISAプレートを1ウェル当たり1μgのヤギ抗−ヒトIgG−Fc抗体(Bethyl)で1時間被覆した。プレートを、TBS中の1%BSA(KPL)で少なくとも2時間ブロックした。サンプルを1%BSA(KPL)を含むTBST中で室温で1時間インキュベートし、その後、HRP−コンジュゲートヤギ抗−ヒトカッパ軽鎖抗体(Bethyl)を用いて30分間インキュベートした。サンプルを、TMB Microwell Peroxidase Substrate System(KPL)を用いて検出した。標準曲線を、Human Reference Serum(Lot3、Bethyl)又は精製ヒトIgG/Kappa(Bethyl)のいずれかを用いて作成した。
gp120−結合IgGを検出するために、ELISAプレートを1ウェル当たり0.04−0.10μgのHIV−1gp120MNタンパク質(Protein Sciences)で1時間被覆した。サンプルを1%BSA(KPL)を含むTBST中で室温で1時間インキュベートし、その後、HRP−コンジュゲートヤギ抗−ヒトIgG−Fc抗体(Bethyl)を用いて30分間インキュベートした。サンプルを、TMB Microwell Peroxidase Substrate System(KPL)を用いて検出した。標準曲線を、精製b12又はVRC01タンパク質のいずれかをサンプルに対して適切に用いて作成した。
[HIVウイルスの産生及び力価]
293T細胞を、10%ウシ胎仔血清、1%ペニシリン−ストレプトマイシンミックス(Mediatech)、1%グルタミン(Mediatech)を添加したDMEM培地中で、37℃の5%COインキュベーターにおいて維持した。トランスフェクション3日前に、2つの15cmプレートに、各25μL培地中の3.75×10細胞を播種した。トランスフェクション2時間前に、培地を15mLの新たな培地に交換した。40μgのHIVの感染力ある分子クローンをコードするpNL4−3プラスミド36を、製造業者の指示に従って、Trans−IT reagent(Mirus)を用いてトランスフェクトした。トランスフェクション24、48、及び72時間後に、上澄み回収を行い、それぞれの培養後に15mLの新鮮な培地をプレートにゆっくりと加えた。集めた上澄みを0.45μmフィルターを用いてフィルターして、細胞片を取り除き、−80℃での保存のためにアリコットした。HIVを、製造業者の指示に沿って、Alliance HIV−1 p24抗原ELISAキット(Perkin−Elmer)を用いて定量した。
[インビトロHIV保護アッセイ]
ルシフェラーゼレポーター細胞中でのインビトロ中和アッセイを、下記の一般的な手順に従って行った。国立保健研究所の“AIDS Research and Reference Reagent Program”から得たTZM−bl細胞を、10%ウシ胎仔血清、1%ペニシリン−ストレプトマイシンミックス(Mediatech)、1%グルタミン(Mediatech)を添加したDMEM培地中で、37℃の5%COインキュベーターにおいて維持した。アッセイの前に、TZM−bl細胞をトリプシン処理し、計数し、合計容量15mLで1mL当たり10細胞の濃度で再懸濁した。細胞を、75μg/mLのDEAD−デキストラン、及び図示される様々な濃度の各抗体と混合し、ウイルスの調製中氷上でインキュベートさせた。ウイルス希釈を調製するために、保存のNL4−3を生育培地中で250ng/mLまで希釈し、その後、アッセイプレート中で4倍の系列希釈をした。抗体とプレインキュベートした10000細胞を含む100μLの培地を、前もって希釈したウイルスを含むウェルに加えた。感染を37℃の5%COインキュベーターにいて48時間進行させた。プレートを読む前に、100mLnoBriteLite reagent(Perkin Elmer)を各ウェルに加え、プレートを室温で2分間インキュベートした。各ウェルの120μLをその後不透明プレートに写し、VICTOR3(Wallac 1420 VICTOR3 plate reader、Perkin Elmer)により読んだ。
[インビボ感染用のヒト化マウス]
ヒト化マウスを実質的に下記の手順に従って産生した。ヒト末梢血単核細胞(AllCells)を−80℃から融解し、10%ウシ胎仔血清、1%ペニシリン−ストレプトマイシンミックス(Mediatech)、1%グルタミン(Mediatech)、50μMβ−メルカプトエタノール、10mMHEPES(Gibco)、13非必須アミノ酸(Gibco)を含むRPMI培地中に増殖させ、T−細胞増加のために5μg/mLのフィトヘムアグルチニン(Sigma)及び10ng/mLのヒトIL−2(Peprotech)を用いて37℃の5%COインキュベーターにおいて刺激した。細胞を使用前に7〜13日間増殖させた。生着のため、2ミリオン〜4ミリオンの細胞を300mL容量の培地中で、NSGマウスに腹腔内で注射した。
[HIV保護実験]
HIV感染の1日前に、各マウスからの血液サンプルを、抗体定量のためのELISA及びベースラインとなるCD4/CD8比を決定するためのフローサイトメトリーの両方に供した。翌日、マウスを、PBS中に希釈した特定の用量のHIVを含む100μLの腹腔内又は静脈内注射のいずれかにより感染させた。感染させたマウスについて、T細胞サブセット中のCD4とCD8との比をフローサイトメトリーにより決定するために、毎週の血液サンプリングを行った。
[フローサイトメトリー]
血液サンプルを、後眼窩採決によりマウスから採取し、1150gで5分間遠心分離して血漿を細胞ペレットから分離した。血漿は、取り出されて将来の分析のために凍結され、細胞ペレットは1.1mLの1×RBC溶解バッファ(Biolegend)中に再懸濁され赤血球細胞を取り除くために少なくとも10分間氷上でインキュベートされた。溶解後、サンプルを微小遠心管中、室温で5分間1150gでペレットにし、5μLの抗−ヒトCD3−FITC、5μLの抗−ヒトCD4−PE、5μLの抗−ヒトCD8a−APC抗体(Biolegend)、及び、2%ウシ胎仔血清(PBS1)を添加した50μLのリン酸緩衝生理食塩水を含む65μLのカクテルを用いて染色した。サンプルを1mLのPBS+で洗浄し、微小遠心管中5分間1150gで再びペレットにした。ペレットにした細胞を、ヨウ化プロピジウム(Invitrogen)を添加した200μLのPBS+中に再懸濁して、FACS Calibur flow cytometer(Ceckton−Deckinson)で分析した。サンプルを、このサブセット内のCD4とCD8細胞の非を決定する前に、初めにCD3発現でゲートをかけた。20未満のCD3の現象を有するサンプルは分析から除外した。
[HIVp24についての組織学的染色]
インビボ投与実験の結果、脾臓をマウスから取り出し、10%中性緩衝ホルマリン中に24時間含浸した。固定後に組織を取り出し、標準的なパラフィン包埋及び処理まで70%エタノール中においた。一片(4mm厚)をその後採取し、Kal−1マウスモノクローナル抗体及び標準的な抗原回復手法を用いて、免疫組織化学染色をHIV−p24検出のために行った。スライドは、Olympus BX51 light microscope上で病理学者(D.S.R.)により観察され、SPOT Insight Digital Camera(Diagnostic Instruments)を用いて画像が得られた。
(実施例1)モジュラーAAV導入ベクターの構築及びクローニング
AAV導入ベクターを構築するために、145塩基対(bp)の、ユビキチン制限部位により分離された、「フリップ」方向のAAV2−由来の末端逆位配列1(ITR1)及び「フロップ」配列のITR2をコードするオリゴヌクレオチドを合成し(Integrated DNA Technologies)、PBR322プラスミドベクターにライゲーションする前にアニールした。その後、適した部位に挟まれた、プロモーター、導入遺伝子、及びポリアデニル化シグナルをPCTにより増幅し、ITR間でクローン化して、制限部位の特有の組み合わせが各要素を挟む、モジュラーAAV導入ベクターを得た。
筋肉発現における様々なプロモーターの発現能力を評価するため、パネルの遍在及び組織特有のプロモーターにより動かされるルシフェラーゼ遺伝子を有する一連のベクターを作製した。これらのベクターを、腓腹筋に単回投与により筋肉内で投与し、ルシフェラーゼ発現をモニターして、この標的組織における各プロモーターの相対的な発現能力を決定した。サイトメガロウイルス最初期プロモーター(CMV)、キメラトリ−β−アクチン(CAG)、及びユビキチンC(UBC)プロモーターは、着実な筋肉発現を与えた(図1A)
新規の合成CASIプロモーター(長さ約1.05kb)を生成した(図1B)。CASIプロモーターは、転写開始部位を含む、サイトメガロウイルス最初期プロモーター(CMV)とそれに続くトリ−β−アクチン(CAG)プロモーターの断片からなる。この融合体には、直後に、ヒトユビキチンC(UBC)プロモーターのエンハンサー領域を挟む共通のスプライス供与及びスプライス受容配列を用いる、合成的にデザインされたイントロンが続いている。インビボ試験は、CASIプロモーターが34%超コンパクトであるにも拘らず、CAGプロモーターよりも筋肉において大幅に活性があることが示された(図1C)。ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(WPRE)をその後AAV導入ベクターに導入したところ、導入遺伝子の発現を有意に向上させた(図1D)。
様々なポリアデニル化シグナルの効率も筋肉由来の発現について調べた。SV40後期ポリ(A)、ウサギβ−グロビン(RBG)ポリ(A)、及びウシ成長ホルモン(BGH)ポリ(A)の全ては、同等のレベルの発現を示した(図1D)。
図1Eは、モノクローナル抗体由来の重鎖及び軽鎖V領域を挿入することができる、IgG1スキャフォールドをコードする筋肉−最適化発現ベクターの一部の模式図を示す。
図2は、挿入されたルシフェラーゼ導入遺伝子を有する、筋肉−最適化発現ベクターのマップの模式図を示す。補足図2に示される通り、ベクターは、各モジュラー要素に挟まれた特有の制限部位を有する(例えば、XhoI、SpeI、NotI、BamHI、Acc65I、HindIII、及びNheI)。このベクターでは、AAV配列は、XhoI制限部位に直後に続き、AAV2由来の145bpの「フリップ」末端逆位配列(ITR)を有し、SpeI制限部位及びCASIプロモーターに続く。CASIプロモーターは、ルシフェラーゼ導入遺伝子のATGの前に、NotI制限部位、及びコザック共通配列を模倣する共通認識配列のGCGGCCGC(配列番号:35)切断部位に続く1つの追加のC残基に続く。導入遺伝子の3’末端は、BamHI部位の前に、TAAストップコドンで終結し、1つの追加のA残基に続く。WPTE要素は、この制限部位に続き、SV40後期ポリアデニル化シグナルに先立つAcc65I制限部位、及びHindIII制限部位まで続く。加えて、2つ目の145bpAAV2「フロップ」−ITRがNheI部位の前に位置する。
(実施例2)組換え型AAVウイルスの産生及び精製
組換え型AAVウイルスを、以下に記載する手順による培養物の上澄みで産生及び精製した。
293T細胞を、10%ウシ胎仔血清、1%ペニシリン−ストレプトマイシンミックス(Mediatech)、及び1%グルタミン(Mediatech)を添加したDMEM中に、37℃の5%COインキュベータにおいて維持した。トランスフェクションの3日前に、4つの15cmプレートについて、3.75×10細胞を各25mLの培地中に、播種した。代わりに、トランスフェクションの4日前に、1プレートにつき、1.875×10細胞を、播種した(ウイルス当たり7.5×10細胞を播種)。トランスフェクションの2時間前に、培地を15mLの新鮮な培地に交換した。
AAV導入ベクターを、アデノウイルスヘルパーベクター(pHELP(Applied Viromics)又はpAd−delta−F6)、及びAAv(pAAV2/8 SEED)のRep及びCap遺伝子産物を発現するヘルパープラスミドを用いて、0.25:1:2で、Bioトランスフェクション試薬(Bioland Scientific)を用いて、同時トランスフェクションした。トランスフェクション当たりに用いられたDNAの総量は80μgであった。5つのAAVウイルス回収を、トランスフェクションの36、48、72、96、及び120時間後に行った。各時間点において、培地を0.2μmフィルターにより濾過し、15mLの新鮮な培地をゆっくりとプレートに加えた。
回収後、約75mLの5×PEG溶液(40%ポリエチレングリコール、2.5M Nacl)を、回収された上澄みの全量(〜300mL)に加え、ウイルスを氷上で少なくとも2時間沈殿させた。珍談させたウイルスは、7277gで30分間(Sorvall RC 3B Plus、H−6000A rotor)でペレットにし、1.37g/mLの塩化セシウム中に再懸濁した。再懸濁したウイルスを、Quick−Sealチューブ(Beckman)中に均等に分け、329738gで20℃で24時間スパンした(Beckman Coulter、 Optima LE−80K、70Ti rotor)。100−200mLの画分を96ウェル平底組織培養プレート中に回収し、屈折計を用いて5mLの各画分の屈折率を定量した。屈折率が1.3755及び1.3655の間を示すウェルを混ぜ合わせ、TEST Formulation Buffer 2(TFB2、100mMクエン酸ナトリウム、10mMトリス、pH8)を用いて、最終容量15mLに希釈した。ウイルスを100kDa MWCO遠心フィルター(Millipore)に加え、1mLの残余分が残るまで4℃で500gで遠心分離した。残ったウイルスをその後再び、TFB2中で最終容量15mLに希釈し、この操作をウイルスが3回洗浄されるように繰り返した。最終残余分の容量は全部で500〜1000mLの間であり、アリコットして−80℃で保存した。
(実施例3)抗体導入遺伝子の最適化
抗体の発現について最適なフレームワークを作るため、F2A自己プロセッシングペプチド配列により分離された、幾つかの広範な中和HIV抗体の重鎖及び軽鎖を、CMVプロモーターのコントロールの下、哺乳類発現ベクターにクローン化した。これらのベクターでトランスフェクションした293T細胞は、ELISAにより検出され得る培養物の上澄み中に、ヒトIgGの分泌を示した(図3A)。発現を向上させるため、F2A配列を、哺乳類のコドン使用頻度をよく反映させるために再操作し、また、最適なプロセッシングのためにそのN末端にフリン切断部位を導入した。最適化されたF2A配列を有するベクター(配列番号:9)と、標準のF2A配列を有するベクター(配列番号:10)とをトランスフェクションによる比較により、最適化されたF2A配列を有するベクターが、より高いレベルでテストされた4つ全ての抗体を産生することが示した。
抗体の分泌を向上させるために、内在的なシグナル配列を、ヒト成長ホルモン(HGH)由来のコドン最適化配列と置き換え、重鎖、軽鎖、又は両鎖のいずれかが分離したHGHシグナル配列により動かされる4E10発現ベクターのバージョンを作製し、トランスフェクションによりそれらの発現を比較した。ベクター中の繰り返し配列を最小化するために、2つのHGH配列(配列番号:11及び12)を合成した。異なるヌクレオチド配列を有するが、同じアミノ酸をコード化し、それぞれは重鎖又は軽鎖のいずれかにのみ用いられる。重鎖又は軽鎖のいずれかでの内在的シグナル配列のHGH配列での置換により、より高いレベルの抗体産生が得られ、両鎖のシグナル配列の置換により最高の結果が得られた(図3B)。
抗体をコード化する転写物の不適切なスプライシングの可能性を取り除くために、配列をインシリコのスプライス予測に供し、その部位、又は、これが可能でないときは周辺配列に、保存的変位を用いて、可能性のあるスプライス供与及び受容配列の全てを取り除いた。このスプライス−最適化フレームワーク中におかれたとき、4E10抗体の向上した発現が観察された(図3C)。
最終の抗体導入遺伝子の構造の模式図を図3Dに示す。図3Dに示すように、抗体導入遺伝子は、HGHシグナル配列と、それに続く交換可能なVH領域、スプライス−最適化された重鎖定常領域、2つ目のHHシグナル配列と融合した最適化したF2Aペプチドに結合したフリン切断部位、交換可能なVL領域、及びスプライス−最適化されたカッパ軽鎖定常領域、からなる。
遺伝子発現を向上させるためになされた上記最適化が、抗体の中和能力に影響を与えていないことを確認するために、数種類のよく研究された広範な中和抗体(例えば、b12、2G12、4E10、及び2F5抗−HIV抗体)を、最適化した発現ベクターから発現させた。産生した抗体を精製し、TZM−blルシフェラーゼレポーター細胞を用いたインビトロプロテクションアッセイで試験した。HIVの量を増加させながらの投与する前に、HIV−誘発翻訳因子(TZM−bl細胞)のコントロールの下、ルシフェラーゼ遺伝子を有する細胞を、各抗体の希釈物とインキュベートした。細胞を、NL4−3 HIV株の力価を増大させながら投与する前に、様々な濃度の抗体と共に播種した。投与の2日後、細胞をリンスし、ルシフェリン基質の添加後ルシフェラーゼ活性を定量した。TZM−bl細胞感染における着実な低減が、以前に確立された、この株についてテストされた4つの抗体全てに関するIC50及びIC90の値とよく相関する抗体濃度で、観察された(図4A−D)。
(実施例4)抗体導入遺伝子のインビボ発現
ルシフェラーゼ、又はサイトメガロウイルス(CMV)プロモーターにより動かされる4E10HIV中和抗体のいずれかを発現する、血清型8由来のカプシドを有する組換え型AAVウイルスを、腓腹筋への単回注射によりマウスに投与した。1×1010ゲノムコピーのルシフェラーゼを発現するAAV2/8を筋肉内注射して15週後の、代表的なRag2/γcマウスのゼノジェン画像を示す(図5A)。投与の1週間以内に、ルシフェラーゼ又は抗体遺伝子発現のいずれかが検出できた(それぞれ、図5B及び5C)。発現は上昇し続け、12〜16週後に最大に達し、その後2から3倍減少し、少なくとも64週間の研究の期間に亘って安定した。図5B−Cは、抗体産生が用量依存的であり、少なくとも64週間維持されたことを示す。
HIV−中和b12抗体の重鎖及び掲載可変領域を、AAV導入ベクターにクローン化し、2つの免疫不全、及び2つの免疫適格のマウス株:NOD/SCID/γc(NSG)、Rag2/γc(RAG)、C57BL/6(B6)、及びBalb/Cの腓腹筋中への1×1011ゲノムコピーの筋肉内投与について、組換え型AAVストックを産生させた。マウスは、コード化された抗体を、非最適化ベクターを用いて達成されるレベルとよりも100倍高い血清濃度で産生し、この発現レベルは少なくとも52週間続いた(図5Cと比較した図6)。B6マウス中でヒトb12−IgGに対して非常に限られたマウス抗体が生じ、Balb/C動物はヒトIgGレベルに影響を与えないと見られる導入遺伝子に対する検出可能なマウス抗体を生じた。
(実施例5)HIV投与により生じるCD4細胞の喪失の予防
HuPBMC−NSGヒト化マウスは、複製可能なHIVを用いた投与後にCD4細胞欠損を示す(20ng p24 NL4−3、n=4、図7)。このマウスモデルを、インビボ投与からマウスを保護するための本願明細書に記載されるベクターの能力をテストするために用いた。
ルシフェラーゼ又はb12抗体を発現する組換え型AAVウイルスを、NSGマウスに投与し、6週間以内に、濃度約100μg/mLの安定な血清b12抗体を産生させた。これらのマウスに、増殖した末梢血単核球(huPBMCs)を適合的に移植し、2週間の間に亘って生着させた。マウスをその後、HIVのNL4−3株の腹腔内注射により投与した。
HIV投与の後、ルシフェラーゼを発現する大部分のマウスは、CD4細胞の劇的な喪失を示したが、b12抗体を発現するマウスはCD4細胞の欠損を全く示さなかった(図8B)。
この実施例は、抗−HIV抗体を発現する組換え型AAVウイルスが、HIV感染により生じるCD4細胞の喪失からマウスを保護することができることを示す。
(実施例6)様々なHIV中和抗体を用いた保護
様々な広範な中和HIV抗体の保護能力を比較するために、b12、2G12、4E10、及び2F5を発現する組換え型AAVウイルスを、それぞれ産生してNSGマウスに投与した。投与7週間後、NSGマウスは20−250μg/mLの図示の抗体を産生した。各HIV抗体のインビボの血清濃度を測定した。結果を図3Aに示す。
形質導入されたマウスに、huPBMCsを適合的に移植し、HIVを静脈内注射により投与し、経時的にCD4細胞の欠損を定量するために毎週資料採取した(図9B)。図9Bに示されるように、b12を発現する動物は、感染から完全に保護され、2G12、4E10、及び2F5を発現するものは部分的に保護された。部分的な保護を示した群は、遅れたCD4細胞の欠損のある動物、及び実験コースを通して高いCD4細胞レベルを維持した動物、からなる。
投与8週間後、マウスを殺処分し、感染の程度を定量するために、パラフィン包埋の脾臓部位を、HIV−発現p24抗体について、の疫組織化学的染色に供した。
(実施例7)抗−HIV保護の頑強性の決定
b12抗体を発現するマウスの大コホートに、huPBMCsを適合的に移植した。投与前に、全マウスは高レベルのヒトIgGを発現しており、これは生着させたヒトB細胞によるものと思われた(図10A)が、b12−発現ベクターを受けたもののみが、gp120に特異的なIgGを産生し、100μg/mLに達した(図10B)。
ルシフェラーゼ又はb12のいずれかを発現するモック感染のマウスは、着実な高レベルのCD4細胞生着を、実験コースを通して、示し、導入遺伝子の毒性はCD4細胞喪失に寄与していないことを示した(図11)。対照的に、1ngのHIVを受けたルシフェラーゼを発現する細胞は、迅速かつ大規模なCD4細胞の欠損を生じた。高用量では、ルシフェラーゼを発現するマウスにおける感染は、より着実であり、幾つかのケース(25、125ng)において検出レベル以下CD4細胞の欠失となった。特記すべきことに、b12を発現する全てのマウスは、8つ中7つのコントロール動物において欠損するための必要量の100倍超のHIV用量を受けているにも拘らず、CD4細胞喪失からの保護を示す(図11)。
この実施例は、本願明細書に開示される組換え型AAVウイルスが、HIV感染に対して効果的且つ頑強な免疫学的予防を提供するために用いることができることを示す。
(実施例8)b12抗−HIV抗体の発現
図12Aは、AAv投与青に採取された血清サンプルについての、総ヒトIgG ELISAにより決定した、用量に応じた、経時的なb12発現を示すプロットである(n=8)。ルシフェラーゼ−発現ベクターを受けたマウスは、検出可能なヒト抗体を示さなかった(n=12)。図12Bは、投与1日前、ヒトPBMCsの適合的導入の3週間後、及び、HIVに結合することができる抗体の断片を測定するためのgp120特異的ELISAにより決定される図示した用量のAAVの筋肉内投与の15週間後における、血清中のb12の濃度を示す(n=8−12)。図12Cは、b12の範囲を発現する動物への10ngのNL4−3の静脈内投与の結果として、huPBMC−NSGヒト化マウスにおけるCD4細胞欠損を示し、感染に対する保護に必要な抗体の最小用量を示す。図12A及びCに、平均及び標準誤差を示し、プロットBは個別の動物及び平均を示す。
(実施例9)抗−HIV保護におけるb12及びVRC01抗体の比較
この実施例では、b2抗体をVRC01抗体と比較し、抗−HIV抗体がインビトロで90%超の血液循環のHIV株を中和することを見出した。b12又はVRC01のいずれかを発現するベクターの用量を減少させながらNSGマウスに投与し、経時的な抗体の発現をモニターした。
両方の抗体について、用量依存的な発現が分析された全ての時間点において観察された(図12A、及び図13A)。様々なレベルのルシフェラーゼ又は抗体を発現するマウスに、huPBMCを適合的に生着させた。投与直前に、gp120−特異的な酵素免疫測定法(ELISA)により各群における効果的な抗体濃度を確認した(図12B、及び図13B)。10ngのHIVによる静脈内投与の後、CD4細胞をモニターして抗体濃度の影響を決定した。平均34μg/mLのb12濃度、及び8.3μg/mLのVRC01濃度が、感染からマウスを保護した(図12C、及び図13C)。低能度のb12及びVRC01を発現する群は、部分的に保護され、検出可能なCD4の喪失は見られない動物も、CD4細胞の欠損の遅れを示す動物もあった。
(実施例10)インフルエンザ感染からの保護
この実施例では、本願明細書に開示されるAAVベクターを、抗−インフルエンザ抗体を発現する組換え型AAVウイルスを産生するために用い、組換え型AAVウイルスがインフルエンザウイルス感染からマウスを保護するのに効果的であることが見出された。
(実験材料及び方法)
[インフルエンザウイルス産生及び定量]
この実施例におけるマウス感染に用いられる全てのインフルエンザウイルスは、その6つの内部遺伝子(PB2、PB1、PA、NP、M、及びNS)が、A/Puerto Rico/8/1934(H1N1)株に由来する。HA及びNA遺伝子は、下記の3つの株に由来し、下記の略号が与えられる:
(1)PR8:A/Puerto Rico/8/1934(H1N1)由来のHA及びNA、広く用いられている実験用株
(2)CA/09:A/California/07/2009(H1N1)由来のHA及びNA、ヒトにおける2009年豚由来のH1N1の大流行発生の所期に単離された株
(3)SI/06:A/Solomon Islands/3/2006(H1N1)由来のHA及びNA、季節性のヒトH1N1ワクチン株
インフルエンザウイルスは、8−プラスミド 双方向逆遺伝学システムを用いて発生させた。手短に言えば、293T及びMDCK細胞を、10%ウシ胎仔血清(Omega Scientific)、100IU/mLペニシリン(Mediatech)、100μg/mLストレプトマイシン(Mediatech)、及び1%L−グルタミン(Mediatech)を添加したDMEM(Mediatech)中に維持した。293T及びMDCK細胞の共培養物を含む6−ウェル細胞培養皿(Corning)を、250ngの各8つのプラスミドを用いてコトランスフェクトした。トランスフェクション14時間後、培地を吸引し、細胞をPBSで1回洗浄し、インフルエンザ生育培地、及び3μg/mLのTPCK処理トリプシン(Sigma−Aldrich)を細胞に加えた。インフルエンザ成長培地は、0.01%ウシ胎仔血清、0.3%ウシ血清アルブミン(Invitrogen)、100IU/mLペニシリン、100μg/mLストレプトマイシン、及び100μg/mL塩化カルシウムを有する、Opti−MEM I(Invitrogen)からなる。72時間後、上澄みを回収し、インフルエンザ生育培地及び3μg/mLトリプシン中のほぼコンフルエントなMDCK細胞を含む15cm皿(Corning)に移した。72時間後、ウイルスの上澄みを培養し、2000×gで5分間遠心分離した。ウイルスの上澄みを取り除き、アリコットを−80℃で冷凍した。
[プラークアッセイ]
インフルエンザウイルスを、Avicel(登録商標)微結晶性セルロースの被覆を用いて、MDCK細胞におけるプラークアッセイにより定量した。手短に、MDCK細胞を6ウェル細胞培養皿に播種した。細胞が95%コンフルエントになったとき、培地を取り除き、ウイルス種菌の連続的な10倍希釈を、最終容量1mLのインフルエンザ生育培地に加えた。40分後、種菌を吸引により取り除き、2.4%Avicel(登録商標)微結晶性セルロース、及び3μg/mLのTPCK処理トリプシンを含む4mLのインフルエンザ生育培地により置換した。プレートを37℃で3日間静置して生育した。被覆をその後吸引により取り除き、細胞層をPBSで2回洗浄し、細胞を20%エタノール中の0.1%クリスタルバイオレットで15分間染色した。この染色液をその後吸引により除去し、細胞を再びPBSで洗浄し、プラークを視認で数えてプラーク形成単位(PFU)の単位でウイルス力価を決定した。
[マウス染色]
4〜5週齢の免疫適格性のBALB/cJ(BALB/c)及び免疫不全性のNOD/SCID/γ−/−(NSG)マウスを、JAckson Laboratory(JAX)から入手し、高齢のマウスを用いた実験については、これらの動物を、インフルエンザ投与前に所定の期間障壁条件下で生育及び収容した。
[インフルエンザ中和抗体のAAVベクターへのクローニング]
様々なインフルエンザ抗体の重鎖及び軽鎖可変領域に対応する配列を、合成し(Integrated DNA Technologies)、また、IgG1定常領域フレームワークを含むAAV導入ベクターにクローン化した。幾つかの例では、抗体遺伝子を、ビボにおける抗体産生を向上させるように最適化した。
[マウスに対するAAV産生及び投与]
AAV産生及び静脈内注射を下記手順に従って行った。手短に言えば、1.2×10の293T細胞を、0.25:1:2の、80μgの興味の抗体をコードするベクター、pHEOP(Applied Viromics)、及びpAAV 2/8 SEED(University of Pennsylvania Vector Core)を用いてトランスフェクションした。上澄みを120時間かけて5回回収した。ウイルスを、100k MWCO遠心フィルター(Millipore)を通して100mMクエン酸ナトリウム、及び10mMトリスpH8からなるバッファ中に、透析濾過、濃縮、及びバッファ交換される前に、PEG沈殿及び塩化セシウム画分により精製し、アリコット及び−80℃で凍結した。アリコットを定量するために、ウイルスを凍結乾燥し、DNAseで処理し、前述(13)の通りqPCTにより滴定した。手短に言えば、ウイルス力価を、前述の滴定、精製した4E10抗体をコードするAAV2/8から生成した標準曲線を用いて、定量PCRにより決定した。ウイルスアリコットの感染力を、293T細胞に形質導入すること、且つELISAにより細胞上澄み液の抗体濃度を定量することによって、インビトロで確認した。
[マウスのAAV形質導入、及び遺伝子発現の定量]
筋肉内注射の前に、組換え型AAVウイルスを凍結乾燥し、図示の用量にまで40μL容量のバッファ(100mMクエン酸ナトリウム、10mMトリスpH8)を用いて希釈した。マウスをイソフルラン吸入により麻酔し、ウイルスを40μLの一回注射として腓腹筋に投与した。
生物発光イメージングを、IVIS200機器を用いて、特に、前述のように下記の修正により行った:生物発光イメージを、1.5mgのD−ル氏フェリン(Gold Biotechnology)の腹腔内注射後10分間撮った。ヒトIgGマウス血清の濃度を、精製したヒトIgG/Kappa(Bethyl)から作成した標準曲線を用いて、ELISを行うことによって決定した。
[マウスのインフルエンザの投与]
インフルエンザウイルスを凍結乾燥し、20μL容量において図示の用量とするために、PBS中に希釈した。接種前に、マウスを軽量し、PBS中に希釈された2mgのケタミン及び0.2mgのキシラジンを含む200μLのカクテルの腹腔内注射により麻酔した。マウスを、20μLの希釈したウイルスの鼻腔内接種により、10μLを鼻孔を通して、インフルエンザで罹患させた。感染したマウスを毎日同じ時間に計量した。
[GFPインフルエンザウイルス産生及び定量]
GFPをPB1部分にパッケージした、PB1フランク−GFPインフルエンザウイルスを、Bllom et al.Science 328:1272(2010)に記載の方法に従って精製した。Bllom et al.に記載の通り、PB1フランク−GFPウイルスを、喪失したPB1タンパク質をトランスで供給された、293T−CMV−PB1及びMDCK−SIAT1−CMV−PB1細胞において生育及びアッセイした。PB1フランク−GFPウイルスを、8−プラスミド双方向逆遺伝学システムを用いて、但し、標準的なPB1プラスミドをpHH−PB1フランク−eGFPにより置換して、形成した。これらのウイルスについて、他の5つの内部遺伝子(PB2、PA、NP、M、及びNS)を、マウス感染に用いられるウイルスに関するPR8株から由来させた。PR8、CA/09、及びSI/06由来のHA及びNAを有するウイルスに加えて、2つの追加のウイルスをこれらのアッセイにおいて用いた。
(1)JP/57:A/Japan/305/1957(H2N2)由来のHA及びNA、アジアでのインフルエンザの大流行由来の初期株
(2)Viet/04:A/Vietnam/1203/2004(H5N1)由来のHA、高病原性トリインフルエンザ株。このウイルスのNAは、実験用のA/WSN/1933 (H1N1)株に由来する。多塩基の切断部位をHAから除去した。
PB1フランク−GFPウイルスをフローサイトメトリーにより定量した。MDCK−SIAT1−CMV−PB1細胞を、1mLのインフルエンザ生育培地中、ウェル当たり10細胞で、12ウェル皿(Corning)に播種した。播種の8時間後、ウイルスを1:10、1:100、及び1:1000で培地中に希釈した。ウェルを50μLのこれらの各希釈液を用いて感染させた。細胞を、250μLnoトリプシン−EDTA(Invitrogen)を用いた5分間のインキュベーション、トリプシンの吸引による除去、2%ウシ胎仔血清、及び2μg/mLのヨウ化プロピジウム(Invitrogen)を添加したPBS中での懸濁により、感染後16.5時間培養した。サンプルをFACS Caliburフローサイトメーター(Beckton−Dickinson)により分析し、0.3〜3%の間のGFP−陽性細胞のパーセントを有するサンプルを、ウイルス力価の定量のために用いた。力価をGFP−陽性細胞のパーセント、希釈因子、及びウェル当たり10細胞の総カウントから計算した。
[中和アッセイ]
PB1フランク−GFPインフルエンザウイルス及びMDCK−SIAT1−CMV−PB1細胞を用いて行った。40μLのインフルエンザ生育培地を、57μLの培地を入れた列A以外、平底96ウェル組織培養皿(Corning)の全てのウェルに加えた。マウス血清サンプルを、3μLの血清を、57μLの列A中のインフルエンザ生育培地に加えることによって、連続的に希釈し、その後、1:3連続希釈を列Gまで行い、1:20の初期希釈物及び1:4.374×10の最終希釈物を得た。2×10のPB1フランク−GFPウイルスの感染粒子(フローサイトメトリータイターにより決定)を、20μL容量のインフルエンザ生育培地中のサンプルに加えた。希釈された血清及びウイルスの混合物を、37℃の5%COインキュベータ中で1時間インキュベートした。インキュベーション後、20μL容量のインフルエンザ生育培地中の2×10のMDCK−SIAT1−CMV−PB1細胞を、MOIを1として全てのウェルに加えた。細胞のみのコントロール、これは、未変性のBALB/cマウス血清、ウイルスなし、を受けたものン、及び、ウイルスコントロール、これは未変性のBALB/cマウス血清を受けたものを各ウイルスについて含めた。プレートを37℃の5%COインキュベータ中で18時間インキュベートした。インキュベーション後、40μLのPBS中の1.5%Triton X−100(Sigma−Aldrich)を各ウェルに加えて、最終濃度0.5%のTriton X−100を得て、プレートを室温で5分間インキュベートした。読み取りのため、100μLの各サンプルを不透明の96−ウェルプレート(Corning)に移した。GFP蛍光を、485nmの励起波長、515nmの発光波長、励起及び発光両方についてのスリット幅12nm、「最適」ゲインセット、500μsの積分時間、ウェル当たり5回読みで、初めから読み取るように構成された、Safire2 Plate Reader(Tecan)を用いて定量した。細胞のみのコントロールからのベースライン蛍光を全ての読み取り地から引いた。サンプルをウイルスコントロールに対して標準化した。
[組織学]
インビボ感染実験の結論として、肺をマウスから除去し、この組織の半分を10%中和バッファホルマリン中に24時間含浸した。固定化後、組織をホルマリンから取り出し、標準的なパラフィン包埋及び操作を行うまで70%エタノール中に入れた。4ミクロン厚の切片を取り出し、ヘマトキシリン及びエオシン染色(H&E染色)を行った。スライドは、Olympus BS51 蛍光顕微鏡を用いて、病理学者(D.S.R.)により観察され、イメージをSPOT Insight Digital Camera(Diagnostic Instruments)を用いて得た。炎症を以下のように評価した;0=なし〜最小の炎症、1=細気管支中に時折の浸潤(10%未満の細気管支)、2=細気管支中に容易に同定される浸潤(10〜50%の細気管支)、3=実質性の浸潤及び/又は初期のパッチ状の線維症を伴う細気管支中に容易に同定される浸潤、4=>50%の浸潤を伴う細気管支、又は、細気管支、血管壊死、又は広範な線維症における、10〜50%の広範なネクローシスの上皮を伴う細気管支。スコアリングは、盲検により行われ、順序尺度はあらゆる統計試験について見積もられた。
[RT−PCRによる相対的なウイルス定量]
肺組織を100μLPBS中でホモジナイズした。25μLのホモジネートをTRIzol氏訳(Invitrogen)を用いたRNA抽出のために用いた。精製したRNAをヌクレアーゼフリーの水に再懸濁し、RNA濃度を150ng/μLに標準化した。リアルタイムRT−qPCRを、qScript One−Step SYBR Green qRT−PCR Kit、Rox(Quanta Biosciences)を用いて、PR8Mに対してデザインされたプライマー、及びマウスリボソームタンパク質L32のみからなる内在性コントロールを用いて、行った。Forward−M:CAAGCAGCAGAGGCCATGGA (配列番号:36)、Reverse−M:GACCAGCACTGGAGCTAGGA (配列番号:37)、Forward−L32:AAGCGAAACTGGCGGAAAC (配列番号:38)、Reverse−L32:TAACCGATGTTGGGCATCAG (配列番号:39)。サンプルをTurbo DNAse kit(Invitrogen)を用いてDNAse処理し、下記のプログラムで、ABI7300Real−Time PCR System(Life Technologies)で3回実験した:50℃10分間、95℃5分間、40サイクルの95℃15秒間及び55℃30秒間、融解曲線分析。インプットされるRNAにおける変化の要因であるL32シグナルにより各サンプルを個別に標準化した。
[インビボにおける抗−インフルエンザ抗体の発現]
未就職の全長F10又はCR6261抗インフルエンザ抗体を発現する組換え型AAVウイルスを産生した。1×1011ゲノムコピー(GC)の組換え型AAVの筋肉内注射により、Balb/cマウスの腓腹筋に投与した。血清サンプルを毎週得て、ヒトIgGをSLISAにより定量した(図14)。100μg/mLを超えるb12抗体の顕著な発現が見られた。対照的に、F10及びCR6261抗体の両方は、1週間に約1μg/mLの発現を示した。第7週まで血清の数μg/mLにまでゆっくりと上昇する前に、以下の時間点で検出できなかった。
F10及びCR6251抗体のインビボ発現を向上させるため、F10及びCR6251抗体の各々の軽鎖をb12の軽鎖で置換したキメラ抗体コンストラクトを準備した。293T細胞のトランスフェクション後、b12軽鎖を対にしたときに、両抗体の実質的に高い発現が観察された。非未変性の軽鎖が抗体発現を向上させることを示した(図15A)。天然の軽鎖の発現を向上させるために、b12又は4E10抗体のいずれかの軽鎖に由来する5’及び3’結合配列を含む変性した軽鎖可変領域のセット、を作製した。用いられた変性した軽鎖可変領域を図15Bに挙げる。293T細胞のトランスフェクションの後、b12及び4E10由来の配列を含むF10O24軽鎖は、インビトロにおいて12倍の高い発現を示した(図15C)。同様に、b12抗体由来の配列を有するCR6261LO13軽鎖を含むコンストラクトのトランスフェクションは、20倍の高い発現を示す(図15D)。これらの変性抗体はインビトロ中和アッセイを用いて試験され、結果から変性の軽鎖を含む抗体はインフルエンザの2つの株を中和する能力を維持することが確認された。変性した掲載について見られる実質的に向上した抗体発現の点では、全ての後の実験を、F10LO24及びCR6261LO13、それぞれ、変性され、F10及びCR6261と称される配列を用いて行った。用いられた完全な可変領域配列は、キメラ軽鎖可変領域を含めて、配列番号:40〜43に与えられる。
図16Aに示すように、1×1011ゲノムコピー(GC)のAAVのBALB/cマウスへの1回の筋肉内注射により、注射1週間以内に検出可能な抗体が産生された。抗体濃度は、一過的に減少し、それに続く6〜8週に亘って増加し、50〜200μg/mLでプラトーに達し、40週の研究の期間維持された。
[インビトロ中和アッセイ]
組換え型AAVウイルスで処理した動物由来の血清中和能力の大きさを決定するため、3つの異なるHAサブタイプ(H1、H2、及びH5)由来の5つの異なるヘマグルチニンを含むGFP−レポーターインフルエンザビリオンを用いて、インビトロ中和アッセイを行った。16Bに示すように、ネガティブコントロールの抗体(b12、HIVに対する抗体)を発現するマウス由来の血清は、テストされた5つの株のいずれかの感知できるほどの中和は示さなかった。対照的にF10又はCR6261のいずれかを発現する組換え型AAVウイルスを受けた動物由来の血清は、全ての5つの株を中和する顕著な能力を示した。
(実施例10)
[インビボ保護]
マウスをインフルエンザ感染から保護するための組換え型AAVウイルスの能力を決定するために、組換え型ウイルスを動物に投与し、5週間抗体発現させた。インフルエンザ感染の直前に、約100〜200μg/mLのb12及びF10抗体の両方、並びに、0.1μg/mLから100μg/mLまでの広範な濃度のCR6261をマウスの血液循環中に観察した(図17B)。CR6261を発現するマウスは、血清IgG濃度に対して逆比例する重量喪失を示し、この抗体の7.5μg/mLの最小血清濃度がCA/09感染由来の疾患を予防するために必要であることが示唆された。
インビボにおけるVIPの他の株に対して保護する能力を試験するために、b12コントロール、又はF10抗体を発現する動物にSI/06株を投与した(図17C)。コントロール抗体を発現するマウスは2週間の期間に亘って重量喪失を示した。対照的に、F10を発現するマウスは、SI/06投与後に疾患の徴候を示さなかった。
インフルエンザを投与されたマウスにおいけるCA/09及びSI/06投与の、内在的な免疫反応に対する影響を決定するために、かかる動物由来の血清サンプルを中和アッセイを用いて分析した。コントロールのb12抗体を発現した以前に投与を受けたマウス由来の血清は、投与株に対して強い中和活性を示したが、異種株に対して検出可能な活性を示さなかった(図17F〜G)。これらの結果から、広範な中和抗体の発現が疾患に対して保護し、追加的な、より効能ある、内在的な体液性免疫の形成を更に可能にすることを示唆した。
この実施例は、本願明細書に開示される組換え型AAVウイルスが、様々なインフルエンザウイルスにより生じる感染に対する効果的な免疫学的予防を提供するために用いることができる。
(実施例11)
[高齢且つ免疫不全の動物におけるインフルエンザ感染からの保護]
広範にインフルエンザ抗体を中和するF10及びCR6261由来の可変領域を発現する組換え型AAVウイルスを産生した。
免疫不全のNOD/SCID/γ−/−(NSG)マウスは、適合性免疫を完全に欠くマウスであり、生まれつきの免疫反応の相当の低下を示す。F10及びCR6261抗体を発現する組換え型AAVウイルスを、kg当たり5×1012GCの標準化された用量で、比較的若齢(14〜19週齢)又は高齢(46〜55週齢)であるNSG動物に対して投与した。遺伝子発現をゼノジェンイメージング又はELISAを用いて4週間に亘って定量した(それぞれ、図18A及び18B)。両方の動物群は、全ての時間点でほぼ同様のレベルの遺伝子発現を示し、年齢はAAV由来の筋肉ベースの遺伝子発現の能力に影響を与えないことを示唆した。インビボ抗体発現がこれらの免疫不全動物をインフルエンザの投与から保護するのに十分であるかどうか決定するために、1000PFUの致死量のPR8株を若齢及び高齢のマウス群の両方に投与した(それぞれ、図18C及び18D)。
両方の場合において、ルシフェラーゼを発現するコントロールマウスにおいて、疾患及び重量喪失が見られ、研究コースに亘って全てのかかる動物が死亡した。対照的に、F10を発現する若年及び高齢のNSG動物の両方は、インフルエンザ誘導される重量喪失から完全に保護され、これらの濃度のF10抗体のみでも内在的な免疫反応の非存在下においてマウスを保護するのに十分であることを示唆した。F10がNSGマウスにおいて疾患を予防可能である程度を更に調査するために、動物を、研究期間を通して犠牲にし、肺組織の組織学的サンプルにおける炎症のレベルを評価した。ルシフェラーゼを発現する感染したマウスは、細気管支の実質的な管腔の炎症を感染5日後に示した(図18E左)。対照的に、F10により保護された動物は、これらのマウスの実質的に低レベルの病理と一致して、非常に低レベルの炎症、及びきれいな細気管支を示した(図18F)。F10抗体を発現するマウスは、ルシフェラーゼコントロールマウスと比較して、全ての時間点において実質的に低い炎症を示した。
組換え型AAVウイルスのウイルス複製を制御する能力を直接定量するために、殺処分時に培養した肺組織由来の総RNAを抽出することによって、NSGマウスにおけるウイルスの量を決定し、定量的RT−PCRによりウイルスRNAを測定した。図18Gに示すように、ルシフェラーゼを発現するマウス由来の肺は、実験過程を通して高いウイルス量を示した。対照的に、初期の時間点で分析されたF10を発現する動物は、内在的適合性免疫を欠如しているにも拘らず、F10抗体の存在下において劇的にウイルス複製が低減した結果として、経時的に実質的に減少する中程度のウイルスRNAレベルを含んでいた。
(実施例12)
[骨肝臓胸腺(BLT)ヒト化マウスにおけるHIV感染からの保護]
骨肝臓胸腺(BLT)ヒト化マウスモデルは、腟内HIV感染の予防のよく確立されたモデルである。BLTヒト化マウスは、胎生組織を免疫不全のNOD/SCID/γC(NSG)レシピエントへの外科的移植、その後の造血幹細胞の移植により産生した。これらの移植された細胞は、HIV感染後の機能的免疫反応を生むことができるマウスにおいて鍛えられた完全な免疫細胞のレパートリーを生む。BLTモデルは、腟及び大腸を含む粘膜組織の有意なヒト細胞の生着を示すことが見出され、粘膜を濃縮したCCR5−向性JR−CSF HIVウイルスへの暴露に続く、HIV感染を支持することが示された。この実施例において、BLTマウスは、抗−HIV抗体を発煙する組換え型AAVウイルスの、粘膜経路を通したHIV感染を予防する能力を試験するために用いた。
VRC01抗−HIV抗体又はルシフェラーゼタンパク質を発現する組換え型AAVウイルスを、本願明細書に記載される方法に従って産生した。VRC01抗体の粘膜表面におけるHIV感染を予防する効能を試験するために、BLT動物のコホートを産生し、VRC01を発現する組換え型AAVウイルスを、BLTマウスに投与して、100μg/mLの血清濃度のVRC01中和抗体、及びネガティブコントロールとしてのルシフェラーゼタンパク質のいずれかを発現する動物を生み出した。
ヒト粘膜HIV感染の比較的低頻度な性質をモデル化するために、非濃縮のJR−CSF HIVウイルスの表面を傷つけない毎週の腟内投与という低用量の繰り返し投与の投与計画(レジメン)を採用した。HIVの投与計画の概要を図19Aに示す。14週の期間、マウスを出血させ、種菌の表面を傷つけない腟内投与により、毎週50ngのJR−CSF HIVウイルスのp24を投与した。CD4細胞レベルを毎週フローサーとメトリーを用いて測定した(図19B)。図17Bに示すように、ルシフェラーゼを発現する動物におけるCD4+細胞について、VRC01を産生するものと比較して、中程度しかし統計学的に有意な減少があった。繰り返しのHIVの膣内投与の13週後、殺処分時のHIVプラズマウイルス量をAbbott RealTime HIV−1 Viral Load qPCR assay(このアッセイの検出限界は200コピー/mL)により測定した。結果を図19Cに示し、ルシフェラーゼを発現する全ての動物は感染する一方、VRC01を発現する8つ中2つのマウスしかウイルス複製の実質的なエビデンスを示さないことを明らかにする。これらの結果は、抗−HIV抗体を発現する組換え型AAVウイルスが、BLTマウスにおける粘膜HIVを予防することができることを示す。
(実施例13)
[FVBマウスにおけるC型肝炎ウイルス(HCV)抗体の産生]
この実施例は組換え型AAVウイルスがビボで高レベルのHCV抗体を産生するために用いられることを例示する。
B12、AR3A、及びAR3B抗体のコード配列を含むAAVベクターを構築した。AAVベクターは、それぞれ、B12、AR3A、及びAR3B抗体を発現する組換え型AAVウイルスを産生するために用いられる。組換え型AAVウイルスはFVBマウスに投与される。動物の血清中の対応する抗体の発現レベルを毎週測定した。結果を図20に示す。図20に示すように、HCV抗体の相当なレベルが動物中で産生した。
(実施例14)
[HIV感染の予防]
この実施例は、HIV感染の発症のリスクにある患者の免疫学的予防を例示する。
組換え型AAVを、抗−HIV中和抗体をコードするポリヌクレオチドを含むAAV導入ベクターを用いて産生した。特に限定されることなく、b12抗−HIV抗体、2G12抗−HIV抗体、4E10抗−HIV抗体、2F5抗−HIV抗体、及びこれらのあらゆる変異体を含む、あらゆる公知の抗−HIV中和抗体を用いることができる。例えば、CASIプロモーター、抗−HIV中和抗体のコード配列、WPRE及びSSV40ポリ(A)配列を有するAAV導入ベクターを用いることができる。かかるAAV導入ベクターの例は、配列番号:17〜21、24に示されるベクターを含むベクターを含む。患者は、HIV感染の発症のリスク時に同定され、有効量の組換え型AAVを投与された。組換え型AAVは筋肉内注射により患者に投与された。組換え型AAVは抗−HIV抗体を患者中で発現させ、患者がHIV注射で発症するリスクを低減する。患者中のHIVウイルス量を、患者が組換え型AAVを投与された後の様々な時間点で決定することができる。適切な用量(すなわち、抗−HIV抗体の発現レベル)及び治療計画は、特に限定されることなく、投与の経路及び患者へのHIV暴露の程度を含む多くの要因に基づいて、当業者が容易に決定することができる。免疫学的予防の効能を、AAV治療を受けていない患者と比較したHIV感染のリスクを低減を観察することによって評価した。
(実施例15)
[大腸ガンの治療]
この実施例は、大腸ガンを受けている又は発症のリスクにある患者の治療を例示する。
組換え型AAVを、IMC−C225抗体(Cetuximab(登録商標)、上皮増殖因子受容体(EGFR)抗体)をコードするポリヌクレオチドを含むAAV導入ベクターを用いて産生した。例えば、IMC−C225抗体のコード配列は、CASIプロモーター、WPRE、及びSV40ポリ(A)配列を有するAAV導入ベクター中に挿入することができる。大腸ガンを受けている又は発症のリスクにある患者を、同定し、有効量の組換え型AAVを投与した。組換え型AAVを筋肉内注射により患者に投与した。組換え型AAVはIMC−C225抗体を患者中で発現させ、患者中でのガンの進行を阻害した。適切な用量(すなわち、IMC−C225抗体の発現レベル)、及び治療計画は、特に限定されることなく、投与経路及び患者の疾患状態を含む、多数の因子に基づいて、当業者が容易に決定することができる。治療効果は、疾患進行の遅延又は緩徐、疾患状態の寛解又は緩和、及び緩解を観察することによって評価された。
(実施例16)
[感染の予防]
この実施例は、HCV感染の発症のリスク時の患者の免疫学的予防を例示する。
組換え型AAVを、抗−HCV中和抗体をコードするポリヌクレオチドを含むAAV導入ベクターを用いて産生した。特に限定されることなく、AR3A、抗−HCV抗体、AR3B抗−HCV抗体、AR4A抗−HCV抗体、及びこれらのあらゆる変異体を含む、あらゆる公知の抗HCV中和抗体を用いることができる。例えば、CASIプロモーター、抗−HCV中和抗体のコード配列、WPRE、及びSV40ポリ(A)配列を有するAAV導入ベクターを用いることができる。かかるAAV導入ベクターの例は、配列番号22、23、28に示されるベクターを含む。
患者は、HCV感染の発症のリスク時に同定され、有効量の組換え型AAVを投与される。組換え型AAVは、筋肉内注射により患者に投与される。組換え型AAVは患者中でAR3A抗体を発現し、患者がHCV注射で発症するリスクを低減する。適切な用量(すなわち、抗−HCV抗体の発現量)及び治療計画は、特に限定されることなく、投与経路及び患者に対するHCV暴露の程度を含む多数の因子に基づいて、当業者が容易に決定することができる。免疫学的予防能力は、AAV治療を受けていない患者と比較した、HCV感染のリスクの低減を観察することによって、評価された。
(実施例17)
[インフルエンザウイルス感染の予防]
この実施例は、インフルエンザウイルス感染の発症のリスク時の患者の免疫学的予防を例示する。
組換え型AAVを抗−インフルエンザ中和抗体をコードするポリヌクレオチドを含むAAV導入ベクターを用いて産生した。特に限定されることなく、F10抗−インフルエンザ抗体、CR6261抗−インフルエンザ抗体、FI6抗−インフルエンザ抗体、TCN32抗−インフルエンザ抗体、及びこれらのあらゆる変異体を含む、あらゆる公知の抗−インフルエンザ中和抗体を用いることができる。例えば、CASIプロモーター、抗−インフルエンザ中和抗体のコード配列、WPRE及びSV40ポリ(A)配列を有するAAV導入ベクターを用いることができる。かかるAAV導入ベクターの例は、配列番号:25〜27、29、30で示されるベクターを含む。
患者は、インフルエンザ感染の発症のリスク時に同定され、有効量の組換え型AAVを投与される。組換え型AAVは、筋肉内注射により患者に投与される。組み換え型AAVは患者中でF10抗体を発現し、患者がインフルエンザウイルス注射で発症するリスクを低減する。適切な用量(すなわち、抗−インフルエンザ中和抗体の発現レベル)及び治療計画は、特に限定されることなく、投与経路及び患者に対するインフルエンザウイルス暴露の程度を含む多数の因子に基づいて、当業者が容易に決定することができる。患者中のインフルエンザウイルス量は、患者が組換え型AAVを投与された後の様々な時間点で決定することができる。
少なくとも幾つかの前述の実施形態において、そのような置換が技術的に可能ではないわけでない場合には、ある実施形態において用いられた1つ又は複数のエレメントは、別の実施形態において交換可能に用いることができる。請求に係る主題の範囲から逸脱することなく、様々な他の脱落、追加、及び変性を上記の方法及び構造に対してなすことができることは、当業者によって理解される。全てのかかる変性及び変更は、添付の請求項により規定されるように、主題の範囲内とすることを意図する。
本願明細書における実質的にあらゆる複数及び/又は単数形の使用に関して、文脈及び/又は応用に適切であるように、当業者は複数から単数に、及び/又は単数から複数に置き換えて理解することができる。様々な単数/複数の置換は、明確性のために本願明細書に明示的にと説明され得る。
当業者により理解される。一般的に、本願明細書、及び特に添付の請求項(例えば、添付の請求項の本体部)で用いられる用語は、一般的に、「開いた(open)」用語(例えば、「含む(including)」という用語は、「特に限定されることなく、含む(including but not limited to)」)と解釈されるべきであり、「有する(having)」という用語は、「少なくとも有する(having at least,)」と解釈されるべきであり、「含む(includes)」という用語は、「特に限定されることなく、含む(includes but is not limited to,)」と解釈されるべきである)を意図する。更に、当業者は、特定の番号の組み込まれた請求項の引用が意図される場合、かかる意図は明示的に請求項中に記載され、そのような記載がない場合、かかる意図は存在しない。例えば、理解の助けとして、以下に添付する請求項は、請求項の引用を導入する「少なくとも1つ(at least one)」、及び「1つ又は複数の(one or more)」という導入句の使用を含むことができる。しかしながら、 たとえ、同じ請求項が、導入句「1つ又は複数の(one or more)」又は「少なくとも1つ(at least one)」と、「a」又は「an」等の不定冠詞とを含む(例えば、「a」及び/又は「an」が、「1つ又は複数の(one or more)」又は「少なくとも1つ(at least one)」を意味すると解釈されるべき場合であっても、かかる句の使用が、不定詞「a」又は「an」による請求項の引用の導入が、1つのみのかかる引用を含む実施形態に対するかかる導入された請求項の引用を含む、あらゆる特定の請求項を限定することを示唆すると解されるべきでない;同様のことが請求項の引用の導入に用いられる不定冠詞の使用についても当てはまる。加えて、たとえ、特定の番号の導入された請求項の引用が明示的に記載されていたとしても、当業者はかかる引用が少なくとも記載された番号を意味するものと解されるべきであると理解する(例えば、「2つの引用」の裸の引用は、他の修正なく、少なくとも2つの引用、又は2以上の引用を意味する)。更には、「少なくともA、B及びC等の1つ」に類する慣用句が用いられる例では、概して、かかる構成は、当業者がかかる慣用句を理解するであろう意味を意図する(例えば、「少なくともA、B、及びCの1つを有するシステム」は、特に限定されることなく、Aのみ、Bのみ、Cのみ、A及びBを共に、A及びCを共に、B及びCを共に、並びに/又は、A、B及びCを共に、有するシステムを含む)。「少なくとも1つのA、B、又はC等の1つ」に類する慣用句が用いられる例では、概して、かかる構成は、当業者がかかる慣用句を理解するであろう意味を意図する(例えば、「少なくともA、B、又はCの1つを有するシステム」は、特に限定されることなく、Aのみ、Bのみ、Cのみ、A及びBを共に、A及びCを共に、B及びCを共に、並びに/又は、A、B及びCを共に、有するシステムを含む)。明細書、請求項、又は図面のいずれかにある、2つ以上の代替用語を示す、実質的にあらゆる離接語及び又は句は、1つの用語、いずれかの用語、又は両方の用語を含む可能性を考慮するものと理解されたい。例えば、「A又はB」は、「A」、「B」又は「A及びB」の可能性を含むものと理解されたい。
加えて、本開示の特徴又は態様がマーカッシュグループの形式で記載される場合には、当業者は、当該開示がマーカッシュグループのあらゆる個々の要素又は要素のサブグループについても記載されることを認識するであろう。
当業者に理解されるように、明細書を提供するという点等、あらゆる全ての目的について、本願明細書に開示されるあらゆる範囲は、そのあらゆる全ての部分的範囲及び部分的範囲の組み合わせも包含する。挙げられているあらゆる範囲は、同範囲を少なくとも半分、三分の一、四分の一、五分の一、十分の一等とすることを、十分に、記載しまた可能にする。非制限例として、本願明細書に記載される各範囲は、容易に、下三分の一、真ん中三分の一、上三分の一等にすることができる。「up to」、「at least」、「greater than」、「less than」等のあらゆる言葉、及びその同等物は、記載された数字を含み、上記議論のようにその後部分的範囲にすることができる範囲を指すことを、当業者によって理解される。最後に、当業者に理解されるように、1つのグループは各個々の要素を含む。このように、例えば、1〜3項目を有するグループは、1、2又は3項目を有するグループを指す。同様に1〜5項目を有するグループは、1、2、3、4又は5項目を有するグループ等を指す。
様々な態様及び実施形態が本願明細書に開示されるが、他の態様及び実施形態は当業者に明らかである。本願明細書に開示される様々な態様及び実施形態は例示の目的であり、限定を意図するものでなく、真の範囲及び精神は下記の請求項により示される。

Claims (29)

  1. アデノ随伴ウイルス(AAV)の5’末端逆位配列(ITR)、及び3’AAV ITR;
    合成プロモーターであって、該プロモーターが配列番号1の配列に対して少なくとも95%の配列同一性を有する核酸配列を含む;
    1種又は複数種の興味のあるタンパク質をコードするポリヌクレオチドの挿入を可能にするための、前記プロモーターの下流の制限部位;
    前記制限部位の下流の転写後調節エレメント;
    を含み、
    前記プロモーター、前記制限部位、及び前記転写後調節エレメントは、前記5’AAV ITRの下流、且つ前記3’AAV ITRの上流に位置する、
    ウイルスベクター。
  2. 前記制限部位に挿入され、且つ前記プロモーターに操作可能に結合されたポリヌクレオチドを更に含み、
    前記ポリヌクレオチドは興味のあるタンパク質のコード領域を含む、
    請求項1に記載のウイルスベクター。
  3. 前記ポリヌクレオチドは、前記興味のあるタンパク質の前記コード領域のすぐ上流のシグナルペプチド配列を含む、
    請求項2に記載のウイルスベクター。
  4. 前記ベクターは、コザック共通配列に対して少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、又はそれ以上の配列同一性を有するヌクレオチド配列を含む、
    請求項2又は3に記載のウイルスベクター。
  5. 前記興味のあるタンパク質は、全長の抗体、成長ホルモン(GHs)、インスリン様増殖因子(IGFs)、G−CSFs、エリスロポエチン(EPOs)、インスリン、抗体Fab断片、抗体scFV断片、血友病に関連する凝固タンパク質、ジストロフィン、リソソーム酸リパーゼ、フェニルアラニンヒドロキシラーゼ(PAH)、糖原病に関連する酵素、及びこれらのあらゆる変異体、マラリアの中和抗体、並びにウイルス中和抗体、からなる群から選択される、
    請求項1〜4のいずれか一項に記載のウイルスベクター。
  6. 前記興味のあるタンパク質は、ウイルス中和抗体である、
    請求項1〜4のいずれか一項に記載のウイルスベクター。
  7. (i)前記プロモーターが、配列番号2〜4のいずれか一つの配列に対して少なくとも95%の配列同一性を有するヌクレオチド配列を含む、又は
    (ii)前記プロモーターが、スプライス供与部位、スプライス受容部位、又はこれらのあらゆる変異体を含み、
    前記スプライス供与部位は、配列番号:5又は配列番号:6の配列に対して少なくとも90%の配列同一性を有するヌクレオチド配列を含む、
    請求項1〜6のいずれか一項に記載のウイルスベクター。
  8. 前記転写後調節エレメントは、ウイルスの転写後調節エレメントである、
    請求項1〜7のいずれか一項に記載のウイルスベクター。
  9. 前記転写後調節エレメントの下流の転写終結領域を更に含む、
    請求項1〜8のいずれか一項に記載のウイルスベクター。
  10. 前記プロモーターは、イントロンを含み、
    前記イントロンは、配列番号:8の配列に対して少なくとも90%の配列同一性を有するヌクレオチド配列を含む合成イントロンである、
    請求項1〜9のいずれか一項に記載のウイルスベクター。
  11. 前記ポリヌクレオチドは、免疫グロブリンの重鎖可変領域についての第一のコード領域、及び免疫グロブリンの軽鎖可変領域についての第二のコード領域を含む、
    請求項2に記載のウイルスベクター。
  12. 前記第1のコード領域の5’は、第1のシグナルペプチド配列と融合しており、前記第2のコード領域の5’は、第2のシグナルペプチド配列と融合している、
    請求項11に記載のウイルスベクター。
  13. 前記5’ITRから開始し、前記3’ITRで終了する領域が、少なくとも2.5kbである、
    請求項1〜12のいずれか一項に記載のウイルスベクター。
  14. 組換え型アデノ随伴ウイルス(AAV)がウイルスに対する中和抗体をコードするヌクレオチド配列を含み、プロモーターが配列番号1の配列に対して少なくとも95%の配列同一性を有する核酸配列を含むプロモーターを含む、
    被験者におけるウイルス感染のリスクを低減又は抑制するための医薬の製造における組換え型アデノ随伴ウイルス(AAV)の使用。
  15. 前記医薬が、前記ウイルスに対する第2の中和抗体をコードするヌクレオチド配列を含む第2の組換え型AAVを含む、
    請求項14に記載の使用。
  16. ウイルスベクター治療のない被験者と比較して、少なくとも5倍、被験者における感染のリスクを低減させる、及び/又は、
    前記中和抗体が、前記被験者の血清中で少なくとも9μg/mLの量で発現される、及び/又は、
    前記医薬が前記被験者に多くて一年に1回投与される、
    請求項14又は15に記載の使用。
  17. 前記ウイルスは、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、又はC型肝炎ウイルス(HCV)、である、
    請求項14〜16のいずれか一項に記載の使用。
  18. 5’AAV末端逆位配列(ITR)、及び3’AAV ITR、AAV増殖性感染を発生させるためのヘルパー機能、及びAAVキャップ遺伝子を含むウイルスコンストラクトを有するパッケージング細胞株を提供するステップ;
    前記パッケージング細胞株の上澄みから組換え型のAAVウイルスを回収するステップ;
    を含み、
    前記ウイルスコンストラクトが、配列番号1の配列に対して少なくとも95%の配列同一性を有する核酸配列を含むプロモーターを含む、
    組換え型アデノ随伴ウイルス(AAV)を製造する方法。
  19. 合成プロモーターを含み、
    前記合成プロモーターが、配列番号:1の配列に対して少なくとも95%又はそれ以上の配列同一性を有する核酸配列を含む、単離、合成、又は組換え型ポリヌクレオチド。
  20. 前記シグナルペプチドが、インターフェロンのシグナルペプチド、ヒト成長ホルモンのシグナルペプチド、エリスロポエチン(EPO)のシグナルペプチド、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)のシグナルペプチド、インスリンのシグナルペプチド、及びこれらのあらゆる組み合わせ、からなる群から選択される、
    請求項3に記載のウイルスベクター。
  21. 前記ウイルス中和抗体が、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、C型肝炎ウイルス(HCV)、又はインフルエンザウイルスに対する中和抗体である、
    請求項6に記載のウイルスベクター。
  22. 前記HIVに対する中和抗体が、b12抗−HIV抗体、2G12抗−HIV抗体、4E10抗−HIV抗体、2F5抗−HIV抗体、及びこれらのあらゆる変異体からなる群から選択さる、
    請求項21に記載のウイルスベクター。
  23. 前記HCVに対する中和抗体が、AR3A抗−HCV抗体、AR3B抗−HCV抗体、AR4A抗−HCV抗体、及びこれらのあらゆる変異体からなる群から選択される、
    請求項21に記載のウイルスベクター。
  24. 前記転写終結領域が、SV40後期ポリ(A)配列、ウサギβ−グロビンポリ(A)配列、ウシ成長ホルモンポリ(A)配列、又はこれらのあらゆる変異体を含む、
    請求項9に記載のウイルスベクター。
  25. 前記第1のコード領域及び前記第2のコード領域が、2A配列により分離されている、
    請求項11に記載のウイルスベクター。
  26. 前記2A配列が、F2A配列である、
    請求項25に記載のウイルスベクター。
  27. 前記中和抗体が、b12抗−HIV抗体、2G12抗−HIV抗体、4E10抗−HIV抗体、2F5抗−HIV抗体、AR3A抗−HCV抗体、AR3B抗−HCV抗体、AR4A抗−HCV抗体、及びこれらのあらゆる変異体からなる群から選択される、
    請求項14に記載の使用。
  28. 前記ウイルスコンストラクトが、請求項1〜13及び20〜26のいずれか一項に記載のウイルスベクターである、
    請求項18に記載の方法。
  29. 前記ポリヌクレオチドが、配列番号:2〜4の配列から選択されるヌクレオチド配列を含む、
    請求項19に記載のポリヌクレオチド。
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