JPH11507240A - 組み換えアデノウイルス及びアデノ随伴ウイルス、細胞株、並びに生産方法並びにその使用 - Google Patents
組み換えアデノウイルス及びアデノ随伴ウイルス、細胞株、並びに生産方法並びにその使用Info
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Abstract
(57)【要約】
E1及びE4の両方の遺伝子領域を欠失した組み換えアデノウイルスの作成を可能にするアデノウイルスE1/E4を発現するパッケージング細胞株を提供する。調節配列の制御下の選択した導入遺伝子を含んでなる組み換えAAVに標的細胞を感染させることにより、標的細胞中への組み換えAAVの形質導入の効率を高めるための方法を提供する。感染した細胞を一本鎖組み換えウイルスのその二本鎖型への転化を促進する因子に接触させる。
Description
【発明の詳細な説明】
組み換えアデノウイルス及びアデノ随伴ウイルス、細胞株、並びに生産
方法並びにその使用
本発明は、国立衛生研究所助成番号HD32649−01、DK47757及
びDK49136により援助された。米国政府は、本発明に権利を有する。発明の分野
本発明は、一般的に、体細胞遺伝子治療に、そしてより具体的には、遺伝子疾
患の治療において有用な方法及び組成物に関する。発明の背景
アデノウイルスは、様々な細胞型へ治療的またはレポーター導入遺伝子を効率
よく運ぶように改変することができる真核生物のDNAウイルスである[例えば
、M.S.Horwitz等、「Adenoviridae and Thei
r Replication」、Virology、第二版、1712頁、ed
.B.N.Fields等、Raven Press Ltd.、New Yo
rk(1990)を参照]。組み換えアデノウイルス(rAd)は、細胞***の
状態にかかわらず実質的に全ての細胞型へ非常に高いレベルの導入遺伝子の運搬
を提供することができる。遺伝的不均衡を補う治療的導入遺伝子をインビボで運
ぶことにおけるこの系の有効性は、様々な疾患の動物モデルで示されている[K
.F.Kozarsky等、Somatic Cell Mol.Genet.
、19:449−458(1993)(「Kozarsky等I」):K.F.
Kozarsky等、J.Biol.Chem.、269:13695−137
02(1994)(Kozarsky等
II)等]。インビボでの肝細胞中への遺伝子の形質導入における組み換えアデノ
ウイルスの使用は、以前に齧歯類及びウサギにおいて示されている[例えば、上
に引用したKozarsky II及びS.Ishibashi等、J.Clin .Invest
.、92:883−893(1993)を参照]。
遺伝子治療のために開発された第一世代の複製能力を欠く組み換えアデノウイ
ルスは、全E1a及びE1b領域の一部の欠失を含む。この複製能力を欠くウイ
ルスは、トランスに作用するE1aタンパク質を提供する機能的なアデノウイル
スE1a遺伝子を含んでいるアデノウイルスで形質転換した相補性ヒト胚腎臓細
胞株、293細胞[ATCCCRL1573]中で増殖する。E1を欠失したウ
イルスは、E1a及びE1b領域の遺伝子産物をトランスに与える293細胞中
で複製し、そして感染性ウイルスを生産することができる。得られたウイルスは
、多数の細胞型に感染することができ、そして導入された遺伝子を(それ自身の
プロモーターを保有する場合)発現することができるが、非常に高い感染多重度
で細胞を感染させなければ、E1領域DNAを保有しない細胞中で複製できない
。
アデノ随伴ウイルス(AAV)は、体細胞遺伝子治療のための遺伝子運搬媒体
としての使用を提案されているヒトDNAに組込むパルボウイルスである[B.
J.Carter、「Handbook of Parvoviruses」中
、ed.、P.Tijsser、CRC Press、155−168頁(19
90)]。この小さい非エンベロープウイルスは、rep及びcapと呼ばれる
調節及びキャプシド遺伝子群をコードする4.6kbの一本鎖(ss)DNAゲ
ノムを含む。Re p
ポリペプチド(rep78、rep68、rep62及びrep40)は、A
AVゲノムの複製、レスキュー及び組込みに関与する。capタンパク質(VP
1、VP2及びVP3)は、ウイルス粒子のキャプシドを形成する。145bp
の逆末端反復(ITRs)が、rep及びcapの読み枠に5’及び3’末端で
隣接し、この最初の125bpはYまたはT形の二重構造を形成することができ
る。
ITRに含まれる必要なシス成分を保持しながら全てのウイルスの読み枠を治
療的ミニ遺伝子で置き換えることにより、AAVの組み換え型(rAAV)がベ
クターとして開発されている[例えば、米国特許番号第4,797,368号;
第5,153,414号;第5,139,941号;第5,252,479号;
及び第5,354,678号;並びに1991年11月28日に公開された国際
公開番号WO第91/18088号;1993年12月9日に公開されたWO第
93/24641号及び1994年6月23日に公開されたWO第94/137
88号を参照]。しかしながら、遺伝子治療のための形質導入媒体としてAAV
を確立するための進展は、様々な理由のために遅れている。例えば、組み込まれ
るプロウイルスは、染色体19の特定の部位を優先的に標的とする。加えて、複
製能力を欠く組み換え体の大規模な生産が困難である。rAAVを生産するため
に用いる細胞は、必要なヘルパー機能を与えるためにアデノウイルスまたはヘル
ペスウイルスと共に感染されなければならず、このことにより培養物中の混成す
るウイルスから組み換えAAV(rAAV)を精製することにおける問題が生じ
る。培養物中のヘルパーウイルスでの同時感染からAAVを精製するにつれて、
rAAVが示す遺伝子形質導入効率が下がるので、遺伝子治療ベクターとしての
精
製した組み換えAAVでの実際の実験は期待外れであった。
さらなる組み換えアデノウイルス及びrAAV、遺伝子治療による疾患及び疾
病の治療におけるこれらの組み換えウイルスの効果的な使用を可能にする治療的
組成物及び方法に対して、当該技術分野における必要性が依然として存在する。発明の要約
本発明の一つの特徴として、アデノウイルス遺伝子E1a、E1b及びE4、
またはこれらの機能的フラグメント、例えばE4の読み枠(ORF)6を発現す
るパッケージング細胞株を提供する。
他の特徴として、本発明は、E1及びE4遺伝子領域の機能的欠失を有するア
デノウイルスのゲノムの少なくとも一部のDNA、発現を導く調節配列に適切に
連結された適当な遺伝子及びアデノウイルスキャプシドを含んでなるrAdを提
供し、このrAdは哺乳類の細胞に感染し、そしてインビボまたはインビトロで
その細胞中で遺伝子産物を発現することができる。本発明は、上記のrAdで感
染させた哺乳類の細胞も提供する。
さらに他の特徴として、本発明は、E1及びE4遺伝子領域の機能的欠失を有
するアデノウイルスのゲノムの少なくとも一部のDNAを含んでなるシャトルベ
クターを提供する。
さらなる特徴として、本発明は、上記の組み換えAdを生産するための方法及
び上記の組み換えAdを用いて哺乳類細胞中へ選択した遺伝子を運搬するための
方法を提供する。
他の特徴として、本発明は、標的細胞への組み換えAAVの形質導入の効率を
高めるための方法を提供する。簡潔に言えば、発現を導く調節
配列に適切に連結された導入遺伝子を含んでなるss組み換えアデノ随伴ウイル
ス(rAAV)で標的細胞を感染させ、そしてss rAAVのその二本鎖(d
s)型への転化を促進する因子に感染細胞を接触させることにより、この方法は
機能する。ss rAAVのds rAAVへの転化が標的細胞中で起こり、標的
細胞へのrAAVの増大した形質導入をもたらす。この因子は、ss rAAV
のds rAAVへの転化を増大することのできるポリペプチドをコードする選
択した遺伝子またはその機能的フラグメントを保有し、そして同じ標的細胞に同
時感染するヘルパーウイルスであることができる。因子はまた、同じ機能を達成
し、そして感染した標的細胞に適応される薬剤または化学的組成物であることも
できる。この方法は、エクスビボ環境及びインビボの両方で機能することができ
る。
さらに他の特徴として、本発明は、遺伝的疾病または疾患の治療における使用
を意図する導入遺伝子及び誘導性または構成的調節配列に適切に連結された少な
くとも一つの付加的な遺伝子の両方を含む新規な組み換えAAVを提供する。付
加的な遺伝子は、発現すると、単独でまたは他の付加的な遺伝子と一緒にss
rAAVのそのds型への添加を促進することのできるポリペプチドをコードす
る。好ましい態様において、付加的な遺伝子は、アデノウイルスE4またはその
機能的フラグメントである。また、標的細胞中への新規なrAAVの形質導入の
効率を高めるための方法も開示される。
本発明の新規なrAAV及び方法は、遺伝性疾患、癌及び他の遺伝的機能障害
を治療するためのエクスビボ及びインビボでの遺伝子治療処置プロトコルで使用
するための製薬学的組成物においても有用である。
本発明の他の特徴及び利点は、その好ましい態様の以下の詳細な説明において
さらに記述される。図面の簡単な説明
図1は、ヒトE4 ORF6遺伝子配列を制御するそれぞれMMTVまたはヒ
ツジMTプロモーター、成長ホルモン遺伝子のターミネーター配列(GH)、S
V40 ori、neoR遺伝子を含んでいるpBR322に基づくプラスミド配
列、SV40ポリA部位及びampR遺伝子を含む典型的なプラスミドpMMT
VE4ORF6[配列番号1]またはpMTE4ORF6の概要図である。
図2は、示した制限エンドヌクレーゼ酵素部位を有するrAd H5.001
CBlacZ[配列番号3]の図式地図である。縞のある棒はCBLacZミニ
遺伝子を表し、黒い棒はAd5ウイルスバックボーンを表し、網状線の棒はAd
E4欠失を表す。
図3は、H5.001CBLacZで感染したE4補足細胞株に対するLac
Z形成単位(LFU)/ml対時間(時間)を表す。
図4Aは、LFU/mlの単位の感染後(pi)24時間での収量及びORF
6タンパク質(abs.mm)対誘導因子デキサメタゾンの濃度(μM)を表し
ている、293−27−18パッケージング細胞における誘導、ORF6発現及
びウイルス生産のグラフである。Abs.mmは、ウェスタンブロットにおける
タンパク質バンドの大きさの強度であり、mm2単位の吸収及びタンパク質の大
きさを反映する。四角は、感染後24時間での収量である。ひし形は、感染後2
4時間で検出されたORF6タンパク質である。
図4Bは、パッケージング細胞が293−10−3細胞であることを
除いて、図4Aのものと同様のグラフである。記号は、図4Aに記述されたよう
である。
図5Aは、感染したHela細胞からのライセート中のβ−ガラクトシダーゼ
酵素活性を表す棒グラフである。水平軸は、rAAV、AV.CMVLacZに
対するアデノウイルスの添加を示している記号「+」と共にHeLa細胞へ感染
させたアデノウイルスを示す。垂直軸は、ONPGを用いた細胞内のβ−ガラク
トシダーゼの比活性(mUnits/mgタンパク質)を示す。各棒の下に、A
V.CMVLacZベクターのみを与えられた細胞に対する比活性の誘導倍率を
示す。
図5Bは、rAAVで同時感染したHeLa細胞における野生型Ad5または
E2突然変異体d1802のAd感染多重度(MOI)対細胞内β−ガラクトシ
ダーゼ比活性を表している棒グラフである。実施例11を参照。
図6Aは、実施例12によりwtAd5及びrAAVで感染したHeLa細胞
に対して、β−ガラクトシダーゼの比活性及び分当たりのカウント(CPM)が
垂直軸に沿って表され、そしてアデノウイルスMOIが水平軸上にあるグラフで
ある。低いMOI(1、5及び10)感染から得られたデータが示される。
図6Bは、細胞をAd突然変異体d1802で感染させたことを除いて図6A
のものと同様のグラフである。
図7Aは、Repの存在下(+Rep)またはRepの非存在下(−Rep)
での相補的なAAV鎖のリーディング鎖合成のためのモデルを示す。Repは、
閉じた末端を有する二重構造を開いた末端の二重構造に転化することができる末
端分解活性を発現する。Repの非存在下で
は、共有結合的に閉じたヘアピン構造を元のまま残して末端の分解が正常に機能
しない。レスキューされたds AAVゲノムの両方の鎖がウイルス粒子にパッ
ケージされるので、これらの条件下でヘアピンは左側及び右側に見いだされると
期待される。
図7Bは、AAV ITR、CMV即時型初期エンハンサー/プロモーター(
CMV)、SV40スプライス供与体−スプライス受容体(SD/SA)、大腸
菌β−ガラクトシダーゼcDNA(LacZ)及びSV40ポリAシグナル(p
A)を含む標識した領域を有する直鎖状AV.CMVLacZの概要図である。
bp位置1035及び4509に位置する2個のNotI部位が示される。
図7Cは、rAV.CMVLacZの閉じた末端及び開いた末端のフラグメン
トを示す。
図7D、7E及び7Fは、末端分解なしにss AV.CMVLacZの位置
4509でのNotI消化により生じた、開いた末端の及び共有結合的に閉じた
二重構造フラグメントの混合物を示す。NotI4509消化は、ハイブリダイ
ゼーション標的(すなわち、SV40 pA)に関連して、右のITRを含む3
61bpフラグメントを遊離する簡便な方法を提供する。末端分解があると、開
いた末端の361bpフラグメントのみがそのような消化により生じると予想さ
れる(図7D)。
図8Aは、AVCMVLacZで形質導入した細胞株293(MT−ORF6
)に対する、β−ガラクトシダーゼの比活性(mUnits/mgタンパク質)
対増加する濃度の亜鉛(μM)誘導因子(各棒の下第一列)を表す棒グラフであ
る。293細胞に対する誘導倍率(各棒の下第二列)及び亜鉛の非存在下で維持
した293(ORF6)細胞に対す
る誘導倍率(第三列)も与えられる。
図8Bは、rAAVの二重構造モノマー複製分子型(RFm)のCPM対各棒
の下に誘導のために用いた亜鉛の濃度(μM)及び0mM亜鉛中で維持した29
3(ORF6)細胞に対する誘導倍率を表す棒グラフである。
図8Cは、AV.CMVLacZ形質導入効率を表す誘導特性の図式的な比較
である。図8Aからの比活性データ及び図8BからのAV.CMVLacZ R
FmのCPMデータが垂直軸に沿って表され、そして実験中に用いた硫酸亜鉛の
濃度が水平軸に沿って示される。
図9は、硫酸亜鉛誘導因子の非存在下または50、100、150、200も
しくは250μMの硫酸亜鉛誘導因子の存在下で1,000AV.CMVLac Z
ウイルス粒子/細胞のMOIで形質導入したHeLa(MT−ORF6)細胞
に対して、比活性(ミリユニットβ−ガラクトシダーゼ/mgタンパク質)対誘
導のために用いた亜鉛の濃度(水平軸下第一列)、HeLa細胞に対する誘導倍
率(第二列)及び亜鉛の非存在下で維持したHeLa(MT−ORF6)細胞に
対する誘導倍率(第三列)を表す棒グラフである。
図10は、プラスミドpAV.CMVLacZ[配列番号4]の概要図である
。
図11は、プラスミドpAV.CMVALP.GRE−ORF6[配列番号5
]を示す。発明の詳細な説明
本発明は、E1及びE4遺伝子の両方を機能的に欠失した組み換えアデノウイ
ルス(rAd)の生産を可能にするパッケージング細胞株を提
供する。そのようなrAdでの疾患の治療的処置を可能にするこれらのrAd及
び方法が開示される。体細胞遺伝子治療プロトコルにおける発現用導入遺伝子を
含んでいる組み換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)の形質導入効率を高めるた
めの新規な「第二世代」rAAV及び方法も提供される。本発明の方法及び組成
物は、骨髄移植の前の骨髄細胞の望ましい造血幹細胞プロジェニター遺伝子での
形質導入のような遺伝子治療のエクスビボでの応用において有用である。本発明
の態様は、嚢胞性線維症のような遺伝的疾患の患者における望ましい遺伝子の形
質導入を含む、遺伝子治療ベクターによる患者の直接的なインビボ治療のための
製薬学的組成物においても有用である。
I.パッケージング細胞株
導入遺伝子の受容量を増し、そしてrAdの免疫反応を減少するために、でき
るだけ多くのウイルス遺伝子をアデノウイルスを不活性化するために欠失しなけ
ればならない。しかしながら、そのような欠失Adの構築及び増殖のための補足
細胞株を作成することは難しい。本発明の方法及び組成物は、第一世代のE1欠
失アデノウイルスに対して遺伝子治療において以前同定されたいくつかの問題を
克服し、そして特に筋肉組織への投与に利点を示す。
Ad血清型5の初期領域4(E4)は、ウイルスDNAの複製、宿主細胞の遮
断及び後期mRNAの蓄積に関与すると考えられる7個のORFからなる。E4
を欠失したrAdを作成するためには、ヘルパーウイルスまたはパッケージング
細胞株により、E4領域の機能がrAdに提供されなければならない。しかしな
がら、機熊するAd E1及び機能的なE4の単一の細胞株における連続した発
現は、通常、細胞に対して
有毒であるので、有用なパッケージング細胞株はこれまで利用できないでいる。
従って、そのような細胞は、rAdの増殖及び複製のために有用ではない。さら
に、機能的なAdE1及びAdE4遺伝子をコードしているDNAは、パッケー
ジング細胞株中に存在する場合、rAdウイルスとの組み換えの機会を増し、ウ
イルスの野生型Adウイルスへの復帰を引き起こす可能性がある。
本発明は、Ad5E1遺伝子及びAd5E4遺伝子のORF6のみを含むパッ
ケージング細胞株を提供することにより、これらの問題を回避する。E4のOR
F6のみで、ウイルスの生活環におけるE4に対する要件を提供することができ
る。
本発明によると、ORF6は、好ましくは、誘導性プロモーターの転写制御下
にある。グルココルチコイド、特にデキサメタゾンにより誘導できるマウス乳癌
ウイルス(MMTV)プロモーターが現在好ましい。MMTVプロモーターのD
NA配列は、配列番号1のヌクレオチド1−1506に及ぶ。他の誘導性プロモ
ーターは、亜鉛により誘導できるヒツジメタロチオニン(MT)プロモーターで
ある[M.G.Peterson等、Eur.J.Biochem.、174:
417−424(1988)]。しかしながら、MTプロモーターの硫酸亜鉛誘
導因子は、それ自体が細胞に対して有毒である可能性がある。1995年5月1
8日に開示され、本明細書の参考文献に含まれる国際特許出願WO第95/13
392号において同定されたもののような他の誘導性プロモーターもまた、本発
明のパッケージング細胞株の生産に用いることができる。構成的Ad5E4領域
プロモーター、VTRのような構成的プロモーターをORF6の発現の制御に用
いることができる。
誘導性プロモーターを利用する本発明のパッケージング細胞株は、E4 OR
F6遺伝子の発現を調節することにより毒性の発生を制御することを可能にする
。Ad配列を含んでいる適切なシャトルベクターを細胞株にトランスフェクトし
た後、E4 ORF6の発現を適当な誘導因子により誘導することができる。従
って、パッケージング細胞は、細胞が有毒になる前に、rAdの生産的な感染及
び回復を可能にするのに十分な期間rAdに対してAd E1及びAd E4 O
RF6の両方の遺伝子産物を提供することができる。現在のところ、細胞が毒性
を感じる前の期間は約10日である。
最も好ましい形態において、パッケージング細胞株は、誘導性プロモーターの
制御下のE4 ORF6配列を導入するヒト胚腎臓(HEK)293E1発現細
胞株である。当該技術分野の熟練した者は、選択したアデノウイルス血清型のE
1a、E1b及びE4 ORF6遺伝子を発現する新規な細胞株の作成のために
他の親細胞株を選択することができることを理解するはずである。そのような親
細胞株の中に、HeLa[CCL 2]、A549[CCL 185]、KB[C
CL 17]、Detroit[例えば、Detroit 510、CCL 72
]及びWI−38[ATCC CCL75]細胞を含むことができる。これらの
細胞株は、American Type Culture Collectio
n、12301 Parklawn Drive、Rockville、MD、
USAから全て入手できる。他の適当な親細胞を他の供給者から入手することが
できる。そのような親細胞を改変のために選択する場合、例えば、適当なプロモ
ーター下にE1a及びE1b遺伝子またはそれらの機能的フラグメントを含んで
いるプラスミドでのトラ
ンスフェクションによるようにこれらの遺伝子機能を、並びに本明細書に記述し
たようにORF6遺伝子を、その細胞株にさらに供給する必要がある。
実施例1は、Ad5 E4領域のORF6のみ、または機能的な比較のために
全E4領域を含んでいるパッケージング細胞株の構築を教示する。簡潔に説明す
れば、Ad5 E4遺伝子の全E4領域及びORF6配列が既知の技術[例えば
、Sambrook等、「Molecular Cloning.A Labo
ratory Manual.」、第二版。、Cold Spring Har
bor Laboratory、New York(1989)及びその中に引
用された参考文献を参照]により得られる。ORF6領域を単離するために、固
定(anchored)PCR技術がORF6配列をその開始コドンから終止コドンまでを
増幅するために用いられた。ORF6の開示された配列から選択したプライマー
が、ORF配列及びその配列の末端への挿入制限部位を増幅するために用いられ
た。E4 ORF6配列それ自体は、配列番号1のヌクレオチド1523から2
408までとして再生される。全E4遺伝子配列は、Ad5のジーンバンク配列
[ジーンバンク登録番号M73260]に開示されている。
選択したプロモーターの制御下にORF6配列を配置するミニ遺伝子が構築さ
れた。本明細書に用いられる「ミニ遺伝子」は、発現される適切な配列(この特
別な例において、ORF6配列)及びそのミニ遺伝子を含有する細胞中でその適
切な配列を転写し、遺伝子産物を発現するために必要な他の調節成分の組み合わ
せを意味する。ORF6配列遺伝子は、その転写を可能にするように調節成分に
適切に連結される。そのよ
うな成分は、ORF6発現を導くプロモーターのような通常の調節成分を含む。
ある誘導性プロモーターは、Zn2+誘導性MTプロモーターであり、またあるも
のは、配列番号1のデキサメタゾン誘導性MMTVプロモーターであった。
ミニ遺伝子はまた、転写物の効率よいポリA付加のために必要なシグナルを与
える配列(ポリ−AまたはpA)を含む、ORF6ウイルス配列と異種起源の核
酸配列も含む。本発明に用いられる一般的なポリ−A配列は、成長ホルモン(G
H)遺伝子ターミネーター配列由来のものである(配列番号1のヌクレオチド2
409−3654)。ポリ−A配列は、通常、ORF6配列に続いてミニ遺伝子
に挿入される。実施例1に記述したMMTV−ORF6ミニ遺伝子に用いられた
ポリA配列[配列番号1]は、GH遺伝子ターミネーター及びSV40複製起点
(ori)により与えられる。当該技術分野の熟練した者は、E4 ORF6配
列をシャトルプラスミドに移すために、プロモーター配列、ポリA配列及び/ま
たはSV40 oriの異なる同じようなミニ遺伝子も考案することができる。
これら及び他の一般的なベクター成分の選択は慣例であり[例えば、上に引用し
たSambrook等及びその中に引用された参考文献を参照]、多くのそのよ
うな配列を商業的及び工業的供給者から、並びにジーンバンクから入手できる。
ORF6を含んでいるミニ遺伝子は、ネオマイシン耐性遺伝子を含むpBR3
22に基づくシャトルプラスミド中にサブクローン化され、図1のシャトルベク
ターを生じた。多数の既知のバクテリアシャトルベクターのいずれでも、そのベ
クターがレポーター遺伝子または多数、例えば、ネオマイシン、アンピシリンま
たはプリマイシンが当該技術分野に
おいて既知である選択可能なマーカーを含むなら、ミニ遺伝子を保有するために
用いることができる。当該技術分野の熟練した者は、プラスミドでトランスフェ
クトした細胞の染色体中にORF6ミニ遺伝子を同様に導入することができる、
他のプラスミド成分を用いた他の適当なシャトルベクターを開発することができ
ると予想される。
実施例1においてさらに説明するように、他のシャトルベクターが比較の目的
のために考案され、これは内因性E4プロモーターの存在下または非存在下で構
成的レトロウイルスMLV LTR配列の制御下の完全なまたは実質的に完全な
Ad5 E4領域を含む。ORF6ミニ遺伝子(または全E4領域)を保有する
シャトルプラスミドが、Ad E1遺伝子産物を発現するHEK293細胞中に
導入された。これらのAd E4またはORF6遺伝子をそれらの内因性プロモ
ーターまたは異種起源の誘導性プロモーターのいずれかから発現する補足細胞株
が作成された。これらの細胞株は、それらの遺伝的構成、E4タンパク質合成、
組み換えAAVヘルパー機能、H5d11004ウイルスの相対的プラーク効率
及び組み換えE1/E4欠失アデノウイルスの増殖反応速度論によりさらに特徴
づけられる。典型的なE1/E4発現パッケージング細胞株のこれらの特性は、
以下の実施例において詳細に説明される。
II.組み換えアデノウイルス
E1/E4発現細胞株は、哺乳類の細胞及び組織へ適当な遺伝子を運ぶことが
できるE1/E4欠失rAdの構築において有用である。これらのrAdは、少
なくともE1a、E1b及びE4Ad遺伝子領域を機能的に欠失する。「機能的
に欠失する」という用語は、遺伝子領域がもはや遺伝子発現産物を生産できない
ように、例えば突然変異または改
変により、その遺伝子領域のかなりの量が除去されるまたはそうでなければ損傷
を受けることを意味する。必要な場合、全遺伝子領域を除去することができる。
パッケージング細胞株中で増殖したrAdを用いたインビボ実験において、E1
/E4欠失rAdは、特に筋肉細胞へ導入遺伝子を導入することにおける有用性
を示した。
シャトルベクター、必要な場合ヘルパーウイルス、及びrAdの構築に用いら
れるアデノウイルス配列、並びに本明細書に記述したベクター及びウイルスの構
築に用いられる他の成分及び配列を、以前に開示され、記述された配列に基づき
商業的または学究的供給者から容易に入手することができる。ウイルス材料も個
々の患者から入手することができる。当該技術分野の熟練した者が既知であり、
そして行っている標準的な組み換え分子クローニング技術と一緒に、本明細書に
含まれる教示及び参考文献を用いてウイルス配列及びベクター成分を作成するこ
とができる。配列の欠失、挿入及び本明細書により教示される他の突然変異を含
む、ベクターを形成している存在する核酸配列の改変を標準的な技術を用いて作
成することができる。同様に、ベクター、「ミニ遺伝子」のクローニング及び構
築、並びに適切なウイルスシャトルベクターへのその挿入及び組み換え感染性ウ
イルスの生産に有用なウイルス配列の選択のために用いる方法は、本明細書に提
供される教示を与えられれば、当該技術分野の技術の範囲内である。
A.導入遺伝子の構築
この文脈において「ミニ遺伝子」は、このミニ遺伝子の成分がエクスビボまた
はインビボで遺伝子産物を発現するために設計されることを除いて上のように定
義される。そのような成分は、rAdでトランスフェ
クトした細胞中で導入遺伝子の発現を導くために必要な通常の調節成分を含む。
このミニ遺伝子のために、選択したプロモーターが導入遺伝子に適切に連結され
、そして他の調節成分と共に組み換えベクターの選択したウイルス配列内に配置
される。プロモータの選択は通常のことであり、本発明の制限ではない。有用な
プロモータは、構成的プロモーターまたは調節された(誘導性)プロモータであ
ることができ、これらは発現される導入遺伝子の量を制御することができる。例
えば、望ましいプロモーターは、サイトメガロウイルス(CMV)即時型初期プ
ロモーター/エンハンサー[例えば、Boshart等、Cell、41:52
1−530(1985)を参照]のものである。他の望ましいプロモーターは、
ラウス肉腫ウイルスLTRプロモーター/エンハンサーを含む。さらに他のプロ
モーター/エンハンサー配列は、ニワトリ細胞質β−アクチン(CB)プロモー
ター[T.A.Kost等、Nucl.Acids.Res.、11(23):
8287(1983)]である。当該技術分野の熟練した者は、他の適当なプロ
モータを選択することができる。
ミニ遺伝子は、望ましくは、上記のように、ポリ−A配列並びに機能的なスプ
ライス供与体及び受容体部位を有するイントロンを含む、ウイルスベクター配列
と異種起源の核酸も含むことができる。ポリ−A配列は、通常、導入遺伝子配列
の後でそして3’アデノウイルス配列の前でミニ遺伝子に挿入される。本発明の
ミニ遺伝子は、望ましくはプロモーター/エンハンサー配列及び導入遺伝子の間
に配置されるイントロンも含むことができる。これらの及び他の一般的なベクタ
ー成分の選択は上記のように慣例であり、そして多くのそのような配列を商業的
及び工業
的供給者から、並びにジーンバンクから入手できる。
上に記述したように、ミニ遺伝子は、rAd中のあらゆる選択した欠失の部位
に配置される。E1/E4欠失rAdH5.001CBLacZにおいて、導入
遺伝子は欠失したE1遺伝子領域に配置される。しかしながら、要求されるよう
に、導入遺伝子をアデノウイルス配列の他の場所に配置することができる。
B.組み換えアデノウイルスの生産
本発明に有用なアデノウイルス配列は、ジーンバンクから入手できる型Ad5
[ジーンバンク登録番号M73260]を含む多数のアデノウイルス型のDNA
配列を含むことができる。血清型2、3、4、7、12及び40のような、そし
てさらに現在同定されている41種のヒト型[例えば、上に引用したHorwi
tzを参照]を含む、あらゆる既知のアデノウイルス血清型からアデノウイルス
配列を得ることができる。同様に、他の動物に感染することが知られているアデ
ノウイルスも本発明のベクター構築物に用いることができる。アデノウイルス型
の選択は、以下の本発明を制限すると予想されない。様々なアデノウイルス株が
American Type Culture Collection、Roc
kville、Marylandから入手でき、または様々な商業的及び研究所
の供給者から請求により入手できる。以下の典型的な態様において、アデノウイ
ルス型5(Ad5)が便宜上用いられる。
しかしながら、異なるヒトアデノウイルス血清型に基づく様々なアデノウイル
スシャトルベクターを得ることが望ましい。細胞性及びおそらく体液性免疫を回
避し、そして導入遺伝子発現の期間を延長し、並びに繰り返された治療的処置の
結果を向上するための治療的投薬計画におい
て、そのようなプラスミドのライブラリー及び得られたrAdは有用であると予
想される。加えて、様々な血清型の使用は、異なる組織標的特異性を有するrA
dを生産すると考えられる。さらに、本発明のrAdにおけるアデノウイルス遺
伝子E1及びE4の欠如は、E1遺伝子のみを欠失したrAdの破壊を通常引き
起こす不都合なCTL反応を減少または除去するはずである。
本発明のrAdは、E4遺伝子領域も完全にまたは機能的に欠失した、組み換
えの欠損(すなわち、E1欠失)を有するアデノウイルスである。E4遺伝子領
域の機能的な欠失を、他のアッセイの中で実施例2及び3のアッセイにより評価
することができる。本発明に有用なrAdは、場合によっては、E2a遺伝子領
域に他の突然変異、例えば温度感受性(ts)突然変異及びE3遺伝子領域に欠
失を有することができる。
本発明のアデノウイルスは、(mu1.3ないし4.5に及ぶ)アデノウイル
ス初期即時型初期遺伝子E1a及び(mu4.6ないし11.2に及ぶ)遅延型
初期遺伝子E1bの機能的な欠失を含む。同様に、このアデノウイルスは、(m
u92ないし97.2に及ぶ)全E4領域のまたはE4領域の少なくともORF
6の機能的な欠失を有する。本発明のE1/E4欠失rAdにおいて場合によっ
ては欠失することができる遺伝子領域は、(mu76.6ないし86.2に及ぶ
)アデノウイルス遅延型初期遺伝子E3の全てまたは一部を含む。E3の機能は
、rAdの機能及び生産に無関係である。
本発明のrAdは、アデノウイルスタンパク質の減少した発現及び/または減
少したウイルス複製をもたらす突然変異も有することができる。例えば、(mu
67.9ないし61.5に及ぶ)アデノウイルス遅延型
初期遺伝子E2a中にts突然変異を導入することができる。そのような突然変
異の中に、Ad5H5ts125株[P.Vander Vilet等、J.V irol
.、15:348−354(1975)]において62.5muで見い
だされた(DBP)E2a領域におけるミスセンスts突然変異の取り込みを含
む。この株のE2a遺伝子から生産される72kdタンパク質のカルボキシ末端
(62.5mu)での単一のアミノ酸置換は、ss DNA結合タンパク質であ
り、アデノウイルスゲノムDNAの複製に関与するタンパク質産物を生じる。許
容温度(約32℃)では、このts株はHeLa細胞中で完全な生活環増殖がで
き、一方、非許容温度(約38℃)ではアデノウイルスDNAの複製が見られな
い。加えて、非許容温度では、HeLa細胞中に減少した免疫反応性の72kd
タンパク質が見られる。例えば、J.F.Engelhardt等、Hum.G ene Ther
.、5:1217−1229(1994);J.F.Enge
lhardt等、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、91;:6
196−6200(1994)及び1995年5月18日に開示され、引用する
ことにより本明細書に取り込まれる国際特許出願WO第95/13392号を参
照。
しかしながら、当該技術分野または他において以前記述されたようなアデノウ
イルスゲノムにおける他の欠失もまた、本発明のrAdに生じることができると
理解されなければならない。rAdの一つの最小型は、全てのウイルス遺伝子を
欠失したアデノウイルスゲノム配列を含むことができる。より詳細には、このア
デノウイルス配列は、(oriとして働く)アデノウイルスのシスに作用する5’
及び3’逆方向末端反復(ITR)配列、並びに直鎖状のAdゲノムをパッケー
ジングするために必要な配
列及びE1プロモーターのためのエンハンサー成分を含む天然の5’パッケージ
ング/エンハンサー領域のみであることが可能である。5’ITR及びパッケー
ジング/エンハンサー領域(Ad5 mu0−1またはbp1−360)を含ん
でいるアデノウイルス5’配列を、本発明のrAdの5’アデノウイルス配列と
して用いることができる。アデノウイルスゲノムの約bp35,353−末端ま
たは地図単位〜98.4−100に及ぶアデノウイルスゲノムの右末端(3’)
ITR配列を含んでいる3’アデノウイルス配列を、望ましくはrAdの3’配
列として用いることができる。E1及びE4遺伝子を明らかに欠いているこれら
の配列は、rAdのミニ遺伝子に隣接またはこれと適切に結合することができる
。次に、あらゆる他の必要なAd遺伝子産物が、本発明のヘルパーウイルス及び
E1/E4 ORF6発現パッケージング細胞により供給される。
本発明における使用のための典型的なrAdを、例えば、遺伝子治療用途のた
めの他のrAdを作成するために一般的に用いられている技術である、様々なr
Adからの適切なフラグメントの相同組み換えにより得ることができる。以下の
実施例において、代表的なrAd、H5.001CBLacZは、アデノウイル
スd11004(H5dl1004でもある)ウイルスバックボーン及びpAd
CBLacZミニ遺伝子DNA間の相同組み換えにより構築される。H5dl1
004は、地図単位約92.1から地図単位98まで、すなわち実質的に全E4
遺伝子を欠失したAd5ウイルスである。dl1004ウイルスは、Bridg
e及びKetner、J.Virol.、632(2):631−638(19
89年2月)に記述されている。
pAdCBLacZベクターは、Adm.u.0−1、以下に記述するような
他の調節成分と共に、ニワトリβ−アクチンプロモーターの制御下にバクテリア
のβ−ガラクトシダーゼ遺伝子が挿入され、そしてAd m.u.9−16が隣
接するE1欠失、及びプラスミド配列を含んでいるcDNAプラスミドである。
本発明のパッケージング細胞株における本発明のE1/E4 rAdの生産は
、通常の技術を利用する。そのような技術は、指定研究書[上に引用したSam
brook等]に記述されたような通常のクローニング技術、アデノウイルスゲ
ノムの重複するオリゴヌクレオチド配列の使用、PCR及び適切なヌクレオチド
配列を与えるあらゆる適当な方法を含む。標準的なトランスフェクション及び同
時トランスフェクション技術、例えば、相補性293細胞株を用いたCaPO4
トランスフェクション技術を用いる。用いる他の常法は、ウイルスゲノムの相同
組み換え、寒天オーバーレイにおけるウイルスのプラーク形成、シグナル発生を
測定する方法などを含む。
例えば、適切なミニ遺伝子を含むプラスミドベクターpAdCBLacZの構
築及び組み立ての後、本発明のE1/E4発現パッケージング細胞株をヘルパー
ウイルスH5dl1004で感染させる。次に、この感染細胞株を続いて常法に
よりアデノウイルスプラスミドベクターでトランスフェクトする。E4を欠失し
たH5dl1004ヘルパー及びpAdCBLacZベクターの間で相同組み換
えが起こり、これはベクター中のアデノウイルス−導入遺伝子配列が複製され、
そしてウイルス粒子キャプシド中にパッケージングされることを可能にし、rA
dを生じる。トランスフェクト後約30またはそれ以上の時間で、細胞を集め、
抽出物を調製し、そしてLacZ導入遺伝子を含んているrAdをCsCl勾配
中の浮遊密度超遠心により精製する。
III.遺伝子治療における組み換えウイルスの使用
上記のようにアデノウイルスベクター及びE4を欠失したヘルパーウイルス及
びパッケージング細胞株の協力により生産される導入遺伝子を含んでいるrAd
は、インビボまたはエクスビボで製薬学的組成物中の導入遺伝子を患者へ運び、
そして哺乳類細胞中へのその遺伝子の組み込みを与えることのできる効率よい遺
伝子導入媒体を提供する。
rAdは、遺伝子治療のために常法でヒトに投与され、そして導入遺伝子が向
けられる疾患に対する代わりのまたは補足的な遺伝子治療として働く。本発明の
rAdを、好ましくは、生物学的に適合する溶剤または製薬学的に受容しうる運
搬賦形剤中に懸濁して患者に投与することができる。適当な賦形剤は滅菌食塩水
を含む。製薬学的に受容しうる担体であることが知られ、そして当該技術分野の
熟練した者によく知られている他の水性及び非水性の等張滅菌注入溶剤、並びに
水性及び非水性の滅菌懸濁剤をこの目的のために用いることができる。
rAdは、適切な標的細胞、例えば、筋肉、肝臓、上皮等をトランスフェクト
し、そして医学の当該技術分野の熟練した者が決定することのできる過度に不都
合でないまたは医学的に受容しうる生理学的効果を有して治療利益を提供するの
に十分なレベルの導入遺伝子の導入及び発現を与えるために十分な量で投与され
る。通常のそして製薬学的に受容しうる投与経路は、筋肉または他の選択した細
胞への直接運搬、鼻内、静脈内、筋肉内、皮下、皮内、経口及び他の非経口投与
経路を含む。要求される場合、投与経路を組み合わせることができる。
rAdの服用量は、主に、治療される状態、患者の年齢、体重及び健康のよう
な因子により決まり、従って患者間で変わる可能性がある。例えば、rAdの治
療的に有効なヒト服用量は、通常、約1x109から1x1011pfu/mlま
での濃度のウイルスを含んでいる食塩水溶液の約20から約100mlまでの範
囲である。好ましいヒト服用量は、2x1010pfu/mlで約50mlの食塩
水溶液であると概算される。服用量は、あらゆる副作用と治療利益を比較検討し
て調整される。投与の頻度を決定するために導入遺伝子の発現レベルを調べるこ
とができる。
場合によっては、方法工程は、rAdの投与と同時にまたはその前もしくは後
のいずれかに適量の短時間作用形の免疫調節剤を患者へ共投与することを含む。
選択される免疫調節剤は、本明細書において、本発明の組み換えベクターに対し
て誘導される中和抗体の形成を阻止することができる、またはベクターの細胞溶
解性Tリンパ球(CTL)除去を阻止もしくは実質的に遅らせることのできる因
子として定義される。望ましい免疫調節剤の中には、インターロイキン−12[
欧州特許出願番号第441,900号];γ−インターフェロン[S.C.Mo
rris等、J.Immunol.、152:1047(1994)];インタ
ーロイキン−4[米国特許番号第5,017,691号];抗−OKT3+[例え
ば、米国特許番号4,658,019号を参照]または抗体GK1.5(ATC
C受託番号TIB207)のようなCD4タンパク質に対する抗体;可溶性CD
40分子またはCD40リガンドに対する抗体(Bristol−Myers
Squibb Co)[1993年8月18日に公開された欧州特許出願第55
5,880号];B7の可溶性形またはCD28もしくはCTLA4に対する抗
体[CTLA4−I
g(Bristol−Myers Squibb Co)、1994年7月20
日に公開された欧州特許出願606,217号]、あるいはシクロスポリンAま
たはシクロホスファミドのような薬剤がある。従って、本発明の製薬学的組成物
及び方法は望ましい遺伝子治療処置を提供する。
IV.組み換えアデノ随伴ウイルス
以下の文脈において、「導入遺伝子」という用語は、目的のポリペプチドまた
はタンパク質をコードする、AAV配列と異種起源の核酸配列またはその逆転写
産物を意味する。導入遺伝子の転写ができるように導入遺伝子を調節成分に適切
に連結することができ、すなわち、プロモーター並びにSV40イントロンまた
はポリA配列のような導入遺伝子の調節のために有用な他の調節配列と適切に結
合して導入遺伝子を配置する。導入遺伝子のその調節配列との合成結合物を本明
細書においてミニカセットまたはミニ遺伝子という。
導入遺伝子またはミニカセット配列の組成は、得られるrAAVが用いられる
用途による。例えば、導入遺伝子配列の一つの型は、発現すると検出できるシグ
ナルを生じるレポーター配列を含む。そのようなレポーター配列は、制限を含ま
ずに、大腸菌β−ガラクトシダーゼ(LacZ)cDNA、アルカリホスファタ
ーゼ遺伝子(ALP)及び緑色蛍光タンパク質遺伝子を含む。これらの配列は、
発現を導く調節成分と結合した場合、常法、例えば、紫外線波長吸収、目に見え
る色の変化などにより検出できるシグナルを与える。
導入遺伝子配列の他の型は、宿主細胞において適切な遺伝子産物を発現する治
療的遺伝子を含む。これらの治療的核酸配列は、典型的に、先天性または非先天
性の遺伝的欠損を置換または修正する、あるいは後成
的な疾患または疾病を治療するためにインビボまたはエクスビボで患者に投与さ
れそして発現する産物をコードする。当該技術分野の熟練した者は、そのような
導入遺伝子を容易に選択することができ、そしてrAAVへの挿入のための導入
遺伝子またはミニカセットの設計は本発明の制限ではない。
「rAAV」という用語は、1996年5月9日に公開された国際公開特許出
願番号WO第96/13598号に記述されたAdAAVハイブリッドウイルス
を含む、先行する技術のあらゆる組み換えAAV遺伝子治療媒体を包含する。よ
り詳細には、rAAVは、(a)AAVのゲノムの少なくとも一部で、細胞***
なしに少なくとも一つの選択した遺伝子を標的細胞中へ形質導入することができ
る部分のDNA、(b)(a)のDNAに隣接し、そしてインビボまたはインビ
トロで標的細胞中で発現できる、発現を導く調節配列に適切に連結された少なく
とも一つの選択した遺伝子(または導入遺伝子)を含んでなるrAAVを定義す
る。
他のrAAVは、当該技術分野において記述されている。本発明の方法は、最
小で5’及び3’の両方のAAV逆末端反復が存在すれば、rAAVにおいて用
いられるAAV配列の厳密な性質により制限されない。従って、当該技術分野の
熟練した者はrAAVを選択することができ、rAAV自体は本発明における制
限ではない。本明細書に特に開示されるrAAVは、具体的に説明するためのも
のである。
「形質導入」という用語は、本発明の実施により生産されるrAAVが、適切
な標的細胞に感染し、そして細胞の機構を利用することにより細胞中で導入遺伝
子を発現することができることを意味する。形質導入
は、ウイルスDNAを標的細胞の染色体中へ安定に組み込むことを含むことがで
きる。「増大した形質導入]は、アデノウイルスまたはヘルペスウイルスヘルパ
ーで同時感染した培養物中で生産され、そしてそれから精製された典型的な先行
する技術のrAAVより高い効率で、インビトロ、エクスビボまたはインビボの
いずれかで、転化因子の存在下で標的細胞に形質導入するrAAVの能力として
定義される。
この方法は、遺伝子治療のためのrAAVが介在する細胞の形質導入における
制限する工程が、ssウイルスゲノムの内在化または導入ではなく、むしろそれ
に続く一本鎖(ss)ウイルスゲノムの転写的に活性のある二本鎖(ds)型へ
の転化であるという所見に基づく。ds DNA中間体の形成は、組み換え遺伝
子発現のために必要であり、これは転写後の機構を通してウイルス及び細胞の因
子により調節されると思われる。本発明者等は、この律速段階を克服し、それに
よりrAAVの形質導入能力を、そして最終的に遺伝子治療プロトコルにおける
rAAVの使用を増大する方法を考案した。
本発明のこの方法は、慣例的に調製された導入遺伝子を含むss rAAVを
用いることができる。先行する技術は、ヘルパーのアデノウイルスまたはヘルペ
スウイルスを培養物に同時感染させ、続いてヘルパーウイルスを含んでいる培養
混成物からrAAVを精製し、そしてrAAVだけで標的細胞を感染することに
より、ss rAAVを生産する。本発明は、ss rAAVで標的細胞を感染す
ることを提供する。しかしながら、いったん標的細胞が感染すると、その感染細
胞をrAAVのds型へのss rAAVの転化を促進する因子と接触させる。
この「促進因子」または「転化因子」の作用は、標的細胞においてssからds
への転化が起こることを引き起こし、標的細胞中への組み換えAAVの増大した
形質導入をもたらす。標的細胞中でssからds rAAVへの転化を促進する
ことにより、本発明の方法は、形質導入及び該宿主細胞の染色体中へのrAAV
の安定な染色体組込みの両方をもたらすこともできる。
好ましくは、本発明の使用のために、「促進または転化因子」は、いくつかの
形態を取ることができる。
A.転化因子がヘルパーウイルスである。
一つの態様において、因子はヘルパーウイルスであり、その方法は、標的細胞
をヘルパーウイルスに感染させる付加的な工程を含む。この方法に有用なヘルパ
ーウイルスは、ss rAAVのds rAAVへの転化を促進することができる
選択した遺伝子を含む。選択した遺伝子は、転化を増大する遺伝子産物またはポ
リペプチド(または全長のポリペプチドの生物学的活性を共有するポリペプチド
の機能的フラグメント)をコードすることができる。代わりに、選択した遺伝子
は、通常rAAVのssからdsへの転化を防ぐ細胞の遺伝子を阻止または阻害
するように細胞中で働くアンチセンスまたはリボザイムを発現することができる
。これらの遺伝子を以下に記述する第二世代rAAVに用いることもできる。
ヘルパーウイルスは、細胞***していない標的細胞中で選択した遺伝子産物を
発現することができる。ヘルパーウイルスは、野生型または突然変異体のアデノ
ウイルスであることができる。ヘルパーウイルスは、代わりに、野生型または突
然変異体のヘルペスウイルスであることができる。好ましくは、促進因子として
の使用のために、そのようなウイル
スは、ヘルパーウイルス及び/またはそれらの発現した遺伝子産物が患者におい
て疾病を引き起こさないようにいくつかの正常な遺伝子を欠失した突然変異体で
ある。
例えば、本発明において有用なヘルパーアデノウィルスは、単一のアデノウイ
ルス初期遺伝子の遺伝子産物のみを発現することができる。ss rAAVがA
d初期遺伝子産物にさらされることは、形質導入効率の同等の増加を伴ってds
rAAVゲノムの形成を実質的に増大するのに十分である。この効果を生じる
のに有用なAd初期遺伝子は、E1、E2a、E4及びこれらの機能的フラグメ
ントである。しかしながら、以下の実施例により示されるように、アデノウイル
スは、アデノウイルスのE1及びE4遺伝子の発現に依存し、そしてrAAVの
ds複製分子型の出現に直接比例するように、インビトロで組み換えAAV形質
導入を実質的に増大する。
ヘルパーウイルスの一つの例は、野生型の初期遺伝子の大部分を欠失し、そし
てE4遺伝子またはその機能的フラグメントのみを標的細胞中で発現することの
できるアデノウイルスである。そのような機能的フラグメントの中にE4遺伝子
のORF6がある。実施例において以下に記述するように、細胞株における実験
は、アデノウイルスE4遺伝子座のORF6がrAAV形質導入を顕著に増大す
るのに十分であることを示す。アデノウイルスのE4−ORF6の選択的な発現
は、E1及びE4遺伝子産物の組み合わせにさらすことにより生じたものに比較
して、類似するが、いくぶん減じられた形質導入効率の増加を伴う。すなわち、
E4のORF6産物はrAAV形質導入の増加を高めるのに十分であるが、この
効果は、E1遺伝子産物により実質的に増幅される。
従って、より好ましくは、発現されたE1及びE4遺伝子産物の両方にrAA
Vをさらすことが、上記の律速工程の実質的な増大をもたらす。従って、他の典
型的なヘルパーウイルスは、発現するとssからdsへの転化を促進する一つ以
上の遺伝子を含むこともできる。そのようなヘルパーウイルスの例は、E1及び
E4遺伝子の両方またはこれらの機能的フラグメントを発現するアデノウイルス
である。ウイルスが、標的細胞を提供する患者において疾病を引き起こさないよ
うに十分に損なわれるなら、さらに他のAd遺伝子をヘルパーウイルスにより発
現することができる。
ssのds rAAVへの転化を促進する因子がヘルパーウイルスである場合
、本発明の方法は、rAAV及びヘルパーウイルスに標的細胞を同時感染させる
ことを含んでなる。そのような同時感染は、エクスビボ治療、すなわち、患者か
ら抽出した細胞に対して行われる操作で、これらの細胞はこの方法が行われた後
に患者に再び挿入される、に関連して起こることができる。代わりに、常法によ
り2種のウイルスに患者を直接同時感染させることができる。2種のウイルスの
患者への運搬を特定の器官または一般的な循環系に向けることができる。そのよ
うな運搬法は、例えば嚢胞性線維症の遺伝子治療に対して当該技術分野において
記述されている[例えば、米国特許番号5,240,846号を参照]。
B.転化因子が化学薬品、薬剤またはrAAV形質導入を活性化できる他の存在
である。
本発明の方法の他の態様において、rAAVに感染させた細胞に接触させる転
化因子を以下の種類の既知の化合物または方法、1)ヒドロキシウレア、過酸化
水素のようなDNA合成のインヒビター及びDNAポ
リメラーゼの他の直接または間接のインヒビター、2)シクロホスファミド、ア
ルキル化剤、プリン類似体、例えば6−チオグアニン等のようなDNA損傷を引
き起こす化学療法剤、3)トポイソメラーゼ、DNAリガーセ、エキソヌクレア
ーゼ及びエンドヌクレアーゼのインヒビターのようなDNA改変酵素を妨害する
薬剤、及び4)酪酸ナトリウムのような非特異的に転写を増大する因子またはD
MSOのような細胞を安定化する因子から選択することができる。また、発癌物
質のような遺伝子に有毒な因子を転化因子として用いることもできる。照射のよ
うな物理的方法を含む、DNAに分断または損傷を引き起こす他の方法もまた、
rAAVのssからdsへの転化を促進することができる因子として有用である
ことができ、そしておそらく当該技術分野の熟練した者はこれらを選択すること
ができる。これらの種類の化合物及び方法は、ssからds rAAVへの転化
をもたらすと考えられる。
本発明の方法のこの態様により、rAAVはまた慣例的に生産されるが、ヘル
パーウイルスと同時感染されない。ss rAAVに標的細胞を感染させ、そし
て感染した細胞を因子の特質により適切な方法で因子に接触させる。細胞への直
接添加により、これらの転化増大因子をrAAVに感染した標的細胞のエクスビ
ボ治療に用いることができる。そのような添加は、rAAV遺伝子治療媒体の添
加と同時にまたは連続して起こることができる。例えば、感染した標的細胞を上
に挙げた化合物または薬剤の一つに適切な期間供することができる。当該技術分
野の熟練した者は、感染細胞を因子に接触させるためのパラメーターを容易に決
定することができる。これらのパラメーターは、この方法をエクスビボまたはイ
ンビボのいずれで行うかによる。例えば、処理されるエクスビ
ボの感染細胞の数が、投与量及びそのような処理のタイミングのために考慮され
る。
同様に、患者の身体の状態がインビボで患者へ因子を運搬するパラメーターを
決定することができる。従って、当該技術分野の熟練した者は、服用量及び損傷
因子の量を調整することができる。因子がヒトまたは動物における使用を認めら
れた典型的な化学治療剤である場合、その因子、すなわち化学療法剤及びrAA
V遺伝子治療媒体を患者に同時投与することにより、rAAVのそのような増大
した転化がインビボでも起こることができる。本発明のこの特徴により、化学療
法剤は、rAAVが投与される時にのみ投与される。化学療法剤及び組み換え遺
伝子治療媒体の適切な服用量及び量、並びにそのような量を決定するための方法
は、当該技術分野の技術の範囲内である。しかしながら、化学療法剤の効果はr
AAVのssからdsへの転化を増大し、従って標的細胞中への形質導入の効率
を増大するので、薬剤及びrAAVのいずれかまたは両方の通常の服用量より低
い服用量を効率よく投与することができると予想される。
C.転化因子はrAAVの一部であることができる。
本発明のさらに他の態様において、導入遺伝子及び転化因子の両方が標的細胞
中で同時に発現されるように、新規な「第二世代」rAAVをウイルス中に転化
因子を組み込むように設計することができる。そのような新規な組み換えアデノ
随伴ウイルスは、以下の成分、
(a)アデノ随伴ウイルスのゲノムの少なくとも一部で、細胞***していない
標的細胞中へ少なくとも2つの選択した遺伝子またはこれらの機能的フラグメン
トを形質導入することのできる部分のDNA、(b)
第一の選択した遺伝子、すなわち、発現を導く調節配列に適切に連結された所望
する導入遺伝子及び(c)第二の選択した遺伝子、すなわち、該第二の遺伝子の
発現を導くことのできる調節配列に適切に連結された「転化遺伝子」を含んでな
る。「転化遺伝子」は、発現時に、ss rAAVのそのds型への転化を促進
できる。このrAAV中の第一及び第二の遺伝子は、AAV DNA、好ましく
は5’及び3’ITRに隣接する。そのような第二世代rAAVの態様は、図1
1に図式的に与えられる。そのDNA配列は、配列番号5に与えられる。
そのような新規なrAAVの他の態様は、発現時に、標的細胞中でssからd
s rAAVへの転化を促進する能力を有する一つ以上の遺伝子を含むことがで
きる。例えば、上記の新規なrAAVは、発現を導くことのできる調節配列に適
切に連結された付加的な選択した遺伝子を含むことができ、その付加的な遺伝子
及び上記の該第二の「転化」遺伝子は、第二及び付加的な遺伝子の両方の発現時
に、ss rAAVのそのds型への転化を一緒に促進することができる。この
rAAVにおいて、3つの遺伝子全て、すなわち、導入遺伝子、第二の「転化」
遺伝子及び付加的な遺伝子はAAVDNAに隣接する。
新規なrAAVの一つの望ましい態様において、AAV ITRは選択した導
入遺伝子及びアデノウイルスE4遺伝子またはその機能的フラグメント(例えば
、ORF6配列)である転化遺伝子に隣接する。他の態様において、新規な組み
換え体は、3つの遺伝子、導入遺伝子、アデノウイルスE4遺伝子またはその機
能的フラグメント及びアデノウイルスE1遺伝子またはその機能的フラグメント
を発現する。導入遺伝子と共に標的細胞中で発現されたE1及びE4遺伝子産物
は、rAAVのs
sのds型への転化を促進するように一緒に作用する。
新規なrAAV及びその使用のさらに他の態様において、例えば、転化遺伝子
が単一の第二の遺伝子であろうとまたは一つより多い付加的な遺伝子であろうと
、その発現を導く調節配列は誘導性のプロモーターを含むことができる。従って
、転化遺伝子の発現は、誘導因子の存在下でのみ起こる。多数の誘導性プロモー
ター及びコンパニオン誘導因子、例えば、グルココルチコイドのようなステロイ
ドが当該技術分野に知られており、そしてこの記述を用いて当該技術分野の熟練
した者は、本発明のrAAV及び方法に組み込むためにこれらを容易に選択する
ことができる。
少なくとも一つの「転化遺伝子」を保有するそのような「第二世代」のrAA
Vを用いる本発明の方法は、このss rAAVで標的細胞を感染させることを
提供する。導入遺伝子及び転化遺伝子の両方の発現を導くプロモーターが構成的
である場合、感染した標的細胞機構が導入遺伝子産物及び転化遺伝子産物の発現
を導く。導入遺伝子及び「転化遺伝子」の標的細胞中での同時発現は、さらなる
方法工程なしに、その細胞中でのss rAAVのds rAAVへの転化を促進
し、そして形質導入効率及びおそらく安定な染色体組込みを増加する。
この方法に用いる第二世代rAAVが誘導性プロモーターの制御下に「転化遺
伝子」を含む場合、この方法はわずかに改変される。rAAVによる標的細胞の
感染後に、誘導性プロモーターが転化遺伝子産物の生産を「始める」ことを引き
起こす適当な誘導因子に感染した標的細胞を接触させる。誘導因子が除去または
停止される,と、転化遺伝子産物の発現は「止まる」。
上記のように、遺伝子治療のための導入遺伝子を含んでいるあらゆる先行する
技術のrAAVを上の方法の少なくとも一つの態様において用いることができる
。上記の新規なrAAVを含むrAAVを作成するための様々な成分の供給源、
選択及び組み立てはすでに慣例であり、そして本明細書に含まれる開示を与えら
れれば、当該技術分野の熟練した者は容易に達成できる。そのような方法は通常
の遺伝子工学技術[例えば、上に引用したSambrook等を参照]を用いる
。
本発明の新規なrAAVウイルス及び方法は、体細胞遺伝子治療のための効率
よい遺伝子導入媒体を提供し、そしてエクスビボでの用途及びインビボでの使用
のための製薬学的組成物に適している。本明細書に記述されるrAAV及び方法
を用いることにより、rAAVが、例えば、代表的なrAAV、AV.CMVL acZ
において示されたLacZ導入遺伝子の場所に治療的遺伝子を含む場合、
その治療的導入遺伝子をインビボまたはエクスビボで患者へ運ぶことができ、標
的細胞中への適切な遺伝子の効率よい形質導入及びおそらく安定な組込みを与え
る。従って、本明細書に記述されるこれらの新規なrAAV及び方法を遺伝的欠
損または障害を修正するために用いることができる。AAVがそのゲノムを非分
裂細胞中へ効率よく組込む能力は、造血幹細胞のエクスビボ形質導入に基づく遺
伝子治療の開発において現在利用されている。rAAVのインビボでの用途は、
伝達気道の最終的に分化した上皮細胞に形質導入するために精製したウイルスの
ストックを気道中に注入する、CFの治療のために主に開発されている。本明細
書に記述する方法及び組成物を遺伝子治療の両方の型で用いることができる。そ
のような使用のために適した他の状態は、家族性高コレステロール血症の治療の
ための低
密度リポタンパク質(LDL)レセプター遺伝子の肝細胞中への形質導入を含む
。当該技術分野の熟練した者は、これら及び他の疾患の治療のために上の方法に
より用いることができる多数のrAAVを作成することができる。
エクスビボまたはインビボ治療に対して、生物学的に適合した溶剤または製薬
学的に受容しうる運搬賦形剤中にウイルス粒子を懸濁することにより、rAAV
を標的細胞を感染するために用いることができる。適当な賦形剤は滅菌食塩水を
含む。製薬学的に受容しうる担体であることが知られ、そして当該技術分野の熟
練した者によく知られている他の水性及び非水性の等張滅菌注入溶剤並びに水性
及び非水性の滅菌懸濁剤をこの目的のために用いることができる。
rAAVは、適切な細胞をトランスフェクトし、そして医学の当該技術分野の
熟練した者が決定することができる、過度に不都合でないまたは医学的に受容し
うる生理学的効果を有する治療的利益を与えるのに十分なレベルの選択した導入
遺伝子の発現を与えるために十分な量で投与される。インビボ投与の通常のそし
て製薬学的に受容しうる経路は、標的器官、組織または部位への直接運搬、鼻内
、静脈内、筋肉内、皮下、皮内、経口及び他の非経口投与を含む。要求される場
合、投与の経路を組み合わせることができる。
この方法の感染工程のためのrAAVの服用量は、主に、治療的環境、すなわ
ちエクスビボまたはインビボ、治療される状態、選択した遺伝子、患者の年齢、
体重及び健康のような因子により決定され、従って、患者間で変わる可能性があ
る。エクスビボ治療のなめの治療的に効果のあるrAAVの服用量は、約1から
約10までの間の形質導入粒子/細胞の
範囲にあると思われる感染多重度に基づく。本発明によるインビボ感染のための
治療的に有効なrAAVのヒト服用量は、約1x107から1x1010形質導入
粒子/mlの濃度のウイルスを含んでいる約20から約50mlまでの食塩水溶
液の範囲にあると考えられる。好ましいヒト服用量は、上の濃度で約20mlの
食塩水溶液である。服用量は、あらゆる副作用と治療的利益を比較検討して調整
される。服用量投与の選択、調整または頻度を決定するために、選択した遺伝子
の発現のレベルを調べることができる。
投与される促進因子の有効量は、決定する当該技術分野の技術の範囲内であり
、そして因子の特質による。上記の化学薬品及び製薬のある種の既知の服用量を
、DNAに損傷を与え、そしてrAAVのssからdsへの転化を促進するこの
方法に用いることができる。因子がヘルパーウイルスにより発現される遺伝子で
ある場合、感染するウイルスの量は、rAAVに対して上に記述した量と同様で
なければならない。もちろん、因子が第二世代rAAV中に存在する遺伝子であ
る場合、rAAVに対して上に記述した同一の服用量が適用される。
本発明の上記の方法のいくつかの態様は、肺及び肝臓の両方へのrAAVが介
在する遺伝子導入のネズミのモデルにおいて確かめられた。これらの実験は、r
AAVによるインビボでの同様に低いレベルの遺伝子導入を示し、これは、E1
及びE4を発現するアデノウイルスでの同時感染により数桁の大きさ増加された
。
要約すると、アデノウイルスが培養細胞においてrAAV形質導入を増大する
ことを示すために実験が行われた。E1欠失ウイルスで同時感染した293細胞
において作られたLacZ組み換えAAVの生産及び
特性化の間に、ライセートからのrAAVの精製が、293細胞においてアッセ
イした場合にLacZ形質導入活性のかなりの喪失と関連することが見られた。
rAAV活性のこの減少は、残余の混成しているヘルパーアデノウイルスが熱に
よる不活性化により除去される最終工程において特に明らかであった。LacZ
形質導入活性は、rAAVの精製したストックにアデノウイルスを戻して加える
ことにより回復された。これらのデータは、アデノウイルスがrAAVの形質導
入効率を実質的に増大できることを初めて示した。
実施例10に記述するように、異なるアデノウイルス初期遺伝子突然変異体を
AV.CMVLacZと呼ばれる精製したLacZ rAAVと混合することに
より、一連の相補性群を作成した(実施例2を参照)。これらの特定したウイル
スの混合物をHeLa細胞においてLacZ形質導入に関して分析した(実施例
12及び13を参照)。E1欠失rAd H5.CBALP及びE4欠失突然変
異体dl1004は、AV.CMVLacZの形質導入の顕著な増加を与えなか
った(図5A)。しかしながら、より少ない重大な欠失を有するE1及びE4突
然変異体で部分的な活性を達成することができた。dl110(E1B−55k
Da欠失)及びdl1010(ORF6欠失)の両方が、陽性の青色細胞の数に
関してAd5、ts125及びdl802のものに匹敵するレベルまで形質導入
を増大したが、全β−ガラクトシダーゼ活性はかなり低かった(図5A)。これ
らの結果は、rAAV形質導入の増大に初期領域E1及びE4を結び付ける。
以下に記述する実験も、転化遺伝子としてE4のようなAd遺伝子を含む新規
なrAAVが、ヘルパーウイルスの非存在下でrAAVの形質
導入効率を増加することができることを示す。以下の実施例15においてより詳
細に記述するように、293細胞がE4に広がるAd5のゲノムフラグメントで
安定にトランスフェクトされた。このE1/E4発現細胞株及び親のE1発現細
胞株(293)をrAAVで感染させ、形質導入に関して分析した。これらの実
験は、rAAV形質導入のアデノウイルスが介在する増大におけるE1及びE4
(ORF6)の合わせた発現の重要性を示した。
E1及びE4発現の存在下で、rAAV形質導入はds RFモノマー及びダ
イマーの出現を常に伴った(実施例14)。重要なことには、rAAVベクター
形質導入及び二重構造型の蓄積の間の密接な相互関係を、2つの異なる実験環境
、すなわち、E1/E4発現アデノウイルスで感染した細胞(図8A及び8B)
または補足細胞株(図8C)において得ることができた。
以下の実施例は、新規なパッケージング細胞株の構築及び試験、本発明のE1
/E4欠失rAd及びその使用、本発明の遺伝子治療のための改善した方法及び
第二世代組み換えAAV生産を例示する。これらの実施例は、具体的説明のため
だけに提供し、本発明の範囲を制限しない。実施例1−新規なE1a/E1b及びE4発現パッケージング細胞株
A.E4 ORF6発現プラスミドの構築
Ad5からの全E4領域またはORF6ミニ遺伝子を、ネオマイシン耐性遺伝
子を含むシャトルプラスミド中にサブクローン化した。プロモーター成分が異な
る2種のORF6ミニ遺伝子を開発した。第一のものは、ORF6発現を導くた
めにZn+2誘導性ヒツジメタロチオネイン(MT)プロモーターを用いた。第二
のものは、デキサメタゾン誘導性
マウス乳癌ウイルス(MMTV)プロモーターを用いた。
本発明のパッケージング細胞株の構築のために有用な典型的なプラスミドは、
pMMTVE4ORF6である。このプラスミドに含まれるミニ遺伝子は、配列
番号1に配置され、そしてヒトE4 ORF6遺伝子配列(配列番号1のヌクレ
オチド1523−2408)の転写を制御するマウス乳癌ウイルスプロモーター
(MMTV)(配列番号1のヌクレオチド1−1506)、成長ホルモンターミ
ネーター(GH)(配列番号1のヌクレオチド2409−3654)、SV40
複製起点、ネオマイシン耐性遺伝子を含むプラスミドpBR322からのプラス
ミド配列及びアンピシリン耐性遺伝子を含む。ORF6のアミノ酸配列を配列番
号2に示す。このプラスミドの様々な機能的フラグメントを他の通常使用される
配列で容易に置き換えることができ、これらはプラスミドの設計に対して重要で
はない。
本発明のパッケージング細胞株の構築のために有用な他のプラスミドは、pM
TE4ORF6である。このプラスミドに含まれるミニ遺伝子のDNA配列は、
プロモーターがヒツジメタロチオネインプロモーター(MTプロモーター)[上
に引用したM.G.Peterson等]であることを除いて、配列番号1のも
のと同様である。
本発明のパッケージング細胞株の構築のためのコントロールとして用いるプラ
スミドは、pLTR.E4(−)である。このプラスミドは、内在性の構成的レ
トロウイルスMLVLTR並びに内在性E4プロモーター及びE4 ORF1の
一部を欠いていることを除いてAd E4遺伝子領域の大部分を含む。他のプラ
スミド配烈は、上記のものと同じままである。
本発明の方法の研究のために有用なさらに他のプラスミドは、構成的MLV
LTR及び内在性E4プロモーターび完全なE4遺伝子を含むpLTR.E4で
ある。他のプラスミド配列は、上記のものと同じままである。
ORF6発現がrAAV形質導入を増大するために十分であるかどうかを決定
するために、誘導性メタロチオネイン(MT)−ORF6ミニ遺伝子をHeLa
細胞中に安定にトランスフェクトした。この新しい細胞株、HeLa(MT−O
RF6)を以下に記述するようにORF6誘導に反応したLacZ rAAV形
質導入に関して評価した。細胞株293(MT−ORF6)は、ベースラインで
は比較的不活性であるが二価の陽イオンで誘導することのできるメタロチオネイ
ンプロモーターからAd5のE4遺伝子のORF−6を発現する。これらの29
3細胞をベースライン形質導入効率を確立するために含んだ。
B.トランスフェクション及びクローンの選択
リン酸カルシウム沈殿技術により、100mmプレートに接種した、アデノウ
イルスE1遺伝子の産物を発現するヒト胚腎臓細胞株293[ATCC CRL
1573]中またはHeLa細胞中に上記のプラスミドの各々をトランスフェク
トした(10μgプラスミド/プレート)。トランスフェクション後24時間で
細胞を集め、100mmプレートに異なる希釈(1:10−1:100)で約1
0日間接種した。接種培地は、1mg/mlでG418(Geneticin、
BRL)を含む。以下のアッセイを用いて生じた耐性のコロニーを選択し、そし
て広げた。クローンの予備的な分析は、以下の実施例に記述するような組み換え
アデノ随伴ウイルスAV.CMVLacZの増大された形質導入効率及び
Ad E4タンパク質の免疫蛍光位置測定に基づいた。実施例2−組み換えAAV及びAV.CMVLacZ形質導入増大アッセイ
E1及びE4遺伝子産物は、組み換えアデノ随伴ウイルス(AAV)機能のた
めに必要とされる。この予備的なアッセイは、96ウェル35mm培養プレート
中に実施例1のパッケージング細胞株を接種(2x106細胞/ウェル)し、そ
してこれらの細胞を精製し熱処理したAV.CMVLacZで1000ウイルス
粒子/細胞のMOIて感染させることを含む。
A.組み換えAV.CMVLacZの調製
この実験の目的ための通常の遺伝子工学技術により、組み換えAAVウイルス
を調製した。ヘルパーアデノウイルスの存在下でのプラスミドトランスフェクシ
ョン[Samulski等、J.Virol.、63:3822−3828(1
989)]により、組み換えAAVを作成した。シスに作用するプラスミドpA
V.CMVLacZ[配列番号4](図10を参照)はpsub210[Sam
ulski等、J.Virol.、61:3096−3101(1987)]に
由来し、AAVRep及びCap遺伝子の位置に大腸菌β−ガラクトシダーゼミ
ニ遺伝子を含む。組み換えAV.CMVLacZゲノム(4.9kb)[配列番
号4]の5’ないし3’の構成は、
(a)pAV2[C.A.Laughlin等、Gene、23:65−73
(1983)]を鋳型として用いたPCRにより得られた5’AAV ITR(
bp1−173)[ヌクレオチト53−219]、
(b)CMV即時型初期エンハンサー/プロモーター[Boshar
t等、Cell、41:521−530(1985)](ヌクレオチド246−
839)、
(c)SV40イントロン(ヌクレオチド856−987)、
(d)大腸菌β−ガラクトシダーゼcDNA(ヌクレオチド1039−451
2)、
(e)SV40ポリA付加シグナル(初期及び後期転写単位の両方からの切断
/ポリ−Aシグナルを含む237BamHI−BclI制限フラグメント)(ヌ
クレオチド4522−4719)、及び、
(f)pAV2からSnaBI−BglIIフラグメントとして得られた3’A
AV ITR(ヌクレオチド4759−4925)、
を含む。全ての他のヌクレオチドはプラスミド由来である。
Rep及びCap遺伝子は、トランスに作用するプラスミドpAAV/Ad[
上に引用したSamulski等]により供給された。
150mm培養皿で90%融合まで生育した293細胞の単層(5x107細
胞/プレート)を10のMOIでH5.CBALPで感染させた。(H5.01
0ALPとも呼ばれる)H5.CBALPは、アデノウイルスE1a及びE1b
遺伝子配列(ジーンバンクのAd5配列[ジーンバンク登録番号M73260]
の地図単位1−9.2)の位置にアルカリホスファターゼミニ遺伝子を含むrA
dである。アルカリホスファターゼcDNAは、このウイルスのCMVで強めら
れるβ−アクチンププロモーターの転写制御下にある。このヘルパーウイルスは
、Goldman等、Hum.Gene Ther.、6:839−851(1
995年7月);Engelhardt等、Hum.Gene Ther.、5
:1217−1229(1994年10月);に記載されており、そ
して引用することにより本明細書に取り込まれる。
20ml培地/150mmプレートで2%ウシ胎仔血清(FBS)で補足した
ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)中で感染を行った。感染後2時間で、
各プレートに2.5mlのトランスフェクションカクテル中50μgのプラスミ
ドDNA(37.5μgのトランス作用性及び12.5μgのシス作用性)を加
え、均一に分配した。
トランスフェクションは、記述されたような[B.Cullen、Meth. Enzymol
.、152:684−704(1987)]リン酸カルシウムに
基づいたものであった。細胞をこの状態に10−14時間放置し、その後感染/
トランスフェクション培地を20mlの新しいDMEM/2%FBSで置き換え
た。トランスフェクション後40ないし50時間で細胞を集め、10mM Tr
is−Cl(pH8.0)バッファーに懸濁し(0.5ml/150mmプレー
ト)、そして超音波処理によりライセートを調製した。このライセートを10m
M塩化マンガンにし、その後ウシ膵臓DNase I(20,000ユニット)
及びRNase(0.2mg/mlの最終濃度)を加え、反応を37℃で30分
間インキュベートした。デオキシコール酸ナトリウムを1%の最終濃度まで加え
、37℃でさらに10分間インキュベートした。
処理したライセートを氷上で10分間冷却し、固体CsClを1.3g/ml
の最終密度まで加える。このライセートを10mM Tris−Cl(pH8.
0)中1.3g/mlのCsCl溶液で60mlの最終容量にし、3つの等しい
アリコートに分けた。各20mlサンプルを、密度1.45g/ml及び1.6
0g/mlの2つの9.0mlの層からなるCsClの段階勾配上に重ねた。
Beckman SW−28ローター中25,000rpmで4℃で24時間
遠心を行った。管の底から1mlの画分を集め、LacZ形質導入に関して29
3または293(E4)で分析した。機能的なAV.CMVLacZウイルスの
最大の力価を含んでいる画分を合わせ、連続して3回CsCl中の平衡沈降に供
した。ローターの選択は、Beckman NVT−90(80,000rpm
で4時間)及びSW−41(35,000rpmで20時間)を含んだ。平衡で
、AV.CMVLacZは、1.40−1.41g/ml CsClで乳白色の
バンドとして現れた。屈折率測定から密度を計算した。透析により精製したベク
ターを150mM NaClを含んでいる20mM HEPESバッファー(pH
7.8)(HBS)に交換し、10%グリセロールの存在下で−80℃に凍結し
てまたはHBS/40%グリセロール中−20℃で液体ストックとして保存した
。
混成しているH5.CBALPヘルパーウイルス及びAV.CMVLacZ力
価に関して精製したウイルスを試験した。レポーターアルカリホスファターゼ活
性に対する組織化学染色によりヘルパーウイルスを調べた。最終生成物の1.0
%に相当する精製したウイルスのサンプルを60mmプレートに接種した293
細胞の生育している単層に加えた。48時間後に、細胞を0.5%グルタルアル
デヒド/リン酸緩衝食塩水(PBS)中で室温で10分間固定し、PBS中で洗
浄し(3x10分)、そして内因性のアルカリホスファターゼ活性を不活性化す
るために65℃で40分間インキュベートした。この単層を室温に冷却させ、1
00mM Tris−Cl(pH9.5)/100mM NaCl/5mM Mg
Cl中で短時間一回すすぎ、そして0.33mg/mlニトロブ
ルー塩化テトラゾリウム(NBT)及び0.165mg/m15−ブロモ−4−
クロロ−3−インドリルリン酸p−トルイジン塩(BCIP)を含んでいる同じ
バッファー中で37℃で30分間インキュベートした。単層を10mM Tri
s−Cl(pH8.0)/5mM EDTA中で洗浄することにより顕色を停止
させた。通常、上記の精製方法は、3回の浮遊密度超遠心により、全ての検出で
きるH5.CBALPヘルパーウイルスを除去した。
ゲノムコピー数(ウイルス粒子/ml)、260nmでの吸収(A260粒子/
ml)及びLacZ形成単位(LFU/ml)によりAV.CMVLacZ力価
を測定した。ウイルス粒子濃度はサザンブロッティングに基づいた。簡潔に言え
ば、精製したAV.CMVLacZのサンプルをキャプシド消化バッファー(5
0mM Tris−Cl、pH8.0/1.0mM EDTA、pH8.0/0.
5% SDS/プロテイナーゼK 1.0mg/ml)で50℃で一時間処理し、
ウイルスDNAを遊離した。反応物を室温に冷却させ、ローディング色素を加え
、1.2%アガロースゲルで電気泳動した。基準量のds AV.CMVLac Z
ゲノムもゲル上で分離した。
DNAをナイロン膜上へ電気ブロットし、32Pランダムプライマー標識した制
限フラグメントでハイブリダイズし、そして得られたブロットをPhospho
rlmager 445 SI(Molecular Dynamics)上で走
査した。二重構造型から標準曲線を作成し、サンプル中のウイルスゲノムの数を
推定するために用いた。指示細胞をウイルスサンプルの限界希釈で感染させるこ
とにより、LFU力価を出した。指示細胞はHeLa及び293及び(以下の実
施例10に記述し
た)293(E4)系を含んだ。24時間後に、細胞をグルタルアルデヒド中で
固定し、J.M.Wilson等、Proc.Natl.Acad.Sci.U SA
、85:3014−3018(1988)に記述されたように大腸菌β−ガ
ラクトシダーゼ(LacZ)活性に対して細胞を組織化学的に染色した。1LF
Uは、感染後24時間で1個の細胞中に視覚的に検出できるβ−ガラクトシダー
ゼ発現を生じるのに十分なウイルスの量として記述される。
B.ORF6発現の誘導
10μMデキサメタゾンまたは150μM硫酸亜鉛(陰性コントロールに対し
ては誘導因子を用いない)でのORF6発現の誘導をウイルスの添加の2時間前
に開始し、そして実験の期間中続けた。ウイルスの添加後24時間で細胞を集め
、超音波処理によりライセートを作成し、そしてβ−ガラクトシダーゼ発現(す
なわち、β−ガラクトシダーゼ活性)及びウイルスDNAに関して上記のように
分析した。Hirt抽出物を細胞抽出物からの低分子量DNAから調製した。H
irt抽出物の調製及びそれに続くサザンハイブリダイゼーションによる分析を
当該技術分野の熟練した者に知られている常法を用いて行った。
誘導因子の非存在下で、パッケージング細胞株は、rAAV感染細胞中でより
低いレベルのβ−ガラクトシダーゼを生じる。誘導因子デキサメタゾンでのOR
F6発現の誘導は、親の293系よりかなり高いレベルまでのAV.CMVLa
cZ細胞形質導入の付随する増加をもたらす。E1のみの発現は、アデノウイル
スが介在するrAAV形質導入の増大に効果を有するのに不十分であった。
ある陽性クローンの結果を以下の表Iに示す(実施例4を参照)。し
かしながら、MMTVプロモーター及びORF6配列を有する30の細胞株に対
して、4つ、すなわち293−27−6、293−27−17、293−27−
18及び293−27−28が、デキサメタゾンの存在下でLacZ生産を示す
90%以上の青色細胞を示した。実施例3−Ad5後期タンパク質の免疫蛍光位置測定
実施例2のアッセイからの陽性クローンを組み換えE4欠失アデノウイルスH
5dl1004で感染させ、後期遺伝子発現に対する免疫蛍光アッセイを用いて
E4相補性に関して選別した。H5dl1004ウイルスをジョンズホプキンス
大学のDr.Kethnerから入手し、そしてこれは本明細書の引用文献に含
まれるBridge及びKetner、J.Virol.、632(2):63
1−638(1989年2月)に記述されている。E4のORF6は後期Ad遺
伝子発現、特にアデノウイルスのヘキソン及びペントン繊維の形成を補足するの
で、ORF6を含んでいる細胞株はこれらのタンパク質に対する抗体と結合する
ことができる。
実施例1の各細胞株を0.1のMOIでE4欠失ウイルスH5dl1004ウ
イルスで感染させる。これらの細胞を、1:10希釈のヘキソンまたはペントン
繊維のいずれかに対するマウス抗−アデノウイルスFITC標識モノクローナル
抗体(Chemicon International Inc.、Temec
ula、CA)で処理した。抗体との反応により陽性クローンを同定した。実施例4−相対的プラーク形成効率
実施例3において強い相補性能力を示している実施例1の細胞株をW162細
胞(E1を発現しないE4補足Vero細胞株[Weinbe
rg及びKetner、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、80
(17):5383−5386(1983)]に比較したH5dl1004の相
対的なプラーク形成効率に関して選別した。以下の表IIにおいて、RPE%、す
なわち相対的プラーク形成効率は、試験した細胞株におけるH5dl1004の
力価/W162細胞におけるH5dl1004の力価を表す。例えば、293細
胞のRPEは0である。
全ての規準により選択した陽性の細胞株を、実施例2、3及び4のアッセイの
結果と共に以下の表Iに明らかにする。
実施例5−H5.001CBLacZの構築及び精製
プラスミドpAd.CBLacZを、引用することにより本明細書に取り込ま
れるK.Kozarsky等、Som.Cell Mol.Genet.、19
(5):449−458(1993)に詳細に記述さ
れたように構築した。このプラスミドは、5’隣接NheI制限部位、それに続
くAd5配列m.u.0−1、それに続く後ろのバクテリアβ−ガラクトシダー
ゼの転写を制御するCMVエンハンサー/ニワトリβ−アクチンプロモーター配
列[T.A.Kost等、Nucl.Acids Res.、11(23):8
287(1983)]が挿入されるE1欠失、それに続くポリA配列及び3’で
隣接するAd m.u.9−16並びにもう一つのNheI部位を含んでなるミ
ニ遺伝子を含んだ。このプラスミドにおいて、薬剤耐性マーカーを含んでいるプ
ラスミド配列がミニ遺伝子の両側に位置する。
プラスミドpAd.CBLacZをNheIで直鎖状にし、そしてClaI消
化したH5dl1004(実質的に全E4遺伝子に相当する地図単位約92.1
から地図単位98までを欠失したAd5配列)と共に実施例1の新規なパッケー
ジング細胞株にリン酸カルシウム同時トランスフェクション法により同時にトラ
ンスフェクトした。
細胞株中でAd地図単位9−16の間で、相同組み換えがこれらの2つのウイ
ルス構築物間で起こり、H5.001CBLacZ[配列番号3](図2)と命
名されたrAdを生じた。このrAdは、(Ad地図単位0−1(ヌクレオチド
1−330);CMVエンハンサー/ニワトリβ−アクチンプロモーター(CB
)(ヌクレオチド370−928);大腸菌β−ガラクトシダーゼ(ヌクレオチ
ド945−4429);ポリA(ヌクレオチド4429−4628);並びにH
5dl1004からのAd5地図単位9−92.1及び97.3ないし100(
ヌクレオチド4671−35408)を含んでいる)pAd.CBLacZから
の配列を含む。従って、このrAdは、Ad E1及びE4遺伝子を機
能的に欠失し、そして実質的に構造的に欠失している。
ウイルスプラークを選択し、β−ガラクトシダーゼアッセイ[上に引用したW
ilson(1988)]により選別し、そして3回のプラーク精製後にH5.
001CBLacZを単離した。精製したウイルスを塩化セシウム密度遠心分離
及び大規模生産にも供した。
以下のマウスでの実験のために、ウイルスをカラム精製後に用い、そしてグリ
セロールを10%(v/v)の最終濃度まで加えた。ウイルスを使用するまで−
70℃で保存した。実施例6−パッケージング細胞株におけるH5.001CBLacZの増殖反応 速度論
表Iに同定された細胞株を5のMOIで組み換え体H5.001CBLacZ
で感染させる。E4補足細胞株におけるこのウイルスの増殖反応速度論を図3に
示す。最大ウイルス収量を以下の表IIにLFU/mlとして報告する。
293−27−18細胞(デキサメタゾンにより誘導できるMMTVプロモー
ターを有するE4 ORF6細胞株)で増殖する場合、このウイルスの最大収量
は2.9x1010LFU/mlである。いくつかの細胞株を5及び20回の間培
養し、そしてこれらの培養のウイルス生産は安定なままであった。しかしながら
、RPEは細胞の繰り返された培養後減少した。実施例7−他の組み換えアデノウイルス
pAdCBLacZ及び他のヘルパーウイルス間の相同組み換えによりH5.
001CBLacZと同様に他の関連するrAdを調製した。
一つの例として、H5.000CBLacZは、H5.001CBLacZと
同じミニ遺伝子を含むが、完全なE4遺伝子を有する組み換えE1欠失Ad5で
ある。このrAdを、pAdCBLacZ及び野生型Ad5間の相同組み換えに
より記述したように調製した。
他の例として、H5.010CBLacZは、E3遺伝子に小さい欠失を有し
て(Ad5 sub360バックボーン)、アデノウイルス地図単位0−1、そ
れに続くCMVが強めるニワトリ細胞質β−アクチンプロモーター、大腸菌β−
ガラクトシダーゼ遺伝子(lacZ)、ポリA付加シグナル(pA)及びアデノ
ウイルス型5地図単位9−100を含む。このrAdを、pAdCBLacZベ
クター及びE3遺伝子の14.6kDタンパク質内に150bpの欠失を含むA
d5ウイルスsub360間の相同組み換えにより調製することができる。例え
ば、両方とも引用することにより本明細書に取り込まれるJ.F.Engelh
ardt等、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、91:6196
−6200(1994年6月);及びEngelhardt等、Hum.Gene Ther
.、5:1217−1229(1994年10月)
を参照。
これらのrAdをトランスフェクション後に単離し[Graham、Viro l
.、52:456−467(1974)]、そして2回のプラーク精製に供し
た。以前に記述された[Engelhardt等、Proc.Natl.Aca d.Sci.USA
、88:11192−11196(1991)]ように塩化
セシウム密度遠心分離によりライセートを精製した。リン酸緩衝食塩水を用いて
BioRad DG10カラムにウイルスを通すことにより塩化セシウムを除い
た。実施例8−マウスへのLacZ遺伝子の導入
A.マウス筋肉への導入
5ないし6週年齢のオスのC57B/6マウスに麻酔をかけた。前脛骨の筋肉
を露出させ、以下のようにrAdH5.000CBLacZ、H5.010CBLacZ
またはH5.001CBLacZのいずれかを直接注入した。すなわち
、筋肉の筋腹中へ100μL Hamilton注射器の33ゲージ針の先を挿
入することにより、5x1011ウイルス粒子/mLのストック濃度で25μLの
精製したウイルス懸濁液を注入した。
注入後4、14、28及び60日目に動物を殺した。筋肉を解離させ、液体窒
素で冷却したイソペンタン中で凍結した。6μM切片をクリオスタットで切断し
、固定し、そしてβ−ガラクトシダーゼ活性に対して37℃で6時間染色した。
4日目及び14日目(最も大量)の染色において各ウイルスに対して青く染色
されたrAdが見られたが、28日目までに、H5.001C
BLacZは28日目により多いウイルスを明らかに示した。60日目まで、陽
性に染色された唯一のウイルスはH5.001CBLacZであった。
B.マウス肺及び血液循環への導入
rAdH5.000CBLacZ(コントロール)及びH5.001CBLa cZ
(1x1011ウイルス粒子)を6週年齢のC57B/6メスマウスに尾の静
脈注入及び気管注入により投与した。投与後4、9、21、28及び35日目に
これらの動物を殺し、肝臓及び肺組織を集めた。導入遺伝子及びウイルス後期遺
伝子発現を比較した。
治療的服用量のウイルスで、導入遺伝子と比較して全ての時点で後期ウイルス
タンパク質の減少した発現があった。
C.肝臓における服用量への反応
C57BL/6マウスの肝臓におけるE4を欠失した及びE4が完全なrAd
の服用量に対する反応を、1.5x1011、5x1010、1.7x1010、5.
6x109及び1.9x109ウイルス粒子を尾の静脈に投与し、投与後4、21
、28、35及び42日目に導入遺伝子及びウイルス後期遺伝子発現を比較する
ことにより調べた。
治療的服用量のウイルスで、導入遺伝子と比較して全ての時点で後期ウイルス
タンパク質の減少した発現があった。実施例9−他の遺伝子導入
A.ヒトOTC遺伝子の導入
ヒトOTC遺伝子[A.L.Horwich等、Science、224:1
068−174(1984)]またはヒトCFTR遺伝子[Riordan等、Science
、245:1066−1073(19
89)]を、上記のLacZベクターの構築に類似した技術を用いて、上記の組
み換えE1/E4欠失アデノウイルス中の導入遺伝子としてLacZと置き換え
るために用いた。
得られたヒトOTC含有rAdをヒトの肝細胞に10ないし30のMOIで投
与した。E1/E4欠失rAdは、上の実施例に記述したように、E1/E4欠
失rAdを筋肉に投与した場合より少ない複製及び少ない後期遺伝子発現を示し
た。しかしながら、この遺伝子導入の結果は、E1遺伝子中の欠失のみまたはE
1遺伝子中の欠失及びE2a遺伝子中の点突然変異を含んでいるrAdでの同様
の導入よりよい。
導入遺伝子がCFTRであり、投与方法が肺への気管内投与である場合に同様
の結果が示される。実施例10−Ad突然変異体で感染されたHeLa細胞におけるrAAV La cZ(AV.CMVLacZ)の形質導入効率
A.ウイルス
以下のウイルス、
(1)293細胞中で増殖した野生型Ad5、
(2)293細胞中で増殖したAd dl110(55kb E1B遺伝子を欠
失したAd)[Babiss等、J.Virol.、52(2):389−39
5(1984)並びにBabiss及びGinsberg、J.Virol.、50
(1):202−212(1984)]、
(3)293細胞中で増殖したH5.CBALP(上記のように、E1A及び
E1B遺伝子を欠失し、CMVが強めるβ−アクチンプロモーターからアルカリ
ホスファターゼを発現するミニ遺伝子を含んでいるAd)、
(4)293細胞中で増殖したAd ts125(DNA結合タンパク質をコ
ードするE2A遺伝子中に温度感受性突然変異を有するAd)[Ensinge
r及びGinsberg、J.Virol.、10(3):328−339(1
972)]、
(5)Rice及びKlessig、J.Virol.、56(3):767
−778(1985)に記述されたようなE2A−補足gmDBP細胞中で増殖
したAd dl802(E2a遺伝子を欠失したAd)、
(6)E4−補足Vero W162細胞[Weinberg及びKetne
r、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、80(17):5383
−5386(1983)]中で増殖したAd dl1004(E4遺伝子を欠失
したAd)、及び、
(7)E4−補足Vero W162細胞[上に引用したWeinberg及
びKetner]中で増殖したAd dl1010(E4遺伝子のORF6を欠
失したAd)、
をこの実験に用いた。
全てのウイルスを2回の連続したCsCl中の浮遊密度超遠心により精製した
。
B.実験方法
6ウェルの36mm培養プレートに接種したHeLa細胞(2x106細胞/
ウェル)を、10pfu/ウェルのMOIで野生型Ad5または部分Aに記述し
たようなアデノウイルス初期遺伝子突然変異体で感染させた。感染を1.0ml
DMEM/2%FBS中で行った。感染後6時間で単層を洗浄し、そして4x
109ウイルス粒子/mlでAV.CMVLacZを含んでいる1.0mlの新
しいDMEM/2% FBS
培地を加えた。これらの実験に用いたAV.CMVLacZウイルスロットは、
組織化学染色によりH5.CBALPヘルパーウイルスを含まないことが示され
たけれども、混成するアデノウイルスがないことを確かにするために使用前にウ
イルスサンプルを熱処理(20分間60℃)に供した。2時間後に1.0mlの
DMEM/115%FBSを各ウェルに加えた。
AV.CMVLacZの添加後24時間で細胞を集めた。ウイルス形質導入を
3種のデータ、すなわち、β−ガラクトシダーゼ活性に対する組織化学染色(以
下)、細胞内β−ガラクトシダーゼの比活性(実施例11)及びウイルスDNA
の分子形態(実施例12)に関して評価するために各試験条件を三重に行った。
Hela細胞を、J.M.Wilson等、Proc.Natl.Acad. Sci.USA
、85:3014−3018(1988)に記述されたように大
腸菌β−ガラクトシダーゼ(LacZ)活性に関して組織化学的に染色した。試
験する異なる組み合わせは、AAVベクターのみ(AV.CMVLacZ)、ベ
クター及び野生型Ad5(+Ad5)、ベクター及びdl110(+dl110
)、ベクター及びAd突然変異体H5.CBALP(+H5.CBALP)、ベ
クター及びAd突然変異体ts125(+ts125)、ベクター及びAd突然
変異体d1802(+d1802)、ベクター及びAd突然変異体dl1004
(+dl1004)並びにベクター及びAd突然変異体dl1010(+dl1
010)でトランスフェクトした細胞を含んだ。
組み換えβ−ガラクトシダーゼ活性に対する組織化学染色の倍率10xでの顕
微鏡写真(示さない)において結果を観察した。これらの結果
は、野生型Ad5並びにE2a突然変異体ts125及びdl802が、陽性の
青色細胞の数及び染色強度の度合いにより測定されるようにLacZ rAAV
形質導入の顕著な減少を引き起こすことを示した。dl110(E1B−55k
Da)及びdl1010(ORF6)の両方は、陽性の青色細胞の数に関してA
d5、ts125及びdl802のものに匹敵するレベルまで形質導入を高めた
。
E1欠失組み換え体H5.CBALPは、AV.CMVLacZ形質導入のい
かなる顕著な増加も与えなかった。E4欠失突然変異体dl1004で感染させ
たHeLa細胞で得られた形質導入の顕著な増加の欠如により明らかなように、
E1のみの発現は、アデノウイルスが介在するrAAV形質導入の増大において
効果を有するのには不十分であった。形質導入の著しい減少が、同時感染するア
デノウイルスのE4領域からのORF6の除去の結果起こった(図5A)。
これらの結果は、アデノウイルス遺伝子産物E4及びE1が、転写的に活性の
あるds DNA中間体の形成を間接的に促進することを示すと考えられる。実施例11−増大したベクター形質導入の定量
(A)実施例10Bに記述したHeLa細胞の二重の組をこの実験に用いた。
AV.CMVLacZ組み換え体の添加後24時間で、細胞内β−ガラクトシダ
ーゼアッセイのために細胞ペレットを0.5mlのPBSに懸濁し、超音波処理
した。細胞残渣を遠心分離(15,000Xg、10分間)により除き、澄んだ
抽出物を全タンパク質[M.Bradford、Anal.Biochem.、72
(1−2):248−254(1976)及びM.Bradford等、F ed.Proc
.、35
(3):274(1976)]及びo−ニトロフェニルβ−D−ガラクトピ
ラノシド(ONPG)を基質として用いたβ−ガラクトシダーゼ活性[上に引用
したSambrook等]に関してアッセイした。
図5Aは、感染したHeLa細胞からのライセート中のβ−ガラクトシダーゼ
酵素活性を測定することにより定量し、そして全タンパク質に関してもアッセイ
した形質導入効率を示す。図5Aにおいて、試験条件を水平軸に沿って示し、そ
してONPGを基質として用いた細胞内β−ガラクトシダーゼ比活性(ミリユニ
ット/mgタンパク質)を垂直軸上に表した。各棒の下に、AV.CMVLac Z
ベクターのみを与えられた細胞に対する比活性の誘導倍率を示す。
図5Aの結果は、精製したrAAVのみで得られたものに比較して、E2a突
然変異体ts125及びdl802が、それぞれ、β−ガラクトシダーゼ活性の
134倍及び225倍の増加を生じたことを示す。それに比較して、wtAd5
で感染させた細胞は、β−ガラクトシダーゼ活性の107倍の増加を生じた。
(B)他の実験において、HeLa細胞(2x106)を野生型Ad5または
E2突然変異体dl802の増加する多重度で感染させた。感染後6時間で単層
を洗浄し、そして1000ウイルス粒子/細胞でAV.CMVLacZで感染さ
せた。AV.CMVLacZの添加後24時間で細胞を集め、全タンパク質及び
β−ガラクトシダーゼ活性に関してアッセイした。
結果を図5Bの棒グラフに示し、この中で、アデノウイルスのMOIを水平軸
に沿って、そして細胞内β−ガラクトシダーゼ比活性を垂直軸に沿って示す。r
AAV形質導入の増大は、野生型Ad5及びdl80
2の両方に対して1から50までMOIで投入したヘルパーアデノウイルスに比
例した。ウイルスのより多い投入量は細胞変性であり、β−ガラクトシダーゼ発
現の減少をもたらした。rAAV感染の前または感染時に細胞を感染させた場合
に増大した形質導入が得られた。E1欠失組み換えH5.CBALP及びE4欠
失突然変異体dl1004は、AVCMVLacZ形質導入のいかなる顕著な増
幅も与えなかった。dl110(E1B−55kDa)及びdl1010(OR
F6)で感染された両方の細胞が、Ad5、ts125またはdl802で感染
されたものよりかなり低い全β−ガラクトシダーゼ活性を示した。
実施例12−AV.CMVLacZ形質導入細胞における低分子量DNAの分 析
これらのアデノウイルスの初期遺伝子突然変異体を用いた研究は、ウイルス粒
子自体よりむしろアデノウイルス遺伝子の発現がrAAV形質導入の増大を招く
ことを示唆した。これらの機構をさらに調べ、そしてssのdsゲノムへの転化
がrAAVの形質導入効率を制限するかどうかを決定するために、rAAVゲノ
ムの分子状態を感染した細胞におい特徴づけた。RFm形成及びlacZ rA
AV形質導入の間の関係を同時染するウイルスの投入量を変える(MOI=1、
5または10)実験において調べた。
(A)実施例10に記述したようなHeLa単層の二重の組を、組み換え体A
V.CMVLacZで形質導入し、そしてヘルパーアデノウイルスを含んでまた
はこれを含まずに培養した後24時間で集めた。
B.Hirt、J.Mol.Biol.、26:365−369(1967)
により最初に記述された方法の修正を用いて、エピゾームDN
Aを細胞ペレットから抽出した。簡潔に言えば、細胞を320ml Tris−
Cl(pH8.0)/10mM EDTAに懸濁し、そしてSDSを1%の最終
濃度まで加えた。この混合物を37℃で30分間インキュベートした。プロナー
ゼ及びプロテイナーゼKをそれぞれ500μg/ml及び20μg/mlの最終
濃度まで加え、反応を37℃で2時間インキュベートした。塩化ナトリウムを1
.1Mの最終濃度まで加え、4℃で一晩インキュベートした。4℃のインキュベ
ーション中に生じた沈殿物を30分間20,000xgでペレットとし、そして
澄んだ上清を注意深く取り除いた。この上清をフェノール:クロロホルム:イソ
アミルアルコール(25:24:1)で一回、続いてクロロホルム:イソアミル
アルコール(24:1)で抽出した。核酸をエタノールで沈殿させた。最終ペレ
ットを50μl Tris−Cl(pH8.0)/1.0mM EDTAに懸濁
した。
これらのHirt抽出物をサザンブロットハイブリダイゼーションにより分析
した。各Hirt抽出物のサンプル(5μl)を1.2%アガロースゲルで分離
し、ナイロン膜上に電気ブロットし、そしてAV.CMVLacZに用いたSV
40ポリAシグナルの32Pランダムプライマー標識したcDNAでハイズリダイ
ズした。
実施例12の実験のオートラジオグラム(示さない)は、ss AV.CMVLacZ
ゲノム(SS)、モノマー複製分子型(RFm)及びコンカテマー複製
分子型(RFd)に対応するバンドを同定し、標識する。ss AV.CMVL acZ
(SS)、モノマー複製分子型(RFm)及びコンカテマー複製分子型(
RFd)に対応するバンドを同定し、標識した。RFmバンドの基準とするため
に、AV.CMVLacZを保
有しているプラスミドを全ゲノムを遊離するように消化した。オートラジオグラ
ムの露出時間は14時間及び69時間であった。
このオートラジオグラムにおいて、溶解感染の間に存在する分子種の完全な範
囲が、LacZ rAAV及び野生型アデノウイルスの両方で感染された細胞に
おいて示された。投入したssゲノム(SS)並びにds複製分子中間体のモノ
マー及びダイマー型(RFm及びRFd)の両方が存在する。これは、ssゲノ
ムが検出される唯一の分子型である、精製したrAAVのみで感染させた細胞と
対照的である。アデノウイルス初期遺伝子突然変異体で同時感染させた細胞の分
析は、rAAVゲノムのds型の形成及びLacZ形質導入の増大の間の直接の
相関関係を示した。rAAV形質導入を増大することに効果のない突然変異体ア
デノウイルス(すなわち、E1欠失突然変異体H5.CBALP及びE4欠失突
然変異体dl1004)は、AAVのds型の形成を促進することができなかっ
た。
E2a(dl802)を欠失したまたはE1(dl110)もしくはE4(d
l1010)を部分的に欠失したアデノウイルスで感染された細胞は、大きさがlacZ
rAAVゲノムのds複製分子モノマー(RFm)に同一であり、そ
して存在量がβ−ガラクトシダーゼ活性の発現に直接相関関係があるバンドをさ
らに示した(これらの記述した結果を実施例14の結果と比較せよ)。よりゆっ
くり移動する二重構造rAAVのダイマーのようなコンカテマーもまた、上記の
オートラジオグラムにおいて検出した。
E1及びE4発現の存在下で、rAd形質導入はds RFモノマー及びダイ
マーの出現を常に伴った。
サンプルレーン+H5.CBALPの高分子量のバンドは、ヘルパーウイルス
DNAである。CBALPミニ遺伝子もSV40ポリAシグナルを用いるので、
ヘルパーウイルスDNAがSV40プローブにより認識される。
(B)別の実験において、実施例10Bに記述したようにHeLa細胞をwt
Ad5またはE2欠失突然変異体d1802で感染させた。単層を24時間後
に集め、β−ガラクトシダーゼ活性及びRFm合成に関して分析した。上記のオ
ートラジオグラムに示されたものと同様のモノマーバンドをPhosphorI
mager 445 SIで定量し、値(CPM)を特定した。
結果を図8A及び8Bのグラフに示し、この中で、β−ガラクトシダーゼ比活
性及びCPMを各図の垂直軸に沿って表す。アデノウイルスM01を各図の水平
軸に沿って示す。低いMOI感染(1、5及び10)から得られたデータを示す
。重要なことには、E1/E4発現アデノウイルスで感染させた細胞において、
rAAVベクター形質導入及び二重構造型の蓄積の間の密接な相関関係を得るこ
とができた。β−ガラクトシダーゼのレベル及びRFm型の存在量は、感染する
野生型Ad(図6A)及びdl802(図6B)の量に比例して増加した。これ
らのデータは、エピゾーム二重構造中間体の合成が形質導入における絶対的な事
象であることを示唆する。実施例13−二重構造末端の分析
以下は、Repの存在下(+Rep)またはRepの非存在下(−Rep)で
の相補的AAV鎖のリーディング鎖合成のモデルの説明である。図7A−7Fを
参照。Repは、閉じた末端を有する二重構造を開いた
末端の二重構造に転化できる末端分解活性を発現する。Repの非存在下では、
共有結合的に閉じたヘアピン構造をそのまま残して、末端分解が損なわれる。レ
スキューされたds AAVゲノムの両方の鎖がウイルス粒子内にパッケージさ
れるので、これらの条件下で、ヘアピンは左側及び右側に見いだされると予想さ
れる。図7B−7Fは、アデノウイルス遺伝子発現に反応してss AV.CM
VLacZから合成される二重構造RFmの末端構造を同定するための方法を示
すフローチャートである。
図7Cは、rAV.CMVLacZの閉じた末端及び開いた末端のフラグメン
トを示す。図7D、7E及び7Fは、末端分解なしに位置4509でのNotI
消化により生じた開いた末端の及び共有結合的に閉じた二重構造フラグメントの
混合物を示す。NotI4509消化は、ハイブリダイゼーションの標的(すな
わち、SV40 pA)に関連して右のITRを含む361bpフラグメントを
遊離する簡便な方法を提供する。末端分解があると、開いた末端の361bpフ
ラグメントのみがそのような消化により生じる(図7D)と予想される。
得られた電気泳動ゲル(示さない)は、レーン(1)に、AV.CMVLac Z
cDNAを保有しているプラスミドのrAAVベクターを遊離する消化及び
それに続く右末端の361bpフラグメントを遊離するNotIでの消化の結果
を示した。レーン(2)において、野生型Ad5で感染させ、そしてAV.CM
VLacZで形質導入したHeLa細胞から抽出したNotI消化したHirt
DNAのサンプルが、2つのフラグメント、標識された型I及び型IIの遊離を
生じた(図8A及び8Bも参照)。ss AV.CMVLacZ(SS)及びR
Fmの移
動も見られた。
アデノウイルスで感染させた細胞中に蓄積したds AV.CMVLacZ中
間体は、ベクターITRの二重構造領域から開始するリーディング鎖DNA合成
の結果であると思われる。Repの非存在下で、この転化事象は、一方の末端が
開き、そしてもう一方が共有結合的に閉じた分子を生じると予想される(図7A
)。このds中間体の構造をさらに特徴づけるために、rAV.CMVLacZ
及びAd5で同時感染させた細胞からのHirt抽出物をNotIで消化し、開
いたままの場合約361bpの長さであるds中間体の末端を遊離させた。得ら
れたフィルターを右側のITRのすぐ上流に位置するSV40ポリA付加シグナ
ルに特異的なプローブでハイブリダイズした。少なくとも2つの型、開いた末端
の構造(型II)を予示するゲルの位置に移動するもの及びもう一つのよりゆっく
りと移動する種(型I)が二重構造ゲノムの右末端から遊離された。この結果は
モデル(図7A−7F)と一致したけれども、型Iの構造を確かに予示すること
は困難であった。しかしながら、その遅れた移動性は、開いた末端の型IIと異な
る構造を示唆する。実施例14−誘導性のE4 ORF6 cDNAで安定にトランスフェクトした2 93細胞におけるAV.CMVLacZ形質導入効率の分析
このアッセイに用いた細胞株を実施例1に記述したように調製した。6ウェル
35mm培養プレートに293(MT−ORF6)細胞及びHeLa(MT−O
RF6)細胞を接種し(2x106細胞/ウェル)、そして1000ウイルス粒
子/細胞のMOIで精製し熱処理したAV.CMVLacZで感染させた。0か
ら増加する濃度までの硫酸亜鉛でのORF6発現の誘導をウイルスの添加前2時
間に開始し、そして実験の
期間中続けた。
ウイルスの添加後24時間で細胞を集め、超音波処理によりライセートを作成
し、そして先行する実施例に記述したようにβ−ガラクトシダーゼ発現(すなわ
ち、β−ガラクトシダーゼ活性)及びウイルスDNAに関して分析した。細胞抽
出物からの低分子量DNAからHirt抽出物を調製した。Hirt抽出物の調
製及びそれに続くサザンハイブリダイゼーションによる分析を上の実施例に記述
したものと同様に行った。
この実験の結果は、以下のとおりであった。
(1)比活性
結果を図8Aの棒グラフに示す。比活性(ミリユニットβ−ガラクトシダーゼ
/mgタンパク質)を垂直軸に沿って表す。各棒の下に、誘導のために用いた亜
鉛の濃度、293細胞に対する誘導倍率及び亜鉛の非存在下で維持された293
(ORF6)細胞に対する誘導倍率を示す。図8Aに示すように、Zn+2の非存
在下で、293(MT−ORF6)細胞株は、rAAVに感染した293細胞に
おいて39倍高いレベルのβ−ガラクトシダーゼを生じた。増加する量のZn+2
でのORF6発現の誘導は、親の293系より445倍高いレベルまでのAV.
CMVLacZ細胞形質導入の付随する増加をもたらした。E1のみの発現は、
アデノウイルスが介在するrAAV形質導入の増大における効果を有するのに不
十分であった。
β−ガラクトシダーゼの比活性は、E1遺伝子のみを発現した293細胞にお
ける1.0mUnits/mgに比較して、E1/E4を発現する293細胞に
おいて196.2mUnits/mgであった。これらの実験は、E1及びE4
の両方のアデノウイルス遺伝子の合わせた発
現に依存するrAAV形質導入を高めるための機構を支持する。
(2)AV.CMVLacZゲノムの分子の分析
二重構造モノマー複製分子型(RFm)を定量し、その値(CPM)を図8B
の棒グラフの垂直軸に表した。誘導のために用いた亜鉛の濃度及び0mM亜鉛中
で維持した293(ORF6)細胞に対する誘導倍率を各棒の下に示す。
オートラジオグラム(示さない)は、上記のAV.CMVLacZ形質導入細
胞からのHirt抽出物を分離したアガロースゲルを示す。全配列を遊離するた
めにAV.CMVLacZ cDNAを保有しているプラスミドを消化し、そし
てオートラジオグラムのレーンに添加した。従って、このレーンに現れたバンド
は、モノマー二重構造複製分子型(RFm)の移動を示した。ssAV.CMVLacZ
ゲノム(SS)、RFm及び二重構造複製分子型のダイマー(RFd)
の移動も示した。(0)、(50)、(100)、(150)、(200)及び
(250)と標識したオートラジオグラムのレーンは、示した濃度の亜鉛で誘導
した293(MT−ORF6)細胞からのサンプルを含んだ。AV.CMVLa cZ
で形質導入した293細胞からのHirt抽出物(293と標識したレーン
)も示した。
Hirt抽出物の分析は、rAAVで感染させた293(MT−ORF6)細
胞において、同様に感染させた293細胞に存在しないRFmの存在を示した。
AV.CMVLacZ形質導入効率を説明する誘導特性(図8A及び8B)を比
較した場合、それらの結果を図Cに表した。図8Aからの比活性(ミリユニット
β−ガラク,トシダーゼ/mgタンパク質)データ及び図8BからのAV.CM
VLacZの1分当たりのカ
ウント(CPM)のデータを垂直軸に沿って表し、そして実験の間に用いた硫酸
亜鉛の濃度を水平軸に沿って示す。
2つの特性は、ほとんど鏡像である。重要なことには、ORF−6発現をZn+2
で誘導した時に生じるLacZ形質導入活性の増加に比例して、RFmが増加
した(図8C)。同様の結果が、グルココルチコイド反応性MMTVプロモータ
ーからORF6を発現する293由来の細胞株で得られた。実施例15−誘導性ORF6ミニ遺伝子を保有するHeLa細胞における高めら れたAV.CMVLacZ形質導入
形質導入中培地に硫酸亜鉛誘導因子の非存在下で、または50、100、15
0、200もしくは250μM硫酸亜鉛誘導因子の存在下で、HeLa(MT−
ORF6)細胞(2x106)を1,000AV.CMVLacZ組み換え粒子
/細胞のMOIで形質導入した。24時間後に細胞を集め、超音波処理により細
胞抽出物を調製し、そして導入遺伝子発現(すなわち、β−ガラクトシダーゼ活
性)に関して分析した。細胞単層をβ−ガラクトシダーゼ活性に関して組織化学
的に染色した。
得られた顕微鏡写真(示さない)は、組織化学染色が培地中のZn+2の濃度を
0から200mMまで上げるにつれてlacZ陽性と記録される細胞の数が増加
することを表すことを示した。250mMの濃度の亜鉛は、細胞に対して有毒で
あることが見いだされた。
比活性(ミリユニットβ−ガラクトシダーゼ/mgタンパク質)を図9に垂直
軸に沿って表す。各棒の下に、誘導のために用いた亜鉛の濃度、HeLa細胞に
対する誘導倍率及び亜鉛の非存在下で維持したHeLa(MT−ORF6)細胞
に対する誘導倍率を示す。組織化学染色は、培
地中のZn+2の濃度を0から200mMまで上げるにつれてライセート中のβ−
ガラクトシダーゼの量が増加することを示した。実施例16−E4ORF6の誘導後のAV.CMVLacZで形質導入したHe La(MT−ORF6)細胞からの低分子量DNAのサザンブロット分析
二重構造中間体の合成がAV.CMVLacZ形質導入の増大に寄与するかど
うかを決定するために、増加する濃度のZn2+の存在下で実施例15に記述した
ようにAV.CMVLacZで形質導入したHeLa(MT−ORF6)細胞か
らHirt抽出物を調製した。
硫酸亜鉛の濃度(0、50、100、150、200及び250)で誘導した
HeLa(MT−ORF6)細胞のサンプルを1.2%アガロースサザンゲル(
示さない)で分離し、ナイロン膜へ移し、そしてLacZ特異的プローブでハイ
ブリダイズした。一つのレーンは、全ゲノムを遊離するように消化したAV.C
MVLacZをコードしているプラスミドを含んだ。ss AV.CMVLac Z
(SS)、二重構造モノマー(RFm)及び二重構造ダイマー(RFd)に対
応するバンドをゲル上に示した。
サザン分析は、HeLa及び非誘導HeLa(MT−ORF6)細胞がssゲ
ノムと一緒に移動する単一のバンドをサザンブロット上で表すことを示した。O
RF6の誘導は、検出できるレベルのdsモノマーの出現をもたらしたが、より
高い濃度のZn+2でだけであった。RFdと一緒に移動するバンドが全ての細胞
調製物に存在し、モノマーがおそらくダイマーの前駆物質であるので、この関連
性ははっきりしない。実施例17−ネズミ肝臓へのインビボAV.CMVLacZ標的効率に 対するアデノウイルス感染の効果
ネズミ肝臓におけるrAAV形質導入に対するアデノウイルス遺伝子発現の影
響を、肝門静脈中へアデノウイルスの初期遺伝子突然変異体続いてrAAVを連
続して注入することにより調べた。
ケタミン(70mg/kg)及びキシラジン(10mg/kg)の腹腔内注射
により4ないし6週年齢のBalb/cマウス[Jackson Labora
tories、Bar Harbor、Maine]に麻酔をかけた。肝臓を調
べるために、1cmの左側腹切開を行い、脾臓を露出した。
50μl HBS中の精製し、熱処理したAV.CMVLacZのサンプル(
1x1011ウイルス粒子)を単独でまたは50μlの最終容量に2x1010A26 0
粒子の精製したdl1004、H5.CBALPまたはts125を含んでい
るヘルパーウイルスを加えて用いた。アデノウイルスの投与量は、>25%の肝
細胞に形質導入するのに十分であった。ウイルス混合物を脾臓被膜のちょうど下
に注入し、そして3−0vicrylで腹を閉じた。
感染後3日目に解剖を行い、組織をO.C.T.包埋化合物中で凍結した。凍
結切片(6μm)(LacZ+ALP)を調製し、そしてβ−ガラクトシダーゼ
酵素及びアルカリホスファターゼ活性に対して組織化学的に染色した。切片をニ
ュートラルレッドで対比染色し、スライドに載せた。
倍率20xでAV.CMVLacZで標的とされたβ−ガラクトシダーゼ陽性
肝細胞を得た。遺伝子導入後3日目に集めた肝臓組織の組織化学分析は、1011
粒子の精製したrAV.CMVLacZのみの肝門静
脈への投与が、感知できる遺伝子導入と結びつかない(細胞の<0.01%)こ
とを示し、これは、rAAV系の本来備わっている非効率性を確かめた。
E4欠失ウイルスの前もった注入は、マウス肝臓におけるrAAV形質導入に
対して何の影響も有さず、一方、E1欠失ウイルスは、lacZ陽性肝細胞の約
0.1%までのわずかな増加を示した。rAAV形質導入の最も顕著な増加は、
10−25%の肝細胞において検出されるlacZ発現を有するE2aアデノウ
イルス突然変異体ts125の注入の結果生じた。アデノウイルス遺伝子発現及
びrAAV形質導入の間の直接の関係は、lacZ rAAV及びALPを発現
するE1欠失ウイルスの両方を注入した動物において示された。同時感染の偶然
の発生を最小限にするために、アデノウイルスの投与量を10倍減少した。組織
化学研究は、β−ガラクトシダーゼを発現する肝細胞の大部分においてALP及
びβ−ガラクトシダーゼの同時局在化を示した。実施例18−ネズミ肺へのインビボAV.CMVLacZ標的効率に対するアデ ノウイルス感染の効果
マウス肺へのrAAVが介在する遺伝子導入の研究のために、マウス肝臓に対
して実施例17に記述した実験を適応した。肺実験のために、DeMatteo
等、Transplantation(Baltimore)、59(5):7
87−789(1995)に記述されたように麻酔をかけたBalb/c動物に
挿管した。簡潔に言えば、気管を露出するために首に正中線2cm皮膚切開を行
った。2インチ18ゲージの血管カテーテルを口を通って通し、気管の真ん中部
分に位置させ、そして齧歯類の人口呼吸装置(#55−3438Harvard
)に連結
した。ポリエチレン(PE#10、Intramedic)を側開口部(sid
e port)からカテーテルを通して与え、気管の分岐点を越えて進めた。H
amilton注射器を用いて、ウイルスサンプル(30μL)をポリエチレン
管を通して肺へゆっくりと注入した。サンプルは、肝臓注入に対して記述したよ
うな、ヘルパーアデノウイルスを含んだ、またはこれを含まない精製し熱処理し
たAV.CMVLacZの同じ調整物を含んだ。
感染後72時間で組織を集めた。凍結切片をβ−ガラクトシダーゼ活性に対し
て組織化学的に染色し、ニュートラルレッドで対比染色した。
肺からの凍結切片(AV.CMVLacZ)は、AV.CMVLacZで標的
とされたβ−ガラクトシダーゼ陽性の気道上皮細胞を示した。同様の研究を肺へ
の遺伝子導入のネズミモデルにおいて行った。アデノウイルスをrAAVの注入
前に気管へ注入した。3日後の肺組織の分析は、rAAVのみを注入した動物に
おいて非常にまばらなβ−ガラクトシダーゼ陽性細胞を示した。E1またはE4
のいずれかを欠失したアデノウイルスを前もって注入した動物において、rAA
V形質導入の検出できる増大は認められなかった。形質導入の実質的な増大は、
E2a突然変異体アデノウイルスを投与した動物の伝達気道及び肺細胞において
得られた。
肝臓及び肺への遺伝子治療のネズミモデルにおけるこれらの実験は、rAAV
形質導入の効率が、投入したssゲノムの転写的に活性のあるds中間体への限
られた転化のために低いこと、及びこの転化がアデノウイルスE1及びE4遺伝
子産物の発現により促進されることを確かめた。実施例19−形質導入を増大することのできる制御されたミニ遺伝子を含む第二 世代rAAV
先行する実施例に記述した実験は、以下の原則、すなわち、(1)精製したr
AAVはインビトロ及びインビボにおける比較的効率の悪い遺伝子導入媒体であ
り、そして、2)形質導入の律速段階は、ウイルスの侵入ではなくむしろウイル
ス粒子のss DNAゲノムの転写的に活性のあるds DNAゲノムへの転化で
ある、を示した。アデノウイルスは、その遺伝子のサブセットの発現を通して実
質的に形質導入を増大することができる。アデノウイルスは、ウイルス粒子ゲノ
ムのそのds型への転化を促進することによりこれを行う。これを達成するため
の一つの方法は、形質導入を増大するために必要な最小のアデノウイルス遺伝子
、すなわち、E4のORF6領域を発現するミニ遺伝子を組み換えAAVゲノム
中に含むことである。この改変rAAVを設計することにおいて2つの方法が考
えられた。第一の方法は、連続した2つの転写単位、治療的遺伝子を発現するも
の及び構成的プロモーターからE4 ORF6を発現するものを有するrAAV
ゲノムに基づく。これは実際多くの状況において有用であることができるけれど
も、ORF6の構成的発現は、細胞に対して有害な可能性があり、そしておそら
く破壊的な免疫反応を引き起こす可能性がある。
このrAAVの第二の型は、この場合誘導性のプロモーターから発現されるO
RF6転写単位に加えて治療的ミニ遺伝子を含む。この第二の遺伝子rAAVが
細胞(エクスビボ法)または患者(インビボ法)に投与される場合、誘導因子は
遺伝子導入時にまたはそのすぐ後に投与される。dsゲノム型またはその組み込
まれた誘導体が安定であるなら、O
RF6の誘導は受容体細胞への遺伝子導入時に必要であるだけである。この後、
その誘導因子を取り去り、そしてORF6遺伝子を止める。
この誘導性ORF6の概念を示すrAAVを構築し、インビトロで試験した。
ベクターpAV.CMVALP.GRE−ORF6の概要図を図11に示し、そ
の配列を配列番号5に示す。この第二世代構築物は、隣接する5’及び3’AA
V ITR配列を含む。ヒト胎盤アルカリホスファターゼcDNA(ALP)を
ミニ遺伝子中に含み、その中でサイトメガロウイルスの即時型初期遺伝子からの
プロモーターが転写を誘導する。第二の転写単位をITRの間にアルカリホスフ
ァターゼミニ遺伝子と連続して同方向にクローン化した。第二の転写単位は、S
V40ポリA付加シグナルを有してグルココルチコイド依存性プロモーター(G
RE)からAd5−E4−ORF6を発現する。これを第二世代rAAV構築物
と呼ぶ。
より詳細には、pAV.CMVALP.GRE−ORF6[配列番号5]は、
LacZ導入遺伝子及びrAAVのssからdsへの転化を促進するAd E4
ORF6を含んでいる新規なrAAVを生じる。このプラスミドは、隣接するA
AV5’ITR配列(ヌクレオチド53−219)、CMVエンハンサー/プロ
モーター(ヌクレオチド255−848)、ヒト胎盤アルカリホスファターゼc
DNA(ALP)(ヌクレオチド914−2892)、SV40ポリA(ヌクレ
オチド2893−3090)、GREプロモーター(ヌクレオチド3114−3
393)、Ad5 E4−ORF6 cDNA(ヌクレオチド3402−4286
)、SV40ポリA(ヌクレオチド4315−4512)及び3’AAVITR
(ヌクレオチド4547−4713)を含む。全ての他のヌクレ
オチドはプラスミド由来である。
第二世代rAAV構築物をrAAVウイルス粒子を生産し、そして精製するた
めに用い、これを未処理のままの、またはデキサメタゾンと共にインキュベート
したHeLa細胞にさらした。デキサメタゾンの非存在下(ORF6がほとんど
発現されないはずの条件)で、アルカリホスファターゼ遺伝子の発現により測定
されるように形質導入がほとんど見られなかった。デキサメタゾン中でインキュ
ベートした細胞は、ORF6遺伝子を発現し、そして形質導入効率は少なくとも
5倍高められた。このことは、rAAVから発現された遺伝子産物が導入遺伝子
の発現を増大するためにシスに働くことができることを支持する証拠を提供する
。実施例20−骨髄への遺伝子治療への応用
骨髄への遺伝子治療は、標的細胞が造血幹細胞であるエクスビボ遺伝子治療の
実例を表す。基本的な方法は、治療的ミニ遺伝子を造血幹細胞の染色体DNA中
に含み(すなわち、組み込み)、これを骨髄を除去した受容体患者中へ移植する
ことであり、遺伝的に修正された幹細胞の子孫でリンパ造血系の再集団を可能に
する。
この方法の問題は、幹細胞中へ効率よくトランスフェクトする遺伝子であった
。骨髄への遺伝子治療の大部分の研究は、あまり効率のよくない組み換えレトロ
ウイルスを利用してきた。一つの問題は、レトロウイルスがそれらのプロウイル
スを標的細胞が***している時にだけ組み込むことである。残念ながら、インビ
トロで大部分の幹細胞は不活発で***していない。rAAVは非***幹細胞へよ
り効率よくプロウイルスを組み込む見込みを有する。しかしながら、精製したr
AAVは、単独で用いた場合組み込みに関してあまり効率がよくない。培養した
細胞にお
いて、組み込みは1%未満の細胞において見られる。ssからdsゲノムへの転
化を活性化する同じ条件が、染色体DNAへのds中間体の組み込みも増大する
。
従って、本発明の方法及び組成物の望ましい応用は骨髄への遺伝子治療におい
てである。本発明により、幹細胞を上記の構築物及び方法(例えば、実施例19
を参照)を用いてエクスビボでrAAV及び誘導因子で遺伝的に修正する。遺伝
的に修正された幹細胞を続いて通常の技術により移植する。
本発明の多数の修正及び変形が、上に同定した明細書に含まれ、そして当該技
術分野の熟練した者にとって明らかであると予想される。パッケージング細胞株
及びrAdの構築のための異なる導入遺伝子及びプラスミドの選択またはウイル
スもしくは免疫調節剤の選択もしくは投与量のような本発明の組成物及び方法の
そのような修正及び改変は、本明細書に付加した請求の範囲に含まれると考えら
れる。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】1996年12月23日
【補正内容】
本発明の態様は、嚢胞性線維症(CF)のような遺伝的疾患の患者における望ま
しい遺伝子の形質導入を含む、遺伝子治療ベクターによる患者の直接的なインビ
ボ治療のための製薬学的組成物においても有用である。
I.パッケージング細胞株
導入遺伝子の受容量を増し、そしてrAdの免疫反応を減少するために、でき
るだけ多くのウイルス遺伝子をアデノウイルスを不活性化するために欠失しなけ
ればならない。しかしながら、そのような欠失Adの構築及び増殖のための補足
細胞株を作成することは難しい。本発明の方法及び組成物は、第一世代のE1欠
失アデノウイルスに対して遺伝子治療において以前同定されたいくつかの問題を
克服し、そして特に筋肉組織への投与に利点を示す。
Ad血清型5の初期領域4(E4)は、ウイルスDNAの複製、宿主細胞の遮
断及び後期mRNAの蓄積に関与すると考えられる7個のORFからなる。E4
を欠失したrAdを作成するためには、ヘルパーウイルスまたはパッケージング
細胞株により、E4領域の機能がrAdに提供されなければならない。しかしな
がら、機能するAd E1及び機能的なE4の単一の細胞株における連続じた発
現は、通常、細胞に対して有毒であるので、有用なパッケージング細胞株はこれ
まで利用できないでいる。従って、そのような細胞は、rAdの増殖及び複製の
ために有用ではない。さらに、機能的なAd E1及びAd E4遺伝子をコード
しているDNAは、パッケージング細胞株中に存在する場合、rAdウイルスと
の組み換えの機会を増し、ウイルスの野生型Adウイルスへの復帰を引き起こす
可能牲がある。
本発明は、Ad5 E1遺伝子及びAd5 E4遺伝子のORF6のみ
を含むパッケージング細胞株を提供することにより、これらの問題を回避する。
E4のORF6のみで、ウイルスの生活環におけるE4に対する要件を提供する
ことができる。
多数の既知のバクテリアシャトルベクターのいずれでも、そのベクターがレポー
ター遺伝子または多数、例えば、ネオマイシン、アンピシリンまたはプリマイシ
ンが当該技術分野において既知である選択可能なマーカーを含むなら、ミニ遺伝
子を保有するために用いることができる。当該技術分野の熟練した者は、プラス
ミドでトランスフェクトした細胞の染色体中にORF6ミニ遺伝子を同様に導入
することができる、他のプラスミド成分を用いた他の適当なシャトルベクターを
開発することができると予想される。
実施例1においてさらに説明するように、他のシャトルベクターが比較の目的
のために考案され、これは内因性E4プロモーターの存在下または非存在下で構
成的レトロウイルスMLV LTR配列の制御下の完全なまたは実質的に完全な
Ad5 E4領域を含む。ORF6ミニ遺伝子(または全E4領域)を保有する
シャトルプラスミドが、Ad E1遺伝子産物を発現するHEK293細胞中に
導入された。これらのAd E4またはORF6遺伝子をそれらの内因性プロモ
ーターまたは異種起源の誘導性プロモーターのいずれかから発現する補足細胞株
が作成された。これらの細胞株は、それらの遺伝的構成、E4タンパク質合成、
組み換えAAVヘルパー機能、H5dl1004ウイルスの相対的プラーク効率
及び組み換えE1/E4欠失アデノウイルスの増殖反応速度論によりさらに特徴
づけられる。典型的なE1/E4発現パッケージング細胞株のこれらの特性は、
以下の実施例において詳細に説明される。
II.組み換えアデノウイルス
E1/E4発現細胞株は、哺乳類の細胞及び組織へ適当な遺伝子を運ぶことが
できるE1/E4欠失rAdの構築において有用である。これ
らのrAdは、少なくともE1a、E1b及びE4 Ad遺伝子領域を機能的に
欠失する。「機能的に欠失する」という用語は、遺伝子領域がもはら遺伝子発現
産物を生産できないように、例えば突然変異または改変により、その遺伝子領域
のかなりの量が除去されるまたはそうでなければ損傷を受けることを意味する。
B.組み換えアデノウイルスの生産
本発明に有用なアデノウイルス配列は、ジーンバンクから入手できる型Ad5
[ジーンバンク登録番号M73260]を含む多数のアデノウイルス型のDNA
配列を含むことができる。血清型2、3、4、7、12及び40のような、そし
てさらに現在同定されている41種のヒト型[例えば、上に引用したHorwi
tzを参照]を含む、あらゆる既知のアデノウイルス血清型からアデノウイルス
配列を得ることができる。同様に、他の動物に感染することが知られているアデ
ノウイルスも本発明のベクター構築物に用いることができる。アデノウイルス型
の選択は、以下の本発明を制限すると予想されない。様々なアデノウイルス株が
American Type Culture Collection、Roc
kville、Marylandから入手でき、または様々な商業的及び研究所
の供給者から請求により入手できる。以下の典型的な態様において、アデノウイ
ルス型5(Ad5)が便宜上用いられる。
しかしながら、異なるヒトアデノウイルス血清型に基づく様々なアデノウイル
スシャトルベクターを得ることが望ましい。細胞性及びおそらく体液性免疫を回
避し、そして導入遺伝子発現の期間を延長し、並びに繰り返された治療的処置の
結果を向上するための治療的投薬計画において、そのようなプラスミドのライブ
ラリー及び得られたrAdは有用であると予想される。加えて、様々な血清型の
使用は、異なる組織標的特異性を有するrAdを生産すると考えられる。さらに
、本発明のrAdにおけるアデノウイルス遺伝子E1及びE4の欠如は、E1遺
伝子のみを欠失したrAdの破壊を通常引き起こす不都合なCTL反応を減少ま
たは除去するはずである。
本発明のrAdは、E4遺伝子領域も完全にまたは機能的に欠失した、組み換
えの欠損(すなわち、E1欠失)を有するアデノウイルスである。
加えて、非許容温度では、HeLa細胞中に減少した免疫反応性の72kdタン
パク質が見られる。例えば、J.F.Engelhardt等、Hum.Gen e Ther
.、5:1217−1229(1994);J.F.Engelh
ardt等、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、91:6196
−6200(1994)及び1995年5月18日に開示され、引用することに
より本明細書に取り込まれる国際特許出願WO第95/13392号を参照。
しかしながら、当該技術分野または他において以前記述されたようなアデノウ
イルスゲノムにおける他の欠失もまた、本発明のrAdに生じることができると
理解されなければならない。rAdの一つの最小型は、全てのウイルス遺伝子を
欠失したアデノウイルスゲノム配列を含むことができる。より詳細には、このア
デノウイルス配列は、(oriとして働く)アデノウイルスのシスに作用する5
’及び3’逆末端反復(ITR)配列、並びに直鎖状のAdゲノムをパッケージ
ングするために必要な配列及びE1プロモーターのためのエンハンサー成分を含
む天然の5’ITR及びパッケージング/エンハンサー領域(Ad5 mu0−
1またはbp1−360)を含んでいるアデノウイルス5’配列を、本発明のr
Adの5’アデノウイルス配列として用いることができる。アデノウイルスゲノ
ムの約bp35、353−末端または地図単位〜98.4−100に及びアデノ
ウイルスゲノムの右末端(3’)ITR配列を含んでいる3’アデノウイルス配
列を、望ましくはrAdの3’配列として用いることができる。E1及びE4遺
伝子を明らかに欠いているこれらの配列は、rAdのミニ遺伝子に隣接またはこ
れと適切に結合することができる。次に、あらゆる他の必要なAd遺伝子産物が
、本発明のヘル
パーウイルス及びE1/E4 ORF6発現パッケージング細胞により供給され
る。
本発明における使用のために典型的なrAdを、例えば、遺伝子治療用途のた
めの他のrAdを作成するための一般的に用いられている技術である、様々なr
Adからの適切なフラグメントの相同組み換えにより得ることができる。。
E4を欠失したH5dl1004ヘルパー及びpAdCBLacZベクターの間
で相同組み換えが起こり、これはベクター中のアデノウイルス−導入遺伝子配列
が複製され、そしてウイルス粒子キャプシド中にパッケージングされることを可
能にし、rAdを生じる。トランスフェクト後約30またはそれ以上の時間で、
細胞を集め、抽出物を調製し、そしてLacZ導入遺伝子を含んでいるrAdを
CsCl勾配中の浮遊密度超遠心により精製する。
III.遺伝子治療における組み換えウイルスの使用
上記のようにアデノウイルスベクター及びE4を欠失したヘルパーウイルス及
びパッケージング細胞株の協力により生産される導入遺伝子を含んでいるrAd
は、インビボまたはエクスビボで製薬学的組成物中の導入遺伝子を患者へ運び、
そして哺乳類細胞中へのその遺伝子の組み込みを与えることのできる効率よい遺
伝子導入媒体を提供する。
rAdは、遺伝子治療のために常法でヒトに投与され、そして導入遺伝子が向
けられる疾患に対する代わりのまたは補足的な遺伝子治療として働く。本発明の
rAdを、好ましくは、生物学的に適合する溶剤または製薬学的に受容しうる運
搬賦形剤中に懸濁して患者に投与することができる。適当な賦形剤は滅菌食塩水
を含む。製薬学的に受容しうる担体であることが知られ、そして当該技術分野の
熟練した者によく知られている他の水性及び非水性の等張滅菌注入溶剤、並びに
水性及び非水性の滅菌懸濁剤をこの目的のために用いることができる。
rAdは、適切な標的細胞、例えば、筋肉、肝臓、上皮等をトランスフェクト
し、そして医学の当該技術分野の熟練した者が決定することのできる過度に不都
合でないまたは医学的に受容しうる生理学的効果を有
して治療利益を提供するのに十分なレベルの導入遺伝子の導入及び発現を与える
ために十分な量で投与される。
この効果を生じるのに有用なAd初期遺伝子は、E1、E2a、E4及びこれら
の機能的フラグメントである。しかしながら、以下の実施例により示されるよう
に、アデノウイルスは、アデノウイルスのE1及びE4遺伝子の発現に依存し、
そしてrAAVのds複製分子型の出現に直接比例するように、インビトロで組
み換えAAV形質導入を実質的に増大する。
ヘルパーウイルスの一つの例は、野生型の初期遺伝子の大部分を欠失し、そし
てE4遺伝子またはその機能的フラグメントのみを標的細胞中で発現することの
できるアデノウイルスである。そのような機能的フラグメントん中にE4遺伝子
のORF6がある。実施例において以下に記述するように、細胞株における実験
は、アデノウイルスE4遺伝子座のORF6がrAAV形質導入を顕著に増大す
るのに十分であることを示す。アデノウイルスのE4−ORF6の選択的な発現
は、E1及びE4遺伝子産物の組み合わせにさらすことにより生じたものに比較
して、類似するが、いくぶん減じられた形質導入効率の増加を伴う。すなわち、
E4のORF6産物はrAAV形質導入の増加を高めるのに十分であるが、この
効果は、E1遺伝子産物により実質的に増幅される。
従って、より好ましくは、発現されたE1及びE4遺伝子産物の両方にrAA
Vをさらすことが、上記の律速工程の実質的な増大もたらす。従って、他の典型
的なヘルパーウイルスは、発現するとssからdsへの転化を促進する一つ以上
の遺伝子を含むこともできる。そのようなヘルパーウイルスの例は、E1及びE
4遺伝子の両方またはこれらの機能的フラグメントを発現するアデノウイルスで
ある。ウイルスが、標的細胞を提供する患者において疾病を引き起こさないよう
に十分に損なわれ
るなら、さらに他のAd遺伝子をヘルパーウイルスにより発現することができる
。
そのような新規なrAAVの他の態様は、発現時に、標的細胞中でssからd
s rAAVへの転化を促進する能力を有する一つ以上の遺伝子を含むことがで
きる。例えば、上記の新規なrAAVは、発現を導くことのできる調節配列に適
切に連結された付加的な選択した遺伝子を含むことができ、その付加的な遺伝子
及び上記の該第二の「転化」遺伝子は、第二及び付加的な遺伝子の両方の発現時
に、ss rAAVのそのds型への転化を一緒に促進することができる。この
rAAVにおいて、3つの遺伝子全て、すなわち、導入遺伝子、第二の「転化」
遺伝子及び付加的な遺伝子は、AAV DNAに隣接する。
新規なrAAVの一つの望ましい態様において、AAV ITRは選択した導
入遺伝子及びアデノウイルスE4遺伝子またはその機能的フラグメント(例えば
、ORF6配列)である転化遺伝子に隣接する。他の態様において、新規な組み
換え体は、3つの遺伝子、導入遺伝子、アデノウイルスE4遺伝子またはその機
能的フラグメント及びアデノウイルスE1遺伝子またはその機能的フラグメント
を発現する。導入遺伝子と共に標的細胞中で発現されたE1及びE4遺伝子産物
は、rAAVのssのds型への転化を促進するように一緒に作用する。
新規なrAAV及びその使用のさらに他の態様において、例えば、転化遺伝子
が単一の第二の遺伝子であろうとまたは一つより多い付加的な遺伝子であろうと
、その発現を導く調節配列は誘導性のプロモーターを含むことができる。従って
、転化遺伝子の発現は、誘導因子の存在下でのみ起こる。多数の誘導性プロモー
ター及びコンパニオン誘導因子、例えば、グルココルチコイドのようなステロイ
ドが当該技術分野に知られており、そしてこの記述を用いて当該技術分野の熟練
した者は、本発明
のrAAV及び方法に組み込むためにこれらを容易に選択することができる。
少なくとも一つの「転化遺伝子」を保有するそのような「第二世代」のrAA
Vを用いる本発明の方法は、このss rAAVで標的細胞を感染させることを
提供する。
本発明の新規なrAAVウイルス及び方法は、体細胞遺伝子治療のための効率
よい遺伝子導入媒体を提供し、そしてエクスビボでの用途及びインビボでの使用
のための製薬学的組成物に適している。本明細書に記述されるrAAV及び方法
を用いることにより、rAAVが、例えば、代表的なrAAV、AV.CMVL acZ
において示されたLacZ導入遺伝子の場所に治療的遺伝子を含む場合、
その治療的導入遺伝子をインビボまたはエクスビボで患者へ運ぶことができ、標
的細胞中への適切な遺伝子の効率よい形質導入及びおそらく安定な組込みを与え
る。従って、本明細書に記述されるこれらの新規なrAAV及び方法を遺伝的欠
損または障害を修正するために用いることができる。AAVがそのゲノムを非分
裂細胞中へ効率よく組込む能力は、造血幹細胞のエクスビボ形質導入に基づく遺
伝子治療の開発において現在利用されている。rAAVのインビボでの用途は、
伝達気道の最終的に分化した上皮細胞に形質導入するために精製したウイルスの
ストックを気道中に注入する、CFの治療のために主に開発されている。本明細
書に記述する方法及び組成物を遺伝子治療の両方の型で用いることができる。そ
のような使用のために適した他の状態は、家族性高コレステロール血症の治療の
ために低密度リポタンパク質(LDL)レセプター遺伝子の肝細胞中への形質導
入を含む。当該技術分野の熟練した者は、これら及び他の疾患の治療のために上
の方法により用いることができる多数のrAAVを作成することができる。
エクスビボまたはインビボ治療に対して、生物学的に適合した溶剤または製薬
学的に受容しうる運搬賦形剤中にウイルス粒子を懸濁することにより、rAAV
を標的細胞を感染するために用いることができる。適
当な賦形剤は滅菌食塩水を含む。製薬学的に受容しうる担体であることが知られ
、そして当該技術分野の熟練した者によく知られている他の水性及び非水性の等
張滅菌注入溶剤並びに水性及び非水性の滅菌懸濁剤をこの目的のために用いるこ
とができる。
rAAVは、適切な細胞をトランスフェクトし、そして医学の当該技術分野の
熟練した者が決定することができる、過度に不都合でないまたは医学的に受容し
うる生理学的効果を有する治療的利益を与えるのに十分なレベルの選択した導入
遺伝子の発現を与えるために十分な量で投与される。インビボ投与の通常のそし
て製薬学的に受容しうる経路は、標的器官、組織または部位への直接運搬、鼻内
、静脈内、筋肉内、皮下、皮内、経口及び他の非経口投与を含む。要求される場
合、投与の経路を組み合わせることができる。
この方法の感染工程のためのrAAVの服用量は、主に、治療的環境、すなわ
ちエクスビボまたはインビボ、治療される状態、選択した遺伝子、患者の年齢、
体重及び健康のような因子により決定され、従って、患者間で変わる可能性があ
る。エクスビボ治療のための治療的に効果のあるrAAVの服用量は、約1から
約10までの間の形質導入粒子/細胞の範囲にあると思われる感染多重度に基づ
く。本発明によるインビボ感染のための治療的に有効なrAAVのヒト服用量は
、約1x107から1x1010形質導入粒子/mlの濃度のウイルスを含んでい
る約20から約50mlまでの食塩水溶液の範囲にあると考えられる。好ましい
ヒト服用量は、上の濃度で約20mlの食塩水溶液である。服用量は、あらゆる
副作用と治療的利益を比較検討して調整される。服用量投与の選択、調整または
頻度を決定するために、選択した遺伝子の発現のレベルを調
べることができる。
実施例10に記述するように、異なるアデノウイルス初期遺伝子突然変異体を
AV.CMVLacZと呼ばれる精製したLacZ rAAVと混合することに
より、一連の相補性群を作成した(実施例2を参照)。これらの特定したウイル
スの混合物をHeLa細胞においてLacZ形質導入に関して分析した(実施例
12及び13を参照)。E1欠失rAd H5.CBALP及びE4欠失突然変
異体dl1004は、AV.CMVLacZの形質導入の顕著な増加を与えなか
った(図5A)。しかしながら、より少ない重大な欠失を有するE1及びE4突
然変異体で部分的な活性を達成することができた。dl110(E1B−55k
Da欠失)及びDl1010(ORF6欠失)の両方が、陽性の青色細胞の数に
関してAd5、ts125及びdl802のものに匹敵するレベルまで形質導入
を増大したが、全β−ガラクトシダーゼ活性はかなり低かった(図5A)。これ
らの結果は、rAAV形質導入の増大に初期領域E1及びE4を結び付ける。
以下に記述する実験も、転化遺伝子としてE4のようなAd遺伝子を含む新規
なrAAVが、ヘルパーウイルスの非存在下でrAAVの形質導入効率を増加す
ることができることを示す。以下の実施例15においてより詳細に記述するよう
に、293細胞がE4に広がるAd5のゲノムフラグメントで安定にトランスフ
ェクトされた。このE1/E4発現細胞株及び親のE1発現細胞株(293)を
rAAVで感染させ、形質導入に関して分析した。これらの実験は、rAAV形
質導入のアデノウイルスが介在する増大におけるE1及びE4(ORF6)の合
わせた発現の重要性を示した。
E1及びE4発現の存在下で、rAAV形質導入はds RFモノマ
ー及びダイマーの出現を常に伴った(実施例14)。重要なことには、rAAV
ベクター形質導入及び二重構造型の蓄積の間の密接な相互関係を、2つの異なる
実験環境、すなわち、E1/E4発現アデノウイルスで感染した細胞(図8A及
び8B)または補足細胞株(図8C)において得ることができた。実施例4−相対的プラーク形成効率
実施例3において強い相補性能力を示している実施例1の細胞株をW162細
胞(E1を発現しないE4補足Vero細胞株[Weinberg及びKetn
er、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、80(17):538
3−5386(1983)]に比較したH5dl1004の相対的なプラーク形
成効率に関して選別した。以下の表IIにおいて、RPE%、すなわち相対的プラ
ーク形成効率は、試験した細胞株におけるH5dl1004の力価/W162細
胞におけるH5dl1004の力価を表す。例えば、293細胞のRPEは0で
ある。
全ての規準により選択した陽性の細胞株を、実施例2、3及び4のアッセイの
結果と共に以下の表Iに明らかにする。
実施例5−H5.001CBLacZの構築及び精製
プラスミドpAd.CBLacZを、引用することにより本明細書に
取り込まれるK.Kozarsky等、Som.Cell Mol.Genet
.、19(5):449−458(1993)に詳細に記述されたように構築し
た。このプラスミドは、5’
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】1997年7月17日
【補正内容】
請求の範囲
1. アデノウイルスとの混成から精製し、そして(a)形質導入のために必
要なアデノ随伴ウイルス逆末端反復配列、(b)(a)の配列に隣接する、発現
を導く調節配列に適切に連結された選択遺伝子を含んでなる組み換えアデノ随伴
ウイルスに標的細胞を感染させ、該標的細胞ヘアデノウイルスE4遺伝子産物を
運ぶ非天然に生じる因子を該標的細胞中に導入する工程を含んでなる標的細胞中
への組み換えAAVの形質導入の効率を増大するための方法。
2. 該因子が、標的細胞中ヘアデノウイルスE1遺伝子産物をさらに運ぶ請
求の範囲1に記載の方法。
3. 該因子が、アデノウイルスE4遺伝子またはその機能的フラグメントを
含んでなる組み換えヘルパーウイルスである請求の範囲1に記載の方法。
4. 該組み換えヘルパーウイルスがアデノウイルスである請求の範囲3また
は6に記載の方法。
5. 該組み換えヘルパーウイルスがさらにアデノウイルスE1遺伝子または
その機能的フラグメントを含んでなる請求の範囲3に記載の方法。
6. 該E4遺伝子の該機能的フラグメントがE4の読み枠6を含んでなる請
求の範囲3に記載の方法。
7. 該非天然に生じる因子が、該標的細胞中で該アデノウイルスE4遺伝子
産物の発現を導く調節配列に適切に連結された該E4遺伝子産物をコードしてい
るDNA配列を含んでなるDNA分子である請求の範囲1に記載の方法。
8. 該DNA分子が、さらに該標的細胞中でアデノウイルスE1遺伝子産物
の発現を導く調節配列に適切に連結された、該E1遺伝子産物をコードしている
DNA配列を含んでなる請求の範囲7に記載の方法。
9. 該アデノウイルスE4遺伝子産物及び/または該E1遺伝子産物の発現
を導く該調節配列が構成的プロモーターを含んでなる請求の範囲7または8に記
載の方法。
10. 該アデノウイルスE4遺伝子産物及び/または該アデノウイルスE1
遺伝子産物の発現を導く該調節配列が誘導性プロモーターを含んでなり、そして
該細胞が誘導因子にさらされる、請求の範囲7または8に記載の方法。
11. アデノウイルスとの混成から精製し、そして(a)形質導入のために
必要なアデノ随伴ウイルス逆方向末端反復配列、(b)選択した遺伝子産物の発
現を導く調節配列に適切に連結された選択した遺伝子及び(c)アデノウイルス
E4遺伝子産物の発現を導く調節配列に適切に連結されたアデノウイルスE4遺
伝子またはその機能的フラグメントを含んでなり、該選択した遺伝子及び該E4
遺伝子が(a)の配列に隣接する組み換えアデノ随伴ウイルスに標的細胞を感染
させることを含んでなる該標的細胞中への組み換えAAVの形質導入の効率を増
大するための方法。
12. 該組み換えアデノ随伴ウイルスが、さらにアデノウイルスE1遺伝子
産物の発現を導く調節配列に適切に連結されたアデノウイルスE1遺伝子または
その機能的フラグメントを含んでなり、該標的細胞中で該選択した遺伝子、E4
遺伝子及びE1遺伝子が(a)の配列に隣接する請求の範囲11に記載の方法。
13. 該E4の機能的フラグメントがORF6配列である請求の範囲11に
記載の方法。
14.該E1遺伝子産物の発現を導く該調節配列が誘導性プロモーターを含ん
でなり、そして該細胞が誘導因子にさらされる、請求の範囲12に記載の方法。
15. 該アデノウイルスE1遺伝子産物の発現を導く該調節配列が構成的プ
ロモーターを含んでなる請求の範囲12に記載の方法。
16. 該アデノウイルスE4遺伝子産物の発現を導く該調節配列が誘導性プ
ロモーターを含んでなり、そして細胞が誘導因子にさらされる、請求の範囲11
に記載の方法。
17. 該アデノウイルスE4遺伝子産物の発現を導く該調節配列が構成的プ
ロモーターを含んでなる請求の範囲11に記載の方法。
18. (a)形質導入のために必要なアデノ随伴ウイルス逆末端反復配列、
(b)発現を導く調節配列に適切に連結された選択した遺伝子、及び
、
(c)アデノウィルスE4遺伝子産物の発現を導く調節配列に適切に
連結されたアデノウイルスE4遺伝子またはその機能的フラグメントを含んでな
り、該選択した遺伝子及び該アデノウイルスE4遺伝子が(a)の配列に隣接す
る組み換えアデノ随伴ウイルス。
19. 該機能的フラグメントがE4のORF6である請求の範囲18に記載
の組み換えアデノ随伴ウイルス。
20. 該アデノウイルスE4遺伝子産物の発現を導く該調節配列が誘導性プ
ロモーターを含んでなる請求の範囲18に記載の組み換えアデ
ノ随伴ウイルス。
21. 該アデノウイルスE4遺伝子産物の発現を導く該調節配列が構成的プ
ロモーターを含んでなる請求の範囲18に記載の組み換えアデノ随伴ウイルス。
22. E1遺伝子産物の発現を導く調節配列に適切に連結されたアデノウイ
ルスE1遺伝子またはその機能的フラグメントをさらに含んでなり、該選択した
遺伝子、E4遺伝子及びE1遺伝子が(a)の配列に隣接する請求の範囲18に
記載の組み換えアデノ随伴ウイルス。
23. 該E1遺伝子産物の発現を導く該調節配列が誘導性プロモーターを含
んでなる請求の範囲22に記載の組み換えアデノ随伴ウイルス。
24. 該E1遺伝子産物の発現を導く該調節配列が構成的プロモーターを含
んでなる請求の範囲22に記載の組み換えアデノ随伴ウイルス。
25. 組み換えアデノ随伴ウイルス及び標的産物へアデノウイルスE4遺伝
子産物を運ぶ非天然に生じる因子を含んでなる製薬学的組成物。
26. 該ウイルスが請求の範囲18−24の組み換えウイルスからなる群か
ら選択される請求の範囲25に記載の組成物。
27. 該組み換えウイルス中の該E4またはE1遺伝子産物の発現を誘導す
る誘導因子をさらに含んでなる請求の範囲26に記載の組成物。
28. 請求の範囲18−24の組み換えアデノ随伴ウイルスで形質導入した
哺乳類細胞。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AU,AZ,BB
,BG,BR,BY,CA,CN,CZ,EE,FI,
GE,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP,K
R,KZ,LK,LR,LS,LT,LV,MD,MG
,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,RO,
RU,SD,SG,SI,SK,TJ,TM,TR,T
T,UA,UG,US,UZ,VN
(72)発明者 ガオ,グアング−ピング
アメリカ合衆国ペンシルベニア州19083ハ
バータウン・ローレンスロード1925・ロビ
ンデイルアパートメントエフ5
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. (a)アデノ随伴ウイルスのゲノムの少なくとも一部であって、細胞分 裂をしていない標的細胞中へ選択した遺伝子を形質導入することのできる部分の DNA、及び(b)発現を導く調節配列に適切に連結され、(a)のDNAに隣 接し、そして標的細胞中で発現することのできる選択した遺伝子を含んでなる組 み換えアデノ随伴ウイルスを提供し、該標的細胞を該組み換えアデノ随伴ウイル スに感染させ、該感染細胞を該ss組み換えウイルスのその二本鎖型への転化を 促進する因子と接触させ、その場合、該転化が該標的細胞中で起こり、該標的細 胞中への該組み換えウイルスの増大した形質転換をもたらす工程を含んでなるエ クスビボでの標的細胞中への組み換えAAVの形質導入の効率を増大するための 方法。 2. 該因子が、該一本鎖組み換えウイルスの二本鎖組み換えウイルスへの転 化を増大することのできるポリペプチドまたはその機能的フラグメントをコード する選択した遺伝子を含んでなるヘルパーウイルスであり、該ヘルパーウイルス が細胞***をしていない標的細胞中へ該選択した遺伝子を形質導入することがで きる、請求の範囲1に記載の方法。 3. 該接触工程が該標的細胞を該ヘルパーウイルスに同時感染させことを含 んでなる請求の範囲2に記載の方法。 4. 該ヘルパーウイルスがアデノウイルスである請求の範囲3に記載の方法 。 5. 該選択した遺伝子がアデノウイルスE4遺伝子またはその機能的フラグ メントである請求の範囲2に記載の方法。 6. 該アデノウイルスが2つの選択した遺伝子またはそれらの機能 的フラグメントを含み、該遺伝子がアデノウイルスE4遺伝子及びE1遺伝子で ある、請求の範囲2に記載の方法。 7. 該E4遺伝子の該機能的フラグメントがE4の読み枠6を含んでなる請 求の範囲5または6に記載の方法。 8. 該組み換えアデノ随伴ウイルスが、さらに二番目に選択した遺伝子の発 現を導くことのできる調節配列に適切に連結された該第二の遺伝子を含んでなり 、該第二の遺伝子が発現時に該一本鎖組み換えウイルスのその二本鎖型への転化 を促進することができ、そして標的細胞中で該第一の選択した遺伝子と同時発現 することができ、それにより第二の遺伝子産物が標的細胞中で発現され、その場 合、該転化が該標的細胞中で起こり、該標的細胞中に該組み換えウイルスの増大 した形質導入をもたらす、請求の範囲1に記載の方法。 9. 該第二の遺伝子の発現を導く調節配列が誘導性プロモーターを含んでな り、そして該第二の遺伝子の発現が誘導因子の存在下で起こる、請求の範囲8に 記載の方法。 10. (a)アデノ随伴ウイルスのゲノムの少なくとも一部であって、細胞 ***をしていない標的細胞中へ少なくとも2つの選択した遺伝子またはそれらの 機能的フラグメントを形質導入することのできる部分のDNA、(b)発現を導 く調節配列に適切に連結された第一の選択した遺伝子、(c)発現を導くことの できる調節配列に適切に連結された第二の選択した遺伝子を含んでなり、該第二 の遺伝子が発現時に該一本鎖組み換えウイルスのその二本鎖型への転化を促進す ることができ、該第一及び該第二の遺伝子が(a)のDNAに隣接し、該第一及 び第二の遺伝子が標的細胞中で同時発現することができる、組み換えアデノ随伴 ウイルス。 11. 該第二の遺伝子がアデノウイルスE4遺伝子、E4のORF6及びこ れらの機能的フラグメントからなる群から選択される請求の範囲10に記載の組 み換えウイルス。 12. 該第二の遺伝子がアデノウイルスE1遺伝子またはその機能的フラグ メントである請求の範囲10に記載の組み換えウイルス。 13. 該第二の遺伝子の発現を導く調節配列が誘導性プロモーターを含んで なり、そして該第二の遺伝子の発現が誘導因子の存在下で起こる請求の範囲10 に記載の組み換えウイルス。 14.さらに(d)発現を誘導することのできる調節配列に適切に連結された 付加的な選択した遺伝子を含んでなり、該付加的な遺伝子及び該第二の遺伝子が 該第二及び付加的な遺伝子の両方の発現時に該一本鎖組み換えウイルスのその二 本鎖型への転化を一緒に促進することができ、該第一、第二及び付加的な遺伝子 が(a)のDNAに隣接し、そして標的細胞中で同時発現することができる、請 求の範囲10に記載の組み換えウイルス。 15. 該第二の遺伝子がアデノウイルスE4遺伝子またはその機能的フラグ メントであり、そして該付加的な遺伝子がアデノウイルスE1遺伝子またはその 機能的フラグメントである、請求の範囲14に記載の組み換えウイルス。 16. 該E4の機能的フラグメントがORF6配列である請求の範囲15に 記載の組み換えウイルス。 17. 該付加的な遺伝子の発現を導く調簡配列が誘導性プロモーターを含ん でなり、そして該付加的な遺伝子の発現が誘導因子の存在下で 起こる、請求の範囲15に記載の組み換えウイルス。 18. 請求の範囲10から16までの組み換えアデノ随伴ウイルスを提供し 、標的細胞を該組み換えウイルスに感染させ、そして該標的細胞中での該選択し た遺伝子の発現を可能にする条件下で該感染細胞を培養し、該転化が該標的細胞 中で起こり、該標的細胞中での該組み換えウイルスの増大した形質導入をもたら す工程を含んでなる該標的細胞中への組み換えAAVの形質導入の効率を増大す るための方法。 19. 請求の範囲17の組み換えアデノ随伴ウイルスを提供し、標的細胞を 該組み換えウイルスで感染させ、そして該標的細胞中で該第二または付加的な遺 伝子の発現を誘導する誘導因子に該標的細胞を接触させ、該転化が該評定細胞中 で起こり、該標的細胞中での該組み換えウイルスの増大した形質導入をもたらす 工程を含んでなる該標的細胞中への組み換えAAVの形質導入の効率を増大する ための方法。 20. 組み換えアデノ随伴ウイルス及び標的細胞中で該ss組み換えウイル スのその二本鎖型への転化を促進する因子を含んでなる製薬学的組成物。 21. 該ウイルスが請求の範囲10−16の組み換えウイルスからなる群か ら選択される請求の範囲20に記載の組成物。 22. 該ウイルスが請求の範囲17の組み換えウイルスであり、そしてさら に該組み換えウイルス中の該第二または付加的な遺伝子の発現を誘導する誘導因 子を含んでなる請求の範囲20に記載の組成物。 23. 請求の範囲10−17の組み換えアデノ随伴ウイルスで形質導入した 哺乳類細胞。
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