(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024041967
(43)【公開日】2024-03-27
(54)【発明の名称】新規アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、低減されたカプシド脱アミド化を有するAAVベクター、およびその使用
(51)【国際特許分類】
C12N 15/63 20060101AFI20240319BHJP
C12N 7/01 20060101ALI20240319BHJP
C07K 14/015 20060101ALI20240319BHJP
【FI】
C12N15/63 Z
C12N7/01 ZNA
C07K14/015
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024005924
(22)【出願日】2024-01-18
(62)【分割の表示】P 2020545160の分割
【原出願日】2019-02-27
(31)【優先権主張番号】62/635,964
(32)【優先日】2018-02-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/722,382
(32)【優先日】2018-08-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/703,670
(32)【優先日】2018-07-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/667,585
(32)【優先日】2018-05-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/677,471
(32)【優先日】2018-05-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.LABRASOL
2.TWEEN
3.プルロニック
(71)【出願人】
【識別番号】502409813
【氏名又は名称】ザ・トラステイーズ・オブ・ザ・ユニバーシテイ・オブ・ペンシルベニア
(74)【代理人】
【識別番号】110000741
【氏名又は名称】弁理士法人小田島特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ウイルソン,ジェームス・エム
(72)【発明者】
【氏名】テペ,エイプリル
(72)【発明者】
【氏名】ターナー,ケビン
(72)【発明者】
【氏名】シムス,ジョシュア・ジョイナー
(57)【要約】 (修正有)
【課題】安定した受容体結合および/または安定したカプシドを有し、抗体を中和することを回避し、かつ/または保存時に純度を保持する異種分子を送達するためのAAV系構築物を含む組成物を提供する。
【解決手段】組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)ベクターは、vp1タンパク質の異種集団、vp2タンパク質の異種集団、およびvp3タンパク質の異種集団を有するAAVカプシドを含む。カプシドは、コード化VP1アミノ酸配列と比較して修飾されたアミノ酸を含み、カプシドは、アスパラギン-グリシン対で高度脱アミド化アスパラギン残基を含み、複数の他のより少ない脱アミド化アスパラギン、および任意でグルタミン残基をさらに含む。rAAVのAAVカプシド中の脱アミド化を低減する方法が提供される。
【選択図】
図1-1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)の混合集団を含む組成物であって、前記rAAVの各々が、
(a)約60個のカプシドvp1タンパク質、vp2タンパク質、およびvp3タンパク質を含むAAVカプシドであって、前記vp1、vp2、およびvp3タンパク質が、
選択されるAAV vp1アミノ酸配列をコードする核酸配列から産生されるvp1タンパク質の異種集団、
選択されるAAV vp2アミノ酸配列をコードする核酸配列から産生されるvp2タンパク質の異種集団、
選択されるAAV vp3アミノ酸配列をコードする核酸配列から産生されるvp3タンパク質の異種集団であり、
前記vp1、vp2、およびvp3タンパク質が、前記AAVカプシド中のアスパラギン-グリシン対中の少なくとも2つの高度脱アミド化アスパラギン(N)を含むアミノ酸修飾を有する亜集団を含み、任意で他の脱アミド化アミノ酸を含む亜集団をさらに含み、前記脱アミド化が、アミノ酸変化をもたらすが、ただし、前記rAAVが、AAVhu68ではない、AAVカプシドと、
(b)前記AAVカプシド中のベクターゲノムであって、前記ベクターゲノムが、AAV逆方向末端反復配列を含む核酸分子、および宿主細胞中で産物の発現を指示する配列と作動可能に連結される前記産物をコードする非AAV核酸配列を含む、ベクターゲノムと、を含む、組成物。
【請求項2】
前記脱アミド化アスパラギンが、アスパラギン酸、イソアスパラギン酸、相互変換アスパラギン酸/イソアスパラギン酸対、またはそれらの組み合わせに脱アミド化される、請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
前記カプシドが、(α)-グルタミン酸、γ-グルタミン酸、相互変換(α)-グルタミン酸/γ-グルタミン酸対、またはそれらの組み合わせに脱アミド化される脱アミド化グルタミンをさらに含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項4】
前記カプシドが、アスパラギン-グリシン対中にある4~5個の高度脱アミド化アスパラギンを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項5】
前記カプシドが、質量分析を使用して決定されたときに、AAV8またはAAV9の番号付けに対して57位に65%~100%の脱アミド化アスパラギンを含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項6】
(a)前記組成物が、最初のMを伴うAAV8 vp1の番号付けに基づいて、配列番号6(AAV8 vp1をコードする]のN57位、N263位、N385位、N514位、および/またはN540位で前記カプシド中のNの少なくとも70%~100%が脱アミド化されている亜集団をさらに含む、AAV8カプシドを有するrAAV、
(b)最初のMを伴う配列番号7(AAV9 vp1をコードする)の番号付けに基づいて、N57位、N329位、N452位、および/またはN512位で前記カプシド中のNの少なくとも65%~100%が脱アミド化されている亜集団をさらに含む、AAV9カプシドを有するrAAV、
(c)最初のMを伴う配列番号112(AAVrh10 vp1をコードする)の番号付けに基づいて、N263位、N385位、および/またはN514位のうちの1つ以上のN-G対で少なくとも70%~100%のNが脱アミド化されているvp1、vp2、および/またはvp3の亜集団をさらに含む、AAVrh10カプシド(AAVrh1
0)を有するrAAV、あるいは
(d)最初のMを伴う配列番号36(AAVhu37 vp1をコードする)の番号付けに基づいて、N263位、N385位、および/またはN514位のうちの1つ以上のN-G対で少なくとも70%~100%のNが脱アミド化されているvp1、vp2、および/またはvp3の亜集団をさらに含む、AAVhu37カプシド(AAVhu37)を有するrAAV、を含む、請求項1~5のいずれかに記載の組成物。
【請求項7】
前記組成物が、
(a)最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づく、配列番号1の番号付けに基づいて、N57位、N383位、N512位、N718位のうちの1つ以上のN-G対で少なくとも70%~100%のNが脱アミド化されているvp1、vp2、および/またはvp3の亜集団を含む、AAV1カプシドを有するrAAV、
(b)最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号2の番号付けを参照して、N57位、N382位、N512位、N718位のうちの1つ以上のN-G対で少なくとも70%~100%のNが脱アミド化されているvp1、vp2、および/またはvp3の亜集団を含む、AAV3Bカプシドを有するrAAV、
(c)最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号3の番号付けを参照して、N56位、N347位、N347位、N509位のうちの1つ以上のN-G対で少なくとも70%~100%のNが脱アミド化されているvp1、vp2、および/またはvp3の亜集団を含む、AAV5カプシドを有するrAAV、
(d)最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号4の番号付けを参照して、N41位、N57位、N384位、N514位のうちの1つ以上のN-G対で少なくとも70%~100%のNが脱アミド化されているvp1、vp2、および/またはvp3の亜集団を含む、AAV7カプシドを有するrAAV、
(e)最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号5の番号付けを参照して、N57位、N264位、N292位、N318位のうちの1つ以上のN-G対で少なくとも70%~100%のNが脱アミド化されているvp1、vp2、および/またはvp3の亜集団を含む、AAVrh32.33カプシドを有するrAAV、あるいは
(f)最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号111の番号付けを参照して、N56位、N264位、N318位、N546位のうちの1つ以上のN-G対で少なくとも70%~100%のNが脱アミド化されているvp1、vp2、および/またはvp3の亜集団を含む、rAAV4ベクター、を含む、請求項1~5のいずれかに記載の組成物。
【請求項8】
前記カプシドが、AAV8またはAAV9の番号付けに対して57位に80%~100%の脱アミド化アスパラギンを含む、請求項1~7のいずれかに記載の組成物。
【請求項9】
前記AAV vp1タンパク質および/またはvp3タンパク質のすべてもしくは亜集団が、そのN末端に約1~約5個のアミノ酸のトランケーションを有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項10】
前記AAV vp1タンパク質および/またはvp3タンパク質のすべてもしくは亜集団が、そのC末端に約1~約5個のアミノ酸のトランケーションを有する、請求項1~9のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項11】
AAVカプシドの脱アミド化を低減するための方法であって、前記方法が、修飾されたAAV vpコドンを含む核酸配列からAAVカプシドを産生することを含み、前記核酸配列が、前記修飾されたコドンがグリシン以外のアミノ酸をコードするように、参照AAV vp1配列に対して前記アスパラギン-グリシン対のうちの1~3個で独立して修飾
されたグリシンコドンを含む、方法。
【請求項12】
AAVカプシドの脱アミド化を低減するための方法であって、前記方法が、修飾されたAAV vpコドンを含む核酸配列からAAVカプシドを産生することを含み、前記核酸配列が、前記修飾されたコドンがアスパラギン以外のアミノ酸をコードするように、参照AAV vp1配列に対して少なくとも1つのアスパラギン-グリシン対で独立して修飾されたアスパラギンコドンを含む、方法。
【請求項13】
組換えAAVの力価、効力、または形質導入を増加させるための方法であって、前記方法が、カプシド中の少なくとも1つのアスパラギン-グリシン対のアスパラギンまたはグリシンを異なるアミノ酸に変更するように修飾された少なくとも1つのAAV vpコドンを含む核酸配列からAAVカプシドを産生することを含む、方法。
【請求項14】
前記修飾されたコドンが、v2および/またはvp3領域内にある、請求項11~13のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
vp1固有領域内の前記アスパラギン-グリシン対が、修飾されたrAAV中に保持される、請求項11~13のいずれか一項に記載の方法。
【請求項16】
脱アミド化部位が、
(a)AAV8カプシドについて、最初のMを伴うAAV8 vp1の番号付けに基づいて、配列番号6(AAV8 vp1をコードする)のN57、N263、N385、N514、および/またはN540、
(b)AAV9カプシドについて、最初のMを伴う配列番号7(AAV9 vp1をコードする)の番号付けに基づいて、N57、N329、N452、および/またはN512、
(c)AAVrh10カプシドについて、最初のMを伴う配列番号112(AAVrh10 vp1をコードする)の番号付けに基づいて、N57、N263、N385、および/またはN514、あるいは
(d)AAVhu37カプシドについて、最初のMを伴う配列番号36(AAVhu37 vp1をコードする)の番号付けに基づいて、N57、N263、N385、および/またはN514以外の位置で修飾される、請求項11~16のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記修飾された脱アミド化部位が、表F、表G、または表Hの部位から選択される、請求項16に記載の方法。
【請求項18】
脱アミド化部位が、
(a)AAV1カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づく、配列番号1の番号付けに基づいて、N57、N383、N512、および/またはN718、
(b)AAV3Bカプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号2の番号付けを参照して、N57、N382、N512、および/またはN718、
(c)AAV5カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号3の番号付けを参照して、N56、N347、N347、および/またはN509、
(d)AAV7カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号4の番号付けを参照して、N41、N57、N384、および/またはN514、
(e)AAVrh32.33カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号5の番号付けを参照して、N57、N264、N292、および/またはN318、あるいは
(f)AAV4カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号111の番号付けを参照して、N56、N264、N318、および/またはN546以外の位置で修飾される、請求項11~15のいずれか一項に記載の方法。
【請求項19】
前記修飾された脱アミド化部位が、表A、表B、表C、表D、表E、表F、表G、または表Hの部位から選択される、請求項18に記載の方法。
【請求項20】
各修飾されたコドンが、異なるアミノ酸をコードする、請求項11~19のいずれかに記載の方法。
【請求項21】
2つ以上の修飾されたコドンが、同じアミノ酸をコードする、請求項11~19のいずれか一項に記載の方法。
【請求項22】
請求項11~21のいずれか一項に記載の方法を使用して産生される、未修飾AAVカプシドと比較して、低減した脱アミド化を有するAAVカプシドを含む、変異rAAV。
【請求項23】
VP1の番号付けに基づいて、
(a)AAV8 G264A/G541A(配列番号23)、
(b)AAV8 G264A/G541A/N499Q(配列番号115)、
(c)AAV8 G264A/G541A/N459Q(配列番号116)、
(d)AAV8 G264A/G541A/N305Q/N459Q(配列番号117)、
(e)AAV8 G264A/G541A/N305Q/N499Q(配列番号118)、
(f)AAV8 G264A/G541A/N459Q/N499Q(配列番号119)、
(g)AAV8 G264A/G541A/N305Q/N459Q/N499Q(配列番号120)、
(h)AAV8 G264A/G515A(配列番号21)、
(i)AAV8G515A/G541A(配列番号25)、
(j)AAV8 G264A/G515A/G541A(配列番号27)、
(k)AAV9 G330/G453A(配列番号29)、
(l)AAV9G330A/G513A(配列番号31)、
(m)AAV9G453A/G513A(配列番号33)、および/または
(n)G330/G453A/G513A(配列番号35)の置換のうちの1つ以上を有するカプシドタンパク質を有する変異AAVカプシドを有する、請求項22に記載の変異rAAV。
【請求項24】
AAV8 VP1の番号付けに基づいて、N263A、N514A、またはAAV N540Aの置換のうちの1つ以上を有するカプシドタンパク質を有する変異AAVカプシドを有する、請求項22に記載の変異rAAV。
【請求項25】
カプシドタンパク質を有する変異AAVカプシドを有し、N57、N94、N263、N305、G386、Q467、N479、および/またはN653の位置で野生型NG対が保持される、請求項22に記載の変異rAAV。
【請求項26】
増加した力価、効力、または形質導入を有するrAAVの集団を含む組成物であって、前記組成物が、表A(AAV1)、表B(AAV3B)、表C(AAV5)、表D(AAV7)、表E(AAVrh32.33)、表F(AAV8)、表G(AAV9)、または表H(AAVhu37)のうちのいずれか1つに従うカプシド脱アミド化パターンを有する脱アミド化パターンを有するrAAVと比較して、減少した総脱アミド化を有するように修飾されたカプシドを有するrAAVを含むが、ただし、前記rAAVがAAVhu68ではない、組成物。
【請求項27】
前記rAAVが、
(a)AAV8カプシドについて、最初のMを伴うAAV8 vp1の番号付けに基づいて、配列番号6(AAV8 vp1をコードする)のN57、N263、N385、N514、および/またはN540、
(b)AAV9カプシドについて、最初のMを伴う配列番号7(AAV9 vp1をコードする)の番号付けに基づいて、N57、N329、N452、および/またはN512、
(c)AAVrh10カプシドについて、最初のMを伴う配列番号112(AAVrh10 vp1をコードする)の番号付けに基づいて、N57、N263、N385、および/またはN514、あるいは
(d)AAVhu37カプシドについて、最初のMを伴う配列番号36(AAVhu37 vp1をコードする)の番号付けに基づいて、N57、N263、N385、および/またはN514以外の位置で修飾された脱アミド化部位を有する、請求項26に記載の組成物。
【請求項28】
前記rAAVが、
(a)AAV1カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づく、配列番号1の番号付けに基づいて、N57、N383、N512、および/またはN718、
(b)AAV3Bカプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号2の番号付けを参照して、N57、N382、N512、および/またはN718、
(c)AAV5カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号3の番号付けを参照して、N56、N347、N347、および/またはN509、
(d)AAV7カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号4の番号付けを参照して、N41、N57、N384、および/またはN514、
(e)AAVrh32.33カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号5の番号付けを参照して、N57、N264、N292、および/またはN318、あるいは
(f)AAV4カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号111の番号付けを参照して、N56、N264、N318、および/またはN546以外の位置で修飾された、修飾されたアミノ酸配列脱アミド化部位を有する、請求項26に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
連邦政府支援研究の記述
本発明は、国立衛生研究所の国立心肺血液研究所により授与された助成番号P01HL059407の下で政府の支援を受けて行われた。政府は、本発明において特定の権利を有する。
【背景技術】
【0002】
アデノ随伴ウイルス(AAV)カプシドは、二十面体構造であり、1:1:10の比率で、60個のウイルスタンパク質(VP)モノマー(VP1、VP2、およびVP3)からなる(Xie Q,et al.Proc Natl Acad Sci USA.2002;99(16):10405-10)。VP3タンパク質配列(519aa)の全体は、VP1およびVP2の両方のC末端内に含まれ、共有VP3配列は、主に全体のカプシド構造に関与する。VP1/VP2固有領域の構造的柔軟性、ならびに組み立てられたカプシド中のVP3モノマーと比較してVP1およびVP2モノマーの低い表現のため、VP3は、X線結晶解析を介して解決される唯一のカプシドタンパク質である(Nam
HJ,et al.J Virol.2007;81(22):12260-71)。VP3は、AAV血清型間の配列多様性の主な供給源である9つの超可変領域(HVR)を含む(Govindasamy L,et al.J Virol.2013;87(20):11187-99)。それらの柔軟性およびカプシド表面上の位置を考慮すると、HVRは、標的細胞、および免疫系との相互作用に大きく関与する(Huang LY,et al.J Virol.2016;90(11):5219-30、Raupp
C,et al.J Virol.2012;86(17):9396-408)。いくつかの血清型の構造が公開されているが(それぞれ、AAV2、AAVrh.8、AAV6、AAV9、AAV3B、AAV8、およびAAV4の構造エントリについて、Research Collaboratory for Structural Bioinformatics(RCSB)データベースからのタンパク質データバンク(PDB)番号1LP3、4RSO、4V86、3UX1、3KIC、2QA0、2G8G)、これらのカプシドの表面の修飾に関する情報は文献に非常に少ない。研究は、カプシドの細胞内リン酸化が、特定のチロシン残基で生じることを示唆している(Zhong L,et al.Virology.2008;381(2):194-202)。主要なVP3配列におけるグリコシル化部位が推定されているにもかかわらず、AAV2におけるグリコシル化事象は特定されておらず(Murray S,et al.J Virol.2006;80(12):6171-6、Jin X,et al.Hum Gene Ther Methods.2017;28(5):255-267)、他のAAV血清型は、カプシドのグリコシル化についてまだ評価されていない。
【0003】
AAV遺伝子治療ベクターは、通常、組換えタンパク質治療法の開発および製造に伴う分子レベルの精査をあまり受けていない。AAVカプシド翻訳後修飾(PTM)は、ほとんど探索されていないため、それらが機能に影響を与える可能性について、または製造されたAAV療法におけるPTMレベルを制御するための戦略についてほとんど知られていない。
【0004】
非遺伝子療法タンパク質療法の翻訳後修飾の多様性は、それらの薬物としての開発を複雑化させている。Jenkins,N,Murphy,L,and Tyther,R(2008)Post-translational modifications of
recombinant proteins:significance for b
iopharmaceuticals.Mol Biotechnol 39:113-118、Houde,D,Peng,Y,Berkowitz,SA,and Engen,JR(2010).Post-translational modifications differentially affect IgG1 conformation and receptor binding.Mol Cell Proteomics 9:1716-1728。例えば、選択されたアミノ酸の脱アミド化は、組換え保護抗原系炭疽ワクチンの安定性および免疫応答を調節する。(Powell BS,et al.Proteins.2007;68(2):45879、Verma A,et al.Clin Vaccine Immunol.2016;23(5):396-402)。いくつかの事例では、このプロセスは、ウイルスまたは細菌デアミダーゼによって触媒され、宿主細胞シグナル伝達経路または自然免疫応答を調節する(Zhao
J,et al.J Virol.2016;90(9):4262-8、Zhao J,et al.Cell Host Microbe.2016;20(6):770-84)。より一般的に、内因性脱アミド化は、酵素に依存しない自発的プロセスである。自発的脱アミド化の目的は完全に解明されていないが、以前の研究では、この事象は、タンパク質の相対的な年齢を示し、その代謝回転を調節するための分子時計の役割を果たすことが示唆されている(Robinson NE and Robinson AB.Proc Natl Acad Sci USA.2001;98(3):944-9)。
【0005】
脱アミド化は、アスパラギンのアミド基またはそれほど頻繁ではないグルタミンが隣接する窒素原子から求核攻撃を受け、アミド基が失われると生じる。このプロセスは、スクシニミジル中間体(Yang H and Zubarev RA.Electrophoresis.2010;31(11):1764-72)をもたらし、加水分解を介して、アスパラギン酸およびイソアスパラギン酸(またはグルタミン酸およびイソグルタミン酸)の混合物に分解される(Catak S,et al.J Phys Chem A.2009;113(6):1111-20)。短い合成ペプチドの研究は、この加水分解が、アスパラギン酸に対するイソアスパラギン酸の3:1混合物をもたらすことを推定する(Geiger T.and Clarke S.J BiolChem.1987;262(2):785-94。
【0006】
安定した受容体結合および/または安定したカプシドを有し、抗体を中和することを回避し、かつ/または保存時に純度を保持する異種分子を送達するためのAAV系構築物を含む組成物の必要性が引き続き存在する。
【発明の概要】
【0007】
一実施形態では、組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)の混合集団を含む組成物であって、該rAAVの各々が、(a)約60個のカプシドvp1タンパク質、vp2タンパク質、およびvp3タンパク質を含むAAVカプシドであって、vp1、vp2、およびvp3タンパク質が、選択されるAAV vp1アミノ酸配列をコードする核酸配列から産生されるvp1タンパク質の異種集団、選択されるAAV vp2アミノ酸配列をコードする核酸配列から産生されるvp2タンパク質の異種集団、選択されるAAV vp3アミノ酸配列をコードする核酸配列から産生されるvp3タンパク質の異種集団であり、vp1、vp2、およびvp3タンパク質が、AAVカプシド中のアスパラギン-グリシン対中の少なくとも2つの高度脱アミド化アスパラギン(N)を含むアミノ酸修飾を有する亜集団を含み、任意で他の脱アミド化アミノ酸を含む亜集団をさらに含み、脱アミド化が、アミノ酸変化をもたらす、AAVカプシドと、(b)AAVカプシド中のベクターゲノムであって、ベクターゲノムが、AAV逆方向末端反復配列を含む核酸分子、および宿主細胞中で産物の発現を指示する配列と作動可能に連結される産物をコードする非AAV核酸配列を含む、ベクターゲノムと、を含む、組成物が提供される。rAAVの混合集団
は、1つのAAV型の予測されるAAV VP1アミノ酸配列をコードする単一型AAVカプシド核酸配列を使用する産生システムから生じる。しかしながら、製造および製造プロセスは、上記のカプシドタンパク質の異種集団を提供する。特定の実施形態では、組成物は、この段落に記載されるとおりであるが、ただし、rAAVは、AAVhu68ではない。特定の実施形態では、組成物は、この段落に記載されるとおりであるが、ただし、rAAVは、AAV2ではない。
【0008】
特定の実施形態では、脱アミド化アスパラギンは、アスパラギン酸、イソアスパラギン酸、相互変換アスパラギン酸/イソアスパラギン酸対、またはそれらの組み合わせに脱アミド化される。特定の実施形態では、カプシドは、(α)-グルタミン酸、γ-グルタミン酸、相互変換(α)-グルタミン酸/γ-グルタミン酸対、またはそれらの組み合わせに脱アミド化される脱アミド化グルタミンをさらに含む。
【0009】
特定の実施形態では、AAVカプシドの脱アミド化を低減するための方法が提供される。かかる方法は、修飾されたAAV vpコドンを含む核酸配列からAAVカプシドを産生することを含み、核酸配列は、修飾されたコドンがグリシン以外のアミノ酸をコードするように、参照AAV vp1配列に対してアスパラギン-グリシン対のうちの1~3個で独立して修飾されたグリシンコドンを含む。
【0010】
他の実施形態では、AAVカプシドの脱アミド化を低減するための方法が提供される。かかる方法は、修飾されたAAV vpコドンを含む核酸配列からAAVカプシドを産生することを含み、核酸配列は、修飾されたコドンがアスパラギン以外のアミノ酸をコードするように、参照AAV vp1配列に対して少なくとも1つのアスパラギン-グリシン対で独立して修飾されたアスパラギンコドンを含む。
【0011】
AAVの力価、効力、および/または形質導入を増加させるための方法が提供される。本方法は、カプシド中の少なくとも1つのアスパラギン-グリシン対のアスパラギンまたはグリシンを異なるアミノ酸に変更するように修飾された少なくとも1つのAAV vpコドンを含む核酸配列からAAVカプシドを産生することを含む。特定の実施形態では、修飾されたコドンは、v2および/またはvp3領域内にある。特定の実施形態では、vp1固有領域内のアスパラギン-グリシン対は、修飾されたrAAV中に保持される。特定の実施形態では、これらの変異AAVカプシドをコードする核酸分子配列が提供される。
【0012】
特定の実施形態では、脱アミド化部位(例えば、アスパラギン-グリシン対またはGln)は、(a)AAV8カプシドについて、最初のMを伴うAAV8 vp1の番号付けに基づいて、配列番号6(AAV8 vp1をコードする)のN57、N263、N385、N514、および/またはN540、(b)AAV9カプシドについて、最初のMを伴う配列番号7(AAV9 vp1をコードする)の番号付けに基づいて、N57、N329、N452、および/またはN512、あるいは(c)AAVrh10カプシドについて、最初のMを伴う配列番号112(AAVrh10 vp1をコードする)の番号付けに基づいて、N263、N385、および/またはN514以外の位置で修飾される。特定の実施形態では、修飾された脱アミド化部位は、表Fまたは表G部位から選択される。特定の実施形態では、修飾された脱アミド化部位は、上記の(a)~(c)の位置を除外する、表Fまたは表Gの部位から選択される。特定の実施形態では、脱アミド化部位(例えば、アスパラギン-グリシン対またはGln(Q)は、(a)AAV1カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づく、配列番号1の番号付けに基づいて、N57、N383、N512、および/またはN718、(b)AAV3Bカプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号2の番号付けを参照して、N57、N382、N512、および/ま
たはN718、(c)AAV5カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号3の番号付けを参照して、N56、N347、N347、および/またはN509、(d)AAV7カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号4の番号付けを参照して、N41、N57、N384、および/またはN514、(e)AAVrh32.33カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号5の番号付けを参照して、N57、N264、N292、および/またはN318、あるいは(f)AAV4カプシドについて、最初のMを伴う予測されたvp1アミノ酸配列の番号付けに基づいて、配列番号111の番号付けを参照して、N56、N264、N318、および/またはN546以外の位置で修飾される。特定の実施形態では、修飾された脱アミド化部位は、表A、表B、表C、表D、表E、表F、または表Gの部位から選択される。特定の実施形態では、修飾された脱アミド化部位は、上述の(a)~(f)の位置を除外する。
【0013】
特定の実施形態では、本方法は、AAV8の番号付けに基づくか、または選択された配列とAAV8の整列に基づく別のAAVで、AAV8 G264A/G515A(配列番号21)、AAV8G264A/G541A(配列番号23)、AAV8G515A/G541A(配列番号25)、またはAAV8 G264A/G515A/G541A(配列番号27)、AAV8 G264A/G541A/N499Q(配列番号115)、(c)AAV8 G264A/G541A/N459Q(配列番号116)、(d)AAV8 G264A/G541A/N305Q/N459Q(配列番号117)、(e)AAV8 G264A/G541A/N305Q/N499Q(配列番号118)、AAV8
G264A/G541A/N459Q/N499Q(配列番号119)、またはAAV8 G264A/G541A/N305Q/N459Q/N499Q(配列番号120)の変異を有する選択された変異AAV8カプシドを有する組換えAAVを生成することを含む。特定の実施形態では、本方法は、AAV9 G330/G453A(配列番号29)、AAV9G330A/G513A(配列番号31)、AAV9G453A/G513A(配列番号33)、および/またはAAV9 G330/G453A/G513A(配列番号35)から選択される変異AAV9カプシドを有するrAAVを生成することを含む。
【0014】
特定の実施形態では、これらの変異AAVカプシドをコードする核酸分子配列が提供される。特定の実施形態では、核酸配列は、例えば、配列番号20(AAV8 G264A/G515A)、配列番号22(AAV8G264A/G541A)、配列番号24(AAV8G515A/G541A)、または配列番号26(AAV8 G264A/G515A/G541A)に提供される。特定の実施形態では、核酸配列は、例えば、配列番号28(9G330AG453A)、配列番号30(9G330AG513A)、配列番号32(9G453AG513A)、配列番号34(9G330AG453AG513A)に提供される。特定の実施形態では、他のAAVは、AAV 9との整列に基づいて、これらまたは対応するNG対のかかる変化を有するように変異され得る。
【0015】
増加した力価、効力、または形質導入を有するrAAVの集団を含む組成物が提供される。特定の実施形態では、組成物は、表A(AAV1)、表B(AAV3B)、表C(AAV5)、表D(AAV7)、表E(AAVrh32.33)、表F(AAV8)、表G(AAV9)、または表H(AAVhu37)のうちのいずれか1つに従うカプシド脱アミド化パターンを有するrAAVと比較して、減少した総脱アミド化を有するように修飾されたカプシドを有するrAAVを含む。特定の実施形態では、rAAVは、本明細書で特定された高度脱アミド化位置で未修飾である。
【0016】
本発明のこれらのおよび他の態様は、以下の本発明の詳細な説明から明らかとなるであ
ろう。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1-1】
図1A~
図1Gは、AAV8 VPアイソフォームの電気泳動分析。(
図1A)図は、アスパラギン残基が隣接する窒素原子によって求核攻撃を受け、スクシニミジル中間体を形成するメカニズムを示す。次いで、この中間体は加水分解を受け、アスパラギン酸およびイソアスパラギン酸の混合物に分解する。ベータ炭素は、このように標識される。図は、BIOVIA Draw 2018で生成された。(
図1B)1μgのAAV8ベクターを変性一次元SDS-PAGEで実行した。(
図1C)炭酸脱水酵素pIマーカースポットの等電点を示す。(
図1D)5μgのAAV8ベクターを二次元ゲル電気泳動によって分析し、Coomassie Blueで染色した。スポット1~20は、カルバミル化炭酸脱水酵素pIマーカーである。ボックス領域は、a=VP1、b=VP2、c=VP3、d=内部トロポミオシンマーカーである(矢印:MW=33kDa、pI=5.2のトロポミオシンスポット)。等電点電気泳動は、4~8のpI範囲で実行した。
図1E~
図1G)4~8のpI範囲で実行される等電点電気泳動の結果。1e11 GCのwtAAV8(
図1E)または変異(
図1Fおよび
図1G)ベクターであり、これを2Dゲル電気泳動で分析し、Sypro Rubyで染色した。タンパク質標識:A=VP1、B=VP2、C=VP3、D=ニワトリ卵白コンアルブミンマーカー、E=ターボヌクレアーゼマーカー。等電点電気泳動は、6~10のpI範囲で実行した。主要なVP1/2/3アイソフォームスポットは円で囲まれ、マーカーの主要スポットの移行距離を垂直線(ターボヌクレアーゼ=破線、コンアルブミン=固体)で示す。
【
図2-1】
図2A~
図2Eは、AAV8カプシドタンパク質におけるアスパラギンおよびグルタミン脱アミド化の分析。(
図2A~
図2B)Asn-94(
図2A)およびAsp-94(
図2B)を含む3+ペプチド(93-103)のエレクトロスプレーイオン化(ESI)質量分析、ならびに理論的および観察された質量を示す。(
図2C~
図2D)Asn-254(
図2C)およびAsp-254(
図2D)を含む3+ペプチド(247-259)のESI質量分析、ならびに理論的および観察された質量を示す。Asn-94およびAsn-254で観察された質量シフトは、0.984Daの理論的質量シフトに対して、それぞれ0.982Daおよび0.986Daであった。(
図2E)目的の特定のアスパラギンおよびグルタミン残基での脱アミド化率は、異なる方法で精製されたAAV8トリプシンペプチドについて示される。N+1グリシンを有するアスパラギン残基における脱アミドを示すバーが、網掛けされている。分析した少なくとも1つの調製物中で少なくとも2%脱アミド化されていると決定された残基が含まれた。データは、平均値±標準偏差で表される。
【
図3-1】
図3A~
図3Eは、AAV8 VP3モノマーの構造モデリングおよび脱アミド化部位の分析。(
図3A)AAV8 VP3モノマー(PDB識別子:3RA8)をコイル表現で示す。リボンの色は、相対的な柔軟性の度合いを示す(青=最も強固/普通の温度因子、赤=最も柔軟/高い温度因子)。球体は、目的の残基を示す。拡大図は、目的の残基およびその周辺残基のボールおよびスティック表現であり、局所タンパク質構造(青=窒素、赤=酸素)を示す。下線が引かれた残基はNGモチーフのものである。
図3B~
図3E:N+1グリシンを有する脱アミド化アスパラギンのイソアスパラギン系モデルを示す。2FoFc電子密度マップ(1シグマレベル)は、(
図3C)N263、(
図3D)N514、および(
図3E)N540のイソアスパラギン酸モデルと比較した、(
図3B)N410のアスパラギンモデルによるAAV8結晶構造(PDB番号:3RA8)の精密化から生成される。電子密度マップは、マゼンタグリッドで示す。ベータ炭素は、このように標識される。矢印は、目的の残基のR基に対応する電子密度を示す。
【
図4A】
図4A~4Dは、AAV8カプシド脱アミド化に影響を及ぼす因子の決定。AAV8調製物を(
図4A)70
oCで3日間または7日間インキュベートし、(
図4B)pH2またはpH10に7日間曝露し、または(
図4C)H
2Oの代わりにD
2Oを使用して質量分析のために調製し、AAVカプシド形成に固有ではない脱アミド化の可能な供給源を特定した。(
図4D)カプシドの構造的完全性を評価するためにB1抗体(変性カプシドに反応)およびAAV8構造特異的抗体(無傷のカプシドに反応)を使用して、
図4Aのように処理されたベクターのドットブロット。
【
図5A】
図5A~
図5Bは、非AAVタンパク質の脱アミド化頻度。脱アミド化率は、AAV脱アミド化率との比較のために、脱アミド化される可能性が高いNGモチーフを含む2つの非AAV組換えタンパク質、ヒト炭素脱水酵素(
図5A)およびラットフェニルアラニンヒドロキシラーゼ(
図5B)について示される。
【
図6】
図6は、2つの機関からのデータ分析パイプラインを使用して計算されたAAV8脱アミド化率の比較。目的の特定のアスパラギンおよびグルタミン残基での脱アミド化率は、2つの異なる機関で評価されるAAV8トリプシンペプチドについて示される。
【
図7A】
図7A~
図7Cは、ロット間のばらつきが大きい非NG部位での機能的なアスパラギン置換を例示する。(
図7A)定量的PCR(qPCR)で測定された293細胞での小規模なトリプルトランスフェクションによって産生されたwtAAV8および変異ベクターの力価。力価は、wtAAV8対照に対して報告される。形質導入効率は、
図8Bに記載されているように測定した。力価および形質導入効率は、wtAAV8対照の値に正規化される。(
図7B)注入後14日目の代表的なルシフェラーゼ画像を、wtAAV8.CB7.fflucおよびN499Qカプシド変異ベクターを受容するマウスについて示す。(
図7C)ルシフェラーゼイメージングによって測定し、総流量単位で報告されるwtAAV8または変異ベクター(n=3または4)を静脈内注入したC57BL/6マウスから、研究期間の14日目のルシフェラーゼ発現。すべてのデータは、平均値+標準偏差として表される。
【
図8A】
図8Aおよび
図8Bは、ベクター性能に対する遺伝子脱アミド化の影響のインビトロ分析の結果を示す。(
図8A)定量的PCR(qPCR)で測定された293細胞での小規模なトリプルトランスフェクションによって産生されたwtAAV8および遺伝的脱アミド化変異ベクターの力価。力価は、wtAAV8対照に対して報告される。脱アミドが多いNG部位(パターン化バー)、脱アミドが少ない部位(白色バー)、および可変性が高い部位(黒色バー)は、wtAAV8および陰性対照で表示する。(
図8B)wtAAV8対称と比較して報告されたホタルルシフェラーゼを産生する変異AAV8ベクターの形質導入効率。形質導入効率は、HUH7細胞に追加されたGCごとに生成された発光単位で測定され、複数の希釈で粗製ベクターを用いて形質導入を行うことによって決定される。形質導入効率のデータは、野生型(wt)参照に正規化される。すべてのデータは、平均値±標準偏差として表される。
【
図9A】
図9A~
図9Dは、経時的なベクター活性損失が、進行性脱アミド化と相関していることを例示する。(
図9A)ルシフェラーゼレポーター遺伝子をパッケージ化するAAV8ベクターを産生するトリプルトランスフェクトHEK293細胞の時間経過におけるベクター産生(DNAseI耐性ゲノムコピー、GC)。GCレベルは、最大観察値に正規化される。(
図8B)精製された時間経過ベクターを使用して、Huh7細胞を形質導入した。形質導入効率(標的細胞に追加されたGCあたりの発光単位)は、
図8Bのように、精製された時間経過ベクター試料の複数の希釈液を使用して測定した。誤差バーは、各試料時間の少なくとも10の技術的複製の標準偏差を表す。トランスフェクションの1、2、および5日後に収集されたベクターのAAV8 NG部位(
図9C)および非NG部位(
図9D)の脱アミド化。
【
図10A-10B】ベクター性能に対するアスパラギンの安定化の影響を例示する。
図10Aは、定量的PCR(qPCR)で測定された293細胞での小規模なトリプルトランスフェクションによって産生されたwtAAV8および+1位置変異ベクターの力価を示す。力価は、wtAAV8対照に対して報告される。
図10Bは、wtAAV8対照と比較して報告されたホタルルシフェラーゼを産生する変異AAV8ベクターの形質導入効率を示す。形質導入効率は、粗ベクター材料を使用して
図8Bのように測定された。2試料t試験(*p<0.005)を実行して、G264A/G515AおよびG264A/G541Aに関するwtAV8と変異形質導入効率との間の有意性を決定した。
図10Cは、ルシフェラーゼイメージングによって測定し、総流量単位で報告されるwtAAV8または変異ベクター(n=3~5)を静脈内注入したC57BL/6マウスからの肝臓領域における、研究期間の14日目のルシフェラーゼ発現を示す。
図10Dは、wtAAV8対照と比較して報告されたホタルルシフェラーゼを産生する複数部位AAV8変異ベクターの力価および形質導入効率を示す。すべてのデータは、平均値±標準偏差として表される。
【
図11A-11C】AAV9カプシドタンパク質におけるアスパラギンおよびグルタミン脱アミド化の分析。(
図11A)1e11GCのwtAAV9は、2Dゲル電気泳動で分析し、Sypro Rubyで染色した。タンパク質標識:A=VP1、B=VP2、C=VP3、D=ニワトリ卵白コンアルブミンマーカー、E=ターボヌクレアーゼマーカー。等電点電気泳動は、6~10のpI範囲で実行した。(
図11B)目的の特定のアスパラギンおよびグルタミン残基での脱アミド化率は、異なる方法で精製されたAAV9トリプシンペプチドについて示される。N+1グリシンを有するアスパラギン残基における脱アミドを示すバーが、網掛けされている。分析した少なくとも1つの調製物中で少なくとも2%脱アミド化されていると決定された残基が含まれた。データは、平均値±標準偏差で表される。(
図11C)N512のイソアスパラギンモデルは、AAV9結晶構造の非偏向精製によって生成された2FoFc電子密度マップ(PDB番号:3UX1)に示される。矢印は、残基N512のR基に対応する電子密度を示す。
【
図11D-11F】AAV9カプシド脱アミド化に影響を及ぼす因子の決定。(
図11D)2つのAAV9調製物を70
oCで3日間または7日間インキュベートし、(
図11F)pH2またはpH10に7日間曝露し、AAVカプシド形成に固有ではない脱アミド化の可能な供給源を特定した。データは、平均値±標準偏差で表される。(
図11F)カプシド構造の完全性を評価するためにB1抗体(変性カプシドに反応する)を使用して、
図11Dのように処理されたベクターのドットブロット。
【
図11G-11H】AAV9のベクター性能に対する遺伝子脱アミド化の影響のインビトロ分析を例示する。(
図11G)定量的PCR(qPCR)で測定された293細胞での小規模なトリプルトランスフェクションによって産生されたwtAAV9および遺伝的脱アミド化変異ベクターの力価。力価は、wtAAV9対照に対して報告される。脱アミドが多いNG部位(パターン化バー)、脱アミドが少ない部位(白色バー)、および可変性が高い部位(黒色バー)は、wtAAV8および陰性対照で表示する。(
図11H)ホタルルシフェラーゼを産生する変異AAV9ベクターの形質導入効率は、wtAAV9対照と比較して報告される。すべてのデータは、平均値±標準偏差として表される。
【
図11A】
図11I~
図11Kは、AAV9ベクターの効力を経時的に示す。(
図11I)ルシフェラーゼレポーター遺伝子をパッケージ化するAAV9ベクターを産生するトリプルトランスフェクトHEK293細胞の時間経過におけるベクター産生(DNAseI耐性ゲノムコピー、GC)。GCレベルは、最大観察値に正規化される。(
図11J)粗製時間経過ベクターを使用して、Huh7細胞を形質導入した。(
図11K)トランスフェクション1日後対トランスフェクション5日後に収集されたベクターの形質導入効率を、粗製および精製ベクター試料について示す。形質導入効率は、1日目の値に正規化されたルシフェラーゼ活性/GCとして表される。
【
図12A】
図12A~
図12Bは、PAV9.1モノクローナル抗体の特徴付けおよびPAV9.1エピトープに基づく変異誘発戦略。
図12A:天然または変性カプシドタンパク質を用いた捕捉ELISAに基づく様々なAAV血清型のPAV9.1認識。
図12B:AAV VP 1アミノ酸配列(配列番号10~19、上から下)の整列、PAV9.1のエピトープに関係のある残基は黒色ボックス内にある。
【
図13】
図13A~
図13Dは、PAV9.1 Fabと複合したAAV9の低温EM再構築。
図13A:PAV9.1 Fabと結合したAAV9カプシド(フクシア)の分子表面の描写(4.2Å分解能で再構築された3倍軸の突起での青。3,022個の粒子をボックス化し、Auto3dEMを電子顕微鏡再構築に使用した。
図13B:AAV9-PAV9.1複合体の断面の描写。
図13C:低温再構築から得られた密度に組み込まれたAAV9-PAV9.1トリマーの疑似原子モデル。VP3モノマーは、緑色、灰色、およびシアンで示す。球体は、結合残基を表す。重鎖をインディゴに、軽鎖を赤色にした単一PAV9.1 Fabを図示した。
図13D:PAV9.1結合に関与する残基の二次元「ロードマップ」。
【
図14A】
図14A~
図14Eは、AAV9についてのPAV9.1 mAbのEC50に対するエピトープ変異の影響。AAV9に対するカプシド捕捉ELISAを使用して、PAV9.1の結合曲線を分析および生成した。
図14A~
図14Eは以下を示す:586~590スワップ変異(
図14A)、494~498変異(
図14B)、586~590点変異(
図14C)、AAV9.TQAAAおよびAAV9.SAQAN単一ならびに組み合わせ変異(
図14D)、AAV9.TQAAAおよびAAV9.SAQAA単一ならびに組み合わせ変異(
図14E)。吸光度を各カプシドの最大吸光度に正規化した。Prismの用量反応関数を使用して、最適なラインおよびEC50を決定した。
【
図15A】
図15A~
図15Kは、インビボベクター形質導入および有効なPAV9.1 mAb中和力価に対するPAV9.1エピトープ変異の影響を特徴付ける。
図15A:HEK293細胞におけるAAV9.WTと比較したPAV9.1カプシド変異の形質導入効率。両側1試料t検定を使用して有意性を決定し、各変異のパーセント形質導入をAAV9.WTの形質導入(100%と定義される)と比較した。P値は、p*<0.05、p***<0.001として示される。
図15B~
図15k:HAV293細胞をAAV9.WT.CMV.LacZ(
図15B)、AAV9.AAQAA(
図15C)、AAV9.QQNAA(
図15D)、AAV9.SSNTA(
図15E)、AAV9.RGNRQ(
図15F)、AAV9.RGHRE(
図15G)、AAV9.TQAAA(
図15H)、AAV9.AANNN(
図15I)、AAV9.SAQAN(
図15J)、またはAAV9.SAQAA(
図15K)で形質導入する場合のPAV9.1の中和力価を決定する。mAbなしのベクター(相対光単位で測定されるレベル)よりも50%以上高い形質導入レベルを達成することができる時点以前の希釈として中和力価を定義した。すべてのデータは平均値±SDとして報告される。
【
図16】
図16は、AAV9変異のパネルのPAV9.1 EC50および中和力価の相関関係。AAV9.WTに対するPAV9.1中和力価と比較して、各変異に対するPAV9.1中和力価の倍率低下を計算した。直線スケール(片対数プロット)で、AAV9.WTのPAV9.1 EC50と比較した各変異のPAV9.1 EC50の倍率増加に対して対数スケールでデータをプロットした。GraphPad Prismを使用して、最適な片対数線を決定した;R
2=0.8474。
【
図17A】
図17A~
図17Gは、AAV9 PAV9.1変異ベクターのインビボ分析。C57BL/6マウスは、マウスあたり1e11 GC(
図17A~
図17C)またはマウスあたり1e12 GC(
図17D~
図17F)のAAV9.CMV.LacZ(WTまたは変異;n=3)のいずれかの静脈内注入を受けた。14日目にマウスを犠牲にし、Taqman qPCRを使用して、生体内分布分析(
図17Aおよび
図17D)のために組織を採取した。値は、平均値±SDとして報告される。また、β-gal組織化学のために肝臓(
図17Bおよび
図17E)、心臓(
図17Cおよび
図17F)、および筋肉(
図17G)を採取して、酵素活性を決定した。代表的な10倍画像を示す;スケールバー=200μm。
【
図18A】
図18A~
図18Dは、AAV9の注入マウス血漿のEC50に対するエピトープ変異の影響。カプシド捕獲ELISAを使用して、7.5e8 GC/マウス(
図18A)、または7.5e9 GC/マウス(
図18B)のAAV9.WTまたはAAV9 PAV9.1変異結合のwtAAV9.LSP.hFIXのいずれかの静脈内注入を受けたマウスの56日目の血漿を分析した。吸光度を各カプシドで達成された最大吸光度に正規化した。Prismの用量反応関数を使用して、最適なラインおよびEC50を決定した。各グラフは、単一動物に対応する。7.5e8 GC/マウス(
図18C)、または7.5e9 GC/マウス(
図18D)のEC50値を収集して、各変異の平均値を決定した。両側1試料t検定を使用して、AAV9.WT(1として定義される)の血漿のEC50と比較して、各変異の血漿のEC50と有意差があったかを決定した。ボンフェローニ補正は、タイプ1エラーの制御に適用された。P値は、**=p<0.05、**=p<0.01、***=p<0.001のように表される。EC50データは、平均値±SDとして報告される。
【
図19A】
図19A~
図19Dは、AAV9のNHPポリクローナル血清のEC50に対するエピトープ変異の影響。カプシド捕捉ELISAを使用して、(
図19A)AAV9.WTまたはhu68.WTベクターで処理したNHP、または(
図19B)AAV9.WTまたはAAV9 PAV9.1変異結合についてAAV9 NAb(+)である未処理NHPからの血清を分析した。吸光度を各カプシドで達成された最大吸光度に正規化した。Prismの用量反応関数を使用して、最適なEC50を決定した。各グラフは、単一動物に対応する。ベクター処理NHP(
図19C)および未処理NAb(+)NHPのEC50値を収集して、各変異の平均を決定した(
図19D)。両側1試料t検定を使用して、AAV9.WT(1として定義される)の血漿のEC50と比較して、各変異の血漿のEC50と有意差があるかを決定した。ボンフェローニ補正は、タイプ1エラーの制御に適用された。EC50データは、平均値±SDとして報告される。
【
図20A】
図20A~
図20Bは、AAV9のヒトドナーポリクローナル血清のEC50に対するエピトープ変異の影響。
図20A:カプシド捕捉ELISAを使用して、AAV9.WTまたはAAV9 PAV9.1変異の結合についてAAV9 NAb(+)であった未処理ヒトドナーからの血清を分析した。Prismの用量反応関数を使用して、最適なラインおよびEC50を決定した。各グラフは、単一ドナーに対応する。
図20B:NAb(+)ヒトドナー血清のEC50値を収集し、各変異の平均を決定した。両側1試料t検定を使用して有意性を決定し、AAV9.WTの血漿のEC50(1として定義される)に対する各変異の血漿のEC50を比較した。ボンフェローニ補正は、タイプ1エラーの制御に適用された。EC50データは、平均値±SDとして報告される。
【
図21】
図21A~
図21Bは、AAV8についてのN57Q、N263Q、N385Q、N514Q、N540Q、N94Q、およびN410Q変異を含む、6ウェルプレートスケール実験からのAAV8のインビトロ力価および形質導入データを示す。
【
図22】
図22A~
図22Bは、AAV9についてのN57Q、N329Q、N452Q、N270Q、N409Q、N668Q、N94Q、N253Q、N663Q、およびN704Q変異を含む、6ウェルプレートスケール実験からのAAV9のインビトロ力価および形質導入データを示す。
【
図23】
図23A~23Bは、14日目のマウスにおける肝臓発現について試験したマウスにおいて、それぞれAAV8およびAAV9のインビボ形質導入データを提供する(ルシフェラーゼイメージング)。
図23Aは、AAV8について野生型と比較した、AAV8変異N57Q、N263Q、およびN385Qを示す。
図23Bは、野生型AAV9と比較した、AAV9変異N57Q、G58A、G330Aを示す。
【
図24】
図24A~
図24Bは、AAV9ダブルおよびトリプル変異G330/G453A、G330A/G513A、G453A/G513A、およびG330/G453A/G513Aの相対力価(GC)および形質導入効率を例示する。
図24Aは、変異の相対的力価をAAV9wtと比較し、
図24Bは、変異の相対形質導入効率(ルシフェラーゼ/GC)をAAV9wtと比較する。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本明細書に提供されるのは、組換えAAVのカプシド内に見出される3つのカプシドタンパク質VP1、VP2、およびVP3集団のそれぞれにおける配列および電荷異種性を有する組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)、ならびにそれらを含む組成物である。本
発明で提供されるのは、新規rAAV、ならびに脱アミド化を低減するための方法、および任意で他のカプシドモノマー修飾である。本明細書でさらに提供されるのは、修飾が低減されている修飾rAVであり、より高い安定性、効力、および/または純度を保持するカプシドを有するrAAVを提供するのに有用である。特定の実施形態では、rAAVは、AAVhu68ではない。特定の実施形態では、rAAVは、AAV2ではない。
【0019】
一実施形態では、組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)の混合集団を含む組成物であって、該rAAVの各々が、(a)約60個のカプシドvp1タンパク質、vp2タンパク質、およびvp3タンパク質を含むAAVカプシドであって、vp1、vp2、およびvp3タンパク質が、選択されるAAV vp1アミノ酸配列をコードする核酸配列から産生されるvp1タンパク質の異種集団、選択されるAAV vp2アミノ酸配列をコードする核酸配列から産生されるvp2タンパク質の異種集団、選択されるAAV vp3アミノ酸配列をコードする核酸配列から産生されるvp3タンパク質の異種集団であり、vp1、vp2、およびvp3タンパク質が、AAVカプシド中のアスパラギン-グリシン対中の少なくとも2つの高度脱アミド化アスパラギン(N)を含むアミノ酸修飾を有する亜集団を含み、任意で他の脱アミド化アミノ酸を含む亜集団をさらに含み、脱アミド化が、アミノ酸変化をもたらす、AAVカプシドと、(b)AAVカプシド中のベクターゲノムであって、ベクターゲノムが、AAV逆方向末端反復配列を含む核酸分子、および宿主細胞中で産物の発現を指示する配列と作動可能に連結される産物をコードする非AAV核酸配列を含む、ベクターゲノムと、を含む、組成物が提供される。特定の実施形態では、組成物は、この段落に記載されるとおりであるが、ただし、rAAVは、AAVhu68ではない。本明細書で使用される場合、AAVhu68は、WO2018/160582に定義されるとおりである。AAVu68 VP1の予測されるアミノ酸配列は、配列番号114に再現され、天然核酸配列は、配列番号113に提供される。特定の実施形態では、組成物は、この段落に記載されるとおりであるが、ただし、rAAVは、AAV2ではない。
【0020】
特定の実施形態では、rAAVの混合集団は、1つのAAV型の予測されるAAV VP1アミノ酸配列をコードする単一のAAVカプシド核酸配列を使用する産生システムから生じる。しかしながら、産生および製造プロセスは、上記のカプシドタンパク質の異種集団を提供する。
【0021】
特定の実施形態では、組み換えAAVは、未修飾AAV8カプシドと比較して1つ以上の改善された特性を有する変異AAV8カプシドを有するものが提供される。かかる改善された特性は、例えば、AAV8と比較して、力価の増加および/または相対導入効率の増加を含み得る。特定の実施形態では、変異は、AAV8 G264A/G515A(配列番号21)、AAV8G264A/G541A(配列番号23)、AAV8G515A/G541A(配列番号25)、またはAAV8 G264A/G515A/G541A(配列番号27)を含み得る。特定の実施形態では、これらの変異AAV8カプシドをコードする核酸配列が提供される。特定の実施形態では、核酸配列は、例えば、配列番号20(AAV8 G264A/G515A)、配列番号22(AAV8G264A/G541A)、配列番号24(AAV8G515A/G541A)、または配列番号26(AAV8 G264A/G515A/G541A)に提供される。特定の実施形態では、AAV8変異は、N499Q、N459Q、N305Q/N459Q、N305QN499Q、N459Q、N305Q/N459Q、N305q/N499Q、またはN205Q、N459Q、またはN305Q/N459Q、N499Qであり得る。特定の実施形態では、これらの変異は、G264A/G541A変異と組み合わされる。特定の実施形態では、変異は、AAV8 G264A/G541A/N499Q(配列番号115)、AAV8 G264A/G541A/N459Q(配列番号116)、AAV8 G264A/G541A/N305Q/N459Q(配列番号117)、AAV8 G264A/G
541A/N305Q/N499Q(配列番号118)、G264A/G541A/N459Q/N499Q(配列番号119)、またはAAV8 G264A/G541A/N305Q/N459Q/N499Q(配列番号120)である。他の実施形態では、単一変異は、例えば、AAV8N263A、AAV8N514A、AAV8N540Aであるか、またはそれから選択され得る。特定の実施形態では、他のAAVは、AAV8との整列に基づいて、これらまたは対応するNG対の変化を有するように変異され得る。かかるAAVは、クレードE AAVであり得る。例えば、実施例2(配列番号9)に記載されるAAV8変異を参照されたい。
【0022】
特定の実施形態では、AAV8変異は、N57位、N94位、N263位、N305位、G386位、Q467位、N479位、および/またはN653位でNG対を変更することを回避する。特定の実施形態では、他のAAVは、参照としてAAV8番号付けを使用して、AAV8との整列に基づいて決定される、対応するN位置での変異を回避する。
【0023】
特定の実施形態では、組み換えAAVは、未修飾AAV9カプシド比較して1つ以上の改善された特性を有する変異AAV9カプシドを有するものが提供される。かかる改善された特性は、例えば、AAV9と比較して、力価の増加および/または相対導入効率の増加を含み得る。特定の実施形態では、変異AAV9カプシドは、例えば、AAV9 G330/G453A(配列番号29)、AAV9G330A/G513A(配列番号31)、AAV9G453A/G513A(配列番号33)、および/またはAAV9 G330/G453A/G513A(配列番号35)を含み得る。特定の実施形態では、これらの変異AAV9カプシドをコードする核酸配列が提供される。特定の実施形態では、核酸配列は、例えば、配列番号28(9G330AG453A)、配列番号30(9G330AG513A)、配列番号32(9G453AG513A)、配列番号34(9G330AG453AG513A)に提供される。特定の実施形態では、他のAAVは、AAV 9との整列に基づいて、これらまたは対応するNG対のかかる変化を有するように変異され得る。かかるAAVは、クレードF AAVであり得る。
【0024】
特定の実施形態では、クレードA、クレードB、クレードC、またはクレードDの変異AAVカプシドを有するrAAVは、クレードEおよびクレードFについて上記で特定されたものに対応するNG対のアミノ酸修飾を有するように操作され得る。特定の実施形態では、クレードA(例えば、AAV)変異は、配列番号1(AAV1)の番号付けを参照して、N303位、N497位、またはN303/N497位に変異を含み得る。特定の実施形態では、変異は、N497Qである。特定の実施形態では、AAV3B変異は、配列番号2の番号付けを参照して、N302位、N497位、またはN302/N497位の変異を含み得る。特定の実施形態では、変異は、N497Qである。特定の実施形態では、AAV5変異は、配列番号3の番号付けを参照して、N302位、N497位、またはN302/N497位の変異を含み得る。特定の実施形態では、変異は、N497Qである。
【0025】
理論に束縛されることを意図するものではないが、質量分析は、AAVについて以前に説明されていない複数のVPアイソフォームの存在の説明として、カプシド上のいくつかの位置におけるアスパラギンの脱アミド化を明らかにした。加えて、脱アミドの分布および程度は、ベクター精製のいくつかの方法にわたって一貫しており、この現象がベクター処理とは独立して生じることを示唆した。これらの脱アミド化の機能的意義は、いくつかのアスパラギンをアスパラギン酸に個別に変異させることによって調査された。これらの変異のサブセットは、粒子組み立ての効率だけでなく、インビトロおよびインビボの両方で標的細胞を形質導入するベクターの能力にも影響を与えた。これらの脱アミド残基のAAV8構造への新規モデリングはまた、これらの脱アミド事象の存在に関する構造的根拠を明らかにし、AAV8カプシドがアミノ酸同一性および特性のこれらの変化を許容する
理由について計算上の説明を提供した。脱アミノ酸化の事実上同一の所見は、AAV9、および様々な追加のAAVで見られた。したがって、rAAVは、以前に知られていないAAVカプシド構造異性を特徴とする。
【0026】
本明細書で報告された研究では、広範なアスパラギン、および時折、グルタミン脱アミド化が17残基の影響を受けることを見出した。AAV8脱アミド化を制御する因子、主に一次配列および3D構造制約は、これまで我々が分析したすべての血清型が顕著に類似した修飾パターンを示すように、AAVの系統発生全体にわたって保存される可能性が高い。したがって、脱アミド化は、将来のすべてのAAV治療法の開発における潜在的に重要な要因である。
【0027】
この発見を受けて、AAV脱アミドの機能的影響を探求する意欲を持った。AAVベクターカプシドの多量体性質、修飾されたカプシド残基の程度および数、ならびに得られたベクター粒子組成物中のモザイク多様性は、この分析に対していくつかの特別な課題を提示した。翻訳後修飾(PTM)の影響をより単純なタンパク質の状況下で十分にパラメータ化し得る実験レパートリーは、AAVカプシド分析に直接適用されなかった。例えば、特定の脱アミド化ベクター種の調製物を精製または濃縮して、その機能を直接かつ単離して試験することは不可能であろう。
【0028】
アスパルテートへの遺伝子置換は、所与の部位での修飾の近似を強制的に行おうとした1つのアプローチである。内因性(モザイク)対遺伝的(完全)脱アミド化を伴うカプシド組み立て上の位置特異的修飾の分布間の前述の違いを超えて、我々のデータは、このデータを解釈するための追加の考慮事項を指摘する。例えば、wtAAV8と比較して、N263D変異では50倍を超える形質導入損失を観察した(
図8B)。これは、遺伝的変換によるこの位置でのアスパルテート含有量の変化がわずかであることを考えると、驚くべきことであり、N263は、wtAAV8で99%が脱アミド化されている。この相違の1つの説明は、遺伝的にコードされたアスパルテートおよびアスパラギン脱アミド化の産物が分子的に異なることである(L-アスパルテート対推定されるL/D-イソアスパルテートの3:1混合物:L/D-アスパルテート)。したがって、遺伝的近似は、いくつかの位置では不十分であり得る。別の残基、高度に保存されたN57もまた、アスパルテートへの置換に耐性がなかったが、AAV8およびAAV9においてそれぞれ平均80%および97%の脱アミド化であった(
図8Bおよび11)。ここで、残留無傷のアミドは、モザイク効果を通じてwt調製物の活性を緩衝し得、N57の分析を混乱させる他のアスパラギンとのクロストークの可能性も検出し、隣接するN66は、57位のアミドが変異誘発的に保存されると著しく脱アミド化した(AAV8についてはN57Q、G58A、およびG58S;AAV9についてはN57QおよびG58A;データは示されない)。これは変異の質量分析から検出した唯一のクロストークのケースであったが、それは機能喪失型変異原性データの解釈の別の複雑さを強調する。
【0029】
これらの注意事項を考慮して、時間経過および機能獲得型変異誘発実験を通じて脱アミドの影響の証拠を開発した。我々のデータは、非常に早い時点での脱アミドに関連する機能損失におけるNG部位のサブセットの役割と一致する。我々の知る限りでは、この事象は過去に報告されていない。確かに、我々がこの減衰を特定するために使用した特定の実験手順は、非常に短い半減期ベクターNG脱アミド化の新規観察によって通知され、初期試料を冷蔵庫に1日でも保存することは、我々が観察した自発的脱アミド化の速度を考えると、遅期時点試料とのそれらの区別を低下させる可能性がある。処理後数日または数週間にわたるベクター調製物の活性を比較する貯蔵安定性実験は、我々の実験室jおよび他の製造グループでは日常的であるが、これらの比較は、活性減衰(およびNG部位脱アミド化)のほとんどまたは全てが完了したとき、ほとんどの場合、少なくとも7日経過したベクター材料で行われる。データは、改善されたカプシドを得るためのプロセス介入また
はN安定化変異原性アプローチの機会を強調する。広い観点から、AAVの自然生態における「脱アミド化時計」の役割を検討することも重要であり、この現象は、感染細胞の最新の翻訳されたウイルス粒子が次の感染ラウンドで有利になると推測される。
【0030】
NG脱アミド化誘導機能損失のメカニズムの土台は探索しなかったが、いくつかの顕著な可能性が存在する。AAV8およびAAV9 VP3のすべてのNGモチーフは、表面HVRループにある。AAV8では、NG514および540は、細胞受容体との相互作用により、形質導入において重要な役割を果たすことが知られている領域内の3倍軸付近に位置する。AAV8受容体結合部位は完全に調査されていないが、LamR受容体はAAV8形質導入に関与している。これらの研究は、これらの相互作用にとって重要であるとしてaa491-557を特定する。カプシドの機能的調査により、AAV9ガラクトース結合ドメインの残基が特定されたため、AAV9の受容体結合はAAV8よりも優れていると特徴付けされる。これらの残基のうち、単一アスパラギンは、N515が低レベル(3%)で脱アミド化されることを見出し、一方で、このドメインの他の2つのアスパラギン、N272およびN470は、脱アミド化されていないことを見出した。したがって、脱アミド化がガラクトース結合に影響を及ぼす可能性はあるものの、おそらくわずかな程度しかない。
【0031】
まとめると、AAVベクター脱アミド化が形質導入効率に影響を及ぼす可能性があることを特定し、アミドを安定化し、ベクター性能を向上させる戦略を示した。今後の主な目標は、これらの発見を適切な動物モデルシステムに拡張し、脱アミド化の影響およびより複雑な機能的状況における我々の安定化されたバリアントの性能を検討することであろう。組織向性およびカプシドと免疫系との相互作用に影響を及ぼす可能性があり、慎重に評価されなければならない。これらの複雑な影響は、カプシド内のすべての脱アミド化残基について確証的に決定することが非常に困難であろうため、可変AAV8アスパラギン459および499について成功したように、変異誘発による安定化のために脱アミド化のロット間可変性が高い限られた残基の数を標的とすることは慎重であり得る。加えて、当社の質量分析ワークフローを使用したベクター調製物の脱アミド化分析は、製造されたAAV遺伝子治療用医薬品のロットで機能の一貫性を達成するのに有益であることが証明され得る。
【0032】
「組換えAAV」または「rAAV」は、2つの要素、AAVカプシド、およびAAVカプシド内にパッケージされた少なくとも非AAVコード配列を含むベクターゲノムを含むDNAse耐性ウイルス粒子である。特に明記しない限り、この用語は「rAAVベクター」という句と互換的に使用され得る。rAAVは、任意の機能的AAV rep遺伝子または機能的AAVキャップ遺伝子を欠き、子孫を生成することができないため、「複製欠陥ウイルス」または「ウイルスベクター」である。特定の実施形態では、唯一のAAV配列は、AAV逆方向末端反復配列(ITR)であり、ITR間に位置する遺伝子および調節配列がAAVカプシド内にパッケージされることを可能にするために、典型的にはベクターゲノムの5’および3’最末端に位置する。
【0033】
本明細書で使用される場合、「ベクターゲノム」は、ウイルス粒子を形成するrAAVカプシドの内側にパッケージされる核酸配列を指す。かかる核酸配列は、AAV逆方向末端反復配列(ITR)を含む。本明細書の実施例では、ベクターゲノムは、少なくとも5’から3’に、AAV5’ITR、コード配列、およびAAV3’ITRを含む。AAV2からのITR、カプシドとは異なる供給源AAV、または完全長ITR以外が選択され得る。特定の実施形態では、ITRは、産生中のrep機能またはトランス相補AAVを提供するAAVと同じAAV供給源由来である。さらに、他のITRが使用され得る。さらに、ベクターゲノムは、遺伝子産物の発現を指示する制御配列を含む。ベクターゲノムの好適な成分が本明細書でより詳細に考察される。
【0034】
rAAVは、AAVカプシドおよびベクターゲノムからなる。AAVカプシドは、vp1の異種集団、vp2の異種集団、およびvp3タンパク質の異種集団の集合体である。本明細書で使用される、vpカプシドタンパク質を参照するために使用される場合、「異種」という用語またはその任意の文法的変形は、例えば、異なる修飾アミノ酸配列を有するvp1、vp2、またはvp3モノマー(タンパク質)を有する、同じではない要素からなる集団を指す。
【0035】
本明細書で使用される場合、vp1、vp2、およびvp3タンパク質(代替的にアイソフォームと称される)に関連して使用される「異種」という用語は、カプシド内のvp1、vp2、およびvp3タンパク質のアミノ酸配列の違いを指す。AAVカプシドは、vp1タンパク質内、vp2タンパク質内、およびvp3タンパク質内に亜集団を含み、予測されるアミノ酸残基からの修飾を有する。これらの亜集団は、少なくとも特定の脱アミド化アスパラギン(NまたはAsn)残基が含まれる。例えば、特定の亜集団は、アスパラギン-グリシン対中の少なくとも1つ、2つ、3つ、または4つの高度脱アミド化アスパラギン(N)位置を含み、任意で他の脱アミド化アミノ酸をさらに含み、脱アミド化は、アミノ酸変化および他の任意の修飾をもたらす。
【0036】
本明細書で使用される場合、vpタンパク質の「亜集団」は、別途指定されない限り、少なくとも1つの定義された共通の特徴を有し、少なくとも1つの群メンバーから参照群のすべてのメンバーよりも少ないメンバーからなるvpタンパク質の群を指す。例えば、vp1タンパク質の「亜集団」は、別途指定されない限り、組み立てられたAAVカプシド中の少なくとも1つの(1)vp1タンパク質であり、すべてのvp1タンパク質未満である。vp3タンパク質の「亜集団」は、別途指定されない限り、組み立てられたAAVカプシド中のすべてのvp3タンパク質よりも少ない1つ(1)vp3タンパク質であり得る。例えば、vp1タンパク質は、vpタンパク質の亜集団であり得、vp2タンパク質は、vpタンパク質の別個の亜集団であり得、vp3は、組み立てられたAAVカプシド中のvpタンパク質のさらなる亜集団であり得る。別の例では、vp1、vp2、およびvp3タンパク質は、例えば、少なくとも1つ、2つ、3つ、または4つの高度脱アミド化アスパラギン、例えば、アスパラギン-グリシン対で異なる修飾を有するサブ集団を含み得る。
【0037】
別途指定されない限り、高度脱アミド化は、参照アミノ酸位置での予測されたアミノ酸配列と比較して、参照アミノ酸位置での少なくとも45%の脱アミド化、少なくとも50%の脱アミド化、少なくとも60%の脱アミド化、少なくとも65%の脱アミド化、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも99%、または最大約100%の脱アミド化を指す(例えば、配列番号1[AAV1]、2[AAV3B]、4[AAV7]、5、[AAVrh32.33]、6[AAV8]、7[AAV9]、9[AAV8トリプル]、もしくは111[AAVhu37]の番号付けに基づくアミノ酸57、または配列番号3[AAV5]の番号付けに基づくアミノ酸56での少なくとも80%のアスパラギンは、総vp1タンパク質に基づいて脱アミド化され得、総vp1、vp2、およびvp3タンパク質に基づいて脱アミド化され得る)。かかる割合は、2Dゲル、質量分析技術、または他の好適な技術を使用して決定され得る。
【0038】
本明細書で使用される場合、「脱アミド化」AAVは、1つ以上のアミノ酸残基が、対応する核酸配列においてそれをコードするものとは異なる残基に誘導体化されているものである。
【0039】
理論に束縛されることを意図するものではないが、AAVカプシド中のvpタンパク質
中の少なくとも高度に脱アミドされた残基の脱アミド化は、本質的に非酵素的であると考えられ、選択されたアスパラギンを脱アミド化するカプシドタンパク質内の官能基、およびより少ない程度でグルタミン残基によって引き起こされる。大部分の脱アミド化vp1タンパク質の効率的なカプシド組み立ては、これらの事象がカプシド組み立て後に生じるか、または個々のモノマー(vp1、vp2、またはvp3)における脱アミドが構造的に十分許容され、ほとんどが組み立て動態に影響を及ぼさないことを示す。一般に、細胞侵入前に内部に位置すると考えられるVP1固有(VP1-u)領域(~aa1-137)における広範な脱アミド化は、カプシド組み立ての前にVP脱アミド化が生じ得ることを示唆する。Nの脱アミド化は、そのC末端残基の骨格窒素原子を介して、Asnの側鎖アミド基炭素原子に対して求核攻撃を行うことによって生じ得る。中間環閉鎖スクシンイミド残基が形成されると考えられる。次いで、スクシンイミド残基は、高速加水分解を行って、最終産物であるアスパラギン酸(Asp)またはイソアスパラギン酸(IsoAsp)をもたらす。したがって、特定の実施形態では、アスパラギン(NまたはAsn)の脱アミド化は、AspまたはIsoAspをもたらし、例えば、以下に例示するように、スクシンイミド中間体を介して相互変換され得る。
【化1】
【0040】
本明細書に提供されるように、VP1、VP2、またはVP3中の各脱アミド化Nは、独立して、アスパラギン酸(Asp)、イソアスパラギン酸(isoAsp)、アスパルテート、および/またはAspおよびisoAspの相互変換ブレンド、またはこれらの組み合わせであり得る。α-およびイソアスパラギン酸の任意の好適な比率が存在し得る。例えば、特定の実施形態では、比率は、10:1~1:10のアスパラギン対イソアスパラギン、約50:50のアスパラギン:イソアスパラギン、もしくは約1:3のアスパラギン:イソアスパラギン、または別の選択された比率であり得る。
【0041】
特定の実施形態では、1つ以上のグルタミン(Q)は、グルタミン酸(Glu)、すなわちα-グルタミン酸、γ-グルタミン酸(Glu)、またはα-およびγ-グルタミン酸のブレンドに誘導体化(脱アミド化)され得、共通のグルタリミド中間体を介して相互変換され得る。α-およびγ-グルタミン酸の任意の好適な比率が存在し得る。例えば、特定の実施形態では、比率は、10:1~1:10のα対γ、約50:50のα:γ、もしくは約1:3のα:γ、または別の選択された比率であり得る。
【化2】
【0042】
したがって、rAAVは、少なくとも1つの高度脱アミド化アスパラギンを含む少なくとも1つの亜集団を含む、脱アミド化アミノ酸を有するvp1、vp2、および/またはvp3タンパク質のrAAVカプシド中に亜集団を含む。さらに、他の修飾は、特に選択されたアスパラギン酸(DまたはAsp)残基位置での異性化を含み得る。さらに他の実施形態では、修飾は、Asp位置でのアミド化を含み得る。
【0043】
特定の実施形態では、AAVカプシドは、少なくとも4個~少なくとも約25個の脱アミド化アミノ酸残基位置を有するvp1、vp2、およびvp3の亜集団を含み、そのうちの少なくとも1~10%は、vpタンパク質のコードされたアミノ酸配列と比較して脱アミド化される。これらの大部分はN残基であり得る。しかしながら、Q残基は脱アミド化され得る。
【0044】
特定の実施形態では、rAAVは、実施例に提供され、参照により本明細書に組み込まれる表に示される位置に、2つ、3つ、4つ以上の脱アミド化残基の組み合わせを含む亜集団を有するvp1、vp2およびvp3タンパク質を有するAAVカプシドを有する。rAAVの脱アミド化は、2Dゲル電気泳動、および/または質量分析、および/またはタンパク質モデリング技術を使用して決定され得る。オンラインクロマトグラフィーは、NanoFlex source(Thermo Fisher Scientific)を備えたQ Exactive HFに結合されたAcclaim PepMapカラムおよびThermo UltiMate 3000 RSLCシステム(Thermo
Fisher Scientific)で実行され得る。MSデータは、Q Exactive HFのデータ依存性Top-20法を使用して取得され、調査スキャン(200~2000m/z)から最も豊富なまだ配列決定されていない前駆体イオンを動的に選択する。シーケンシングは、予測自動増加制御で決定された1e5イオンの標的値で、より高いエネルギー衝突解離断片化を介して行われ、4m/zのウィンドウで前駆体の単離を行った。m/z200で120,000の解像度で、調査スキャンを取得した。HCDスペクトルの解像度は、最大イオン注入時間が50ms、正規化された衝突エネルギーが30のm/z200で30,000に設定され得る。S-レンズRFレベルを50に設定して、消化物からのペプチドが占めるm/z領域の透過率を最適化できる。前駆体イオンは、単一、割り当てられていない、または断片化選択から6つ以上の電荷状態で除外され得る。BioPharma Finder 1.0ソフトウェア(Thermo Fischer Scientific)は、取得したデータの分析に使用され得る。ペプチドマッピングのために、固定変更としてカルバミドメチル化が設定された単一エントリのタンパク質FASTAデータベース、可変修飾として酸化、脱アミド、およびリン酸化の設
定、10ppm質量精度、高プロテアーゼ特異性、ならびにMS/MSスペクトルに対する信頼レベル0.8を使用して検索を行う。好適なプロテアーゼの例としては、例えば、トリプシンまたはキモトリプシンが含まれ得る。脱アミド化は、無傷分子の質量+0.984Da(-OHおよび-NH2基の質量差)を付加するので、脱アミド化ペプチドの質量分析的同定は比較的簡単である。特定のペプチドの脱アミド化率は、脱アミド化ペプチドの質量面積を、脱アミド化および天然ペプチドの面積の合計で割ることによって決定される。考えられる脱アミド化部位の数を考慮すると、異なる部位で脱アミド化されている等張種は、単一のピークで共移行し得る。したがって、複数の潜在的脱アミド化部位を有するペプチドに由来する断片イオンを使用して、複数の脱アミド化部位を特定または区別することができる。これらの事例では、観察された同位体パターン内の相対強度を使用して、異なる脱アミド化ペプチド異性体の相対的存在量を特異的に決定することができる。この方法は、すべての異性体種についての断片化効率が同じであり、脱アミド化部位において独立していることを想定する。これらの例示的な方法のいくつかの変形が使用され得ることは、当業者によって理解されるであろう。例えば、好適な質量分析器は、例えば、Waters XevoもしくはAgilent 6530などの四重飛行質量分析器(QTOF)、またはOrbitrap FusionまたはOrbitrap Velos(Thermo Fisher)などのオービトラップ装置を含み得る。好適な液体クロマトグラフィーシステムとしては、例えば、WatersまたはAgilentシステム(1100または1200シリーズ)からのAcquity UPLCシステムが含まれる。好適なデータ分析ソフトウェアとしては、例えば、MassLynx(Waters)、PinpointおよびPepfinder(Thermo Fischer Scientific)、Mascot(Matrix Science)、Peaks DB(Bioinformatics Solutions)が含まれ得る。さらに他の技法は、例えば、2017年6月16日にオンラインで公開されたX.Jin et al,Hu Gene Therapy Methods,Vol.28,No.5,pp.255-267に記載され得る。
【0045】
脱アミド化に加えて、他の修飾が生じても、1つのアミノ酸が異なるアミノ酸残基に変換されることはない。かかる修飾は、アセチル化残基、異性化、リン酸化、または酸化を含み得る。
【0046】
脱アミド化の調節:特定の実施形態では、AAVは、アスパラギン-グリシン対のグリシンを変更し、脱アミド化を低減するように修飾される。他の実施形態では、アスパラギンは、異なるアミノ酸、例えば、より遅い速度で脱アミド化するグルタミン、またはアミド基を欠くアミノ酸(例えば、グルタミンおよびアスパラギンが、アミド基を含む)、および/またはアミン基を欠くアミノ酸(例えば、リジン、アルギニン、およびヒスチジンが、アミン基を含む)に変更される。本明細書で使用される場合、アミドまたはアミン側基を欠くアミノ酸は、例えば、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、セリン、トレオニン、シスチン、フェニルアラニン、チロシン、またはトリプトファン、および/またはプロリンを指す。記載されるような修飾は、コードされたAAVアミノ酸配列に見出されるアスパラギン-グリシン対のうちの1つ、2つ、または3つにあり得る。特定の実施形態では、かかる修飾は、アスパラギン-グリシン対の4つすべてでは行われない。より低い脱アミド率を有する、AAVおよび/または操作されたAAVバリアントの脱アミドを低減するための方法が本明細書に提供される。加えて、または代替え的に、1つ以上の他のアミドアミノ酸を非アミドアミノ酸に変更して、AAVの脱アミド化を低減し得る。特定の実施形態では、本明細書に記載される変異AAVカプシドは、グリシンがアラニンまたはセリンに変化するように、アスパラギン-グリシン対において変異を含む。変異AAVカプシドは、参照AAVが天然に4つのNG対を含む1つ、2つ、または3つの変異を含み得る。特定の実施形態では、AAVカプシドは、参照AAVが天然に5つのNG対を含む1つ、2つ、3つ、または4つのかかる変異を含み得る。特定の実施
形態では、変異AAVカプシドは、NG対に単一の変異のみを含む。特定の実施形態では、変異AAVカプシドは、2つの異なるNG対に変異を含む。特定の実施形態では、変異AAVカプシドは、変異を含む2つの異なるNG対であり、AAVカプシド中の構造的に別個の位置に位置する。特定の実施形態では、変異は、VP1固有領域にはない。特定の実施形態では、変異の1つは、VP1固有領域にある。任意で、変異AAVカプシドは、NG対中に修飾を含まないが、NG対の外側に位置する1つ以上のアスパラギンまたはグルタミン中の脱アミド化を最小化または排除するための変異を含む。
【0047】
特定の実施形態では、野生型AAVカプシド中のNGの1つ以上を排除するAAVカプシドを操作することを含む、rAAVベクターの効力を増加させる方法が提供される。特定の実施形態では、「NG」の「G」のコード配列は、別のアミノ酸をコードするように操作される。以下の特定の例では、「S」または「A」が置換される。しかしながら、他の好適なアミノ酸コード配列が選択され得る。例えば、AAV8の番号付けに基づき、以下の位置のうちの少なくとも1つのコード配列についての以下の表を参照されたい:N57+1、N263+1、N385+1、N514+1、N540+1が修飾される。特定の実施形態では、AAV8変異は、N57位、N94位、N263位、N305位、Q467位、N479位、および/またはN653位でNG対を変更することを回避する。特定の実施形態では、他のAAVは、参照としてAAV8番号付けを使用して、AAV8との整列に基づいて決定される、対応するN位置での変異を回避する。
【0048】
これらのアミノ酸修飾は、従来の遺伝子工学技術によって行われ得る。例えば、修飾AAV vpコドンを含む核酸配列が生成され得、アスパラギン-グリシン対中のグリシンをコードするコドンのうちの1~3個が、グリシン以外のアミノ酸をコードするように修飾される。特定の実施形態では、修飾アスパラギンコドンを含む核酸配列は、アスパラギン-グリシン対のうちの1~3個が操作され得、その結果、修飾コドンはアスパラギン以外のアミノ酸をコードする。各修飾コドンは、異なるアミノ酸をコードし得る。代替的に、改変されたコドンのうちの1個以上は、同じアミノ酸をコードし得る。特定の実施形態では、これらの修飾AAV核酸配列は、天然カプシドよりも低い脱アミド化を有するカプシドを有する変異rAAVを生成するために使用され得る。かかる変異rAAVは、免疫原性が低下しており、および/または貯蔵、特に懸濁形態での貯蔵の際の安定性を増加させ得る。
【0049】
本明細書には、低減された脱アミド化を有するAAVカプシドをコードする核酸配列も提供される。DNA(ゲノムまたはcDNA)、またはRNA(例えば、mRNA)を含む、このAAVカプシドをコードする核酸配列を設計することは当該技術の範囲内である。かかる核酸配列は、選択されたシステム(すなわち、細胞型)における発現のためにコドン最適化され得、様々な方法によって設計することができる。この最適化は、オンラインで利用可能な方法(例えば、GeneArt)、公開された方法、またはコドン最適化サービスを提供する会社、例えば、DNA2.0(Menlo Park,CA)を使用して実行され得る。1つのコドン最適化方法は、例えば、米国国際特許公開第WO2015/012924号に記載され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。また、例えば、米国特許公開第2014/0032186号および米国特許公開第2006/0136184号を参照されたい。好適には、製品のオープンリーディングフレーム(ORF)の全長を修正する。しかしながら、いくつかの実施形態では、ORFの断片のみが改変され得る。これらの方法のうちの1つを使用することによって、任意の所与のポリペプチド配列に頻度を適用して、ポリペプチドをコードするコドン最適化コード領域の核酸断片を産生することができる。コドンへの実際の変更を実行するため、または本明細書に記載されるように設計されたコドン最適化コード領域を合成するために、いくつかのオプションが利用可能である。かかる修飾または合成は、当業者に周知の標準的かつ日常的な分子生物学的操作を使用して行うことができる。1つのアプローチでは、各80~90ヌク
レオチドの長さ、かつ所望の配列の長さにまたがる一連の相補的オリゴヌクレオチド対は、標準的な方法によって合成される。これらのオリゴヌクレオチド対は、アニールすると、凝集末端を含む80~90塩基対の二本鎖断片を形成するように合成され、例えば、対中の各オリゴヌクレオチドは、対中の他のオリゴヌクレオチドと相補的である領域を超えて3、4、5、6、7、8、9、10、またはそれ以上の塩基を伸長するように合成される。オリゴヌクレオチドの各対の一本鎖末端は、オリゴヌクレオチドの別の対の一本鎖末端とアニールするように設計される。オリゴヌクレオチド対をアニールさせ、次いで、これらの二本鎖断片のおよそ5~6個を、凝集性一本鎖末端を介して一緒にアニールさせ、次いで、それらを一緒にライゲーションし、標準的な細菌クローニングベクター、例えば、Invitrogen Corporation,Carlsbad,Califから入手可能なTOPO(登録商標)ベクターにクローニングする。次いで、構築物を標準的な方法で配列決定する。一緒にライゲーションされた80~90塩基対断片の5~6個の断片、すなわち、約500塩基対の断片からなるこれらの構築物のいくつかを調製し、所望の配列全体が一連のプラスミド構築物で表されるようにする。次いで、これらのプラスミドの挿入物を適切な制限酵素で切断し、一緒にライゲーションして、最終構築物を形成する。次いで、最終構築物を標準的な細菌クローニングベクターにクローニングし、配列決定する。追加の方法は、当業者にはすぐに明らかであろう。さらに、遺伝子合成は、商業的に容易に利用可能である。
【0050】
特定の実施形態では、複数の高度に脱アミド化された「NG」位置を含むAAVカプシドアイソフォーム(すなわち、VP1、VP2、VP3)の異種集団を有するAAVカプシドが提供される。特定の実施形態では、高度に脱アミド化された位置は、予測される完全長のVP1アミノ酸配列を参照して、以下に示す位置にある。他の実施形態では、カプシド遺伝子は、参照される「NG」が除去されるように修飾され、変異「NG」は、別の位置に操作される。
【0051】
特定の実施形態では、AAV1は、質量分析を使用して決定される、カプシド中のVPタンパク質の総量に基づいて、以下の表に定義されるように脱アミド化されるVPアイソフォームの異種集団のカプシド組成物により特徴付けされる。
【0052】
特定の実施形態では、AAVカプシドは、質量分析を使用して決定される、以下に提供される範囲で、以下の位置のうちの1つ以上で修飾される。好適な修飾には、脱アミド化標識された上記段落に記載の修飾が含まれ、本明細書に組み込まれる。
【0053】
特定の実施形態では、以下の位置、またはNに続くグリシンのうちの1つ以上は、本明細書に記載されるように修飾される。特定の実施形態では、57位、383位、512位、および/または718位のNに続くグリシンが保存されている(すなわち、未修飾のままである)AAV1変異が構築される。特定の実施形態では、前文で示した4つの位置のNGは、天然配列で保存される。残基番号は、配列番号1に再現される公開されたAAV1 VP1に基づく。
【0054】
特定の実施形態では、人工NGは、以下に示される位置の1つとは異なる位置に導入される。
【0055】
残基番号は、配列番号1に再現される公開されたAAV1配列に基づく。
【表1】
【0056】
特定の実施形態では、AAV3Bカプシドは、質量分析を使用して決定される、カプシド中のVPタンパク質の総量に基づいて、以下の表に定義されるように脱アミド化されるVPアイソフォームの異種集団のカプシド組成物により特徴付けされる。特定の実施形態では、AAVカプシドは、質量分析を使用して決定される、以下に提供される範囲で、以下の位置のうちの1つ以上で修飾される。好適な修飾には、脱アミド化標識された上記段落に記載の修飾が含まれ、本明細書に組み込まれる。特定の実施形態では、以下の位置、またはNに続くグリシンのうちの1つ以上は、本明細書に記載されるように修飾される。特定の実施形態では、57位、383位、512位、および/または718位のNに続くグリシンが保存されている(すなわち、未修飾のままである)AAV3変異が構築される。特定の実施形態では、前文で示した4つの位置のNGは、天然配列で保存される。残基番号は、配列番号2に再現される公開されたAAV3B VP1に基づく。特定の実施形態では、人工NGは、以下に示される位置の1つとは異なる位置に導入される。特定の実施形態では、カプシドは、「NG」対以外の位置で「N」または「Q」を減少させるように修飾される。残基番号は、配列番号2に再現される公開されたAAV3B配列に基づく
。
【表2】
【0057】
特定の実施形態では、AAV5カプシドは、質量分析を使用して決定される、カプシド中のVPタンパク質の総量に基づいて、以下の表に定義されるように脱アミド化されるVPアイソフォームの異種集団のカプシド組成物により特徴付けされる。特定の実施形態では、AAVカプシドは、質量分析を使用して決定されるように、以下に提供される範囲で、以下の位置のうちの1つ以上で修飾される。好適な修飾には、脱アミド化標識された上記段落に記載の修飾が含まれ、本明細書に組み込まれる。特定の実施形態では、以下の位置、またはNに続くグリシンのうちの1つ以上は、本明細書に記載されるように修飾される。特定の実施形態では、人工NGは、以下に示される位置の1つとは異なる位置に導入される。特定の実施形態では、カプシドは、「NG」対以外の位置で「N」または「Q」を減少させるように修飾される。残基番号は、配列番号3に再現される公開されたAAV5配列に基づく。
【表3】
【0058】
特定の実施形態では、AAV7カプシドは、質量分析を使用して決定される、カプシド中のVPタンパク質の総量に基づいて、以下の表に定義されるように脱アミド化されるVPアイソフォームの異種集団のカプシド組成物により特徴付けされる。特定の実施形態では、AAVカプシドは、質量分析を使用して決定されるように、以下に提供される範囲で、以下の位置のうちの1つ以上で修飾される。好適な修飾には、脱アミド化標識された上記段落に記載の修飾が含まれ、本明細書に組み込まれる。特定の実施形態では、以下の位置、またはNに続くグリシンのうちの1つ以上は、本明細書に記載されるように修飾される。特定の実施形態では、人工NGは、以下に示される位置の1つとは異なる位置に導入される。特定の実施形態では、カプシドは、「NG」対以外の位置で「N」または「Q」を減少させるように修飾される。残基番号は、配列番号4に再現される公開されたAAV7配列に基づく。
【表4】
【0059】
特定の実施形態では、AAVrh32.33カプシドは、質量分析を使用して決定される、カプシド中のVPタンパク質の総量に基づいて、以下の表に定義されるように脱アミド化されるVPアイソフォームの異種集団のカプシド組成物により特徴付けされる。特定の実施形態では、AAVカプシドは、質量分析を使用して決定される、以下に提供される範囲で、以下の位置のうちの1つ以上で修飾される。好適な修飾には、脱アミド化標識された上記段落に記載の修飾が含まれ、本明細書に組み込まれる。特定の実施形態では、以下の位置、またはNに続くグリシンのうちの1つ以上は、本明細書に記載されるように修飾される。特定の実施形態では、人工NGは、以下に示される位置の1つとは異なる位置に導入される。特定の実施形態では、カプシドは、「NG」対以外の位置で「N」または「Q」を減少させるように修飾される。残基番号は、配列番号5に再現される公開されたAAVrh32.33配列に基づく。
【表5】
【0060】
特定の実施形態では、AAV8カプシドは、質量分析を使用して決定される、カプシド中のVPタンパク質の総量に基づいて、以下の表に定義されるように脱アミド化されるVPアイソフォームの異種集団のカプシド組成物により特徴付けされる。好適な修飾には、脱アミド化標識された上記段落に記載の修飾が含まれ、本明細書に組み込まれる。特定の実施形態では、AAVカプシドは、質量分析を使用して決定される、以下に提供される範囲で、以下の位置のうちの1つ以上で修飾される。特定の実施形態では、以下の位置、またはNに続くグリシンのうちの1つ以上は、本明細書に記載されるように修飾される。特定の実施形態では、人工NGは、以下に示される位置の1つとは異なる位置に導入される。特定の実施形態では、人工NGは、以下に示される位置の1つとは異なる位置に導入される。特定の実施形態では、以下の位置、またはNに続くグリシンのうちの1つ以上は、本明細書に記載されるように修飾される。例えば、特定の実施形態では、Gは、例えば、58位、67位、95位、216位、264位、386位、411位、460位、500位、515位、または541位でSまたはAに修飾され得る。NG57/58がNS57/58またはNA57/58に改変される場合、脱アミド化の有意な減少が観察される。しかしながら、特定の実施形態では、NGがNSまたはNAに改変される場合、脱アミド化の増加が観察される。特定の実施形態では、NG対のNは、Gを保持しながらQに修飾される。特定の実施形態では、NG対の両方のアミノ酸が修飾される。特定の実施形態では、N385Qは、その位置における脱アミド化の有意な低減をもたらす。特定の実施形態では、N499Qは、その位置における脱アミド化の有意な増加をもたらす。特定の実施形態では、NG変異は、N263(例えば、N263A)に位置する対に作製される。特定の実施形態では、NG変異は、N514(例えば、N514A)に位置する対に作製される。特定の実施形態では、NG変異は、N540(例えば、N540A)に位置する対に作製される。特定の実施形態では、複数の変異およびこれらの位置での変異の少なくとも1つを含むAAV変異が操作される。特定の実施形態では、変異は、N57位に作製されない。特定の実施形態では、変異は、N94位に作製されない。特定の実施形態では、変異は、N305位に作製されない。特定の実施形態では、変異は、G386位に作製
されない。特定の実施形態では、変異は、Q467位に作製されない。特定の実施形態では、変異は、N479位に作製されない。特定の実施形態では、変異は、N653位に作製されない。特定の実施形態では、カプシドは、「NG」対以外の位置で「N」または「Q」を減少させるように修飾される。残基番号は、配列番号6に再現される公開されたAAV8配列に基づく。
【表6-1】
【表6-2】
【0061】
特定の実施形態では、変異は、AAV8 G264A/G515A(配列番号21)、AAV8G264A/G541A(配列番号23)、AAV8G515A/G541A(配列番号25)、またはAAV8 G264A/G515A/G541A(配列番号27)を含み得る。特定の実施形態では、これらの変異AAV8カプシドをコードする核酸配列が提供される。特定の実施形態では、核酸配列は、例えば、配列番号20(AAV8 G264A/G515A)、配列番号22(AAV8G264A/G541A)、配列番号24(AAV8G515A/G541A)、または配列番号26(AAV8 G264A/G515A/G541A)に提供される。特定の実施形態では、AAV8変異は、N499Q、N459Q、N305Q/N459Q、N305QN499Q、N459Q、N305Q/N459Q、N305q/N499Q、またはN205Q、N459Q、またはN305Q/N459Q、N499Qであり得る。特定の実施形態では、これらの変異は、G264A/G541A変異と組み合わされる。特定の実施形態では、変異は、AAV8 G264A/G541A/N499Q(配列番号115)、AAV8 G264A/G541A/N459Q(配列番号116)、AAV8 G264A/G541A/N305Q/N459Q(配列番号117)、AAV8 G264A/G541A/N305Q/N499Q(配列番号118)、G264A/G541A/N459Q/N499Q(配列番号119)、またはAAV8 G264A/G541A/N305Q/N459Q/N499Q(配列番号120)である。これらのAAV8変異をコードする核酸配列も包含される。
【0062】
特定の実施形態では、AAV9カプシドは、質量分析を使用して決定される、カプシド中のVPタンパク質の総量に基づいて、以下の表に定義されるように脱アミド化されるVPアイソフォームの異種集団のカプシド組成物により特徴付けされる。特定の実施形態では、AAVカプシドは、質量分析を使用して決定される、以下に提供される範囲で、以下の位置のうちの1つ以上で修飾される。好適な修飾には、脱アミド化標識された上記段落に記載の修飾が含まれ、本明細書に組み込まれる。特定の実施形態では、以下の位置、またはNに続くグリシンのうちの1つ以上は、本明細書に記載されるように修飾される。特定の実施形態では、AAV9カプシドがコードするN214/G215位は、N214Qに修飾され、これは、著しく増加した脱アミド化を有することが観察される。特定の実施
形態では、NG変異は、N452(例えば、N452A)に位置する対に作製される。特定の実施形態では、変異は、N57位に作製されない。特定の実施形態では、複数の変異およびこれらの位置での変異の少なくとも1つを含むAAV変異が操作される。特定の実施形態では、人工NGは、以下に示される位置の1つとは異なる位置に導入される。特定の実施形態では、カプシドは、「NG」対以外の位置で「N」または「Q」を減少させるように修飾される。残基番号は、配列番号7に再現される公開されたAAV9配列に基づく。
【表7】
【0063】
追加的に、または代替的に、AAVhu37カプシドは、配列番号36のアミノ酸配列をコードする核酸配列の産物であるvp1タンパク質の異種集団、配列番号36の少なくとも約アミノ酸138~738でのアミノ酸配列をコードする核酸配列の産物であるvp2タンパク質の異種集団、および配列番号36の少なくともアミノ酸204~738をコードする核酸配列の産物であるvp3タンパク質の異種集団を含み、vp1、vp2、およびvp3タンパク質は、配列番号36のアスパラギン-グリシン対中の少なくとも2つの高度脱アスパラギン(N)を含むアミノ酸修飾を有する亜集団を含み、任意で他の脱アミド化アミノ酸を含む亜集団をさらに含み、脱アミド化は、アミノ酸変化をもたらす。AAVhu37は、AAVhu 37 VP1(配列番号36)の番号付けに基づいて、例えばN57位、N263位、N385位、および/またはN514位に高度脱アミド化残基を有することによって特徴付けされる。
【0064】
脱アミド化は、以下の表および実施例に示されるように、他の残基において観察されている。特定の実施形態では、AAVhu37カプシドは、トリプシン酵素を用いた質量分析を使用して決定される、以下に提供される範囲で、以下の位置のうちの1つ以上で修飾される。特定の実施形態では、以下の位置、またはNに続くグリシンのうちの1つ以上は、本明細書に記載されるように修飾される。例えば、特定の実施形態では、Gは、例えば、58位、264位、386位、または515位でSまたはAに修飾され得る。一実施形態では、AAVhu37カプシドは、N57位/G58位からN57Q位またはG58A位で修飾され、この位置で減少した脱アミド化を有するカプシドを得る。別の実施形態では、N57/G58は、NS57/58またはNA57/58に改変される。しかしながら、特定の実施形態では、NGがNSまたはNAに改変される場合、脱アミド化の増加が観察される。特定の実施形態では、NG対のNは、Gを保持しながらQに修飾される。特定の実施形態では、NG対の両方のアミノ酸が修飾される。特定の実施形態では、N385Qは、その位置における脱アミド化の有意な低減をもたらす。特定の実施形態では、N499Qは、その位置における脱アミド化の有意な増加をもたらす。
【0065】
特定の実施形態では、AAVhu37は、これらまたは他の残基が、例えば、典型的には10%未満で脱アミド化され得、かつ/またはメチル化(例えば、~R487)(典型的には、所与の残基で5%未満、より典型的には1%未満)、異性化(例えば、D97で)(典型的には、所与の残基で5%未満、より典型的には1%未満、リン酸化(例えば、存在する場合、約10~約60%、または約10~約30%、または約20~約60%の範囲)(例えば、S149、~S153、~S474、~T570、~S665のうちの1つ以上で)、もしくは酸化(例えば、W248、W307、W307、M405、M437、M473、W480、W480、W505、M526、M544、M561、W621、M637、および/またはW697のうちの1つ以上で)を含む他の修飾を有し得る。任意で、Wは、キヌレニンに酸化し得る。
【表8】
【0066】
さらに他の位置は、これらまたは他の修飾(例えば、アセチル化またはさらなる脱アミド化)を有し得る。特定の実施形態では、AAVhu37 vp1カプシドタンパク質をコードする核酸配列は、配列番号37に提供される。他の実施形態では、配列番号37と70%~99.9%同一の核酸配列を選択して、AAVhu37カプシドタンパク質を発現し得る。特定の他の実施形態では、核酸配列は、配列番号37と少なくとも約75%同一、少なくとも80%同一、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%同一、または少なくとも99%~99.9%同一である。しかしながら、配列番号36のアミノ酸配列をコードする他の核酸配列は、rAAVhu37カプシドの産生に使用するために選択され得る。特定の実施形態では、核酸配列は、配列番号37の核酸配列、または配列番号37と少なくとも70%~99%同一、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも99%同一の配列を有し、配列番号36をコードする。特定の実施形態では、核酸配列は、配列番号37の核酸配列、または配列番号37の約nt412~約nt2214と少なくともと少なくとも70%~99%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも99%同一の配列を有し、配列番号36のvp2カプシドタンパク質(約aa138~738)をコードする。特定の実施形態では、核酸配列は、配列番号37の約nt610~約nt2214の核酸配列、または配列番号37のntと少なくともと少なくとも70%~99%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも99%同一の配列を有し、配列番号36のvp3カプシドタンパク質(約aa204~738)をコードする。EP 2 345 731 B1およびその中の配列番号88を参照されたく、これらは参照により組み込まれる。
【0067】
本明細書で使用される場合、「コードされたアミノ酸配列」は、アミノ酸に翻訳される参照核酸配列の既知のDNAコドンの翻訳に基づいて予測されるアミノ酸を指す。以下の表は、DNAコドンおよび20個の共通アミノ酸を例示し、1文字コード(SLC)および3文字コード(3LC)の両方を示す。
【表9】
【0068】
rAAVベクター
上述のように、新規AAV配列およびタンパク質は、rAAVの産生に有用であり、アンチセンス送達ベクター、遺伝子治療ベクター、またはワクチンベクターであり得る組換えAAVベクターにも有用である。加えて、本明細書に記載の操作されたAAVカプシドは、標的細胞および組織へのいくつかの好適な核酸分子の送達のためのrAAVベクターを操作するために使用され得る。
【0069】
AAVカプシドにパッケージングされ宿主細胞に送達されるゲノム配列は、典型的には、最低でもトランス遺伝子、およびその調節配列、およびAAV逆方向末端反復(ITR)から構成される。一本鎖AAVおよび自己相補的(sc)AAVの両方がrAAVに含まれる。導入遺伝子は、目的のポリペプチド、タンパク質、機能性RNA分子(例えば、miRNA、miRNA阻害剤)、または他の遺伝子産物をコードするベクター配列とは異種の核酸コード配列である。核酸コード配列は、標的組織の細胞中で導入遺伝子の転写、翻訳、および/または発現を可能にする様式で調節要素に作動可能に連結される。
【0070】
ベクターのAAV配列は、典型的には、シス作用性5′および3′逆方向末端反復配列を含む(例えば、B.J.Carter,「Handbook of Parvoviruses」,ed.,P.Tijsser,CRC Press,pp.155 168(1990)を参照されたい)。ITR配列は、約145bpの長さである。好ましくは、実質的にITRをコードする全体配列が分子内で使用されるが、これらの配列のある程度の軽微な修飾が許容される。これらのITR配列を修飾する能力は、当技術分野の範囲内である。(例えば、Sambrook et al,「Molecular Cloning.A Laboratory Manual」,2d ed.,Cold Spring Harbor Laboratory,New York(1989)、およびK.Fisher et al.,J.Virol.,70:520 532(1996)を参照されたい)。本発明で利用されるかかる分子の一例は、選択された導入遺伝子配列および関連する調節要素が5’および3’AAV ITR配列に隣接する導入遺伝子を含む「シス作用性」プラスミドである。一実施形態では、ITRは、カプシドを供給するものとは異なるAAV由来である。一実施形態では、AAV2由来のITR配列である。D配列および最終的な分解部位(trs)が欠失している、ΔITRと称される5’ITRの短縮バージョンが記載されている。他の実施形態では、完全長AAV5’および3’ITRが使用される。しかしながら、他のAAV起源からのITRが選択されてもよい。ITRの起源がAAV2からであり、AAVカプシドが別のAAV起源からのものである場合、得られたベクターは、シュードタイプであると称され得る。しかし、これらの要素の他の構造も適切であり得る。
【0071】
組換えAAVベクターについて上述した主要要素に加えて、ベクターは、プラスミドベクターでトランスフェクトされた、または本発明により産生されたウイルスに感染した細胞中でその転写、翻訳、および/または発現を可能にするような様式で導入遺伝子と作動可能に連結される必要な従来の制御要素も含む。本明細書で使用される場合、「作動可能に連結される」配列は、目的の遺伝子と隣接する発現制御配列、および目的の遺伝子を制御するためにトランスでまたは離れて作用する発現制御配列の両方が含まれる。
【0072】
調節制御要素は、典型的には、発現制御配列の一部として、例えば、選択される5’ITR配列とコード配列との間に位置するプロモーター配列を含む。構成的プロモーター、調節可能なプロモーター[例えば、WO2011/126808およびWO2013/04943を参照されたい]、組織特異的プロモーター、または生理学的ヒントに応答するプロモーターが、本明細書に記載されるベクターに使用され得る。プロモーターは、異なる供給源、例えば、ヒトサイトメガロウイルス(CMV)前初期エンハンサー/プロモーター、SV40前初期エンハンサー/プロモーター、JCポリオマウイルスプロモーター、ミエリン塩基性タンパク質(MBP)または神経膠原線維酸性タンパク質(GFAP)プロモーター、単純ヘルペスウイルス(HSV-1)潜伏関連プロモーター(LAP)、ラウス肉腫ウイルス(RSV)長末端反復(LTR)プロモーター、ニューロン特異的プロモーター(NSE)、血小板由来成長因子(PDGF)プロモーター、hSYN、メラニン濃縮ホルモン(MCH)プロモーター、CBA、マトリックスメタロプロテインプロモーター(MPP)、およびニワトリベータアクチンプロモーターから選択され得る。プロモーターに加えて、ベクターは、1つ以上の他の適切な転写開始、終結、エンハンサー配列、スプライシングおよびポリアデニル化(ポリA)シグナルなどの効率的なRNAプロセシングシグナル、細胞質mRNAを安定化させる配列、例えばWPRE、翻訳効率を高める配列(すなわち、コザックコンセンサス配列)、タンパク質の安定性を増強する配列、および必要に応じて、コードされた産物の分泌を増強する配列を含み得る。好適なエンハンサーの例は、CMVエンハンサーである。他の適切なエンハンサーには、所望の標的組織適応症に適切なものが含まれる。一実施形態では、発現カセットは、1つ以上の発現エンハンサーを含む。一実施形態では、発現カセットは、2つ以上の発現エンハンサーを含有する。これらのエンハンサーは同じであっても、互いに異なっていてもよい。例え
ば、エンハンサーは、CMV前初期エンハンサーを含み得る。このエンハンサーは、互いに隣接して位置する2つのコピーに存在し得る。代替的には、エンハンサーの二重コピーは、1つ以上の配列により分離される。さらに別の実施形態では、発現カセットは、イントロン、例えば、ニワトリベータアクチンイントロンをさらに含む。他の適切なイントロンは、当該分野において周知のもの、例えば、WO2011/126808に記載されているものなどを含む。好適なポリA配列の例には、例えば、SV40、SV50、ウシ成長ホルモン(bGH)、ヒト成長ホルモン、および合成ポリAが含まれる。任意で、1つ以上の配列を選択して、mRNAを安定させてもよい。かかる配列の一例は、修飾WPRE配列であり、これは、ポリA配列の上流およびコード配列の下流で操作され得る[例えば、MA Zanta-Boussif,et al,Gene Therapy(2009)16:605-619を参照されたい。
【0073】
これらのrAAVは、特に、防御免疫を誘導することを含む、治療目的および免疫化のための遺伝子送達に適している。さらに、本発明の組成物は、インビトロで所望の遺伝子産物を産生するために使用され得る。インビトロ産生のために、所望の産物(例えば、タンパク質)は、所望の産物をコードする分子を含むrAAVで宿主細胞をトランスフェクションし、発現を可能にする条件下で細胞培養物を培養した後、所望の培養物から得ることができる。次いで、発現した産物は、所望される場合、精製および単離され得る。トランスフェクション、細胞培養、精製、および単離に好適な技術は、当業者に既知である。
【0074】
治療用導入遺伝子
導入遺伝子によってコードされる有用な産物としては、欠損または欠損遺伝子を置き換え、不活性化または「ノックアウト」、または「ノックダウン」または望ましくない高レベルで発現している遺伝子の発現を低下させる、または所望の治療効果を有する遺伝子産物を送達する様々な遺伝子産物が含まれる。ほとんどの実施形態では、治療は、「体細胞遺伝子治療」、すなわち、精子または卵子を産生しない体の細胞への遺伝子の導入である。特定の実施形態では、導入遺伝子発現タンパク質は、天然ヒト配列の配列を有する。しかしながら、他の実施形態では、合成タンパク質が発現される。かかるタンパク質は、ヒトの治療を企図するか、または他の実施形態では、イヌもしくはネコ集団などの同伴動物を含む動物の治療、またはヒト集団と接触する家畜もしくは他の動物の治療のために設計され得る。
【0075】
好適な遺伝子産物の例としては、家族性高コレステロール血症、筋ジストロフィー、嚢胞性線維症、および希少疾患または孤児疾患に関連するものが含まれ得る。かかる希少疾患の例としては、脊髄性筋萎縮症(SMA)、ハンチントン病、レット症候群(例えば、メチル-CpG結合タンパク質2(MeCP2)、UniProtKB-P51608)、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、デュシェンヌ型筋ジストロフィー、フリードライヒ運動失調症(例えば、フラタキシン)、プログラニュリン(PRGN)(前頭部認知症(FTD)、進行性非流暢性失語症(PNFA)、および意味認知症を含む非アルツハイマー性脳変性に関連する)などが含まれる。例えば、www.orpha.net/consor/cgi-bin/Disease_Search_List.php;rarediseases.info.nih.gov/diseasesを参照されたい。
【0076】
好適な遺伝子の例としては、例えば、インスリン、グルカゴン、グルカゴン様ペプチド-1(GLP1)、成長ホルモン(GH)、副甲状腺ホルモン(PTH)、成長ホルモン放出因子(GRF)、卵胞刺激ホルモン(FSH)、黄体形成ホルモン(LH)、ヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)、血管内皮増殖因子(VEGF)、アンジオポエチン、アンジオスタチン、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)、エリスロポエチン(EPO)(例えば、ヒト、イヌ、またはネコepoを含む)、結合組織成長因子(CTGF)、好中球因子、例えば塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)、酸性線維芽細胞成長因子(aF
GF)、上皮成長因子(EGF)、血小板由来成長因子(PDGF)、インスリン成長因子IおよびII(IGF-IおよびIGF-II)、TGFα、アクチビン、インヒビンを含む形質転換,成長因子αスーパーファミリーのうちのいずれか1つ、または骨形成タンパク質(BMP)BMP1-15のうちのいずれか、成長因子のヘレグルイン/ニューレグリン/ARIA/neu分化因子(NDF)ファミリー、神経成長因子(NGF)、脳由来神経栄養因子(BDNF)、ニューロトロフィンNT-3およびNT-4/5、毛様体神経栄養因子(CNTF)、グリア細胞株由来神経栄養因子(GDNF)、ニュールツリン、アグリンのうちのいずれか1つ、セマフォリン/コラプシン、ネトリン1およびネトリン2、肝細胞増殖因子(HGF)、エフリン、ノギン、ソニックヘッジホッグ、チロシンヒドロキシラーゼのファミリーのうちのいずれか1つを含むがこれらに限定されない、ホルモンならびに成長および分化因子が含まれ得る。
【0077】
他の有用な導入遺伝子産物としては、トロンボポエチン(TPO)、インターロイキン(IL)、IL-1からIL-36(例えば、ヒトインターロイキンIL-1、IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-3、IL-4、IL-6、IL-8、IL-12、IL-11、IL-12、IL-13、IL-18、IL-31、IL-35)、単球走化性タンパク質、白血病阻害因子、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、Fasリガンド、腫瘍壊死因子αおよびβ、インターフェロンα、β、およびγ、幹細胞因子、flk-2/flt3リガンドなどのサイトカインならびにリンホカインを含むがこれらに限定されない免疫系を制御するタンパク質が含まれる。免疫系によって産生される遺伝子産物も本発明において有用である。これらには、免疫グロブリンIgG、IgM、IgA、IgD、およびIgE、キメラ免疫グロブリン、ヒト化抗体、一本鎖抗体、T細胞受容体、キメラT細胞受容体、一本鎖T細胞受容体、クラスIおよびクラスII MHC分子、ならびに操作された免疫グロブリンおよびMHC分子が含まれるがこれらに限定されない。例えば、特定の実施形態では、rAAV抗体は、例えば、抗IgE、抗IL31、抗CD20、抗NGF、抗GnRHなどのイヌまたはネコ抗体を送達するように設計され得る。有用な遺伝子産物としては、補体調節タンパク質、膜補因子タンパク質(MCP)、崩壊促進因子(DAF)、CR1、CF2、CD59、およびC1エステラーゼ阻害剤(C1-INH)などの補体制御性タンパク質も含まれる。
【0078】
さらに他の有用な遺伝子産物としては、ホルモン、成長因子、サイトカイン、リンホカイン、制御性タンパク質、および免疫系タンパク質の受容体のうちのいずれか1つが含まれる。本発明は、低密度リポタンパク質(LDL)受容体、高密度リポタンパク質(HDL)受容体、超低密度リポタンパク質(VLDL)受容体、およびスカベンジャー受容体を含む、コレステロール制御および/または脂質調節のための受容体を包含する。本発明はまた、糖質コルチコイド受容体およびエストロゲン受容体、ビタミンD受容体および他の核受容体を含むステロイドホルモン受容体スーパーファミリーのメンバーなどの遺伝子産物を包含する。加えて、有用な遺伝子産物としては、jun、fos、max、mad、血清応答因子(SRF)、AP-1、AP2、myb、MyoDおよびミオゲニンなどの転写因子、タンパク質を含むETSボックス、TFE3、E2F、ATF1、ATF2、ATF3、ATF4、ZF5、NFAT、CREB、HNF-4、C/EBP、SP1、CCAATボックス結合タンパク質、インターフェロン制御因子(IRF-1)、ウィルムス腫瘍タンパク質、ETS結合タンパク質、STAT、GATAボックス結合タンパク質、例えばGATA-3、ならびに翼状螺旋タンパク質のフォークヘッドファミリーが含まれる。
【0079】
他の有用な遺伝子産物としては、カルバモイルシンセターゼI、オルニチントランスカルバミラーゼ(OTC)、アルギノコハク酸シンテターゼ、アルギノコハク酸リアーゼ欠乏症の治療のためのアルギノコハク酸リアーゼ(ASL)、アルギナーゼ、フマル酢酸ヒドロラーゼ、フェニルアラニンヒドロキシラーゼ、アルファ-1アンチトリプシン、アカ
ゲザルアルファ-フェトプロテイン(AFP)、アカゲザル絨毛性ゴナドトロピン(CG)、グルコース-6-ホスファターゼ、ポルホビリノーゲンデアミナーゼ、シスタチオンベータ-シンターゼ、分枝鎖ケト酸デカルボキシラーゼ、アルブミン、イソバレリル-coAデヒドロゲナーゼ、プロピオニルCoAカルボキシラーゼ、メチルマロニルCoAムターゼ、グルタリルCoAデヒドロゲナーゼ、インスリン、ベータ-グルコシダーゼ、ピルビン酸カルボキシレート、肝ホスホリラーゼ、ホスホリラーゼキナーゼ、グリシンデカルボキシラーゼ、H-タンパク質、T-タンパク質、嚢胞性線維症膜貫通制御因子(CFTR)配列、およびジストロフィン遺伝子産物[例えば、ミニ-またはマイクロ-ジストロフィン]が含まれる。さらに他の有用な遺伝子産物は、酵素補充療法に有用であり得るような酵素を含み、これは酵素の不十分な活性に起因する様々な状態において有用である。例えば、マンノース-6-リン酸を含む酵素は、リソソーム蓄積症の治療に利用され得る(例えば、好適な遺伝子は、β-グルクロニダーゼ(GUSB)をコードする遺伝子を含む)。
【0080】
特定の実施形態では、rAAVは、遺伝子編集システムで使用され得、システムは、1つのrAAAVまたは複数のrAAV系統の共投与を伴い得る。例えば、rAAVは、SpCas9、SaCas9、ARCUS、Cpf1、および他の好適な遺伝子編集構築物を送達するように操作され得る。
【0081】
さらに他の有用な遺伝子産物としては、血友病B(第IX因子を含む)および血友病A(第VIII因子およびそのバリアント、例えばヘテロ二量体およびB-欠失ドメインの軽鎖ならびに重鎖を含む;米国特許第6,200,560号および米国特許第6,221,349号)を含む血友病の治療に使用されるものが含まれる。いくつかの実施形態では、ミニ遺伝子は、10個のアミノ酸シグナル配列をコードする第VII因子重鎖の最初の57塩基対、ならびにヒト成長ホルモン(hG H)ポリアデニル化配列を含む。代替的な実施形態では、ミニ遺伝子は、A1およびA2ドメイン、ならびにBドメインのN末端からの5個のアミノ酸、かつ/またはBドメインのC末端の85個のアミノ酸、ならびにA3、C1、およびC2ドメインをさらに含む。さらに他の実施形態では、第VIII因子重鎖および軽鎖をコードする核酸は、Bドメインの14個のアミノ酸をコードする42個の核酸によって分離される単一ミニ遺伝子内に提供される[米国特許第6,200,560号]。
【0082】
他の有用な遺伝子産物としては、挿入、欠失、またはアミノ酸置換を含む非天然アミノ酸配列を有するキメラまたはハイブリッドポリペプチドなどの非天然ポリペプチドが含まれる。例えば、一本鎖操作された免疫グロブリンは、特定の免疫不全患者において有用であり得る。他の種類の非天然遺伝子配列としては、アンチセンス分子およびリボザイムなどの触媒核酸が含まれ、標的の過剰発現を低減するために使用され得る。
【0083】
遺伝子の発現の低減および/または調節は、がんおよび乾癬と同様に、過増殖細胞を特徴とする過増殖状態の治療に特に望ましい。標的ポリペプチドとしては、正常細胞と比較して、過剰増殖細胞において排他的またはより高いレベルで産生されるポリペプチドが含まれる。標的抗原としては、myb、myc、fynなどのがん遺伝子、ならびに転座遺伝子bcr/abl、ras、src、P53、neu、trk、およびEGRFによってコードされるポリペプチドが含まれる。標的抗原としてのがん遺伝子産物に加えて、抗がん治療および保護レジメンのための標的ポリペプチドは、B細胞リンパ腫によって作製された抗体の可変領域およびT細胞リンパ腫のT細胞受容体の可変領域を含み、いくつかの実施形態では、自己免疫疾患の標的抗原としても使用される。他の腫瘍関連ポリペプチドは、モノクローナル抗体17-1Aおよび葉酸結合ポリペプチドによって認識されるポリペプチドを含む腫瘍細胞中でより高いレベルで見出されるポリペプチドなどの標的ポリペプチドとして使用することができる。
【0084】
他の好適な治療用ポリペプチドおよびタンパク質としては、細胞受容体および「自己」指向性抗体を産生する細胞を含む自己免疫に関連する標的に対する広範な防御免疫応答を付与することにより、自己免疫疾患および障害に罹患する個体を治療するために有用であり得るものが含まれる。T細胞媒介性自己免疫疾患としては、関節リウマチ(RA)、多発性硬化症(MS)、シェーグレン症候群、サルコイドーシス、インスリン依存性糖尿病(IDDM)、自己免疫性甲状腺炎、反応性関節炎、強直性脊椎炎、強皮症、多発性筋炎、皮膚筋炎、乾癬、血管炎、ウェゲナー肉芽腫症、クローン病、および潰瘍性大腸炎が含まれる。これらの疾患の各々は、内因性抗原と結合し、自己免疫疾患に関連する炎症カスケードを開始するT細胞受容体(TCR)を特徴とする。
【0085】
rAAVを介して送達され得るさらなる例示的な遺伝子にとしては、限定されないが、グリコーゲン蓄積症または1A型欠乏症(GSD1)に関連するグルコース-6-ホスファターゼ、PEPCK欠乏症に関連するホスホエノールピルビン酸-カルボキシキナーゼ(PEPCK)、発作および重度神経発達障害に関連するセリン/スレオニンキナーゼ9(STK9)としても知られるサイクリン依存性キナーゼ様5(CDKL5)、ガラクトース血症に関連するガラクトース-1リン酸ウリジルトランスフェラーゼ、フェニルケトン尿症(PKU)に関連するフェニルアラニンヒドロキシラーゼ、メープルシロップ尿症に関連する分枝鎖アルファ-ケト酸デヒドロゲナーゼ、チロシン血症1型に関連するフマリルアセト酢酸ヒドラーゼ、メチルマロン酸血症に関連するメチルマロニル-CoAムターゼ、中鎖アセチルCoA欠乏症に関連する中鎖アシルCoAデヒドロゲナーゼ、オルニチントランスカルバミラーゼ欠損症に関連するオルニチントランスカルバミラーゼ(OTC)、シトルリン血症に関連するアルギニノコハク酸シンテターゼ(ASS1)、レシチン-コレステロールアシルトランスフェラーゼ(LCAT)欠乏症、アメチルマロン酸血症(MMA)、ニーマンピック病、C1型)、プロピオン酸血症(PA)、家族性高コレステロール血症(FH)に関連する低密度リポタンパク質受容体(LDLR)タンパク質、クリグラー・ナジャー病に関連するUDP-グルコウロシルトランスフェラーゼ、重症複合免疫不全症に関連するアデノシンデアミナーゼ、痛風およびレッシュニャン症候群に関連するヒポキサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ、ビオチミダーゼ欠乏症に関連するビオチミダーゼ、ファブリー病に関連するアルファ-ガラクトシダーゼA(a-Gal A))、ウィルソン病に関連するATP7B、ゴーシェ病2型および3型に関連するベータグルコセレブロシダーゼ、ゼルウィガー症候群に関連するペルオキシソーム膜タンパク質70kDa、異染性白質ジストロフィーに関連するイルスルファターゼA(ARSA)、クラッベ病に関連するガラクトセレブロシダーゼ(GALC)酵素、ポンペ病に関連するアルファグルコシダーゼ(GAA)、ニーマンピック病A型に関連するスフィンゴミエリナーゼ(SMPD1)遺伝子、成人発症II型シトルリン血症(CTLN2)に関連するアルギニノスクシン酸シンターゼ、尿素サイクル障害に関連するカルバモイルリン酸シンターゼ1(CPS1)、脊髄性筋萎縮症に関連する生存運動ニューロン(SMN)タンパク質、ファーバー脂肪肉芽腫症に関連するセラミダーゼ、GM2ガングリオシドーシスおよびテイサックスおよびサンドホフ病に関連するb-ヘキソサミニダーゼ、アスパルチル-グルコサミニウリアに関連するアスパルチル-グルコサミニダーゼ、フコシドーシスに関連するa-フコシダーゼ、アルファ-マンノシドーシスに関連するα-マンノシダーゼ、急性間欠性ポルフィリン症(AIP)に関連するポルホビリノーゲンデアミナーゼ、アルファ-1アンチトリプシン欠乏症(肺気腫)の治療のためのアルファ-1アンチトリプシン、サラセミアまたは腎不全による貧血の治療のためのエリスロポエチン、虚血性疾患の治療のための血管内皮増殖因子、アンジオポエチン-1、および線維芽細胞増殖因子、例えば、アテローム性動脈硬化症、血栓症、または塞栓症に見られる閉塞した血管の治療のためのトロンボモジュリンおよび組織因子経路阻害剤、パーキンソン病の治療のための芳香族アミノ酸デカルボキシラーゼ(AADC)、およびチロシンヒドロキシラーゼ(TH)、うっ血性心不全の治療のためのベータアドレナリン受容体、ホス
ホランバンに対するアンチセンスまたはその変異体、筋節(小胞体)アデノシントリホスファターゼ-2(SERCA2)、および心臓アデニル酸シクラーゼ、様々ながんの治療のためのp53などの腫瘍抑制遺伝子、炎症性および免疫障害およびがんの治療のための様々なインターロイキンのうちの1つのようなサイトカイン、筋ジストロフィーの治療のためのジストロフィンまたはミニジストロフィンおよびユートロフィンまたはミニトロフィン、ならびに糖尿病の治療のためのインスリンまたはGLP-1が含まれる。
【0086】
特定の実施形態では、本明細書に記載されるrAAVは、ムコ多糖症(MPS)障害の治療において使用され得る。かかるrAAVは、MPS I(ハーラー、ハーラー・シャイエおよびシャイエ症候群)を治療するためのα-L-イズロニダーゼ(IDUA)をコードする核酸配列、MPS II(ハンター症候群)を治療するためのイズロン酸-2-スルファターゼ(IDS)をコードする核酸配列、MPSIII A、B、C、およびD(サンフィリッポ症候群)を治療するためのスルファミダーゼ(SGSH)をコードする核酸配列、MPS IV AおよびB(モルキオ症候群)を治療するためのN-アセチルガラクトサミン-6-硫酸スルファターゼ(GALNS)をコードする核酸配列、MPS
VI(マロトー・ラミー症候群)を治療するためのアリールスルファターゼB(ARSB)をコードする核酸配列、MPSI IX(ヒアルロニダーゼ欠損症)を治療するためのヒアルロニダーゼをコードする核酸配列、ならびにMPS VII(スライ症候群)を治療するためのベータグルクロニダーゼをコードする核酸配列を運ぶことを含み得る。
【0087】
免疫原性導入遺伝子
いくつかの実施形態では、がんに関連する遺伝子産物(例えば、腫瘍抑制因子)をコードする核酸を含むrAAVベクターは、がんを有する対象にrAAVベクターを収容するrAAVを投与することによって、がんを治療するために使用され得る。いくつかの実施形態では、がんに関連する遺伝子産物(例えば、がん遺伝子)の発現を阻害する低分子干渉核酸(例えば、shRNA、miRNA)をコードする核酸を含むrAAVベクターは、がんを有する対象にrAAVベクターを収容するrAAVを投与することによって、がんを治療するために使用され得る。いくつかの実施形態では、がんに関連する遺伝子産物(またはがんに関連する遺伝子の発現を阻害する機能性RNA)をコードする核酸を含むrAAVベクターは、研究目的、例えば、がんを研究するために、またはがんを治療する治療薬を特定するために使用され得る。以下は、がんの発症に関連することが知られている例示的な遺伝子(例えば、がん遺伝子および腫瘍抑制因子)の非限定的なリストである:AARS、ABCB1、ABCC4、ABI2、ABL1、ABL2、ACK1、ACP2、ACY1、ADSL、AK1、AKR1C2、AKT1、ALB、ANPEP、ANXA5、ANXA7、AP2M1、APC、ARHGAP5、ARHGEF5、ARID4A、ASNS、ATF4、ATM、ATP5B、ATP5O、AXL、BARD1、BAX、BCL2、BHLHB2、BLMH、BRAF、BRCA1、BRCA2、BTK、CANX、CAP1、CAPN1、CAPNS1、CAV1、CBFB、CBLB、CCL2、CCND1、CCND2、CCND3、CCNE1、CCT5、CCYR61、CD24、CD44、CD59、CDC20、CDC25、CDC25A、CDC25B、CDC2L5、CDK10、CDK4、CDK5、CDK9、CDKL1、CDKN1A、CDKN1B、CDKN1C、CDKN2A、CDKN2B、CDKN2D、CEBPG、CENPC1、CGRRF1、CHAF1A、CIB1、CKMT1、CLK1、CLK2、CLK3、CLNS1A、CLTC、COL1A1、COL6A3、COX6C、COX7A2、CRAT、CRHR1、CSF1R、CSK、CSNK1G2、CTNNA1、CTNNB1、CTPS、CTSC、CTSD、CUL1、CYR61、DCC、DCN、DDX10、DEK、DHCR7、DHRS2、DHX8、DLG3、DVL1、DVL3、E2F1、E2F3、E2F5、EGFR、EGR1、EIF5、EPHA2、ERBB2、ERBB3、ERBB4、ERCC3、ETV1、ETV3、ETV6、F2R、FASTK、FBN1、FBN2、FES、FGFR1、FGR、FK
BP8、FN1、FOS、FOSL1、FOSL2、FOXG1A、FOXO1A、FRAP1、FRZB、FTL、FZD2、FZD5、FZD9、G22P1、GAS6、GCN5L2、GDF15、GNA13、GNAS、GNB2、GNB2L1、GPR39、GRB2、GSK3A、GSPT1、GTF2I、HDAC1、HDGF、HMMR、HPRT1、HRB、HSPA4、HSPA5、HSPA8、HSPB1、HSPH1、HYAL1、HYOU1、ICAM1、ID1、ID2、IDUA、IER3、IFITM1、IGF1R、IGF2R、IGFBP3、IGFBP4、IGFBP5、IL1B、ILK、ING1、IRF3、ITGA3、ITGA6、ITGB4、JAK1、JARID1A、JUN、JUNB、JUND、K-ALPHA-1、KIT、KITLG、KLK10、KPNA2、KRAS2、KRT18、KRT2A、KRT9、LAMB1、LAMP2、LCK、LCN2、LEP、LITAF、LRPAP1、LTF、LYN、LZTR1、MADH1、MAP2K2、MAP3K8、MAPK12、MAPK13、MAPKAPK3、MAPRE1、MARS、MAS1、MCC、MCM2、MCM4、MDM2、MDM4、MET、MGST1、MICB、MLLT3、MME、MMP1、MMP14、MMP17、MMP2、MNDA、MSH2、MSH6、MT3、MYB、MYBL1、MYBL2、MYC、MYCL1、MYCN、MYD88、MYL9、MYLK、NEO1、NF1、NF2、NFKB1、NFKB2、NFSF7、NID、NINE、NMBR、NME1、NME2、NME3、NOTCH1、NOTCH2、NOTCH4、NPM1、NQO1、NR1D1、NR2F1、NR2F6、NRAS、NRG1、NSEP1、OSM、PA2G4、PABPC1、PCNA、PCTK1、PCTK2、PCTK3、PDGFA、PDGFB、PDGFRA、PDPK1、PEA15、PFDN4、PFDN5、PGAM1、PHB、PIK3CA、PIK3CB、PIK3CG、PIM1、PKM2、PKMYT1、PLK2、PPARD、PPARG、PPIH、PPP1CA、PPP2R5A、PRDX2、PRDX4、PRKAR1A、PRKCBP1、PRNP、PRSS15、PSMA1、PTCH、PTEN、PTGS1、PTMA、PTN、PTPRN、RAB5A、RAC1、RAD50、RAF1、RALBP1、RAP1A、RARA、RARB、RASGRF1、RB1、RBBP4、RBL2、REA、REL、RELA、RELB、RET、RFC2、RGS19、RHOA、RHOB、RHOC、RHOD、RIPK1、RPN2、RPS6 KB1、RRM1、SARS、SELENBP1、SEMA3C、SEMA4D、SEPP1、SERPINH1、SFN、SFPQ、SFRS7、SHB、SHH、SIAH2、SIVA、SIVA TP53、SKI、SKIL、SLC16A1、SLC1A4、SLC20A1、SMO、スフィンゴミエリンホスホジエステラーゼ1(SMPD1)、SNAI2、SND1、SNRPB2、SOCS1、SOCS3、SOD1、SORT1、SPINT2、SPRY2、SRC、SRPX、STAT1、STAT2、STAT3、STAT5B、STC1、TAF1、TBL3、TBRG4、TCF1、TCF7L2、TFAP2C、TFDP1、TFDP2、TGFA、TGFB1、TGFBI、TGFBR2、TGFBR3、THBS1、TIE、TIMP1、TIMP3、TJP1、TK1、TLE1、TNF、TNFRSF10A、TNFRSF10B、TNFRSF1A、TNFRSF1B、TNFRSF6、TNFSF7、TNK1、TOB1、TP53、TP53BP2、TP5313、TP73、TPBG、TPT1、TRADD、TRAM1、TRRAP、TSG101、TUFM、TXNRD1、TYRO3、UBC、UBE2L6、UCHL1、USP7、VDAC1、VEGF、VHL、VIL2、WEE1、WNT1、WNT2、WNT2B、WNT3、WNT5A、WT1、XRCC1、YES1、YWHAB、YWHAZ、ZAP70、およびZNF9。
【0088】
rAAVベクターは、導入遺伝子として、アポトーシスを調節するタンパク質または機能的RNAをコードする核酸を含み得る。以下は、本発明の特定の実施形態での導入遺伝子として有用であるこれらの遺伝子およびその相同体の発現を阻害する、アポトーシスに関連する遺伝子、ならびにこれらの遺伝子およびその相同体の産物をコードする、ならび
に低分子干渉核酸(例えば、shRNA、miRNA)をコードする核酸の非限定的なリストである:RPS27A、ABL1、AKT1、APAF1、BAD、BAG1、BAG3、BAG4、BAK1、BAX、BCL10、BCL2、BCL2A1、BCL2L1、BCL2L10、BCL2L11、BCL2L12、BCL2L13、BCL2L2、BCLAF1、BFAR、BID、BIK、NAIP、BIRC2、BIRC3、XIAP、BIRC5、BIRC6、BIRC7、BIRC8、BNIP1、BNIP2、BNIP3、BNIP3L、BOK、BRAF、CARD10、CARD11、NLRC4、CARD14、NOD2、NOD1、CARD6、CARDS、CARDS、CASP1、CASP10、CASP14、CASP2、CASP3、CASP4、CASP5、CASP6、CASP7、CASP8、CASP9、CFLAR、CIDEA、CIDEB、CRADD、DAPK1、DAPK2、DFFA、DFFB、FADD、GADD45A、GDNF、HRK、IGF1R、LTA、LTBR、MCL1、NOL3、PYCARD、RIPK1、RIPK2、TNF、TNFRSF10A、TNFRSF10B、TNFRSF10C、TNFRSF10D、TNFRSF11B、TNFRSF12A、TNFRSF14、TNFRSF19、TNFRSF1A、TNFRSF1B、TNFRSF21、TNFRSF25、CD40、FAS、TNFRSF6B、CD27、TNFRSF9、TNFSF10、TNFSF14、TNFSF18、CD40LG、FASLG、CD70、TNFSF8、TNFSF9、TP53、TP53BP2、TP73、TP63、TRADD、TRAF1、TRAF2、TRAF3、TRAF4、およびTRAF5。
【0089】
有用な導入遺伝子産物としては、miRNAも含まれる。miRNAおよび他の低分子干渉核酸は、標的RNA転写産物の切断/分解または標的メッセンジャーRNA(mRNA)の翻訳抑制を介して遺伝子発現を制御する。miRNAは、典型的には、最終的な19~25の非翻訳RNA産物として天然に発現される。miRNAは、標的mRNAの3′非翻訳領域(UTR)との配列特異的相互作用を通じてそれらの活性を示す。これらの内因性発現miRNAはヘアピン前駆体を形成し、その後、miRNA二本鎖に、さらに「成熟」一本鎖miRNA分子に処理される。この成熟miRNAは、成熟miRNAとの相補性に基づいて、例えば、3′UTR領域内の標的mRNAの標的部位を特定する、多タンパク質複合体miRISCを誘導する。
【0090】
以下の非限定的なmiRNA遺伝子およびその相同体のリストは、導入遺伝子、または以下の方法の特定の実施形態での導入遺伝子(例えば、miRNAスポンジ、アンチセンスオリゴヌクレオチド、TuD RNA)によってコードされる低分子干渉核酸の標的として有用である:hsa-let-7a、hsa-let-7a*、hsa-let-7b、hsa-let-7b*、hsa-let-7c、hsa-let-7c*、hsa-let-7d、hsa-let-7d*、hsa-let-7e、hsa-let-7e*、hsa-let-7f、hsa-let-7f-1*、hsa-let-7f-2*、hsa-let-7g、hsa-let-7g*、hsa-let-71、hsa-let-71*、hsa-miR-1、hsa-miR-100、hsa-miR-100*、hsa-miR-101、hsa-miR-101*、hsa-miR-103、hsa-miR-105、hsa-miR-105*、hsa-miR-106a、hsa-miR-106a*、hsa-miR-106b、hsa-miR-106b*、hsa-miR-107、hsa-miR-10a、hsa-miR-10a*、hsa-miR-10b、hsa-miR-10b*、hsa-miR-1178、hsa-miR-1179、hsa-miR-1180、hsa-miR-1181、hsa-miR-1182、hsa-miR-1183、hsa-miR-1184、hsa-miR-1185、hsa-miR-1197、hsa-miR-1200、hsa-miR-1201、hsa-miR-1202、hsa-miR-1203、hsa-miR-1204、hsa-miR-1205、hsa-miR-1206、hsa-miR-120
7-3p、hsa-miR-1207-5p、hsa-miR-1208、hsa-miR-122、hsa-miR-122*、hsa-miR-1224-3p、hsa-miR-1224-5p、hsa-miR-1225-3p、hsa-miR-1225-5p、hsa-miR-1226、hsa-miR-1226*、hsa-miR-1227、hsa-miR-1228、hsa-miR-1228*、hsa-miR-1229、hsa-miR-1231、hsa-miR-1233、hsa-miR-1234、hsa-miR-1236、hsa-miR-1237、hsa-miR-1238、hsa-miR-124、hsa-miR-124*、hsa-miR-1243、hsa-miR-1244、hsa-miR-1245、hsa-miR-1246、hsa-miR-1247、hsa-miR-1248、hsa-miR-1249、hsa-miR-1250、hsa-miR-1251、hsa-miR-1252、hsa-miR-1253、hsa-miR-1254、hsa-miR-1255a、hsa-miR-1255b、hsa-miR-1256、hsa-miR-1257、hsa-miR-1258、hsa-miR-1259、hsa-miR-125a-3p、hsa-miR-125a-5p、hsa-miR-125b、hsa-miR-125b-1*、hsa-miR-125b-2*、hsa-miR-126、hsa-miR-126*、hsa-miR-1260、hsa-miR-1261、hsa-miR-1262、hsa-miR-1263、hsa-miR-1264、hsa-miR-1265、hsa-miR-1266、hsa-miR-1267、hsa-miR-1268、hsa-miR-1269、hsa-miR-1270、hsa-miR-1271、hsa-miR-1272、hsa-miR-1273、hsa-miR-127-3p、hsa-miR-1274a、hsa-miR-1274b、hsa-miR-1275、hsa-miR-127-5p、hsa-miR-1276、hsa-miR-1277、hsa-miR-1278、hsa-miR-1279、hsa-miR-128、hsa-miR-1280、hsa-miR-1281、hsa-miR-1282、hsa-miR-1283、hsa-miR-1284、hsa-miR-1285、hsa-miR-1286、hsa-miR-1287、hsa-miR-1288、hsa-miR-1289、hsa-miR-129*、hsa-miR-1290、hsa-miR-1291、hsa-miR-1292、hsa-miR-1293、hsa-miR-129-3p、hsa-miR-1294、hsa-miR-1295、hsa-miR-129-5p、hsa-miR-1296、hsa-miR-1297、hsa-miR-1298、hsa-miR-1299、hsa-miR-1300、hsa-miR-1301、hsa-miR-1302、hsa-miR-1303、hsa-miR-1304、hsa-miR-1305、hsa-miR-1306、hsa-miR-1307、hsa-miR-1308、hsa-miR-130a、hsa-miR-130a*、hsa-miR-130b、hsa-miR-130b*、hsa-miR-132、hsa-miR-132*、hsa-miR-1321、hsa-miR-1322、hsa-miR-1323、hsa-miR-1324、hsa-miR-133a、hsa-miR-133b、hsa-miR-134、hsa-miR-135a、hsa-miR-135a*、hsa-miR-135b、hsa-miR-135b*、hsa-miR-136、hsa-miR-136*、hsa-miR-137、hsa-miR-138、hsa-miR-138-1*、hsa-miR-138-2*、hsa-miR-139-3p、hsa-miR-139-5p、hsa-miR-140-3p、hsa-miR-140-5p、hsa-miR-141、hsa-miR-141*、hsa-miR-142-3p、hsa-miR-142-5p、hsa-miR-143、hsa-miR-143*、hsa-miR-144、hsa-miR-144*、hsa-miR-145、hsa-miR-145*、hsa-miR-146a、hsa-miR-146a*、hsa-miR-146b-3p、hsa-miR-146b-5p、hsa-miR-147、hsa-miR-147b、hsa-miR-148a、hsa-miR-148a*、hsa-miR-148b、hsa
-miR-148b*、hsa-miR-149、hsa-miR-149*、hsa-miR-150、hsa-miR-150*、hsa-miR-151-3p、hsa-miR-151-5p、hsa-miR-152、hsa-miR-153、hsa-miR-154、hsa-miR-154*、hsa-miR-155、hsa-miR-155*、hsa-miR-15a、hsa-miR-15a*、hsa-miR-15b、hsa-miR-15b*、hsa-miR-16、hsa-miR-16-1*、hsa-miR-16-2*、hsa-miR-17、hsa-miR-17*、hsa-miR-181a、hsa-miR-181a*、hsa-miR-181a-2*、hsa-miR-181b、hsa-miR-181c、hsa-miR-181c*、hsa-miR-181d、hsa-miR-182、hsa-miR-182*、hsa-miR-1825、hsa-miR-1826、hsa-miR-1827、hsa-miR-183、hsa-miR-183*、hsa-miR-184、hsa-miR-185、hsa-miR-185*、hsa-miR-186、hsa-miR-186*、hsa-miR-187、hsa-miR-187*、hsa-miR-188-3p、hsa-miR-188-5p、hsa-miR-18a、hsa-miR-18a*、hsa-miR-18b、hsa-miR-18b*、hsa-miR-190、hsa-miR-190b、hsa-miR-191、hsa-miR-191*、hsa-miR-192、hsa-miR-192*、hsa-miR-193a-3p、hsa-miR-193a-5p、hsa-miR-193b、hsa-miR-193b*、hsa-miR-194、hsa-miR-194*、hsa-miR-195、hsa-miR-195*、hsa-miR-196a、hsa-miR-196a*、hsa-miR-196b、hsa-miR-197、hsa-miR-198、hsa-miR-199a-3p、hsa-miR-199a-5p、hsa-miR-199b-5p、hsa-miR-19a、hsa-miR-19a*、hsa-miR-19b、hsa-miR-19b-1*、hsa-miR-19b-2*、hsa-miR-200a、hsa-miR-200a*、hsa-miR-200b、hsa-miR-200b*、hsa-miR-200c、hsa-miR-200c*、hsa-miR-202、hsa-miR-202*、hsa-miR-203、hsa-miR-204、hsa-miR-205、hsa-miR-206、hsa-miR-208a、hsa-miR-208b、hsa-miR-20a、hsa-miR-20a*、hsa-miR-20b、hsa-miR-20b*、hsa-miR-21、hsa-miR-21*、hsa-miR-210、hsa-miR-211、hsa-miR-212、hsa-miR-214、hsa-miR-214*、hsa-miR-215、hsa-miR-216a、hsa-miR-216b、hsa-miR-217、hsa-miR-218、hsa-miR-218-1*、hsa-miR-218-2*、hsa-miR-219-1-3p、hsa-miR-219-2-3p、hsa-miR-219-5p、hsa-miR-22、hsa-miR-22*、hsa-miR-220a、hsa-miR-220b、hsa-miR-220c、hsa-miR-221、hsa-miR-221*、hsa-miR-222、hsa-miR-222*、hsa-miR-223、hsa-miR-223*、hsa-miR-224、hsa-miR-23a、hsa-miR-23a*、hsa-miR-23b、hsa-miR-23b*、hsa-miR-24、hsa-miR-24-1*、hsa-miR-24-2*、hsa-miR-25、hsa-miR-25*、hsa-miR-26a、hsa-miR-26a-1*、hsa-miR-26a-2*、hsa-miR-26b、hsa-miR-26b*、hsa-miR-27a、hsa-miR-27a*、hsa-miR-27b、hsa-miR-27b*、hsa-miR-28-3p、hsa-miR-28-5p、hsa-miR-296-3p、hsa-miR-296-5p、hsa-miR-297、hsa-miR-298、hsa-miR-299-3p、hsa-miR-299-5p、hsa-miR-29a、hsa-miR-29a*、hsa-miR-29b、hsa-miR-296-1*、hsa-miR-296
-2*、hsa-miR-29c、hsa-miR-29c*、hsa-miR-300、hsa-miR-301a、hsa-miR-301b、hsa-miR-302a、hsa-miR-302a*、hsa-miR-302b、hsa-miR-302b*、hsa-miR-302c、hsa-miR-302c*、hsa-miR-302d、hsa-miR-302d*、hsa-miR-302e、hsa-miR-302f、hsa-miR-30a、hsa-miR-30a*、hsa-miR-30b、hsa-miR-30b*、hsa-miR-30c、hsa-miR-30c-1*、hsa-miR-30c-2*、hsa-miR-30d、hsa-miR-30d*、hsa-miR-30e、hsa-miR-30e*、hsa-miR-31、hsa-miR-31*、hsa-miR-32、hsa-miR-32*、hsa-miR-320a、hsa-miR-320b、hsa-miR-320c、hsa-miR-320d、hsa-miR-323-3p、hsa-miR-323-5p、hsa-miR-324-3p、hsa-miR-324-5p、hsa-miR-325、hsa-miR-326、hsa-miR-328、hsa-miR-329、hsa-miR-330-3p、hsa-miR-330-5p、hsa-miR-331-3p、hsa-miR-331-5p、hsa-miR-335、hsa-miR-335*、hsa-miR-337-3p、hsa-miR-337-5p、hsa-miR-338-3p、hsa-miR-338-5p、hsa-miR-339-3p、hsa-miR-339-5p、hsa-miR-33a、hsa-miR-33a*、hsa-miR-33b、hsa-miR-33b*、hsa-miR-340、hsa-miR-340*、hsa-miR-342-3p、hsa-miR-342-5p、hsa-miR-345、hsa-miR-346、hsa-miR-34a、hsa-miR-34a*、hsa-miR-34b、hsa-miR-34b*、hsa-miR-34c-3p、hsa-miR-34c-5p、hsa-miR-361-3p、hsa-miR-361-5p、hsa-miR-362-3p、hsa-miR-362-5p、hsa-miR-363、hsa-miR-363*、hsa-miR-365、hsa-miR-367、hsa-miR-367*、hsa-miR-369-3p、hsa-miR-369-5p、hsa-miR-370、hsa-miR-371-3p、hsa-miR-371-5p、hsa-miR-372、hsa-miR-373、hsa-miR-373*、hsa-miR-374a、hsa-miR-374a*、hsa-miR-374b、hsa-miR-374b*、hsa-miR-375、hsa-miR-376a、hsa-miR-376a*、hsa-miR-376b、hsa-miR-376c、hsa-miR-377、hsa-miR-377*、hsa-miR-378、hsa-miR-378*、hsa-miR-379、hsa-miR-379*、hsa-miR-380、hsa-miR-380*、hsa-miR-381、hsa-miR-382、hsa-miR-383、hsa-miR-384、hsa-miR-409-3p、hsa-miR-409-5p、hsa-miR-410、hsa-miR-411、hsa-miR-411*、hsa-miR-412、hsa-miR-421、hsa-miR-422a、hsa-miR-423-3p、hsa-miR-423-5p、hsa-miR-424、hsa-miR-424*、hsa-miR-425、hsa-miR-425*、hsa-miR-429、hsa-miR-431、hsa-miR-431*、hsa-miR-432、hsa-miR-432*、hsa-miR-433、hsa-miR-448、hsa-miR-449a、hsa-miR-449b、hsa-miR-450a、hsa-miR-450b-3p、hsa-miR-450b-5p、hsa-miR-451、hsa-miR-452、hsa-miR-452*、hsa-miR-453、hsa-miR-454、hsa-miR-454*、hsa-miR-455-3p、hsa-miR-455-5p、hsa-miR-483-3p、hsa-miR-483-5p、hsa-miR-484、hsa-miR-485-3p、hsa-miR-485-5p、hsa-miR-486-3p、hsa-miR-486-5p、hsa-miR-487a、hsa-miR-4
87b、hsa-miR-488、hsa-miR-488*、hsa-miR-489、hsa-miR-490-3p、hsa-miR-490-5p、hsa-miR-491-3p、hsa-miR-491-5p、hsa-miR-492、hsa-miR-493、hsa-miR-493*、hsa-miR-494、hsa-miR-495、hsa-miR-496、hsa-miR-497、hsa-miR-497*、hsa-miR-498、hsa-miR-499-3p、hsa-miR-499-5p、hsa-miR-500、hsa-miR-500*、hsa-miR-501-3p、hsa-miR-501-5p、hsa-miR-502-3p、hsa-miR-502-5p、hsa-miR-503、hsa-miR-504、hsa-miR-505、hsa-miR-505*、hsa-miR-506、hsa-miR-507、hsa-miR-508-3p、hsa-miR-508-5p、hsa-miR-509-3-5p、hsa-miR-509-3p、hsa-miR-509-5p、hsa-miR-510、hsa-miR-511、hsa-miR-512-3p、hsa-miR-512-5p、hsa-miR-513a-3p、hsa-miR-513a-5p、hsa-miR-513b、hsa-miR-513c、hsa-miR-514、hsa-miR-515-3p、hsa-miR-515-5p、hsa-miR-516a-3p、hsa-miR-516a-5p、hsa-miR-516b、hsa-miR-517*、hsa-miR-517a、hsa-miR-517b、hsa-miR-517c、hsa-miR-518a-3p、hsa-miR-518a-5p、hsa-miR-518b、hsa-miR-518c、hsa-miR-518c*、hsa-miR-518d-3p、hsa-miR-518d-5p、hsa-miR-518e、hsa-miR-518e*、hsa-miR-518f、hsa-miR-518f*、hsa-miR-519a、hsa-miR-519b-3p、hsa-miR-519c-3p、hsa-miR-519d、hsa-miR-519e、hsa-miR-519e*、hsa-miR-520a-3p、hsa-miR-520a-5p、hsa-miR-520b、hsa-miR-520c-3p、hsa-miR-520d-3p、hsa-miR-520d-5p、hsa-miR-520e、hsa-miR-520f、hsa-miR-520g、hsa-miR-520h、hsa-miR-521、hsa-miR-522、hsa-miR-523、hsa-miR-524-3p、hsa-miR-524-5p、hsa-miR-525-3p、hsa-miR-525-5p、hsa-miR-526b、hsa-miR-526b*、hsa-miR-532-3p、hsa-miR-532-5p、hsa-miR-539、hsa-miR-541、hsa-miR-541*、hsa-miR-542-3p、hsa-miR-542-5p、hsa-miR-543、hsa-miR-544、hsa-miR-545、hsa-miR-545*、hsa-miR-548a-3p、hsa-miR-548a-5p、hsa-miR-548b-3p、hsa-miR-5486-5p、hsa-miR-548c-3p、hsa-miR-548c-5p、hsa-miR-548d-3p、hsa-miR-548d-5p、hsa-miR-548e、hsa-miR-548f、hsa-miR-548g、hsa-miR-548h、hsa-miR-548i、hsa-miR-548j、hsa-miR-548k、hsa-miR-5481、hsa-miR-548m、hsa-miR-548n、hsa-miR-548o、hsa-miR-548p、hsa-miR-549、hsa-miR-550、hsa-miR-550*、hsa-miR-551a、hsa-miR-551b、hsa-miR-551b*、hsa-miR-552、hsa-miR-553、hsa-miR-554、hsa-miR-555、hsa-miR-556-3p、hsa-miR-556-5p、hsa-miR-557、hsa-miR-558、hsa-miR-559、hsa-miR-561、hsa-miR-562、hsa-miR-563、hsa-miR-564、hsa-miR-566、hsa-miR-567、hsa-miR-568、hsa-miR-569、hsa-miR-570、hsa-miR-571、hsa-miR-572、hsa-miR-5
73、hsa-miR-574-3p、hsa-miR-574-5p、hsa-miR-575、hsa-miR-576-3p、hsa-miR-576-5p、hsa-miR-577、hsa-miR-578、hsa-miR-579、hsa-miR-580、hsa-miR-581、hsa-miR-582-3p、hsa-miR-582-5p、hsa-miR-583、hsa-miR-584、hsa-miR-585、hsa-miR-586、hsa-miR-587、hsa-miR-588、hsa-miR-589、hsa-miR-589*、hsa-miR-590-3p、hsa-miR-590-5p、hsa-miR-591、hsa-miR-592、hsa-miR-593、hsa-miR-593*、hsa-miR-595、hsa-miR-596、hsa-miR-597、hsa-miR-598、hsa-miR-599、hsa-miR-600、hsa-miR-601、hsa-miR-602、hsa-miR-603、hsa-miR-604、hsa-miR-605、hsa-miR-606、hsa-miR-607、hsa-miR-608、hsa-miR-609、hsa-miR-610、hsa-miR-611、hsa-miR-612、hsa-miR-613、hsa-miR-614、hsa-miR-615-3p、hsa-miR-615-5p、hsa-miR-616、hsa-miR-616*、hsa-miR-617、hsa-miR-618、hsa-miR-619、hsa-miR-620、hsa-miR-621、hsa-miR-622、hsa-miR-623、hsa-miR-624、hsa-miR-624*、hsa-miR-625、hsa-miR-625*、hsa-miR-626、hsa-miR-627、hsa-miR-628-3p、hsa-miR-628-5p、hsa-miR-629、hsa-miR-629*、hsa-miR-630、hsa-miR-631、hsa-miR-632、hsa-miR-633、hsa-miR-634、hsa-miR-635、hsa-miR-636、hsa-miR-637、hsa-miR-638、hsa-miR-639、hsa-miR-640、hsa-miR-641、hsa-miR-642、hsa-miR-643、hsa-miR-644、hsa-miR-645、hsa-miR-646、hsa-miR-647、hsa-miR-648、hsa-miR-649、hsa-miR-650、hsa-miR-651、hsa-miR-652、hsa-miR-653、hsa-miR-654-3p、hsa-miR-654-5p、hsa-miR-655、hsa-miR-656、hsa-miR-657、hsa-miR-658、hsa-miR-659、hsa-miR-660、hsa-miR-661、hsa-miR-662、hsa-miR-663、hsa-miR-663b、hsa-miR-664、hsa-miR-664*、hsa-miR-665、hsa-miR-668、hsa-miR-671-3p、hsa-miR-671-5p、hsa-miR-675、hsa-miR-7、hsa-miR-708、hsa-miR-708*、hsa-miR-7-1*、hsa-miR-7-2*、hsa-miR-720、hsa-miR-744、hsa-miR-744*、hsa-miR-758、hsa-miR-760、hsa-miR-765、hsa-miR-766、hsa-miR-767-3p、hsa-miR-767-5p、hsa-miR-768-3p、hsa-miR-768-5p、hsa-miR-769-3p、hsa-miR-769-5p、hsa-miR-770-5p、hsa-miR-802、hsa-miR-873、hsa-miR-874、hsa-miR-875-3p、hsa-miR-875-5p、hsa-miR-876-3p、hsa-miR-876-5p、hsa-miR-877、hsa-miR-877*、hsa-miR-885-3p、hsa-miR-885-5p、hsa-miR-886-3p、hsa-miR-886-5p、hsa-miR-887、hsa-miR-888、hsa-miR-888*、hsa-miR-889、hsa-miR-890、hsa-miR-891a、hsa-miR-891b、hsa-miR-892a、hsa-miR-892b、hsa-miR-9、hsa-miR-9*、hsa-miR-920、hsa-miR-921、hsa-miR-922、hsa-miR-923、hsa-miR
-924、hsa-miR-92a、hsa-miR-92a-1*、hsa-miR-92a-2*、hsa-miR-92b、hsa-miR-92b*、hsa-miR-93、hsa-miR-93*、hsa-miR-933、hsa-miR-934、hsa-miR-935、hsa-miR-936、hsa-miR-937、hsa-miR-938、hsa-miR-939、hsa-miR-940、hsa-miR-941、hsa-miR-942、hsa-miR-943、hsa-miR-944、hsa-miR-95、hsa-miR-96、hsa-miR-96*、hsa-miR-98、hsa-miR-99a、hsa-miR-99a*、hsa-miR-99b、およびhsa-miR-99b*。例えば、筋萎縮性側索硬化症(ALS)に関連するスーパーオキシドジスムターゼ(SOD1)を発現する第8染色体のオープンリーディングフレーム72(C9orf72)を標的とするmiRNAが興味深い。
【0091】
miRNAは、標的とするmRNAの機能を阻害し、結果として、mRNAによってコードされるポリペプチドの発現を阻害する。したがって、miRNAの活性を(部分的または完全に)遮断する(例えば、miRNAをサイレンシングする)ことは、発現が阻害されるポリペプチドの発現を効果的に誘導するか、または回復することができる(ポリペプチドの抑制を解除する)。一実施形態では、miRNAのmRNA標的によってコードされるポリペプチドの抑制解除は、様々な方法のいずれか1つを通じて細胞内のmiRNA活性を阻害することによって達成される。例えば、miRNAの活性を遮断することは、miRNAに相補的であるか、または実質的に相補的である低分子干渉核酸(例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチド、miRNAスポンジ、TuD RNA)とのハイブリダイゼーションによって達成され得、それによってmiRNAとその標的mRNAとの相互作用を遮断する。本明細書で使用される場合、miRNAに実質的に相補的である低分子干渉核酸は、miRNAとハイブリダイズし、miRNAの活性を遮断することができる核酸である。いくつかの実施形態では、miRNAに実質的に相補的である低分子干渉核酸は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、または18塩基を除くすべてでmiRNAと相補的である低分子干渉核酸である。「miRNA阻害剤」は、miRNAの機能、発現、および/またはプロセシングを遮断する薬剤である。例えば、これらの分子としては、マイクロRNA特異的アンチセンス、マイクロRNAスポンジ、タフなデコイRNA(TuD RNA)、およびDrosha複合体とのmiRNA相互作用を阻害するマイクロRNAオリゴヌクレオチド(二本鎖、ヘアピン、短いオリゴヌクレオチド)が含まれるが、これらに限定されない。
【0092】
さらに他の有用な導入遺伝子は、病原体に受動免疫を付与する免疫グロブリンをコードするものを含み得る。「免疫グロブリン分子」は、互いに共有結合し、抗原と特異的に組み合わせることができる免疫グロブリン重鎖および免疫グロブリン軽鎖の免疫学的に活性な部分を含むタンパク質である。免疫グロブリン分子は、任意の種類(例えば、IgG、IgE、IgM、IgD、IgA、およびIgY)、クラス(例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1、およびIgA2)、またはサブクラスである。「抗体」および「免疫グロブリン」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。
【0093】
「免疫グロブリン重鎖」は、免疫グロブリンの抗原結合ドメインの少なくとも一部分および免疫グロブリン重鎖の可変領域の少なくとも一部分または免疫グロブリン重鎖の定常領域の少なくとも一部分を含むポリペプチドである。したがって、免疫グロブリン由来重鎖は、免疫グロブリン遺伝子スーパーファミリーのメンバーとのアミノ酸配列相同性の有意な領域を有する。例えば、Fab断片中の重鎖は、免疫グロブリン由来重鎖である。
【0094】
「免疫グロブリン軽鎖」は、免疫グロブリンの抗原結合ドメインの少なくとも一部分および免疫グロブリン軽鎖の可変領域の少なくとも一部分または定常領域の少なくとも一部分を含むポリペプチドである。したがって、免疫グロブリン由来軽鎖は、免疫グロブリン
遺伝子スーパーファミリーのメンバーとのアミノ酸相同性の有意な領域を有する。
【0095】
「イムノアドヘシン」は、結合タンパク質、通常は受容体、リガンド、または細胞接着分子の機能ドメインと、通常はヒンジ領域およびFc領域を含む免疫グロブリン定常ドメインとを組み合わせたキメラの抗体様分子である。
【0096】
「断片抗原結合」(Fab)断片」は、抗原と結合する抗体上の領域である。それは重鎖および軽鎖の各々の定常ドメインおよび可変ドメインから構成される。
【0097】
抗病原体構築物は、保護が求められる疾患の原因物質(病原体)に基づいて選択される。これらの病原体は、ウイルス、細菌、または真菌由来であり得、ヒト疾患に対するヒトにおける感染を予防するために、または獣医疾患を予防するために非ヒト哺乳類もしくは他の動物における感染を予防するために使用され得る。
【0098】
rAAVは、抗体をコードする遺伝子、特にウイルス病原体に対する中和抗体を含み得る。かかる抗ウイルス抗体としては、インフルエンザA、インフルエンザB、およびインフルエンザCのうちの1つ以上に対して指向される抗インフルエンザ抗体が含まれ得る。A型ウイルスは、最も悪性のヒト病原体である。パンデミックに関連しているインフルエンザAの血清型としては、1918年にスペインインフルエンザを引き起こしたH1N1、2009年の豚インフルエンザ、1957年にアジアインフルエンザを引き起こしたH2N2、1968年に香港インフルエンザを引き起こしたH3N2、2004年にトリインフルエンザを引き起こしたH5N1、H7N7、H1N2、H9N2、H7N2、H7N3、およびH10N7が含まれる。他の標的病原性ウイルスとしては、アレナウイルス(funin、マチュポ、およびラッサを含む)、フィロウイルス(マールブルグおよびエボラを含む)、ハンタウイルス、ピコルナウイルス科(ライノウイルス、エコーウイルスを含む)、コロナウイルス、パラミクソウイルス、モルビリウイルス、呼吸器合胞体ウイルス、トガウイルス、コクサッキーウイルス、JCウイルス、パルボウイルスB19、パラインフルエンザ、アデノウイルス、レオウイルス、水痘ウイルス(大痘瘡(天然痘))、およびポックスウイルスファミリー由来のワクシニアウイルス(牛痘)、および水痘帯状疱疹(仮性狂犬病)が含まれる。ウイルス性出血熱は、アレナウイルスファミリー(ラッサ熱)(リンパ球性脈絡髄膜炎(LCM)にも関連するファミリー)、フィロウイルス(エボラウイルス)、およびハンタウイルス(プレマラ)のメンバーによって引き起こされる。ピコルナウイルス(ライノウイルスの亜科)のメンバーは、ヒトの一般的な風邪に関連している。コロナウイルスファミリーは、伝染性気管支炎ウイルス(家禽)、ブタ伝染性胃腸ウイルス(ブタ)、ブタ血球凝集素脳脊髄炎ウイルス(ブタ)、ネコ伝染性腹膜炎ウイルス(ネコ)、ネコ腸内コロナウイルス(ネコ)、イヌコロナウイルス(イヌ)などの複数の非ヒトウイルスを含む。ヒト呼吸器コロナウイルスは、一般的な風邪、非A、B、またはC型肝炎、および突然の急性呼吸器症候群(SARS)に関連していると推定される。パラミクソウイルスファミリーには、パラインフルエンザウイルス1型、パラインフルエンザウイルス3型、ウシパラインフルエンザウイルス3型、ルブラウイルス(ムンプスウイルス、パラインフルエンザウイルス2型、パラインフルエンザウイルス4型、ニューカッスル病ウイルス(ニワトリ)、牛疫、麻疹およびイヌジステンパーを含むモルビリウイルス、ならびに呼吸器合胞体ウイルス(RSV)を含む肺炎ウイルスが含まれる。パルボウイルスファミリーとしては、ネコパルボウイルス(ネコ腸炎)、ネコ汎白血球減少症ウイルス、イヌパルボウイルス、およびブタパルボウイルスが含まれる。アデノウイルスファミリーは、呼吸器疾患を引き起こすウイルス(例えば、AD7、ARD、O.B.)を含む。したがって、特定の実施形態では、本明細書に記載されるrAAVベクターは、抗エボラ抗体、例えば、2G4、4G7、13C6、抗インフルエンザ抗体、例えば、FI6、CR8033、および抗RSV抗体、例えば、パリビズマブ、モタビズマブを発現するように操作され得る。
【0099】
細菌性病原体に対する中和抗体構築物もまた、本発明で使用するために選択され得る。一実施形態では、中和抗体構築物は、細菌自体に対して指向される。別の実施形態では、中和抗体構築物は、細菌によって産生される毒素に対して指向される。空中浮遊細菌性病原体の例としては、例えば、髄膜炎菌(髄膜炎)、肺炎桿菌(肺炎)、緑膿菌(肺炎)、類鼻疽菌(肺炎)、鼻疽菌(肺炎)、アシネトバクター(肺炎)、カタル球菌、モラクセララクナータ、アルカリゲネス、カルジオバクテリウム、インフルエンザ菌(インフルエンザ)、パラインフルエンザ菌、百日咳菌(百日咳)、野兎病菌(肺炎・発熱)、レジオネラ肺炎(レジオナイレス病)、オウム病クラミジア(肺炎)、肺炎クラミジア(肺炎)、結核菌(結核(TB))、マイコバクテリウム・カンサシ(TB)、マイコバクテリウム・アビウム(肺炎)、ノカルジア・アステロイデス(肺炎)、炭疽菌(炭疽菌)、黄色ブドウ球菌(肺炎)、化膿性連鎖球菌(猩紅熱)、肺炎球菌(肺炎)、コリネバクテリウムジフテリア(ジフテリア)、肺炎マイコプラズマ(肺炎)が含まれる。
【0100】
rAAVは、抗体をコードする遺伝子、特に炭疽菌によって産生される毒素である炭疽病の原因物質などの細菌病原体に対する中和抗体を含み得る。トキソイドを形成する3つのペプチドの1つである保護剤(PA)に対する中和抗体が記載されている。他の2つのポリペプチドは、致死因子(LF)および浮腫因子(EF)からなる。抗PA中和抗体は、炭疽菌に対する受動免疫に有効であると記載されている。例えば、米国特許第7,442,373号、R.Sawada-Hirai et al,J Immune Based Ther Vaccines.2004;2:5.(on-line 2004 May 12)を参照されたい。さらに他の抗炭疽毒素中和抗体が記載されており、かつ/または生成され得る。同様に、他の細菌および/または細菌毒素に対する中和抗体を使用して、本明細書に記載されるようなAAV送達抗病原体構築物を生成し得る。
【0101】
感染症に対する抗体は、寄生虫または真菌によって引き起こされ得、例えば、アスペルギルス、アブシジアコリムビフェラ、クモノスカビ、ムコールプルベウス、クリプトコッカスネオフォルマンス、ヒストプラズマカプスラーツム、ブラストミセスデルマチチジス、コクシジオイデスイミチス、ペニシリウム種、ミクロポリスポーラ-フェニ、テルモアクチノミセス-ブルガリス、アルテルナリアアルテルナータ、クラドスポリウム種、ヘルミントスポリウム、およびスタキボトリス種を含む。
【0102】
rAAVは、アルツハイマー病(AD)、パーキンソン病(PD)、GBA関連パーキンソン病(GBA-PD)、関節リウマチ(RA)、過敏性腸症候群(IBS)、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、がん、腫瘍、全身性硬化症、喘息、および他の疾患などの疾患の病原性因子に対する抗体、特に中和抗体をコードする遺伝子を含み得る。かかる抗体は、限定されないが、例えば、アルファ-シヌクレイン、抗血管内皮成長因子(VEGF)(抗VEGF)、抗VEGFA、抗PD-1、抗PDL1、抗CTLA-4、抗TNF-アルファ、抗IL-17、抗IL-23、抗IL-21、抗IL-6、抗IL-6受容体、抗IL-5、抗IL-7、抗第XIII因子、抗IL-2、抗HIV、抗IgE、抗腫瘍壊死因子受容体-1(TNFR1)、抗ノッチ2/3、抗ノッチ1、抗OX40、抗erb-b2受容体チロシンキナーゼ3(ErbB3)、抗ErbB2、抗ベータ細胞成熟抗原、抗Bリンパ球刺激因子、抗CD20、抗HER2、抗顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、抗オンコスタチンM(OSM)、抗リンパ球活性化遺伝子3(LAG3)タンパク質、抗CCL20、抗血清アミロイドP成分(SAP)、抗プロリルヒドロキシラーゼ阻害剤、抗CD38、抗糖タンパク質IIb/IIIa、抗CD52、抗CD30、抗IL-1ベータ、抗上皮成長因子受容体、抗CD25、抗RANKリガンド、抗補体系タンパク質C5、抗CD11a、抗CD3受容体、抗アルファ-4(α4)インテグリン、抗RSV Fタンパク質、および抗インテグリンα4β7であり得る。さらに他の病原体および疾患は、当業者に明らかであろう。他の好適な抗体としては、例えば、とりわけ
抗ベータ-アミロイド(例えば、クレネズマブ、ソラネズマブ、アダクナマブ)、抗ベータアミロイド原線維、抗ベータアミロイドプラーク、抗タウ、バピネウザマブなど、アルツハイマー病を治療するために有用な抗体を含み得る。様々な適応症を治療するための他の適切な抗体としては、例えば、WO2017/075119A1として公開された、2016年10月27日に出願されたPCT/US2016/058968に記載されているものが含まれる。
【0103】
rAAVベクター産生
AAVウイルスベクター(例えば、組換え(r)AAV)の産生における使用のために、発現カセットは、パッケージング宿主細胞に送達される任意の好適なベクター、例えば、プラスミド上に担持され得る。本発明において有用なプラスミドは、とりわけ、原核細胞、昆虫細胞、哺乳類細胞におけるインビトロでの複製およびパッケージングに適しているように操作され得る。好適なトランスフェクション技術およびパッケージ宿主細胞は、既知であり、かつ/または当業者によって容易に設計することができる。
【0104】
ベクターとしての使用に好適なAAVを生成および単離するための方法は、当該技術分野において既知である。一般に、例えば、Grieger & Samulski,2005,「Adeno-associated virus as a gene therapy vector:Vector development,production and clinical applications,」Adv.Biochem.Engin/Biotechnol.99:119-145、Buning et al.,2008,「Recent developments in adeno-associated virus vector technology,」J.Gene「Med.」10:717-733、および以下に引用される参考文献を参照されたく、これらの各々は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。導入遺伝子をビリオンにパッケージするために、ITRは、発現カセットを含む核酸分子と同じ構築物中でシスに必要とされる唯一のAAV成分である。capおよびrep遺伝子は、トランスで供給され得る。
【0105】
一実施形態では、本明細書に記載される発現カセットは、ウイルスベクターを産生するために、その上に運ばれる免疫グロブリン構築物配列をパッケージング宿主細胞に導入する遺伝要素(例えば、シャトルプラスミド)に操作される。一実施形態では、選択される遺伝子要素は、トランスフェクション、エレクトロポレーション、リポソーム送達、膜融合技術、高速DNAコーティングペレット、ウイルス感染、およびプロトプラスト融合を含む任意の好適な方法によってAAVパッケージ細胞に送達され得る。安定したAAVパッケージ細胞も作製することができる。代替的には、発現カセットは、AAV以外のウイルスベクターを生成するために、またはインビトロでの抗体の混合物の産生のために使用され得る。かかる構築物を作製するために使用される方法は、核酸操作における技術者に既知であり、遺伝子工学、組換え工学、および合成技術を含む。例えば、Molecular Cloning:A Laboratory Manual,ed.Green and Sambrook,Cold Spring Harbor Press,Cold Spring Harbor,NY(2012)を参照されたい。
【0106】
用語「AAV9中間体」または「AAV9ベクター中間体」は、それにパッケージされた所望のゲノム配列を欠失している組み立てられたrAAVカプシドを指す。これらは、「空の」カプシドと称され得る。そのようなカプシドは、発現カセットの検出可能なゲノム配列をまったく含まないか、または遺伝子産物の発現を達成するには不十分な部分的にパッケージされたゲノム配列のみを含み得る。これらの空のカプシドは、目的の遺伝子を宿主細胞に導入するために非機能的である。
【0107】
本明細書に記載される組換えアデノ随伴ウイルス(AAV)は、既知の技術を使用して生成され得る。例えば、WO2003/042397;WO2005/033321、WO2006/110689;US7588772 B2を参照されたい。かかる方法は、AAVカプシドタンパク質をコードする核酸配列、機能的rep遺伝子、最低限でもAAV逆方向末端反復(ITR)および導入遺伝子からなる発現カセット、ならびに発現カセットをAAVカプシドタンパク質にパッケージングするのを許可する十分なヘルパー機能を含む宿主細胞を培養することを含む。カプシドを産生する方法、そのためのコード配列、およびrAAVウイルスベクターを産生するための方法が記載されている。例えば、Gao,et al,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.100(10),6081-6086(2003)およびUS2013/0045186A1を参照されたい。
【0108】
一実施形態では、組換えAAVを産生するために有用な産生細胞培養物が提供される。かかる細胞培養物は、宿主細胞中でAAVカプシドタンパク質を発現する核酸、AAVカプシド中にパッケージするのに好適な核酸分子、例えば、AAV ITRを含むベクターゲノム、および宿主細胞中の産物の発現を指示する配列と作動可能に連結される遺伝子産物をコードする非AAV核酸配列、ならびに組換えAAVカプシドへの核酸分子のパッケージングを可能にするのに十分なAAV rep機能およびアデノウイルスヘルパー機能を含む。一実施形態では、細胞培養物は、哺乳動物細胞(例えば、とりわけヒト胚性腎臓293細胞)または昆虫細胞(例えば、バキュロウイルス)で構成される。
【0109】
任意で、rep機能は、カプシドを提供するAAV以外のAAVによって提供される。例えば、repは、これらに限定されないが、AAV1 repタンパク質、AAV2 repタンパク質、AAV3 repタンパク質、AAV4 repタンパク質、AAV5 repタンパク質、AAV6 repタンパク質、AAV7 repタンパク質、AAV8 repタンパク質、またはrep 78、rep 68、rep 52、rep
40、rep68/78、およびrep40/52、またはそれらの断片であり得る。任意で、repおよびcap配列は、細胞培養物中の同じ遺伝子要素上にある。rep配列とcap遺伝子との間にスペーサーが存在し得る。これらのAAVまたは変異AAVカプシド配列のいずれかは、宿主細胞中でそれらの発現を指示する外因性制御性調節配列の調節下にあり得る。
【0110】
一実施形態では、細胞は、適切な細胞培養(例えば、HEK293)細胞において製造される。本明細書に記載される遺伝子療法ベクターを製造するための方法は、当該分野においてよく知られている方法、例えば、遺伝子療法ベクターの産生のために使用されるプラスミドDNAの産生、ベクターの産生、およびベクターの精製を含む。いくつかの実施形態では、遺伝子療法ベクターは、AAVベクターであり、産生されたプラスミドは、AAVゲノムおよび目的の遺伝子をコードするAAVシス-プラスミド、AAV repおよびcap遺伝子を含有するAAVトランス-プラスミド、およびアデノウイルスヘルパープラスミドである。ベクター産生プロセスは、細胞培養の開始、細胞の継代、細胞の播種、プラスミドDNAを用いた細胞のトランスフェクション、トランスフェクション後の血清不含培地への培地交換、ベクター含有細胞および培養培地の回収などの方法工程を含むことができる。回収されたベクター含有細胞および培養培地は、本明細書では粗細胞回収物と称される。さらに別のシステムでは、遺伝子治療ベクターは、バキュロウイルスベースベクターによる感染によって昆虫細胞に導入される。これらの産生システムに関するレビューについては、概して、例えば、Zhang et al.,2009,「Adenovirus-adeno-associated virus hybrid for large-scale recombinant adeno-associated virus production,」Human Gene Therapy 20:922-929を参照されたく、各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に
組み込まれる。これらおよび他のAAV生産システムの製造および使用方法は、以下の米国特許にも記載され、それらの内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる:5,139,941、5,741,683、6,057,152、6,204,059、6,268,213、6,491,907、6,660,514、6,951,753、7,094,604、7,172,893、7,201,898、7,229,823、および7,439,065。
【0111】
粗細胞回収物は、その後、ベクター回収物の濃縮、ベクター回収物のダイアフィルトレーション、ベクター回収物の顕微溶液化、ベクター回収物のヌクレアーゼ消化、顕微溶液化された中間体の濾過、クロマトグラフィーによる粗精製、超遠心分離による粗精製、タンジェンシャルフロー濾過によるバッファー交換、および/またはバルクベクターを調製するための製剤化および濾過などの方法工程に供される。
【0112】
2工程の高塩濃度でのアフィニティクロマトグラフィー精製、続いて、アニオン交換樹脂クロマトグラフィーを用いて、ベクター薬物製品を精製し、空のカプシドを除去する。これらの方法は、2016年12月9日に出願された国際特許出願第PCT/US2016/065970号、およびその優先権書類、2016年4月13日に出願された米国特出願第許62/322,071号、および2015年12月11日に出願された「Scalable Purification Method for AAV9」という題名の第62/226,357号により詳細が記載されており、それらは、参照により本明細書に組み込まれる。AAV8のための精製方法、2016年12月9日に出願された国際特許出願第PCT/US2016/065976号、およびその優先権文書、2016年4月13日に出願された米国特許出願第62/322,098号、および2015年12月11日に出願された第62/266,341号、ならびにrh10については、2016年12月9日に出願された国際特許出願第PCT/US16/66013号、およびその優先権文書、2016年4月13日に出願された米国特許出願第62/322,055号、および2015年12月11日に出願された「Scalable Purification Method for AAVrh10」という題名の第62/266,347号、ならびにAAV1については、2016年12月9日に出願された国際特許出願第PCT/US2016/065974号、およびその優先権文書、2016年4月13日に出願された米国特許出願第62/322,083号、および2015年12月11日に出願された「Scalable Purification Method for AAV1」という第62/26,351号にあり、それらは参照によりそのすべてが本明細書に組み込まれる。
【0113】
空のおよび完全粒子含有量を算出するために、選択された試料(例えば、本明細書の実施例では、イオジキサノール勾配-精製された調製物、ここで、GCの数=粒子の数)についてのVP3バンド容量が、ロードされたGC粒子に対してプロットされる。得られた直線等式(y=mx+c)を用いて、試験品目ピークのバンド容量中の粒子の数を算出する。次いで、負荷した20μLあたりの粒子の数(pt)に50を掛けて、粒子(pt)/mLを得る。Pt/mLをGC/mLで除算して、ゲノムコピーに対する粒子の比(pt/GC)を得る。Pt/mL~GC/mLは、空のpt/mLを与える。空のpt/mLをpt/mLで除算して、次いで、x100をすることにより、空の粒子のパーセンテージを得る。
【0114】
一般に、空のカプシドおよびパッケージされたゲノムを伴うAAVベクター粒子のためのアッセイ方法は、当該分野において周知である。例えば、Grimm et al.,Gene Therapy(1999)6:1322-1330、Sommer et al.,Molec.Ther.(2003)7:122-128を参照されたい。変性したカプシドについて試験するために、方法は、例えば、緩衝液中3~8%のTris-
アセテートを含有する勾配ゲルなどの3つのカプシドタンパク質を分離可能な任意のゲルからなるSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動に処理済みAAVストックを供すること、次いで、試料材料が分離するまでゲルをランさせること、ナイロンまたはニトロセルロースメンブレン、好ましくは、ナイロンにゲルをブロットすることを含む。抗-AAVカプシド抗体は、次いで、変性したカプシドタンパク質、好ましくは、抗-AAVカプシドモノクローナル抗体、最も好ましくは、B1抗-AAV-2モノクローナル抗体に結合する主要な抗体として使用される(Wobus et al.,J.Virol.(2000)74:9281-9293)。次いで、一次抗体に結合し、一次抗体、より好ましくは、抗体に共有結合した検出分子を含有する抗-IgG抗体、最も好ましくは、西洋ワサビペルオキシダーゼに共有結合したヒツジ抗-マウスIgG抗体との結合を検出するための手段を含む、二次抗体が使用される。一次および二次抗体との間の結合を半定量的に測定するために、結合を検出するための方法、好ましくは、放射性アイソトープ放射、電磁放射、または発色変化を検出可能な検出方法、最も好ましくは、化学発光検出キットが使用される。例えば、SDS-PAGEのために、カラムフラクションからの試料が、採集され、還元剤(例えば、DTT)を含有するSDS-PAGEロード用緩衝液中で加熱され、カプシドタンパク質は、プレキャスト勾配ポリアクリルアミドゲル(例えば、Novex)上で分解される。SilverXpress(Invitrogen、CA)を製造元の指示に従って用いて、銀染色を実施してもよく、または他の適切な染色方法、すなわち、SYPROルビーもしくはクーマシー染色を実施してもよい。一実施形態では、カラムフラクション中のAAVベクターゲノム(vg)の濃度は、定量的リアルタイムPCR(Q-PCR)により測定されることができる。試料は希釈され、DNaseI(または別の適切なヌクレアーゼ)で消化されて、外因性DNAが除去される。ヌクレアーゼの不活化後、試料はさらに希釈され、プライマーおよびプライマー間のDNA配列に特異的なTaqMan(商標)蛍光発生プローブを用いて増幅される。規定レベルの蛍光(閾値サイクル、Ct)に到達するのに必要とされるサイクル数は、Applied Biosystems Prism 7700配列検出システム上で各試料について測定される。AAVベクター中に含有されるものと同一の配列を含有するプラスミドDNAを利用して、Q-PCR反応における標準曲線を作成する。試料から得られたサイクル閾値(Ct)値を用いて、プラスミド標準曲線のCt値に対してそれを正規化することにより、ベクターゲノム力価を決定した。デジタルPCRに基づくエンドポイントアッセイも使用されることができる。
【0115】
一態様では、広域スペクトル血清プロテアーゼ、例えば、プロテアーゼK(例えば、Qiagenから商業的に入手可能なもの)を利用する最適化されたq-PCR方法が使用される。より具体的には、最適化されたqPCRゲノム力価アッセイは、DNaseI消化の後に、試料をプロテアーゼK緩衝液で希釈し、プロテアーゼKで処理し、続いて、熱失活させることを除き、標準的なアッセイと同様である。適切には、試料は、試料サイズと等しい量のプロテアーゼK緩衝液で希釈される。プロテアーゼK緩衝液は、2倍以上に濃縮されてもよい。典型的に、プロテアーゼK治療は、約0.2mg/mLであるが、0.1mg/mL~約1mg/mLで変動し得る。処理工程は、一般に、約55℃で約15分間、実施されるが、より低い温度(例えば、約37℃~約50℃)でより長時間(例えば、約20分間~約30分間)、またはより高い温度(例えば、最高約60℃)でより短時間(例えば、約5~10分間)実施されてもよい。同様に、熱失活は、一般に、約95℃で約15分間であるが、温度を下げてもよく(例えば、約70~約90℃)、時間を延ばしてもよい(例えば、約20分間~約30分間)。次いで、試料は希釈され(例えば、1000倍)、標準アッセイで記載されるように、TaqMan分析に供される。
【0116】
追加的に、または代替的には、ドロップレットデジタルPCR(ddPCR)が使用されてもよい。例えば、ddPCRによる一本鎖および自己相補的なAAVベクターゲノム力価を測定するための方法が記載されている。例えば、M.Lock et al,Hu
Gene Therapy Methods,Hum Gene Ther Methods.2014 Apr;25(2):115-25.doi:10.1089/hgtb.2013.131.Epub 2014 Feb 14を参照されたい。
【0117】
簡潔に言うと、パッケージされたゲノム配列を有するrAAV粒子をゲノム欠損AAV中間体から分離するための方法は、組換えAAVウイルス粒子およびAAVカプシド中間体を含む懸濁液を高性能液体クロマトグラフィーに供することを含み、AAVウイルス粒子およびAAV中間体は、高pHで平衡化された強力アニオン交換樹脂に結合され、約260および約280で紫外吸光度のために溶出液をモニタリングしながら、塩勾配に供される。pHは、選択されたAAVに応じて調整され得る。例えば、参照により本明細書に組み込まれるWO2017/160360(AAV9)、WO2017/100704(AAVrh10)、WO2017/100676(例えば、AAV8)、およびWO2017/100674(AAV1)]を参照されたい。この方法では、AAV完全カプシドは、A260/A280の比が感染ポイントに到達した場合に溶出するフラクションから回収される。一実施例では、アフィニティクロマトグラフィー工程のために、ダイアフィルトレーションされた産物を、AAV2血清型を効率的に捕らえるCapture Select(商標)Poros-AAV2/9アフィニティ樹脂(Life Technologies)に適用してもよい。これらのイオン条件下、残留細胞DNAおよびタンパク質の有意なパーセンテージは、カラムの中を流れ、AAV粒子は効率的に捕捉する。
【0118】
組成物および使用
本明細書では、少なくとも1つのrAAVストック(例えば、rAAVストックまたは変異体rAAVストック)および任意の担体、賦形剤および/または防腐剤を含む組成物を提供する。rAAVストックは、同じである複数のrAAVベクターを指し、例えば、濃度および用量単位の考察において以下に記載される量である。
【0119】
本明細書で使用される場合、「担体」は、任意のおよびすべての溶媒、分散媒体、ビヒクル、コーティング、希釈剤、抗菌剤および抗真菌剤、等張剤および吸収遅延剤、緩衝液、担体溶液、懸濁液、コロイドなどを含む。薬学的活性物質に対するかかる媒体および薬剤の使用は、当該技術分野において周知である。補足有効成分を組成物中に組み込むこともできる。「薬学的に許容される」という語句は、宿主に投与されるときにアレルギーまたは類似の有害反応を生じない分子実体および組成物を指す。リポソーム、ナノカプセル、微粒子、ミクロスフェア、脂質粒子、小胞などの送達ビヒクルが、本発明の組成物を好適な宿主細胞に導入するために使用され得る。詳細には、rAAVベクター送達導入遺伝子は、脂質粒子、リポソーム、小胞、ナノスフィア、またはナノ粒子などに封入化された送達のいずれかのために製剤化され得る。
【0120】
一実施形態では、組成物は、対象への送達に適した最終製剤を含み、例えば、生理的に適合するpHおよび塩濃度に緩衝される水性液体懸濁液である。任意で、1つ以上の界面活性剤が製剤中に存在する。別の実施形態では、組成物は、対象への投与のために希釈される濃縮物として輸送され得る。他の実施形態では、組成物は、投与時に凍結乾燥され、再構成され得る。
【0121】
適切な界面活性剤、または界面活性剤の組み合わせが、非毒性である非イオン界面活性剤のうちから選択され得る。一実施形態では、例えば、中性pHを有し、平均分子量8400を有するポロキサマー188としても知られているPluronic(登録商標)F68 [BASF]などの、一級ヒドロキシル基末端の二機能的ブロックコポリマー界面活性剤が選択される。他の界面活性剤および他のポロキサマー、すなわち、ポリオキシエチレン(ポリ(エチレンオキシド))の2つの親水性鎖に隣接するポリオキシプロピレン(ポリ(プロピレンオキシド))の中心疎水性鎖からなる非イオン性トリブロックコポリ
マー、SOLUTOL HS 15(マクロゴール-15ヒドロキシステアラート)、LABRASOL(ポリオキシカプリン酸グリセリド)、ポリオキシ10オレイルエーテル、TWEEN(ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル)、エタノール、およびポリエチレングリコールが選択され得る。一実施形態では、製剤は、ポロキサマーを含有する。これらのコポリマーは一般に、文字「P」(ポロキサマーについて)に続いて、3桁数字を用いて命名され、初めの2桁数字x100は、ポリオキシプロピレンコアのおおよその分子質量を与えるものであり、最後の数字x10は、ポリオキシエチレン含有量のパーセンテージを与えるものである。一実施形態では、ポロキサマー188が選択される。界面活性剤は、懸濁液の最高約0.0005%~約0.001%の量で存在し得る。
【0122】
ベクターは、細胞をトランスフェクトするのに十分な量で投与され、十分なレベルの遺伝子導入および発現を提供して、過度の悪影響なしに、または医学的に許容される生理学的効果を伴う治療効果を提供し、これは当業者によって決定され得る。従来および薬学的に許容される投与経路には、所望の臓器(例えば、肝臓(任意で肝動脈を介して)、肺、心臓、眼、腎臓)、経口、吸入、鼻腔内、髄腔内、気管内、動脈内、眼内、静脈内、筋肉内、皮下、皮膚内、および他の親の投与経路への直接送達が含まれるが、これらに限定されない。投与経路は、所望される場合、組み合わされてもよい。
【0123】
ウイルスベクターの用量は、主に、治療される状態、患者の年齢、体重、および健康状態などの要因に依存し、したがって、患者間で異なり得る。例えば、ウイルスベクターの治療有効なヒト投薬量は、概して、約25~約1000マイクロリットル~約100mLの約1×109~1×1016ゲノムウイルスベクターの濃度を含む溶液の範囲である。任意の副作用に対する治療的利益のバランスをとるために、投薬量を調整してもよく、そのような投薬量は、組換えベクターが利用されるための治療用途に応じて変化し得る。導入遺伝子の発現レベルをモニタリングして、ウイルスベクター、好ましくはミニ遺伝子を含有するAAVベクターをもたらす投薬頻度を決定することができる。任意で、治療目的で記載されるものと同様の投薬レジメンは、本発明の組成物を使用した免疫に利用され得る。
【0124】
複製欠陥ウイルス組成物は、投薬量単位で製剤化され、ヒト患者にとって、約1.0×109GC~約1.0×1016GCの範囲にある量の複製欠陥ウイルス(体重70kgの平均対象を治療するため)を含み、その範囲内の全ての整数または分数量、好ましくは1.0×1012GC~1.0×1014GCの範囲に含むことができる。一実施形態では、組成物は、範囲内のすべての整数または分数量を含む、用量あたり少なくとも1x109、2x109、3x109、4x109、5x109、6x109、7x109、8x109、または9x109GCを含むように製剤化される。別の実施形態では、組成物は、範囲内のすべての整数または分数量を含む、用量あたり少なくとも1x1010、2x1010、3x1010、4x1010、5x1010、6x1010、7x1010、8x1010、または9x1010GCを含むように製剤化される。別の実施形態では、組成物は、範囲内のすべての整数または分数を含む、用量あたり少なくとも1x1011、2x1011、3x1011、4x1011、5x1011、6x1011、7x1011、8x1011、または9x1011GCを含むように製剤化される。別の実施形態では、組成物は、範囲内のすべての整数または分数量を含む、用量あたり少なくとも1x1012、2x1012、3x1012、4x1012、5x1012、6x1012、7x1012、8x1012、または9x1012GCを含むように製剤化される。別の実施形態では、組成物は、範囲内のすべての整数または分数量を含む、用量あたり少なくとも1x1013、2x1013、3x1013、4x1013、5x1013、6x1013、7x1013、8x1013、または9x1013GCを含むように製剤化される。別の実施形態では、組成物は、範囲内のすべての整数または分数量を含む、用量あたり少なくとも1x1014、2x1014、3x1014、4x1014、5x101
4、6x1014、7x1014、8x1014、または9x1014GCを含むように製剤化される。別の実施形態では、組成物は、範囲内のすべての整数または分数量を含む、用量あたり少なくとも1x1015、2x1015、3x1015、4x1015、5x1015、6x1015、7x1015、8x1015、または9x1015GCを含むように製剤化される。一実施形態では、ヒト適用のために、用量は、範囲内の全ての整数または分数量を含む、用量あたり1×1010~約1×1012GCの範囲であり得る。
【0125】
これらの上記用量は、治療される領域の大きさ、使用されるウイルス力価、投与経路、および方法の所望の効果に応じて、約25~約1000マイクロリットルの範囲の様々な容量の担体、賦形剤、もしくは緩衝液製剤、またはその範囲内のすべての数を含むより高い容量で投与され得る。一実施形態では、担体、賦形剤、または緩衝液の容量は、少なくとも約25μLである。一実施形態では、容量は、約50μLである。別の実施形態では、容量は、約75μLである。別の実施形態では、容量は、約100μLである。別の実施形態では、容量は、約125μLである。別の実施形態では、容量は、約150μLである。別の実施形態では、容量は、約175μLである。さらに別の実施形態では、容量は、約200μLである。別の実施形態では、容量は、約225μLである。さらに別の実施形態では、容積は、約250μLである。さらに別の実施形態では、容積は、約275μLである。さらに別の実施形態では、容積は、約300μLである。さらに別の実施形態では、容積は、約325μLである。別の実施形態では、容量は、約350μLである。別の実施形態では、容量は、約375μLである。別の実施形態では、容量は、約400μLである。別の実施形態では、容量は、約450μLである。別の実施形態では、容量は、約500μLである。別の実施形態では、容量は、約550μLである。別の実施形態では、容量は、約600μLである。別の実施形態では、容量は、約650μLである。別の実施形態では、容量は、約700μLである。別の実施形態では、容量は、約700~1000μLである。
【0126】
特定の実施形態では、用量は、約1x109GC/g脳質量~約1x1012GC/g脳質量の範囲であり得る。特定の実施形態では、用量は、約3x1010GC/g脳質量~約3x1011GC/g脳質量の範囲であり得る。特定の実施形態では、用量は、約5x1010GC/g脳質量~約1.85x1011GC/g脳質量の範囲であり得る。
【0127】
一実施形態では、ウイルス構築物は、少なくとも約1×109GC~約1×1015、または約1×1011~5×1013GCの用量で送達され得る。これらの用量の送達に適切な容量および濃度は、当業者により決定されることができる。例えば、約1μL~150mLの容量が選択されてもよいが、より高容量が、成人のために選択され得る。典型的に、新生児幼児のために、適切な容量は、約0.5mL~約10mL、より年齢の高い乳幼児のためには、約0.5mL~約15mLが選択され得る。幼児のために、約0.5mL~約20mLの容量が選択され得る。小児のために、最大約30mLの容量が選択され得る。プレティーンおよびティーン世代のために、最大約50mLの容量が選択され得る。さらに他の実施形態では、患者は、選択された約5mL~約15mL、または約7.5mL~約10mLの容量で髄腔内投与を受けることができる。他の適切な容量および投薬量が決定され得る。任意の副作用に対する治療的利益のバランスをとるために、投薬量を調整してもよく、そのような投薬量は、組換えベクターが利用されるための治療用途に応じて変化し得る。
【0128】
上述の組換えベクターは、公開された方法に従って宿主細胞に送達され得る。好ましくは生理学的に適合性のある担体に懸濁されたrAAVは、ヒトまたは非ヒト哺乳動物患者に投与され得る。特定の実施形態では、ヒト患者への投与のために、rAAVは、食塩水、界面活性剤、および生理学的に適合性のある塩、または塩の混合物を含有する水性溶液
中に好適に懸濁される。好適には、製剤は、生理学的に許容されるpH、例えば、pH6~9、またはpH6.5~7.5、pH7.0~7.7、またはpH7.2~7.8の範囲に調整される。脳脊髄液のpHは約7.28~約7.32であるので、髄腔内送達のためには、この範囲内のpHが望ましく、静脈内送達のためには、約6.8~約7.2のpHが望ましい可能性がある。しかし、より広範囲にある他のpH、およびこれらの下位範囲が、他の送達経路のために選択され得る。
【0129】
別の実施形態では、組成物は、担体、希釈剤、賦形剤および/またはアジュバントを含む。好適な担体は、導入ウイルスが向けられる適応症を考慮して、当業者により容易に選択され得る。例えば、1つの好適な担体は、生理食塩水を含み、様々な緩衝溶液(例えば、リン酸緩衝食塩水)と共に製剤化され得る。他の例示的な担体としては、滅菌生理食塩水、ラクトース、スクロース、リン酸カルシウム、ゼラチン、デキストラン、寒天、ペクチン、ピーナッツ油、ゴマ油、および水が含まれる。緩衝液/担体は、rAAVが注入チューブに付着するのを防ぐが、インビボでrAAV結合活性を妨げない成分を含むべきである。好適な界面活性剤、または界面活性剤の組み合わせが、非毒性である非イオン界面活性剤のうちから選択され得る。一実施形態では、例えば、中性pHを有し、平均分子量8400を有するポロキサマー188としても知られているPluronic(登録商標)F68[BASF]などの、一級ヒドロキシル基末端の二機能的ブロックコポリマー界面活性剤が選択される。他の界面活性剤および他のポロキサマー、すなわち、ポリオキシエチレン(ポリ(エチレンオキシド))の2つの親水性鎖に隣接するポリオキシプロピレン(ポリ(プロピレンオキシド))の中心疎水性鎖からなる非イオン性トリブロックコポリマー、SOLUTOL HS 15(マクロゴール-15ヒドロキシステアラート)、LABRASOL(ポリオキシカプリン酸グリセリド)、ポリオキシ-オレイルエーテル、TWEEN(ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル)、エタノール、およびポリエチレングリコールが選択され得る。一実施形態では、製剤は、ポロキサマーを含有する。これらのコポリマーは一般に、文字「P」(ポロキサマーについて)に続いて、3桁数字を用いて命名され、初めの2桁数字x100は、ポリオキシプロピレンコアのおおよその分子質量を与えるものであり、最後の数字x10は、ポリオキシエチレン含有量のパーセンテージを与えるものである。一実施形態では、ポロキサマー188が選択される。界面活性剤は、懸濁液の最大約0.0005%~約0.001%の量で存在し得る。一実施例では、製剤は、例えば、水中に塩化ナトリウム、重炭酸ナトリウム、デキストロース、硫酸マグネシウム(例えば、硫酸マグネシウム7H2O)、塩化カリウム、塩化カルシウム(例えば、塩化カルシウム2H2O)、二塩基性リン酸ナトリウム、およびそれらの混合物のうちの1つ以上を含む、緩衝化食塩水溶液を含有することができる。好適には、髄腔内送達のためには、モル浸透圧濃度は、脳脊髄液と適合する範囲内(例えば、約275~約290)である、例えば、emedicine.medscape.com/article/2093316-overviewを参照されたい。任意で、髄腔内送達のために、商業的に入手可能な希釈剤は、懸濁化剤として使用され得るか、または別の懸濁化剤および他の任意の賦形剤と組み合わせて使用され得る。例えば、ElliottsB(登録商標)溶液[Lukare Medical]を参照されたい。他の実施形態では、製剤は、1つ以上の浸透促進剤を含有し得る。好適な浸透促進剤の例は、例えば、マンニトール、グリココール酸ナトリウム、タウロコール酸ナトリウム、デオキシコール酸ナトリウム、サリチル酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレン-9-ラウリルエーテル、またはEDTAを含み得る。
【0130】
任意で、本発明の組成物は、rAAVおよび担体に加えて、防腐剤または化学的安定剤などの他の従来の薬学的成分を含み得る。好適な例示的な防腐剤としては、クロロブタノール、ソルビン酸カリウム、ソルビン酸、二酸化硫黄、没食子酸プロピル、パラベン、エチルバニリン、グリセリン、フェノール、およびパラクロロフェノールが含まれる。好適
な化学安定剤としては、ゼラチンおよびアルブミンが含まれる。
【0131】
本発明による組成物は、上記に定義されるような薬学的に許容される担体を含み得る。好適には、本明細書に記載される組成物は、有効量の薬学的に好適な担体に懸濁された、および/または注入、浸透ポンプ、髄腔内カテーテルを介して対象に送達するために、または別のデバイスもしくは経路による送達のために設計された好適な賦形剤と混合された1つ以上のAAVを含む。一実施例では、組成物は、髄腔内送達用に製剤化される。
【0132】
本明細書で使用される場合、「髄腔内送達」または「髄腔内投与」という用語は、脊柱管への注入による、より詳細には、脳脊髄液(CSF)へ到達するようにクモ膜下腔空間内への注入による、薬物の投与経路を指す。髄腔内送達は、腰部穿刺、脳室内(側脳室内(ICV)を含む)、後頭下/槽内、および/またはC1-2穿刺を含み得る。例えば、材料は、腰部穿刺により、クモ膜下腔空間にわたって拡散させるために導入され得る。別の実施例では、注入は、大槽内であり得る。
【0133】
本明細書で使用される場合、「槽内送達」または「槽内投与」という用語は、大槽小脳延髄の脳脊髄液への直接的な薬物の投与経路、より詳細には、後頭下穿刺による、または大槽内への直接的な注入による、永久的に配置されたチューブによる、薬物の投与経路を指す。
【0134】
一態様では、本明細書に提供されるベクターは、方法および/またはデバイスを介して髄腔内投与され得る。例えば、WO2017/181113を参照されたく、参照により本明細書に組み込まれる。代替的には、他のデバイスおよび方法が選択され得る。方法は、脊椎ニードルを患者の大槽内に前進させる工程、1本の可撓性チューブを脊椎ニードルの近位ハブに連結し、バルブの出口ポートを可撓性チューブの近位端に連結する工程と、その前進および連結工程の後、患者の脳脊髄液を用いてチューブをセルフプライム可能とした後、一定量の等張溶液を含有する第1の容器をバルブのフラッシュ入口ポートに連結し、その後、一定量の薬学的組成物を含有する第2の容器をバルブのベクター入口ポートに連結する工程と、を含む。第1および第2容器をバルブに連結した後、流体流れのための通路は、ベクター入口ポートとバルブの出口ポートとの間に開かれ、薬学的組成物は脊椎ニードルを通して患者に注入され、薬学的組成物の注射後、流体流れのための通路は、フラッシュ入口ポートとバルブの出口ポートを通って開かれ、等張溶液は、薬学的組成物を患者にフラッシュするために脊椎ニードル中に注入される。
【0135】
この方法およびこのデバイスは、それぞれ任意で、本明細書で提供される組成物の髄腔内送達のために使用されて得る。代替的には、他の方法およびデバイスが、かかる髄腔内送達のために使用され得る。
【0136】
「a」または「an」という用語は、1つ以上を指すことに留意されたい。したがって、「a」(または「an」)、「1つ以上(one or more)」、および「少なくとも1つ(at least one)」という用語は、本明細書では互換的に使用される。
【0137】
「含む(comprise)」、「含む(comprises)」、および「含む(comprising)」という用語は、排他的ではなく包括的に解釈されるべきである。「構成する(consist)」、「構成する(consisting)」という語句、およびその変形は、包括的ではなく排他的に解釈されるべきである。本明細書の様々な実施形態は、「含む(comprising)」という言葉を用いて示されているが、他の状況では、関連する実施形態は、「からなる(consisting of)」または「本質的にからなる(consisting essentially of)」という言
葉を用いて解釈および記載されるべきことも意図される。
【0138】
本明細書で使用される場合、「約」という用語は、別途指定されない限り、与えられた参照から10%(±10%)の可変性を意味する。
【0139】
本明細書で使用される場合、「疾患」、「障害」、および「状態」は、対象における異常な状態を示すために互換的に使用される。
【0140】
本明細書で別段の定義がない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語は、当業者により一般的に理解されているもの、および本明細書で使用されている多数の用語に対して当業者に一般的な手引きを提供している公開文書への参照により一般的に理解されているものと同じ意味を有する。
【0141】
「発現」という用語は、本明細書で最も広い意味で使用され、RNAまたはRNAおよびタンパク質の産生を含む。RNAに関して、「発現」または「翻訳」という用語は、特に、ペプチドまたはタンパク質の産生に関する。発現は、一過性または安定であり得る。
【0142】
本明細書で使用される場合、「NAb力価」という用語は、その標的化されたエピトープ(例えば、AAV)の生理学的効果を中和する中和抗体(例えば、抗AAV Nab)がどれだけ産生されるかの測定値である。抗AAV NAb力価は、例えば、Calcedo,R.,et al.,Worldwide Epidemiology of Neutralizing Antibodies to Adeno-Associated Viruses.Journal of Infectious Diseases、2009.199(3):p.381-390に記載されているように測定され得、参照により本明細書に組み込まれる。
【0143】
本明細書で使用される場合、「発現カセット」は、コード配列、プロモーターを含む核酸分子を指し、それらのための他の調節配列を含み得、そのカセットは、遺伝子要素(例えば、プラスミド)によりパッケージング宿主細胞に送達され得、ウイルスベクターのカプシド(例えば、ウイルス粒子)へパッケージされる。典型的に、ウイルスベクターを産生するためのかかる発現カセッは、ウイルスゲノムのパッケージングシグナルに隣接する本明細書に記載される遺伝子産物のコード配列、および本明細書に記載のものなどの他の発現制御配列を含む。
【0144】
省略形「sc」は、自己相補的であることを指す。「自己相補的AAV」は、組換えAAV核酸配列が保有するコーディング領域が、分子内二本鎖DNA鋳型を形成するように設計される構築物を指す。感染時には、第2の鎖の細胞介在合成を待つのではなく、scAAVの2つの相補的片割れが会合して、即時の複製および転写に備えのある1つの二本鎖DNA(dsDNA)ユニットを形成する。例えば、D M McCarty et al,「Self-complementary recombinant adeno-associated virus(scAAV)vectors promote efficient transduction independently of DNA synthesis」,(August 2001),Vol 8,Number 16,Pages 1248-1254を参照されたい。自己相補的なAAVは、例えば、米国特許第6,596,535号、第7,125,717号、および第7,456,683号に記載されており、その各々が参照によりそのすべてが本明細書に組み込まれる。
【0145】
本明細書で使用される場合、「作動可能に連結される」という用語は、目的の遺伝子に連続している発現制御配列と、目的の遺伝子に対してトランスに作用するか、または目的
の遺伝子を制御する距離で作用する発現制御配列との両方を指す。
【0146】
タンパク質または核酸を参照して使用される場合、「異種性」という用語は、タンパク質または核酸が、天然における互いの関係と同じ関係で見出されない、2つ以上の配列または下位配列を含むことを示す。例えば、新規の機能的核酸を作製するために配置された関連のない遺伝子からの2つ以上の配列を有する核酸は、典型的に、組換えにより産生される。例えば、一実施形態では、核酸は、異なる遺伝子からコーディング配列の発現を導くように配置された1つの遺伝子からのプロモーターを有する。したがって、コーディング配列に関しては、プロモーターは、異種性である。
【0147】
「複製欠損ウイルス」または「ウイルスベクター」は、合成または人工ウイルス粒子を指し、目的の遺伝子を含有する発現カセットは、ウイルスカプシドまたはエンベロープ中にパッケージされ、ウイルスカプシドまたはエンベロープ内にパッケージされた任意のウイルスゲノム配列は、複製欠損である、すなわち、それらは、後代ビリオンを産生することができないが、標的細胞に感染する能力を保持することができる。一実施形態では、ウイルスベクターのゲノムは、複製に必要とされる酵素をコードする遺伝子を含まないが(ゲノムは、人工ゲノムの増幅およびパッケージングに必要とされるシグナルに隣接する目的の導入遺伝子のみを含有する「ガットレス(gutless)」であるように操作されることができる)、これらの遺伝子は、産生中に供給され得る。したがって、それは、後代ビリオンによる複製および感染が、複製に必要とされるウイルス酵素の存在下以外で生じることができないために、遺伝子療法における使用のために安全であると考えられる。
【0148】
多くの事例では、rAAV粒子は、DNase耐性として参照される。しかしながら、このエンドヌクレアーゼ(DNase)に加えて、他のエンド-およびエキソ-ヌクレアーゼが、汚染核酸を除去するために本明細書に記載の精製工程において使用され得る。かかるヌクレアーゼは、一本鎖DNAおよび/または二本鎖DNA、およびRNAを分解するために選択され得る。かかる工程は、単一ヌクレアーゼ、または異なる標的に指向されたヌクレアーゼの混合物を含み得、エンドヌクレアーゼまたはエキソヌクレアーゼであり得る。
【0149】
「ヌクレアーゼ耐性」という用語は、AAVカプシドが、宿主細胞に導入遺伝子を送達するように設計された発現カセットの周りで完全に構築されていることを示し、産生プロセスから存在し得る汚染核酸を除去するために設計されたヌクレアーゼインキュベーション工程の間の分解(消化)からこれらのパッケージされたゲノム配列を保護する。
【0150】
本発明の文脈における「翻訳」という用語は、リボソームでのプロセスに関し、mRNA鎖は、アミノ酸配列の集合を制御して、タンパク質またはペプチドを生成する。
【0151】
本明細書および特許請求の範囲全体を通して使用される場合、「含む(comprising)」および「含む(including)」という用語は、他の構成要素、要素、整数、ステップなどを含む。逆に、「構成する(consisting)」という用語およびその変形は、他の構成要素、要素、整数、ステップなどを除外する。
【0152】
上述のように、「約」という用語は、別段の指定がない限り、数値を修正するために使用される場合、±10%の変動を意味する。
【0153】
以下の実施例は、例示的なものに過ぎず、本発明を限定することを意図するものではない。
【実施例0154】
以下の実施例は、構造、生化学、および質量分析アプローチからの裏付けとなる証拠とともに、AAV8および7つの追加の多様なAAV血清型の広範な脱アミド化を報告する。各部位における脱アミド化の程度は、ベクターの年齢および複数の一次配列および3D構造因子に依存していたが、ベクター回収および精製の条件からほぼ独立していた。ベクター導入活性に影響を与える脱アミド化の可能性を示し、いくつかのAAV8アスパラギンでのベクター活性における初期時点の損失を、急速に進行する自発的な脱アミド化と相関させる。側鎖アミドを安定化し、ベクターの形質導入を改善し、生物製剤製造における重要な懸念であるロット間の分子可変性を低減する変異戦略を探求する。この研究は、AAVカプシド異種性の以前に知られていない態様を示し、遺伝子治療のためのこれらのベクターの開発におけるその重要性を強調する。
【0155】
以下の実施例1は、1次元および2次元ゲル電気泳動、質量分析、および新規構造モデリングによる、AAV8ベクターカプシドへの翻訳後修飾の特徴付けを提供する。カプシド表面上の複数の推定脱アミド化部位の特定に続いて、インビトロおよびインビボの両方でカプシド構造および機能への影響を評価する。実施例1は、この分析をさらにAAV9に拡張して、この現象がAAV8以外の血清型に適用されるかを特定し、AAVカプシドの脱アミド化が血清型特異的でないことを確認する。実施例2および3は、さらなるAAVにおける脱アミド化を例示する。
【0156】
実施例4は、AAV9カプシド上にマッピングされた新規エピトープに関する。
【0157】
実施例1:アデノ随伴ウイルスカプシド表面上のアミノ酸の脱アミド化
A.材料および方法
1.1Dおよび2Dゲル電気泳動
1D SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)分析では、まずAAVベクターをドデシル硫酸リチウムおよび還元剤の存在下で、80
oCで20分間変性した。次に、4~12%のBis-Trisゲル上で、90分間200Vで泳動し、クーマシーブルーで染色した。
図1A~
図1Dのデータについて、Kendrick Laboratories,Inc.(Madison,WI)が、2Dゲル電気泳動を実行した。その後の実験では、社内で2D SDS-PAGEを実行した。そのために、35mM NaClおよび1mM MgCl
2を含む150μLのリン酸緩衝生理食塩水(PBS)中で、3x10
11GCのAAVベクターおよび500Uターボヌクレアーゼマーカー(Accelagen,San Diego,CA)を組み合わせ、37
oCで10分間インキュベートした。次に、9体積の無水エタノールを加え、試料をボルテックスし、-80
oCで少なくとも2時間インキュベートした後、氷上で5分間インキュベートし、最大速度で、15
oCで30分間遠心分離した。上清をデカントし、ペレットを空気乾燥させ、次いで、再懸濁緩衝液#1[0.15%SDS、50mMジチオスレイトール(DTT)、10mM Tris pH7.5、および1μL pH6~9両性電解質、ThermoFisher ZM0023をddH
2O中に追加した]に再懸濁し、室温で静かにインキュベートした。30分後、試料チューブをフリックして混合し、1μgのニワトリコンアルブミンマーカー(Sigma Aldrich,St.Louis,MO)を追加し、試料を37
oCで30分間インキュベートし、15分でフリックして混合した。次に、試料を50
oCに15~20分間移し、ボルテックスし、95
oCで2.5分間インキュベートし、冷却してから、最大速度で1分間遠心分離し、短時間ボルテックスした。次に、各試料10μLを140μLの再懸濁緩衝液#2(9.7M尿素、2%CHAPS、0.002%ブロモフェノールブルー、および上述の0.05%両性電解質をddH
2O中に追加した)と混合し、室温で10分間インキュベートした。次いで、混合物をpH6~10固定pH勾配(IPG)ストリップ(ThermoFisher Waltham,MA)に適用し、製造元の指示に従ってZOOM IPGRunnerシステム上で実行した。以下の等電点電気泳動パラメータを使用した。ストリップあたり0.1W
および0.05mAの制限で、100~1,000Vで120分、1,000~2,000 Vで120分、2,000 Vで120分泳動した。次いで、IPGストリップを還元し、単一ウェルの4~12% Bis-Trisゲル中に負荷し、上記のように1Dで実行した。内部対照タンパク質ターボヌクレアーゼ(Acelagen,27kDa)およびニワトリ卵白コンアルブミン(Sigma Aldrich,76kDa,pI6.0~6.6)と比較して、AAV VPの相対的な移動を決定した。
【0158】
2.ベクター産生
ペンシルバニア大学のベクターコアは、1Dおよび2Dゲル電気泳動ならびに質量分析実験用の組換えAAVベクターを作製し、前述のように塩化セシウムまたはイオジキサノール勾配で精製した。(Lock M,et al.Hum Gene Ther 2010;21(10):1259-71、Gao GP,et al.Proc Natl
Acad Sci USA.2002;99(18):11854-9)。親和性精製ベクターを以下のように産生した:10個の36層ハイパースタック容器(Corning)中でHEK293細胞を増殖させ、ベクターゲノムプラスミド(pAAV-LSP-IVS2.hFIXco-WPRE-bGH)、AAV2 repおよびAAV8 cap遺伝子を含むトランスプラスミド、ならびにアデノウイルスヘルパープラスミドの混合物でそれらを共トランスフェクションした。トランスフェクション試薬としてPEIpro(PolyPlus)を使用した。トランスフェクションの5日後、上清を回収し、Sartoguard PES Midicapフィルター(Sartorious Stedim)を通じて清澄化し、ベンゾナーゼ(Millipore)で処理し、その後、塩を添加して0.6Mにした。清澄化したバルク回収材料を、タンジェンシャル流濾過(TFF)によって10倍濃縮し、次いで4体積の親和性カラム充填緩衝液に対してダイア濾過した。POROS CaptureSelect(ThermoFisher)親和性カラム上でベクターを捕捉し、低pHでベクターピークを中和緩衝液に直接溶出した。中和溶出液を高pH結合緩衝液に希釈し、陰イオン交換研磨カラム(Cimultus QA-8;Bia Sprestions)に負荷し、ゲノム含有(完全)粒子について調製物を濃縮した。完全ベクター粒子を浅塩溶出勾配で溶出し、すぐに中和した。最後に、最終濃縮および製剤緩衝液(PBS+0.001%プルロニックF-68)への緩衝液交換のために、ベクターを2回目のTFFに供した。
【0159】
6ウェルプレートにおけるHEK293細胞の小規模トリプルトランスフェクションによるインビトロアッセイのための変異ベクターを産生した。プラスミドDNA(90μLの無血清培地中の0.091μgシスプラスミド、0.91μgトランスプラスミド、1.82μgデルタF6 Adヘルパープラスミド)を5.6μLの1mg/mLポリエチレンイミン溶液および90μLの無血清培地中で混合し、室温で15分間インキュベートし、細胞に追加し、さらに0.8mLの新鮮な無血清培地を加えた。翌日、0.5mLの上位培地を全血清培地に交換した。トランスフェクションの3日後に3回の凍結/解凍サイクルでベクターを回収し、その後遠心分離して細胞破片および上清を回収した。シスプラスミドは、プロメガキメライントロンおよびウサギベータグロビン(RBG)ポリアデニル化シグナルを伴うニワトリベータアクチン(CB7)プロモーターの制御下でホタルシフェラーゼ導入遺伝子をコードする導入遺伝子カセットを含む。トランスプラスミドは、wtAAV8 cap遺伝子をコードし、変異AAV8 capバリアントを生成するために、Quikchange Lightning Mutagenesisキット(Agilent Technologies,Wilmington,DE)を使用した。ベクターを前述のように力価測定した。(Lock M,et al.Hum Gene Ther 2010;21(10):1259-71)。
【0160】
時間経過ベクター生成実験のために、15cmの組織培養皿におけるHEK293細胞の中規模トリプルトランスフェクションによるベクターを生成した。プレートあたり、2
mLの無血清培地中の36μLの1μg/mLポリエチレンイミン溶液をプラスミドDNA(0.6μgシスプラスミド、5.8μgトランスプラスミド、11.6μgデルタF6 Ad-ヘルパープラスミド)と混合し、室温で15分間インキュベートし、14mlの無血清培地でリフレッシュしたプレート上で約60%の集密度で細胞に追加した。翌日、8mlの上部培地を新鮮で完全な血清培地に交換した。すべての上部培地を収集し、ディッシュから細胞をかき取り、これを-80℃で凍結することによってベクターを回収した。3回の凍結/解凍サイクルを適用し、遠心分離により溶解物を清澄化することにより、上清/細胞混合物から粗ベクターを回収した。清澄化溶解物にベンゾナーゼ、1M Tris pH7.5、および5M NaClを追加して、20 mM Trisおよび360mM NaClの最終濃度にすることにより、質量分析用のベクターを精製および濃縮した。1 ml POROS CaptureSelect親和性カラム上でベクターを捕捉し、低pHでベクターピークを中和緩衝液に直接溶出した。画分を280nmでの吸光度によって分析し、最も濃縮された画分を質量分析に供した。
【0161】
インビボ実験のために、前述のwtAAV8カプシドまたは6個の脱アミド化変異体のうちの1つを用いてベクターを産生し、導入遺伝子カセットは、CB7プロモーター、PIイントロン、ホタルルシフェラーゼ導入遺伝子、およびRBGポリアデニル化シグナルを含む(Lock M,et al.Hum Gene Ther 2010;21(10):1259-71)。
【0162】
3.質量分析の実行/ダイジェスト/分析
材料:Sigma(St.Louis,MO)から炭酸水素アンモニウム、DTT、ヨードアセトアミド(IAM)、および18O濃縮水(97.1%純度)、ならびにThermo Fischer Scientific(Rockford,IL)からアセトニトリル、ギ酸、トリフルオロ酢酸(TFA)、8Mグアニジン塩酸(GndHCl)、およびトリプシンを購入した。
【0163】
トリプシン消化:1M DTTおよび1.0Mヨードアセトアミドのストック溶液を調製した。カプシドタンパク質を変性させ、10mM DTTおよび2M GndHClの存在下で90oCで10分間還元した。試料を室温に冷却させ、次いで、暗所で30分、室温で30 mM IAMを使用してアルキル化した。1mL DTTを追加してアルキル化反応をクエンチした。最終GndHCl濃度を200 mMに希釈する量で、変性タンパク質溶液に20mM炭酸水素アンモニウム(pH7.5~8)を追加した。トリプシン対タンパク質の比率が1:20になるようにトリプシン溶液を加え、37oCで一晩インキュベートした。消化後、TFAを最終濃度0.5%になるように添加し、消化反応をクエンチした。
【0164】
18O-水実験では、最初にカプシド試料を、Zebaスピン脱塩カラム(Thermo Scientific,Rockford,IL)を使用して18O-水で調製した100 mM重炭酸アンモニウムに緩衝液交換した。試料中の水を完全に除去するために、緩衝液交換を2回行った。18O-水中で1M DTTおよび1M IAMのストック溶液を調製した。18O-水試薬および緩衝液を用いて、上記と同様の変性、アルキル化、および消化ステップに従った。
【0165】
液体クロマトグラフィータンデム質量分析:Acclaim PepMapカラム(長さ15cm、内径300μm)およびNanoFlex source(Thermo Fisher Scientific)を備えたQ Exactive HFと結合したThermo UltiMate 3000 RSLCシステム(Thermo Fisher Scientific)を用いたオンラインクロマトグラフィーを実行した。オンライン分析中、カラム温度を35℃の温度で維持した。移動相A(0.1%ギ酸を含む
MilliQ水)および移動相B(0.1%ギ酸を含むアセトニトリル)の勾配でペプチドを分離した。15分間にわたって4%Bから6%Bへ、25分間(合計40分間)で10%Bへ、その後46分間(合計86分間)で30%Bへと勾配を実行した。試料を直接カラムに負荷した。カラムサイズは、75cm×15μmのIDであり、2ミクロンのC18培地(Aclame PepMap)を充填した。負荷、導入、および洗浄ステップにより、各液体クロマトグラフィータンデム質量分析実行の合計時間は約2時間であった。
【0166】
Q Exactive HF質量分析器におけるデータ依存のtop-20法を用いて質量分析データを取得し、調査スキャン(200~2000m/z)から最も豊富な未配列前駆体イオンを動的に選択した。予測自動利得制御で決定された1e5イオンの標的値で、より高いエネルギー衝突解離断片化を介してシークエンシングを実行し、4m/zのウィンドウで前駆体の単離を実行した。調査スキャンを200m/zで、120,000の解像度で取得した。50msの最大イオン注入時間、30の正規化衝突エネルギーを伴うm/z200でHCDスペクトルの解像度を30,000に設定した。SレンズのRFレベルを50に設定し、これにより、ダイジェストからのペプチドが占めるm/z領域が最適に伝達される。単一、未割り当て、または6以上の電荷状態を有する前駆体イオンを断片化選択から除外した。
【0167】
データ処理:BioPharma Finder 1.0ソフトウェア(Thermo
Fischer Scientific)を使用して、取得したすべてのデータを分析した。ペプチドマッピングについては、固定修飾としてカルバミドメチル化を設定し、可変修飾として酸化、脱アミド化、およびリン酸化を設定して、単一エントリタンパク質FASTAデータベースを使用して検索を実行した。タンデム質量分析スペクトルには10ppmの質量精度、高いプロテアーゼ特異性、0.8の信頼レベルを使用した。脱アミド化は、無傷分子の質量+0.984 Da(-OHおよび-NH2基の質量差)を付加するので、脱アミド化ペプチドの質量分析的同定は比較的簡単である。特定のペプチドの脱アミド化率は、脱アミド化ペプチドの質量面積を、脱アミド化および天然ペプチドの面積の合計で割ることによって決定した。考えられる脱アミド化部位の数を考慮すると、異なる部位で脱アミド化されている等張種は、単一のピークで共移行し得る。したがって、複数の潜在的脱アミド化部位を有するペプチドに由来する断片イオンを使用して、複数の脱アミド化部位を特定または区別することができる。これらの事例では、観察された同位体パターン内の相対強度を使用して、異なる脱アミド化ペプチド異性体の相対的存在量を特異的に決定することができる。この方法は、すべての異性体種についての断片化効率が同じであり、脱アミド化部位において独立していることを想定する。このアプローチにより、脱アミド化に関与する特定の部位および脱アミド化に関与する潜在的な組み合わせの定義が可能となる。
【0168】
二次データ処理:生の質量分析の二次分析を、メリーランド大学ボルチモア郡で以下の方法を使用して実行した。Peaks Studio v5.3ソフトウェア(Bioinformatics Solutions Inc.)をすべての質量分析に使用した。生データファイルのデータ精密化を、≦10ppmの前駆体m/z許容値、最小2、最大4の前駆体の電荷状態のパラメータを使用して実行した。入力スペクトルの新規シーケンシングを、10ppmの前駆体イオン誤差許容値および0.1Daの生成物イオン誤差許容値を有するピークスアルゴリズムを使用して実行した。消化酵素をトリプシンとして設定し、可変修飾は酸化、リン酸化、脱アミド化であり、固定修飾はシステインのカルバミドメチル化であった。
【0169】
4.AAVカプシドの構造解析
RCSB Protein Data BankからAAV8原子座標、構造因子、お
よび関連するカプシドモデルを取得した(PDB番号:3RA8)。カプシドの3次元(3D)構造解析で使用するために、構造の精密化を実行し、AAV8 VP3の一次アミノ酸配列に依存しない電子密度を生成した。AAV8 VP3の予想される一次配列によって偏らなかったAAV8カプシドのイソアスパラギン酸の電子密度を観察するために、この分析を実行した。得られた構造を使用して、N+1グリシンをイソアスパラギン酸とするAAV8 VP3一次配列中の4つのアスパラギンをモデル化し、次いで、標準的な精製プロトコルを用いてイコサヘドラル非結晶マトリックスを厳密に強制することによって、結晶学およびNMRシステム(CNS)ソフトウェアを使用してAAV8カプシド構造を精製した(Brunger AT,et al.Acta Crystallogr
D Biol Crystallogr 1998;54(Pt 5):905-21)。HIC-UPデータベースからイソアスパラギン酸の構造モデルを取得し、続いて、構造精製のためのPRODRGにおける分子辞書を生成した(Kleywegt GJ Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 2007;63(Pt 1):94-100)。次いで、AAV8カプシドの平均電子密度マップ(CNSにおいても)を計算し、COOTソフトウェアを使用して可視化し、その後、モデル化したイソアスパラギン酸残基を電子密度マップに適合させるために得られたモデルの軽微な調整を行った(Emsley P and Cowtan K Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 2004;60(Pt 12 Pt 1):2126-32)。本プロトコルを繰り返し、N + 1グリシンを含むAAV9 VP3一次配列中のN512をさらにモデル化した(PDB番号:3UX1)。COOT、PyMol、UCSF Chimeraを使用してすべての図を生成した(Emsley P and Cowtan K Acta Crystallogr
D Biol Crystallogr 2004;60(Pt 12 Pt 1):2126-32、DeLano WL PyMOL:An Open-Source Molecular Graphics Tool Vol.40,2002:82-92、Pettersen EF,et al.J Comput Chem 2004;25(13):1605-12)。脱アミド化イソアスパラギン酸残基の電子密度マップと、AAV8およびAAV9のモデル化されたイソアスパラギン酸残基を比較するために、以前に特定した脱アミド化タンパク質の複数の構造を取得した(PDB番号:1DY5、4E7G、1RTU、1W9V、4E7D、および1C9D)(Rao FV,et al.Chem Biol 2005;12(1):65-76、Noguchi S,et al.Biochemistry 1995;34(47):15583-91、Esposito L,et al.J Mol Biol 2000;297(3):713-32)。
【0170】
AAV8またはAAV9結晶構造の原子座標で報告された各アスパラギン残基の各原子の温度係数を平均することにより、脱アミド化残基の温度係数を決定した(PDB番号:3RA8、3UX1)。
【0171】
5.動物研究
ペンシルベニア大学の施設内動物管理使用委員会は、すべての動物手順を承認した。ベクター性能を評価するために、尾静脈注入を介して8週間齢のC57BL/6マウスに、3e10 GCのwtAAV8またはカプシド変異ベクターを100μLの容量で静脈内注入した。14日目に全てのマウスを犠牲にした。ルシフェラーゼ発現のインビボ評価のために、マウス(約20g)を麻酔し、200μLまたは15mg/mLのルシフェリン基質(Perkin Elmer,Waltham,MA)を腹腔内注入した。ルシフェリン投与の5分後にマウスを画像化し、IVIS Xenogenインビボ画像化システムを介して画像化した。Livingイメージ3.0ソフトウェアを使用して、目的の領域のシグナルを定量化した。7日目および14日目に測定を行った。
【0172】
6.変異ベクター力価およびインビトロ導入効率の評価
DNAseI耐性ゲノムのqPCRによってベクター力価を決定した。qPCRプライマーは、パッケージ化された導入遺伝子のポリアデニル化配列にアニールする。ルシフェラーゼ発現によるベクター導入効率のインビトロ評価のために、完全なDMEM(10%胎児ウシ血清、1%ペニシリン/ストレプトマイシン)の黒壁96ウェルプレートに0.9e5 Huh7細胞/ウェルを播種した。翌日、培地を除去し、完全培地で希釈した50μLの粗または精製ベクターに変更した。各粗ベクター試料について、3倍希釈系列で4回希釈を試験した。48時間後、0.3μg/μLの完全培地中のルシフェリン(Promega,Madison,WI)を調製し、50μLの容量で形質導入細胞に追加した。結果をBiotek Clarityルミノメータで読み取った。標的細胞に追加したルシフェラーゼ活性/GCは、広範囲のGCにわたって一定であるが、高いMOIで飽和できることを見出した。したがって、希釈系列データ(発光単位対GC)の直線性を検査し、飽和が明らかな場合の最高点を除外し、各バリアントの各アッセイの直線範囲内の値について平均ルシフェラーゼ/GCを計算する。これにより、形質導入効率値が得られる。Wt対照を1の値に設定することで比較を簡素化するためにデータを正規化した。
【0173】
7.体内分布
QIAamp DNA Miniキット(Qiagen,Hilden,Germany)を用いて肝臓試料からDNAを抽出し、次いで、導入遺伝子カセットのRBGポリアデニル化シグナルに対して設計されたプライマー/プローブセットで前述のようにリアルタイムPCRによってベクターGCのDNAを分析した(Chen SJ,et al.Hum Gene Ther Clin Dev 2013;24(4):154-60)。
【表10-1】
【表10-2】
【表10-3】
【表10-4】
【0174】
B.結果
AAV8は、そのカプシドタンパク質における実質的な電荷異質性を示す。
ベクター性能に影響を及ぼす可能性があるAAV8ベクターカプシド上の翻訳後修飾の存在を定性的に評価するために、1Dおよび2Dゲル電気泳動の両方によってイオジキサノール勾配によって精製されたAAV8総カプシドタンパク質を分析した。1D還元型ドデシル硫酸ナトリウムSDSゲルでは、VP1、VP2、およびVP3は、適切な分子量で単一バンドとして分解された(
図1B)(Rose JA,et al.J Virol 1971;8(5):766-70)。電荷に基づいてタンパク質を分離する2Dゲル電気泳動でさらに評価すると(
図1C)、カプシドタンパク質の各々は、さらに、VPアイソフォームに依存するpH6.3~>7.0の範囲の異なる等電点(pI)を有する一連の異なるスポットとして分解された(
図1D)。各VPの個々のスポットは、炭酸脱水酵素アイソフォームの内部等電点標準と比較して移行として測定した場合、0.1 pI単位の離散間隔で分離されており、単一の残基電荷の変化を示唆した。これらのアイソフォームの存在は、各VPが多くの修飾を受ける可能性を有し、それによって、等電点電気泳動下で異なる移行をもたらすことを示唆する。
【0175】
(典型的にはアスパラギン)側鎖アミド基の一部がカルボン酸に変換される脱アミド化(
図1A)は、タンパク質調製物における共通の電荷異性源である。脱アミド化がVP電荷アイソフォームの異なる集団の原因であるかを判断するために、2つのAAV8アスパラギン残基を個別に変異させてアスパルテートにした。これらのカプシド変異は、単一の追加のアスパラギン残基の完全な脱アミド化に相当する量の電荷をシフトさせる必要がある。変異体の2Dゲル分析は、VP1、VP2、およびVP3の主なスポットが、野生型(wt)AAV8における等価スポットよりも酸性(0.1pH単位)の1つのスポット位置をシフトしたことを示す(
図1E~
図1G)。このシフトの大きさは、wt VP電荷アイソフォーム間の観測された間隔に相当する。したがって、AAVカプシドタンパク質の2Dゲルパターンは、多部位脱アミドと一致する。
【0176】
AAV8ベクターカプシドで自発的脱アミド化が生じる
各カプシドタンパク質についての個別のスポット化パターンの原因となる修飾を特定す
るために、質量分析によってAAV8ベクターのパネルを分析した。AAV8カプシドタンパク質の被覆度は、平均して総VP1配列の95%を超えていた(データは示さず)。質量分析によるアスパラギンおよびグルタミン残基のサブセットの広範な脱アミド化を検出し、DNAによってコードされる配列に基づく予測値と比較して、個々のペプチドの観察された質量の約1Daの増加を示し、AAV8ベクターのすべての調製物においてこの脱アミド化パターンを観察した(
図2A~
図2D)。
【0177】
一般に使用される精製方法間の脱アミド化の全体的な異質性を評価し、VP1およびVP2固有領域における脱アミド化を調べるために、293細胞においてトリプルトランスフェクションによって産生される9つのロットのAAV8を選択し、塩化セシウム勾配、イオジキサノール勾配、または親和性クロマトグラフィーのいずれかによって精製した。ベクターはまた、プロモーターおよび導入遺伝子カセットに関して様々であった。ベクターゲノムの存在が脱アミド化に影響を及ぼしたかを判断するために、シスプラスミドの不存在下で293細胞においてトリプルトランスフェクションによって産生されたAav 8プレップも評価し(空カプシドのみを産生する)、イオジキサノール勾配によって精製した。
【0178】
検出不可能な範囲から脱アミド化されている個々のアミノ酸の99%を超える範囲で、AAV8カプシドのアスパラギンおよびグルタミン残基にわたって広範囲の脱アミド化が存在した(
図2E)。脱アミド化の最高レベル(75%を超える)は、N+1残基がグリシン(すなわち、NG対)であったアスパラギン残基において生じた(表1)。N+1がグリシンではなかった追加のアスパラギン残基において、より低いレベルの脱アミド化(すなわち、最大17%)を検出した。アスパラギンの平均脱アミド化は、調製物間でほぼ一致した。また、グルタミン残基での脱アミド化も検出したが、アスパラギンよりも低い頻度で検出し、観察した最も高いパーセントはQ467で2%未満であった(
図7)。この観察は、調製物にわたって矛盾していた(データは示さず)。残基N499(N+1残基はアスパラギンである)で最も大きな調製対調製の違いを観察し、値は1%未満~50%を超える脱アミド化の範囲であった。いずれにせよ、ベクターの調製物間の脱アミド化で観察した変動は、精製方法、導入遺伝子同一性、またはベクターゲノムの存在に関連していないようであり、これらの因子が脱アミド化率に影響を与えないことを示唆した。
【表11】
【0179】
次に、試料処理がAAV8における脱アミド化の観察したレベルに寄与したかを決定するために一連の実験を行った。極端な温度(70℃で7日間)またはpH(pH2またはpH10で7日間)は、AAV8カプシド中で追加の脱アミド化を有意に誘導しなかった(
図4Aおよび
図4B)。この抵抗性を考えると、観察した脱アミド化は精製段階でのみ発生した可能性が低く、それよりも短く、比較的軽度であったと考察する。精製前後の脱アミド化の程度を決定するために、未精製ベクターに対して質量分析を行おうとしたが、成功しなかった。同様に、重水対照は、質量分析ワークフローに特有の処理が追加の脱アミド化事象に寄与しないことを示す(
図4C)。
【0180】
質量分析ワークフローを検証するために、以前に脱アミド化について評価されている2つの組換えタンパク質を調査し、所見(
図5Aおよび
図5B)は、公表された結果と一致する[Henderson,LE,Henriksson,D,and Nyman,PO(1976).Primary structure of human carbonic anhydrase C.The Journal of biological chemistry 251:5457-5463、およびCarvalho,RN,Solstad,T,Bjorgo,E,Barroso,JF,and Flatmark,T(2003).Deamidations in recombinant human phenylalanine hydroxylase.Identification of labile asparagine residues and
functional characterization of Asn-->Asp mutant forms.The Journal of biological
chemistry 278:15142-1515]。さらに、AAV8からの生データを評価するために二次機関を雇った。この独立した分析は、脱アミド化された部位と同じ部位を特定し、ピーク検出および面積計算におけるソフトウェア間の変動に起因する
各部位における修正の程度の変動は最小限であった(
図6)。
【0181】
構造形態、温度因子、およびN+1アミノ酸の同一性は脱アミド化頻度に寄与する
AAV8の構造が解析され、公開されており(PDB識別子:2QA0)(Nam HJ,et al.J Virol 2011;85(22):11791-99)、次に、非酵素脱アミドの好条件の証拠についてAAV8カプシド構造を調査し、脱アミド化率を確立された構造特徴と相関させた(Nam HJ,et al.J Virol 2007;81(22):12260-71)。アスパラギン脱アミド化に影響を及ぼす要因は文献でよりよく特徴付けられており、アスパラギン脱アミド化事象はグルタミン脱アミド化事象よりはるかに一般的であるため、アスパラギン残基のみに焦点を当てた(Robinson,NE,and Robinson,AB(2001).Molecular
clocks.Proc Natl Acad Sci USA 98:944-949)。また、AAV8結晶構造からこれらの残基の各々の温度(またはB)因子を決定し、温度因子は、原子のその平均位置からの変位の測定値であり、より高い値は、より大きな変位、より高い熱振動、したがって柔軟性の増加を示す(Parthasarathy
S and Murphy MR.Protein Science:A Publication of the Protein Society 1997;6:2561-7)。目的のアスパラギンの大部分は、表面に露出されたHVR内またはその近くに位置し(表1)、構造的に脱アミド化に有利であり、溶媒に曝露される環境を提供する(Govindasamy L,et al.J Virol 2013;87(20):11187-99)。これらの柔軟性ループ領域に位置する残基は、ベータ鎖およびアルファヘリックスなどの柔軟性の低い領域内の残基よりも平均的に脱アミド化される頻度が高いことを見出した。例えば、N263位のNG残基は、HVR Iの一部であり、高温因子を有し、平均で98%を超えて脱アミド化された(
図7Aおよび
図6、表1)。約85%の時間を脱アミド化したN514(
図3および
図6、表1)はまた、N+1グリシンを有するHVR(HVR V)中にあり、しかしながら、局所温度因子は、3倍軸における他のVPモノマー上の残基と相互作用するため、N263と比較して比較的低い。好ましくない+1残基およびより低い局所温度因子は、HVR残基であっても、より低い脱アミドと相関している。例えば、N517は、平均して4%のみ脱アミド化されており(表1)、この残基は、高度脱アミド化N514と同等の温度因子を有するが、そのN+1残基はセリンであり、立体障害による脱アミド化事象の可能性を低下させる。これは、いくつかの要因が所与のカプシド位置で脱アミド化の程度を累積的に決定することを示すが、+1残基の同一性は明らかに最も影響力のある要因である。
【0182】
アスパラギン脱アミドにおける+1残基の役割を試験するために、AAV8 NG部位が+1位で個別にアラニンまたはセリンのいずれかに変異した変異ベクターを生成した。モデルペプチド研究は、NGペプチドは半減期が1日ほど短く脱アミド化するのに対し、NAまたはNSペプチドは典型的には、それぞれ25または16倍遅く脱アミド化することを示す(Robinson NE and Robinson AB.Proc Natl Acad Sci USA.2001;98(8):4367-72)。ベクター変異体の質量分析は、ベクター脱アミド化の程度を決定する+1部位の中心的役割を確認した。このセット中のNG部位(wtで80%を超える脱アミド化)は、+1部位をアラニン(5%未満の脱アミド化)またはセリン(14%未満の脱アミド化)に変更されると、隣接するアスパラギンの選択的安定化を示した(表2)。
【表12】
【0183】
少なくとも部分的に埋没され、溶媒に容易に曝露されない、かつ/または無傷の完全に組み立てられたAAV8カプシドの局所的柔軟性が低い領域に位置した残基は、より好ましい環境に位置するものと比較して、脱アミドの頻度が低かった(表1)。それにもかかわらず、好ましくない状態の残基のいくつかが脱アミド化されていた。例えば、N630は、少なくとも部分的に埋没されるが、依然として検出可能な程度の脱アミド化を有した。この残基について、N+1残基としてのフェニルアラニンの存在は、この領域がAAV8 VP3タンパク質中の非酵素的自己タンパク質分解切断の新規部位である可能性を示唆する。
【0184】
AAv8 VP3の構造モデリングは脱アミド事象を確認する
組み立てられたカプシドの文脈において脱アミド化の直接の証拠を提供するために、AAV8の結晶構造を評価した(Nam H-J,et al.J Virol 2011;85(22):11791-9)。この血清型の利用可能な結晶構造(すなわち、2.7Å)の分解能は、R基中の末端原子を特定するのに十分に高くはなく、したがって、アスパラギン、アスパラギン酸、およびイソアスパラギン酸残基を直接区別するのに不十分である。これらの条件下で形成されるアスパラギン酸の異性体の構造の他の態様は、2.7Å構造から脱アミド化を決定する機会を提供した。この分析は、以下の2つの前提に基づく:1)アスパラギンの自発的脱アミド化の主な生成物は、アスパラギン酸ではなくイソアスパラギン酸であり、3:1の比率で生成される(Geiger T and Clarke S.J Biol Chem 1987;262(2):785-94)、2)アスパラギンまたはアスパラギン酸は、イソアスパラギン酸のR基に対応する電子密度マップの長さが短いため、イソアスパラギン酸と区別できる。このより短いR基は、脱アミド化反応中のサクシニミジル中間体の分解後に、A AV8 VP3カプシドタンパク質骨格の主鎖に組み込まれるときに、イソアスパラギン酸のR基からのベータ炭素が失われるときに作製される。
【0185】
最初にAAV8構造自体を改良し、既知のAAV8 VP3配列によって偏らなかったAAV8カプシド電子密度を生成した。次いで、イソアスパラギン酸に関連するより短いR基の存在に基づいて、脱アミド化の証拠について、精製されたAAV8結晶構造を調べた(
図3A~
図3E)。電子密度マップは、質量分析によって検出された脱アミド化を有しなかった410におけるアスパラギンと比較すると、263位(
図3C)、385位(示さず)、514位(
図3D)、および540位(
図3E)における高度脱アミド化N+1グリシン残基についてより短いR基を確認した(
図3B)。したがって、電子密度マップによって示される脱アミド化は、これらの部位で質量分析によって生成された、75%を超える脱アミドを伴うデータと一致する。得られたイソアスパラギン酸モデルは、他の既知の脱アミド化タンパク質の結晶構造で観察されたイソアスパラギン酸残基と同等であり、AAV8の分析の妥当性を裏付けた(Rao FV,et al.Chem Biol.2005;12(1):65-76、Noguchi S,et al.Biochemistry 1995;34(47):15583-91、Esposito L,
et al.J Mol Biol 2000;297(3):713-32)。この構造解析は、質量分析を介してAAV8カプシドを解析する際に観察される脱アミド化現象の独立した確認として機能する。
【0186】
AAVカプシドの脱アミド化は血清型特異的ではない
カプシド脱アミド化の証拠として、AAV8を超える血清型を調査した。潜在的なベクター処理効果の対照を含む(
図11D~
図11F)、2Dゲル電気泳動(
図11A)および質量分析(
図11B)を使用してAAV9ベクター調製物を調査した。AAV9脱アミド化のパターンおよび程度は、AAV8と同様であった。4つのAAV9 NG部位のすべてが、85%を超えて脱アミド化され、13個の非NG部位は、より少ない程度で脱アミド化され、いくつかの部位は、脱アミド化%における高いロット間可変性を示した。次に、構造解析ワークフローを適用し、既存のAAV9結晶データを再適合した(
図11C、表3)。AAV8と同様に、イソアスパラギン酸は、AAV9結晶構造内のいくつかのNG部位の電子密度により適合する。2Dゲル分析(データは図示さず)および質量分析(表4に要約)を、さらに進化学的に多様な5つの血清型(rh32.33、AAV7、AAV5、AAV4、AAV3B、およびAAV1)に拡張した。調査したカプシドのすべては、同様のパターンおよび脱アミド化の程度を含み、この修飾が臨床的に関連するAAVベクターにおいて広範であることを示し、同様の基本的な一次配列および構造的要因によって決定される。
【表13】
【表14】
【0187】
脱アミド化事象は、カプシド組み立ておよび形質導入効率に影響を及ぼす可能性がある
脱アミド化の機能的影響を試験する1つのアプローチは、アスパラギンを遺伝子変異によってアスパルテートに置き換えることである。293細胞の小規模なトリプルトランスフェクションによって、各脱アミド化AAV8アスパラギンについてルシフェラーゼレポーターをコードするアスパルテート変異ベクターを生成し、DNAseI耐性ゲノムコピーのqPCRによってベクターを力価測定した(
図8A)。変異は、wtAAV8と比較してカプシド組み換えにほとんど影響を与えず、効果は、wtベクターにおける全体的な脱アミド化が低い、ほとんど埋没された非NG部位に限定された。次に、ヒト肝臓由来Huh7細胞のインビトロ導入効率について変異パネルを評価した(
図8B)。いくつかの変異体は、形質導入効率の低下を示し、N57位、N94位、N263位、N305位、Q467位、N479位、およびN653位は、10倍を超える形質導入損失を示した。AAV9について同様の数の感受性部位を観察した(
図11Gおよび
図11H)。典型的には、所与の位置における残基の一部のみが内因的に脱アミド化されるため、このアプローチは、機能単位がホモマー集合体であるカプシドなどのタンパク質の機能損失を過大評価する可能性を有し、1つのカプシド部位における内因性修飾は、無傷の残基を有する隣接するサブユニットによって補償され得る。それにもかかわらず、この方法は、製造中または変異安定化中の将来のモニタリングのために脱アミド化残基の優先順位付けに役立つ可能性があると推論した。この機能損失変異誘発データを適切な文脈に配置するには、内因性脱アミド化ベクターの集団からの機能データが必要であろう。
【0188】
経時によるベクター活性の損失は、進行性脱アミド化と相関する
NGの脱アミドの明らかに短い半減期を考慮すると、年齢がわずか1日異なるベクター試料は、異なる脱アミド化プロファイルを示し、内因性脱アミド化を機能と相関させる機会を提供することを推論した。大規模ベクター調製プロトコルでは、293細胞のトリプルトランスフェクション、その後のベクター産生のための5日間のインキュベーション、およびベクター精製のための1~2日間を必要とする。このプロセスに近似するために、wt AAV8有する293細胞の中規模トリプルトランスフェクション(各10x15cmの細胞培養皿)を調製した。ベクター(2×15cm細胞培養皿/日)を1日間隔で5日間収集し、-80℃でベクターを凍結することによって、5日間期間の終了まで時点を保持した。次に、上述のように粗ベクター力価およびインビトロ導入効率を評価した。予想通り、組み立てられたDNAseI耐性ゲノムコピーの数は、経時的に増加した(
図9A)。その後、親和性精製による初期(1日目および2日目)および後期(5日目)の時点について粗ベクターを迅速に処理し、huh7細胞のインビトロ形質導入効率を測定した。ベクターの相対的な形質導入効率は、経時的に徐々に低下した(
図9B)。標的細胞に追加したGCあたりの導入遺伝子発現に関して、5日目のベクターは、1日目の物質のわずか40%であった。この活性低下は、粗物質についても観察され、精製前の分子組成物の変化を示した(図)。5日間にわたるAAV9の活性損失の同様の傾向を観察し、ベクターの効力が約40%減少した(
図11I~
図11K)。
【0189】
次に質量分析による時間経過試料の脱アミド化を測定した。NG部位脱アミド化は、各間隔にわたって実質的に進行し、1日目で平均25%の脱アミド化、および5日目までに60%を超える部位が変換された(
図9C)。非NG部位脱アミド化は、概して5日間にわたって進行したが、2日目から5日目にかけてはるかに低いレベルであり、一貫性が低かった(
図9D)。データは、内因性ベクター脱アミド化を特定の活性における早期時点減衰と相関させ、産生サイクルを短縮するか、またはアスパラギンを安定させるカプシド変異を見出すことよって、より活性なベクターを捕捉する潜在的な機会を強調する。
【0190】
図2A~
図2Eの質量分析に使用される材料は、精製のためにさらに2日かかるため、トランスフェクション後少なくとも7日であったことに留意されたい。これらの試料中の
より高いNG部位脱アミド化(80%を超える)は、脱アミド化が、発現期間の後、ならびに回収および精製プロセス中に、ほぼ同じ速度で、NG部位が完全に脱アミド化されるか、またはベクター試料が凍結されるまで続く可能性が高いことを示す。したがって、脱アミド化は、主にベクターの年齢によって決定され、回収および精製プロセスと排他的であるか、またはそれによって引き起こされるプロセスではない。1日目の物質中のはるかに低い脱アミド化値は、5日目の物質(両方とも親和性精製した)と比較して、この点を強調する。
【0191】
NGアスパラギンの安定化は、ベクター性能を向上させることができる
ベクターNG脱アミド化および形質導入効率損失の相関関係を考慮して、NGアミドを+1部位変異誘発によって安定化させることがベクター機能を向上させる可能性があることを推論した。各+1残基をアラニンまたはセリンに個別に変換したAAV8 NG部位変異体について、小規模でベクターを産生した。単一+1変異体は、ベクター組み立て(
図10A)および形質導入効率(
図10B)の観点で良好に耐性を有した。カプシド表面上の以前に定義された「デッドゾーン」の近くに位置するG386置換(Aydemir
F,et al.J Virol July 2016;90(16):7196-204)は、インビトロ形質導入について欠陥があった。G386変異体についての機能の損失は、N385での脱アミド化アスパラギンの選択を示し得る。あるいは、+1位置における追加の側鎖バルクは、アミド基安定化から独立して、機能に悪影響を及ぼし得る。単一部位の変異体は、隣接するアスパラギンの劇的な安定化にもかかわらず、インビトロ形質導入を著しく改善しなかった(表2)。インビトロおよびインビボ導入活性が一致しない可能性があるため、C57BL/6マウスでの肝臓の形質導入について、単一部位+1変異体のサブセットを試験した。静脈内尾静脈注入(n=3~5)を実施し、2週間にわたって毎週イメージングすることによりルシフェラーゼ発現を調査した(
図10C)。インビボおよびインビトロ形質導入データは、各アッセイの関連する誤差(すなわち、誤差範囲内)と一致した。G386置換は、形質導入に欠損があったが、他の位置での+1部位の変異は、ほぼ許容的であり、wtAAV 8に等しいがそれを超えないレベルで肝臓に形質導入された。
【0192】
任意の1つのNG部位でアミドを安定化させることは、機能回復に必要であり得るが十分ではないため、次に、+1部位のアラニン置換の組み合わせを有するベクターバリアントを評価した。+1アラニンが高度に機能的であったすべての3つのAAV8 NG部位(N263、N514、およびN540)を組み換えた。トリプル変異G264A/G515A/G541Aを含むいくつかの組み合わせは、組み立てが悪く、形質導入のために機能不全であった。しかしながら、N263(G246A/G515AおよびG264A/G541A)を伴う両方の対的な組み合わせは、インビトロ導入効率(それぞれ、wtAAV8に対して2.0および2.6倍)を向上させ、力価の損失はなかった(
図10D)。これらの変異は、少なくとも2つの変更(N-アミド安定化および+1残基側鎖置換)をもたらすため、これらのデータは、NG脱アミド化を機能損失に結論的に結びつけない。しかしながら、データは、NG部位脱アミド化がインビトロ導入効率に影響を与えることができる時間経過研究で確立されたモデルと一致する。
【0193】
機能性アスパラギン置換により、ベクター製造におけるロット間再現性が改善する
報告するベクター脱アミド化プロファイルの別の潜在的に問題となる態様は、いくつかの位置における脱アミド化の高いロット間可変性である。wtAAV 8については、この可変性は、N459(観察した脱アミドは0%~31%の範囲)およびN499(観察した脱アミドは0%~53%の範囲)で最も顕著であった。翻訳後修飾における可変性は、典型的には、この可変性を示すクローンを完全に回避し、産生株および条件を慎重にモニタリングならびに制御するか、または影響を受ける候補のタンパク質工学によって、生物製剤の開発中に事実上回避される。
【0194】
N459およびN499脱アミド化可変性に寄与する産生または処理因子を決定することができなかったため(
図2E)、これらの位置で機能的アミノ酸置換を求めた。まず、各位置でグルタミンへの保存的置換のための小規模ベクター調製物を個別に評価した。N459QおよびN499Qの両方をベクターに効率的に組み込まれ、インビトロ形質導入効率のためのwtAAV8参照と同等であった(
図7A)。次に、変異体を大規模で産生し、質量分析を実施した。極めて希少なグルタミンデアミド化の観察と一致して、これらの変異体における459位または499位におけるグルタミンアミドの選択的かつ完全な安定化を観察した(データは示さず)。これらの変異ロットを上記のようにC57BL/6マウスの尾静脈注射後の肝臓形質導入についてインビボで評価した(
図7Bおよび
図7C)。この実験で対照として使用したwTAAV8ベクターロットは、N499で16.8%脱アミド化したが、N459で脱アミド化は検出しなかった(データは示さず)。両方の変異体の14日目の肝臓形質導入は、wtAAV8に相当した。このデータは、製造されるAAVベクターにおける脱アミド化に関連する分子可変性に対処するタンパク質工学的アプローチの可能性を示す。
【0195】
C.考察
2Dゲル電気泳動、質量分析、新規タンパク質モデリング、ならびにインビトロおよびインビボの両方の機能研究によって、AAV8カプシド上のアスパラギンおよびグルタミン残基の非酵素脱アミド化を独立して特定および評価した。脱アミド化は、多種多様なタンパク質で生じ、抗体系治療薬(Nebija D et al.Int J Mol Sci 2014;15(4):6399-411)およびペプチド系ワクチン(Verma A et al.Clin Vaccine Immunol.2016;23(5):396-402)を含む生物製剤の活性に有意な影響を与えることが示されている。ロタウイルスのVP6タンパク質などの他のウイルスタンパク質は、質量分析によって脱アミド化事象を受けることが示されている(Emslie KR et al.Funct Integr Genomics 2000;1(1):12-24)。
【0196】
これらの脱アミド化がAAV8で発生した状況は、それらが自発的な非酵素的事象の結果であることを示唆した。アスパラギン残基は、グルタミン残基よりも広範囲に脱アミド化されていることが知られており、アスパラギンの下流のアミノ酸は、N+1のグリシン(すなわち、NG)が最も効率的に脱アミド化されている脱アミド化の比率に実質的に影響を及ぼす。VP1中に存在するすべてのNGが75%を超えるレベルで脱アミド化され、一方で脱アミド化は、カプシド中の他のアスパラギンまたはグルタミンのいずれにおいても一貫して20%を超えていなかったという点で、AAVカプシドの脱アミド化におけるN+1アミノ酸の役割の顕著な確認を観察した。AAV8およびAAV9カプシド(すなわち、7/9)中の実質的にすべてのNGモチーフは、高次構造の柔軟性および熱振動に関連するHVR領域に含まれるカプシドの表面にも存在していた。これは、適切なタンパク質機能のために柔軟性が必要とされ得る領域に位置する他のタンパク質のNGモチーフの以前の報告と一致しており、アルファヘリックスまたはベータシートなどの秩序だった構造ではない(Yan BX and Sun YQ J Biol Chem 1997;272(6):3190-4)。表面に露出したHVRのNGモチーフの選択は、溶媒露出度および立体構造の柔軟性を提供することによって脱アミド化の比率をさらに向上させ、それによってサクシニミジル中間体の形成を容易にする。予測通り、好ましくない環境は脱アミド化の比率をはるかに低くすることにつながる。
【0197】
AAVの生物学およびそのベクターとしての使用に関する重要な疑問は、これらの脱アミド化の機能的結果である。アスパラギンをアスパラギン酸に変換するカプシドDNAの変異は、特定の部位でのすべてのアミノ酸がアスパラギン酸として表されるカプシドの評価を可能にする。しかしながら、第2の部位変異の直接的結果によって混同される、N+
1残基を潜在的に変異させる以外に、変異誘発を使用して脱アミド化を防ぐ容易な戦略は存在しない。アスパラギン残基が、変異誘発によってアスパラギン酸に変換される限られたバリアントを研究した。機能分析は、カプシド組み立てならびにインビトロおよびインビボ形質導入を含む。ベクター機能に対する変異誘発の最も実質的な影響は、ベースラインで不完全に脱アミド化され、表面が露出されていないアスパラギンを含むものであった。しかしながら驚くことに、514での高度脱アミド化アスパラギンのアスパラギン酸への変異誘発は、機能に何らかの影響を及ぼした。この結果は、対応するアミドの残量の存在が機能に影響を及ぼし得ることを示唆する。これは、脱アミド後にこの残基をアスパラギン酸に変換する際に失われる別の3倍関連VP3モノマー(wtAAV8結晶構造において特定される)のN514とD531との間の水素結合相互作用の存在に部分的に起因し得る。
【0198】
これらの脱アミド化が新規治療薬の開発に及ぼす影響を評価する際に、AAVベクターにおける脱アミド化の程度に影響を及ぼす因子をよりよく理解することが重要である。脱アミド化動態を著しく加速させることが知られている極端な条件下でのベクターのインキュベートは、ほとんど効果がなかった。同位体組み込み研究と併せて、この結果は、脱アミド化がカプシド組み立て中に生じ、ベクター処理または質量分析の人工産物ではないことを示唆する。NG部位における脱アミド化は、評価したすべての試料において反応が事実上完了したため、ベクター性能に実質的な影響を及ぼす可能性は低い。しかしながら、最初の機能研究は、非脱アミド化アスパラギンの残存量が機能に寄与することができることを示唆している。脱アミド化の完全性が低かった部位について懸念されるが、ほとんどの場合、試料間の変動にも関連していた。一例は、17%の平均値を伴う0%~53%の範囲の脱アミド化を示した499位でのアスパラギンである。ベクター産生の条件の微妙な差が、この異質性に寄与する可能性がある。AAV8およびAAV9における脱アミド化の顕著な類似性は、これがこのウイルスファミリー全体の性質であることを示唆している。
【0199】
要約すると、AAV8およびAAV9カプシドタンパク質の一次アミノ酸構造において実質的な異種性を発見した。これらの研究は、いくつかの方法でベクターとしてのAAVの開発に潜在的に影響を及ぼす。第1に、VPタンパク質の実際のアミノ酸配列は、対応するDNA配列によって予測されるものではない。第2に、産生方法の態様は、脱アミド化の変形およびベクター機能の対応する変化につながり得る。非NG部位での脱アミド化比率に影響を及ぼす要因を把握し、その機能的結果をよりよく理解するまで、臨床グレードのAAVベクターの特性評価に脱アミド化を含める必要があり得る。2Dゲル電気泳動は、正味の脱アミド化の全体的な評価を提供できるが、特定の残基での脱アミド化を評価するには質量分析が必要であろう。
【0200】
実施例2:脱アミド化AAV8トリプル変異(クレードE)
AAV8トリプル変異カプシドを使用して、rAAVベクターを生成した。このカプシドのVP1タンパク質の予測されるアミノ酸配列は、本明細書の配列番号9に提供され、カプシドをコードする核酸配列は、配列番号8に提供される。また、WO2017/180854として公開されるPCT出願PCT/US17/27392も参照されたい。
【0201】
AAV8トリプル変異ベクターを、AAV8について実施例1に記載されるように脱アミド化について評価した。高度脱アミド化残基は、N57、N384、N498、N513、N539で見られる。10%~40%の脱アミド化を、N94、N254、N255
N304、N409、N516で観察した。
【表15】
【0202】
実施例3:さらなる脱アミド化研究
例示的なベクターを、AAV8およびAAV9について実施例1に記載されるように脱アミド化について評価した。AAV1はクレードAに属し、AAV7はクレードDに属し、AAV3B、AAV5、AAVrh32/33、およびAAV4はクレードA~Fのいずれにも属しない。
【0203】
A.AAV1脱アミド化
AAV1ベクターを、AAV8およびAAV9について実施例1に記載されるように脱アミド化について評価した。結果は、ベクターが、配列番号1に再現されるAAV1 VP1の一次配列の番号付けに基づいて、高度に脱アミド化された4つのアミノ酸(N57、N383、N512、およびN718)を含むことを示す。
【表16】
【0204】
B.AAV3B脱アミド化
AAV3Bベクターを、AAV8およびAAV9について実施例1に記載されるように脱アミド化について評価した。AAV3Bの番号付けを参照して、4個のアスパラギン残基、N57、N382、N512、およびN718で高レベルの脱アミド化を観察した。これらの番号は、配列番号2に再現されるAAV3B VP1に基づく。
【表17】
【0205】
C.AVV5脱アミド化
AAV5ベクターを、AAV8およびAAV9について実施例1に記載されるように脱アミド化について評価した。高レベルの脱アミド化を、残基N56、N347、N347、およびN509で観察した。約1%~約35%の脱アミドを、N34位、N112位、N213位、N243位、N292位、N325位、N400位、Q421位、N442位、N459位、およびN691位で観察した。これらの番号は、配列番号3に再現されるAAV5 VP1に基づく。
【表18】
【0206】
D.AAV7脱アミド化
AAV7ベクターを、AAV8およびAAV9について実施例1に記載されるように脱アミド化について評価した。高レベルの脱アミド化を、N41、N57、N384、およびN514で観察した。1%~25%の比率での脱アミド化を、N66、N224、N228、N304、N499、N517、N705、およびN736で観察した。これらの番号は、配列番号4に再現されるAAV7 VP1に基づく。
【表19】
【0207】
E.AAVrh32.33脱アミド化
AAVrh32.33ベクターを、AAV8およびAAV9について実施例1に記載されるように脱アミド化について評価した。高レベルの脱アミド化を、N57位、N264位、N292位、N318位で観察した。1~45%の脱アミド化を、N14位、N113位、Q210位、N247位、Q310位、N383位、N400位、N470位、N510位、およびN701位で観察した。これらの番号は、配列番号5に再現されるrh32.33 AAV VP1に基づく。
【表20】
【0208】
F.AAV4脱アミド化
AAV4は、前述のように評価した。高レベルの脱アミド化を、56位および264位で観察した。高レベルの脱アミド化を有する他の位置は、318位および546位を含み得る。
【表21】
【0209】
トリプシンおよびキモトリプシンの調製物を別々に報告した。しかしながら、特定の残基は、得られた配列およびペプチドに基づいてトリプシンまたはキモトリプシンによって失われる。両方の調整物で残基を観察した場合、脱アミド化は一貫しているため、平均を大きく離すべきでない。
【0210】
実施例4:アデノ関連ウイルス9特異的中和エピトープをマッピングする
この研究では、このエピトープマッピングアプローチによってまだ評価されていないAAV9での中和エピトープを特定しようと試みた。重要なことに、AAV9は現在、いくつかの心臓、筋骨格、および中枢神経系適応症(Bish LT,et al.Hum Gene Ther.2008;19(12):1359-68、Foust KD,et al.Nature Biotechnology.2009;27(1):59-65、Kornegay JN,et al.Molecular Therapy.2010;18(8):1501-8)、特に脊髄性筋萎縮症(Mendell JR,et al.N Engl J 「Med.」2017;377(18):1713-22)のために、診療所で静脈内投与されている。ここでは、これまでに再構築した最も高分解能のAAV-Ab複合体、すなわち、強力なNAb PAV9.1との複合体におけるAAV9の4.2Å構造を報告する。血清型スワッピング、アラニン置換、および追加の点変異の使用を通じて、PAV9.1のエピトープを検証し、得られた変異体がPAV9
.1結合および中和を著しく妨害する能力を実証した。しかしながら、様々な供給源からのポリクローナル試料のパネルに対して変異体を試験した際に、PAV9.1の結合能力および中和能力の両方へのこの影響は顕著に低減したか、または観察しなかった。この結果は、いくつかの状況において、このエピトープがAAV形質導入の中和に役割を果たし得るが、AAV形質導入の遮断に関与するNAbのレパートリーを回避することができる新規カプシドを操作するために、より広い範囲の中和エピトープの標的変異が必要であろうことを示唆する。
【0211】
A.材料および方法
1.ハイブリドーマ生成
Balb/cマウスは、AAV9ベクターの最大5回の免疫を受けた。脾臓細胞を収集して融合した。ProMab Biotechnologies,Inc.(Richmond,CA)は、同社の標準的なカスタムマウスモノクローナル抗体ハイブリドーマ開発プロトコルに従ってクローナル上清を生成した。30個の上清を、ELISAによるAAV9反応性について、およびNAbアッセイによるAAV9を中和するそれらの能力についてスクリーニングした。3mg/mLの濃度でスクリーニングした後、精製PAV9.1 mAbを得た。
【0212】
2.AAVカプシドELISA
コーニングポリスチレン高結合マイクロプレートを、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)中で希釈した1e9GC/ウェルAAVでコーティングし、4oCで一晩保持した。コーティング溶液を破棄した後、PBS中の3%ウシ血清アルブミン(BSA)で2時間室温でプレートをブロックし、300μLPBS+0.05%Tweenで3回洗浄した。次に、ハイブリドーマ上清、精製mAb、血清、または血漿(PBS中の0.75%BSAで希釈した)を37℃で1時間インキュベートし、300μLPBS+0.05%Tweenで3回洗浄した。次に、37℃で1時間、1:10,000ヤギ抗マウスIgG HRP(PBS中の0.75%BSAで希釈した;カタログ番号31430;Thermo
Fisher Scientific,Waltham,MA)、続いて300μLPBS+0.05%Tweenの三重洗浄を使用して、マウス試料を検出した。次に、室温で1時間、1:10,000(PBS中で希釈した)のヤギ抗ヒトIgGビオチン-SP(カタログ番号109-065-098,Jackson ImmunoResearch Inc.,West Grove,PA)、続いて300μLPBS+0.05%Tweenの三重洗浄、および室温で1時間、1:30,000(PBS中で希釈した)のストレプトアビジン(カタログ番号016-000-084,Jackson ImmunoResearch Inc.,West Grove,PA)(続いて300μLPBS + 0.05%Tweenで3回洗浄した)を使用して、ヒトおよび非ヒト霊長類の試料を検出した。テトラメチルベンジジンを用いたすべてのELISAを開発した。
【0213】
3.中和抗体アッセイ
いくつかの変更を加えて前述のようにNAbアッセイを実行した(Calcedo R,et al.J Infect Dis.2009;199(3):381-90)。黒壁、透明底、ポリリジンコーティングプレートに1e5細胞/ウェルの密度で播種したHEK293細胞を使用した(カタログ番号08-774-256,Fisher Scientific Company,Hampton,NH)。90 wtAd5/細胞の多重感染を使用し、4e10GC/mLのAAV9.CMV.LacZベクターの作業溶液を利用して、2e9GC/ウェルの最終濃度を達成した。製造元のプロトコルに従って、SpectraMax M3(Molecular Devices,Sunnyvale,CA)で生物発光を測定した。任意の所与の試料について、未処理対照の存在下でのWT.AAV導入と比較して、試料の存在下でAAV導入が50%を超えて低減した最後の希釈物としてNAb力価を定義した。上記のようにHEK293形質導入実験を行
ったが、中和血清を保留した。
【0214】
4.Fab生成およびAAV-Fab複合化
PAV9.1 Fab(0.211mg/mL)を製造元の指示書に従って、Pierce Fab調製キット(Thermo Fisher Scientific,Waltham,MA)を使用して生成した。次に、PAV9.1 FabとAAV9ベクターを、室温で30分間、600 Fab:1 AAV9カプシド(または10 Fab:1潜在的結合部位)の比率で複合化した。
【0215】
5.Cryo-EM試料調製、データ取得、および複雑な再構築
試料調製:3μLのPAV9.1-AAV9複合体を、洗浄されたばかりのグロー放電した穴のあいたカーボングリッドに適用した。22°C、相対湿度95%のWhatman#1濾紙で3~4秒間ブロットした後、Vitrobot Mark IV(FEI)を使用してグリッドを液体エタンスラッシュで急速に凍結した。次に、相対湿度95%、22oCのWhatman濾紙で、3~4秒のブロットを1回適用した。凍結後、グリッドを液体窒素中に保管した。次に、Gatan K2 Summit直接電子検出カメラ(Gatan,Pleasanton,USA)を搭載した200 kVで動作するFEI Talos Arctica電子顕微鏡にグリッドを移した。
【0216】
データ取得:SerialEMソフトウェアを使用してデータを取得した(Mastronarde DN.J Struct Biol.2005;152(1):36-51)。画像を、22,000倍の公称倍率(0.944Åの較正画素サイズに対応する)、および1.0~2.0μmの脱焦点範囲(Rohou A.and Grigorieff N.Struct Biol.2015;192(2):216-21)の2.21電子/平方オングストローム/秒の用量率で捕捉した。露光ごとに、60フレーム用量分割動画スタックを合計12秒間超解像モードで記録した。IMODソフトウェアパッケージ内の「整列フレーム」プログラムを使用して、動画フレームを整列した(Kremer JR,et al.J Struct Biol.1996;116(1):71-6)。
【0217】
データ収集および処理:各顕微鏡写真からすべての粒子画像を手動で抽出し、EMAN2スイートで利用可能なe2boxerプログラムを使用してそれらを処理した(Tang G,et al.J Struct Biol.2007;157(1):38-46)。次に、ボックス粒子を凍結再構築のためにAUTO3DEMプログラムに移し、150個の粒子画像に基づいて初期低解像度モデル(30Å)をもたらした(Yan X,et al.J Struct Biol.2007;157(1):73-82)。プログラムは無作為モデル生成手順を採用し、厳密な60非結晶学的対称軸を適用した。この低解像度再構築モデルマップは、粒子起点を決定し、完全な方向付け、AUTO3DEMを使用したすべての画像のコントラスト転送機能を絞り込むのに有用であった。再構築したマップの品質を向上させるために、温度係数補正を適用し、グラフィックプログラムのCootおよびChimeraでマップを視覚化した(Pettersen EF,et al.J ComputChem.2004;25(13):1605-12、Emsley P and Cowtan K.Acta Crystallogr D Biol Crystallogr.2004;60(Pt 12 Pt 1):2126-32)。モデルのドッキングおよび解釈に温度係数150補正マップを使用した。合計3,022個のボックス粒子を1,100枚の顕微鏡写真から抽出し、フーリエシェル相関が0.15の4.2Å解像度の再構築マップを最終的に生成した。厳密な二十面体対称軸(T=1)を適用しながら、VIPERデータベースを使用してAAV9-60merモデルを生成した(Carrillo-Tripp M,et al.Nucleic Acids Res.2009;37(Database issue):D436-4
2)。キメラプログラムのFIT関数を使用して、AAV9カプシドの60merコピーを低温再構築電子密度マップにドッキングした。これにより、0.9の相関係数を産生した。精度を上げるために、CootおよびChimeraのドッキングモデルを視覚化して調整した。ABodyBuilderを使用して抗体モデルを生成し、次いでドッキングし、Chimeraを使用して冷凍再構築密度に手動で調整した(Leem J,et
al.MAbs.2016;8(7):1259-1268)。次に、モデルをAAV9および抗体結合領域の解釈のために視覚化した。ChimeraおよびPyMOLプログラムを使用して、すべての数値を作製した。RIVEMプログラムを使用して、ロードマップの二次元描写を作製した(DeLano WL.PyMOL:An Open-Source Molecular Graphics Tool.2002;Vol.40:82-92)。RIVEMプログラムを使用して、ロードマップの二次元描写を作製した(Xiao C and Rossmann MG.J Struct Biol.2007.158(2):182-7)。
【0218】
6.AAV9-PAV9.1変異トランスプラスミド構築
AAV9カプシド変異誘発には、社内トランスプラスミド構築物pAAV2/9(AAV2 rep/AAV9 cap)を使用した。すべてのカプシド変異体は、製造元の指示に従って、Quikchange Lightning Mutagenesisキット(Agilent,Santa Clara,CA)を使用して構築した。
【0219】
7.ベクター産生
前述したように、HEK293細胞でのトリプルトランスフェクションとそれに続くイオジキサノール勾配精製により、AAV9.CMV.LacZ.bGHおよびAAV9変異ベクターを産生した(Lock M,et al.Hum Gene Ther.2010;21(10):1259-71)。ペンシルバニア大学のベクターコアは、前述のようにbGH polyAに対して定量的PCR(qPCR)を使用してベクターを力価測定した(Lock M,et al.Hum Gene Ther.2010;21(10):1259-71)。
【0220】
8.PAV9.1 mAbおよびポリクローナル血清/血漿のEC50の決定する。
上述のように、AAV9.WTまたはAAV9変異ベクターのいずれかを用いてカプシド捕捉ELISAを実行した。GraphPad Prismを使用してEC50値を計算した。簡潔には、PAV9.1 mAb濃度をmg/mLで対数変換し、x軸上にプロットした。マウス血漿中のIgG濃度を5mg/mL(Mink JG.Serum immunoglobulin levels and immunoglobulin heterogeneity in the mouse.Diss.Erasmus MC.1980)、および非ヒト霊長類およびヒト血清中のIgG濃度を10mg/mL(Gonzalez-Quintela A,et al.Clinical and Experimental Immunology.2008;151(1):42-50)と定義した。血漿/血清濃度(μg/mL)を対数変換し、x軸上にプロットした。各変異体で達成した最大吸光度を定義し、吸光度を100%に正規化し、y軸上にプロットした。次に、GraphPad Prismの「対数(アゴニスト)対正規化応答-可変勾配」関数を使用して、用量応答曲線(抗体結合)を生成した。最後に、PAV9.1
mAb、ポリクローナル血清、またはポリクローナル血漿についてEC50を計算した。
【0221】
9.動物研究
動物プロトコルは、ペンシルベニア大学の施設内動物管理および使用委員会によって承認され、その基準に従って実施した。雄C57BL/6マウス(n=3)は、同じ導入遺伝子カセットを有する1e11GC/マウスAAV9.CMV.LacZ.bGHまたは
AAV9変異ベクターの尾静脈に静脈内注入を受けた。ベクターを受け取った14日後に動物を犠牲にした。各動物の臓器を分割し、生体分布のためにドライアイス上で瞬間凍結するか、または最適な切断温度化合物に埋め込み、その後の切断のために凍結し、β-gal活性のために染色した。
【0222】
10.生体分布分析
QIAamp DNA Miniキット(Qiagen,Hilden,Germany)を使用して目的の組織からDNAを抽出した。前述のように、bGHポリアデニル化シグナルに対するqPCRによってベクターGCの組織を分析した(Chen SJ,et al.Hum Gene Ther Clin Dev.2013;24(4):154-60)。
【0223】
11.β-gal活性化染色
凍結切片をPBS中の0.5%グルタルアルデヒドで4℃で10分間固定し、その後β-gal活性について染色した。PBSで洗浄した後、切片をPBS(約pH7.3)中の20mMのフェロシアン化カリウム、20mMのフェリシアン化カリウム、2mM MgCl2中の1mg/mのX-gal(5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-β-D-ガラクトピラノシド)中でインキュベートし、組織を37℃で一晩保持した。Nuclear Fast Red(Vector Laboratories)を用いて切片を対比染色した後、エタノールおよびキシレンを使用して脱水し、続いてカバーガラスで覆った。
【0224】
B.結果
1.NAb PAV9.1は、強力であり、かつAAV9に特異的である
最初に、エピトープマッピングのために新規で強力な抗AAV9 NAbを特定することを目指した。複数の血清型に対する酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)によるAAV反応性について、およびNAbアッセイによるAAV9中和について、30個のハイブリドーマクローンからなるパネルをスクリーニングした。AAV9に対する特異性のため、このパネルからモノクローナル抗体PAV9.1を選択した(
図12A)。PAV9.1はELISAによって無傷カプシドのみを認識し(
図12A)、ウエスタンブロットによってAAVを認識せず(データは示さず)、PAV9.1がカプシド表面上の立体構造エピトープを識別することを示唆する。これは、スクリーニングに含まれるAAVのパネルにさらに広く結合し、ウエスタンブロットによってAAVも認識した残りのクローンとは対照的である(データは示さず)。NAbアッセイでは、精製PAV9.1 mAbは1:163,840の有効なNAb力価を示し、この新規の抗AAV9抗体がAAV9の強力な中和剤であることを示す。繰り返すが、これは、NAbアッセイによってスクリーニングした他のクローンと対照的であり、これらのいずれもAAV形質導入を中和することができなかった。
【0225】
2.PAV9.1と複合するAAV9の低温再構築
AAV9とPAV9.1抗原結合断片(Fab)との複合体化後、1,100枚の画像を捕捉し、3,022個の粒子をボックス化し、AUTO3DEMを使用して4.2Åの複合体の再構築を生成した。HVR IV、V、およびVIIによって構成される3倍軸から伸びるFab密度を観察し、Fab電子密度を垂直方向に中心に配置して3倍突起の内面を装飾した(
図13Aおよび
図13B)。この領域は、主に電荷残基から構成され、3倍関連VPモノマー間、ならびに受容体およびmAbとの強い静電相互作用を促進する。単一のFab分子を結合させ、3つの突起のうちの2つにわたって各3倍軸で伸長させ、立体障害によるこれらの部位における追加のFab分子の結合を遮断した(
図13C)。3倍突起と接触するPAV9.1 Fab相補決定領域(CDR)の領域は、2.5シグマレベルの平均密度を有し、他のAAV-Fab再構築のために報告した密度と同等で
ある。およそ0.8シグマレベルでPAV9.1 Fab定常領域密度、またはPAV9.1 CDRの接触領域で観察した密度の約3分の1が3倍軸あたりの単一Fab占有率に対応して、観察した。PAV9.1 Fab CDRは、残基496-NNN-498(HVR V)および588-QAQAQT-593(HVR VIII)と直接相互作用した(
図13Cおよび
図13D)。PAV9.1結合は、G455およびQ456(HVR IV)、T494、Q495、ならびにE500(HVR V)、ならびにN583、H584、S586、およびA587(HVR VIII)をさらに排除し、PAV9.1との静電相互作用には関与しないが、Fab結合後のカプシドのこの領域に構造的安定性を提供し得る(表3)。重鎖のCDRはHVR Vと相互作用したが、軽鎖のCDRは同じVP3モノマーのHVR VIIIと相互作用した(
図13C)。
【表22】
【0226】
PAV9.1フットプリント(
図13D、表3)に基づいて、エピトープ検証およびエスケープ変異設計に焦点を合わせた変異誘発のために、5残基の2セットを選択した:586-SAQAQ-590および494-TQNNN-498。この部位が高程度の配列多様性を含むため、残基586-SAQAQ-590を選択した(
図12B)。選択したモチーフは、PAV9.1と直接相互作用する再構築によって識別された残基、および排除と識別された残基を含み、結合残基と排除残基との間の接合部の調査を可能にする。これらの残基は、AAV1、AAV2、およびAAV8の中和エピトープにも関与しており、AAV 9エピトープ残基を以前に公開されたもの(Tseng YS and Agbandje-McKenna M.Front Immunol.2014;5:9)と比較できる。最後に、このモチーフはカプシドの構造的完全性に寄与する領域との相互作用がより限定されているため、HVR VIII変異誘発をこれら5つの残基に制限すると、カプシドがより大きな変異を許容する可能性が増加した。PAV9.1はAAV9に特異的であるにもかかわらず、PAV9.1と相互作用すると特定したHVR Vモチーフ496-NNN-498は、血清型間で高度に保存された(
図12B)。しかしながら、未発表のファージディスプレイ検討(データは示さず)は、PAV9.1のエピトープにおけるアスパラギンリッチモチーフの関与を示唆し、したがって、変異誘発のためにこのモチーフを選択した。また、残基494-TQ-495を追加して、結合残基と排除残基との間の接合部を再度調査した(Tseng YS and Agbandje-McKenna M.Front Immunol.2014;5:9)。
【0227】
3.エピトープに基づく変異は、AAV9-PAV9.1結合を著しく低減する
最初に、部位特異的変異誘発を使用して586-SAQAQ-590血清型スワップ変異体を生成した。PAV9.1がAAV9を特異的に認識し、この位置におけるアミノ酸配列および構造形状がAAV血清型間で大きく異なるという知識に基づいて、クレードB(AAV2)、クレードC(AAV3B)、およびクレードD/E(AAV8/rh10)からの代表的な血清型から対応する残基との完全なスワップを選択した(表4)。
【表23】
【0228】
その際、効率的なカプシド組み立ての可能性を最大限に引き出しながら、この場所での自然変動も最大限に引き出すことを期待した。AAV9.AAQAA(AAV9.QQNAAより収束性が高い)およびAAV9.RGHRE(AAV9.RGNRQより発散性が高い)の2つの追加変異体を生成して、(1)PAV9.1の相互作用を妨害するために必要な最小変異、および(2)導入できる最大の妨害を決定する。AAV9.AAQAA、AAV9.QQNAA、およびAAV9.SSNTA変異体は、AAV9.WTと同等な力価のベクターを産生したが、AAV9.RGNRQおよびAAV9.RGHREの力価は、AAV9.WTと比較して2~3倍低減した(データは示さず)。PAV9.1
mAbの各変異カプシドとの結合を、捕捉ELISAによってAAV9.WTと比較して決定した(
図14A)。各スワップ変異体のPAV9.1のEC50、または最大結合の半分に到達するために必要なPAV9.1 mAbの濃度は、AAV9.WTのEC50と比較して著しく増加した(カプシド結合の減少を示す)。この結果は、エピトープマッピング結果を検証し、残基586-SAQAQ-590がAAV9-PAV9.1相互作用に関与していることを示す。EC50の増加は、45倍(AAV9.AAQAA)からほぼ300倍(AAV9.RGHRE)の範囲であり(表5)、EC50の増加は、この位置でのAAV9からの配列分散の程度と直接的に相関する。1つの例外は、AAV9.RGNRQであり、これはAAV9とQ590を共有し、配列分析によって予想されるよりも強力なPAV9.1結合に寄与する可能性がある。
【表24】
【0229】
AAV9.AAQAAにおけるS586AおよびQ590A変異は、AAV9のPAV9.1結合を破壊するのに十分だったため、次に、この破壊を引き起こすのに必要な最小限の変更を決定した。アラニン置換またはより保守的な置き換え(S->TまたはQ->N)のいずれかによって、これらの位置の1つで点変異を導入した。S586でのアラニンまたはスレオニンへの変異はPAV9.1結合を有意に低減しなかったが、Q590でのアラニンまたはアスパラギンへの単一変異はPAV9.1によるカプシド認識を破壊するのに十分であった(
図14C)。この結果は、590位がAAV9カプシドのPAV9.1認識に重要であることを示す。
【0230】
次に、同じ変異誘発戦略を使用して、PAV9.1エピトープに含まれるHVR Vの494-TQNNN-498モチーフを調査し、進化的に保存されたアミノ酸またはアラニンのみへの残基セットを変異させた。496-NNN-498が試験したすべての血清型にわたって保存されるため、この残基の伸長に対してアラニン置換のみを使用し、494-TQ-495について、この部位で天然に存在する多様性を表すためにAAならびにGQおよびTDに変異した。AAV9に対するPAV9.1の特異性およびこの位置における多様性にもかかわらず、AAV9.GQNNN、AAV9.TDNNN、およびAAV9.AANNNは、AAVのPAV9.1のEC50を増加を増加しなかった(
図14B)。これは、494-TQ-495部位がPAV9.1エピトープに関与しないという低温再構築マップの結論を裏付ける。しかしながら、AAV9.TQAAA変異によりPAV9.1 EC50が15倍に増加し、これは、496-NNN-498が保存されたモチーフであるにもかかわらず、PAV9.1のAAV9特異的結合において重要な役割を果たすことを示す。最後に、HVR Vおよび最小限のHVR VIII変異(AAV9.TQAAA/SAQAN、AAV9.TQAAA/SAQAA)から組み合わせ変異体を生成しまし、これらの組み合わせ変異体のPAV9.1 EC50値は、PAV9.1エピトープのモチーフの変化の影響が付加的であることを示す(
図14Bおよび
図14E)。
【0231】
4.エピトープに基づく変異は、AAV9形質導入を調節する
新規AAV9変異体がAAV9.WTの特性を維持しながらNAbを回避する能力を評価するために、まずインビトロおよびインビボ導入を評価した。PAV9.1結合の低減をもたらす変異の大部分はまた、HEK293細胞における導入効率を低下させたが、AAV9.RGNRQを除き、ベクターの形質導入を2.3倍改善した(
図15 A)。この改善は、AAV2によるヘパリン認識に関与する2残基であるR586およびR589(AAV2 VP1番号付けによるR585およびR588)の導入によるものであった可能性があり、これらのヘパリン結合モチーフが含まれる高い可能性、これらのヘパリン結合モチーフが含まれる高い可能性のため(Ellis BL,et al.Virol
J.2013;10(1):74)、ほとんどの細胞株においてインビトロでAAV9よりも大幅に優れている。しかしながら、AAV9.RGNRQとR586およびR589を共有するAAV9.RGHREは、AAV2のような形質導入効率を表示せず、他の要因の関与を示唆した。AAV9.AAQAAは、形質導入効率の最大の低減を示し、S586および/またはQ590がインビトロでAAV9形質導入に不可欠な残基であることを示す。
【0232】
5.エピトープに基づく変異は、PAV9.1中和を無効にする
次に、変異がPAV9.1の中和力価に及ぼす影響を調査した。PAV9.1結合に影響を及ぼさない変異AAV9.AANNNは、中和力価に影響を及ぼさなかった(
図15Bおよび
図15I)。しかしながら、PAV9.1 EC50を増加させたすべての変異ベクターは、PAV9.1の有効な中和力価を低下させた。AAV9.RGHREは、EC50をほぼ300倍に劇的に増加させ、PAV9.1のNAb力価を少なくとも2,048倍低減した(試験した最も低い希釈度である1:163,840~<1:80)(
図15C~
図15K)。AAV9.SAQANなどのEC50を適度に増加させた変異ベクターは、PAV9.1の有効NAb力価をより低い程度に低減した(
図15L)。全体的に、EC50によって測定したPAV9.1結合の低下と、有効なNAb力価の低下との間の強い相関関係を観察した(
図16)。注目すべき例外は、再びAAV9.RGNRQであり、これは、PAV9.1結合を低減する第4の有効な変異であるにもかかわらず、NAb力価の減少がわずか8倍であった(第2の低減)。
【0233】
6.PAV9.1エピトープはAAV9肝臓指向性に重要である
AAV 9様遺伝子治療ベクターとしてのこれらの変異体の生存性を評価するために、PAV9.1活性を低減したAAV9.WT.CMV.LacZの1e11ゲノムコピー(GC)/マウスまたはAAV9変異ベクター(群あたりn=3)をC57BL/6マウスに静脈内注入した。14日目の組織試料の生体分布は、すべて変異体についての肝臓形質導入の減少を示した。AAV9.QQNAAは、GC/μg DNAが17倍減少したAAV9.WTと最も類似して機能したが、AAV9.RGHREは、GC/μg DNAが1,110倍減少して肝臓に最も低い効率で形質導入された(
図17A)。しかしながら、心臓および脳などの他の臓器では、AAV9.RGNRQおよびAAV9.RGHREのAAV2様変異体を除いて、変異体の大部分は、AAV9.WTレベルの形質導入の近くに維持された。組織GCにおけるこれらの違いは統計的に有意ではなかったが、観察した傾向は、これらの残基がAAV9肝臓指向性にとって重要であるが、大部分の変異体が「肝臓を標的としない」表現型を示したため、他の組織の形質導入においてあまり役割を果たさないことを示唆する。これらの結果は、肝臓および心臓におけるベータ-ガラクトシダーゼ(β-gal)の発現にさらに反映され、肝臓β-gal活性は、AAV9.WTを受ける動物において最も高く、一方で、心臓β-gal活性は、AAV9.WTおよび大部分の変異体(AAV2様変異体を除く)と同様であった(
図17Bおよび
図17C)。
【0234】
AAV9変異ベクターの代表的なサブセットについて、これらの実験を10倍高い用量(1e12 GC/マウス)で繰り返した。この用量では形質導入の差は有意性に達しな
かったが、組織指向性の傾向は、特に心臓および筋肉試料について、より低い用量で観察された傾向と一致した(
図17D)。繰り返すが、これらの結果は、肝臓、心臓、および筋肉の組織切片におけるβ-gal活性に反映された(
図17E~
図17G)。
【0235】
7.AAV9におけるエピトープに基づく変異は、ポリクローナル血漿または血清による結合または中和に有意に影響しない
次に、PAV9.1エピトープに基づく変異ベクターが、ポリクローナル血漿または血清による結合および中和を回避する能力を評価した。最初に、以前のAAV9.WT(7.5e8または7.5e9 GC/マウス、群あたりn=6)を静脈内注入したC57BL/6マウスからの血漿を利用した。最大結合の半分に到達するために必要な血漿の希釈を決定した。低用量マウスからの変異ベクターとの血漿の結合は、AAV9.WTとの結合とほぼ区別できなかった(
図18A~
図18C)。対照的に、AAV9.WTのEC50に対して、変異体のサブセット、特にAAV9.RGNRQのサブセットについて、高用量マウスからの血漿のEC50に有意な差があることを観察した(
図18B~
図18D)。AAV9.RGNRQの高用量マウス血漿のEC50が平均2倍増加したにもかかわらず、この変異では血漿の有効なNAb力価の低下を観察しなかった(データは示さず)。
【0236】
EC50増加におけるこの傾向が非ヒト霊長類の試料に当てはまるかを決定するために、AAV9ベクターまたは同じVP3配列(非構造的VP1領域内の2アミノ酸の差異)を有するAAV9と密接に関連する新規ベクターを受け取った6匹のマカクのパネルから血清を得た。投与前に、マカクが1:5を超える(NAb陰性と定義した)AAV9に対するNAb抗体価を有したことを確認した。AAV9.WTのEC50と比較した場合、変異ベクターについて各動物の血清のEC50のいくつかの変動を観察したが、変異同一性に基づいて結合の増加または減少の明確な傾向は現れなかった(
図19Aおよび
図19C)。AAV9に対して既存のNAb力価を有するマカクからの血清を試験する場合(以前のAAV感染に起因する)、AAV9変異体のパネルについて、血清のEC50にほとんど変化がないことを観察した(
図19Bおよび
図19D)。これは、注入した血清のEC50で見られる変動とは全く対照的であり、AAV感染およびAAVベクター投与に応答して生成された血清の関連する抗AAVエピトープレパートリー間の基本的な違いを示唆する。加えて、AAV9.RGNRQの注入した非ヒト霊長類血清のEC50の増加は、AAV9.RGNRQの血清の有効なNAb力価を減少させなかった(データは示さず)。
【0237】
最後に、AAV9.WTおよび変異ベクターとの結合について、4人の正常なヒトドナーからのNAb陽性血清試料を評価した。未注入のNAb陽性の非ヒト霊長類血清試料の場合と同様に、4人のNAb陽性正常ヒトドナー試料はすべて、AAV9変異およびWTベクターのEC50の変動が最小であることを示した(
図20A~
図20B)。予想通り、変異ベクターのEC50の変化の欠如から、AAV9変異ベクターに対する血清のNAb力価の低減の欠如が判明した(データは示さず)。
【0238】
C.考察
ここで、非常に強力で特定のmAb PAV9.1と複合したAAV9の低温再構築を報告する。PAV9.1について決定したエピトープは、マウスハイブリドーマから単離した他のAAV NAb、すなわちADK8(AAV8;586-LQQQNT-591)、E4E(AAV1;492-TKTDNNN-498)、5H7(AAV1;496-NNNS-499、588-STDPATGD-595)、およびC37(AAV2;492-SADNNNS-498、585-RGNRQ-589)のエピトープ領域とほとんど重複する(Gurda BL,et al.J Virol.2012;86(15):7739-51、Gurda BL,et al.J Virol.2013;8
7(16):9111-24、Tseng YS,et al.J Virol.2015;89(3):1794-1808)。したがって、HVR VおよびVIIIにおける血清型間の配列および構造変動の程度が大きいにもかかわらず、この所見は、3倍突起が、他の血清型のようにAAV9中和の有意な部位であり得ることを示唆する。したがって、他のAAVカプシドに対して指向されるNAbのレパートリーに関する以前の所見は、AAV9に適用可能であり得る。様々なマッピングした中和エピトープは重複を示すが、NAbの結合角度および配向は著しく異なる。AAV9と結合すると、PAV9.1は3倍軸の対称の中心に伸び、占有率を20 Fab粒子に立体的に制限し、対照的に、他の血清型に対して上昇したmAbは、3倍軸の上または外向きに結合し、より高い占有率を可能にする。研究は、AAV2(C37Bと複合、11Å)、AAV8(ADK8と複合、18.7Å)、およびAAV1(5H7と複合、23Å)を含む血清型にわたって共有抗原領域としてHVR VおよびVIIIの両方を特定しており、AAV9のPAV9.1の結合フットプリントと最も類似する(Gurda BL,et al.J Virol.2012;86(15):7739-51、Gurda BL,et al.J Virol.2013;87(16):9111-24、Tseng YS,et al.J Virol.2015;89(3):1794-1808)。したがって、ここで報告した構造は、他のAAV血清型について以前に報告した、より低い分解能の構造と類似する。
【0239】
HVR VIII血清型スワップは、それらの対応する変異ベクターに異なる程度の結合および中和回避を付与した。この領域を、WT.AAV9配列から最も異なる変異であるAAV2に基づくRGHREモチーフとスワッピングして、試験したすべての希釈でPAV9.1中和が消失した。したがって、カプシド中の5つのアミノ酸のみを操作することで、モノクローナルNabを回避することができる。実際に、PAV9.1活性を著しく低減するために必要な最小限の変更は、単一アミノ酸置換であり、保存されたアミノ酸でさえ、結合および中和の両方の消失につながった。HVR VにおけるNNNモチーフの変異は、血清型間で高い保存性を有するにもかかわらず、PAV9.1がAAV9と結合して中和する能力を低下させ、PAV9.1エピトープの不可欠な部分でもあることを示す。
【0240】
所与のAAV9変異とのPAV9.1の結合の低下と、その変異のインビトロでの形質導入を遮断する能力との間の強い相関関係を観察し、AAVに対するNAbの相対強度が、NAbの中和能力と相関することを示唆した。しかしながら、いくつかの個体がAAVに対して中程度の結合力価を有するが、NAb陰性であるため、当研究所および他の個体からのデータは、AAVに対する結合抗体力価が必ずしも個体のNAb力価の良好な予測因子ではないことを示唆する(Falese L,et al.Gene Ther.2017;24(12):768-78、Huttner NA,et al.Gene Ther.2003;10(26):2139-47)(未公開データ)。これらの所見にもかかわらず、いくつかの臨床試験の除外基準には、NAb力価のみならず、結合力価も含まれる(George LA,et al.Blood.2017;130(Suppl 1):604、Mendell JR,et al.N Engl J 「Med.」2017;377(18):1713-22)。したがって、エピトープマッピング研究は、結合エピトープの特徴を特定し、それらが中和エピトープといずれかの共通点を共有するかどうかを決定するために重要である。共有モチーフは、特定の残基との相互作用ではなく、結合の強度がAAV中和において大きな役割を果たすことを示唆し、したがって、研究者が単にNAbの結合を低減することに焦点を当てることを可能にする。しかしながら、異なるモチーフは、中和は結合の強度ではなく結合位置の機能であることを示唆し、研究者はこれらの固有領域へのNAb結合の除去に焦点を当てるべきであることを示唆するであろう。
【0241】
AAV9ベクターにおける変異は、精製モノクローナルPAV9.1抗体による結合および中和を著しく低減したが、これらの変異は、以前にAAVに曝露したマウス、マカク、またはヒトドナーの血清または血漿由来のポリクローナル抗体による結合または中和を著しく回避しなかった。最も顕著に、より高い静脈内用量のAAV9ベクターを受けたマウスからの血漿は、WT.AAV9ベクターよりも約2倍低い効率でRGNRQ変異体と結合せず、この変更は、PAV9.1 mAbで観察した50倍低減よりもはるかに穏やかであった。QQNAA、SSNTA、およびRGHREの変異は、RGNRQの変異よりもPAV9.1の結合および中和に大きな影響を及ぼしたが、ポリクローナル血漿は、WT.AAV9と同じ方法でこれらの変異体と結合した。この結果は、586-SAQAQ-590モチーフが強力な中和エピトープであり、この領域における変異がPAV9.1活性を遮断することができるが、mAbに対するインビトロ活性は、ポリクローナル抗体に対する活性を予測しないことを示唆する。おそらく驚くべきことに、RGNRQ変異は、3倍突起を使用することによって、AAV9抗体の結合を効率的に遮断した。この結果は、すべての変異がポリクローナル応答に対して同じように機能するわけではなく、抗体のより大きなレパートリーがこの領域を結合に利用することを明確に示す。
【0242】
ポリクローナル結合の低減にもかかわらず、RGNRQ変異ベクターは、ベクター投与に応答してこれらのマウスによって生成されたポリクローナルNAb応答を回避しなかった。予想通り、ポリクローナル血漿との結合を低減しなかった変異体も中和を回避しなかった。WT.AAV9と比較してRGNRQに対するPAV9.1のEC50の100倍近くの増加が、PAV9.1中和力価の8倍の減少のみをもたらしたことを考慮すると、RGNRQに対するポリクローナル血漿のEC50の2倍の増加が、中和力価を低減しなかったことは不思議ではなかった。研究は、マッピングしたAAVエピトープの大部分が3倍軸上にあり、ほとんどの血清型特異的NAbについてHVR VIIIがマッピングしたエピトープに関与していることを示すが、この領域で試験された変異のうちのいずれもポリクローナル活性に劇的に影響を及ぼさないことに驚いた(マッピングしたエピトープの総数が少なく、いくつかの研究の正確なスクリーニングおよび選択方法が不明であるため、マッピングしたエピトープが完全なレパートリーを表現しない場合があることに留意されたい)。
【0243】
Tseおよび同僚は最近、ライブラリアプローチを使用して、AAV1に対して特定した3つの異なるNAbのエピトープを組み合わせ、親AAV1から20を超えるアミノ酸の変更を伴う、新規AAV1に基づくカプシドを生成した。このカプシドは、抗AAV1モノクローナルNAbだけでなく、AAVに曝露した正常なヒトドナーからのポリクローナル試料に加えて、AAVベクター注入マウスおよび非ヒト霊長類からのポリクローナル試料も回避することができる(Tse LV,et al.Proc Natl Acad Sci USA.2017;114(24),E4812-21)。これは、ベクター曝露およびウイルス感染の後に中和エピトープが重複する可能性があることを示唆しているが、このレパートリーはわずかに多様である。換言すれば、AAVとの結合および中和回避を付与するために修飾を必要とする残基の総数は、以前に考えられたより広範囲である。両方のシナリオに対処できる新規カプシドを操作するには、組み合わせおよびハイスループッのアプローチが必要であり得る。
【0244】
この研究は、以前のAAV感染から既存のNAb応答を回避するように操作したベクターが、再投与環境でも機能するかを調査した。PAV9.1に基づくAAV9変異ベクターが最小限の回避を示したポリクローナル試料は、以前にAAVに感染していた供給源からではなく、AAVベクターを受け取った供給源から取得した。注入した試料がAAV9変異体のパネルに対して適度に変化する結合曲線を示したのに対し、ベクター未処理であるがウイルスに曝露した供給源によって生成した結合曲線は、WT.AAV9の曲線と類似していた。これらの相違は、ベクター投与または感染に応答して生成されるAAV抗体
レパートリー間の根本的な違いを強調する。
【0245】
歴史的に、AAVベクターを注入した未処理対象は、投与されるベクターに特異的な、または密接に関連する血清型に限定されるNAb応答を生成する(Flotte TR,et al.Hum Gene Ther.2011;22(10):1239-47)(未公開データ)。ほとんどのマカク研究および遺伝子療法臨床治験は、同様の結果が示されている(Greig JA,et al.Vaccine.2016;34(50):6323-29、Greig JA,et al.Hum Gene Ther Clin Dev.2017;28(1):39-50)(未公開データ)。全く対照的に、1つのA AV血清型について既存の抗体を有する対象は、遠隔に関連するものであっても、ほぼ常に他の血清型の大部分に対して血清型陽性であり、かつNAbを有する(Calcedo R and Wilson JM.Hum Gene Ther Clin
Dev .2016;27(2):79-82、Flotte TR,et al.Hum Gene Ther.2011;22(10):1239-47、Harrington EA,et al.Hum Gene Ther.2016;27(5):345-53)(未公開データ)。これまで、すべての新規にマッピングしたAAV mAbは、個々の血清型に特異的であり、密接に関連する血清型とのみ交差反応し(例えば、AAV1およびAAV6の両方と結合する5H7)、以前に単離した中和AAV mAbは、AAV感染後に一般的に見られる広範な応答を再現しない(Gurda BL,et al.J Virol.2013;87(16):9111-24)。したがって、既存の免疫に関連する広範な中和エピトープを含むモチーフを特定し、エピトープが血清型特異的エピトープと重複するかを決定し、重複するモチーフがどのように広範に中和する表現型をNAbに付与するかを評価するには、さらなる研究が必要である。
【0246】
曝露方法によって、NAb応答の大きさは広く異なり、自然免疫を有する個体は、1:80(ヒト)または1:320(マカク)を超えるNAb力価を有することは稀であり、対照的に、1:1000を超えるNAb力価は、適度な用量のベクターの送達に応答して容易に達成され得る(Greig JA,et al.Vaccine.2016;34(50):6323-29、Greig JA,et al.Hum Gene Ther Clin Dev.2017;28(1):39-50、Greig JA,et al.PLoS One.2014;9(11):e112268)。この研究では、最高のNAb力価をもたらす最高のベクター用量を受けたマウスは、変異ベクター結合において測定可能な変動を有し、これは、NAb応答の強度が変異効率に影響を与えることを示唆している。多くの場合、研究は、遺伝子導入を妨げる閾値を下回るように個体のNAb力価を低減させることを目指す(静脈内投与については1:10)(Chicoine
LG,et al.Mol Ther.2014;22(2):338-47、Wang L,et al.Hum Gene Ther.2011;22(11):1389-1401)。高力価血清のみに回避を付与する単一中和エピトープに基づいて操作した変異型カプシドは、より低い力価が、形質導入が顕著に阻害される閾値を依然として上回っているため、AAV遺伝子治療を受ける対象となる個体の数を有意に増加させることはない。
【0247】
HVR VIIIにおけるQ590でのPAV9.1結合を低減するために必要な最小変異は、アスパラギンへの保存的アミノ酸置換後であっても、得られた変異体に肝臓脱標的表現型を付与した。エピトープのHVR V部分における変異はまた、肝臓導入を低減した。これらの結果は、HVR VおよびVIII中のこれらの残基が肝臓形質導入における不可欠な役割を果たすという以前の観察、ならびに遺伝子導入に不可欠な領域との重複を示すマッピング中和AAVエピトープの以前の報告と一致する(Adachi K,et al.Nature Communications.2014;5:3075、Tseng TS,et al.J Virol.2015;89(3):1794-8
08)。これは、親導入プロファイルを維持しながらNAbを回避することができる変異体を操作することが困難であることを示唆する。肝臓形質導入がそれほど重要ではない可能性がある心臓および筋肉のいくつかの適応症では、この指向性の変化が許容され得る。特に、変異体の大部分は、末梢臓器におけるWT.AAV9レベルの形質導入を両方の用量で維持した。
【0248】
RGNRQ変異は、ポリクローナル抗体の存在下で適度な結合修飾を示したが、AAV2様形質導入プロファイルを示し、肝臓だけでなく、すべての末梢臓器の形質導入が不十分であった。まとめると、これらのデータは、マッピングした中和エピトープに関する知識をAAV機能ドメインに関する利用可能な情報と統合することの重要性を示している。NAbを回避することができるカプシドを生成することは、カプシドが依然として標的組織導入の主要な機能を果たすことができる場合にのみ有用であるため、十分ではない。最近の研究は、この戦略を使用して、AAV1の複数のエピトープを組み込み、AAV1様形質導入プロファイルを維持しながらNAbを回避することができるAAV1に基づくベクターを生成する(Tse LV,et al.Proc Natl Acad Sci
USA.2017;114(24),E4812-21)。
【0249】
まとめると、本研究は、体液性免疫応答を回避することができるAAV9に基づくベクターの設計に関する重要な情報を提供する。次世代カプシドの設計を通知し、AAV9ベクターに対するNAb応答の複雑さをさらに理解するために今後の研究が必要とされる。
【0250】
(配列表フリーテキスト)
以下の情報は、識別数字<223>の下でフリーテキストを含む配列を提供する。
【表25】
【0251】
本明細書に引用される全ての文書は、参照により本明細書に組み込まれる。2018年8月24日に両方とも出願された米国仮特許出願第62/722,388号および同号第62/722,382号、2018年7月26日に両方とも出願された米国仮特許出願第62/703,670号および同号第62/703,673号、2018年5月29日に両方とも出願された米国仮特許出願第62/677,471号および同号第62/677,474号、2018年5月29日に出願された米国仮特許出願第62/667,585号、ならびに2018年2月27日に出願された米国仮特許出願第62/635,964号が参照により本明細書に組み込まれる。2018年5月7日に出願された米国仮特許出願第63/667,881号、2018年5月7日に出願された米国仮特許出願第62/667,888号、2018年5月6日に出願された米国仮特許出願第62/667,587号、2018年4月27日に出願された米国仮特許出願第62/663,797号、2018年4月27日に出願された米国仮特許出願第62/663,788号、2018年2月27日に出願された米国仮特許出願第62/635,968号が参照により組み込まれる。本明細書に参照され、添付の配列表に表示される配列番号は、参照により組み込まれる。本発明は、特定の実施形態を参照して記載されているが、本発明の趣旨から逸脱することなく修正を行うことができることが理解されよう。かかる修正は、添付の特許請求の範囲内であることが意図される。