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(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】P2024009964
(43)【公開日】2024-01-23
(54)【発明の名称】新しいアルツハイマー病動物モデル
(51)【国際特許分類】
   C12N 15/864 20060101AFI20240116BHJP
   C12N 15/12 20060101ALI20240116BHJP
   A01K 67/027 20240101ALI20240116BHJP
   C12Q 1/00 20060101ALI20240116BHJP
【FI】
C12N15/864 100Z
C12N15/12 ZNA
A01K67/027
C12Q1/00
【審査請求】有
【請求項の数】14
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023177383
(22)【出願日】2023-10-13
(62)【分割の表示】P 2022007713の分割
【原出願日】2014-11-05
(31)【優先権主張番号】13306518.5
(32)【優先日】2013-11-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.TRITON
(71)【出願人】
【識別番号】591100596
【氏名又は名称】アンスティチュ ナショナル ドゥ ラ サンテ エ ドゥ ラ ルシェルシュ メディカル
(71)【出願人】
【識別番号】520179305
【氏名又は名称】ユニヴェルシテ パリ-サクレー
【氏名又は名称原語表記】UNIVERSITE PARIS-SACLAY
(71)【出願人】
【識別番号】502124444
【氏名又は名称】コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ
(71)【出願人】
【識別番号】595040744
【氏名又は名称】サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・ルシェルシュ・シャンティフィク
【氏名又は名称原語表記】CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
(71)【出願人】
【識別番号】520053762
【氏名又は名称】ユニヴェルシテ・パリ・シテ
【氏名又は名称原語表記】UNIVERSITE PARIS CITE
(74)【代理人】
【識別番号】110001508
【氏名又は名称】弁理士法人 津国
(72)【発明者】
【氏名】カルティエ-ラカーヴ,ナタリー
(72)【発明者】
【氏名】ブロドー,ジェローム
(72)【発明者】
【氏名】デグロン,ニコル
(72)【発明者】
【氏名】アントライユ,フィリップ
(72)【発明者】
【氏名】オドラン,ミカエル
(57)【要約】      (修正有)
【課題】非ヒト哺乳類においてアルツハイマー病初期症状を誘発するための方法を提供する。
【解決手段】スウェーデン及びロンドン変異を有するヒト突然変異体アミロイド前駆体タンパク質をコードする核酸配列、及びM146L変異を有する突然変異体プレセニリン1(PS1)をコードする核酸配列を、非ヒト哺乳動物の脳内に直接に共投与することからなり、前記突然変異体APPをコードする核酸配列及び突然変異体PS1をコードする核酸配列は、血清型9又は10の少なくとも1つのアデノ随伴ウイルスベクターに存在し、及び前記突然変異体APP及び突然変異体PS1のみが、少なくとも1つのAAVベクターから共発現される、非ヒト哺乳類においてアルツハイマー病初期症状を誘発するための方法とする。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
AAPPタンパク質及び/若しくはPS1タンパク質又はその変異形をコードする核酸配列を含む、ベクター。
【請求項2】
APPタンパク質をコードする核酸配列、及びPS1タンパク質をコードする核酸配列を含む、請求項1に記載のベクター。
【請求項3】
APPsl(配列番号3)タンパク質をコードする核酸配列及びPS1タンパク質M146Lをコードする核酸配列を含む、請求項2に記載のベクター。
【請求項4】
動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法であって、前記方法は、APPタンパク質及び/若しくはPS1タンパク質又はその変異形をコードする核酸配列を含む少なくとも1つのベクターを投与することを含む、方法。
【請求項5】
APPタンパク質をコードする核酸配列を含むベクター、及びPS1タンパク質をコードする核酸配列を含むベクターを投与することを含む、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
前記ベクターが、定位注入又は微量注入によって脳内に直接送達される、請求項4又は5記載の方法。
【請求項7】
前記ベクターが、AAV9又はAAV10である、請求項4~6のいずれか一項記載の方法、又は請求項1~3のいずれか一項記載のベクター。
【請求項8】
請求項4~7のいずれか一項記載の方法によって得られる、アルツハイマー病を有する、動物。
【請求項9】
アルツハイマー病のモデルとして使用するための、請求項8に記載の動物。
【請求項10】
動物が齧歯類又は霊長類である、請求項8又は9記載の動物、又は請求項4~7のいずれか一項記載の方法。
【請求項11】
請求項8~10のいずれか一項記載の動物を用いる、アルツハイマー病の処置における治療的使用のための化合物のスクリーニングの方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、APPタンパク質及び/若しくはPS1タンパク質又はその変異形(バリアント)をコードする核酸配列を含むベクターに関する。本発明はまた、本発明のベクターを用いて動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法、及び前記方法によって得られる、アルツハイマー病を有する動物モデルにも関する。
【背景技術】
【0002】
アルツハイマー病(AD)は、最も高頻度に起こる(認知症症例の約70%)認知症の型である。平均余命が向上するにつれ、とりわけ先進国において認知症の発生率は劇的に増加しており、現在の予測は、20年ごとに罹患者数が倍増するとの観点が示されている。フランスでは、850,000名を上回る人々(大多数が女性)が現在、認知症に罹患していると見積もられており、毎年約225,000の新しい症例が出現している。ADは、老年斑(SP)の蓄積、神経原線維濃縮体(NFT)、選択的なシナプス及びニューロンの欠損によって特徴付けられ、斑は、アミロイド前駆体タンパク質(APP)のタンパク質分解性切断に由来するアミロイドβ(Aβ)ペプチドから主としてなる不溶性の細胞外凝集体で構成されている。Aβの直接的な毒性効果の立証と合わせて遺伝的研究は、アミロイドカスケード仮説の発展につながり、Aβ関連神経変性プロセスを説明している。Aβは迅速に凝集して非晶且つ原線維性のオリゴマーを形成し、これが次いで沈積して、老年斑を築くことになる。いくつかの研究で、βCTF及び可溶性Aβオリゴマーは成熟した原線維よりも細胞に対する毒性が強く(Kayed et al., 2003)、これらの神経毒性ペプチドは元来、APPの切断によって生成されるということの証拠が提起されている。
【0003】
APP、又はAβを生成するプロテアーゼ(PS1;PS2)をコードする遺伝子の変異は、ADの家族型(症例の5%)の原因となる(Selkoe et al., 2001)。
【0004】
異なるAD動物モデルが開発されており、それらのほとんどが、APP、PS1及びPS2を含む、家族性ADで同定される変異を有する遺伝子を移入することにより得られる遺伝子導入マウスモデルである(Lee and Han, 2013)。完全ではないが、これらのモデルはADの生理病理についての知識を得る手段を与えるものの、研究でのそれらの使用を損ねる種々の限界(子宮内発生からの神経毒性のペプチドの発現、関連する代償効果、特に遺伝的浮動)もともなう。
【0005】
実験モデルを開発するためのウイルスベクターの使用は、当該分野において貴重なブレイクスルーとなるであろう。AAVベクターは、それらに毒性がないこと、それらのニューロンをトランスダクションしてリコンビナントタンパク質を安定に発現する強い能力のゆえに、中枢神経系(CNS)における遺伝子移入のための興味を引くツールとなっている(齧歯動物、イヌ及び霊長類で数年間)。ウイルスベクターは、世界中でヒト患者における様々な臨床試験にて、既にそして現在も使用されているところである(Cartier et al., 2009)。神経変性障害の新しい動物モデルを開発するためのウイルスベクターの使用が、現在検討対象となっている(Deglon and Hantraye, 2005)。この戦略には、古典的な遺伝子導入の取り組みに比べて種々の利点がある。すなわち、ウイルスベクターに汎用性があり、インビボ研究を実施するのに適応性の高いツールとなるのに加え、複数の遺伝的モデルを短期間で作製することができる。高いトランスダクション効率や、安定且つ持続したトランス遺伝子発現は、機能的及び行動的異常並びに重症の神経変性の迅速な出現をもたらす。脳の異なる部位において標的指向化した注入を、神経病理の部域特異性を精査し、またトランス遺伝子の広汎な過剰発現に関連する、潜在的副作用を排除するために使用することができる。最後に、イヌ、ブタ及び非ヒト霊長類のような大型動物を含む異なる哺乳類の種においてモデルを樹立することができ、これにより複雑な行動的変化を評定し、またイメージングにより神経病理学的な変更の長期追跡を実施する機会が提供される。ハンチントン病、パーキンソン病、マシャド-ジョセフ病などの種々の神経変性疾患のモデルを創出すべく、レンチウイルス又はAAVベクターが成体マウス、ラット又は霊長類の脳内に首尾良く注入された(Kirik et al., 2002; Lo Bianco et al., 2002)。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは今や、至適化されたAPPsl及びPS1遺伝子及びアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを使用することによって、アルツハイマー病の効率的且つ有力な動物モデルを開発した。
【0007】
したがって、本発明は、APPタンパク質及び/若しくはPS1タンパク質又はその変異形をコードする核酸配列を含むベクターに関する。
【0008】
本発明はまた、本発明のベクターを用いて動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法、及び前記方法によって得られる、アルツハイマー病を有する動物モデルにも関する。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明のベクター
本発明の第一の目的は、APPタンパク質及び/若しくはPS1タンパク質又はその変異形をコードする核酸配列を含むベクターに関する。
【0010】
1つの実施形態では、本発明のベクターは、前記APPタンパク質をコードする核酸配列、及びPS1タンパク質をコードする核酸配列を含む。
【0011】
別の実施形態では、本発明のベクターは、APPタンパク質をコードする核酸配列の変異形のいずれか、及び/又はPS1タンパク質をコードする核酸配列の変異形のいずれかを含んでもよい。
【0012】
別の実施形態では、本発明のベクターは、APPタンパク質の変異形のいずれかをコードする核酸配列の変異形のいずれか、及び/又はPS1タンパク質の変異形のいずれかをコードする核酸配列の変異形のいずれかを含んでもよい。
【0013】
別の実施形態では、本発明は、APPタンパク質又はその変異形をコードする核酸配列を含むベクター、及びPS1タンパク質又はその変異形をコードする核酸配列を含むベクターに関する。
【0014】
本願明細書で使用する場合、「APP」又は「アミロイド前駆体タンパク質」という用語は、多くの組織で発現され、且つニューロンのシナプス内に集中している内在性膜蛋白質を意味する。その主要機能はわかっていないが、シナプス形成、神経可塑性及び鉄排出(iron export)のレギュレーターであるとの示唆がなされている。APPは、そのタンパク質分解でベータアミロイド(Aβ、そのアミロイド原線維型が、アルツハイマー病患者の脳で見出されるアミロイド斑の主要成分である37~49アミノ酸のペプチド)が生成される前駆体分子として最もよく知られている。APPに対するcDNA配列は、アクセス番号Gene ID:351でGenbankに開示され、以下に記載するような配列番号1の配列を有する。
ATGCTGCCCGGACTGGCTCTGCTGCTGCTGGCCGCTTGGACCGCCAGAGCCCTGGAAGTGCCCACCGATGGCAATGCTGGCCTGCTGGCCGAGCCCCAGATCGCCATGTTCTGCGGCAGACTGAACATGCACATGAACGTGCAGAACGGCAAGTGGGACAGCGACCCCAGCGGCACCAAGACCTGCATCGACACCAAAGAGGGCATCCTGCAGTATTGCCAGGAAGTGTACCCCGAGCTGCAGATCACCAACGTGGTGGAAGCCAACCAGCCCGTGACCATCCAGAACTGGTGCAAGCGGGGCAGAAAGCAGTGCAAGACCCACCCCCACTTCGTGATCCCTTACCGGTGCCTGGTCGGAGAGTTCGTGTCCGACGCCCTGCTGGTGCCCGACAAGTGCAAGTTCCTGCATCAGGAACGGATGGACGTCTGCGAGACACATCTGCACTGGCACACCGTGGCCAAAGAGACATGCAGCGAGAAGTCCACCAACCTGCACGACTACGGCATGCTGCTGCCCTGCGGCATCGACAAGTTCCGGGGCGTGGAATTCGTGTGCTGCCCCCTGGCCGAGGAATCCGACAACGTGGACAGCGCCGACGCCGAAGAGGACGACAGCGACGTGTGGTGGGGCGGAGCCGACACCGATTACGCCGACGGCAGCGAGGACAAGGTCGTGGAAGTGGCTGAAGAGGAAGAGGTGGCCGAGGTCGAAGAAGAGGAAGCCGACGACGACGAGGATGACGAGGACGGCGACGAAGTGGAAGAAGAAGCCGAGGAACCCTACGAGGAAGCCACCGAGCGGACCACCTCTATCGCCACCACCACCACAACCACTACCGAGAGCGTGGAAGAGGTGGTGCGCGAAGTGTGCAGCGAGCAGGCCGAGACAGGCCCCTGCCGGGCCATGATCAGCCGGTGGTACTTCGACGTGACCGAGGGCAAGTGCGCCCCCTTCTTCTATGGCGGCTGCGGCGGCAACCGGAACAACTTCGACACCGAGGAATACTGCATGGCCGTGTGCGGCAGCGCCATCCCTACCACAGCCGCCAGCACCCCCGACGCCGTGGACAAGTACCTGGAAACCCCTGGCGACGAGAACGAGCACGCCCACTTCCAGAAGGCCAAAGAGCGGCTGGAAGCCAAGCACCGCGAGCGGATGAGCCAGGTGATGAGAGAGTGGGAAGAGGCCGAGAGACAGGCCAAGAACCTGCCCAAGGCCGACAAGAAAGCCGTGATCCAGCACTTCCAGGAAAAGGTCGAAAGCCTGGAACAGGAAGCCGCCAACGAGCGGCAGCAGCTGGTGGAAACCCACATGGCCAGAGTGGAAGCCATGCTGAACGACCGGCGGAGACTGGCCCTGGAAAACTACATCACCGCCCTGCAGGCCGTGCCCCCCAGACCCAGACACGTGTTCAACATGCTGAAGAAATACGTGCGGGCCGAGCAGAAGGACCGGCAGCACACCCTGAAGCACTTCGAGCACGTGCGGATGGTGGACCCCAAGAAGGCCGCCCAGATCCGCTCTCAGGTCATGACCCACCTGAGAGTGATCTACGAGAGAATGAACCAGAGCCTGAGCCTGCTGTACAATGTGCCCGCCGTGGCCGAAGAAATCCAGGACGAGGTGGACGAGCTGCTGCAGAAAGAGCAGAACTACAGCGACGACGTGCTGGCCAACATGATCAGCGAGCCCCGGATCAGCTACGGCAACGACGCCCTGATGCCCAGCCTGACCGAGACAAAGACCACCGTGGAACTGCTGCCCGTGAACGGCGAGTTCAGCCTGGACGACCTGCAGCCCTGGCACAGCTTTGGCGCTGATAGCGTGCCCGCCAACACCGAGAACGAGGTGGAACCCGTGGACGCCAGACCTGCCGCCGACAGAGGCCTGACCACAAGACCTGGCAGCGGCCTGACCAACATCAAGACCGAAGAGATCAGCGAAGTGAACCTGGACGCCGAGTTCCGGCACGACAGCGGCTACGAGGTGCACCACCAGAAACTGGTGTTCTTCGCCGAGGACGTGGGCAGCAACAAGGGCGCCATCATCGGCCTGATGGTCGGAGGCGTGGTGATCGCCACCGTGATCATCATCACCCTGGTGATGCTGAAAAAGAAGCAGTACACCAGCATCCACCACGGCGTGGTCGAAGTGGACGCCGCTGTGACCCCCGAGGAACGGCACCTGAGCAAGATGCAGCAGAACGGCTACGAGAACCCCACCTACAAGTTCTTCGAGCAGATGCAGAACTGA。
【0015】
APPタンパク質のタンパク質配列は、以下に記載するような配列番号2の配列を有する。
MLPGLALLLLAAWTARALEVPTDGNAGLLAEPQIAMFCGRLNMHMNVQNGKWDSDPSGTKTCIDTKEGILQYCQEVYPELQITNVVEANQPVTIQNWCKRGRKQCKTHPHFVIPYRCLVGEFVSDALLVPDKCKFLHQERMDVCETHLHWHTVAKETCSEKSTNLHDYGMLLPCGIDKFRGVEFVCCPLAEESDNVDSADAEEDDSDVWWGGADTDYADGSEDKVVEVAEEEEVAEVEEEEADDDEDDEDGDEVEEEAEEPYEEATERTTSIATTTTTTTESVEEVVREVCSEQAETGPCRAMISRWYFDVTEGKCAPFFYGGCGGNRNNFDTEEYCMAVCGSAIPTTAASTPDAVDKYLETPGDENEHAHFQKAKERLEAKHRERMSQVMREWEEAERQAKNLPKADKKAVIQHFQEKVESLEQEAANERQQLVETHMARVEAMLNDRRRLALENYITALQAVPPRPRHVFNMLKKYVRAEQKDRQHTLKHFEHVRMVDPKKAAQIRSQVMTHLRVIYERMNQSLSLLYNVPAVAEEIQDEVDELLQKEQNYSDDVLANMISEPRISYGNDALMPSLTETKTTVELLPVNGEFSLDDLQPWHSFGADSVPANTENEVEPVDARPAADRGLTTRPGSGLTNIKTEEISEVNLDAEFRHDSGYEVHHQKLVFFAEDVGSNKGAIIGLMVGGVVIATVIIITLVMLKKKQYTSIHHGVVEVDAAVTPEERHLSKMQQNGYENPTYKFFEQMQN。
【0016】
別の実施形態では、本発明で使用されるAPPは、以下のタンパク質配列(配列番号3)を有するスウェーデン及びロンドン変異(APPsl)をともなうAPP(配列番号2)である。
MLPGLALLLLAAWTARALEVPTDGNAGLLAEPQIAMFCGRLNMHMNVQNGKWDSDPSGTKTCIDTKEGILQYCQEVYPELQITNVVEANQPVTIQNWCKRGRKQCKTHPHFVIPYRCLVGEFVSDALLVPDKCKFLHQERMDVCETHLHWHTVAKETCSEKSTNLHDYGMLLPCGIDKFRGVEFVCCPLAEESDNVDSADAEEDDSDVWWGGADTDYADGSEDKVVEVAEEEEVAEVEEEEADDDEDDEDGDEVEEEAEEPYEEATERTTSIATTTTTTTESVEEVVREVCSEQAETGPCRAMISRWYFDVTEGKCAPFFYGGCGGNRNNFDTEEYCMAVCGSAIPTTAASTPDAVDKYLETPGDENEHAHFQKAKERLEAKHRERMSQVMREWEEAERQAKNLPKADKKAVIQHFQEKVESLEQEAANERQQLVETHMARVEAMLNDRRRLALENYITALQAVPPRPRHVFNMLKKYVRAEQKDRQHTLKHFEHVRMVDPKKAAQIRSQVMTHLRVIYERMNQSLSLLYNVPAVAEEIQDEVDELLQKEQNYSDDVLANMISEPRISYGNDALMPSLTETKTTVELLPVNGEFSLDDLQPWHSFGADSVPANTENEVEPVDARPAADRGLTTRPGSGLTNIKTEEISEVKMDAEFRHDSGYEVHHQKLVFFAEDVGSNKGAIIGLMVGGVVIATVIVITLVMLKKKQYTSIHHGVVEVDAAVTPEERHLSKMQQNGYENPTYKFFEQMQN。
【0017】
本願明細書で使用する場合、「PS1」又は「プレセニリン1」という用語は、PSEN1遺伝子によってコードされるタンパク質を意味する。プレセニリン1は、プレセニリン複合体中の4つのコアタンパク質のうちの1つであり、ガンマセクレターゼを含めた、細胞のおける様々なタンパク質の、レギュレーションされるタンパク質分解性事象を媒介する。ガンマ-セクレターゼは、ベータアミロイドの生成に強い役割を果たすと考えられ、ベータアミロイドの蓄積はベータ-アミロイド前駆体タンパク質からのアルツハイマー病の発症に関連する。PS1に対するcDNA配列は、アクセス番号Gene ID:5663でGenbankに開示され、以下のタンパク質配列(配列番号4)をコードする。
MTELPAPLSYFQNAQMSEDNHLSNTVRSQNDNRERQEHNDRRSLGHPEPLSNGRPQGNSRQVVEQDEEEDEELTLKYGAKHVIMLFVPVTLCMVVVVATIKSVSFYTRKDGQLIYTPFTEDTETVGQRALHSILNAAIMISVIVVLTILLVVLYKYRCYKVIHAWLIISSLLLLFFFSFIYLGEVFKTYNVAVDYITVALLIWNFGVVGMISIHWKGPLRLQQAYLIMISALMALVFIKYLPEWTAWLILAVISVYDLVAVLCPKGPLRMLVETAQERNETLFPALIYSSTMVWLVNMAEGDPEAQRRVSKNSKYNAESTERESQDTVAENDDGGFSEEWEAQRDSHLGPHRSTPESRAAVQELSSSILAGEDPEERGVKLGLGDFIFYSVLVGKASATASGDWNTTIACFVAILIGLCLTLLLLAIFKKALPALPISITFGLVFYFATDYLVQPFMDQLAFHQFYI。
【0018】
1つの実施形態では、本発明で使用されるPS1タンパク質は、改変されてよく(PS1 M146L)、以下に記載するようなタンパク質配列(配列番号5)を有しうる。
MTELPAPLSYFQNAQMSEDNHLSNTVRSQNDNRERQEHNDRRSLGHPEPLSNGRPQGNSRQVVEQDEEEDEELTLKYGAKHVIMLFVPVTLCMVVVVATIKSVSFYTRKDGQLIYTPFTEDTETVGQRALHSILNAAIMISVIVVMTILLVVLYKYRCYKVIHAWLIISSLLLLFFFSFIYLGEVFKTYNVAVDYITVALLIWNFGVVGMISIHWKGPLRLQQAYLIMISALMALVFIKYLPEWTAWLILAVISVYDLVAVLCPKGPLRMLVETAQERNETLFPALIYSSTMVWLVNMAEGDPEAQRRVSKNSKYNAESTERESQDTVAENDDGGFSEEWEAQRDSHLGPHRSTPESRAAVQELSSSILAGEDPEERGVKLGLGDFIFYSVLVGKASATASGDWNTTIACFVAILIGLCLTLLLLAIFKKALPALPISITFGLVFYFATDYLVQPFMDQLAFHQFYI。
【0019】
別の実施形態では、本発明のベクターは、APPタンパク質及び/又はPS1若しくはPS2タンパク質、又はその変異形をコードする核酸配列を含んでいる。
【0020】
本願明細書で使用する場合、「PS2」又は「プレセニリン2」という用語は、PSEN2遺伝子によってコードされるタンパク質を意味する。プレセニリン2は、プレセニリン複合体中の4つのコアタンパク質のうちの1つであり、ガンマセクレターゼを含めた、細胞のおける様々なタンパク質の、レギュレーションされるタンパク質分解性事象を媒介する。ガンマ-セクレターゼは、ベータアミロイドの生成に強い役割を果たすと考えられ、ベータアミロイドの蓄積はベータ-アミロイド前駆体タンパク質からのアルツハイマー病の発症に関連する。PS2に対するcDNA配列は、アクセス番号Gene ID:5664でGenbankに開示され、以下のタンパク質(配列番号6)をコードする。
MLTFMASDSEEEVCDERTSLMSAESPTPRSCQEGRQGPEDGENTAQWRSQENEEDGEEDPDRYVCSGVPGRPPGLEEELTLKYGAKHVIMLFVPVTLCMIVVVATIKSVRFYTEKNGQLIYTPFTEDTPSVGQRLLNSVLNTLIMISVIVVMTIFLVVLYKYRCYKFIHGWLIMSSLMLLFLFTYIYLGEVLKTYNVAMDYPTLLLTVWNFGAVGMVCIHWKGPLVLQQAYLIMISALMALVFIKYLPEWSAWVILGAISVYDLVAVLCPKGPLRMLVETAQERNEPFPALIYSSAMVWTVGMAKLDPSSQGALQLPYDPEMEEDSYDSFGEPSYPEVFEPPLTGYPGEELEEEEERGVKLGLGDFIFYSVLVGKAAATGSGDWNTTLACFVAILIGLCLTLLLLAVFK KALPALPISITFGLIFYFST DNLVRPFMDT LASHQLYI。
【0021】
1つの実施形態では、本発明のベクターは、APPタンパク質をコードする核酸配列、及びPS2タンパク質をコードする核酸配列を含む。
【0022】
1つの実施形態では、本発明のベクターは、APPタンパク質をコードする核酸配列、PS1タンパク質をコードする核酸配列及びPS2タンパク質をコードする核酸配列を含む。
【0023】
別の実施形態では、本発明のベクターは、APPタンパク質をコードする核酸配列の変異形のいずれか並びに/又はPS1タンパク質をコードする核酸配列の変異形のいずれか及び/若しくはPS2タンパク質をコードする核酸配列の変異形を含んでもよい。
【0024】
別の実施形態では、本発明のベクターは、APPタンパク質の変異形のいずれかをコードする核酸配列の変異形のいずれか並びに/又はPS1タンパク質の変異形のいずれかをコードする核酸配列の変異形のいずれか及び/若しくはPS2タンパク質の変異形のいずれかをコードする核酸配列の変異形のいずれかを含んでもよい。
【0025】
変異形としては、例えば、個体間での対立遺伝子変異に起因する天然の変異形(例えば、多型)、選択的スプライシング形などが挙げられる。変異形の用語には、他の供給源又は生物からの本発明の遺伝子配列も含まれる。変異形は、好ましくは本発明に係る配列に実質的に相同であり、すなわち本発明の配列と典型的には少なくとも約75%、好ましくは少なくとも約85%、より好ましくは少なくとも約90%、より好ましくは少なくとも約95%のヌクレオチド配列一致度を呈する。本発明の遺伝子の変異形にはまた、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下に、上記定義のとおりの配列(又はその相補鎖)にハイブリダイズする核酸配列も含まれる。典型的なストリンジェントなハイブリダイゼーション条件は、30℃より高い温度、好ましくは35℃より高い温度、より好ましくは42℃を上回る温度、及び/又は約500mM未満、好ましくは200mM未満の塩濃度を含む。ハイブリダイゼーション条件は、温度、塩分及び/又はSDS、SSCなど、他の試薬の濃度を改変することによって当業者により調整されてよい。
【0026】
1つの実施形態では、本発明で使用されるベクターは、非ウイルスベクター又はウイルスベクターである。
【0027】
特定の実施形態では、非ウイルスベクターは、APPタンパク質及び/又はPS1タンパク質をコードする核酸配列を含むプラスミドであってよい。
【0028】
別の特定の実施形態では、ベクターはウイルスベクターであってよい。
【0029】
本発明の実施において有用な遺伝子送達ウイルスベクターは、分子生物学の技術分野で周知の方法論を利用して構築されることができる。典型的には、トランス遺伝子を担持するウイルスベクターは、トランス遺伝子をコードするポリヌクレオチド、好適な調節エレメント及び細胞トランスダクションを媒介するウイルスタンパク質の生成に必要なエレメントから組み立てられる。
【0030】
「遺伝子移入」又は「遺伝子送達」の用語は、ホスト細胞に外来DNAを確実に挿入するための方法又はシステムを称する。このような方法は結果的に、移入された非統合のDNAの一過性発現、移入されたレプリコン(例えばエピソーム)の染色体外複製及び発現、又はホスト細胞のゲノムDNAへの、移入された遺伝子材料の統合を引き起こすことができる。
【0031】
このようなリコンビナントウイルスは、パッケージング細胞をトランスフェクトすることにより、又はヘルパープラスミド若しくはウイルスなどでの一過性トランスフェクションにより、当該技術分野で公知の技術によって生成されうる。ウイルスパッケージング細胞の典型例としては、PA317細胞、PsiCRIP細胞、GPenv+細胞、293細胞などが挙げられる。このような複製欠損リコンビナントウイルスを生成するための詳細なプロトコルは、例えば、WO95/14785、WO96/22378、US5,882,877、US6,013,516、US4,861,719、US5,278,056及びWO94/19478に見出されうる。
【0032】
特定の実施形態では、ウイルスベクターは、アデノウイルスベクター、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター又はアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターであってよい。
【0033】
好ましい実施形態では、アデノ随伴ウイルス性(AAV)ベクターが用いられる。
【0034】
別の好ましい実施形態では、AAVベクターは、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AA5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10又はヒト、齧歯動物、サル又は他の種に感染できるAAVの他の血清型のいずれかである。
【0035】
より好ましい実施形態では、AAVベクターはAAV10又はAAV9である。
【0036】
「AAVベクター」が意味するのは、アデノ随伴ウイルス血清型に由来するベクターであり、AAV-1、AAV-2、AAV-3、AAV-4、AAV-5、AAV6などが含まれるがこれらに限定されない。AAVベクターは、全体又は部分的に欠失したAAV野生型遺伝子の1つ以上(好ましくはrep及び/又はcap遺伝子)を有することができるが、機能的隣接ITR配列を保持している。機能的ITR配列は、AAVウイルス粒子(ビリオン)のレスキュー、複製及びパッケージングのために必要である。したがって、AAVベクターは本明細書中で、少なくとも、ウイルスの複製及びパッケージングのためにシスで必要とされるような配列(例えば、機能的ITR)を含むものと定義される。ITRは、野生型ヌクレオチド配列である必要はなく、その配列が機能的レスキュー、複製及びパッケージングをもたらす限りにおいて、例えばヌクレオチドの挿入、欠失又は置換により変更されていてよい。AAV発現ベクターは、転写の方向に作動可能に連結される成分として、転写開始領域、対象となるDNA(すなわち本発明の核酸配列)及び転写終結領域を含む制御エレメントを少なくとも提供するように、公知の技法を用いて構築される。
【0037】
制御エレメントは、哺乳類の細胞において機能的であるように選択される。作動可能に連結された成分を含む得られた構築体は、機能的AAV ITR配列と結合される(5’及び3’)。「アデノ随伴ウイルス逆位末端配列」又は「AAV ITR」が意味するのは、そのウイルスに対するDNA複製の起点として、及びパッケージングシグナルとして共にシスで機能する、AAVゲノムの各端部に認められ当該技術分野で認識されている領域である。AAV ITRはAAV repコーディング領域と一緒に、哺乳類の細胞ゲノムからの効率的な切除及びレスキュー、並びに2つの隣接ITR間に挿まれるヌクレオチド配列の、哺乳類の細胞ゲノムへの統合を提供する。AAV ITR領域のヌクレオチド配列は公知である。本願明細書で使用する場合、「AAV ITR」は必ずしもその野生型ヌクレオチド配列を含むわけではなく、例えば、ヌクレオチドの挿入、欠失又は置換によって変更されていてよい。加えて、AAV ITRは、AAV-1、AAV-2、AAV-3、AAV-4、AAV-5、AAV6などを含むが、これらに限定されない、様々な血清型のいずれかに由来するものであってよい。さらに、AAVベクターにおいて選択されたヌクレオチド配列に隣接する5’及び3’ITRは、それらが意図されるとおりに機能する限り、すなわち、ホスト細胞ゲノム又はベクターからの対象となる配列の切除及びレスキューを可能とし、そしてAAV Rep遺伝子産物が細胞に存在する場合、レシピエント細胞ゲノムへの異種の配列の統合を可能とする限りにおいて、必ずしも同じであるか、又は同じAAV血清型若しくは単離物に由来するものである必要はない。加えて、AAVITRは、AAV-1、AAV-2、AAV-3、AAV-4、AAV5、AAV6などを含むがこれらに限定されない、様々なAAV血清型のいずれかに由来するものであってよい。さらに、AAV発現ベクターにおいて選択されたヌクレオチド配列に隣接する5’及び3’ITRは、それらが意図されるとおりに機能する限り、すなわち、ホスト細胞ゲノム又はベクターからの対象となる配列の切除及びレスキューを可能とし、そしてAAV Rep遺伝子産物が細胞に存在する場合、レシピエント細胞ゲノムへのDNA分子の統合を可能とする限りにおいて、必ずしも同じであるか、又は同じAAV血清型若しくは単離物に由来するものである必要はない。
【0038】
特に好ましいのは、哺乳類のCNSの細胞、特にニューロンに対する向性と、CNSの細胞、特にニューロンにおける高いトランスダクション効率とを有する、AAV血清型に由来するベクターである。異なる血清型のトランスダクション効率の総括及び比較は、本特許出願に開示されている。1つの好ましい例では、AAV2に基づくベクターがCNSでのトランス遺伝子(好ましくはニューロンのトランスダクション)の長期発現を指示(direct)することが示されている。他の非限定例では、好ましいベクターはAAV10及びAAV11血清型に由来するベクターを含み、これらもCNSの細胞をトランスダクションすることが示されている。
【0039】
選択されたヌクレオチド配列は、被験者においてインビボでその転写又は発現を指示する制御エレメントに、作動可能に連結されている。このような制御エレメントは、選択された遺伝子に通常関連する制御配列を含むことができる。
【0040】
あるいは、異種の制御配列を用いることができる。有用な異種の制御配列は一般に、哺乳類又はウイルス遺伝子をコードしている配列に由来するものを含む。その例として、ホスホグリセリン酸(phophoglycerate)キナーゼ(PKG)プロモーター、CAG、ニューロン性プロモーター、ドーパミン-1レセプター及びドーパミン-2レセプターのプロモーター、SV40初期プロモーター、マウス乳房腫瘍ウイルスLTRプロモーター;アデノウイルス主要後期プロモーター(Ad MLP);単純ヘルペスウイルス(HSV)プロモーター、CMV即時初期プロモーター領域(CMVIE)などのサイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、ラウス肉腫ウイルス(RSV)プロモーター、合成プロモーター、ハイブリッドプロモーターなどが挙げられるが、これらに限定されない。加えて、マウスメタロチオネイン遺伝子などの非ウイルス遺伝子に由来する配列も、本明細書において使用が認められるであろう。このようなプロモーター配列は、例えばStratagene(San Diego, CA)から市販されている。本発明の目的のために、異種のプロモーターと他の制御エレメントとの両者、例えば、CNS-特異的且つ誘導性のプロモーター、エンハンサー等などが、特に有用であろう。
【0041】
異種のプロモーターの例として、CMVプロモーターが挙げられる。CNS特異的なプロモーターの例として、ミエリン塩基性タンパク質(MBP)、グリア線維性酸タンパク質(glial fibrillary acid protein、GFAP)、及びニューロン特異的エノラーゼ(NSE)の遺伝子から単離されたものが挙げられる。
【0042】
AAV ITRにより結合される、対象となるDNA分子を内包するAAV発現ベクターは、それから切り出された主要AAVオープンリーディングフレーム(「ORF」)を有しているAAVゲノムに直接、選択された配列(1又は複数)を挿入することによって構築されることができる。複製及びパッケージング機能を可能とするようにITRの充分な部分が残っている限りにおいて、AAVゲノムの他の部分を欠失させることができる。このような構築体は、当該技術分野で周知の技術を用いて設計することができる。例えば、U.S.特許第5,173,414及び5,139,941号;国際公開第WO92/01070号(1992年1月23日公開)及びWO93/03769号(1993年3月4日公開)を参照のこと。あるいは、AAV ITRは、ウイルス性ゲノムから、又はそれを含むAAVベクターから切り出されて、別のベクターに存在する選択された核酸構築体の5’及び3’に、標準的なライゲーション技術を用いて融合させることができる。ITRを含むAAVベクターは、例えばU.S.特許第5,139,941号に記載されている。特に、いくつかのAAVベクターが、当該特許文献に記載されており、これらはアメリカ合衆国培養細胞系統保存機関(American Type culture Collection、「ATCC」)から受入番号53222、53223、53224、53225及び53226で入手できる。加えて、キメラ遺伝子は、1以上の選択された核酸配列の5’及び3’に配置されるAAV ITR配列を含むように、合成的に生成されることができる。哺乳類のCNS細胞におけるキメラ遺伝子配列の発現のための好ましいコドンを使用することができる。完全なキメラ配列は、標準的な方法によって調製された、重複オリゴヌクレオチドから組み立てられる。AAVウイルス粒子(ビリオン)を生成させるために、AAV発現ベクターは、トランスフェクションによるなど、公知の技法を用いて好適なホスト細胞内に導入される。いくつかのトランスフェクション技術が、一般に当該技術分野で公知である。特に好適なトランスフェクション方法としては、リン酸カルシウム共沈殿、培養細胞内への直接微量注入(マイクロインジェクション)、電気穿孔、リポソームを媒介した遺伝子移入、脂質を媒介したトランスダクション、及び高速微粒子銃を用いた核酸送達が挙げられる。
【0043】
例えば、AAV10又はAAV9などの特定のウイルスベクターは、本発明の核酸配列に加えて、AAV-2由来のITRを備えたAAVベクターの骨格、マウスPGK(ホスホグリセリン酸キナーゼ)遺伝子、又はサイトメガロウイルス即時遺伝子からのエンハンサー、ニワトリβ-アクチン遺伝子からのプロモーター、スプライスドナー及びイントロンよりなるサイトメガロウイルス/β-アクチンハイブリッドプロモーター(CAG)、ウサギβ-グロビンからのスプライスアクセプター、又はドーパミン-1レセプター若しくはドーパミン-2レセプターのプロモーターなどのニューロン性プロモーターのいずれか、又はシナプシンプロモーターなどのプロモーターを、ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(WPRE)の野生型若しくは突然変異体型と共に又はこれなしで含む。このウイルスベクターは、加えて、アンピシリン(AmpR)、カナマイシン(kanamycine)、ハイグロマイシン(hygromycine)B、ジェネテシン(geneticine)、ブラストサイジン(blasticidine)S又はピューロマイシン(puromycine)耐性の遺伝子などの、抗生物質耐性遺伝子をコードする核酸配列を含んでもよい。
【0044】
特定の実施形態では、本発明のベクターは、APPタンパク質又はAPPの知られた変異型(mutated familiar form)(例えば鳥取、フランドル、北極地方、オランダ、アイオワ、イラン、オーストリア、ドイツ、フランス、フロリダ、インディアナ又はオーストラリア変異)及び特にAPPsl(スウェーデン及びロンドン変異)をコードする核酸配列を含む。
【0045】
別の特定の実施形態では、本発明のベクターは、PS1タンパク質PS1 M146L、又はPS2をコードする核酸配列を含む。
【0046】
別の特定の実施形態では、本発明のベクターは、APPslタンパク質をコードする核酸配列、及びPS1タンパク質をコードする核酸配列を含む。
【0047】
別の特定の実施形態では、本発明のベクターは、APPslタンパク質をコードする核酸配列、及びPS1タンパク質をコードする核酸配列又はPS2タンパク質をコードする核酸配列を含む。
【0048】
別の特定の実施形態では、本発明のベクターは、APPslタンパク質をコードする核酸配列、PS1タンパク質をコードする核酸配列、及びPS2タンパク質をコードする核酸配列を含む。
【0049】
本発明の特定の実施形態では、本発明のベクターはウイルスベクターであり、例えば、APPslタンパク質をコードする核酸配列及びPS1タンパク質M146Lをコードする核酸配列及び/又はPS2タンパク質をコードする核酸配列、遺伝子AmpR、配列ITR及びプロモーターCAGを含む、AAV10又はAAV9ベクターである。
【0050】
特定の実施形態では、本発明のベクターはウイルスベクターであり、例えば自己開裂ペプチド(とりわけT2Aペプチド)をコードする核酸配列によって離間されたAPPタンパク質をコードする核酸配列及びPS1タンパク質をコードする核酸配列、及びプロモーター CAGを含む、AAV10又はAAV9ベクターである。
【0051】
本発明の方法
本発明の第2の目的は、動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法に関するものであって、前記方法は、APPタンパク質及び/若しくはPS1タンパク質又はその変異形をコードする核酸配列を含む少なくとも1つのベクターを投与することを含む。
【0052】
1つの実施形態では、アルツハイマー病を誘発するために用いられるベクターは、APPタンパク質をコードする核酸配列、及びPS1タンパク質をコードする核酸配列を含む。
【0053】
別の実施形態では、動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法は、APPタンパク質又はその変異形をコードする核酸配列を含むベクター、及びPS1タンパク質又はその変異形をコードする核酸配列を含むベクターを投与することを含む。
【0054】
別の実施形態では、動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法は、APPタンパク質をコードする核酸配列を含むベクター、及びPS1タンパク質をコードする核酸配列を含むベクターを投与することを含む。
【0055】
別の実施形態では、動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法は、APPslタンパク質をコードする核酸配列を含むベクター、及びPS1タンパク質M146Lをコードする核酸配列を含むベクターを投与することを含む。
【0056】
特定の実施形態では、動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法は、APPタンパク質をコードする核酸配列を含むベクター並びに/又はPS1タンパク質をコードする核酸配列を含むベクター及び/若しくはPS2タンパク質をコードする核酸配列を含むベクターを投与することを含む。
【0057】
別の特定の実施形態では、動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法は、APPタンパク質をコードする核酸配列を含むベクター、及びPS2タンパク質をコードする核酸配列を含むベクターを投与することを含む。
【0058】
別の特定の実施形態では、動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法は、APPタンパク質をコードする核酸配列を含むベクター並びにPS1タンパク質をコードする核酸配列を含むベクター及びPS2タンパク質をコードする核酸配列を含むベクターを投与することを含む。
【0059】
特に、本発明に係る方法は、処置の方法ではなく、特に外科手術又は治療による、ヒト又は動物身体の処置の方法ではない。
【0060】
動物モデルのニューロン及び/又は星状細胞への、ベクターの送達の方法は一般に、シナプスによって連結される、選択された細胞集団の細胞の少なくとも一部がトランスダクションされるような、ニューロン及び/又は星状細胞へベクターを送達するのに好適な任意の方法も含む。ベクターは、中枢神経系のいずれの細胞、又は両方に送達されてよい。一般に、ベクターは、中枢神経系の細胞に送達されるが、それらには、例えば、脊髄、脳幹(髄質、脳橋、及び中脳)、小脳、間脳(視床、視床下部)、終脳(線条体、大脳皮質、または皮質内部、後頭部、側頭部、頭頂部の若しくは前頭葉)若しくはこれらの組み合わせの細胞、又は好ましくはそれらの好適な亜集団のいずれかが含まれる。送達にさらに好ましい部位には、赤核、扁桃体、嗅内皮質及び視床外側腹側のニューロン、又は視床の前側核への送達が含まれる。
【0061】
特定の実施形態では、本発明のベクターは、脳内に、より正確に言えば海馬内に直接、定位注入又は微量注入(マイクロインジェクション)することによって送達される。
【0062】
本発明のベクターを特定領域へ特異的に送達するために、及びCNSの細胞の特定の集団へ送達するために、ベクターは定位微量注入によって投与されてもよい。例えば、動物は、位置が固定されている定位フレームベースを有する(頭蓋骨内にネジで取り付け)。定位フレームベース(MRI適合、基準マーキング付き)を備えた脳は、高分解能MRIを用いて画像化される。MRI画像は次いで、定位ソフトウェアを実行するコンピュータに移送される。一連の冠状、矢状及び軸位像を用いて、ターゲット(AAVベクター注入の部位)及び軌跡を決定する。ソフトウェアは直接、定位フレームに適切な三次元座標に軌跡を変換する。穴がエントリー部位上方に開けられ、そして定位装置は所定の深さに移植される針を用いて位置決めされる。AAVベクターは次いでターゲット部位に注入される。AAVベクターは、ウイルス粒子を生成するのではなく、ターゲット細胞内に統合されるので、その後にベクターが広がることは少なく、主に、統合の前の、注入の部位からの受動拡散、及び当然ながら所望の経シナプス輸送の作用である。拡散の度合いは、流体担体に対するベクターの比を調整することによって制御されるとよい。
【0063】
投与のさらなる経路には、直接視認下に、例えば、皮質表層適用、又は他の非定位適用などのベクターの局所適用も含まれうる。ベクターは、髄腔内に、脳室内に、又は静脈内注射によって送達されてもよい。
【0064】
好ましくは、本発明の方法は、定位注入による脳内投与を含む。しかしながら、他の公知の送達方法も、本発明に従って適合させてもよい。例えば、CNSにわたってベクターをより広汎に分布させるために、例えば、腰椎穿刺によって脳脊髄液内に注入されてもよい。ベクターを末梢神経系へ指向させるには、脊髄内に若しくは末梢神経節内に、又は対象となる身体部位の肉部に(皮下に又は筋肉内に)注射してもよい。状況によっては、ベクターは血管内アプローチを介して投与可能である。例えば、ベクターは、血液脳関門に障害があるか又は障害がないような状況の場合、動脈内に(頚動脈)投与されることができる。さらに、より全体的な送達のために、ベクターはマンニトールを含む高張溶液の点滴によって成し遂げられる血液脳関門の「開状態」の間に投与されることができる。
【0065】
本願明細書で使用されるベクターは、送達のために好適な媒質のいずれかで製剤化されてよい。例えば、それらベクターは、薬学的に許容できる懸濁液、溶液又はエマルション中に入れられてよい。好適な媒体は、生理食塩水及びリポソーム製剤を含む。より具体的には、薬学的に許容できる担体は、無菌の含水非水溶液、懸濁液、及びエマルションを含みうる。非水溶媒の例は、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、オリーブ油などの植物油、及び注射可能なオレイン酸エチルなどの有機エステルである。水性担体としては、水、アルコール性/水性溶液、生理食塩水及び緩衝性培地を含むエマルション又は懸濁液が挙げられる。静脈内媒質としては、流体及び栄養分補充液、電解質補充液(リンガーズデキストロースをベースとしたものなど)、などが挙げられる。
【0066】
保存剤及び他の添加剤、例えば、抗菌物質、抗酸化物質、キレート剤、及び不活性ガスなども存在していてよい。
【0067】
コロイド状の分散系もまた、標的指向化された遺伝子送達のために使用されうる。コロイド状の分散系には、高分子複合体、ナノカプセル、ミクロスフェア、ビーズ、並びに水中油型エマルション、ミセル、混合ミセル、及びリポソームを含む、脂質をベースとした系が含まれる。
【0068】
別の実施形態では、本発明に係る方法は、動物におけるアルツハイマー病の確立を助けることのできる分子の注入をさらに含んでもよい。例えば、この疾患を確立するプロセスを促進するために、タンパク質ApoEを動物に注射するか、又は過剰発現させることができる。
【0069】
したがって、本発明は、動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法であって、前記方法は、APPタンパク質及び/若しくはPS1タンパク質又はその変異形並びにタンパク質ApoEをコードする核酸配列を含む少なくとも1つのベクターを投与することを含む方法に関するものでもよい。
【0070】
別の実施形態では、動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法は、APPslタンパク質をコードする核酸配列、並びにPS1タンパク質及びタンパク質ApoEをコードする核酸配列を含むベクターを投与することを含む。
【0071】
別の実施形態では、動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法は、APPタンパク質をコードする核酸配列を含むベクター、並びにPS1タンパク質及びタンパク質ApoEをコードする核酸配列を含むベクターを投与することを含む。
【0072】
特に、タンパク質ApoEをコードする核酸配列を含むベクターは、本発明に係る方法において使用されうる。
【0073】
特に、タンパク質ApoE2又はApoE3又はApoE4をコードする核酸配列を含むベクターは、本発明に係る方法において使用されうる。
【0074】
本願明細書で使用する場合、「タンパク質ApoE」という用語は、アルツハイマー及び心血管疾患に対するリスクを与えるタンパク質を意味する。ApoE遺伝子は、コレステロール調節に関わるタンパク質をコードする。ApoE2、ApoE3、及びApoE4として公知である、ApoEの3つの比較的よく見られる対立遺伝子多型がある(受入番号:NP_000032.1)。全体として最もよく見られる変異形は、中性のApoE3である。ApoE2は、アルツハイマー及び心血管疾患から保護するが、ApoE4はアルツハイマー及び心血管疾患に対してより高いリスクを与える。
【0075】
別の態様では、本発明は、動物においてアルツハイマー病を誘発するための方法において使用するための、APPの知られた変異型(例えば鳥取、フランドル、北極地方、オランダ、アイオワ、イラン、オーストリア、ドイツ、フランス、フロリダ、インディアナ又はオーストラリア変異)及び特にAPPsl並びに/又はPS1タンパク質をコードする核酸配列を含むベクターに関する。
【0076】
本発明の動物
本発明の第3の目的は、アルツハイマー病を有する動物であって、本発明に係る方法によって得られる動物に関する。
【0077】
本発明の方法によって得られる動物は、好ましくは、アミロイドペプチド生成の増加、内在性Tauタンパク質の過剰リン酸化、及び認知障害(これらはアルツハーマー病の特徴的なパラメータである)を呈するであろう。
【0078】
したがって、特定の実施形態では、前記動物は、アルツハイマー病のモデルとして使用するためのものである。本発明はさらに、アミロイドペプチド生成の増加、内在性Tauタンパク質の過剰リン酸化、及び認知障害を有する動物のアルツハイマー病のモデルとしての使用に関し、前記動物は本発明の方法によって得られている。
【0079】
本発明の方法によって得られる動物はいずれの種であってもよい。例えばその動物は、齧歯動類又は非ヒト霊長類であってよい。特に、本発明の方法によって得られる動物はヒトではない。典型的には、本発明の方法によって得られる動物は、ラット、マウス又はマカクス・ミクロセブ(macacus microceb)であってよい。動物は、ある遺伝子の機能又は発現が低減又は排除されている「ノックアウト」動物などの遺伝子組換え動物であってよい。
【0080】
本発明の方法によって得られる動物は、先行技術のアルツハイマーモデルから容易に識別されることができ、多くの利点を与えるものである(実施例参照)。
【0081】
事実、先行技術の遺伝子導入動物とは対照的に、本発明の方法によって得られる動物は、迅速に(例えば1カ月)得られることができ、様々な動物系統で、例えばマウス系統のほとんどで、得られることができる。さらに、本発明の方法によって得られる動物は、遺伝子導入モデルの2つの主要な欠点、すなわち、1)子宮内からの、継続的なトランス遺伝子発現、及び2)マウスへの遺伝子導入(transgenesis)の限界という欠点を克服する。
【0082】
さらに、注入によって得られる動物とは対照的に、前記方法によって得られた動物は、APPに由来するすべての神経毒性の代謝産物(Aβ42及びβCTF)を、継続的に、且つ病態生理的レベルで生成する。
【0083】
本発明のスクリーニングの方法
このような動物モデルは、例えば、本疾患に対する現在そして未来の処置の産業的検証のために主要な関心の対象となりうる。
【0084】
それゆえ、第4の目的では、本発明は、本発明の動物を用いた、アルツハイマー病の処置における治療的使用のための化合物のスクリーニングの方法に関する。
【0085】
本発明はまた、アルツハイマー病の処置の、潜在的副作用を査定するための、前記動物の使用にも関する。前記処置は、例えば、後述するようにAPP蓄積に作用する治療化合物の投与を含みうる。
【0086】
アルツハイマー病に対する治療的使用についてスクリーニングされる前記化合物は、アルツハイマー病を予防又は治療するために使用されてもよい。このような化合物は、アルツハイマー病に作用しうる、いかなる種類の化合物であってもよい。それは例えば、APPの蓄積を低減してもよいし、及び/又は、例えば、APPに由来する神経毒性代謝産物(Aβ42及びβCTF)の蓄積を低減してもよい。アルツハイマー病に対する治療的使用についてスクリーニングされる化合物は、好ましくは低毒性を示すべきである。
【0087】
スクリーニングは、例えば、スクリーニングされる化合物を本発明の動物に投与する、所定の時間待ち、投与を任意に繰り返し、APP及び/又は神経毒性代謝産物の蓄積を測定し、並びにAPP及び/又は神経毒性代謝産物の蓄積に対するその効果に従って化合物を選択する工程を含んでよい。例えば、もしも試験された化合物がAPP及び/又は神経毒性代謝産物の蓄積を低減させるのであれば、それはアルツハーマー病に対する治療薬の可能性があるものとして選択されうる。
【0088】
あるいは、本発明の動物は、アルツハーマー病の機構を研究するための使用のためのものでもありうる。別の実施形態は、アルツハーマー病の機構を研究する目的でこの疾患を有する動物を使用することに関し、前記動物は、本発明の方法によって得られるものである。例えば、このような動物は、アルツハイマー病に関わる生理病理又は分子機構を理解するために有用である可能性がある。
【0089】
本発明を、以下の図面及び実施例によりさらに示す。しかしながら、これらの実施例及び図面は、本発明の範囲をいかようにも限定するものとして解釈されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【0090】
図1】トランス遺伝子発現のウェスタンブロット解析。(A)PS1 M146L(PS1*)、APPsl(APP)及び/又はAPPsl+PS1 M146L(APP/PS1*)トランス遺伝子を担持している、AAV9又はAAV10ベクターによりトランスダクションされた海馬ホモジネートにおける、PS1 M146L、ヒトAPP(hAPP)及びヒト+マウスAPP(総APP:tAPP)の代表的なウェスタンブロット。(B)パネルAに示す抗体に対する免疫反応性の濃度測定の(デンシトメトリー法による)分析が、本発明者らのトランス遺伝子の有効な発現を確証する。
図2】APPのアミロイド形成的プロセシング。APPタンパク質は、βセクレターゼによって切断され、可溶性フラグメントsAPPβ及び膜に繋留された状態を保っているβCTFフラグメントの生成を導く。次いでβCTFはPS1(γセクレターゼ複合体に属する)により切断され、Aβ42及びAβ40ペプチドを生成させる。
図3】8週齢C57BL/6JマウスにおけるAAV10-APPsl及びAAV10-PS1 M146Lの同時脳内注入は、注入後1カ月でアミロイドカスケードを誘発する。APPは、(A)βCTF次いで(B)Aβ42ペプチドへと代謝される。(C)PS1 M146L過剰発現で減少するβCTF及びAPPとは対照的に、Aβ42生成は増加して、両方のベクターの同時脳内注入の利益を確証している。(D)それに一致して、マウスTauのトレオニン残基181での異常なリン酸化が、APP及びPS1 M146L遺伝子をコードするAAVの二重注入によって刺激された。すべての場合に、AAV10は神経毒性代謝産物の生成の増加を誘発した。
図4】8週齢C57BL/6JマウスにおけるAAV10-APPsl及びAAV10-PS1 M146Lの同時脳内注入は、少なくとも5カ月までアミロイドカスケードを誘発する。(A)ADに関わるAPPのアミロイド形成経路は、神経毒性APPペプチドの2つの代謝産物、Aβ42及びβCTFの海馬内への生成をもたらす。(B)APPsl及びPS1 M146Lタンパク質をコードしているAAV10ベクターの海馬の注入は、最初の一月以内にAβ42やβCTFの有意な生成を誘発させた。この生成は経時的に安定であった(5カ月まで分析)。(C~D)APPの神経毒性代謝産物の存在は、グリア酸性線維性(Glial acidic fibrillatory)タンパク質(GFAP)の安定発現によって確定される星状細胞増多症を誘発しなかった(C)が、注入後3から5カ月の間にマウス海馬で内在性リン酸化Tauのレベルの増加はもたらした(D)。
図5】AAV-APPsl及びAAV-PS1 M146Lの同時脳内注入後の認知障害。オープンフィールド:(A)装置の中心で過ごした時間に対する、周辺で過ごした時間(P/C比)の分析による不安レベルの測定。マウスの不安が高まると、その比も上昇する。APPsl/PS1 M146Lマウスはこのように、PS1 M146Lマウスに比べて不安過多を表した(=0.05)。モーリス水迷路:(B)APPsl/PS1 M146L及びPS1 M146Lマウスの両方の群は、同等の学習能力を有していた。この学習は、学習1日目と5日目との間の空間的偏り(spatial bias)の出現によって確証された。(C)APPsl/PS1 M146Lマウスと異なり、PS1 M146Lマウスはターゲット象限(四半部)に対する有意な嗜好性を示したが、これは学習セッション後72時間のAPPsl/PS1 M146Lマウスの長期記憶機能障害を示唆している(一群あたりn=8マウス)。
図6A】AAV-APP及びAAV-PS1共注入は、アミロイド誘導体のAD様生成レベルをもたらす。(A)AAVを注入された動物(5カ月齢、注入後3カ月、一群あたりn=3)、ヒト対照及びAD症例(一群あたりn=5)及びAPP/PS1ΔE9マウス(5カ月齢、n=3)の比較を示す、海馬試料のヒトAPP定量化(6e10抗体)。APPレベルは、GAPDHに正規化された。データは、平均±s.e.m.、一元配置分散分析(One Way Anova):***p<0.0001である。
図6B】AAV-APP及びAAV-PS1共注入は、アミロイド誘導体のAD様生成レベルをもたらす。(B)ヒト対照及びAD症例、AAV共注入された動物及びAPP/PS1ΔE9マウス(5、14及び16カ月齢)(一群あたりそれぞれn=5、5、4、4、3、8、8)のELISAによるβCTF比較分析。データは、平均±s.e.m.一元配置分散分析:***p<0.001である。
図6C】AAV-APP及びAAV-PS1共注入は、アミロイド誘導体のAD様生成レベルをもたらす。(C)パネル(B)に記載のものと同じ群に対するAβ40/Aβ42比の表示。データは、平均±s.e.m.一元配置分散分析:**p<0.01;***p<0.001である。
図7A】AAV-APP及びAAV-PS1共注入は、注入後1カ月からマウスTauタンパク質を過剰リン酸化させる。(A)AAV10を注入された動物(注入後1カ月、一群あたりn=3~5マウス)のELISAによるP-Tau(AT270、Thr181)比較分析。
図7B】AAV-APP及びAAV-PS1共注入は、注入後1カ月からマウスTauタンパク質を過剰リン酸化させる。(B)AAV10を注入された動物(一群あたりn=3~5マウス)のELISAによるGSK-3β比較分析。一元配置分散分析:*p<0.05。
図7C】AAV-APP及びAAV-PS1共注入は、注入後1カ月からマウスTauタンパク質を過剰リン酸化させる。(C)注入後3カ月でのAPP/PS1群(一群あたりn=3~5マウス)における有意な高レベルを示す、ELISAによるP-Tau(AT270、Thr181)比較分析。一元配置分散分析:*p<0.05。
図7D】AAV-APP及びAAV-PS1共注入は、注入後1カ月からマウスTauタンパク質を過剰リン酸化させる。(D)1又は3カ月齢マウス(一群あたりn=17~24マウス)での4つの独立実験を用いた、経時的内在性Tau過剰リン酸化の進展。二元配置分散分析(Two Way Anova):*p<0.05(時間効果);**p<0.005(群効果)。
図8A】AAV-APP及びAAV-PS1共注入は、注入後3カ月で神経回路網障害を引き起こす。(A)注入後3カ月でのPS1及びAPP/PS1マウス(一群あたりn=4)の比較を示す、海馬試料から実施されたPSD-95のウェスタンブロット分析。データは、平均±s.e.mであり、GAPDHにより正規化された。t検定、p=0.007。
図8B】AAV-APP及びAAV-PS1共注入は、注入後3カ月で神経回路網障害を引き起こす。(B)+40mVの保持電位にてCA1錐体ニューロンのホールセルパッチクランプにより記録されたトニックグルタミン酸作動性電流。
図9A】AAV-APP及びAAV-PS1共注入は、GABA作動性シナプスマーカーGad65の低減をもたらす。(A)注入後3カ月でのPS1及びAPP/PS1マウス(一群あたりn=4)の比較を示す、海馬試料から実施されたGad65のウェスタンブロット分析。データは、平均±s.e.mであり、GAPDHにより正規化された。t検定。
図9B】AAV-APP及びAAV-PS1共注入は、GABA作動性シナプスマーカーGad65の低減をもたらす。(B)ヒト対照及びAD症例(一群あたりn=5)の比較を示す、海馬試料から実施されたGad65のウェスタンブロット分析。データは、平均±s.e.mであり、GAPDHにより正規化された。t検定。
【0091】
【表1】
【0092】
【表2】
【0093】
実施例
材料及び方法
組織収集
試験マウスは、ケタミン/キシラジンで麻酔され、PBS20mlで経心的に灌流された。1つの半球を4%PFA中で24時間、後固定(post-fix)して30%のショ糖を含むPBS中で凍結防止し、免疫組織化学的及び組織学的な分析(データは示さず)用に凍結ミクロトームを用いて40μmの切片に切断した。残りの半分は、直ちにドライアイスで凍結させて、ウェスタンブロット及びELISAに使用した。
【0094】
ELISA及びウェスタンブロット
マウス海馬組織を溶解緩衝液(TBS、150mM NaCl、1%Triton、ホスファターゼ及びプロテアーゼ阻害剤)中でホモジナイズして、13000rpmで20分間遠心分離にかけた。タンパク質レベルをBCAタンパク質アッセイにより標準化した(Pierce Biotechnology)。抽出されたAβをその後、MSD Human Aβ42 Kitを用いて測定した。βCTFは、IBL Human βCTF Kitを用い、P-Tauは、Innogenetics Phospho-Tau 181P Kitを用いて測定された。タンパク質のアリコートを、NuPAGE Bis-Tris Gels(Life Technologies)を用いて電気的に分離した。電気泳動にかけたタンパク質を次いで、iBlot 7-Minute Blotting Systemを用いてニトロセルロース膜に転写し、5%脱脂乾燥乳を含有するトリス緩衝性生理食塩水中でブロックして、その後様々な一次抗体:APP 6E10(Sigma)、APP Cter(Calbiochem)及びPresinilin 1(Millipore)とハイブリダイズさせた。バンドのデンシトメトリー定量化は、Bio1Dソフトウェアを用いて実現された。
【0095】
行動分析
オープンフィールド:オープンフィールドでの動きを用いて、記憶及び学習行動に影響を及ぼしうる不安に対してAPP及びPS1注入が、影響を有するかを査定した。マウスは四角形のフィールドの中央に置かれた。壁に沿った周辺で過ごした時間を、不安の指標として記録した。
【0096】
モーリス水迷路:モーリス水迷路(MWM)タスクは、マウスの記憶能力を定量化する(Morris, 1984)。この試験は、空間的学習の指標として用いられ、マウスは部屋の周りに置かれた視覚的手がかりを参照することにより、隠しプラットフォームの位置を学習しなければならない。プラットフォームの位置は、訓練全体にわたり一定に保たれたが、出発点はトライアル間で変動した。MWMは、連続した5日間の学習日からなる(1日あたり3トライアル)。第5日の最後のトライアルから72時間後に、プローブトライアルを実施して長期の記憶を定量化する。両方の試験フェーズで、プラットフォームを含む象限、つまり、ターゲット象限内での移動距離を定量化する。有効な記憶保持にはそれゆえ、25%を超える、ターゲット象限での移動距離により特徴付けられる空間的偏りの確立をともなわなければならない。
【0097】
結果
実施例1:動物モデルの妥当性
本発明者らのモデルの妥当性を評価するために、コドン至適化ヒトAPP(APPsl、スウェーデン-ロンドン変異、βセクレターゼ複合体による切断を促進)及び/又はPS1 M146L(M146L)トランス遺伝子をコードしているAAV9及びAAV10ベクターの、マウスにおける比較研究を実施した(図1)。定位注入は、ADにおける初期罹患領域である海馬で左右相称に実施した。
【0098】
これらの結果は、遺伝子移入によるヒトAPPslの発現が、APPの総量の僅かな増加につながることを示している。PS1 M146Lとの共発現で、セクレターゼ複合体によるAPP代謝に起因して、ヒトAPP及びβCTF量は減少する。さらに、AAV10ウイルスはAAV9ウイルスよりも、マウスにおいてヒトAPPを効率的に生成するのに良好であると思われる。
【0099】
ADは、PS1によるAPPの切断に起因するAPP代謝のアミロイド形成経路により特徴付けられる(図2)。ヒトPS1 M146Lタンパク質のみをコードしているAAVベクターを注入した動物(対照動物)又はAPPsl及びPS1 M146LをコードしているAAVベクターを注入した動物を、病理組織学的(データは示さず)、並びに生化学的及び分子検討(図3)のために、注入後1カ月で屠殺した。
【0100】
本発明者らは、免疫組織化学により、図1に示す本発明者らの結果を確証した:AAV10は、特に海馬の鉤状回領域及びCA2においてAPPを発現することにつき、AAV9よりも良好であると思われる(データは示さず)。APPsl及びPS1 M146Lの共発現は、APP C-ter抗体、又は4G8抗体染色により明らかにされたように、βCTFの濃度の低下をもたらす(データは示さず)。PS1 M146Lの発現は、図2に説明されるとおり、Aβ42ペプチドにおけるβCTの代謝を増加させる。
【0101】
実施例2:動物モデルにおける代謝産物の生成
APPは、APPのC-末端フラグメント(βCTF)、及び特徴付けられた神経毒性特性を持つAβ42ペプチドのような異なる代謝産物へと切断される。本発明者らは、PS1 M146Lの発現が、Aβ42ペプチドにおけるβCTFの代謝の増加をもたらすことを示した。事実、AAV10-APPsl及びAAV10-PS1 M146Lベクターを共注入したマウスの海馬で、βCTFの濃度の低下が観察される(図3)。
【0102】
βCTFの量は、注入後1カ月で、PS1 M146L対照マウスに比べてAPPsl及びAPPsl/PS1 M146Lマウスでは、それぞれ56倍及び25倍の増加が示された(図3A)。ヒトAPPslの過剰発現はこのように、有意にβCTFの生成を促進する。βCTF濃度は、APPslマウスに比べてAPPsl/PS1 M146Lマウスで減少しており、PS1 M146Lの過剰発現にともなうβCTFの代謝の増加を立証するものであった。βCTFはまた、皮質生成部位の不存在下、皮質構造にも検出され、海馬内に生成されるβCTFの皮質構造の方への拡散の証拠となっている(データは示さず)。Aβ42(ADにおける主要神経毒性ペプチド)生成は他方、APPsl/PS1 M146Lマウスにおいて大幅に増加していた。
【0103】
縦断的研究を実施して、マウス脳における神経毒性ペプチド生成の反応速度論を分析した(図4)。統計的に有意な(43倍)Aβ42ペプチド生成の増加が、海馬にAAV10-APPslベクター及びAAV10-PS1 M146Lベクターの両方を注入したマウスで観察された(p=.002)。βCTF生成もまた、有意な15倍増加を示した(p=.0001)。加えて、マウスTau過剰リン酸化(トレオニン残基181)の証拠が、注入後3カ月と5カ月の間に現れた(p=0.03)。
【0104】
実施例3:動物モデルの行動分析
注入後2.5カ月で行動的研究を、2.5~3カ月の期間、注入を受けた動物で実施した(図5)。オープンフィールド試験を用いて、マウスの自発運動及び新しい環境に対する挙動反応を評価した。オープンフィールドの、周辺(Pと表記、不安惹起性の低い領域)と中心(Cと表記)とで過ごした時間の比が、PS1 M146Lマウスに比べてAPPsl/PS1 M146Lマウスで有意に増加しており(p<0.05)、APPsl/PS1 M146Lマウスにおける不安のレベルの増加を示唆している。
【0105】
モーリス水迷路試験の学習相の間は、PS1 M146L対照マウスに比べてAPPsl/PS1 M146Lでは学習欠陥が観察されなかった。2群はそれゆえ、正常な学習プロファイルを有していた。取得情報の復元相の間(72時間の保持時間)は、APPsl/PS1 M146Lマウスで、予め獲得したプラットフォーム象限への戻りの障害が観察された。ターゲット象限(TQ)でマウスPS1 M146Lが移動した距離は、他の象限におけるよりも有意に長く(p=0.01)空間的偏りの存在が確証される。この空間的偏りの存在は、APPsl/PS1 M146Lマウスの場合は観察されなかった(p=ns)。よって、APPsl/PS1 M146Lマウスの移動距離は、以前にプラットフォームを含んでいた象限ではより短かった。これらの結果、対照マウスPS1 M146Lと比べてこれらのマウスでは長期記憶が欠落していることが確証される(p=0.02)。
【0106】
結論として、野生型マウスへのAAV-APPsl及びAAV-PS1 M146Lの注入は、迅速(1カ月)且つ安定な(5カ月まで評価)、マウスにおけるアミロイドペプチドの生成の上昇、内在性Tauタンパク質の過剰リン酸化及び認知障害(アルツハイマー病に特徴的なパラメータ)をもたらす。
【0107】
このようなモデルは、アミロイド経路により誘発される有害な機構を分析するのに、さらにはバイオマーカーを評価するのに又は治療手法をスクリーニングするのに、有用となることができるであろう。
【0108】
実施例4:他のモデルに対する本発明の動物モデルの利点
AD動物モデルの生成は、ヒト疾患で観察されると同様の症状、傷害又は原因を再現しようとするものである。遺伝子導入のマウスの多くの株は、これらの病変:Aβペプチドの細胞外の沈積及びTauタンパク質の細胞内蓄積の再現に成功している。しかしながら既存のモデルは不完全である。ADにおける新しい治療標的、及び処置の有効性を同定するために、種々の製薬会社がそれら独自のマウスモデルを開発している。いくつかの会社は、医薬品開発受託機関(CRO)としてのサービス提供のため、異なるモデルの開発/使用も行っている。
【0109】
これらのモデルは、以下の特定の欠点を有する。
【0110】
・遺伝子導入モデルでは、発生の胎生期からトランス遺伝子の主要な発現がなされるが、最終的にこれは、適応機構の樹立につながることになる。加えて、その作成の費用は非常に高い。それらは、AD表現型の再現が不完全であり、より大きな種に置き換えるのが困難である場合が多い。大きな種(特にラット及び霊長類)でのADのモデルを得ることは、ヒト病態生理に可能な限り近い状況において、バイオマーカーを開発し、治療手法を認証するのに極めて重要なはずである。
【0111】
・切断又は非切断のアミロイドペプチドの脳内注入によるモデルは、開発が非常に容易であって、比較的安価であり、そして適応機構を誘発しない。しかしながら、それらモデルにはいくつかの欠点がつきまとう。すなわち、ADの不完全なモデルを提供することに加えて、それらはADにおいて生成される神経毒性産物全て(特に、たとえ少量でも神経毒性が高いと報告されている産物であるβCTF)を有するわけでない。Aβ42又は25-35の投与される濃度は、ヒト病態で観察されるものよりも随分高い。これらのモデルはそれゆえ、薬物の神経防護能を測定するためには特に好適であるが、病理学的APP代謝又はAPPに由来する神経毒性代謝産物の生成に起因する細胞内変化をモデュレーションする化合物の特徴付けにおいては、重要性は低い。
【0112】
現今の遺伝子導入モデルと比較して、本願のAAV-APPsl/AAV-PS1 M146Lモデルは、多くの利点を提供する(表2参照)。
・繁殖コロニーは樹立なしに、標準的な市販動物にて注入後1カ月でAPPの毒性代謝物の発現をともなう「応需型(オンデマンド)モデル」を誘発:時間の節約(実験バッチを作製するのに十分なコロニーの樹立のために少なくとも1年)及び財務利益(移植(implantation)前に有害株除去の必要がなく、継続的な繁殖維持の必要もない)。
・特定の遺伝子導入のマウス系統でアミロイド病状を誘発する能力。新しい治療標的の関与を判定するのに、これは有用でありえよう(例えばADにおけるキナーゼDIRK1Aの仮説的関与を理解するため、DIRK1Aタンパク質を過剰発現しているマウスのモデルにおいてこれらの構築体により、アミロイド病状を誘発させることができるであろう)。
・遺伝子移入によるモデルの使用は、遺伝子導入モデルの主要な2つの欠点を克服する。1)子宮内からの継続的なトランス遺伝子発現、2)マウスへの遺伝子導入の限界。他の種(特にラット及び非ヒト霊長類)におけるこの技術の導入で、イメージング研究、脳脊髄液又は血液でのバイオマーカーの検索、及びさらに進んだ認識力テストを可能になるであろう。
【0113】
注入によるモデルと比べて、本発明者らのモデルは多くの利点を有する(表1参照)。
・APPに由来する神経毒性代謝産物(Aβ42及びβCTF)のすべての生成
・神経毒性APP誘導体のすべての継続的な生成
・病態生理学的な生成レベル
【0114】
したがって、遺伝子移入によるアルツハイマー病のマウスモデル(及び/又はラット)は、適応機構の不都合なく、且つ生成コストは低減させて、遺伝子導入動物の利点(完全且つ安定なアミロイドカスケードのモデリング)が組み合わせられる有力なツールとなるであろう。このようなモデルは、CROのような会社にとって、主たる代替手段となりうるであろう。
【0115】
実施例5:遺伝子移入は、ヒトに近似したAPP及び切断産物レベルをもたらす
ヒト生理病理と比較した本戦略の妥当性を確証するために、本発明者らは3カ月齢APP/PS1マウス、ヒト試料(非認知症対照とAD Braak 6/Thal 5患者とで年齢を合わせた;n=5/群)及び究極の判断基準として通常使用される5カ月齢APP/PS1ΔE9からの海馬ホモジネートの比較研究を実施した。
【0116】
両方の病理群、すなわちAAV-APP/PS1及びAD Braak VI Thal V患者(図6A)で、それらのそれぞれの対照と比較してAPPの減少が観察された。APP/PS1マウスとは対照的に、有意に高い量のヒトAPP(一群あたりn=3~5試料、***p<0.0001)が、APP/PS1ΔE9遺伝子導入のマウス(図6A)で測定され、これはさらに年齢と共に増加した(データは示さず)。本発明者らはさらに、総APP量(マウス+ヒト型)を評価した。APP/PS1ΔE9マウス(データは示さず)と対照的に、総APPの有意な過剰生成は明白になかった。注入後少なくとも12カ月の間、経時的なAPP蓄積は測定されなかった。本発明者らは次いで、海馬におけるアミロイド形成経路に由来する異化産物を評価した。先ず最初に、βCTFレベルは、APP/PS1マウスとAD患者との間で類似していた。有意に高いレベルがAPP/PS1ΔE9マウスで測定され、これらの動物における年齢依存的なAPP及びβCTF蓄積が確証された(図6B;一群あたりn=3~8試料、***p<0.0001)。このように、ELISAによって、対照とAD患者との間で含まれるAPP/PS1のAβ42量が明らかになった。遺伝子導入マウスではより多量に観察された。加えて、遺伝子導入の試料での場合と異なり、ヒト試料とAAVマウスとの間でAβ40レベル間に有意差は現れなかった。本発明者らは最後に、Aβ40/Aβ42比を計算したが、AD患者及びAPP/PS1群間で同様の数値が得られた。興味深いことに、APP/PS1ΔE9マウスにおいて同じ比を得るには、16カ月齢では十分でないことが明らかになった(図6C)。以上まとめると、本発明者らのデータは、AAV注入に起因するアミロイドプロセシングが、遺伝子導入APP/PS1dE9マウスよりもヒトに近似するということを強く示唆する。
【0117】
実施例6:APP/PS1共注入は内在性Tauタンパク質の過剰リン酸化を始動させる
アミロイド形成経路後にヒトAPPがプロセシングを受けるという証拠をふまえて、本発明者らはマウスTauの過剰リン酸化に対しての、可能性のある影響を調べた。本発明者らは、APP(n=4)及びPS1(n=4)群と比較して、APP/PS1群(n=4)での増加を検出した(図7A)。本発明者らは、より多量のGSK-3β(Tauリン酸化に関わる重要なキナーゼ)も測定した(図7B)。3カ月齢APP/PS1マウスにつき実施したELISAアッセイで、これによるTauの有意な過剰リン酸化が示された(図7C;一群あたりn=3~4マウス、*p<0.05)。Tauのリン酸化状態に関する傾向が実際にあることを裏付けるために、本発明者らはAPP及びAPP/PS1群(PS1群にて標準化)の間の比較分析を実施した(図7D)。1又は3カ月齢マウスを用いた4つの異なる実験から集積したデータを用い(一群あたりn=17~24マウス)群(**p<0.005)及び時間(*p<0.05)の有意な効果が示され、経時的なtauリン酸化の増悪を示唆するものであった。
【0118】
実施例7:APP/PS1マウスは神経回路網の障害を示す
シナプスの機能不全が、ADの初期事象として出現することは周知である(Scheff et al., 2007)。PSD-95のようないくつかのシナプスマーカーがAD患者において減少することが示されている(Proctor et al., 2010)。本発明者らは、注入後3カ月で本発明者らのモデルの海馬におけるPSD-95レベルを評価した。PS1群に比べてAPP/PS1群で有意な減少が現れた(図8A;一群あたりn=4、p=0.007)。CA1錐体細胞のホールセルパッチクランプ記録を実施して、トニックグルタミン酸作動性電流を記録した。APP/PS1群で有意な増加が現れ、この群ではグルタメートがシナプス外のNMDARを優先的に活性化することを意味している(図8B;一群あたりn=11-19)。
【0119】
実施例8:APP/PS1マウスはGABA経路の変更を示す
ここ数年来、AD患者におけるGABA作動性シグナル伝達の低下に関する証拠が増えてきている(Gang et al., 2009; Xue et al., 2014; Tiwari et al., 2012)。11.7テスラのMRIを用いて、注入後3カ月のPS1及びAPP/PS1マウスにつき磁気共鳴分光法分析を実施した(一群あたりn=6)。対象領域は、各マウス脳の両海馬で選択された(データは示さず)。APP/PS1に対する結果は、PS1値に対して標準化された。APP/PS1マウスは、PS1マウスよりも有意に低い濃度のグルタミン(Gln;p=0.017)、GABA(p=0.018)及びNAA(p=0.04)を有し、神経の健全性の低下、及び特にGABAシグナル伝達経路の低下を示唆している。Glu、tNAA、Ins及びtCholのレベルにおける両群間の差は認められなかった(データは示さず)。グルタミンは、グルタメートの前駆体であり、グルタメート自体はGABA神経伝達物質の前駆体である。グルタミン及びGABAの低下が観察されたが、グルタメートの低下は観察されなかったのは何故かを説明するために、本発明者らはGad65発現に着目した。Gad65は、神経伝達のためにグルタメートのGABAへの脱炭酸を触媒する酵素である。PS1マウスに比べて、注入後3カ月のAPP/PS1マウスでは低下が認められた(図9A;群あたりn=4マウス、p=0.03)。興味深いことに、対照患者と比べてヒト患者でも、Gad65の減少が示された(図9B;群あたりn=5患者、p=0.1)。
【0120】
実施例9:CAG-APP-T2A-PS1構築体の注入
本発明者らは、自己開裂ペプチド(T2Aペプチド)によって離間されたAPP及びPS1タンパク質を含む融合タンパク質をコードするAAVベクターを生成する。CAG-APP-T2A-PS1構築体が注入されたマウスは、ヒトの量に近似した、APPの神経毒性代謝産物の生成を示す(βCTF、Aβ38/40/42)。マウスTAUタンパク質の過剰リン酸化も観察できる。これらの脳の変化は、モーリス水迷路における行動的欠陥をもたらす。
【0121】
結論
本発明者らは、ヒト生理病理により近似した関連モデルを創出すること、及びADの初期を模倣することという2つの主要な目的をもって、代替的なAAVに基づくマウスモデルの開発を本明細書に記載する。本モデルは、野生型マウスの海馬に、ヒトアミロイドタンパク質前駆体(APPsl)及びヒトPresinilin 1(PS1M146L)をコードする2つのAAVベクターを共注入することによって得られた。本発明者らの戦略は、有意なAPP過剰発現なしにトランス遺伝子の安定な発現を可能とする。このことは、老年斑、炎症又は萎縮などの古典的な後期症状の出現なしに、注入後すぐ、1カ月で、且つ少なくとも12カ月の間安定な、βAPP生成並びにsAPPβ、βCTF及びAβ42などのその神経毒性異化産物をもたらす。別に、ヒトホモジネートと比べて非常に近似した量のAPP、βCTF及びAβペプチドが測定され、APP/PS1ΔE9マウスにて見出すことのできるものと異なっていた。興味深いことに、共注入だけで、マウスTauタンパク質の過剰リン酸化が始動され、これはGSK-3βレベルの増加に起因している。最後に、シナプスの機能の変化、とりわけ、シナプス外のNMDAR活性などシナプスの欠陥に関わるPSD-95の減少、及びGABA作動性経路の変更などにともない、有意な行動障害が注入後3カ月から現れた。
【0122】
参考文献
本願明細書全体にわたって、本発明が属する現在の技術水準は種々の参考文献に記載されている。これらの参考文献の本開示は、参照により本願明細書の開示に組み入れられる。
【0123】
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図1
図2
図3
図4
図5
図6A
図6B
図6C
図7A
図7B
図7C
図7D
図8A
図8B
図9A
図9B
【配列表】
2024009964000001.app
【手続補正書】
【提出日】2023-10-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
非ヒト哺乳類においてアルツハイマー病初期症状を誘発するための方法であって、前記方法は、スウェーデン及びロンドン変異を有するヒト突然変異体アミロイド前駆体タンパク質(APPsl)をコードする核酸配列、及びM146L変異を有する突然変異体プレセニリン1(PS1)をコードする核酸配列を、非ヒト哺乳動物の脳内に直接に、共投与することからなり、
前記突然変異体APPをコードする核酸配列及び突然変異体PS1をコードする核酸配列は、血清型9又は10の少なくとも1つのアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターに存在し、及び
前記突然変異体APP及び突然変異体PS1のみが、少なくとも1つのAAVベクターから共発現される、前記方法。
【請求項2】
前記非ヒト哺乳動物が、共投与の1月後から共投与の少なくとも12月後までβAPP及びその神経毒性代謝産物を生成する、請求項1記載の方法。
【請求項3】
前記突然変異体APPをコードする核酸配列及び突然変異体PS1をコードする核酸配列が、1つのAAVベクターに存在する、請求項1又は2記載の方法。
【請求項4】
前記突然変異体APPをコードする核酸配列及び突然変異体PS1をコードする核酸配列が、共投与される2つの異なるAAVベクターに存在する、請求項1又は2記載の方法。
【請求項5】
前記突然変異体APPをコードする核酸配列及び突然変異体PS1をコードする核酸配列が、定位注入又は微量注入によって非ヒト哺乳動物の脳内に直接送達される、請求項1~4のいずれか1項記載の方法。
【請求項6】
前記非ヒト哺乳動物が、共投与後少なくとも12月の間老年斑、炎症又は萎縮からなる群から選択される古典的なアルツハイマー病の後期症状を示さない、請求項1~5のいずれか1項記載の方法。
【請求項7】
請求項1~6のいずれか1項記載の方法を実行するために適切な組成物であって、前記組成物が、スウェーデン及びロンドン変異を有するヒト突然変異体APP(APPsl)をコードする核酸配列及びM146L変異を有する突然変異体PS1をコードする核酸配列を含み、
前記突然変異体APPをコードする核酸配列及び突然変異体PS1をコードする核酸配列が、血清型9又は10の少なくとも1つのAAVベクターに存在し、突然変異体APP及び突然変異体PS1のみを少なくとも1つのAAVベクターから共発現できる、前記組成物。
【請求項8】
請求項1~6のいずれか1項記載の方法によって得られたアルツハイマー病を有する非ヒト動物。
【請求項9】
アルツハイマー病のモデルとして使用するための、請求項8に記載の非ヒト動物。
【請求項10】
請求項8又は9に記載の非ヒト動物を用いる、アルツハイマー病の処置における治療的使用のための化合物のスクリーニング方法。
【請求項11】
請求項8又は9に記載の非ヒト哺乳動物を用いる、アルツハイマー病の処置の副作用の評価方法。
【請求項12】
前記スウェーデン及びロンドン変異を有するヒト突然変異体APP(APPsl)が、配列番号3であり、及び/又はM146Lを有する突然変異体PS1をコードする核酸配列が、配列番号5である、請求項1~6のいずれか一項記載の方法、請求項7に記載の組成物、請求項8又は9に記載の非ヒト哺乳動物、又は請求項10又は11に記載の方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0015】
APPタンパク質のタンパク質配列は、以下に記載するような配列番号2の配列を有する。
MLPGLALLLLAAWTARALEVPTDGNAGLLAEPQIAMFCGRLNMHMNVQNGKWDSDPSGTKTCIDTKEGILQYCQEVYPELQITNVVEANQPVTIQNWCKRGRKQCKTHPHFVIPYRCLVGEFVSDALLVPDKCKFLHQERMDVCETHLHWHTVAKETCSEKSTNLHDYGMLLPCGIDKFRGVEFVCCPLAEESDNVDSADAEEDDSDVWWGGADTDYADGSEDKVVEVAEEEEVAEVEEEEADDDEDDEDGDEVEEEAEEPYEEATERTTSIATTTTTTTESVEEVVREVCSEQAETGPCRAMISRWYFDVTEGKCAPFFYGGCGGNRNNFDTEEYCMAVCGSAIPTTAASTPDAVDKYLETPGDENEHAHFQKAKERLEAKHRERMSQVMREWEEAERQAKNLPKADKKAVIQHFQEKVESLEQEAANERQQLVETHMARVEAMLNDRRRLALENYITALQAVPPRPRHVFNMLKKYVRAEQKDRQHTLKHFEHVRMVDPKKAAQIRSQVMTHLRVIYERMNQSLSLLYNVPAVAEEIQDEVDELLQKEQNYSDDVLANMISEPRISYGNDALMPSLTETKTTVELLPVNGEFSLDDLQPWHSFGADSVPANTENEVEPVDARPAADRGLTTRPGSGLTNIKTEEISEVKMDAEFRHDSGYEVHHQKLVFFAEDVGSNKGAIIGLMVGGVVIATVIVITLVMLKKKQYTSIHHGVVEVDAAVTPEERHLSKMQQNGYENPTYKFFEQMQN。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0016】
別の実施形態では、本発明で使用されるAPPは、以下スウェーデン及びロンドン変異をともなうタンパク質配列(配列番号3)を有するAPP(APPsl)である。
MLPGLALLLLAAWTARALEVPTDGNAGLLAEPQIAMFCGRLNMHMNVQNGKWDSDPSGTKTCIDTKEGILQYCQEVYPELQITNVVEANQPVTIQNWCKRGRKQCKTHPHFVIPYRCLVGEFVSDALLVPDKCKFLHQERMDVCETHLHWHTVAKETCSEKSTNLHDYGMLLPCGIDKFRGVEFVCCPLAEESDNVDSADAEEDDSDVWWGGADTDYADGSEDKVVEVAEEEEVAEVEEEEADDDEDDEDGDEVEEEAEEPYEEATERTTSIATTTTTTTESVEEVVREVCSEQAETGPCRAMISRWYFDVTEGKCAPFFYGGCGGNRNNFDTEEYCMAVCGSAIPTTAASTPDAVDKYLETPGDENEHAHFQKAKERLEAKHRERMSQVMREWEEAERQAKNLPKADKKAVIQHFQEKVESLEQEAANERQQLVETHMARVEAMLNDRRRLALENYITALQAVPPRPRHVFNMLKKYVRAEQKDRQHTLKHFEHVRMVDPKKAAQIRSQVMTHLRVIYERMNQSLSLLYNVPAVAEEIQDEVDELLQKEQNYSDDVLANMISEPRISYGNDALMPSLTETKTTVELLPVNGEFSLDDLQPWHSFGADSVPANTENEVEPVDARPAADRGLTTRPGSGLTNIKTEEISEVNLDAEFRHDSGYEVHHQKLVFFAEDVGSNKGAIIGLMVGGVVIATVIIITLVMLKKKQYTSIHHGVVEVDAAVTPEERHLSKMQQNGYENPTYKFFEQMQN。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0017】
本願明細書で使用する場合、「PS1」又は「プレセニリン1」という用語は、PSEN1遺伝子によってコードされるタンパク質を意味する。プレセニリン1は、プレセニリン複合体中の4つのコアタンパク質のうちの1つであり、ガンマセクレターゼを含めた、細胞のおける様々なタンパク質の、レギュレーションされるタンパク質分解性事象を媒介する。ガンマ-セクレターゼは、ベータアミロイドの生成に強い役割を果たすと考えられ、ベータアミロイドの蓄積はベータ-アミロイド前駆体タンパク質からのアルツハイマー病の発症に関連する。PS1に対するcDNA配列は、アクセス番号Gene ID:5663でGenbankに開示され、以下のタンパク質配列(配列番号4)をコードする。
MTELPAPLSYFQNAQMSEDNHLSNTVRSQNDNRERQEHNDRRSLGHPEPLSNGRPQGNSRQVVEQDEEEDEELTLKYGAKHVIMLFVPVTLCMVVVVATIKSVSFYTRKDGQLIYTPFTEDTETVGQRALHSILNAAIMISVIVVMTILLVVLYKYRCYKVIHAWLIISSLLLLFFFSFIYLGEVFKTYNVAVDYITVALLIWNFGVVGMISIHWKGPLRLQQAYLIMISALMALVFIKYLPEWTAWLILAVISVYDLVAVLCPKGPLRMLVETAQERNETLFPALIYSSTMVWLVNMAEGDPEAQRRVSKNSKYNAESTERESQDTVAENDDGGFSEEWEAQRDSHLGPHRSTPESRAAVQELSSSILAGEDPEERGVKLGLGDFIFYSVLVGKASATASGDWNTTIACFVAILIGLCLTLLLLAIFKKALPALPISITFGLVFYFATDYLVQPFMDQLAFHQFYI。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0018】
1つの実施形態では、本発明で使用されるPS1タンパク質は、改変されてよく(PS1 M146L)、以下に記載するようなタンパク質配列(配列番号5)を有しうる。
MTELPAPLSYFQNAQMSEDNHLSNTVRSQNDNRERQEHNDRRSLGHPEPLSNGRPQGNSRQVVEQDEEEDEELTLKYGAKHVIMLFVPVTLCMVVVVATIKSVSFYTRKDGQLIYTPFTEDTETVGQRALHSILNAAIMISVIVVLTILLVVLYKYRCYKVIHAWLIISSLLLLFFFSFIYLGEVFKTYNVAVDYITVALLIWNFGVVGMISIHWKGPLRLQQAYLIMISALMALVFIKYLPEWTAWLILAVISVYDLVAVLCPKGPLRMLVETAQERNETLFPALIYSSTMVWLVNMAEGDPEAQRRVSKNSKYNAESTERESQDTVAENDDGGFSEEWEAQRDSHLGPHRSTPESRAAVQELSSSILAGEDPEERGVKLGLGDFIFYSVLVGKASATASGDWNTTIACFVAILIGLCLTLLLLAIFKKALPALPISITFGLVFYFATDYLVQPFMDQLAFHQFYI。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】配列表
【補正方法】変更
【補正の内容】
【配列表】
2024009964000001.app
【手続補正書】
【提出日】2023-12-11
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
非ヒト哺乳類においてアルツハイマー病初期症状を誘発するための方法であって、前記方法は、スウェーデン及びロンドン変異を有するヒト突然変異体アミロイド前駆体タンパク質(APPsl)をコードする核酸配列、及びM146L変異を有する突然変異体プレセニリン1(PS1)をコードする核酸配列を、非ヒト哺乳動物の脳内に直接に、共投与することからなり、
前記突然変異体APPをコードする核酸配列及び突然変異体PS1をコードする核酸配列は、血清型9又は10の少なくとも1つのアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターに存在し、及び
前記突然変異体APP及び突然変異体PS1のみが、少なくとも1つのAAVベクターから共発現される、前記方法。
【請求項2】
前記非ヒト哺乳動物が、共投与の1月後から共投与の少なくとも12月後までβAPP及びその神経毒性代謝産物を生成する、請求項1記載の方法。
【請求項3】
前記突然変異体APPをコードする核酸配列及び突然変異体PS1をコードする核酸配列が、1つのAAVベクターに存在する、請求項1又は2記載の方法。
【請求項4】
前記突然変異体APPをコードする核酸配列及び突然変異体PS1をコードする核酸配列が、共投与される2つの異なるAAVベクターに存在する、請求項1又は2記載の方法。
【請求項5】
前記突然変異体APPをコードする核酸配列及び突然変異体PS1をコードする核酸配列が、定位注入又は微量注入によって非ヒト哺乳動物の脳内に直接送達される、請求項1~4のいずれか1項記載の方法。
【請求項6】
前記非ヒト哺乳動物が、共投与後少なくとも12月の間老年斑、炎症又は萎縮からなる群から選択される古典的なアルツハイマー病の後期症状を示さない、請求項1~5のいずれか1項記載の方法。
【請求項7】
請求項1~6のいずれか1項記載の方法を実行するために適切な組成物であって、前記組成物が、スウェーデン及びロンドン変異を有するヒト突然変異体APP(APPsl)をコードする核酸配列及びM146L変異を有する突然変異体PS1をコードする核酸配列を含み、
前記突然変異体APPをコードする核酸配列及び突然変異体PS1をコードする核酸配列が、血清型9又は10の少なくとも1つのAAVベクターに存在し、突然変異体APP及び突然変異体PS1のみを少なくとも1つのAAVベクターから共発現できる、前記組成物。
【請求項8】
請求項1~6のいずれか1項記載の方法によって得られたアルツハイマー病を有する非ヒト哺乳動物。
【請求項9】
アルツハイマー病のモデルとして使用するための、請求項8に記載の非ヒト哺乳動物。
【請求項10】
請求項8又は9に記載の非ヒト哺乳動物を用いる、アルツハイマー病の処置における治療的使用のための化合物のスクリーニング方法。
【請求項11】
請求項8又は9に記載の非ヒト哺乳動物を用いる、アルツハイマー病の処置の副作用の評価方法。
【請求項12】
前記スウェーデン及びロンドン変異を有するヒト突然変異体APP(APPsl)が、配列番号3であり、及び/又はM146Lを有する突然変異体PS1をコードする核酸配列が、配列番号5である、請求項1~6のいずれか一項記載の方法、請求項7に記載の組成物、請求項8又は9に記載の非ヒト哺乳動物、又は請求項10又は11に記載の方法。
【請求項13】
非ヒト哺乳動物がげっ歯類または非ヒト霊長類である、請求項1~6のいずれか一項記載の方法、請求項7に記載の組成物、請求項8又は9に記載の非ヒト哺乳動物、又は請求項10又は11に記載の方法。
【請求項14】
非ヒト哺乳動物がマウス又はラットである、請求項1~6のいずれか一項記載の方法、請求項7に記載の組成物、請求項8又は9に記載の非ヒト哺乳動物、又は請求項10又は11に記載の方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】配列表
【補正方法】変更
【補正の内容】
【配列表】
2024009964000001.xml
【外国語明細書】