特許7835386IP Force 特許公報全文掲載

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概して、レチノイン酸誘導性遺伝子I受容体(RIG-I)を活性化する強力な免疫調節性RNA種を開発するための構造情報に基づくRNA設計(structure guided RNA design)、そのようにして得られるRNA分子、それらを含む組成物、ならびにそれらの使用およびそれらの使用方法

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

したがって、RIG-I媒介性免疫応答を調節することができる特異的で強力なRNA種は、新しい治療剤および有用な研究ツールの開発にとって価値があるだろう。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明は、RIG-I媒介性免疫応答を調節し、したがって治療剤、具体的にはアジュバントおよび抗ウイルス剤ならびに研究ツールとしての潜在的使用を有する低分子ヘアピンRNA(shRNA)分子を提供することにより、この必要性を満たす。

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1A】 3p10L RNAヘアピン骨格(配列番号37)に沿ったグアノシンの挿入は、RIG-I酵素活性および細胞活性を様々に変化させた。(A)RNAのステム領域に沿ってバルジ(bulge)/キンクが導入されているヘアピンRNAの設計。
【図1B】 3p10L RNAヘアピン骨格(配列番号37)に沿ったグアノシンの挿入は、RIG-I酵素活性および細胞活性を様々に変化させた。(B)HEK-Lucia(商標)RIG-IおよびHEK-Lucia(商標)Nullでの、様々なRNAの細胞ベースアッセイ。RNAを100nMの一定濃度でトランスフェクトし、トランスフェクションの24時間後にルミネセンスを測定した。結果は三重重複で測定し、RLUとして表されている。
【図1C】 3p10L RNAヘアピン骨格(配列番号37)に沿ったグアノシンの挿入は、RIG-I酵素活性および細胞活性を様々に変化させた。(C)親鎖のRNA(3p10L;配列番号37)と比較して、最も高い細胞ベースアッセイ活性(3p10LG9;配列番号26)および最も低い活性(3p10LG5;配列番号30)を有するRNAのATPase活性。データをミカエリス-メンテン式にフィッティングし、Km,ATPおよびKcat,ATPを、hsRIG-Iに対する飽和量のRNAで決定した。
【図2A】 ヘアピンRNAに沿った9位でのプリン塩基の挿入は、immRNA3p10Lの効力を向上させる。(A)RNAのステム領域に沿って9位に様々な塩基が導入されているヘアピンRNAの設計。
【図2B】 ヘアピンRNAに沿った9位でのプリン塩基の挿入は、immRNA3p10Lの効力を向上させる。(B)HEK-Lucia(商標)RIG-IおよびHEK-Lucia(商標)Nullでの、様々なRNAの細胞ベースアッセイ。RNAを100nMの一定濃度でトランスフェクトし、トランスフェクションの24時間後にルミネセンスを測定した。結果は三重重複で測定し、RLUとして表されている。
【図2C】 ヘアピンRNAに沿った9位でのプリン塩基の挿入は、immRNA3p10Lの効力を向上させる。(C)9位に様々な塩基挿入を有するRNAのATPase活性。データをミカエリス-メンテン式にフィッティングし、Km,ATPおよびKcat,ATPを、hsRIG-Iに対する飽和量のRNAで決定した。
【図3A】 3p10LA9(配列番号25)は、2つの異なるレポーター細胞において3p10LG9(配列番号26)および3p10L(配列番号37)よりも強力な活性を実証した。(A)RNAを、異なる濃度範囲のRNAでHEK-Lucia(商標)RIG-Iへとトランスフェクトし、トランスフェクションの24時間後にルミネセンスを測定した。結果は三重重複で測定し、最大活性の正規化パーセンテージ対log濃度として表した。3p10L G9のEC50は133nMだった。3p10LA9は199nMだった。3p10Lは108nMだった。
【図3B】 3p10LA9(配列番号25)は、2つの異なるレポーター細胞において3p10LG9(配列番号26)および3p10L(配列番号37)よりも強力な活性を実証した。B)RNAを、100nMの一定濃度でHEK-Lucia(商標)RIG-Iにトランスフェクトし、トランスフェクションの4、6、8、10、12、24、48、および72時間後にルミネセンスを測定した。
【図3C】 3p10LA9(配列番号25)は、2つの異なるレポーター細胞において3p10LG9(配列番号26)および3p10L(配列番号37)よりも強力な活性を実証した。(C)RNAを、異なる濃度範囲のRNAでTHP1-Dual(商標)にトランスフェクトし、トランスフェクションの48時間後にルミネセンスを測定した。結果を三重重複で測定し、最大活性のパーセンテージ対log濃度として表した。3p10L G9のEC50は91nMだった。3p10LA9は51nMだった。3p10Lは226nMだった。
【図3D】 3p10LA9(配列番号25)は、2つの異なるレポーター細胞において3p10LG9(配列番号26)および3p10L(配列番号37)よりも強力な活性を実証した。D)RNAを、100nMの一定濃度でTHP1-Dual(商標)にトランスフェクトし、トランスフェクションの4、6、8、10、12、24、48、および72時間後にルミネセンスを測定した。
【図4】 様々なRNA分子に対するハツカネズミ(mus musculus)RIG-I(mmRIG-I)およびmmRIG-IΔCARD結合のATPase活性を示すミカエリス-メンテンプロット。(A)様々なステム修飾を有する短鎖RNAヘアピンにより刺激されたmmRIG-Iの、0から5mMまでの範囲のATP濃度にわたる触媒作用の速度。(B)様々な塩基組成のRNAヘアピンにより刺激されたmmRIG-Iの、0から5mMまでの範囲のATP濃度にわたる触媒作用の速度。(C)様々な長さのRNAヘアピンにより刺激されたmmRIG-Iの、0から5mMまでの範囲のATP濃度にわたる触媒作用の速度。
【図5】 I型IFNを誘導するそれらの能力についてのimmRNA構築物のスクリーニング。A)RIG-Iリガンド免疫調節性RNA(immRNA)を、MX1プロモーターにより駆動される安定的に組み込まれたルシフェラーゼレポーター(MX1P-luc)を含むHEK-293T細胞へとトランスフェクトした。RNAを、系列希釈(2×)により達成された種々の濃度でトランスフェクトし、トランスフェクションの24時間後にルミネセンスを測定した。結果は、OHYr23(親構築物;配列番号37)の312nM処置で測定されたRLUのパーセンテージとして表わされている。B)MX1プロモーター駆動性ルシフェラーゼを発現するHEK293T細胞に、OHYr23を10nMでトランスフェクトした。こうした細胞を、一連の濃度(0nM~312nM)のOHYr10(配列番号30)またはOHYr09(配列番号34)のいずれかで共トランスフェクトした。細胞をBrightgloで溶解し、ルミネセンスを読み取った。エラーバーは、1条件当たり三重重複のトランスフェクションのものである。
【図6】 I型IFNを誘導するそれらの能力についてのimmRNA構築物のスクリーニング。ImmRNAを、ISG54により駆動されるluciaルシフェラーゼレポーターの安定組込みによりヒトTHP-1単球細胞株に由来するTHP1-Dual(商標)細胞へとトランスフェクトした。ルシフェラーゼレポーター応答を、100%に対して正規化し、RNAのlog濃度に対してプロットした。OHYr05(配列番号26)のEC50値は、OHYr23(配列番号37)のEC50が14nMだったことと比較して、3.47nMであると決定された。
【図7】 HEK-Lucia(商標)RIG-IおよびHEK-Lucia(商標)nullでの、様々なImmRNAによる細胞ベースアッセイ。A)様々な長さのImmRNA、B)様々なグアノシン挿入を有するImmRNA。C)9位に様々なヌクレオチドを有するImmRNA。様々な長さのRNAを100nMの一定濃度でトランスフェクトし、トランスフェクションの24時間後にルミネセンスを測定した。結果は三重重複で測定し、RLUとして表されている。
【図8】 A)THP1-Dual(商標)細胞およびB)HEK-Lucia(商標)RIG-Iにおける、市販RNAおよびImmRNA OHYr16(3p10LA9;配列番号25)の活性間の比較。様々な濃度のRNAを両細胞へとトランスフェクトし、2×系列希釈した。トランスフェクションの24時間後にルミネセンス値を記録した。
【図9】 )THP1-Dual(商標)細胞およびB)HEK-Lucia(商標)RIG-Iにおける、ImmRNA OHYr16(3p10LA9;配列番号25)および市販RNAの安定性試験。RNAを、細胞へのトランスフェクション前に無血清培地で24、48、72、および96時間インキュベートした。トランスフェクションの24時間後にルミネセンス値を記録した。
【図10A】 immRNAのキンク位置は、生物学的活性に影響を及ぼす。A)ヌクレオチド5位(OHYr10)、19位(OHYr11)、および21位(OHYr01)のキンクは、IFN産生を無効にする。ルシフェラーセ(luciferace)活性%を、312nMで使用したOHYr23で検出された値に対して正規化した。
【図10B】 immRNAのキンク位置は、生物学的活性に影響を及ぼす。B)ステムから9位のimmRNAの5’側のキンク(OHYr05)は、キンク無し(OHYr23)と比較して生物学的活性を向上させたが、ステムから9位のimmRNAの3’側のキンク(OHYr02)は、生物学的活性を無効にした。ルシフェラーセ活性%を、100nMで使用したOHYr23で検出された値に対して正規化した。
【図10C】 immRNAのキンク位置は、生物学的活性に影響を及ぼす。C)9位キンクのプリン(OHYr05ではグアニンおよびOHYr16ではアデニン)は、9位キンクのピリミジン(OHYr17ではウラシルおよびOHYr18ではシトシン)よりも高い生物学的活性を有する。直接トランスフェクトしたHEK293T MX1P-lucレポーター細胞を、A~Cでの読出しとして使用した。
【図11】 ステムの長さは、immRNAの生物学的活性に影響を及ぼす。OHYr23(10ヌクレオチド長)およびOHYr08(30ヌクレオチド長)は、HEK293T MX1P-lucレポーターアッセイにて高い活性を示す。対照的に、OHYr12(6ヌクレオチド長)、OHYr20(9ヌクレオチド長)、OHYr03(11ヌクレオチド長)、OHYr07(12ヌクレオチド)、およびOHYr13(14ヌクレオチド長)は、生物学的活性が低いかまたは生物学的活性を示さなかった。ルシフェラーセ活性%を、100nMで使用したOHYr23で検出された値に対して正規化した。直接トランスフェクトしたHEK293T MX1P-lucレポーター細胞を、A~Cでの読出しとして使用した。
【図12】 3p10LG9(配列番号26)は、インターフェロン応答を誘導し、U937-DC-SIGN細胞およびA549細胞の両方においてDENV-2感染に対する予防に効果的である。(A)3p10L(配列番号37)および3p10LG9(配列番号26)の構造および配列は、表に示されている通りである。(B)3p10L、3p10LG9(配列番号26)、またはG9neg(5’リン酸化を有していない配列番号26)を、U937-DC-SIGNまたはA549細胞へとトランスフェクトした。上清を回収し、ISRE-luc HEK-293Tレポーター細胞でインキュベートした。上清と共に6時間インキュベーションした後、ルミネセンスを測定した。表には、3p10L(配列番号37)および3p10LG9(配列番号26)のEC50値(nM)が示されている。(C)トランスフェクトした細胞を、DENV-2(TSV01)にMOI-1で感染させ、感染の24時間後に、NS1に結合する抗体およびE-タンパク質に結合する抗体(4G2)で染色した。表には、3p10L(配列番号37)および3p10LG9(配列番号26)のEC50値(nM)が示されている。(D)感染させたU937-DC-SIGN細胞(左)またはA549細胞(右)の代表的なフローサイトメトリーグラフが示されている。U937-DC実験の場合、記号は、2つの独立実験の平均±SEM、n=6である。A549実験の場合、記号は、2つの独立実験の平均±SEM、n=4である。(B)および(C)におけるルシフェラーゼアッセイおよび感染アッセイの統計的有意差は、通常の二元配置ANOVAを使用して、それぞれU937-DC(p=0.013、p<0.0001)およびA549(p=0.0058、p<0.0001)と算出された。
【図13】 3p10LG9/OHYr05(配列番号26)は、一次ヒト皮膚DCにおいて、3p10L/OHYr23(配列番号37)と比較して、DENV-2感染に対する予防剤としてより高い効力を有する。(A)ヒト皮膚DCを、250nM、125nM、および62nMの3p10LG9(配列番号26)または3p10L(配列番号37)でトランスフェクトし、24時間インキュベートした。上清を、インターフェロン刺激応答エレメントにより駆動されるルシフェラーゼレポーター(ISRE-luc)を含むHEK-293T細胞でインキュベートし、6時間後にルミネセンスを測定した(右パネル)。結果は、G9neg(5’リン酸化を有していない配列番号26)と比較した倍数変化として示されている。各記号は、1人のドナーに由来する試料を表わす。統計的有意差(p<0.05)を、ダネットの多重比較検定を用いた二元配置ANOVAを使用して決定した(ns:有意でない)。(B)250nM、125nM、および62nMの3p10LG9(配列番号26)または3p10L(配列番号37)を24時間トランスフェクトしたヒト皮膚DCを、DENV-2にMOI 5で48時間感染させた。4G2抗体で細胞内染色することにより、フローサイトメトリーを使用して、皮膚DCの各部分集団中のDENV-2感染細胞のパーセンテージを定量化した。各条件の感染細胞のパーセンテージを、G9neg(5’リン酸化を有していない配列番号26)に対して正規化した。(C~E)62nMの3p10LG9(配列番号26)または3p10L(配列番号37)でトランスフェクションした後の(B)にプロットされているデータから取った皮膚DCの各部分集団の感染細胞のパーセンテージ(左)および代表的なフローサイトメトリー(右)。(C)CD11c DDC、(D)ランゲルハンス細胞、(E)CD14 DDC。各記号は、1人のドナーを表わす。バーは、平均±SDを示す。統計的有意差(p<0.05)を、ダネットの多重比較検定を用いた二元配置ANOVAを使用して決定した(*P≦0.05、**P≦0.01、***P≦0.005)。
【図14】 ImmRNA 3p10LG9は、一次ヒト皮膚DCにおいてDENV-2感染に対する治療効果を有する。(A~C)ヒト皮膚DCを、DENV2にMOI 5で感染させ、感染後のそれぞれの時点で、62nMの3p10L(配列番号37)、3p10LG9(配列番号26)、またはG9neg(5’リン酸化を有していない配列番号26)を導入した。皮膚DCの各部分集団内の感染細胞のパーセンテージを示すグラフ(左)は、FACSプロット(右)により表わされているように、4G2抗体による細胞内染色により反映されている。各条件の感染細胞のパーセンテージを、その特定のドナーのG9neg対照に対して正規化した。(A)CD11c皮膚DC、(B)ランゲルハンス細胞、(C)CD14皮膚DC。各ドットは、1人のドナーに由来する試料を表わす。統計的有意差を、多重比較を用いた一元配置ANOVAを使用して決定した(*P≦0.05、**P≦0.01、***P≦0.005)。
【図15】 ImmRNAは、DENV-2 VLPワクチンと共にアジュバントとして使用した場合、抗体産生を増強し、保護を増加させた。10ugのDENV-2 VLPを、in vivoJET-PEIまたはポリI:Cと混合された25ugのimmRNAと共に注射し、CD11c-cre-IFNARfl/flマウス(ツストら(Zust et al.)(2014),J Virol.88(13):7276-85)に筋肉内注射した。(A)ワクチン接種実験の免疫化および負荷スケジュール。(B)ウイルスRNA(vRNA)を、106pfuのDENV-2で感染させたDENV-2 VLPワクチン接種マウス(n=5~9)の血漿から抽出した。Taqmanアッセイを行って、血漿中のvRNA濃度を決定した。バーは、平均±SDを示す。統計的有意差は、スチューデントt-検定を使用して決定した(*P≦0.05、**P≦0.01、****P≦0.0001、ns:有意ではない)。(C)ワクチン接種後の21および28日目に出血させたDENV-2 VLPワクチン接種マウスに由来する血漿でのエンドポイント力価DENV-2 ELISA。バーは、平均±SDを示す。統計的有意差は、スチューデントT-検定を使用して決定した(*P≦0.05、ns:有意ではない)。(D)カプラン-マイヤー方法を使用して生存曲線を生成し、有意差をログランク検定を使用することにより算出した(ns:有意ではない)。(E)感染後6日間の期間にわたって体重を測定し、初期体重の%としてプロットした。20%を超える体重減少を有するマウスは瀕死であるとみなし、安楽死させた。バーは、平均±SDを示す。統計的有意差を、多重比較を用いた二元配置ANOVAを使用して決定した(P=0.0007)。
【図16】 3p10LG9(配列番号26)は、一次ヒト皮膚DCサブセットにおいてCD80発現を増加させた。一次ヒト皮膚細胞を、250nMの3p10LG9またはG9negでトランスフェクトしたか、または陽性対照としての1000Uの組換えヒトIFNβで処置した。72時間後、皮膚抗原提示細胞の各部分集団でのCD80発現の平均蛍光強度(MFI)を測定した。個々のドナー(n=4)に由来するデータポイントは直線で接続されている。統計的有意差を、対応スチューデントT-検定を使用して決定した(*P≦0.05)。
【図17】 immRNAは、ヒト抗原提示細胞において自然免疫遺伝子上方制御を誘導した。rNEG(5’リン酸化を有していない配列番号26)で処置された同じバッチの細胞と比べて、r05(配列番号26)で処置されたヒト皮膚に由来する抗原提示細胞において発現が異なる遺伝子を分析した。データポイントは、ヒトCD11c+ DDC、CD14+細胞、CD141+ DDC、およびランゲルハンス細胞からのものである。各記号は、1つの単離細胞を表わす。単離細胞RNAseq SMART-seq v2技術を使用して、細胞のトランスクリプトームを配列決定した。データは、r05をrNEG処置細胞と比較した場合の上位6つのDEGを示す。y軸は、遺伝子発現の倍数変化をlog2スケールで示す。
【図18】 3p10LG9により誘導されたインターフェロンシグナルは、RIG-I依存性である。(A)HEK-293T細胞を、50ngのpUNO-hRIG-IまたはpUNO-hMDA5でトランスフェクトした。その後、こうした細胞を、10nMの3p10LG9、3p10L、またはG9negのいずれかでトランスフェクトした。こうしたトランスフェクトHEK-293T細胞に由来する上清を、インターフェロン刺激応答エレメントにより駆動されるルシフェラーゼレポーター(ISRE-luc)を含むHEK-293T細胞でインキュベートした。上清と共に6時間インキュベーションした後、ルミネセンスを測定した。バーは、平均±SDを示す。統計的有意差を、多重比較を用いた一元配置ANOVAを使用して決定した(*P≦0.05、**P≦0.01、***P≦0.005)。(B)3p10LG9、3p10L、G9neg、またはLMWポリI:Cを、RIG-IノックアウトU937-DC細胞(KO)または親U937-DC細胞(WT)のいずれかへとトランスフェクトした。IFNB、DDX58(RIG-I)、MDA5、およびRSAD2(Viperin)に関する、トランスフェクトU937-DC細胞から抽出されたmRNAの遺伝子発現分析:データは、G9neg処置RIG-I WT試料の平均と比較した倍数変化として表わされている。バーは、三重重複トランスフェクションの平均±SDを示し、データは、2つの独立実験を代表するものである。統計的有意差は、両側スチューデントt-検定を使用して決定した(***P≦0.001、****P≦0.0001)。
【図19】 3p10LG9の抗ウイルス効果は、RIG-IおよびIFNARシグナル依存性である。(A)immRNAまたはポリI:CのいずれかでトランスフェクトしたU937-DC細胞に由来する上清を、インターフェロン刺激応答エレメントにより駆動されるルシフェラーゼレポーター(ISRE-luc)を含むHEK-293T細胞でインキュベートした。上清と共に6時間インキュベーションした後、ルミネセンスを測定した。バーは、三重重複トランスフェクションの平均±SDを示し、データは、2つの独立実験を代表するものである。統計的有意差は、両側スチューデントt-検定を使用して決定した(*P≦0.05、**P≦0.01、***P≦0.001、****P≦0.0001)。(B)immRNAまたはポリI:Cのいずれかで事前に24時間処置したU937-DC細胞を、DENV-2 TSV01(MOI-1)に感染させた。感染の24時間後に、NS1を標的とする抗体およびE-タンパク質融合ループを標的とする抗体(4G2)によるフローサイトメトリーを使用して感染生存細胞を定量化した。バーは、三重重複トランスフェクションの平均±SDを示し、データは、2つの独立実験を代表するものである。各細胞タイプ内の処置方法間の統計的有意差は、両側スチューデントt-検定を使用して決定した(*P≦0.05、***P≦0.001)。(C)NS1を標的とする抗体およびE-タンパク質を標的とする抗体(4G2)で染色された生存U937-DC細胞の代表的なFACSプロット。HMW:高分子量、LMW:低分子量。(D)3p10LG9の抗ウイルス効果は、I型インターフェロン依存性である。10ug/mLの抗IFNAR阻止抗体またはアイソタイプ対照のいずれかを添加する前に6時間にわたって、U937-DC SIGN細胞を、immRNA、ポリI:Cでトランスフェクトしたか、またはIFNβで処置した。一晩インキュベーションした後、上清を収集し、インターフェロン刺激応答エレメントにより駆動されるルシフェラーゼレポーター(ISRE-luc)を含むHEK-293T細胞でインキュベートした。上清と共に6時間インキュベーションした後、ルミネセンスを測定した。バーは、2つの独立実験の三重重複トランスフェクションの平均±SDを示す。統計的有意差は、両側スチューデントt-検定を使用して決定した(*P≦0.05、**P≦0.01、****P≦0.0001)。(E)U937-DC細胞を、DENV-2 TSV01(MOI-1)に感染させた。感染の24時間後に、NS1を標的とする抗体およびE-タンパク質を標的とする抗体(抗体4G2)によるフローサイトメトリーを使用して感染生存細胞を定量化した。バーは、2つの独立実験の三重重複トランスフェクションの平均±SDを示す。統計的有意差は、両側スチューデントt-検定を使用して決定した(***P≦0.001、****P≦0.0001)。
【図20】 一次ヒト皮膚細胞による3p10LG9取込み。皮膚細胞を、Alexa Fluor647で標識された種々の濃度の3p10LG9でトランスフェクトした。細胞を、感染の24時間後にフローサイトメトリーを使用して分析した。様々な濃度の3p10LG9-redを有する様々な細胞タイプ間の統計的有意差は、反復測定の二元配置ANOVAを使用して算出した(p=0.0026)。記号は、平均±SD、n=3を示す。
【図21】 immRNAによる処置後のA549細胞生存率アッセイ。様々な濃度の3p10LG9(配列番号26)、3p10LA9(配列番号25)または5’三リン酸を有していない3p10LG9でトランスフェクションした24時間後の生存細胞の定量化。Dox(ドキソルビシン)を、細胞死の陽性対照として使用した。

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