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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-21
(54)【発明の名称】改変アデノウイルス
(51)【国際特許分類】
   C12N 7/01 20060101AFI20240313BHJP
   C12N 15/42 20060101ALI20240313BHJP
   C12N 15/12 20060101ALI20240313BHJP
   C07K 14/09 20060101ALI20240313BHJP
   C07K 14/705 20060101ALI20240313BHJP
   C12N 15/34 20060101ALI20240313BHJP
   C07K 14/075 20060101ALI20240313BHJP
   A61P 35/00 20060101ALI20240313BHJP
   A61P 35/02 20060101ALI20240313BHJP
   A61K 35/761 20150101ALI20240313BHJP
   A61K 48/00 20060101ALI20240313BHJP
   C12N 15/09 20060101ALN20240313BHJP
【FI】
C12N7/01
C12N15/42 ZNA
C12N15/12
C07K14/09
C07K14/705
C12N15/34
C07K14/075
A61P35/00
A61P35/02
A61K35/761
A61K48/00
C12N15/09 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023559760
(86)(22)【出願日】2022-03-24
(85)【翻訳文提出日】2023-11-21
(86)【国際出願番号】 GB2022050745
(87)【国際公開番号】W WO2022208056
(87)【国際公開日】2022-10-06
(31)【優先権主張番号】2104409.4
(32)【優先日】2021-03-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(31)【優先権主張番号】2115496.8
(32)【優先日】2021-10-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(31)【優先権主張番号】2200186.1
(32)【優先日】2022-01-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】501125275
【氏名又は名称】ユニバーシティ カレッジ カーディフ コンサルタンツ リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100124855
【弁理士】
【氏名又は名称】坪倉 道明
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100137213
【弁理士】
【氏名又は名称】安藤 健司
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(74)【代理人】
【識別番号】100183519
【弁理士】
【氏名又は名称】櫻田 芳恵
(74)【代理人】
【識別番号】100196483
【弁理士】
【氏名又は名称】川嵜 洋祐
(74)【代理人】
【識別番号】100160749
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 陽一
(74)【代理人】
【識別番号】100160255
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 祐輔
(74)【代理人】
【識別番号】100219265
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 崇大
(74)【代理人】
【識別番号】100203208
【弁理士】
【氏名又は名称】小笠原 洋平
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(74)【代理人】
【識別番号】100127812
【弁理士】
【氏名又は名称】城山 康文
(72)【発明者】
【氏名】パーカー,アラン
(72)【発明者】
【氏名】デイヴィス,ジェイムズ
(72)【発明者】
【氏名】ベイツ,エミリー
【テーマコード(参考)】
4B065
4C084
4C087
4H045
【Fターム(参考)】
4B065AA95X
4B065AA95Y
4B065AA97Y
4B065AB10
4B065AC14
4B065BA01
4B065CA44
4C084AA13
4C084MA16
4C084MA17
4C084MA52
4C084MA55
4C084MA56
4C084MA59
4C084MA63
4C084MA66
4C084NA14
4C084ZB261
4C084ZB262
4C084ZB271
4C084ZB272
4C087AA01
4C087AA02
4C087BC83
4C087MA16
4C087MA17
4C087MA52
4C087MA55
4C087MA56
4C087MA59
4C087MA63
4C087MA66
4C087NA14
4C087ZB26
4C087ZB27
4H045AA10
4H045BA17
4H045BA41
4H045CA01
4H045EA20
4H045FA74
(57)【要約】
本発明は、改変低血清有病率アデノウイルス;それを含む医薬組成物;およびそれを使用してがんを治療する方法に関する。
【選択図】図7A
【特許請求の範囲】
【請求項1】
血清型10の改変D種ヒトアデノウイルスHAdV-D10であって、
口蹄疫ウイルスに対して天然の、A20と呼ばれる20アミノ酸ペプチド、NAVPNLRGDLQVLAQKVART(配列番号1)を含むかまたはそれからなる(HAdV-D10.A20と呼ばれる)、αvβ6インテグリンに対して選択的親和性を有する結合エピトープと、以下の特徴:
a)0.001μg/10細胞を超えるコクサッキーウイルスおよびアデノウイルス受容体(CAR)についてのIC50;および/または
b)ヒト凝固第X因子(FX)に対する結合の欠如;および/または
c)血清中和抗HAdV-C抗体の存在下での形質導入能力
のいずれか1つ以上とを含む、改変D種ヒトアデノウイルスHAdV-D10。
【請求項2】
前記A20ペプチドが、HAdV-D10ファイバーノブタンパク質のDGループに挿入されている、請求項1に記載の改変アデノウイルス。
【請求項3】
前記コクサッキーウイルスおよびアデノウイルス受容体(CAR)についての前記IC50が、0.002μg/10細胞を超えるか、または約0.003μg/10細胞である、請求項1または2に記載の改変アデノウイルス。
【請求項4】
HAdV-D10が、HAdV-C5よりも明らかに10倍低い親和性または15倍低い親和性または16.5倍低い親和性でCARに結合する、請求項1~3のいずれか一項に記載の改変アデノウイルス。
【請求項5】
HAdV-D10.A20がFX相互作用のための重要な結合残基を欠き、したがってFXに係合することができない、請求項1~4のいずれか一項に記載の改変アデノウイルス。
【請求項6】
前記HAdV-D10.A20が、他のアデノウイルスに対する既存の免疫の存在によって影響されない、請求項1~5のいずれか一項に記載の改変アデノウイルス。
【請求項7】
少なくとも1つの導入遺伝子をコードする分子が前記アデノウイルスに挿入される、請求項1~6のいずれか一項に記載の改変アデノウイルス。
【請求項8】
前記分子が、少なくとも1つの導入遺伝子または各導入遺伝子をコードするcDNAである、請求項7に記載の改変アデノウイルス。
【請求項9】
前記アデノウイルスが、pRB欠損細胞へのウイルス複製を制限するために、E1A遺伝子に24塩基対の欠失dl922-947(Δ24変異)を含むようにさらに改変される、請求項1~8のいずれか一項に記載の改変アデノウイルス。
【請求項10】
前記アデノウイルスが、腫瘍溶解効力を高めるために、E3/19K(T1変異)の小胞体(ER)保持ドメイン内の位置445に単一アデニン塩基付加を含むようにさらに改変される、請求項1~9のいずれか一項に記載の改変アデノウイルス。
【請求項11】
前記アデノウイルスが、アデノウイルス死タンパク質(ADP)を含むようにさらに改変される、請求項1~10のいずれか一項に記載の改変アデノウイルス。
【請求項12】
前記ADPが、Ad1、Ad2、Ad5、Ad6およびAd57を含む群から選択されるアデノウイルスに由来する、請求項11に記載の改変アデノウイルス。
【請求項13】
前記アデノウイルスがさらに改変され、ウイルス増殖を改善するためにE4orf6領域がHAdV-C5 E4orf6で置き換えられる、請求項1~12のいずれか一項に記載の改変アデノウイルス。
【請求項14】
請求項1~13のいずれか一項に記載の改変アデノウイルスと、薬学的に許容される担体、アジュバント、希釈剤または賦形剤とを含む医薬組成物。
【請求項15】
有効量の、請求項1~13のいずれか一項に記載の改変アデノウイルスまたは請求項14に記載の組成物を患者に投与することを含む、対象におけるがんを治療する方法。
【請求項16】
医薬品として使用するための、請求項1~13のいずれか一項に記載の改変アデノウイルス。
【請求項17】
がんの治療に使用するための、請求項1~13のいずれか一項に記載の改変アデノウイルスまたは請求項14に記載の組成物。
【請求項18】
がんを治療するための医薬品の製造における、請求項1~13のいずれか一項に記載の改変アデノウイルスまたは請求項14に記載の組成物の使用。
【請求項19】
前記がんが、鼻咽頭がん、滑膜がん、肝細胞がん、腎臓がん、結合組織のがん、黒色腫、肺がん、大腸がん、結腸がん、直腸がん、結腸直腸がん、脳がん、咽喉がん、口腔がん、肝臓がん、骨がん、膵臓がん、絨毛癌、ガストリノーマ、褐色細胞腫、プロラクチノーマ、T細胞白血病/リンパ腫、神経腫、フォンヒッペル・リンダウ病、ゾリンジャー・エリソン症候群、副腎がん、肛門がん、胆管がん、膀胱がん、尿管がん、脳がん、乏突起膠腫、神経芽細胞腫、髄膜腫、脊髄腫瘍、骨がん、骨軟骨腫、軟骨肉腫、ユーイング肉腫、原発部位不明のがん、カルチノイド、消化管のカルチノイド、線維肉腫、乳がん、パジェット病、子宮頸がん、結腸直腸がん、直腸がん、食道がん、胆嚢がん、頭部がん、眼がん、頸部がん、腎臓がん、ウィルムス腫瘍、肝臓がん、カポジ肉腫、前立腺がん、肺がん、精巣がん、ホジキン病、非ホジキンリンパ腫、口腔がん、皮膚がん、中皮腫、多発性骨髄腫、卵巣がん、内分泌膵臓がん、グルカゴノーマ、膵臓がん、副甲状腺がん、陰茎がん、下垂体がん、軟部組織肉腫、網膜芽細胞腫、小腸がん、胃がん、胸腺がん、甲状腺がん、トロホブラストがん、胞状奇胎、子宮がん、子宮内膜がん、膣がん、外陰がん、聴神経腫、菌状息肉腫、インスリノーマ、カルチノイド症候群、ソマトスタチノーマ、歯肉がん、心臓がん、口唇がん、髄膜がん、口こうがん、神経がん、口蓋がん、耳下腺がん、腹膜がん、咽頭がん、胸膜がん、唾液腺がん、舌がんおよび扁桃腺がんを含む群から選択される、請求項15に記載の方法、または請求項16もしくは17に記載の改変アデノウイルス、または請求項18に記載の使用。
【請求項20】
前記がんが、卵巣がん、膵臓がん、食道がん、肺がん、子宮頸がん、頭頸部がん、口腔がん、喉頭がん、皮膚がん、乳がん、腎臓がん、および結腸直腸がんを含む群から選択される、請求項15に記載の方法、または請求項16もしくは17に記載の改変アデノウイルス、または請求項18に記載の使用。
【請求項21】
アデノウイルスに対して既存の免疫を示す対象におけるがんの治療に使用するための請求項1~13のいずれか一項に記載の改変アデノウイルスまたは請求項14に記載の組成物。
【請求項22】
前記対象が、HAdV-C5、HAdV-E4、HAdV-B11、HAdV-D26、HAdV-48、キメラHAdV-5/3およびChimpアデノウイルスのうちのいずれか1つ以上に対する既存の免疫を示す、請求項21に記載の改変アデノウイルス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、改変低血清有病率アデノウイルス;それを含む医薬組成物;およびそれを使用してがんを治療する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ウイルス療法は、細胞に感染し、細胞内で複製し、細胞を溶解するウイルスの天然の能力を利用し、この能力を腫瘍細胞に対して特異的に誘導する。この細胞死の溶菌性は高度に免疫原性であり、対応するCD8媒介活性化および免疫細胞媒介細胞殺傷を伴う腫瘍微小環境への免疫動員の増強をもたらす。エコーウイルスおよびレオウイルスなどの特定のウイルスは、他のウイルスが、腫瘍選択性を高め、細胞殺傷を高めるために遺伝子操作を必要とするのに対し、天然の腫瘍溶解能を有し得るため、より有効ながん治療の開発につながる。
【0003】
アデノウイルス感染症は、ヒトおよび動物集団に広く分布している。ヒトアデノウイルス(HAdV)による感染は、広範囲の臨床病理をもたらし得るが、感染の大部分は無症候性または急性かつ自己限定性である。
【0004】
HAdVは、90~100nmの非エンベロープウイルスであり、突出したファイバータンパク質を有する正二十面体構造に配置されている。カプシドは、240個の三量体ヘキソンタンパク質で構成され、各頂点に五量体ペントンベース複合体が位置する。アデノウイルス構造は広く概説されている。血清学的試験に基づいて7つの種(A~G)に分けられた57個の標準的なHAdV血清型がある。100を超える新規アデノウイルス血清型が今日までに単離されている。一次受容体結合はアデノウイルス血清型に依存するが、一般にA、C、EおよびF種はコクサッキーウイルスおよびアデノウイルス受容体(CAR)と相互作用し、B種血清型はCD46および/またはデスモグレイン2(DSG2)を使用する。D種はアデノウイルス種の中で最大であるが、多くの血清型はあまり理解されていない。HAdV-D26およびHAdV-D37を含むいくつかのD種血清型は、細胞侵入のためにシアル酸に結合する。種内でのこの受容体使用の程度は完全には理解されていない。
【0005】
アデノウイルスベクターは、遺伝子治療のためのベクターおよび腫瘍溶解性ウイルスに対するワクチンに及ぶ重要な臨床用途を有する。いくつかの腫瘍溶解性HAdVウイルス療法が臨床治験に入り、安全性および実現可能性が実証されているが、送達および有効性には、腫瘍溶解性アデノウイルスが有効ながん治療法として使用され得る前に、最適化が必要である。
【0006】
臨床的および実験的に最も広く評価されたHAdVは、C種5型、HAdV-C5に基づく。しかしながら、HAdV-C5ベースのベクターの使用に関連する制限がある。HAdV-C5は、細胞間のタイトジャンクションに局在し、身体全体にわたって遍在的に発現されるCARに結合する。さらに、CARは、特定のがんにおいてダウンレギュレートされることが報告されており、したがって、活性ながん標的化のための受容体としてのCARの有用性を制限する。HAdV-C5は、肝臓への形質導入を媒介し、肝毒性をもたらし得るヘキソンタンパク質を介して、血清中のヒト凝固第X因子(FX)と相互作用することも知られている。集団のかなりの割合が急性アデノウイルス感染を経験しており、多くは一般的なHAdV血清型に対する中和抗体を発達させており、したがって全身送達された治療用ベクターを迅速に不活性化するので、高レベルのHAdV-C5既存免疫はまた、潜在的なHAdV-C5ベースの腫瘍溶解性ウイルス療法の臨床的有効性を低下させる可能性がある。
【0007】
抗腫瘍免疫の活性化は、先天性宿主抗ウイルス免疫応答を弱める一方で、腫瘍溶解性アデノウイルス療法の成功に不可欠である。本発明者らの研究室における以前の研究は、HAdV-C5NULL-A20ベクターの作製を通じて上記の制限に対処してきた(27)。得られたAd5NULLベクターを、口蹄疫ウイルス(FMDV)に対して天然のA20と呼ばれる20アミノ酸ペプチドであるNAVPNLRGDLQVLAQKVARTを挿入することによって、αvβ6インテグリンに再標的化した。A20改変ウイルスは、乳がん、卵巣がん、膵臓がんおよび結腸直腸がんを含むいくつかのがん種においてアップレギュレートされる表面タンパク質であるαvβ6インテグリンを発現する細胞に選択的に感染した。
【0008】
ここで、本発明者らは、D種アデノウイルス、HAdV-D10を改変した。HAdV-D10は、角結膜炎患者の眼から単離される稀な血清型である。その構造および宿主細胞受容体との相互作用はあまり理解されていない。本発明者らは、このウイルスを最適化して、腫瘍への最適な送達のための血清有病率の低い、高度に腫瘍選択的な薬剤を作製した。
【0009】
HAdV-D10の結晶構造の作製に続いて、本発明者らは、HAdV-D10が、CARおよびシアル酸の両方と弱く相互作用し、したがってその形質導入有効性を高めるために改変を必要とするファイバーノブタンパク質を有することを発見した。これはまた、HAdV-D10が典型的な宿主細胞結合受容体を介して機能しないことも伴い、これは、特定のがんがそのような典型的な結合タンパク質をダウンレギュレートすることを考えると有利であり得る。したがって、本発明者らは、口蹄疫ウイルス(FMDV)に対して天然のA20ペプチドを使用してαvβ6インテグリンを組換え発現させることによって、HAdV-D10をがん細胞に標的化した。次いで、本発明者らは、αvβ6インテグリン陽性がん細胞株の感染性および選択的殺傷の改善を実証した。さらに、本発明者らはまた、驚くべきことに、HAdV-D10がヒト凝固第X因子(FX)に結合せず、したがって、より典型的な感染性アデノウイルス血清型(例えばHAdV-C5)に一般的な肝毒性およびオフサイト標的化を回避することを発見した。さらに、注目すべきことに、改変ウイルスはまた、ヒト血清中の中和を回避し、したがって臨床的有効性を維持する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の第1の態様によれば、血清型10の改変D種ヒトアデノウイルスHAdV-D10であって、
口蹄疫ウイルスに対して天然のA20と呼ばれる20アミノ酸ペプチドであるNAVPNLRGDLQVLAQKVART(配列番号1)を含むかまたはそれからなる(HAdV-D10.A20と呼ばれる)、αvβ6インテグリンに対して選択的親和性を有する結合エピトープと、以下の特徴:
a)0.001μg/10細胞を超えるコクサッキーウイルスおよびアデノウイルス受容体(CAR)についてのIC50;および/または
b)ヒト凝固第X因子(FX)に対する結合の欠如;および/または
c)血清中和抗体の存在下での形質導入能力
のいずれか1つ以上とを含む、改変D種ヒトアデノウイルスHAdV-D10が提供される。
【0011】
本発明の改変HAdV-D10ウイルスは、他の血清型には典型的に必要とされる複数の改変を必要とせず、有害なオフサイト標的化を防止するので、また、顕著な臓器特異的標的化を示し、HAdV免疫反応性宿主血清において活性の喪失を経験しないので、有利である。
【0012】
当業者に知られているように、ヒトでは、以下の7つの種(ヒトアデノウイルスA~G)に分類される57の認められたヒトアデノウイルス血清型(Ad-1~57)がある:A-12、18、31;B-3、7、11、14、16、21、34、35、50、55;C-1、2、5、6、57;D-8、9、10、13、15、17、19、20、22、23、24、25、26、27、28、29、30、32、33、36、37、38、39、42、43、44、45、46、47、48、49、51、53、54、56;E-4;F-40、41;およびG-52。したがって、本明細書におけるHAdV-D10への言及は、NCBIアクセッション番号AB724351.1およびそこに記載されたタンパク質ドメイン配列によるものなどのアデノウイルスのDサブクラスに属するアデノウイルス血清型10を指す。
【0013】
本発明の好ましい実施形態では、上記A20ペプチドは、NCBIアクセッション番号AB724351.1、具体的にはアクセッションBAM66698に記載されるような、HAdV-D10.A20ファイバーノブタンパク質のDGループに、好ましくはファイバーノブタンパク質のアミノ酸304~305の間の位置で、挿入される。予想外にも、A20結合エピトープまたは標的化ペプチドを、(アデノウイルス血清型5、Ad5について典型的に行われるように)H1ループなどのファイバーノブタンパク質の他の位置に挿入しようとすると、ウイルス粒子形成が防止されることが分かった。したがって、これは、結合エピトープのための好ましい挿入ループを示す傾向がある。本発明の一実施形態では、位置304~305での上記DGループへの挿入は、SKKYなどの短いペプチド配列またはリンカーの使用を含む。しかしながら、当業者が理解するように、同等の効果を有する他のアミノ酸またはペプチドリンカーを使用してもよい。
【0014】
本発明者らは、本明細書において、HAdV-D10.A20が腫瘍選択的細胞侵入受容体としてαvβ6インテグリンに係合して利用することができ、この機能がA20ペプチド(配列番号1)によって媒介されることを示す。A20は元々、口蹄疫ウイルス(FMDV)カプシドタンパク質VP1に由来し、αvβ6インテグリンに対して天然の高い親和性を有する。αvβ6インテグリンは、卵巣がんの3分の1および様々な他の上皮がんで発現され、健康な成人組織では検出不可能である。したがって、当業者には理解されるように、改変ウイルスにおけるこの配列の発現および組み込みによって、改変ウイルスは、限定されないが、肺がん、乳がん、食道扁平上皮癌、卵巣がん、膵臓がん、子宮頸がん、頭頸部がん、口腔がん、喉頭がん、皮膚がん、腎臓がんおよび結腸直腸がん細胞などのがんにおいて、αvβ6インテグリンを選択的に標的とすることができる。本発明者らはまた、本明細書において、αvβ6インテグリンを発現しない細胞(例えば、A549細胞)においてHAdV-D10.A20による細胞殺傷がなく、したがって、αvβ6インテグリン組換え結合特徴の選択性を実証することを示す。この点で、本発明者らの研究は、肝臓、肺、心臓、腎臓および脾臓におけるレベルと比較して、腫瘍においてHAdV-D.A20の有意な増加が観察されたことを示した(p=<0.05)。
【0015】
本発明のさらに好ましい実施形態では、上記改変D種ヒトアデノウイルス、HAdV-D10.A20は、0.002μg/10細胞を超える、より好ましくは約0.003μg/10細胞、すなわち0.002985μg/10細胞である、コクサッキーウイルスおよびアデノウイルス受容体(CAR)についてのIC50を有し、すなわち、HAdV-D10は、コクサッキーウイルスおよびアデノウイルス受容体(CAR)に対する結合パートナーを有し、細胞形質導入を促進するHAdV-C5よりも明らかに10倍低い親和性、または15倍低い親和性、または16.5倍低い親和性でCARに結合する。これは、HAdV-D10.A20がαvβ6インテグリン結合を通じて優先的に作用することを意味する。
【0016】
本発明のさらに好ましい実施形態では、上記改変D種ヒトアデノウイルス、HAdV-D10.A20は、FX相互作用のための重要な結合残基を欠いており、したがって細胞侵入の手段としてFXに係合して利用することができず、肝毒性を誘発することも疑われない。これは、HAdV-D10.A20がより安全な治療薬であることを意味する。
【0017】
多くのアデノウイルスに基づく治療の有効性低下の一因となる主な障害は、そのようなアデノウイルスに対する既存の免疫を呈する患者の割合である。代替的な単離されることが稀な血清型であるHAdV-D10.A20の使用は、より広い集団に有効な治療法を提供するが、患者がその疾患治療レジメンの経過にわたってHAdV-C5ベースのウイルス療法などのHAdV療法に対する免疫を発達させた場合には、有益な第2の治療ラインも提供する。
【0018】
なおさらなる好ましい実施形態では、上記アデノウイルスは、限定されないが、治療剤などの薬剤をコードする導入遺伝子である分子を含むようにさらに改変される。したがって、この実施形態は、標的がん細胞に対して治療作用を発揮するため薬剤の細胞内送達に関する。薬剤の例としては、免疫応答を直接刺激する薬剤、例えば、GM-CSF、IL-12;免疫系を間接的に刺激する薬剤、例えば、抗体(または抗体の断片)、共抑制因子を阻害する免疫チェックポイント阻害剤、例えばCTLA-4、PD-L1、PD1またはLag3;二重特異性T細胞誘導(BiTE)抗体構築物;二重特異性ナチュラルキラー細胞誘導(BiKE)抗体構築物;例えばCD19をコードする細胞ベースの免疫療法に対して腫瘍を感作する薬剤;腫瘍微小環境内の調節性T細胞を枯渇させる薬剤、抗CD25抗体;放射線療法またはイメージングのために、例えばナトリウム/ヨウ化物共輸送体(NIS)またはソマトスタチン受容体2型(SSTR2)をコードすることによって腫瘍を感作する薬剤が挙げられる。代替的に、導入遺伝子は、例えば導入遺伝子Reduced Expression in Immortalized Cells(REIC/DKK3)、または非毒性プロドラッグの毒性薬物への変換によってがん細胞を感作する酵素、例えばシトシンデアミナーゼ、ニトロレダクターゼ、チミジンキナーゼをコードすることによって、腫瘍細胞に直接毒性である治療剤をコードすることができる。当技術分野で知られている、がんの治療に有用な他の導入遺伝子を、本発明の実施において使用してもよい。
【0019】
したがって、本発明の好ましい実施形態では、上記改変アデノウイルスは、本明細書に記載の少なくとも1つの導入遺伝子をコードする分子を含み、理想的には上記分子はcDNAである。
【0020】
なおさらなる好ましい実施形態では、上記アデノウイルスは、ウイルス複製を制限するために、アクセッション番号AB724351.1に記載されるように、E1A遺伝子の位置103~110(LRCYEEGF;配列番号2)に8アミノ酸欠失を含むようにさらに改変される。この欠失は、HAdV-5における対応する欠失と比較した図12を考慮して最もよく示される。
【0021】
さらにより好ましくは、代替的に、上記アデノウイルスは、ウイルス複製を欠損させるために、E1および/またはE3遺伝子の1つ以上を欠失させるようにさらに改変される。しかしながら、理解されるように、がん溶解性ウイルス療法の目的のために、ウイルスは複製能があることが好ましい。
【0022】
なおさらなる好ましい実施形態では、上記アデノウイルスは、pRB欠損細胞へのウイルス複製を制限するために、E1A遺伝子に24塩基対の欠失dl922-947(Δ24変異)を含むようにさらに改変される。
【0023】
さらにより好ましくは、上記アデノウイルスは、腫瘍溶解効力を高めるために、E3/19K(T1変異)の小胞体(ER)保持ドメイン内の位置445に単一アデニン塩基付加を含むようにさらに改変される。
【0024】
なおさらなる好ましい実施形態では、上記アデノウイルスは、アデノウイルス死タンパク質(ADP)を含むようにさらに改変される。当業者に知られているように、ADPは、最終的に感染細胞の核膜、小胞体およびゴルジに局在し、Ad1(Uniprotアクセッション番号AAQ10560.1)、Ad2(Uniprotアクセッション番号AAA92222.1)、Ad5(Uniprotアクセッション番号AP_000221.2)、Ad6(Uniprotアクセッション番号ACN88121.1)、およびAd57(Uniprotアクセッション番号ADM46163.1)を含むいくつかのアデノウイルス血清型のE3転写単位にコードされるIII型膜糖タンパク質である。ADPは、細胞周期調節、アポトーシス阻害、免疫回避およびウイルスDNA複製に影響を及ぼすウイルスタンパク質が発現される感染初期には、E3プロモーターから低レベルで天然に発現されるが、子孫ビリオンが組み立てられるウイルス複製サイクル後期には、ADPは主要後期プロモーター(MLP)から高レベルで発現され、膜破裂に寄与して組み立てられたビリオンを放出すると考えられている。したがって、ADPタンパク質を組み込むことによって、がん細胞選択性と組み合わせてがん細胞死を促進する治療用アデノウイルスの腫瘍溶解能が改善される。好ましくは、ADPは、Ad1(Uniprotアクセッション番号AAQ10560.1)、Ad2(Uniprotアクセッション番号AAA92222.1)、Ad5(Uniprotアクセッション番号AP_000221.2)、Ad6(Uniprotアクセッション番号ACN88121.1)、およびAd57(Uniprotアクセッション番号ADM46163.1)を含む群から、より好ましくはAd2(Uniprotアクセッション番号AAA92222.1)またはAd5(Uniprotアクセッション番号AP_000221.2)を含む群から選択される。
【0025】
好ましい実施形態では、上記導入遺伝子および/またはADPは、E1および/またはE3領域に、理想的には、発現のための天然プロモーターの制御下で、または代替的には、限定されないが、CMVプロモーターなどの当技術分野で知られている非天然で強力な発現プロモーターを使用して挿入される。
【0026】
さらにより好ましくは、上記アデノウイルスはさらに改変され、ウイルス増殖を改善するためにE4orf6領域はHAdV-C5 E4orf6で置き換えられる。
【0027】
上記から、本発明の改変アデノウイルスは、がん細胞を標的とし、がんに対する応答を、特に腫瘍環境において刺激するように操作されていることになる。
【0028】
したがって、さらなる態様では、本発明は、本発明による改変アデノウイルスと、薬学的に許容される担体、アジュバント、希釈剤または賦形剤とを含む医薬組成物に関する。
【0029】
医薬に使用するための化合物は、一般に、医薬組成物または獣医用組成物で提供され、したがって、本発明のさらなる第5の態様によれば、本明細書で定義されるアデノウイルスと、薬学的に許容される担体、アジュバント、希釈剤または賦形剤とを含む医薬組成物が提供される。
【0030】
適切な医薬賦形剤は、当業者に周知である。医薬組成物は、任意の適切な経路、例えば、経口、頬側、経鼻または気管支(吸入)、経皮または非経口による投与のために製剤化することができ、薬学の分野で周知の任意の方法によって調製することができる。
【0031】
組成物は、上記で定義されたアデノウイルスを担体と会合させることによって調製することができる。一般に、製剤は、アデノウイルスを液体担体または細かく分割された固体担体またはその両方と均一かつ密接に会合させ、次いで必要に応じて産生物を成形することによって調製される。本発明は、上記で定義されたアデノウイルスを薬学的または獣医学的に許容される担体またはビヒクルと結合または会合させることを含む医薬組成物を調製するための方法に及ぶ。
【0032】
したがって、なおさらなる態様では、本発明は、本発明による改変アデノウイルスを含む有効量の組成物を患者に投与することを含む、対象におけるがんを治療する方法に関する。
【0033】
本明細書におけるアデノウイルスまたはそれを含む組成物の「有効量」への言及は、がん細胞死などの所望の生物学的効果を達成するのに十分な量に対するものである。有効投与量は、レシピエントの年齢、性別、健康状態および体重、もしあれば併用治療の種類、治療の頻度、ならびに所望の効果の性質に依存することが理解される。典型的には、有効量は、治療を施す者によって決定される。
【0034】
本発明のさらなる態様によれば、医薬品として使用するための本明細書で定義される改変アデノウイルスが提供される。
【0035】
本発明のなおさらなる態様によれば、がんの治療に使用するための本明細書で定義される改変アデノウイルスが提供される。
【0036】
本発明のなおさらなる態様によれば、がんを治療するための医薬品の製造における本明細書で定義される改変アデノウイルスの使用が提供される。
【0037】
上記から、本発明は、がん標的化に最適化され、驚くべきことに、ヒト凝固第X因子(FX)への結合の欠如および/または血清中和抗体、特に抗HAdV-C5抗体の存在下での形質導入能などの有利な特徴を有することが見出された改変アデノウイルスの使用に関する。
【0038】
最も好ましくは、本明細書で言及されるがんには、以下のがんのいずれか1つ以上が含まれる:鼻咽頭がん、滑膜がん、肝細胞がん、腎臓がん、結合組織のがん、黒色腫、肺がん、大腸がん、結腸がん、直腸がん、結腸直腸がん、脳がん、咽喉がん、口腔がん、肝臓がん、骨がん、膵臓がん、絨毛癌、ガストリノーマ、褐色細胞腫、プロラクチノーマ、T細胞白血病/リンパ腫、神経腫、フォンヒッペル・リンダウ病、ゾリンジャー・エリソン症候群、副腎がん、肛門がん、胆管がん、膀胱がん、尿管がん、脳がん、乏突起膠腫、神経芽細胞腫、髄膜腫、脊髄腫瘍、骨がん、骨軟骨腫、軟骨肉腫、ユーイング肉腫、原発部位不明のがん、カルチノイド、消化管のカルチノイド、線維肉腫、乳がん、パジェット病、子宮頸がん、結腸直腸がん、直腸がん、食道がん、胆嚢がん、頭部がん、眼がん、頸部がん、腎臓がん、ウィルムス腫瘍、肝臓がん、カポジ肉腫、前立腺がん、肺がん、精巣がん、ホジキン病、非ホジキンリンパ腫、口腔がん、皮膚がん、中皮腫、多発性骨髄腫、卵巣がん、内分泌膵臓がん、グルカゴノーマ、膵臓がん、副甲状腺がん、陰茎がん、下垂体がん、軟部組織肉腫、網膜芽細胞腫、小腸がん、胃がん、胸腺がん、甲状腺がん、トロホブラストがん、胞状奇胎、子宮がん、子宮内膜がん、膣がん、外陰がん、聴神経腫、菌状息肉腫、インスリノーマ、カルチノイド症候群、ソマトスタチノーマ、歯肉がん、心臓がん、口唇がん、髄膜がん、口こうがん、神経がん、口蓋がん、耳下腺がん、腹膜がん、咽頭がん、胸膜がん、唾液腺がん、舌がんおよび扁桃腺がん。
【0039】
より好ましくは、上記がんは、卵巣がん、膵臓がん、食道がん、肺がん、子宮頸がん、頭頸部がん、口腔がん、喉頭がん、皮膚がん、乳がん、腎臓がん、および結腸直腸がんを含む群から選択される。
【0040】
さらなる態様によれば、アデノウイルスに対して、例えば、限定されないが、HAdV-C5、HAdV-E4、HAdV-B11、HAdV-D26、HAdV-48、キメラHAdV-5/3およびChimpアデノウイルスの1つ以上に対して既存の免疫を示す対象において、がんの治療に使用するためのアデノウイルス、およびその使用を含む方法が提供される。当業者に知られているように、既存の免疫は、目的のアデノウイルスに対する宿主血清中和アデノウイルス抗体の検出などの当業者に知られている多数の手段によって決定することができる。
【0041】
以下の特許請求の範囲および本発明の前述の説明では、文脈上、明示的な言語または必要な含意により他の意味に解釈すべき場合を除いて、「含む(comprises)」という単語、または「含む(comprises)」もしくは「含む(comprising)」などの変形は包括的な意味で使用され、すなわち、記載された特徴の存在を特定するが、本発明の様々な実施形態におけるさらなる特徴の存在または追加を排除するものではない。
【0042】
本明細書で引用される任意の特許または特許出願を含むすべての参考文献は、参照により本明細書に組み込まれる。いかなる参考文献も先行技術を構成することを認めるものではない。さらに、先行技術のいずれかが当技術分野における共通の一般知識の一部を構成することを認めるものではない。
【0043】
本発明の各態様の好ましい特徴は、他の態様のいずれかに関連して説明したとおりであり得る。
【0044】
本発明の他の特徴は、以下の例から明らかになるであろう。一般的に言えば、本発明は、本明細書(添付の特許請求の範囲および図面を含む)に開示された特徴の任意の新規なもの、または任意の新規な組み合わせに及ぶ。したがって、本発明の特定の態様、実施形態または例に関連して記載される特徴、整数、特性、化合物または化学部分は、それと矛盾しない限り、本明細書に記載される任意の他の態様、実施形態または例に適用可能であると理解されるべきである。
【0045】
さらに、特に明記しない限り、本明細書に開示された任意の特徴は、同じまたは同様の目的を果たす代替的な特徴によって置き換えられてもよい。
【0046】
本明細書の説明および特許請求の範囲を通して、文脈上他に示されない限り、単数形は複数形を包含する。特に、不定冠詞が使用される場合、本明細書は、文脈上他に示されない限り、複数および単数を企図するものとして理解されるべきである。
【0047】
以下を参照して、本発明の一実施形態を単なる例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【0048】
図1】HAdV-D10ファイバーノブ(HAdV-D10k)およびその結合受容体の特徴付けを示す。 A)HAdV-D10ファイバーノブタンパク質の結晶構造。B)表面プラズモン共鳴データは、CAR、CD46およびDSG2へのHAdV-D10k結合を実証する(nm=動態が速すぎるため測定されず、nb=結合なし、緑色=特異的結合を検出)。C)hCAR特異的一次抗体およびAlexa-488タグ付き二次抗体の滴定を使用したCHO-CAR細胞における組換えHAdV-D10kおよびHAdV-C5kタンパク質結合。データは、SD値を有する平均蛍光強度(MFI)として示され、IC50値が表に示される。D)hCAR受容体(白色)との複合体で示される三量体HAdV-D10ファイバーノブ(赤色)。E)hAdV-C5(青色)およびHAdV-D48(緑色)と比較した、HAdV-D10(赤色)のhCAR(白色)およびDGループ相互作用の予測モデリング。F)既知のCD46結合アデノウイルスであるHAdV-D10(シアン)およびhAdV-B11(緑色)についてのCD46結合部位の予測モデリング。赤色のダッシュは結合能を示す。Pymolを使用して行った構造解析。
図2】HAdV-D10ファイバーノブによるHAdV-C5偽型の形質導入を示す。 A)CAR(CHO-CAR)およびCD46(CHO-BC1)を発現する細胞におけるHAdV-C5/kn10の形質導入。細胞を5000vp/細胞のウイルス量で感染させ、ルシフェラーゼ産生を48時間で測定した。B)CARブロッキングのためのhAdV-C5組換えノブタンパク質およびCAR結合を消失させる477YT変異を有するHAdV-C5Kの存在下の両方におけるHAdV-C5/kn10偽型の形質導入。C)ノイラミニダーゼアッセイにより、A549細胞においてシアル酸に結合するHAdV-D10kを有するHAdV-C5偽型を決定する。ns、p>0.05;*、p<0.05;**、p<0.01;***、p<0.001;****、p<0.0001。
図3】凝固第X因子(FX)へのHAdV-D10結合を示し、ベクターは細胞侵入のためにDSG2またはCD46を使用しない。 A)HAdV-D10ベクターの産生中に行われた改変を表す概略図。赤色のボックスで示すようにE1およびE3遺伝子を欠失させ、青色で強調されているようにE4orf6をHAdV-C5 E4orf6で置き換え、緑色は、HCMV IEプロモーター下での導入遺伝子GFPおよびルシフェラーゼの挿入を表す。B)HAdV-C5およびHAdV-D10血清型におけるヘキソン超可変領域(HVR)のアミノ酸配列アラインメント。紫色の矢印で示されるHAdV-C5における「HVR7」FX結合変異の部位(53);点変異に関与する「元の」および「変異した」アミノ酸を太字の黒い文字で示す。C)CHO-K1細胞にHAdV-C5およびHAdV-D10ベクターを5000ウイルス粒子/細胞で3時間形質導入し、48時間後にルシフェラーゼ活性を測定した。D)静脈内注射の72時間後のインビボでのHAdV-D10の生体内分布。GFPレベルを、GFP Simplestep ELISA(Abcam)を使用して50μgの総タンパク質中で測定し、二重平均から計算し、GraphPadソフトウェアを使用して濃度を標準曲線から補間し、変換した。平均の対数(n=4)および平均の標準偏差を示した。統計学的有意性は、両側対応のないt検定を使用して決定した。ns、p>0.05;*、p<0.05;**、p<0.01;***、p<0.001;****、p<0.0001。E)DSG2受容体使用について陽性染色されたCHO-DSG2細胞株の割合を示すヒストグラム。F)HAdV-C5.3kをDSG2受容体使用の陽性対照として使用したHAdV-C5およびHAdV-D10 GFPベクターによるCHO-K1およびCHO-DSG2細胞の形質導入。G)感染の72時間後に測定された、GFP発現を伴うHadV-C5およびHAdV-D10によるCHO-K1、CHO-BC1およびCHO-CAR細胞の形質導入。データは3連値の平均として示されている。エラーバーは平均値の標準偏差を表し、倍率変化は各ウイルスの「ウイルスのみ」条件に対するものである。ns、p>0.05;*、p<0.05;**、p<0.01;***、p<0.001;****、p<0.0001。
図4】A20ペプチドの組み込みがαvβ6標的化をもたらすことを示す。 A)DG構造ループにA20標的化ペプチドを挿入したHAdV-D10ノブドメインの予測構造モデリング。構造は、D種構造Ad19p(PDB ID:1UXB)に基づいていた。A20アミノ酸配列NAVPNLRGDLQVLAQKVARTを緑色で強調した。B)フローサイトメトリーによって決定されたCARおよびαvβ6細胞表面受容体について陽性のBT20細胞の割合を示すヒストグラム。C)HAdV-C5、HAdV-D10およびHAdV-C5/kn10偽型のBT20細胞形質導入。ウイルス感染を、感染の48時間後に導入遺伝子ルシフェラーゼの発現によって測定した。D)受容体ブロッキング抗体の存在下でのBT20細胞の形質導入。BT20細胞を抗体(IgGおよび抗αvβ6)と30分間プレインキュベートした後、氷上で1時間感染させた。未結合のウイルスを洗浄によって除去し、感染の48時間後にルシフェラーゼレベルを測定した。データをn=3の平均としてプロットし、エラーバーは標準偏差を示す。有意性は、二元配置ANOVA、続いてテューキーの多重比較検定を使用して決定した。ns、p>0.05;*、p<0.05;**、p<0.01;***、p<0.001;****、p<0.0001。
図5】A20ペプチドを有するHAdV-C5およびHAdV-D10ベクターの形質導入を示す。 A549、BT20およびKyse 30細胞を、HAdV-C5およびHAdV-D10ベクターならびにA20改変ベクターの両方に、10000vp/細胞のウイルス量で感染させた。GFP導入遺伝子の発現を、感染の72時間後にフローサイトメトリーを使用して測定した。表は、フローサイトメトリーによって決定された、細胞表面受容体、CARおよびαvβ6の発現の百分率を示す。示したデータは、3連値の平均であり、エラーバーは平均の標準誤差を表す。統計学的有意性は、テューキーの多重比較検定を使用して、二元配置702 ANOVAによって決定した。ns、p>0.05。*、p<0.05;**、p<0.01;***、p<0.001;****、p<0.0001。
図6】標識されたHAdV-D10ベクターのαvβ6標的化を評価する顕微鏡法 A)Kyse-30細胞におけるAlexa Fluor 488標識HAdV-D10およびHAdV-D10.A20の細胞内輸送。緑色、Alexa Fluor 488標識HAdV;青色、DAPIで染色された核;灰色、反射。画像は、共焦点スタックの最大値投影である。代表的な共焦点画像を示す。スケールバーは10μm。B)細胞あたりのウイルス粒子の数として表されるウイルス内在化効率の定量。水平バーは平均を表し、エラーバーは標準偏差を示し、分析した細胞の数を(N)に示す。*** P<0,001;**** P<0,0001。
図7】血清の存在下でのA20ペプチドを有するHAdV-C5およびHAdV-D10の感染を示す。 A)様々な濃度(40%、706 20%、10%、5%、2.5%および血清なし)の基礎培地で希釈した血清を用いてウイルスを15分間プレインキュベートした。Kyse 30細胞を、各血清希釈液について3連で5000vp/細胞で感染させた。GFP導入遺伝子の発現を、感染の72時間後にフローサイトメトリーを使用して測定した。B)表は、各血清希釈液について血清なしのウイルス感染と比較した場合の倍率変化を示す。示したデータは、3連値の平均であり、エラーバーは平均の標準偏差を表す。C)統計的差異を強調する個々のグラフ。統計学的有意性は、ダネットの多重比較検定を使用して、一元配置ANOVAによって決定した。D)インビボでのHAdV-D10およびHAdV-D10A20の生体内分布を示すGFP ELISA。雌NSGマウスにBT20細胞を皮下接種し、異種移植片の成長をモニタリングした。GFP発現HAdVベクターを尾静脈への注射によって静脈内投与し、感染の72時間後に腫瘍および肝臓を採取した。総タンパク質を抽出し、BCAアッセイ(Pierce)を使用して評価した。GFPレベルを、GFP Simplestep ELISA(Abcam)を使用して50μgの総タンパク質中で測定し、二重平均から計算し、GraphPadソフトウェアを使用して濃度を標準曲線から補間した。データは、平均(n=4)および平均の標準誤差を表す。統計は、ウイルスのみと有意に異なることを示した。ns、p>0.05;*、p<0.05;**、p<0.01;***、p<0.001;****、p<0.0001。
図8】野生型HAdV-C5、HAdV-D10およびHAdV-D10.A20を用いた細胞生存率アッセイを示す。 A)A549(αvβ6低)およびBT20(αvβ6高)細胞を、野生型HAdV-C5およびHAdV-D10ならびにA20改変を有する野生型HAdV-D10に5000vp/細胞のウイルス量で感染させた。CellTiter-Glo(登録商標)Luminescent Cell Viability Assay(Promega)を使用して、感染の数時間後に細胞殺傷を測定した。示したデータは、3連値の平均であり、エラーバーは標準偏差を表す。統計学的有意性は、テューキーの多重比較検定を使用して、二元配置ANOVAによって決定した。ns、p>0.05;*、p<0.05;**、p<0.01;***、p<0.001;****、p<0.0001。B)BT20異種移植片を有するマウスに、HAdV-D10およびHAdV-D10.A20(10×1010vp/側腹部)ならびにPBS対照を腫瘍内(IT)注射によって投与した。腫瘍成長を、投与後9日間にわたってノギスで定期的に測定した。データは平均(n=4)を表し、有意性はマン・ホイットニー検定によって決定した。
図9】インビボでのHAdV-D10およびHAdV-D10A20の生体内分布を示すGFP ELISAを示す。 HAdV-D10およびHAdV-D10.A20の生体内分布をインビボで評価した。雌NSGマウスにBT-20細胞を皮下接種し、異種移植片の成長をモニタリングした。GFP発現HAdVベクターを尾静脈への注射によって静脈内投与し、感染の72時間後に臓器を採取した。タンパク質を凍結肝臓、腫瘍、肺、腎臓、脾臓および心臓から抽出し、総タンパク質を、BCAアッセイ(Pierce)を使用して評価し、GFPレベルを、GFP Simplestep ELISA(Abcam)を製造者の説明書に従って使用して50μgの総タンパク質中で測定した。データは二重平均を表し、GraphPadソフトウェアを使用して濃度を標準曲線から補間した。標準曲線範囲内に入らなかったデータはプロットされていない。統計学的有意性は、両側対応のあるt検定によって決定した。ns、p>0.05;*、p<0.05;**、p<0.01;***、p<0.001;****、p<0.0001。
図10】構造の選択された部分の周りの電子密度。観察された密度は、1Åの輪郭レベルで青色であり、正の差は+3Åで緑色であり、負の差は-3Åで赤色である。
図11】Ad10ファイバーノブタンパク質のタンパク質配列、アクセッション番号BAM66698。
図12】ウイルス複製を制限するためのE1Aタンパク質の位置103~110(LRCYEEGF)におけるE1A(遺伝子)8アミノ酸欠失を示すタンパク質配列。
図13】溶血によるCAR結合を実証するための赤血球凝集アッセイ。 HAdV-C5、HAdV-C5.KO1、HAdV-D10およびHAdV-C5/D10Kを、PBS中の1%赤血球溶液と2.5×108個のウイルス粒子の濃度で合わせた。
図14】静脈内注射の72時間後の脾臓におけるHAdV-C5およびHAdV-D10の形質導入。GFPレベルを、GFP Simplestep ELISA(Abcam)を使用して50μgの総タンパク質中で測定し、二重平均から計算し、GraphPadソフトウェアを使用して濃度を標準曲線から補間し、変換した。平均の対数(n=4)および平均の標準偏差を示した。統計学的有意性は、両側対応のないt検定によって決定した。ns、p>0.05;*、p<0.05;**、p<0.01;***、p<0.001;****、p<0.0001。
図15】PBS、HAdV-D10およびHAdV-D10.A20で腫瘍内処置したマウス由来のBT20腫瘍切片を、細胞死のマーカーとしてのガンマH2AXについて染色した。
【0049】
[表1]HAdv-D10ファイバーノブタンパク質結晶統計値
[表2]ウイルスベクターの作製に使用されたプライマー
【発明を実施するための形態】
【0050】
材料および方法
組換えファイバーノブタンパク質の作製
組換えHAdV-C5およびHAdV-D10ファイバーノブタンパク質を、pREP-4プラスミドを有するSG13009大腸菌(Escherichia coli)およびDNA配列をコードする関連するファイバーノブを含むpQE-30発現ベクターから作製した。グリセロールストックを使用して、100μg/mLのアンピシリンおよび50μg/mLのカナマイシンを含有する20mLのLBブロスに接種し、一晩培養した。一晩培養物を、100μg/mLのアンピシリン、50μg/mLのカナマイシンおよび8mLのグリセロール(0.8%)を補充した1LのTB(Terrific Broth、改変、Sigma-Aldrich)に添加した。培養物を、OD600=0.6が測定されるまで37℃の振盪インキュベーター(250rpm)に入れた。37℃で4時間インキュベートする前に、IPTGを0.5mMの最終体積に添加することによって、pQE-30由来の組換えファイバーノブの発現を誘導した。4000gで10分間、4℃で遠心分離することによって細菌を回収した。ペレットを精製前に-80℃で保存した。解凍したペレットを溶解緩衝液(50mMのTris[pH8.0]300mMのNaCl、1%(v/v)のNP40、1mg/mLのリゾチーム、1mMのβ-メルカプトエタノール)に再懸濁し、溶解を助けるために撹拌しながら室温で30分間インキュベートした。溶解物を30,000gでの30分間の遠心分離によって清澄化し、0.22μmのシリンジフィルター(Millipore、英国、アビンドン)を使用して濾過した。AKTA FPLCを使用して精製を行った。濾過した溶解物を5mLのHisTrap FFニッケルアフィニティークロマトグラフィーカラム(GE Life Sciences、17525501)に2.0mL/分で通し、5カラム容量で溶出緩衝液A(50mMのTris[pH8.0]、300mMのNaCl、1mMのβ-メルカプトエタノール)中に洗浄した。緩衝液Aから緩衝液B(緩衝液A+400mMのイミダゾール)への30分間の勾配溶出によってタンパク質を溶出した。画分を還元SDS-PAGEによって分析し、ファイバーノブを含む画分をプールし、結晶化緩衝液(10mMのTris、[pH8.0]および30mMのNaCl)中のsuperdex 200 10/300サイズ排除クロマトグラフィーカラム(GE 10/300 GL、GE Life Sciences)を使用してさらに精製した。クロマトグラムピーク下の面積と相関する画分を収集し、SDS-PAGEによって分析した。純粋な画分を、結晶化を進めるVivaspin 10,000 MWCO(Sartorius、ドイツ、ゲッティンゲン)中での遠心分離によって濃縮した。
【0051】
HAdV-D10ファイバーノブ(HAdV-D10k)の結晶化および構造決定
結晶化実験は、96ウェルのシッティングドロッププレートで設定した。Molecular Dimensions(UK)製のPACT Premier市販スクリーンを使用して、60mLのスクリーニング液滴に対して200nLのタンパク質液滴を平衡化した。最良の結晶は、0.2MのCaCl2、0.1のMES、20% w/vのPEG 6000、pH6.0の条件で現れた。結晶を薄いプラスチックループに回収し、極低温冷却し、英国、ハーウェルのDiamond Synchrotron Light Sourceに移した。データ収集は、DLS Beamline I04-1で行った。HAdV-D10kの構造決定を以前に記載された方法(48)に従って行った。反映データおよび最終モデルは、Protein Data Bank(PDB、www.rcsb.org)にエントリー6ZC5として寄託した。低分解能形態の構造も決定し、エントリー6QPMとして寄託した。完全な結晶学的精密化統計値および条件を表1に示す。
【0052】
表面プラズモン共鳴
BIAcore 3000(商標)を使用して結合分析データを取得した。CD46、CARおよびDSG2(約500RU)を、10μL/分の遅い流速を使用してCM5センサーチップの表面にアミンカップリングさせた。測定はすべて、25℃のPBS緩衝液(Sigma、英国)中、30μL/分の流速で行った。HAdV-D10ファイバーノブタンパク質を精製し、178μMに濃縮した。各試料について5×1:3段階希釈液を調製し、関連するセンサーチップに注入した。平衡結合定数(KD)値は、特異的平衡結合応答をタンパク質濃度に対してプロットし、続いてラングミュア結合方程式の非線形最小二乗フィッティングを行うことによって、1:1相互作用を仮定して計算した。単一サイクル動態分析のために、上位濃度の200μMのHAdV-D10Kを注入し、続いて段階1:3希釈液を使用して4回注入した。ラングミュア結合(AB=B×ABmax/(KD+B))を仮定してKD値を計算し、速度論的滴定アルゴリズム(BIAevaluation(商標)3.1)を使用してデータを分析した。受容体タンパク質は、以下のように商業的に供給された:
組換えヒトデスモグレイン-2 Fcキメラタンパク質(R&D Systems、947-DM-100)。組換えヒトCXADR Fcキメラタンパク質(CAR;R&D Systems、3336-CX-050)。組換えヒトCD46タンパク質(His Tag)(Sino biological、12239-H08H)。
【0053】
予測的相同性モデリング
CAR結合用の既存のHAdV-C5K(PDB 6HCN)またはCD46結合構造用のHAdV-B11K(PDB 3O8E)のテンプレートを使用して、ファイバーノブタンパク質をCARまたはCD46と複合体化してモデリングした。非タンパク質成分および水素をテンプレートモデルおよび目的のファイバーノブタンパク質から欠失させた。各ファイバーノブタンパク質のCα鎖を、可能な限り低いRMSDを達成するようにアラインメントした。HAdV-D10ファイバーノブタンパク質およびリガンドのみを含むモデルを保存し、YASARAエネルギー最小化サーバを介してYASARA自己パラメータ化エネルギー最小化アルゴリズムを使用してエネルギー最小化を行った。PyMoL視覚化ソフトウェアを使用して、公開のために結果を視覚化し、適合させた。
【0054】
組換えノブタンパク質を使用したIC50アッセイ
CHO-CAR細胞を回収し、20,000細胞/ウェルを96ウェルV底プレート(Nunc(商標);249662)に移した。播種前に細胞を冷PBSで2回洗浄し、氷上に保った。組換え可溶性ノブタンパク質の段階希釈液を無血清RPMI-1640中で構成して、0.0001~100μg/10細胞の最終濃度範囲を得た。組換えファイバーノブタンパク質希釈液を3連で細胞に添加し、氷上で1時間インキュベートした。未結合のファイバーノブタンパク質を冷PBS中で2回洗浄することによって除去し、一次CAR RmcB(Millipore;05-644)抗体を添加して利用可能なCAR受容体に結合させた。一次抗体を氷上での1時間のインキュベーション後に除去し、細胞をPBS中でさらに2回洗浄し、Alexa-647標識ヤギ抗マウスF(ab’)2(ThermoFisher;A-21237)と共に氷上で30分間インキュベートした。抗体をPBS中2μg/mLの濃度に希釈した。細胞を洗浄し、4%パラホルムアルデヒドを使用して固定し、染色をAttune NxT(ThermoFisher)でフローサイトメトリーによって検出した。FlowJo v10(FlowJo,LLC)を使用して、細胞集団、シングレットおよびAlexa-647陽性細胞に対する連続ゲーティングによって分析を行った。各試料中のAlexa-647陽性単一細胞集団の平均蛍光強度(MFI)を前述のように決定し、GraphPadソフトウェアを使用して非線形回帰によってIC50曲線をフィッティングしてIC50濃度を決定した。
【0055】
細胞表面受容体染色
細胞を回収し、96ウェルV底プレート(Nunc(商標);249662)に100,000細胞/ウェルの密度で播種した。細胞を冷FACs緩衝液(PBS中5%のFBS)で洗浄した後、100μLの一次抗体を添加した。抗CAR(RmcB,3022487;Millipore)および抗αvβ6(MAB20772;Millipore)を2μg/mLの濃度で使用した。一次抗体を氷上での1時間のインキュベーション後に除去し、細胞をFACs緩衝液で2回洗浄し、Alexa-647標識ヤギ抗マウスF(ab’)2(ThermoFisher;A-21237)の1:500希釈液と共に氷上で30分間インキュベートした。染色された細胞を4%パラホルムアルデヒドを使用して固定した後、Accuri C6(BD Biosciences)でフローサイトメトリーによって測定した。FlowJo v10(FlowJo,LLC)を使用して、細胞集団、シングレットおよびAlexa-647陽性細胞に対する連続ゲーティングによって分析を行った。
【0056】
細胞培養
細胞株は、American Type Culture Collection(ATCC)または共同研究者のいずれかから供給された。細胞を、ヒト組織法(HTA)認定細胞培養インキュベーター(HERA Cell、Thermo Scientific)で、5%のCOの加湿雰囲気下、37℃で成長させた。哺乳動物細胞株を、細胞株特異的培地およびサプリメント中で必要に応じて継代培養した(80~100%コンフルエント)。Kyse-30およびA549は、ロズウェルパーク記念研究所1640(RPMI;Sigma、#R0883)で維持した。BT20細胞を最小必須培地イーグル(EMEM、α改変;Gibco、#11095080)中で成長させた。CHO由来細胞をダルベッコ改変イーグル培地:Nutrient Mixture F-12(DMEM/F-12;Gibco、#10565018)中で培養した。基礎培地に、10%のウシ胎仔血清、熱不活性化(FBS;Gibco、#10500-064)、1%のL-グルタミン(ストック200mM;Gibco、#25030-024)、2%のペニシリンおよびストレプトマイシン(Gibco、#15070-063)を補充した。
【0057】
ウイルスベクターの作製
偽型HAdV-C5/kn10およびHAdV-C5/kn10.A20ベクターを、以前に記載された方法(33、49)を使用してAdZ組換えによって作製した。HAdV-D10ゲノムを含有するBAC DNAを作製するために、HAdV-D10ウイルスをATCCから得て、A549細胞で継代した。ウイルスストックを標準的な方法によって調製し、QIAamp MinElute Virus Spin Kitを使用してDNAを抽出した。Ad10ゲノムの各末端に相同性の500b.p.を含む捕捉BACを作製し、SW102細菌において組換えによってゲノムを捕捉するために使用した。これにより、さらなる組換えによってウイルスゲノムの迅速かつ効率的な操作が可能になった。E1およびE3遺伝子を欠失させてベクターを非複製性にし、HAdV-D10 E4orf6領域をHAdV-C5 E4orf6で置き換えて293細胞における産生を増強した。GFPまたはルシフェラーゼ導入遺伝子を、E1領域を置き換えるCMVプロモーターの制御下で挿入した。HAdV-D10を、HAdV-D10ファイバーノブのDGループへのA20ペプチドのαvβ6挿入に再標的化した。使用したプライマーを表2に詳述する。
【0058】
ウイルスの調製および精製
製造業者の説明書(Nucleobond BAC 100、Macherey-Nagel)に記載されているようにマキシプレップキットを使用してDNAを増幅した。DNA濃度を、Nanodrop ND-1000(Thermo Scientific、英国)を使用して決定した。T-REX細胞または293β6細胞のT25 CELLBINDフラスコへのリポフェクタミントランスフェクションによってウイルス粒子を作製した。CPEが明らかになった時点で細胞を収集し、それぞれの細胞株を使用してウイルスを増幅した。塩化セシウム(CsCl)2段階精製法を使用して純粋なウイルスを抽出した。PBSへの透析を伴うCsCl精製を使用して、Alexa-Fluor 488標識ウイルスを調製した。次いで、ウイルス粒子を、20倍過剰のAlexa-Fluor488-TFP(Molecular Probes)と共にRTで2時間インキュベートした。Zeba Spin脱塩カラム(Pierce)を使用して、標識ウイルス粒子を精製した。ウイルス力価を、microBCAおよびNanoSight(Malvern Panalytical)技術の両方を使用して決定した。ウイルスを長期保存のために-80℃で維持した。
【0059】
ウイルス形質導入アッセイ
感染の24時間前に、滅菌96マイクロウェルNunc組織培養プレート(Thermo Scientific、#163320)に細胞を適切な密度で播種した。細胞をPBSで洗浄し、無血清培地中で記載の濃度に希釈したウイルスを3連で添加した。プレートを37℃で3時間インキュベートし、次いで、ウイルス希釈液を完全成長培地と交換した。ウイルス形質導入を感染後48または72時間のいずれかで測定した。ルシフェラーゼ発現を、Luciferase Assay Systemキットを製造者のプロトコルに従って使用して検出した(#E1501;Promega UK Ltd、英国、サウサンプトン)。Pierce(商標)BCA Protein Assay Kit(#23227;Thermo Scientific、英国、ラフバラー)を使用して決定されたタンパク質濃度(mg/mL)および吸光度を、iMark(商標)Microplate Absorbance Reader(BioRad、英国、ハーフォードシャー)でλ570nmにおいて測定した。GFP発現を、Attune NxT(ThermoFisher)を使用してフローサイトメトリーによって測定した。細胞をトリプシン処理し、FACs緩衝液(PBS中5%のFBS)に再懸濁し、96ウェルV底プレート(Nunc(商標);249662)に移した。細胞を冷PBSで洗浄し、4%パラホルムアルデヒドを使用して4℃で10分間固定した。BL-1チャネルでGFPを検出し、FlowJo v10(FlowJo,LLC)を使用して、細胞集団、シングレットおよびGFP陽性細胞を連続的にゲーティングすることによって生データを分析した。GFP発現を、非感染対照と比較したGFP陽性細胞の百分率によって定量した。
【0060】
ノイラミニダーゼアッセイ
A549細胞を20,000細胞/ウェルの密度で播種し、一晩接着させた。細胞をPBSで2回洗浄した後、Vibrio Choleraa製のノイラミニダーゼ酵素(11080725001、Roche)50μLを、50mU/mLで使用して添加した。細胞を37℃で1時間インキュベートした後、冷PBSで洗浄した。切断されたシアル酸が補充されないことを確実にするために、ウイルス形質導入を氷上で前述のように行った。
【0061】
FX形質導入
生理学的濃度のヒト凝固FXが形質導入効率に及ぼす影響を評価するために、ウイルス形質導入を、上記のルシフェラーゼアッセイについて記載したように行った。ウイルス希釈液を、10μg/mLのFX(#HCX0050、Haematologic Technologies、Cambridge Bioscience、英国、ケンブリッジ)を補充した無血清培地中で3時間調製した。
【0062】
共焦点顕微鏡法
Kyse-30細胞を、24ウェルプレート中のカバースリップ上に20000細胞/ウェルの密度で播種した。翌日、細胞に25000または50000vp/細胞の濃度でAlexa-Fluor 488標識ウイルスを感染させ、37℃に3時間移した。ウイルスを除去し、プレートを37℃に72時間戻し、その後、細胞をPBS中の4%パラホルムアルデヒドによりRTで10分間固定した。カバースリップを、核を染色するためにDAPIを含有するVECTASHIELD Antifade Mounting Media(H-100-10)の1滴を使用してスライドに取り付けた。共焦点顕微鏡法を、Leica TC SP2 AOBS走査型顕微鏡を使用して行い、画像を、Leica Application Suite X(LASX)を使用して処理した。
【0063】
血清の存在下でのウイルス形質導入
ウイルス形質導入に対する中和抗体の効果を決定するために、健康なドナーの血液から血清を採取した。血清を基礎培地で80%~5%に連続的に半分希釈した。血清希釈液を、5000vp/細胞を含有する基礎培地と共に1:1の比で添加して、40%~2.5%の最終ウェル血清濃度範囲を得た。記載のようにフローサイトメトリーによってGFP発現を測定した。
【0064】
細胞生存率アッセイ
細胞を、10,000細胞/ウェルの密度で、白色不透明底96ウェルプレート(Corning(商標)3915)に3連で播種した。ウイルス感染の24時間前に細胞を播種した。野生型HAdV-C5、HAdV-D10およびHAdV-D10.A20を5000vp/細胞の濃度で細胞に添加した。プレートを37℃でインキュベートし、CellTiter-Glo(登録商標)Luminescent Cell Viability Assay(Promega)を使用して生存率を測定した。CellTiter-Glo試薬をマニュアルに従って調製し、50μLの試薬を細胞に添加した。プレートを光から保護し、振盪して細胞を完全に溶解した後、マルチモードプレートリーダー(FLUOstar Omega、BMG Labtech、英国、アリスバーリー)を使用して発光を読み取った。
【0065】
インビボ研究
雌NSGマウスに6×10個のBT-20細胞/側腹部を皮下移植し、異種移植片の成長をモニタリングした。腫瘍が確立された場合、合計1×1011個の複製欠損ウイルス粒子を静脈内尾静脈注射によって各マウス(n=5)に投与した。肝臓、肺、腎臓、脾臓、心臓および腫瘍を感染の72時間後に採取した。組織を-80度で保存した。組織を、TissueRuptor(Qiagen)を使用してホモジナイズした。GFP SimpleSTEP ELISA(Abcam,ab171581)に推奨されるように凍結組織からタンパク質を抽出し、キットプロトコルに従ってGFPを測定した。総タンパク質を、BCAアッセイ(Pierce)を使用して決定し、すべての試料をELISAの前に50μgに希釈した。Cytation 5マイクロプレートリーダー(Biotek)を使用してOD450で吸光度を測定した。複製能のある野生型の分析のために、細胞の注射の10日後、HAdV-D10およびHAdV-D10.A20(10×1010vp/側腹部)ならびにPBS対照を腫瘍内(IT)注射によって投与した。ノギスを用いて腫瘍成長を定期的に測定し、15%以下の体重減少が観察されることを確かめた。投与の9日後にマウスを回収した。すべての動物実験は、カーディフ大学の動物倫理委員会によって承認された。
【0066】
統計
特に明記しない限り、生データの分析はGraphPadを使用して行った。データは、3連の平均として示され、標準誤差(SEM)または平均の標準偏差(SD)を有する。示されているように統計分析を行い、統計学的有意性を以下のように示した;ns=p>0.05;*=p<0.05;**287=p<0.01;***=p<0.001;****=p<0.0001。
【0067】
結果
HAdV-D10ノブは既知のアデノウイルス受容体に弱い親和性で結合する
本発明者らは、それぞれエントリー6ZC5および6QPMとしてProtein Data Bank、PDBに寄託された、2.5Åおよび3.4Åの2つの形態のHAdV-D10ファイバーノブ(HAdV-D10k;図1A)の結晶構造を決定した。結晶化条件、データ収集および精密化統計値を表1に含める。図10の構造の選択された部分の周りに電子密度マップが示されている。D種アデノウイルスと細胞受容体との相互作用はあまり理解されていない。したがって、本発明者らは、いくつかの既知のアデノウイルス受容体へのHAdV-D10の結合を調べた。3つの十分に記載されたアデノウイルス受容体、CAR(C種の一次受容体)CD46およびDSG2(B種アデノウイルス相互作用に関連する)へのHAdV-D10kの結合を、表面プラズモン共鳴を使用して定量した(図1B)。HAdV-D10kは3つすべての受容体に結合することができたが、相互作用はCD46およびDSG2の両方について弱かった(KD:20μMおよび125μM)。受容体-ノブ複合体の解離が速すぎて動態を測定することができなかったため、これらの受容体のオン/オフ速度は測定することができなかった。HAdV-C5k、HAdV-B35kおよびHAdV-B3kの結合動態も示されており、これらは、それぞれCAR、CD46およびDSG2に結合する対照である。本発明者らは、HAdV-D10がCD46およびDSG2(0.44μM)よりもCARと強い相互作用を形成し得ることを実証した。これは、HAdV-C5ノブ(0.76nM)へのCAR結合と比較して弱い相互作用であると依然として考えられる。本発明者らは、HAdV-D10がCARと相互作用する能力をさらに詳細に調べた。組換えHAdV-D10ノブタンパク質のIC50レベルを、CHO-CAR細胞を使用して計測した(図1C)。結合親和性を、抗CAR抗体を使用して定量し、続いて蛍光標識二次抗体で染色した。フローサイトメトリーを使用して蛍光のレベルを測定し、平均蛍光強度(MFI)としてGraphPadにプロットした。データは、IC50値によって示されるように、HAdV-D10がHAdV-C5よりも明らかに16.5倍低い親和性でCARに結合することを実証している。CARとの複合体における三量体HAdV-D10ノブの予測的相同性モデリングにより、HAdV-D10kがCARとの構造的界面を形成することができることが確認された(図1D)が、伸長されたDGループはCARへの結合を阻害し、立体障害の可能性のためにHAdV-C5よりも全体的に低い親和性をもたらす(図1E)。
【0068】
本発明者らは、HAdV-D10kとCD46との間の予測された弱い相互作用が細胞の付着および感染をもたらすのに十分であるかどうかを調べた。本発明者らは、まず、予測的相同性モデリングを使用してCD46とHAdV-D10kとの間の相互作用をモデリングした(図1F)。HAdV-B11を、既知のCD46結合アデノウイルスとして比較として使用した。HAdV-D10は、赤いダッシュで示された、HAdV-B11よりもはるかに少ない潜在的結合部位を示した。したがって、本発明者らの相同性モデルは、表面プラズモン共鳴データを確認し、CD46と形成されるいかなる潜在的な相互作用も弱いであろうことを確認する。
【0069】
本発明者らは次に、ウイルス形質導入アッセイにおけるこれらの受容体の使用を評価した。CHO-K1細胞(既知のHAdV受容体を発現しない)、CHO-CARおよびCHO-BC1細胞(それぞれCARおよびCD46を発現する)を偽型HAdV-C5/kn10ベクターに感染させた(図2A)。HAdV-C5/kn10は、CHO-K1細胞に形質導入することができなかったが、CAR受容体の使用のためにCHO-CARに感染することができた。HAdV-C5/kn10はCHO-BC1に形質導入することができず、やはりHAdV-D10によるCD46使用の重複性が強調された。これは、本発明者らのSPRおよびモデリングデータの両方と一致し、CD46の弱い結合が観察されたが、CD46係合が生産性感染をもたらすほど十分に頑強ではないことを示唆している。したがって、HAdV-D10は、細胞の付着または侵入のための機構としてCD46を使用することができない。
【0070】
HAdV-D10がCARに結合し、侵入受容体としてCARを使用することができることを確立した後、本発明者らは、HAdV-D10ファイバーノブを発現するHAdV-C5(HAdV-C5/kn10偽型)がCARを使用して細胞に感染することができるかどうかを調べた(図2B)。CHO-K1細胞およびCHO-CAR細胞を、HAdV-C5組換えノブ(kn5)またはY477T CAR結合変異を有するHAdV-C5組換えノブ(kn5.CAR-ve)のいずれかによるCARブロッキングの存在下で、HAdV-C5/kn10に感染させた。CHO-K1細胞は、付着のために利用可能な受容体の欠如のために限定的なウイルス形質導入を示した。HAdV-C5/kn10は、ブロッキングがない場合、およびkn5.CAR-veタンパク質の存在下の両方でCHO-CAR細胞に形質導入することができたが、kn5タンパク質を使用してCARをブロックした場合、形質導入は有意に減少し、HAdV-C5/kn10がCARに結合すること、およびCARを使用することのいずれもできることが確認された。さらに、本発明者らは、赤血球凝集アッセイを行って、溶血を刺激する赤血球に対するCARの結合を評価した。HAdV-C5を溶血の陽性対照として使用し、消失したCAR結合を有するHAdV-C5.KO1を陰性対照として使用した。予測されたように、HAdV-D10およびHAdV-C5/D10Kは、弱いCAR相互作用のために最小限の溶血を示した(図13)。
【0071】
HAdV-D10はCAR、CD46およびDSG2と弱い相互作用を形成したので、それらが一次受容体として使用される可能性は低い。いくつかのD種アデノウイルスが、シアル酸と結合し、シアル酸を使用することが報告されている。HAdV-D10kがシアル酸を利用するかどうかを調べるために、本発明者らは、ノイラミニダーゼ処理A549細胞をHAdV-C5/kn10に感染させた(図2C)。ノイラミニダーゼで処理した細胞は、ウイルス感染の有意な減少を示した(p=<0.05)。この実験は決定的ではないが、HAdV-C5/kn10が侵入受容体としてシアル酸を使用することができる可能性があることを示唆している。HAdV-D10がシアル酸と結合することができるかどうかを確認するために、さらなる構造解析が必要である。
【0072】
HAdV-D10は凝固第X因子(FX)と相互作用しない
HAdV-D10ベクターを作製するために、ゲノムDNAをBAC内に捕捉して、ウイルスゲノムの迅速かつ効率的な操作を可能にした(図3A)。E1およびE3遺伝子を組換えによって欠失させてベクターを非複製性にし、E4orf6領域をHAdV-C5バージョンで置き換えて293細胞における産生を増強した。GFPまたはルシフェラーゼマーカーをHCMV IEプロモーターの制御下で挿入した。凝固第X因子(FX)は、HAdV-C5と相互作用し、肝臓への形質導入を媒介し、肝毒性、およびHAdV-C5ベースのウイルス療法の治療効果の低下をもたらすことが知られている。Albaら(50)は、HAdV-C5ヘキソンのFX結合領域およびこの相互作用に関与する重要なアミノ酸を、FXに結合しないことが知られているHAdV-D26のヘキソンHVR7領域との比較によって同定した。この相互作用を消失させるための改変は、FXと相互作用しないHAdV-C5ベースの治療法を開発するために必要である。HAdV-D10がFXに結合することができるかどうかを確立するために、本発明者らは、FX結合に関与する重要なアミノ酸を強調するHAdV-C5およびHAdV-D10ヘキソン超可変領域(HVR)のアラインメントを行った(図3B)。このアラインメントは、HAdV-D10が、FX結合を消失させると記載された変異と相同なHVR7領域内のアミノ酸を有することを実証する。したがって、本発明者らは、アミノ酸配列に基づいてHAdV-D10はFXと相互作用することができないと予測し、ウイルス形質導入アッセイを使用してこれを確認した。CHO-K1細胞を、FXの存在下または非存在下でHAdV-C5またはHAdV-D10のいずれかに感染させ(図3C)、ウイルスのみの対照と比較した。FXの存在下でのHAdV-C5について導入遺伝子ルシフェラーゼの産生に137倍の増加があったが(p=<0.0001)、この効果は、FXの存在下での感染に有意差がなかったHAdV-D10感染では観察されなかった(0.8倍の変化)。これを、HAdV-C5およびHAdV-D10 GFP発現ベクターの生体内分布によってインビボでさらに調べた(図3D)。マウスの肝臓で観察されたGFPレベルは、静脈内投与の48時間後に、HAdV-D10と比較して、HAdV-C5で処置したマウスにおいて有意に高かった(P=<0.0001)。有意に低いレベルのGFP発現もまた、HAdV-D10を静脈内投与したマウスの脾臓において観察された(図14)。まとめると、これらのデータは、HAdV-D10がFX相互作用のための重要な結合残基を欠き、細胞侵入の手段としてFXに係合して利用することができないことを示している。
【0073】
HAdV-D10ベクターは、細胞侵入のためにDSG2またはCD46を使用しない
本発明者らは、HAdV-D10ベクターがDSG2およびCD46受容体を使用する能力を評価した。CHO-DSG2と呼ばれる新たに作製されたCHO細胞株を所内で開発した。フローサイトメトリー分析は、IgG対照と比較して、集団の93%がDSG2発現について陽性であることを示した(図3E)。CHO-K1およびCHO-DSG2細胞を、DSG2結合の陽性対照としてHAdV-C5.3を有するHAdV-C5およびHAdV-D10ベクターに感染させた。CHO-K1と比較してCHO-DSG2では有意な形質導入は観察されず、これにより、HAdV-D10はDSG2を細胞侵入の受容体として使用することができないことが確認される(図3F)。
【0074】
最近の研究は、いくつかのD種ウイルスが、ヘキソンの直接係合を介してCD46と相互作用し得ることを示唆している。全血清型を使用して、本発明者らは、Ad10が侵入受容体としてCD46に係合することができるかどうかを調べた(図3G)。HAdV-C5およびHAdV-D10の両方を有するCHO-K1細胞と比較して、CD46を発現するCHO細胞の感染の有意な増加はなかった。両方のウイルスベクターを用いたCHO-CAR細胞で形質導入の増加が観察され(それぞれp=<0.0001およびp=<0.001)、Ad10が細胞受容体としてのCD46に係合しないことを示した。
【0075】
HAdV-D10は、A20ペプチドの挿入によってαvβ6インテグリンに再標的化され得る
次いで、ベクター化HAdV-D10およびHAdV-C5/kn10偽型を、がんウイルス療法適用のための潜在的なベクターとして評価した。本発明者らは、選択的腫瘍標的化を操作するために、A20ペプチドを以前に記載されたHAdV-C5 NULLベクターに組み込んだ(27)。A20
(NAVPNLRGDLQVLAQKVART;配列番号1)は、αvβ6インテグリンに対して高い選択性および親和性を有する口蹄疫ウイルス(FMDV)由来の20aaの長さのペプチドであり、正常な上皮細胞では発現されないが、激しく形質転換された上皮細胞、特に膵臓、乳房、食道および卵巣起源の悪性腫瘍の表面で一般的に発現される。A20ペプチドのアデノウイルスファイバーノブへの組み込みは、ウイルスをこれらのがん細胞に再標的化することが示されている。本発明者らは、このペプチドをHAdV-D10ファイバーノブのDGループに挿入した。SWISS-MODEL相同性モデリングを使用して、構造を予測し、A20ペプチドを発現するHAdV-D10ファイバーノブを比較した(図4A)。このモデリングは、類似の配列同一性(97.24%)を共有するHAdV-D19pのファイバーノブ構造に基づいていた。DGループへの組み込みは、腫瘍細胞の表面のαvβ6インテグリンと相互作用することができる露出したA20ペプチド(緑色)をもたらす。BT20細胞は、高レベルのαvβ6および比較的低いCARレベルを発現するので、HAdV-C5/kn10.DG.A20ベクターを評価するためのモデル細胞株として使用した(図4B)。BT20細胞におけるルシフェラーゼアッセイを使用して、HAdV-C5/kn10.DG.A20の形質導入を測定した。細胞を5000vp/細胞のHAdV-C5、HAdV-D10、HAdV-C5/kn10またはHAdV-C5/kn10.DG.A20に感染させ、感染の48時間後にルシフェラーゼ出力を測定した(図4C)。HAdV-C5/kn10.DG.A20は、この細胞株において低い感染性を有したHAdV-C5、HAdV-D10およびHAdV-C5/kn10と比較して、有意に高いレベル(p=<0.0001)のルシフェラーゼを産生した。この形質導入データがαvβ6インテグリンを介した侵入の結果であることを確認するために、ブロッキングアッセイを行った(図4D)。BT20細胞を抗IgGおよび抗αvβ6抗体と30分間プレインキュベートし、ウイルス感染を氷上で1時間行って抗体が特異的受容体に結合したままであるようにしたことを除いて、実験条件は前述のように維持した。本発明者らは、ウイルスのみの条件でのHAdV-C5/kn10.DG.A20の形質導入が、以前のデータによるHAdV-C5、HAdV-D10およびHAdV-C5/kn10と比較して有意に増加したことを示した(p=<0.0001)。抗αvβ6抗体とのインキュベーションは、ウイルスのみおよびIgG対照と比較して、有意に低下した形質導入をもたらした(p=<0.0001)。本発明者らは、αvβ6インテグリンをブロックするための特異的抗αvβ6抗体の使用がウイルス結合を妨げることを観察した。これらの結果は、HAdV-C5/kn10.DG.A20が、A20ペプチドによって媒介される腫瘍選択的細胞侵入受容体としてαvβ6インテグリンに係合して利用することができることを示している。
【0076】
HAdV-D10.DG.A20はαvβ6インテグリンを介して複数のがん細胞株に感染する
偽型αvβ6標的HAdV-C5/kn10.DG.A20ベクターの作製に加えて、本発明者らは、HAdV-C5/kn10.DG.A20ベクターと同じ位置でA20をHAdV-D10ベクターに挿入することによって、αvβ6を標的とする全HAdV-D10血清型を作製した。これらのベクターのがん選択性を決定するために、本発明者らは、様々なレベルのαvβ6インテグリンおよびCARを発現するいくつかのがん細胞株における形質導入を評価した(図5)。A549、BT20およびKyse 30細胞株は、それぞれ肺癌、乳癌および食道扁平上皮癌に由来している。αvβ6インテグリンおよびCARの細胞表面レベルをフローサイトメトリーによって評価し、表に示した。A549は、αvβ6インテグリンについて陰性であり、CAR陽性であると考えられ、Kyse 30細胞は、αvβ6インテグリンおよびCARの両方を高レベルで発現する。
【0077】
HAdV-C5.RGE.KO1.A20は、ファイバーノブドメインのHIループにA20ペプチドを提示するように改変されたHAdV-C5ベクターを指し、これはまた、ペントンベースにRGD/E変異を有して細胞インテグリンへの結合を防止し、ファイバーノブドメイン(KO1)に変異を有してCAR結合を消失させ、したがって、このウイルスは、天然の細胞受容体に対して消失し、αvβ6インテグリンを発現する細胞にのみ感染することができる。予想されたように、αvβ6インテグリン係合ウイルスは、αvβ6受容体の欠如のためにA549細胞に感染することができなかった。HAdV-C5.RGE.KO1.A20は、αvβ6発現BT20細胞株およびKyse 30細胞株の両方に容易に感染する。興味深いことに、HAdV-D10は、3つすべての細胞株において限定的な感染力を示す。A20ペプチドの導入は、αvβ6インテグリンを介してBT20細胞株およびKyse 30細胞株の両方に感染するHAdV-D10.A20の能力を有意に増加させた(p=<0.0001)。
【0078】
Kyse 30細胞における標識HAdV-D10.DG.A20の増加した形質導入
Alexa Flour 488で標識したHAdV-D10およびHAdV-D10.A20を使用して、これらのウイルスの細胞内輸送を比較した。Kyse-30細胞を、感染前にカバースリップ上に25000vp/細胞および50000vp/細胞で播種した。感染の72時間後に細胞を固定して取り付けた。共焦点顕微鏡を使用して、ウイルス形質導入の差を評価した(図6A)。以前に実証されたように、両方のウイルス濃度でKyse 30細胞におけるHAdV-D10.A20の取り込みの増加があった。このデータは、細胞あたりのウイルス粒子の数として定量されている(図6B)。HAdV-D10は、HAdV-D10.A20よりも有意に少ないウイルス/細胞(p=<0.0001)を含有することが示され、これは、図5に示される形質導入データを支持する。
【0079】
HAdV-D10.A20は高度に中和する血清の存在下で中和されない
HAdV-C5ベースの腫瘍溶解薬の有効性の低下の一因となる主な障害は、HAdV-C5に対する既存の免疫を呈する患者の割合である。HAdV-D10などの代替的な稀な血清型の使用は、より広い集団に有効な治療法を提供し得るが、患者がその疾患の経過にわたってHAdV-C5ベースのウイルス療法に対する免疫を発達させた場合には、有益な第2の治療ラインも提供し得る。本発明者らは、KYSE-30細胞の形質導入に関する、HAdV-C5およびHAdV-D10ベクターと、HAdV-C5に対して高度に中和することが知られている患者血清とのプレインキュベーション(図7A)の効果を調べた。
【0080】
HAdV-C5は、最低濃度の血清(2.5%)でも有効に中和された。HAdV-C5.RGE.KO1.A20は、より高い濃度の血清を必要としたが、>20%の血清の存在によって有効に中和することができた。HAdV-D10の場合、すべての濃度で感染性レベルが低いため、中和血清の効果を検出することはできなかった。しかしながら、HAdV-D10.A20は、Kyse 30細胞に感染し、試験した血清の最高濃度(40%)でさえ中和に抵抗することができた。倍率変化として定量した場合(図7B)、これは、40%血清中のHAdV-C5(6872倍)およびHAdV-C5.RGE.KO1.A20(2100倍)の両方の感染における>2000倍の減少と比較して、HAdV-D10.A20では0.7~1.5の倍率変化の変動をもたらした。これらの変化が統計学的に有意であることを確認するために、本発明者らは、各血清希釈液をウイルスのみに感染した細胞と比較する分析を行い、これを明瞭性のために別々にプロットした(図7C)。HAdV-C5およびHAdV-C5.RGE.KO1.A20は、あらゆる濃度の血清の存在下で感染の有意な低下を示した(p=<0.0001)。HAdV-D10は、その基礎レベルの感染性のために、いかなる有意性も示さなかった。HAdV-D10.A20は、20%血清まで、中和抗体の結果として有効性の減少を示す有意性の変化を示さなかった。HAdV-D10.A20感染は、最高濃度でのみウイルスと比較して低下したが(p=0.05)、これはHAdV-C5ベースのベクターで見られる効果と比較して小さい効果であった。これらのデータは、HAdV-D10が、HAdV-C5ベースのベクターで観察される中和を取り巻く問題を回避する有望なベクターを提供し得ることを示唆している。
【0081】
本発明者らは、インビボでのαvβ6標的化を評価した。皮下BT20異種移植片を有する雌NSGマウスに、静脈内注射によってGFP発現HAdVベクターを全身接種した。肝臓および腫瘍を感染の72時間後に採取した(図7D)。個々のコホート内で変動が観察された(n=5)。肝臓、肺および脾臓のHAdV-D10およびHAdV-D10.A20のGFPレベルに有意な変化はなかったが、HAdV-D10と比較して腫瘍で観察されたHAdV-D10.A20によって媒介されるGFP発現の有意な増加があった(p=<0.05)。
【0082】
野生型複製能HAdV-D10.A20ウイルス療法を使用したαvβ6依存性腫瘍細胞殺傷の増強
本発明者らは、ウイルス療法として野生型複製能HAdV-D10.A20の腫瘍細胞殺傷を調べた。2つの細胞株を5000vp/細胞のHAdV-C5、HAdV-D10およびHAdV-D10.A20野生型に感染させた(図8)。CellTiter-Glo(登録商標)Luminescent Cell Viability Assay(Promega)を使用して、感染の72時間後に細胞生存率を測定した。本発明者らは、野生型HAdV-D10.A20がαvβ6インテグリンを介してBT20細胞に感染し、有意な細胞死を引き起こすことができることを実証した(p=<0.0001)。HAdV-D10.A20による細胞殺傷は、αvβ6インテグリンを発現しないA549細胞では観察されなかった。野生型HAdV-C5感染A549細胞は生存率の減少を引き起こした(p=<0.0001)が、低CAR BT20細胞株では有意な効果は観察されなかった。野生型HAdV-D10は、72時間でA549細胞またはBT20細胞のいずれにおいても有意な細胞死を引き起こさなかった。
【0083】
本発明者らは、次いで、インビトロ有効性に基づいて、これがインビボで有効であり得るかどうかを決定した。BT20異種移植片を有するヌードマウスに、複製能ウイルス療法により腫瘍内注射し、腫瘍成長に対する効果をモニタリングした(図8B)。HAdV-D10.A20の直接腫瘍内投与は、HAdV-D10およびPBSと比較した場合、8日後に腫瘍体積の有意な低下をもたらした。HAdV-D10およびHAdV D10.A20ウイルス療法で処置したマウスでは、予想外の毒性または体重減少の明白な徴候は観察されなかった。腫瘍切片を、細胞死のマーカーであるガンマH2AXについて染色し、細胞死は、HAdV-D10.A20処置腫瘍では観察されたが、HAdV-D10またはPBS処置腫瘍では観察されなかった(図15)。
【0084】
インビボでのHAdV-D10およびHAdV-D10.A20の生体内分布
最後に、本発明者らは、インビボでのHAdV-D10およびHAdV-D10.A20の生体内分布を評価した。皮下BT-20異種移植片を有する雌NSGマウスに、GFP発現HAdVベクターを接種した。肝臓、肺、脾臓、心臓、腎臓および腫瘍を感染の72時間後に採取した。GFP SimpleSTEP ELISAキット(Abcam)に従ってタンパク質を抽出し、総タンパク質50μでGFPレベルを測定した(図9)。HAdV-D10.A20は心臓を除く各臓器でより優勢であった。上昇はあったが、肝臓、肺、心臓、腎臓および脾臓のHAdV-D10およびHAdV-D10.A20のGFPレベルに有意な変化はなかった。HAdV-D10と比較して、腫瘍においてHAdV-D.A20の有意な増加が観察された(p=<0.05)。
【0085】
考察
本発明者らは、ウイルス療法として使用するための新規なD種アデノウイルス、HAdV-D10の適合性を評価した。HAdV-D10を取り巻く文献は極めて限定的であり、その病理学に主に焦点を当てている。したがって、本発明者らは、ファイバーノブ構造ならびにCAR、CD46およびDSG2との結合を含むその結合能力を研究することによって、受容体相互作用のさらなる理解を目指した。DSG2結合は、最も弱い相互作用を有するにもかかわらず、これまでにBII種アデノウイルスの受容体としてのみ記載されているので、特に興味深い。十分に記載されたDSG2使用者であるHAdV-B3もまた、低い親和性でDSG2に結合する。さらなる調査で、本発明者らは、HAdV-D10がCHO-DSG2細胞に感染することができないことを実証し、したがって、他のD種アデノウイルスと同様に、HAdV-D10はDSG2を細胞受容体として使用しないと考えた。観察された最も高いHAdV-D10親和性相互作用はCARとのものであった。組換えHAdV-D10kタンパク質を使用して、本発明者らは、IC50値によって示されるように、HAdV-C5kよりも16.5倍低い親和性でCARにインビトロで結合することを確認した。本発明者らは、結合は弱いが、HAdV-D10はCARに結合し、それを侵入受容体として使用することができると結論付けた。さらに、本発明者らは、HAdV-D10がCD46と弱い相互作用を形成するのみであり、細胞を感染させるのに十分ではないと決定した。予備実験は、HAdV-D10が細胞侵入の機構としてシアル酸を利用することができることを示唆している。
【0086】
HAdV-C5およびHAdV-D10超可変領域のアラインメントは、HAdV-C5 HVR7中に存在する重要なFX結合領域がHAdV-D10ヘキソン中に存在しないことを同定した。HAdV-D10はFXと相互作用せず、したがって、HAdV-D10ベースのウイルス療法は、HAdV-C5ベースの治療法を使用して観察される肝臓における「オフターゲット」分離を回避することができる。
【0087】
A20ペプチドをHAdV-D10のファイバーノブのDGループに挿入した。A20は、卵巣がん、膵臓がん、乳がんおよび食道がんを含むいくつかのがん種においてアップレギュレートされるαvβ6インテグリンにHAdV-C5を再標的化するためにこれまでに使用されている。
【0088】
本発明者らはまた、ウイルス形質導入に対する患者血清中に見られる中和抗体の効果を調べた。HAdV-D10.A20は、40%血清の存在下であっても中和されなかったことから、HAdV-D10は、既存の免疫を回避するための、現在使用されているHAdV-C5ベースのウイルス療法の魅力的な代替法を提供し得ることが示唆される。
【0089】
本発明者らは、野生型およびHAdV-D10.A20を使用して腫瘍特異的細胞殺傷を調べた。HAdV-D10.A20は、αvβ6インテグリンの係合を介してBT20細胞に感染することができ、有意な細胞死をもたらした。
【0090】
本発明者らは、全身適用後のインビボでのGFP発現ベクターの腫瘍および肝臓取り込みを比較し、A20ペプチドの組み込みによる腫瘍選択的形質導入の増加を実証したが、標的組織の他の形質導入は増強されず、全身投与後のHAdV-D10.A20のαvβ6陽性腫瘍への標的化の成功を示した。
【0091】
最後に、本発明者らは、αvβ6低/CAR高 A549およびαvβ6高/CAR低 BT20細胞におけるHAdV-D10.A20の殺腫瘍活性を調べた。HAdV-C5は、CARを介してA549細胞を殺傷したが、BT20細胞を殺傷しなかった。HAdV-D10は、両方の細胞株において一貫して低レベルの活性を示した。HAdV-D10.A20は、αvβ6インテグリンの係合を介してBT20細胞に感染し、有意な細胞死をもたらした。本発明者らは、IT注射によってBT20異種移植片を有するマウスにHAdV-D10およびHAdV-D10.A20を投与し、PBSおよびHAdV-D10と比較した場合、HAdV-D10.A20の投与の9日後に腫瘍体積の有意な減少を観察した。したがって、本発明者らは、がん特異的細胞殺傷が可能であり、さらなる脱標的化改変を必要とせずにインビボで有効性を示したHAdV-D10の高度に腫瘍選択的なバージョンを開発した。
【0092】
したがって、本発明者らは、がん特異的細胞殺傷が可能であり、さらなる脱標的化改変を必要とせずにインビボで有効性を示した高度に標的化されたバージョンのHAdV-D10を開発した。
【0093】
まとめ
本発明者らは、HAdV-D10ファイバーノブの最初に報告された構造を作製し、HAdV-D10kが、CAR、CD46、DSG2およびシアル酸を含むいくつかの既知のアデノウイルス受容体と弱い相互作用を形成することができることを実証した。本発明者らは、HAdV-D10がFXに結合しないこと、すなわち、全身送達した場合にHAdV-D10ベースのウイルス療法の薬物動態を改善し、肝臓における「オフターゲット」取り込みを減少させ得る特徴を実証した。本発明者らは、HAdV-D10が細胞株にわたって限定的レベルの感染性を有することを同定した。これをプラットフォームとして使用して、本発明者らは、腫瘍選択性において操作し、本発明者らは、高度に中和する血清の存在下でさえ、アップレギュレートされたαvβ6インテグリン発現を有するがん細胞に感染して殺傷するHAdV-D10.A20ウイルスの作製に成功した。したがって、本発明者らの知見は、再標的化されたHAdV-D10ベースのベクターが、天然の受容体とのオフターゲット相互作用を低下させて、高親和性「オンターゲット」腫瘍関連受容体への向性を操作するためのプラットフォームを提供することと、集団中の既存の抗HAdV-C5免疫を回避する能力とを組み合わせて、高い治療能を提供し得ることを強調している。HAdV-D10は、より広い集団に有効な治療法を提供し得るが、HAdV-C5ベースのウイルス療法に対する治療関連免疫を獲得した患者の場合には、有益な第2の治療ラインも提供し得る。
【0094】
したがって、そのようなウイルス療法は、免疫ウイルス療法の全身送達を成功させるためのプラットフォームとして大きな将来性を有する。
【表1】
【表2】
【0095】
参考文献
27.H.Uusi-Kerttula,et al.,Ad5NULL-A20-a tropism-modified,αvβ6 integrin-selective oncolytic adenovirus for epithelial ovarian cancer therapies.24,4215-4224(2018)
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33.H.Uusi-Kerttula,et al.,Pseudotyped αvβ6 integrin-targeted adenovirus vectors for ovarian cancer therapies.Oncotarget 7,27926-27937(2016)
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図1A
図1B
図1C
図1D
図1E
図1F
図2A
図2B
図2C
図3A
図3B
図3C
図3D
図3E
図3F
図3G
図4A
図4B
図4C
図4D
図5
図6A
図6B
図7A
図7B
図7C
図7D
図8A
図8B
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
【配列表】
2024512985000001.app
【国際調査報告】