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JP2017025008A - Treatment of retinitis pigmentosa - Google Patents

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JP2017025008A JP2015142810A JP2015142810A JP2017025008A JP 2017025008 A JP2017025008 A JP 2017025008A JP 2015142810 A JP2015142810 A JP 2015142810A JP 2015142810 A JP2015142810 A JP 2015142810A JP 2017025008 A JP2017025008 A JP 2017025008A
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Abstract

【課題】眼疾患の遺伝子治療に関し、遺伝性網膜ジストロフィーの表現型である網膜色素変性症(RP)の治療に用いるアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターの提供。【解決手段】網膜色素変性症に罹患しているか、または網膜色素変性症を発症するリスクのある被験体において、視細胞死を減少させる方法であって、その方法が、毛様体神経栄養因子(CNTF)をコードするヌクレオチド配列を含有するアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを、それを必要とする被験体に投与することを含み、治療を受けた眼において視覚機能が実質的に回復するか又は維持される、方法。AAVベクターがAAV血清型2ゲノムを含有し、CNTFがヒトCNTFである方法。AAVベクターが網膜下注射、直接網膜注射又は硝子体内注射によって、被験体の眼に投与される、方法。【選択図】なしDisclosed is an adeno-associated virus (AAV) vector used for the treatment of retinitis pigmentosa (RP), which is a phenotype of hereditary retinal dystrophy, for gene therapy of eye diseases. A method of reducing photoreceptor cell death in a subject suffering from retinitis pigmentosa or at risk of developing retinitis pigmentosa, comprising: ciliary neurotrophic factor Administering an adeno-associated virus (AAV) vector containing a nucleotide sequence encoding (CNTF) to a subject in need thereof, wherein visual function is substantially restored in the treated eye, or Maintained, the way. The method wherein the AAV vector contains an AAV serotype 2 genome and the CNTF is human CNTF. A method wherein the AAV vector is administered to the eye of the subject by subretinal injection, direct retinal injection or intravitreal injection. [Selection figure] None

Description

本発明は、眼疾患の遺伝子治療に用いる化合物に関する。より詳細には、本発明は、網膜色素変性症(RP)の治療に用いるアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターに関するものであって、このAAVベクターは毛様体神経栄養因子(CNTF)を目に送達することができる。   The present invention relates to a compound used for gene therapy of eye diseases. More particularly, the present invention relates to adeno-associated virus (AAV) vectors for use in the treatment of retinitis pigmentosa (RP), which delivers ciliary neurotrophic factor (CNTF) to the eye. can do.

網膜色素変性症(RP)は、表現型として関連づけられる1群の遺伝性網膜ジストロフィーであって、ゆるやかな視力低下をもたらすものである。およそ3000-4000人に1人がRPに罹患する。   Retinitis pigmentosa (RP) is a group of hereditary retinal dystrophy that is linked as a phenotype, resulting in gradual loss of vision. Approximately 1 in 3000-4000 people suffer from RP.

RPの初期症状には夜間視力および周辺視力の低下がある。病気が進行すると、総合的な視力、中心視力および色覚も冒されることがある。RP症状の発症年齢はさまざまであるが、典型的には10歳から30歳の間であって、悪化の速度には個人差がある。   Early symptoms of RP include reduced night vision and peripheral vision. As the disease progresses, total vision, central vision and color vision may also be affected. The age of onset of RP symptoms varies, but is typically between 10 and 30 years, and the rate of deterioration varies from individual to individual.

RPは通常、桿体視細胞の進行性の変性によって引き起こされる。しかしながら、網膜色素上皮(RPE)および錐体視細胞も、病気の進行中に変性する可能性がある。   RP is usually caused by progressive degeneration of rod photoreceptors. However, retinal pigment epithelium (RPE) and cone photoreceptors can also degenerate during disease progression.

いくつかの化合物が、網膜神経細胞の維持に、ある程度の効果を有することが判明しており、これには脳由来神経栄養因子(BDNF; Okoye, G. et al. (2003) J. Neurosci. 23: 4164-4172)、グリア細胞株由来神経栄養因子(GDNF; McGee Sanftner, L.H. et al. (2001) Mol. Ther. 4: 622-629; Buch, P.K. et al. (2006) Mol. Ther. 14: 700-709)、および毛様体神経栄養因子(CNTF)などがある。CNTFは、酸化ストレスおよび実験的緑内障のモデルにおいて、網膜神経節細胞死を防ぐことが判明している(Ji, J.Z. et al. (2004) Eur. J. Neurosci. 19: 265-272; Leaver, S.G. et al. (2006) Eur. J. Neurosci. 24: 3323-3332; MacLaren, R.E. et al. (2006) Exp. Eye Res. 83: 1118-1127; Maier, K. et al. (2004) Brain Pathol. 14: 378-387; Pease, M.E. et al. (2009) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 50: 2194-2200)。   Several compounds have been found to have some effect on the maintenance of retinal neurons, including brain-derived neurotrophic factor (BDNF; Okoye, G. et al. (2003) J. Neurosci. 23: 4164-4172), glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF; McGee Sanftner, LH et al. (2001) Mol. Ther. 4: 622-629; Buch, PK et al. (2006) Mol. Ther. 14: 700-709), and ciliary neurotrophic factor (CNTF). CNTF has been shown to prevent retinal ganglion cell death in models of oxidative stress and experimental glaucoma (Ji, JZ et al. (2004) Eur. J. Neurosci. 19: 265-272; Leaver, SG et al. (2006) Eur. J. Neurosci. 24: 3323-3332; MacLaren, RE et al. (2006) Exp. Eye Res. 83: 1118-1127; Maier, K. et al. (2004) Brain 14: 378-387; Pease, ME et al. (2009) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 50: 2194-2200).

数多くの研究から、AAVによる遺伝子デリバリー後のCNTFの持続的発現が、マウスRPモデルにおいて数ヶ月間、視細胞体の保護をもたらす可能性があることが実証されている(Bok, D. et al. (2002) Exp. Eye Res. 74: 719-735; Schlichtenbrede, F.C. et al. (2003) Gene Ther. 10: 523-527; Liang, F.Q. et al. (2001) Mol. Ther. 3: 241-248)。しかしながら、RPのような神経変性疾患のゆっくり進行するという特性、ならびにこうした研究の短期間という特徴のため、観察された視細胞の保護が動物の一生を通じて維持されるかどうか、ならびに決定的に重要なこととして、保護された神経細胞が機能を保持するかどうかは、以前は不明であった。   Numerous studies have demonstrated that sustained expression of CNTF after gene delivery by AAV may result in the protection of photoreceptors for several months in a mouse RP model (Bok, D. et al (2002) Exp. Eye Res. 74: 719-735; Schlichtenbrede, FC et al. (2003) Gene Ther. 10: 523-527; Liang, FQ et al. (2001) Mol. Ther. 3: 241- 248). However, due to the slow progression characteristics of neurodegenerative diseases such as RP, and the short-term nature of these studies, whether observed photoreceptor protection is maintained throughout the life of the animal and is critical Notably, it was previously unknown whether protected neurons retain function.

その上、こうした研究で、CNTF治療が視細胞の解剖学的保存をもたらすことが観察されたが、CNTFのAAVによるデリバリーはRP治療の臨床的用途には適切でないと結論付けられた。具体的には、こうした研究で実施された実験(たとえば、網膜電図検査、ERG)は、ベクター投与後の視覚機能の低下を示している(Schlichtenbrede, F.C. et al. (2003) Gene Ther. 10: 523-527)。   Moreover, although these studies observed that CNTF treatment resulted in anatomical preservation of photoreceptors, it was concluded that delivery of CNTF by AAV was not appropriate for the clinical use of RP treatment. Specifically, experiments performed in these studies (eg, electroretinography, ERG) have shown reduced visual function after vector administration (Schlichtenbrede, FC et al. (2003) Gene Ther. 10 : 523-527).

CNTFを眼に送達する別の先行アプローチは、カプセル化細胞技術を使用したが、これはCNTFを産生する細胞を包含するデバイスを用いるものである。このアプローチに関する研究は、中期的な視細胞の保護にある程度の成功を示したが、適用された投与があまりにも低用量で、しかも時機を逸していたので、視覚機能の保護における有効性を測定することができなかった(Birch, D.G. et al. Long-term follow-up of patients with retinitis pigmentosa (RP) receiving sustained-release CNTF through intraocular encapsulated cell technology implants. ARVO annual meeting (Seattle, WA, 2013); Birch, D.G. et al. (2013) Am. J. Ophthalmol. 156: 283-292 e281)。さらに、この技術は、細胞を包含するデバイスを被験体の眼に移植するために、大きな外科的介入を要し、移植物それ自体も安全性および免疫原性に問題を生じる可能性がある。   Another prior approach to delivering CNTF to the eye used encapsulated cell technology, which uses a device that includes cells that produce CNTF. Research on this approach has shown some success in protecting photoreceptors in the medium term, but the applied dose was too low and timely to measure effectiveness in protecting visual function (Birch, DG et al. Long-term follow-up of patients with retinitis pigmentosa (RP) receiving sustained-release CNTF through intraocular encapsulated cell technology implants. ARVO annual meeting (Seattle, WA, 2013); Birch, DG et al. (2013) Am. J. Ophthalmol. 156: 283-292 e281). Furthermore, this technique requires significant surgical intervention to implant the device containing the cells into the subject's eye, and the implant itself can cause safety and immunogenicity problems.

現在、RPの発症を予防する、または病気の発症後に視力を向上させるために、よいと認められた治療法はない。したがって、RPの治療のために、より詳細には、視覚機能の低下を予防するために、または罹患した個体の視力向上を可能にするために、依然として大きな必要性がある。   Currently, no treatment has been found to be good for preventing the onset of RP or improving vision after the onset of illness. Thus, there is still a great need for the treatment of RP, more particularly to prevent the loss of visual function or to enable the visual enhancement of affected individuals.

Okoye, G. et al. (2003) J. Neurosci. 23: 4164-4172Okoye, G. et al. (2003) J. Neurosci. 23: 4164-4172 McGee Sanftner, L.H. et al. (2001) Mol. Ther. 4: 622-629McGee Sanftner, L.H. et al. (2001) Mol. Ther. 4: 622-629 Buch, P.K. et al. (2006) Mol. Ther. 14: 700-709Buch, P.K. et al. (2006) Mol. Ther. 14: 700-709 Ji, J.Z. et al. (2004) Eur. J. Neurosci. 19: 265-272Ji, J.Z. et al. (2004) Eur. J. Neurosci. 19: 265-272 Leaver, S.G. et al. (2006) Eur. J. Neurosci. 24: 3323-3332Leaver, S.G. et al. (2006) Eur. J. Neurosci. 24: 3323-3332 MacLaren, R.E. et al. (2006) Exp. Eye Res. 83: 1118-1127MacLaren, R.E. et al. (2006) Exp. Eye Res. 83: 1118-1127 Maier, K. et al. (2004) Brain Pathol. 14: 378-387Maier, K. et al. (2004) Brain Pathol. 14: 378-387 Pease, M.E. et al. (2009) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 50: 2194-2200Pease, M.E. et al. (2009) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 50: 2194-2200 Bok, D. et al. (2002) Exp. Eye Res. 74: 719-735Bok, D. et al. (2002) Exp. Eye Res. 74: 719-735 Schlichtenbrede, F.C. et al. (2003) Gene Ther. 10: 523-527Schlichtenbrede, F.C. et al. (2003) Gene Ther. 10: 523-527 Liang, F.Q. et al. (2001) Mol. Ther. 3: 241-248Liang, F.Q. et al. (2001) Mol. Ther. 3: 241-248 Schlichtenbrede, F.C. et al. (2003) Gene Ther. 10: 523-527Schlichtenbrede, F.C. et al. (2003) Gene Ther. 10: 523-527 Birch, D.G. et al. Long-term follow-up of patients with retinitis pigmentosa (RP) receiving sustained-release CNTF through intraocular encapsulated cell technology implants. ARVO annual meeting (Seattle, WA, 2013)Birch, D.G. et al. Long-term follow-up of patients with retinitis pigmentosa (RP) receiving sustained-release CNTF through intraocular encapsulated cell technology implants.ARVO annual meeting (Seattle, WA, 2013) Birch, D.G. et al. (2013) Am. J. Ophthalmol. 156: 283-292 e281Birch, D.G. et al. (2013) Am. J. Ophthalmol. 156: 283-292 e281

本発明者らは、AAVを介したCNTFの発現がマウスモデルにおいて、視細胞の変性からの長期的保護をもたらすことを明らかにした。本発明者らは、反復網膜イメージングを用いて、in vivoで自家蛍光性の錐体視細胞の生存を定量した。この新しいアプローチを用いて、視覚機能に対する副作用なしに視細胞の変性を止めることができるほど十分に高い、CNTFの具体的な用量範囲を特定した。   The inventors have shown that AAV-mediated CNTF expression provides long-term protection from photoreceptor degeneration in a mouse model. We used repeated retinal imaging to quantify the survival of autofluorescent cone photoreceptors in vivo. Using this new approach, a specific dose range of CNTF was identified that was high enough to stop photoreceptor degeneration without side effects on visual function.

驚くべきことに、本発明者らは、生存している錐体細胞が機能、ならびに正しく脳に向かうシグナルを保持していることも実証した。具体的には、本発明者らは視覚野のイメージング、および視覚誘発行動反応の評価を用いて、AAVを介したCNTFの眼へのデリバリーの、視覚機能に及ぼす、予期せぬ有益な効果を発見した。   Surprisingly, the inventors have also demonstrated that living pyramidal cells retain function as well as signals to the brain correctly. Specifically, we used visual cortex imaging and visual evoked behavioral response to evaluate the unexpected beneficial effects of AAV-mediated delivery of CNTF to the eye on visual function. discovered.

本発明者らは、クリニックを訪れる多くのRP患者の眼の表現型にもっとも類似した、桿体の変性がすでに確実となった段階で、錐体視細胞を保護するために、さまざまな投与を行った。本発明者らは、視覚誘導行動実験による標準的な電気生理学的機能評価を組み合わせることで、長期的CNTF治療後に保持される機能的視力の程度を測定する一方で、その所見と、視覚野における高度な信号処理の証拠とを相互に関連づけた。   The inventors have given various doses to protect the cone photoreceptors once the rod degeneration has already been ensured, most similar to the eye phenotype of many RP patients visiting the clinic. went. The present inventors combined the standard electrophysiological functional assessment with visual guidance behavioral experiments to measure the degree of functional visual acuity retained after long-term CNTF treatment, while the findings and in the visual cortex Correlates with evidence of advanced signal processing.

まとめると、本発明者らは思いがけず、AAVを介したCNTFの眼へのデリバリーが、RPの視覚機能の維持および治療に臨床応用できることを見いだした。   In summary, the present inventors have unexpectedly found that delivery of CNTF to the eye via AAV can be clinically applied to maintenance and treatment of the visual function of RP.

したがって、ある態様において、本発明は、網膜色素変性症を治療または予防する方法を提供するが、その方法は、毛様体神経栄養因子(CNTF)をコードするヌクレオチド配列を含有するアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを、それを必要とする被験体に投与することを含む。   Thus, in certain embodiments, the present invention provides a method of treating or preventing retinitis pigmentosa, which method comprises adeno-associated virus (N) containing a nucleotide sequence encoding ciliary neurotrophic factor (CNTF). Administration of the AAV) vector to a subject in need thereof.

AAVベクターは、そのベクターが眼の細胞に感染するか、または形質導入する能力を有する限り、いかなる血清型のものであってもよい(たとえば、いかなるAAV血清型ゲノムおよび/またはカプシドタンパク質を含んでいてもよい)。   The AAV vector may be of any serotype (eg, including any AAV serotype genome and / or capsid protein) as long as the vector has the ability to infect or transduce eye cells. May be).

ある実施形態において、AAVベクターは、AAV血清型1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、または11ゲノムを含有する。別の実施形態において、AAVベクターは、AAV血清型2、4、5、または8ゲノムを含有する。好ましくは、AAVベクターは、AAV血清型2ゲノムを含有する。   In certain embodiments, the AAV vector contains an AAV serotype 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or 11 genome. In another embodiment, the AAV vector contains an AAV serotype 2, 4, 5, or 8 genome. Preferably, the AAV vector contains an AAV serotype 2 genome.

好ましくは、AAVベクターは、AAVベクター粒子の形をとる。   Preferably, the AAV vector takes the form of an AAV vector particle.

ある実施形態において、AAVベクター粒子は、AAV2ゲノムおよびAAV2カプシドタンパク質(AAV2/2);AAV2ゲノムおよびAAV5カプシドタンパク質(AAV2/5);またはAAV2ゲノムおよびAAV8カプシドタンパク質(AAV2/8)を含有する。好ましくは、AAVベクター粒子は、AAV2ゲノムおよびAAV2カプシドタンパク質(AAV2/2)を含有する。   In certain embodiments, the AAV vector particles contain an AAV2 genome and an AAV2 capsid protein (AAV2 / 2); an AAV2 genome and an AAV5 capsid protein (AAV2 / 5); or an AAV2 genome and an AAV8 capsid protein (AAV2 / 8). Preferably, the AAV vector particle contains an AAV2 genome and an AAV2 capsid protein (AAV2 / 2).

本発明のAAVベクター粒子は、1つもしくは複数の天然に存在するAAVの、キメラ、シャッフル、もしくはカプシド改変誘導体であってもよい。具体的には、AAVベクター粒子は、異なるAAV血清型、クレード、クローン、または分離株に由来するカプシドタンパク質配列を同一ベクター内に含有することができる(すなわち、偽型ベクター)。したがって、ある実施形態において、AAVベクターは、偽型AAVベクター粒子の形をとる。   The AAV vector particles of the present invention may be chimeric, shuffled, or capsid modified derivatives of one or more naturally occurring AAV. Specifically, AAV vector particles can contain capsid protein sequences from different AAV serotypes, clades, clones, or isolates in the same vector (ie, a pseudotype vector). Thus, in certain embodiments, the AAV vector takes the form of a pseudotyped AAV vector particle.

ある実施形態において、CNTFはヒトCNTFである。   In certain embodiments, the CNTF is human CNTF.

別の実施形態において、CNTFをコードするヌクレオチド配列は、
(a)配列番号1に対して少なくとも70%の同一性を有するヌクレオチド配列;および
(b)配列番号2に対して少なくとも70%の同一性を有するアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列、
からなる1群から選択され、
そのヌクレオチド配列によってコードされるタンパク質は、配列番号2で表されるタンパク質の天然の機能を実質的に保持する。
In another embodiment, the nucleotide sequence encoding CNTF is
(a) a nucleotide sequence having at least 70% identity to SEQ ID NO: 1; and
(b) a nucleotide sequence encoding an amino acid sequence having at least 70% identity to SEQ ID NO: 2,
Selected from the group consisting of
The protein encoded by the nucleotide sequence substantially retains the natural function of the protein represented by SEQ ID NO: 2.

別の実施形態において、CNTFをコードするヌクレオチド配列は、配列番号1に対して少なくとも70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の同一性を有するヌクレオチド配列を含有するが、そのヌクレオチド配列によってコードされるタンパク質は、配列番号2で表されるタンパク質の天然の機能を実質的に保持する。   In another embodiment, the nucleotide sequence encoding CNTF is at least 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, or 100% identical to SEQ ID NO: 1. The protein encoded by the nucleotide sequence substantially retains the natural function of the protein represented by SEQ ID NO: 2.

別の実施形態において、CNTFをコードするヌクレオチド配列は、配列番号2に対して少なくとも70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の同一性を有するアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列を含有するが、そのアミノ酸配列は、配列番号2で表されるタンパク質の天然の機能を実質的に保持する。   In another embodiment, the nucleotide sequence encoding CNTF is at least 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, or 100% identical to SEQ ID NO: 2. Although it contains a nucleotide sequence that encodes an amino acid sequence having sex, the amino acid sequence substantially retains the natural function of the protein represented by SEQ ID NO: 2.

ある実施形態において、AAVベクターは、CNTFをコードするヌクレオチド配列に機能しうるように連結された分泌シグナル配列を含有する。好ましくは、分泌シグナル配列は、ヒト神経成長因子(NGF)分泌シグナル配列である。   In certain embodiments, the AAV vector contains a secretory signal sequence operably linked to a nucleotide sequence encoding CNTF. Preferably, the secretion signal sequence is a human nerve growth factor (NGF) secretion signal sequence.

ある実施形態において、分泌シグナル配列は、配列番号3または7に対して少なくとも70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の同一性を有するヌクレオチド配列を含有するが、そのヌクレオチド配列によってコードされるペプチドは、それが機能するように連結されたCNTFの、発現細胞からの分泌を引き起こす。   In certain embodiments, the secretory signal sequence has at least 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, or 100% identity to SEQ ID NO: 3 or 7. A peptide containing a nucleotide sequence having, but encoded by that nucleotide sequence, causes secretion of CNTF operably linked from the expressing cell.

ある実施形態において、AAVベクターは、網膜下注射、直接網膜注射、または硝子体内注射によって被験体の眼に投与される。好ましくは、AAVベクターは、網膜下注射によって被験体の眼に投与される。網膜下注射は、本明細書に記載の2段階網膜下注射法によって実施することができる。   In certain embodiments, the AAV vector is administered to the eye of the subject by subretinal injection, direct retinal injection, or intravitreal injection. Preferably, the AAV vector is administered to the subject's eye by subretinal injection. Subretinal injection can be performed by the two-stage subretinal injection method described herein.

ある実施形態において、AAVベクターは被験体に、単回用量で投与される。   In certain embodiments, the AAV vector is administered to the subject in a single dose.

AAVベクターはたとえば、mL当たり約1-2×1011、1-2×1012または1-2×1013ゲノム粒子(gp)の濃度の懸濁液とすることができる。したがって、約2×1010 gpのAAVベクターの投与は、たとえば、2×1012 gp/mLの濃度で約10μL用量のAAVベクターを注射することによって投与することができる。当業者は必要に応じて、容易に、AAVベクターの投与量、容量、および濃度を調整することができる。 The AAV vector can be, for example, a suspension at a concentration of about 1-2 × 10 11 , 1-2 × 10 12 or 1-2 × 10 13 genomic particles (gp) per mL. Thus, administration of about 2 × 10 10 gp AAV vector can be administered, for example, by injecting an approximately 10 μL dose of AAV vector at a concentration of 2 × 10 12 gp / mL. One skilled in the art can easily adjust the dosage, volume, and concentration of the AAV vector as needed.

投与されるAAVベクターの容量は、たとえば約1-500μL、たとえば約10-500、50-500、100-500、200-500、300-500、400-500、50-250、100-250、200-250、50-150、1-100または1-10μLとすることができる。好ましくは、注入されるAAVベクター組成物の容量は約100μLである。   The volume of AAV vector administered is for example about 1-500 μL, for example about 10-500, 50-500, 100-500, 200-500, 300-500, 400-500, 50-250, 100-250, 200 -250, 50-150, 1-100 or 1-10 μL. Preferably, the volume of AAV vector composition to be injected is about 100 μL.

ある実施形態において、AAVベクターは、眼球当たり少なくとも2×109、2×1010、2×1011 または2×1012 gpの投与量で投与される。別の実施形態において、AAVベクターは、眼球当たり約2×109、2×1010、2×1011 または2×1012 gpの投与量で投与される。好ましくは、AAVベクターは、眼球当たり2×1011 gpの投与量で、なるべくなら網膜下注射によって、投与される。 In certain embodiments, the AAV vector is administered at a dose of at least 2 × 10 9 , 2 × 10 10 , 2 × 10 11 or 2 × 10 12 gp per eyeball. In another embodiment, the AAV vector is administered at a dose of about 2 × 10 9 , 2 × 10 10 , 2 × 10 11 or 2 × 10 12 gp per eyeball. Preferably, the AAV vector is administered at a dose of 2 × 10 11 gp per eye, preferably by subretinal injection.

本発明者らは驚くべきことに、たとえ桿体細胞の大半またはすべてが変性してしまっていても、たとえば生存している錐体細胞を保護することによって、本発明のAAVベクターを用いた網膜色素変性症の治療が(たとえば視覚機能の維持に)効果を有する可能性があることを見いだした。したがって、ある実施形態において、治療を受ける眼は、AAVベクターの投与時点で、約1億、5千万、2千万、1千万、9百万、8百万、7百万、6百万、5百万、4百万、3百万、2百万、百万、500000、250000、100000、または50000個未満の桿体細胞を含んでいる。別の実施形態において、被験体は、AAVベクター投与の時点で、治療を受ける眼において桿体細胞を実質的に欠いている。別の実施形態において、治療を受ける眼は、AAVベクター投与の時点で、桿体細胞を含有しない。   The inventors have surprisingly found that even if most or all of the rod cells have degenerated, the retina using the AAV vector of the present invention, for example, by protecting living cone cells. It has been found that the treatment of pigment degeneration may have an effect (eg in maintaining visual function). Accordingly, in certain embodiments, the treated eye has about 100 million, 20 million, 20 million, 10 million, 9 million, 8 million, 7 million, 6 million at the time of administration of the AAV vector. Contains less than 10 million, 4 million, 3 million, 2 million, million, 500000, 250,000, 100,000, or 50,000 rod cells. In another embodiment, the subject is substantially devoid of rod cells in the treated eye at the time of AAV vector administration. In another embodiment, the eye to be treated does not contain rod cells at the time of AAV vector administration.

ある実施形態において、網膜色素変性症に起因する視細胞の変性は、被験体の一生を通じて実質的に予防される。視細胞は、錐体細胞および/または桿体細胞、好ましくは錐体および桿体細胞を包含しうる。別の実施形態において、AAVベクター投与時点で、治療を受ける眼に存在する視細胞(たとえば錐体細胞および/または桿体細胞)の数の約90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、15%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、または1%未満が、網膜色素変性症のためにその後、被験体の一生にわたって変性する。   In certain embodiments, photoreceptor degeneration due to retinitis pigmentosa is substantially prevented throughout the life of the subject. The photoreceptor cells may include cone cells and / or rod cells, preferably cones and rod cells. In another embodiment, at the time of administration of the AAV vector, about 90%, 80%, 70%, 60%, 50% of the number of photoreceptor cells (eg, pyramidal cells and / or rod cells) present in the eye being treated. Less than%, 40%, 30%, 20%, 15%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, or 1% are retinal pigment degeneration It then degenerates throughout the life of the subject due to the disease.

別の実施形態において、網膜色素変性症による錐体細胞変性は、被験体の一生にわたって、実質的に予防される。別の実施形態において、AAVベクター投与時点で治療を受ける眼に存在する錐体細胞数の約90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、15%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、または1%未満が、網膜色素変性症のためにその後、被験体の一生にわたって変性する。生存細胞が機能的であり続けることが好ましい。   In another embodiment, cone cell degeneration due to retinitis pigmentosa is substantially prevented throughout the life of the subject. In another embodiment, about 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 15% of the number of pyramidal cells present in the eye being treated at the time of AAV vector administration Less than 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, or 1% will subsequently degenerate throughout the life of the subject due to retinitis pigmentosa . It is preferred that viable cells remain functional.

別の態様において、本発明は、網膜色素変性症に罹患しているか、または網膜色素変性症を発症する危険性のある被験体において、視細胞死を減少させる方法を提供するが、その方法は、毛様体神経栄養因子(CNTF)をコードするヌクレオチド配列を含有するアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを、それを必要とする被験体に投与することを含む。   In another aspect, the present invention provides a method of reducing photoreceptor cell death in a subject suffering from or at risk of developing retinitis pigmentosa, the method comprising: Administering an adeno-associated virus (AAV) vector containing a nucleotide sequence encoding ciliary neurotrophic factor (CNTF) to a subject in need thereof.

AAVベクター、CNTF、および投与方法(たとえば、手法および投与量)は本明細書に記載の通りとすることができる。   AAV vectors, CNTF, and administration methods (eg, techniques and dosages) can be as described herein.

ある実施形態において、治療をうけた眼の視覚機能は、実質的に回復するかまたは維持される。視覚機能(たとえば、本明細書に記載の視覚機能検査によって測定される)は、たとえば、患眼において網膜色素変性症の発症前にあったほぼ同レベルまで回復させることができる。あるいはまた、視覚機能は、たとえば、網膜色素変性症を発症するおそれのある健常者において、またはすでに網膜色素変性症に罹患した被験体において、ほぼ同レベルに維持することができる(たとえば、本発明のAAVベクターの投与後に、網膜色素変性症の結果として、実質的に視覚機能の低下またはより一層の低下は起こらない)。   In certain embodiments, the visual function of the treated eye is substantially restored or maintained. Visual function (eg, as measured by the visual function tests described herein) can be restored to, for example, about the same level that was present in the affected eye prior to the onset of retinitis pigmentosa. Alternatively, visual function can be maintained at about the same level in, for example, healthy individuals who may develop retinitis pigmentosa or in subjects who already have retinitis pigmentosa (eg, the present invention). After administration of the AAV vector, there is substantially no loss of visual function or even more as a result of retinitis pigmentosa).

未治療で放置されると、網膜色素変性症の結果として時間が経つにつれて、桿体細胞の大半もしくはすべてが変性する(たとえば、死滅する)可能性がある。錐体細胞も、病気が進行する間に変性する可能性がある。   If left untreated, most or all of the rod cells can degenerate (eg, die) over time as a result of retinitis pigmentosa. Cone cells can also degenerate as the disease progresses.

ある実施形態において、網膜色素変性症に起因する視細胞の変性は、被験体の一生を通じて実質的に予防される。視細胞は、錐体細胞および/または桿体細胞、好ましくは錐体および桿体細胞を包含しうる。別の実施形態において、AAVベクター投与時点で、治療を受ける眼に存在する視細胞(たとえば錐体細胞および/または桿体細胞)の数の約90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、15%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、または1%未満が、網膜色素変性症のためにその後、被験体の一生にわたって変性する。   In certain embodiments, photoreceptor degeneration due to retinitis pigmentosa is substantially prevented throughout the life of the subject. The photoreceptor cells may include cone cells and / or rod cells, preferably cones and rod cells. In another embodiment, at the time of administration of the AAV vector, about 90%, 80%, 70%, 60%, 50% of the number of photoreceptor cells (eg, pyramidal cells and / or rod cells) present in the eye being treated. Less than%, 40%, 30%, 20%, 15%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, or 1% are retinal pigment degeneration It then degenerates throughout the life of the subject due to the disease.

別の実施形態において、網膜色素変性症による錐体細胞変性は、被験体の一生にわたって、実質的に予防される。別の実施形態において、AAVベクター投与時点で治療を受ける眼に存在する錐体細胞数の約90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、15%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、または1%未満が、網膜色素変性症のためにその後、被験体の一生にわたって変性する。生存細胞が機能的であり続けることが好ましい。   In another embodiment, cone cell degeneration due to retinitis pigmentosa is substantially prevented throughout the life of the subject. In another embodiment, about 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 15% of the number of pyramidal cells present in the eye being treated at the time of AAV vector administration Less than 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, or 1% will subsequently degenerate throughout the life of the subject due to retinitis pigmentosa . It is preferred that viable cells remain functional.

ある実施形態において、治療を受ける眼は、AAVベクターの投与時点で、約1億、5千万、2千万、1千万、9百万、8百万、7百万、6百万、5百万、4百万、3百万、2百万、百万、500000、250000、100000、または50000個未満の桿体細胞を含んでいる。別の実施形態において、被験体は、AAVベクター投与の時点で、治療を受ける眼において桿体細胞を実質的に欠いている。別の実施形態において、治療を受ける眼は、AAVベクター投与の時点で、桿体細胞を含有しない。   In certain embodiments, the treated eye has about 100 million, 50 million, 20 million, 10 million, 9 million, 8 million, 7 million, 6 million, at the time of administration of the AAV vector. Contains less than 5 million, 4 million, 3 million, 2 million, million, 500000, 250,000, 100,000, or 50,000 rod cells. In another embodiment, the subject is substantially devoid of rod cells in the treated eye at the time of AAV vector administration. In another embodiment, the eye to be treated does not contain rod cells at the time of AAV vector administration.

もう1つの態様において、本発明は、網膜色素変性症の治療もしくは予防に使用するためのアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを提供するが、このAAVベクターは、毛様体神経栄養因子(CNTF)をコードするヌクレオチド配列を含有する。   In another embodiment, the present invention provides an adeno-associated virus (AAV) vector for use in the treatment or prevention of retinitis pigmentosa, wherein the AAV vector comprises ciliary neurotrophic factor (CNTF). Contains the encoding nucleotide sequence.

AAVベクター、CNTF、投与方法(たとえば、手法および投与量)および投与効果、ならびに治療を受ける被験体は本明細書に記載の通りとすることができる。   The AAV vector, CNTF, method of administration (eg, procedure and dosage) and effect, and subject to be treated can be as described herein.

別の態様において、本発明は、網膜色素変性症に罹患した被験体、もしくは網膜色素変性症を発症するおそれのある被験体において視細胞死を減らすのに用いるためのアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを提供するが、このAAVベクターは、毛様体神経栄養因子(CNTF)をコードするヌクレオチド配列を含有する。   In another aspect, the present invention relates to an adeno-associated virus (AAV) vector for use in reducing photoreceptor cell death in a subject suffering from, or at risk of developing retinitis pigmentosa. The AAV vector contains a nucleotide sequence encoding ciliary neurotrophic factor (CNTF).

AAVベクター、CNTF、投与方法(たとえば、手法および投与量)および投与効果、ならびに治療を受ける被験体は本明細書に記載の通りとすることができる。   The AAV vector, CNTF, method of administration (eg, procedure and dosage) and effect, and subject to be treated can be as described herein.

別の態様において、本発明は、錐体細胞の生存および/または機能を分析するための遺伝子改変動物を提供するが、この動物はその錐体細胞内に検出可能なマーカーを含有するように遺伝子改変されている。   In another embodiment, the present invention provides a genetically modified animal for analyzing pyramidal cell survival and / or function, wherein the animal is genetically engineered to contain a detectable marker within the pyramidal cell. Has been modified.

ある実施形態において、検出可能なマーカーは、蛍光タンパク質、たとえば緑色蛍光タンパク質である。   In certain embodiments, the detectable marker is a fluorescent protein, such as green fluorescent protein.

別の実施形態において、動物は哺乳動物であり、好ましくはマウスである。   In another embodiment, the animal is a mammal, preferably a mouse.

もう1つの実施形態において、動物はまた、疾患モデル動物である。好ましくは、動物は、網膜色素変性症のためのモデルを提供するように遺伝子改変されたが、その動物はたとえば、ロドプシンのノックアウトについてホモ接合型である。   In another embodiment, the animal is also a disease model animal. Preferably, the animal has been genetically modified to provide a model for retinitis pigmentosa, but the animal is, for example, homozygous for rhodopsin knockout.

(a) 点状の白いドットとして表される錐体視細胞を示す、Rho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウス眼底の自発蛍光(AF)画像。(a') 鼻血管分岐部(α、点線)における特徴的な一群の錐体視細胞(βからγへ並ぶ)および個々の錐体(白い矢印)のAF画像の拡大図。(b) 網膜血管系をを詳細に示す近赤外(NIR)眼底画像、および(b') 鼻血管分岐部(α、点線)を詳細に示す拡大NIR画像。(c) レクチンで対比染色された網膜血管系を有する、フラットマウントの死後網膜。(c') 鼻分岐部(α、点線)における錐体視細胞(緑色の点)の分布を示す、網膜フラットマウントの拡大画像。パネル(c')の錐体パターンは、in vivoのAFイメージング(a')で観察されたパターンと正確に相関することに留意すべきである;特徴的な一群の錐体視細胞(βからγへ並ぶ)および個々の錐体(白い矢印)を含む。(d-g) 出生後週数(PW)8からPW30まで、高用量のrAAV2/2.hCNTFで処置したRho-/-TgOPN1LW-EGFP+/- マウスの反復AF眼底イメージング。(d'-g') 各動物の網膜血管l生涯を示すAF拡大画像。ROI内において錐体視細胞(白い点)を数値化することができるので(赤い点の重なり)、錐体生存に関する再現性の高い長期的評価が可能となる。生存は、ベースライン(PW8)における錐体視細胞数の関数(%)として表される。スケールバーはすべて〜100μmである。(h) 各処置群:高用量(ダークブルー)、中用量(明るいブルー)、低用量(淡いブルー)、またはPBS偽処置(グレー)についてベースライン(PW8)における錐体視細胞数の関数(%)として表される錐体視細胞の生存。hCNTF処置は、錐体視細胞の生存に有意な影響を及ぼす:* = p<0.05;** = p<0.01;*** = p<0.001、要因として用量および時間を用いた、反復測定二元配置分散分析。PW30において、高用量群 n=5、中用量群 n=6、低用量群n=8。(a) Autofluorescence (AF) image of the Rho − / − TgOPN1LW-EGFP +/− mouse fundus showing cone photoreceptors represented as dotted white dots. (a ′) An enlarged view of AF images of a characteristic group of cone photoreceptors (lined from β to γ) and individual cones (white arrows) at the nasal vessel bifurcation (α, dotted line). (b) Near-infrared (NIR) fundus image showing the retinal vasculature in detail, and (b ′) enlarged NIR image showing the nasal vessel bifurcation (α, dotted line) in detail. (c) Flat mount postmortem retina with retinal vasculature counterstained with lectin. (c ′) An enlarged image of the retinal flat mount showing the distribution of cone photoreceptors (green dots) at the nasal bifurcation (α, dotted line). It should be noted that the cone pattern in panel (c ′) accurately correlates with the pattern observed with in vivo AF imaging (a ′); a characteristic group of cone photoreceptors (from β (lined to γ) and individual cones (white arrows). (dg) Repeated AF fundus imaging of Rho − / − TgOPN1LW-EGFP +/− mice treated with high doses of rAAV2 / 2.hCNTF from postnatal week 8 (PW) to PW30. (d'-g ') AF enlarged image showing retinal blood vessel life of each animal. Since cone photoreceptors (white dots) can be quantified within the ROI (overlapping red dots), a highly reproducible long-term evaluation of cone survival is possible. Survival is expressed as a function (%) of the number of cone photoreceptors at baseline (PW8). All scale bars are ~ 100 μm. (h) Each treatment group: function of cone photoreceptor number at baseline (PW8) for high dose (dark blue), medium dose (light blue), low dose (light blue), or PBS sham treatment (gray) ( Survival of cone photoreceptors expressed as%). hCNTF treatment significantly affects pyramidal photoreceptor survival: * = p <0.05; ** = p <0.01; *** = p <0.001, repeated measures, using dose and time as factors Original configuration analysis of variance. In PW30, high dose group n = 5, medium dose group n = 6, low dose group n = 8. PW8およびPW30における高用量rAAV2/2.hCNTF処置マウスおよびPBS偽処置マウスの近赤外分光分析(NIR)および自発蛍光(AF)眼底イメージング。偽処置対照は、PW30までに網膜色素上皮(RPE)萎縮(a, c)およびEGFP発現錐体視細胞の消失(b, d)を示す、反射率の増大した領域を明示する。高用量のrAAV2/2.hCNTFで処置された眼は、同じ期間の終わりまで、RPE萎縮の兆候を示さず(e, g)、錐体視細胞の最低限の減少を示す(f, h)。PBS偽処置を受けた網膜の代表的な組織像(i)はPW30の時点で、桿体視細胞も錐体視細胞もいずれも存在しないことを示す。高用量のrAAV2/2.hCNTF処置を受けた網膜の組織像(j-o)はPW30時点で、外顆粒層(ONL)において、錐体(GFP発現型)および桿体(GFP非発現型)視細胞の保存を示す。(j-k)錐体視細胞(l-o)は、正しい細胞コンパートメント(外節;OS)内にMws-オプシンを発現しており(矢じり)、細胞体においてオプシンが誤った局在化をしている証拠はない(*)。錐体視細胞の形態は、内顆粒層(INL)とRPEとの間に圧縮を示唆するが、それは桿体変性後に複数列の核がなくなったことによる。Near infrared spectroscopy (NIR) and autofluorescence (AF) fundus imaging of high dose rAAV2 / 2.hCNTF treated mice and PBS sham treated mice in PW8 and PW30. Sham-treated controls demonstrate areas of increased reflectivity that show retinal pigment epithelium (RPE) atrophy (a, c) and loss of EGFP-expressing cone photoreceptors (b, d) by PW30. Eyes treated with high doses of rAAV2 / 2.hCNTF show no signs of RPE atrophy (e, g) and minimal reduction in cone photoreceptors (f, h) until the end of the same period . A representative histological image (i) of the retina subjected to PBS sham treatment shows that at the time of PW30, neither rod photoreceptors nor cone photoreceptors are present. The retinal histology (jo) treated with high-dose rAAV2 / 2.hCNTF is a cone (GFP-expressing) and rod (GFP non-expressing) photoreceptor in the outer granular layer (ONL) at PW30. Indicates saving. (Jk) Cone photoreceptor cells (lo) express Mws-opsin in the correct cell compartment (outer segment; OS) (arrowhead) and evidence that opsin is mislocalized in the cell body There is no (*). The cone photoreceptor morphology suggests compression between the inner granular layer (INL) and RPE due to the absence of multiple rows of nuclei after rod degeneration. (a-b)PW6の未処置Rho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウスにおける皮質血流量(CBF)の変化であって、これはレーザースペックルイメージング(LSI)が、510 nmフリッカー刺激による刺激後の、主に視覚野における細小血管の血流変化を検出することを示す。(c)マウスにおける視覚路の概略図であって、これは視覚入力が、刺激を受けた眼と反対側の脳半球にある視覚野で処理されることを示す。白い矢印 = 上矢状静脈洞;矢じり = ラムダ;OS = 左眼(左);OD = 右眼(右)。(d-e)中用量および(g-i)高用量で処置されたPW30 のRho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウスにおいて、PBS処置(d, g)またはrAAV2/2.hCNTF(e, h)を受けた眼を独立に刺激した後にCBFの変化を調べ、偽処置対照と比較すると高用量処置の眼とのCBFの有意差が明らかになった(i)。ns = 有意でない;* = p<0.05、ウィルコクソン符号付順位和検定(Wilcoxon matched-paired signed rank test)。LSI: 高用量 n=3;中用量 n=6。(Ab) Changes in cortical blood flow (CBF) in PW6 naïve Rho − / − TgOPN1LW-EGFP +/− mice, after laser speckle imaging (LSI) stimulation with 510 nm flicker stimulation, It is mainly used to detect small blood flow changes in the visual cortex. (C) Schematic view of the visual pathway in a mouse, indicating that visual input is processed in the visual cortex in the hemisphere opposite the stimulated eye. White arrow = superior sagittal sinus; arrowhead = lambda; OS = left eye (left); OD = right eye (right). PBS treatment (d, g) or rAAV2 / 2.hCNTF (e, h) in PW30 Rho -/-TgOPN1LW-EGFP +/- mice treated with (de) medium dose and (gi) high dose Changes in CBF were examined after independent eye stimulation and revealed a significant difference in CBF from high-dose treated eyes compared to sham-treated controls (i). ns = not significant; * = p <0.05, Wilcoxon matched-paired signed rank test. LSI: high dose n = 3; medium dose n = 6. (a)ドラム回転の方向に関する視運動反応(OMR)の概要図。(b)PW30の個々のマウスから得られたヘッドトラッキング反応の回数(動物ごとに3回テスト)。誤差 = SEM;X = 反応なし;L = 低用量、M = 中用量、H = 高用量。(c)PW30でテストしたOMRに対する反応のグループ平均であって、これは中用量(明るいブルー)および高用量(ダークブルー)から得られたヘッドトラックの数が、対をなすPBS偽処置対照より有意に多いことを示す。ns = 有意でない、*** = p<0.001、一元配置分散分析。低用量n=5、中用量n=6、高用量n=4。(A) Schematic diagram of the optomotor response (OMR) regarding the direction of drum rotation. (B) Number of head tracking responses obtained from individual mice with PW30 (3 tests per animal). Error = SEM; X = no response; L = low dose, M = medium dose, H = high dose. (C) Group average of responses to OMR tested with PW30, where the number of headtracks obtained from the medium dose (light blue) and high dose (dark blue) was higher than the paired PBS sham-treated controls Significantly more. ns = not significant, *** = p <0.001, one-way analysis of variance. Low dose n = 5, medium dose n = 6, high dose n = 4. (a)低用量、中用量、および高用量rAAV2/2.hCNTF処置マウスからのトランスクリプトームアウトプットの階層的クラスタリングであって、これはPW30において、対をなすPBS偽処置対照(1群にマウス4匹)に対する遺伝子発現の変化を示し、それぞれの縦列のブルーの実線は、ベースライン(点線)に対する倍率変化を表す。最大の転写変化を伴う遺伝子に関する2つのクラスターを拡大する:上図は、イオン輸送および視覚サイクルに関する遺伝子のダウンレギュレーションを示す;下図は、セリン-、システイン-、およびメタロペプチダーゼインヒビターをコードする遺伝子の大幅なアップレギュレーションを示す。(b)Genome Search Meta Analysis (GMSA)の概念を用いた機能に基づく遺伝子のクラスタリングであって、これはCytoscape用のEnrichment Mapプラグインを用いて可視化された。(A) Hierarchical clustering of transcriptome output from low-dose, medium-dose, and high-dose rAAV2 / 2.hCNTF-treated mice, which were paired with PBS sham-treated controls (in group 1) The change in gene expression for 4 mice) is shown, and the blue solid line in each column represents the fold change relative to the baseline (dotted line). Expanding the two clusters for genes with the largest transcriptional changes: upper diagram shows gene down-regulation for ion transport and visual cycle; lower diagram for genes encoding serine-, cysteine-, and metallopeptidase inhibitors Shows significant up-regulation. (B) Gene clustering based on functions using the concept of Genome Search Meta Analysis (GMSA), which was visualized using the Enrichment Map plug-in for Cytoscape. (a) rAAV2/2.hCNTF による形質導入後HEK293 細胞から吸引された培養液、または(b) rAAV2/2.hCNTFを注入した眼からの、ELISAによるhCNTFタンパク質レベルの検出であって、これは、hCNTFの強力な分泌作用、ならびに投与ベクター粒子数の変更により用量をおおまかにコントロールできる可能性を示す。(c-j)PW8からPW30まで高用量のrAAV2/2.hCNTFで処置されたRho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウスの反復AF眼底イメージング。(c'-j')動物の一生を通じて一定を保つ対象領域(ROI)を決定するために網膜血管標識をいかに使用することができるかを示すAF拡大画像。ROI内において錐体視細胞(白い点)を数値化することができるので(赤い点の重なり)、錐体生存に関する再現性の高い長期的評価が可能となる。生存は、ベースライン(PW8)における錐体視細胞数の関数(%)として表される。スケールバーはすべて〜100μmである。* = p<0.05、Mann-Whitney U検定;n=3ウェル/グループ(a);n=3眼/グループ(b)。Detection of hCNTF protein levels by ELISA from (a) culture medium aspirated from HEK293 cells after transduction with rAAV2 / 2.hCNTF or (b) eyes injected with rAAV2 / 2.hCNTF , The potent secretory effect of hCNTF, and the possibility of roughly controlling the dose by changing the number of administered vector particles. (Cj) Repeated AF fundus imaging of Rho − / − TgOPN1LW-EGFP +/− mice treated with high doses of rAAV2 / 2.hCNTF from PW8 to PW30. (C'-j ') AF magnified image showing how retinal vessel markers can be used to determine areas of interest (ROI) that remain constant throughout the life of the animal. Since cone photoreceptors (white dots) can be quantified within the ROI (overlapping red dots), a highly reproducible long-term evaluation of cone survival is possible. Survival is expressed as a function (%) of the number of cone photoreceptors at baseline (PW8). All scale bars are ~ 100 μm. * = p <0.05, Mann-Whitney U test; n = 3 wells / group (a); n = 3 eyes / group (b). Rho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウスの代表的な近赤外(NIR)および自発蛍光(AF)眼底イメージングであって、各処置群に充てられる:(a) 高用量;(b) 中用量;もしくは(c) 低用量のrAAV2/2.hCNTF ;または(d) PBS偽処置。用量は、眼あたり投与される2μL容量中のゲノム粒子(gp)として与えられる。錐体視細胞は白い点を打ったような自発蛍光(AF)モードで観察される。RPE萎縮は、NIRイメージングによって明るさの増大として観察することができるが、特に低用量(c vii-viii)およびPBS偽処置(d vi-viii)群では、遅い時点で観察することができる。Representative near-infrared (NIR) and autofluorescence (AF) fundus imaging of Rho -/-TgOPN1LW-EGFP +/- mice, devoted to each treatment group: (a) high dose; (b) medium dose Or (c) low dose rAAV2 / 2.hCNTF; or (d) PBS sham treatment. The dose is given as genomic particles (gp) in a 2 μL volume administered per eye. Cone photoreceptors are observed in autofluorescence (AF) mode as if they were white dots. RPE atrophy can be observed as an increase in brightness by NIR imaging, but can be observed at later time points, especially in the low dose (c vii-viii) and PBS sham-treated (d vi-viii) groups. 一方の眼を(a) 低用量(淡いブルー)、(c) 中用量(明るいブルー)、または(e) 高用量のrAAV2/2.hCNTF(ダークブルー)で処置したRho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウスの代表的な網膜電図検査(ERG)トレースであって、それを、対をなすPBS偽処置の眼(グレー)と比較した(b、d、f)。PW8、10、および12において1 Hz 25 cd.s / m2閃光刺激(30 cd / m2多色白色光バックグラウンド)に反応する明順応b波の測定であって、b波の振幅を示す。明順応b波の振幅は、12週までの全グループにおいて、存在しないかまたは記録可能なレベル以下であった。* = p<0.05;** = p<0.01;*** = p<0.001、ボンフェローニ(Bonferroni)の事後補正による多重t検定。Rho -/-TgOPN1LW-EGFP + treated with one eye (a) low dose (light blue), (c) medium dose (light blue), or (e) high dose rAAV2 / 2.hCNTF (dark blue) // - Representative electroretinography (ERG) traces of mice compared to paired PBS sham-treated eyes (gray) (b, d, f). Measurement of light-adapted b-wave in response to a 1 Hz 25 cd.s / m 2 flash stimulus (30 cd / m 2 multicolor white light background) at PW8, 10, and 12, showing b-wave amplitude . Light-adapted b-wave amplitudes were absent or below recordable levels in all groups up to 12 weeks. * = p <0.05; ** = p <0.01; *** = p <0.001, multiple t-test with Bonferroni post-correction. (a) 中用量および高用量処置を受けたPW30の個々のマウスに関する錐体視細胞生存とOMRスコアとの相関;実線 = 直線回帰、点線 = 95% 信頼区間。r2=0.80、F=33、p=0.0004。(b) PBS偽処置対照に対して高用量処置を受けた眼のトランスクリプトーム解析を示すグラフィック表示;23365個の転写産物(グレーの点)は、正規化された平均値に対して、log2倍率変化に基づく差次的発現変動を評価した。1533個の遺伝子(赤い点)は、高用量rAAV2/2.hCNTF処置を受けた眼において、対をなす偽処置対照と比較して、有意な発現レベルの相違を有することが認められた。(a) Correlation between cone photoreceptor survival and OMR score for PW30 individual mice treated with medium and high dose treatment; solid line = linear regression, dotted line = 95% confidence interval. r 2 = 0.80, F = 33, p = 0.0004. (b) Graphical display showing transcriptome analysis of eyes that received high dose treatment versus PBS sham-treated controls; 23365 transcripts (grey dots) are log2 vs. normalized mean Differential expression variation based on fold change was evaluated. The 1533 genes (red dots) were found to have significant expression level differences in eyes receiving high dose rAAV2 / 2.hCNTF compared to paired sham-treated controls.

表1の説明
選定された遺伝子を、遺伝子オントロジーによって分類したものである。遺伝子記号(UCSC, mm9)、遺伝子名、倍率変化、log2比、および有意性をそれぞれの遺伝子について示す。アップレギュレートされた遺伝子 = ブルーの網掛け;ダウンレギュレートされた遺伝子 = 赤の網掛け。
Explanation of Table 1 Selected genes are classified by gene ontology. The gene symbol (UCSC, mm9), gene name, fold change, log2 ratio, and significance are shown for each gene. Up-regulated genes = blue shading; down-regulated genes = red shading.

発明の詳細な説明
本発明のさまざまな好ましい特徴および実施形態をここで、限定的でない例によって説明することとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Various preferred features and embodiments of the present invention will now be described by way of non-limiting examples.

本発明の実施は、特に指示のない限り、化学、生化学、分子生物学、微生物学、および免疫学の従来の技術を利用するものとするが、それらの技術は当業者の能力の範囲内である。そうした技術は文献で解説されている。たとえば、Sambrook, J., Fritsch, E.F. and Maniatis, T. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press; Ausubel, F.M. et al. (1995 and periodic supplements) Current Protocols in Molecular Biology, Ch. 9, 13 and 16, John Wiley & Sons; Roe, B., Crabtree, J. and Kahn, A. (1996) DNA Isolation and Sequencing: Essential Techniques, John Wiley & Sons; Polak, J.M. and McGee, J.O’D. (1990) In Situ Hybridization: Principles and Practice, Oxford University Press; Gait, M.J. (1984) Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach, IRL Press; and Lilley, D.M. and Dahlberg, J.E. (1992) Methods in Enzymology: DNA Structures Part A: Synthesis and Physical Analysis of DNA, Academic Pressを参照されたい。これらの一般的な文献は参考として本明細書に組み入れられる。   The practice of the present invention will utilize conventional techniques of chemistry, biochemistry, molecular biology, microbiology, and immunology, unless otherwise indicated, but these techniques are within the ability of one skilled in the art. It is. Such techniques are explained in the literature. For example, Sambrook, J., Fritsch, EF and Maniatis, T. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press; Ausubel, FM et al. (1995 and periodic supplements) Current Protocols in Molecular Biology, Ch. 9, 13 and 16, John Wiley &Sons; Roe, B., Crabtree, J. and Kahn, A. (1996) DNA Isolation and Sequencing: Essential Techniques, John Wiley &Sons; Polak, JM and McGee , J.O'D. (1990) In Situ Hybridization: Principles and Practice, Oxford University Press; Gait, MJ (1984) Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach, IRL Press; and Lilley, DM and Dahlberg, JE (1992) Methods See in Enzymology: DNA Structures Part A: Synthesis and Physical Analysis of DNA, Academic Press. These general references are incorporated herein by reference.

ある態様において、本発明は、網膜色素変性症を治療または予防する方法を提供するが、その方法は、毛様体神経栄養因子(CNTF)をコードするヌクレオチド配列を含有するアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを、それを必要とする被験体に投与することを含む。
網膜色素変性症(RP)
網膜色素変性症(RP)は、表現型として関連づけられる1群の遺伝性網膜ジストロフィーであって、これは通常、桿体視細胞の進行性の変性によって引き起こされる。網膜色素上皮(RPE)および錐体視細胞も、病気の進行中に変性する可能性がある。
In certain embodiments, the present invention provides a method of treating or preventing retinitis pigmentosa, the method comprising adeno-associated virus (AAV) containing a nucleotide sequence encoding ciliary neurotrophic factor (CNTF). Administering the vector to a subject in need thereof.
Retinitis pigmentosa (RP)
Retinitis pigmentosa (RP) is a group of hereditary retinal dystrophy that is related as a phenotype, usually caused by progressive degeneration of rod photoreceptors. Retinal pigment epithelium (RPE) and cone photoreceptors can also degenerate during disease progression.

RPは、臨床所見として網膜色素の変化という特徴があり、それは細動脈の狭細化および視神経萎縮を伴うことがある。網膜の変化は、網膜色素の分散および凝集に起因する可能性がある。これは、粒状もしくは斑点状から骨小体様の特有の局所凝集体に至るまで幅広い外観を生じさせる可能性がある。黒または焦茶色の星形をした色素の集団が現れることがある。さらに、網膜の四分円に限局された色素沈着、円盤から放射状に広がっているように見える異常、ならびに重篤な血管障害を伴う変化が、観察されることもある。   RP is characterized by changes in retinal pigment as a clinical finding, which may be accompanied by arteriolar narrowing and optic nerve atrophy. Retinal changes may be due to retinal pigment dispersion and aggregation. This can give rise to a wide range of appearances ranging from granular or speckled to bone-like specific local aggregates. A black or dark brown star-shaped group of pigments may appear. In addition, pigmentation confined to the quadrants of the retina, abnormalities that appear to radiate from the disc, and changes with severe vascular damage may be observed.

本明細書に記載のRPの治療または予防は、上記のRP表現型の出現を減らすかまたは予防することができる。それは、視細胞、たとえば錐体細胞を変性から保護する結果をもたらすことができる。好ましくは、治療は錐体および桿体細胞をいずれも変性から保護する。   Treatment or prevention of RP as described herein can reduce or prevent the appearance of the RP phenotype described above. It can have the consequence of protecting the photoreceptor cells, eg cone cells, from degeneration. Preferably, the treatment protects both cones and rod cells from degeneration.

当業者は、クリニックにおいて、補償光学、自発蛍光、および光干渉断層法(OCT)スキャンなどの技術を用いて桿体および錐体の数を推定することができる。   One skilled in the art can estimate the number of rods and cones at the clinic using techniques such as adaptive optics, autofluorescence, and optical coherence tomography (OCT) scanning.

RPの治療は視覚機能の維持または向上を可能にすることが好ましい。   Treatment of RP preferably allows maintenance or improvement of visual function.

網膜の外観の可視化、および視覚機能の評価を、当業者は容易に実行することができる。たとえば、当業者が行う視覚機能検査には、最高矯正視力、視野検査、マイクロペリメトリー、色覚、暗順応検査、網膜電図検査、および錐体フリッカー値測定検査などがある。本明細書で使用される「視覚機能の維持または向上」は、本発明の方法を実施する前と後で治療を受けた眼の視覚を比較した時に、上記のような1つもしくは2つ以上の視覚機能検査によって評価される視覚が、実質的に同レベルに維持されること、またはその視覚レベルが向上することと理解されるべきである。
眼の構造
本明細書に記載の薬剤は、網膜色素変性症(RP)の治療または予防に関連して、哺乳動物、好ましくはヒトの眼に投与することができる。
One skilled in the art can easily perform visualization of the appearance of the retina and evaluation of visual function. For example, visual function tests performed by those skilled in the art include maximum corrected visual acuity, visual field test, microperimetry, color vision, dark adaptation test, electroretinogram test, and cone flicker value measurement test. As used herein, “maintaining or improving visual function” refers to one or more of the above when comparing the vision of a treated eye before and after performing the method of the present invention. It is to be understood that the visual as assessed by the visual function test is maintained at substantially the same level or that the visual level is improved.
Ocular Structure The agents described herein can be administered to a mammal, preferably a human eye, in connection with the treatment or prevention of retinitis pigmentosa (RP).

眼疾患治療における当業者は、眼の構造を詳細かつ完全に理解しているものである。しかしながら、本発明に特に関連のある次の構造を説明する。
網膜
網膜は、多層からなる膜であって、眼の内部後眼房を覆い、視覚世界の像を感知して、神経を通じてその像を脳に伝達する。眼の内側から外側へ向かって順に、網膜は、網膜神経感覚上皮および網膜色素上皮の層を有し、網膜色素上皮の外側に脈絡膜がある。
網膜神経感覚上皮および視細胞
網膜神経感覚上皮は、光を直接感知する視細胞をその内部に有する。これは下記の層:内境界膜(ILM);神経線維層;神経節細胞層;内網状層;内顆粒層;外網状層;外顆粒層(視細胞核);外境界膜(ELM);ならびに桿体および錐体からなる視細胞(内節および外節)を含んでなる。
Those skilled in the treatment of eye diseases have a detailed and complete understanding of the structure of the eye. However, the following structures that are particularly relevant to the present invention will be described.
The retina retina is a multi-layered membrane that covers the internal posterior chamber of the eye, senses the image of the visual world, and transmits the image to the brain through nerves. In order from the inside to the outside of the eye, the retina has a layer of retinal neurosensory epithelium and retinal pigment epithelium, and there is a choroid outside the retinal pigment epithelium.
Retinal neurosensory epithelium and photoreceptors The retinal neurosensory epithelium has photoreceptors in it that directly sense light. This includes the following layers: inner boundary membrane (ILM); nerve fiber layer; ganglion cell layer; inner plexiform layer; inner granule layer; outer reticular layer; outer granule layer (photonuclear); It comprises photoreceptor cells (inner and outer segments) consisting of rods and cones.

当業者は視細胞について詳細に理解している。簡潔に述べると、視細胞は網膜にある特殊化した神経細胞であって、光を生体信号に変換するものである。視細胞には桿体および錐体細胞があり、これらは網膜の全域にわたって異なる分布をしている。   Those skilled in the art have a detailed understanding of photoreceptor cells. In short, photoreceptor cells are specialized neurons in the retina that convert light into biological signals. Visual cells include rods and cones, which are distributed differently across the retina.

桿体細胞は網膜の外側部分におもに分布する。この細胞は感度が高く、弱い光で視覚をもたらす。正常なヒト網膜には平均で約1億2500万個の桿体細胞がある。   Rod cells are mainly distributed in the outer part of the retina. These cells are sensitive and provide vision with low light. The normal human retina has an average of about 125 million rod cells.

錐体細胞は網膜の全域にみられるが、網膜神経感覚上皮の窪みである中心窩に特に高密度に存在し、この中心窩が高分解能の中心視力を担っている。錐体細胞の感度は桿体細胞より低い。正常なヒト網膜には平均で約600-700万個の錐体細胞がある。
網膜色素上皮
網膜色素上皮(RPE)は、網膜神経感覚上皮のすぐ外側にある色素性の細胞層である。RPEは、視細胞への栄養物およびその他の物質の輸送、ならびに視力向上のための散乱光の吸収などを含めて、多くの機能を果たしている。
脈絡膜
脈絡膜は、眼の外側にある強膜とRPEとの間にある血管に富んだ層である。脈絡膜の血管系は酸素と栄養を網膜に供給することができる。
毛様体神経栄養因子(CNTF)
毛様体神経栄養因子(CNTF)は、ポリペプチドホルモンであり神経成長因子であるが、これは神経細胞およびオリゴデンドロサイトの生存因子であることが明らかになっている。それに加えて、CNTFは特定の神経細胞集団において神経伝達物質合成および神経突起伸長を促進することが判明している。
Cone cells are found throughout the retina, but are present at a particularly high density in the fovea, which is a depression of the retinal neurosensory epithelium, and this fovea carries high-resolution central vision. The sensitivity of cone cells is lower than that of rod cells. The normal human retina has an average of about 6-7 million cone cells.
Retinal pigment epithelium The retinal pigment epithelium (RPE) is a pigmented cell layer just outside the retinal neurosensory epithelium. RPE performs many functions, including the transport of nutrients and other substances to photoreceptor cells, and the absorption of scattered light to improve vision.
The choroidal choroid is a vascular rich layer between the sclera outside the eye and the RPE. The choroidal vasculature can supply the retina with oxygen and nutrients.
Ciliary neurotrophic factor (CNTF)
Ciliary neurotrophic factor (CNTF) is a polypeptide hormone and nerve growth factor that has been shown to be a survival factor for neurons and oligodendrocytes. In addition, CNTF has been found to promote neurotransmitter synthesis and neurite outgrowth in specific neuronal populations.

本発明のある実施形態において、CNTFはヒトCNTFである。   In certain embodiments of the invention, the CNTF is human CNTF.

ある実施形態においてCNTFをコードするヌクレオチド配列は、NCBIアクセッション番号NM_000614として登録されている配列である。   In one embodiment, the nucleotide sequence encoding CNTF is the sequence registered under NCBI accession number NM_000614.

別の実施形態において、CNTFをコードするヌクレオチド配列は下記である:

Figure 2017025008
(配列番号1)
ある実施形態において、CNTFのアミノ酸配列は、NCBIアクセッション番号NP_000605とされる配列である。 In another embodiment, the nucleotide sequence encoding CNTF is:
Figure 2017025008
(SEQ ID NO: 1)
In one embodiment, the amino acid sequence of CNTF is the sequence designated NCBI accession number NP_000605.

別の態様において、CNTFのアミノ酸配列は下記である:

Figure 2017025008
(配列番号2)
本発明のCNTFをコードするヌクレオチド配列はたとえば、配列番号1に対して少なくとも70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の同一性を有するヌクレオチド配列を含んでいてもよく、そのヌクレオチド配列によりコードされるタンパク質は、配列番号2で表されるタンパク質の天然の機能を実質的に保持している。 In another embodiment, the amino acid sequence of CNTF is:
Figure 2017025008
(SEQ ID NO: 2)
The nucleotide sequence encoding CNTF of the present invention has, for example, at least 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, or 100% identity to SEQ ID NO: 1. The protein encoded by the nucleotide sequence substantially retains the natural function of the protein represented by SEQ ID NO: 2.

本発明のCNTFをコードするヌクレオチド配列はたとえば、配列番号2に対して少なくとも70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の同一性を有するアミノ酸配列をコードしていてもよく、そのアミノ酸配列は、配列番号2で表されるタンパク質の天然の機能を実質的に保持している。   The nucleotide sequence encoding CNTF of the present invention has, for example, at least 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, or 100% identity to SEQ ID NO: 2. And the amino acid sequence substantially retains the natural function of the protein represented by SEQ ID NO: 2.

好ましくは、本発明のヌクレオチド配列は、RPに罹患したかまたは発症するリスクのある被験体において、
(a) RPに関連する網膜色素変化の臨床的所見
(b) 視細胞(たとえば、錐体細胞、好ましくは錐体および桿体細胞)死;および/または
(c) 視覚機能の低下
を、配列番号2のタンパク質と比べて、同等またはそれ以上に予防するのに役立つタンパク質をコードする。
分泌シグナル配列
本発明のある実施形態において、AAVベクターは、CNTFをコードするヌクレオチド配列に機能しうるように連結された分泌シグナル配列を含有する。
Preferably, the nucleotide sequences of the present invention in a subject suffering from or at risk of developing RP,
(a) Clinical findings of RP-related retinal pigment changes
(b) death of photoreceptor cells (eg, cone cells, preferably cone and rod cells); and / or
(c) Encodes a protein that helps prevent or reduce visual function loss as much or better than the protein of SEQ ID NO: 2.
Secretion signal sequence In one embodiment of the invention, the AAV vector contains a secretion signal sequence operably linked to a nucleotide sequence encoding CNTF.

シグナル配列は一般に、タンパク質のN末端にある短いペプチドであって、そのタンパク質を細胞の分泌経路に向かわせるものである。本明細書で使用される「分泌シグナル配列」は、必要に応じて、細胞からのタンパク質(たとえばCNTF)の分泌を促進するペプチド、または、そのペプチドをコードするヌクレオチド配列である。   A signal sequence is generally a short peptide at the N-terminus of a protein that directs the protein into the cell's secretory pathway. As used herein, a “secretory signal sequence” is a peptide that facilitates secretion of a protein (eg, CNTF) from a cell, or a nucleotide sequence that encodes the peptide, as necessary.

分泌シグナル配列のペプチドは、それが細胞から分泌されるときにタンパク質から切断され、結果としてそのタンパク質の成熟型がもたらされる。   The peptide of the secretory signal sequence is cleaved from the protein when it is secreted from the cell, resulting in the mature form of the protein.

ある実施形態において、分泌シグナル配列は、ヒト神経栄養因子(NGF)分泌シグナル配列である。   In certain embodiments, the secretion signal sequence is a human neurotrophic factor (NGF) secretion signal sequence.

別の実施形態において、分泌シグナル配列は、NCBIアクセッション番号NM_002506とされるNGFヌクレオチド配列のシグナル配列である(たとえば、そのアクセッション番号を付されたmRNAのうちヌクレオチド170-223に相当する配列)。   In another embodiment, the secretory signal sequence is the signal sequence of the NGF nucleotide sequence designated NCBI accession number NM_002506 (eg, the sequence corresponding to nucleotides 170-223 of the mRNA numbered). .

別の実施形態において、分泌シグナル配列は下記である:

Figure 2017025008
(配列番号3)
もう1つの実施形態において、分泌シグナル配列は下記である:
Figure 2017025008
(配列番号7)
本発明の分泌シグナル配列は、たとえば、配列番号3または7に対して少なくとも70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の同一性を有するヌクレオチド配列を含んでいてもよく、そのヌクレオチド配列によってコードされるペプチドが、機能しうるように連結されているCNTFを、その発現細胞から分泌させる。 In another embodiment, the secretory signal sequence is:
Figure 2017025008
(SEQ ID NO: 3)
In another embodiment, the secretory signal sequence is:
Figure 2017025008
(SEQ ID NO: 7)
The secretory signal sequence of the invention has, for example, at least 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, or 100% identity to SEQ ID NO: 3 or 7. It may contain a nucleotide sequence having, and the CNTF operably linked to the peptide encoded by the nucleotide sequence is secreted from the expression cell.

「機能しうるように連結される」とは、個々の成分が、実質的に妨げられることなく、その機能を果たすことができるようにつなぎ合わされていることを意味すると理解される(たとえば、分泌シグナル配列は、目的のヌクレオチドに機能しうるように連結され、その目的のヌクレオチドによってコードされるタンパク質の、細胞からの分泌を促進することができる;あるいは、プロモーターは、目的のヌクレオチドに機能しうるように連結され、細胞においてその目的ヌクレオチドの発現を促進することができる)。   “Operatively linked” is understood to mean that the individual components are joined together so that they can perform their function without substantial interference (eg, secretion). The signal sequence is operably linked to the nucleotide of interest and can facilitate secretion of the protein encoded by the nucleotide of interest from the cell; alternatively, the promoter can function to the nucleotide of interest. To promote expression of the nucleotide of interest in the cell).

配列番号8および9は、ヒトCNTF配列に機能しうるように連結されたヒトNGF分泌シグナル配列の、それぞれ、ヌクレオチド配列およびアミノ酸配列の一例に相当する。

Figure 2017025008
(配列番号8) - ヒトNGF分泌シグナル配列に下線を付す
Figure 2017025008
(配列番号9) - ヒトNGF分泌シグナル配列に下線を付す
本発明のある実施形態において、AAVベクターは、配列番号8に対して少なくとも70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の同一性を有するヌクレオチド配列を含有し、そのヌクレオチド配列によりコードされるタンパク質は、配列番号9で表されるタンパク質の天然の機能を実質的に保持する。 SEQ ID NOs: 8 and 9 correspond to an example of a nucleotide sequence and an amino acid sequence, respectively, of a human NGF secretion signal sequence operably linked to a human CNTF sequence.
Figure 2017025008
(SEQ ID NO: 8)-human NGF secretion signal sequence is underlined
Figure 2017025008
(SEQ ID NO: 9)-human NGF secretion signal sequence is underlined In certain embodiments of the invention, the AAV vector is at least 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97 relative to SEQ ID NO: 8. A protein that contains a nucleotide sequence having%, 98%, 99%, or 100% identity and that is encoded by that nucleotide sequence substantially retains the natural function of the protein represented by SEQ ID NO: 9 .

本発明の別の実施形態において、AAVベクターは、配列番号9に対して少なくとも70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の同一性を有するアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列を含有し、そのアミノ酸配列は、配列番号9で表されるタンパク質の天然の機能を実質的に保持する。
ベクター
ベクターは、ある環境から別の環境への主体の移動を可能にするか、または促進するツールである。
In another embodiment of the invention, the AAV vector has at least 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, or 100% identity to SEQ ID NO: 9. The amino acid sequence substantially retains the natural function of the protein represented by SEQ ID NO: 9.
Vector vectors are tools that allow or facilitate the transfer of a subject from one environment to another.

本発明で使用されるベクターは、ポリヌクレオチドの発現用のプロモーター、ならびに必要ならばプロモーターの制御因子を含有することができる。
アデノ随伴ベクター(AAV)ベクター
本発明のベクターは、アデノ随伴ウイルス(AVV)ベクターである。AAVベクターはAAVベクター粒子の形をとることが好ましい。
The vector used in the present invention can contain a promoter for expression of the polynucleotide, and if necessary, a promoter regulatory element.
Adeno-associated vector (AAV) vector The vector of the present invention is an adeno-associated virus (AVV) vector. The AAV vector is preferably in the form of AAV vector particles.

たとえばAAVに由来するような、ウイルスベクターおよびウイルスベクター粒子を調製および改変する方法は当技術分野でよく知られており、当業者はそれを必要とされる目的に容易に適合させることができる。   Methods for preparing and modifying viral vectors and viral vector particles, such as those derived from AAV, are well known in the art and can be readily adapted by those skilled in the art for the required purpose.

AAVベクターはAAVゲノムもしくはその誘導体を含有することができる。   AAV vectors can contain the AAV genome or a derivative thereof.

AAVゲノムは、AAV粒子の作製に必要な機能をコードするポリヌクレオチド配列である。こうした機能には、宿主細胞内でのAAVの複製およびパッケージングにおいて作動するもがあり、AAVゲノムをカプシドで包んでAAV粒子とすることも含まれる。天然に存在するAAVは複製欠損であり、複製およびパッケージングサイクルを完成するためにtransでのヘルパー機能の提供に頼ることになる。したがって、本発明のベクターのAAVゲノムは典型的には複製欠損性である。   The AAV genome is a polynucleotide sequence that encodes functions necessary for the production of AAV particles. Such functions may operate in the replication and packaging of AAV in the host cell, including encapsidating the AAV genome into capsids into AAV particles. Naturally occurring AAV is replication deficient and will rely on providing helper functions in trans to complete the replication and packaging cycle. Thus, the AAV genome of the vectors of the present invention is typically replication defective.

AAVゲノムは一本鎖型であって、プラス鎖でもマイナス鎖でもよいが、二本鎖型をとることもできる。二本鎖型の使用は、標的細胞においてDNA複製ステップのバイパスを可能にし、導入遺伝子の発現を促進することができる。   The AAV genome is single-stranded and may be positive or negative, but can also be double-stranded. The use of the double stranded form can allow the bypass of the DNA replication step in the target cell and promote transgene expression.

AAVゲノムは、AAVの任意の天然由来の血清型、分離株、またはクレードから得られる。したがって、AAVゲノムは、天然に存在するAAVの完全なゲノムであるといえる。当業者に知られているように、天然に存在するAAVは、さまざまな生物学的体系にしたがって、分類することができる。   The AAV genome is obtained from any naturally occurring serotype, isolate, or clade of AAV. Thus, the AAV genome can be said to be a complete genome of naturally occurring AAV. As known to those skilled in the art, naturally occurring AAV can be classified according to various biological systems.

通常、AAVはその血清型の観点から言及される。血清型はAAVのさまざまな亜種に相当するが、それは、そのカプシド表面抗原の発現特性のため、特有の反応性を有しており、それを用いて、他のさまざまな亜種からそれを鑑別することができる。典型的には、特定のAAV血清型を有するウイルスは、他のいかなるAAV血清型に特異的な中和抗体とも、効率よく交差反応しない。   AAV is usually mentioned in terms of its serotype. The serotype corresponds to different variants of AAV, but it has unique reactivity due to its capsid surface antigen expression characteristics, which can be used to remove it from various other variants. Can be distinguished. Typically, viruses with a particular AAV serotype do not efficiently cross-react with neutralizing antibodies specific for any other AAV serotype.

AAV血清型には、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、およびAAV11、ならびに組換え血清型、たとえばRec2およびRec3があり、最近霊長類の脳から同定された。これらのAAV血清型はいずれも本発明に使用することができる。このように、本発明のある実施形態において、AAVベクター粒子は、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11、Rec2、またはRec3 AAV ベクター粒子である。   AAV serotypes include AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAV9, AAV10, and AAV11, and recombinant serotypes such as Rec2 and Rec3, which have recently been identified from primate brain It was. Any of these AAV serotypes can be used in the present invention. Thus, in certain embodiments of the invention, the AAV vector particles are AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAV9, AAV10, AAV11, Rec2, or Rec3 AAV vector particles.

本発明で用いる好ましいAAV血清型はAAV2である。   A preferred AAV serotype for use in the present invention is AAV2.

本発明で用いる、特に関心の対象となる他の血清型は、AAV4、AAV5、およびAAV8などであるが、これらは、網膜色素上皮などの眼の組織において効率よく形質導入を生じさせるものである。   Other serotypes of particular interest for use in the present invention include AAV4, AAV5, and AAV8, which efficiently transduce eye tissues such as the retinal pigment epithelium. .

AAV血清型に関する総説は、Choi et al. (2005) Curr. Gene Ther. 5: 299-310 and Wu et al. (2006) Molecular Therapy 14: 316-27に見いだすことができる。本発明に使用されるAAVベクターゲノムの配列、またはITR配列、rep、もしくはcap遺伝子などを含むAAVゲノムのエレメントの配列は、AAV全ゲノム配列に関する下記のアクセッション番号から得られる:アデノ随伴ウイルス 1 NC_002077, AF063497;アデノ随伴ウイルス 2 NC_001401;アデノ随伴ウイルス 3 NC_001729;アデノ随伴ウイルス 3B NC_001863;アデノ随伴ウイルス 4 NC_001829;アデノ随伴ウイルス 5 Y18065, AF085716;アデノ随伴ウイルス6 NC_001862;鳥類AAV ATCC VR-865 AY186198, AY629583, NC_004828;鳥類AAV株DA-1 NC_006263, AY629583;ウシAAV NC_005889, AY388617。   A review on AAV serotypes can be found in Choi et al. (2005) Curr. Gene Ther. 5: 299-310 and Wu et al. (2006) Molecular Therapy 14: 316-27. The sequence of the AAV vector genome used in the present invention, or the sequence of the elements of the AAV genome including the ITR sequence, rep, cap gene, etc. is obtained from the following accession number for the entire AAV genome sequence: Adeno-associated virus 1 NC_002077, AF063497; Adeno-associated virus 2 NC_001401; Adeno-associated virus 3 NC_001729; Adeno-associated virus 3B NC_001863; Adeno-associated virus 4 NC_001829; Adeno-associated virus 5 Y18065, AF085716; Adeno-associated virus 6 NC_001862; Avian AAV ATCC VR-865 AY186198, AY629583, NC_004828; Avian AAV strain DA-1 NC_006263, AY629583; Bovine AAV NC_005889, AY388617.

AAVはまた、クレード(分岐株)またはクローンの観点からも言及されることがある。これは天然由来AAVの系統発生学上の類縁関係に関するものであって、典型的には、共通祖先にさかのぼることができ、その子孫のすべてを含む、AAVの系統発生群に関連している。それに加えて、AAVは、特定の分離株、すなわち天然に存在する特定のAAVの遺伝的隔離集団に関して言及されることがある。遺伝的隔離集団という用語は、天然に存在する他のAAVとの遺伝子混合をわずかしか受けてこなかったAAV集団のことを言い、したがって、遺伝子レベルですぐに識別できる程度に異なる集団を示す。   AAV may also be mentioned in terms of clades or clones. This relates to the phylogenetic affinity of naturally occurring AAV and is typically related to the phylogenetic group of AAV, which can be traced back to a common ancestor and includes all of its progeny. In addition, AAV may be referred to with respect to a particular isolate, ie a genetic isolate of a particular naturally occurring AAV. The term genetically isolated population refers to an AAV population that has received little genetic mixing with other naturally occurring AAV, and thus refers to populations that are readily distinguishable at the genetic level.

当業者は、周知の一般知識に基づいて、本発明で用いるAAVの適当な血清型、クレード、クローン、または分離株を選択することができる。たとえば、AAV5カプシドは、遺伝性色覚異常の矯正の成功からも明らかなように、霊長類錐体視細胞に形質導入することが判明している(Mancuso et al. (2009) Nature 461: 784-7)。   One skilled in the art can select an appropriate serotype, clade, clone, or isolate of AAV for use in the present invention based on well-known general knowledge. For example, AAV5 capsid has been shown to transduce primate cone photoreceptors, as evidenced by successful correction of hereditary color blindness (Mancuso et al. (2009) Nature 461: 784- 7).

AAV血清型は、AAVウイルス感染の組織特異性(もしくは親和性)を決定する。したがって、本発明に沿って患者に投与されるAAVに使用するために好ましいAAV血清型は、眼の内部の標的細胞に自然の親和性を有するか、またはその細胞に高い感染効率を有するものである。ある実施形態において、本発明に使用するAAV血清型は、網膜神経感覚上皮、網膜色素上皮、および/または脈絡膜の細胞に感染するものである。   The AAV serotype determines the tissue specificity (or affinity) of AAV virus infection. Therefore, preferred AAV serotypes for use in AAV administered to patients in accordance with the present invention are those that have a natural affinity for target cells inside the eye or have a high infection efficiency for those cells. is there. In certain embodiments, the AAV serotype used in the present invention is one that infects retinal neurosensory epithelium, retinal pigment epithelium, and / or choroidal cells.

典型的には、AAVの天然由来の血清型、分離株、またはクレードのAAVゲノムは、少なくとも1つの逆方向末端反復配列(ITR)を含有する。ITR配列はcisに作用して、機能的な複製開始点を提供し、ベクターの組込みおよび細胞ゲノムからのベクターの切り出しを可能にする。好ましい実施形態において、1つもしくは複数のITR配列がCNTFをコードするヌクレオチド配列に隣接する。AAVゲノムは典型的には、repおよび/またはcap遺伝子などのパッケージング遺伝子も含有しており、これらはAAV粒子のためのパッケージング機能をコードするものである。rep遺伝子は、タンパク質Rep78、Rep68、Rep52、およびRep40、またはそれらのバリアントのうち1つもしくは複数をコードする。cap遺伝子は、VP1、VP2、およびVP3、またはそれらのバリアントなどの、1つもしくは複数のカプシドタンパク質をコードする。これらのタンパク質は、AAV粒子のカプシドを構成する。カプシドバリアントは下記で検討する。   Typically, the AAV naturally occurring serotype, isolate, or clade AAV genome contains at least one inverted terminal repeat (ITR). The ITR sequence acts on cis to provide a functional origin of replication and allow vector integration and excision of the vector from the cell genome. In a preferred embodiment, one or more ITR sequences are flanked by nucleotide sequences encoding CNTF. AAV genomes typically also contain packaging genes, such as rep and / or cap genes, which encode the packaging functions for AAV particles. The rep gene encodes one or more of the proteins Rep78, Rep68, Rep52, and Rep40, or variants thereof. The cap gene encodes one or more capsid proteins, such as VP1, VP2, and VP3, or variants thereof. These proteins constitute the capsid of AAV particles. Capsid variants are discussed below.

プロモーターは、パッケージング遺伝子のそれぞれに機能しうるように連結される。そうしたプロモーターの具体例としては、p5、p19、およびp40プロモーターがある(Laughlin et al. (1979) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76: 5567-5571)。たとえば、p5およびp19プロモーターは、通常rep遺伝子の発現に使用されるのに対して、p40プロモーターは一般にcap遺伝子発現に使用される。   A promoter is operably linked to each of the packaging genes. Specific examples of such promoters include the p5, p19, and p40 promoters (Laughlin et al. (1979) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76: 5567-5571). For example, the p5 and p19 promoters are commonly used for rep gene expression, whereas the p40 promoter is generally used for cap gene expression.

したがって、上記のように本発明のベクターに使用されるAAVゲノムは、天然に存在するAAVの全ゲノムとすることができる。たとえば、全AAVゲノムを含有するベクターを用いて、AAVベクターまたはベクター粒子をin vitroで調製することができる。しかしながら、そのようなベクターを患者に投与することは原理上は可能であるが、実際にはめったに行われない。好ましくは、AAVゲノムは患者に投与することを目的として誘導体化されている。そのような誘導体化は当技術分野では一般的であって、本発明は任意の既知のAAVゲノム誘導体の使用、ならびに当技術分野の既知の技術を応用して作製することができる誘導体の使用を包含する。AAVゲノムおよびAAVカプシドの誘導体化は、Coura and Nardi (2007) Virology Journal 4: 99、ならびにChoi et al. およびWu et al.、上記、において概説されている。   Therefore, as described above, the AAV genome used in the vector of the present invention can be the whole genome of AAV that exists in nature. For example, AAV vectors or vector particles can be prepared in vitro using vectors containing the entire AAV genome. However, although it is possible in principle to administer such a vector to a patient, it is rarely done in practice. Preferably, the AAV genome is derivatized for administration to a patient. Such derivatization is common in the art, and the present invention uses the use of any known AAV genomic derivative, as well as derivatives that can be made by applying known techniques in the art. Include. Derivatization of the AAV genome and AAV capsid is reviewed in Coura and Nardi (2007) Virology Journal 4: 99, and Choi et al. And Wu et al., Supra.

AAVゲノムの誘導体には、AAVゲノムの任意のトランケート型または改変型が含まれるが、これらはin vivoで本発明のベクターからの導入遺伝子の発現を可能にするものである。概して、重要なことであるが、最小限のウイルス配列しか含有しないのに上記の機能を保持するように、AAVゲノムをトランケートすることが可能である。これは、ベクターと野生型ウイルスとの組換えのリスクを低下させるために、また、標的細胞中にウイルス遺伝子タンパク質が存在することによる細胞性免疫反応の惹起を回避するためにも、安全上の理由で好ましい。   Derivatives of the AAV genome include any truncated or modified form of the AAV genome, which allows the expression of the transgene from the vector of the invention in vivo. In general, but importantly, it is possible to truncate the AAV genome so that it retains the above functions while containing minimal viral sequences. This is a safety measure in order to reduce the risk of recombination between the vector and wild-type virus, and to avoid the induction of a cellular immune response due to the presence of the viral gene protein in the target cell. Preferred for reasons.

典型的には、誘導体は、少なくとも1つの逆方向末端反復配列(ITR)、好ましくは2つ以上のITR、たとえば2つのITRもしくは3つ以上を含有する。1つもしくは複数のITRは、異なる血清型を有するAAVゲノムから得ることができるが、キメラもしくは変異型ITRであってもよい。好ましい変異型ITRは、trs(末端分離部位)の欠損を有するものである。この欠損は、コード配列と相補配列を共に含有する一本鎖ゲノム、すなわち自己相補的AAVゲノムを生成する、ゲノムの連続複製を可能にする。これは、標的細胞においてDNA複製のバイパスをもたらすので、導入遺伝子発現の促進を可能にする。   Typically, the derivative contains at least one inverted terminal repeat (ITR), preferably two or more ITRs, such as two ITRs or three or more. One or more ITRs can be obtained from AAV genomes having different serotypes, but may also be chimeric or mutant ITRs. Preferred mutant ITRs have trs (terminal separation site) deletions. This deletion allows for continuous replication of the genome, producing a single-stranded genome that contains both the coding and complementary sequences, ie, a self-complementary AAV genome. This allows for the promotion of transgene expression as it results in DNA replication bypass in target cells.

1つもしくは複数のITRは、いずれか一方の末端においてCNTFをコードするヌクレオチド配列に隣接することが好ましい。1つもしくは複数のITRを含有することは、たとえば、宿主細胞DNAポリメラーゼの作用によって一本鎖ベクターDNAを二本鎖DNAに変換した後、宿主細胞の核内において本発明のベクターのコンカテマー形成を促進するために好ましい。このようなエピソームコンカテマーの形成は、宿主細胞の生存期間中ベクター構築物を保護し、それによってin vivoで導入遺伝子の長期にわたる発現を可能にする。   One or more ITRs are preferably flanked by nucleotide sequences encoding CNTF at either end. Containing one or more ITRs means, for example, that a single-stranded vector DNA is converted into double-stranded DNA by the action of host cell DNA polymerase, and then the concatamers of the vector of the present invention are formed in the nucleus of the host cell. Preferred for promoting. The formation of such episomal concatamers protects the vector construct during the life of the host cell, thereby allowing long-term expression of the transgene in vivo.

好ましい実施形態において、ITRエレメントは、誘導体において天然AAVゲノムから保持された唯一の配列となる。したがって、誘導体は、天然ゲノムのrepおよび/またはcap遺伝子、ならびに天然ゲノムの他のいかなる配列も含有しないことが好ましい。これは上記の理由、ならびに宿主細胞ゲノムへのベクターの組込みの可能性を減少させるという理由でも、好ましい。それに加えて、AAVゲノムのサイズを小さくすることによって、導入遺伝子に加えて他の配列エレメント(たとえば調節エレメント)をベクター内に組み込む際の柔軟性を高めることができる。   In a preferred embodiment, the ITR element will be the only sequence retained in the derivative from the native AAV genome. Accordingly, it is preferred that the derivative does not contain the rep and / or cap gene of the natural genome and any other sequence of the natural genome. This is also preferred for the reasons described above as well as reducing the possibility of integration of the vector into the host cell genome. In addition, reducing the size of the AAV genome can increase flexibility in incorporating other sequence elements (eg, regulatory elements) into the vector in addition to the transgene.

したがって、本発明の誘導体において、以下の部分を除去することができる:1つの逆方向末端反復(ITR)配列、複製(rep)およびカプシド(cap)遺伝子。しかしながら、ある実施形態において、誘導体は、1つもしくは複数のrepおよび/またはcap遺伝子、またはAAVゲノムの他のウイルス配列を、追加して含有することができる。天然に存在するAAVは、高頻度でヒト第19染色体の特定部位に組み込まれ、無視できる頻度の無作為な組込みを示すが、ベクターの組込み能力の保持は治療の場において許容することができる。   Thus, in the derivatives of the present invention, the following parts can be removed: one inverted terminal repeat (ITR) sequence, a replication (rep) and a capsid (cap) gene. However, in certain embodiments, the derivative can additionally contain one or more rep and / or cap genes, or other viral sequences of the AAV genome. Naturally occurring AAV is frequently integrated into specific sites on human chromosome 19 and exhibits negligible frequency of random integration, but retention of the vector's integration ability can be tolerated in the therapeutic setting.

誘導体がカプシドタンパク質、すなわちVP1、VP2、および/またはVP3を含有する場合、その誘導体は、1つもしくは複数の天然に存在するAAVのキメラ誘導体、シャッフル誘導体、またはカプシド改変誘導体とすることができる。より詳細には、本発明は、同一ベクター内に、AAVの異なる血清型、クレード、クローン、または分離株からのカプシドタンパク質配列の提供を包含する(すなわち偽型ベクター)。   Where the derivative contains a capsid protein, ie VP1, VP2, and / or VP3, the derivative can be one or more naturally occurring chimeric derivatives, shuffle derivatives, or capsid modified derivatives of AAV. More particularly, the present invention encompasses the provision of capsid protein sequences from different serotypes, clades, clones, or isolates of AAV in the same vector (ie, a pseudotype vector).

キメラ、シャッフル、またはカプシド改変誘導体は、典型的には、1つもしくは複数の望ましい機能性をウイルスベクターに与えるように選択される。したがって、これらの誘導体は、AAV2などの天然に存在するAAVゲノムを含有するAAVベクターと比較して、遺伝子導入効率の増加、免疫原性(液性もしくは細胞性)の低下、ウイルス親和性域の変化、および/または特定の細胞型へのターゲティングの向上を示す可能性がある。遺伝子導入効率の増加は、細胞表面における受容体もしくはコレセプター結合の向上、内部移行の向上、細胞内および核内への輸送の向上、ウイルス粒子の脱殻の改善、ならびに一本鎖ゲノムから二本鎖型への変換の向上によって達成される可能性がある。効率の向上は、ウイルス親和性域の変化、または特定の細胞集団へのターゲティングにも関係する可能性があるので、ベクターは、必要のない組織への投与によって薄められない。   Chimeric, shuffled, or capsid modified derivatives are typically selected to provide the viral vector with one or more desired functionalities. Therefore, these derivatives have increased gene transfer efficiency, reduced immunogenicity (humoral or cellular), viral affinity range compared to AAV vectors containing naturally occurring AAV genomes such as AAV2. It may show changes and / or improved targeting to specific cell types. Increases in gene transfer efficiency include increased receptor or co-receptor binding at the cell surface, improved internalization, improved transport into cells and nuclei, improved virulence of virus particles, and doubles from single-stranded genomes May be achieved by improved conversion to chain form. Since increased efficiency may also be related to changes in the affinity region of the virus, or targeting to specific cell populations, the vector is not diluted by administration to unwanted tissue.

キメラカプシドタンパク質には、天然に存在するAAV血清型の2つ以上のカプシドコード配列間での組換えによって作製されるものが含まれる。これは、たとえば、マーカー救済アプローチによって行うことができるが、このアプローチにおいて、ある血清型の非感染性カプシド配列は、別の血清型のカプシド配列とコトランスフェクトされ、指定の選択によって、望ましい特性を有するカプシド配列を選択する。異なる血清型のカプシド配列を、細胞内で相同組換えによって変更し、新規キメラカプシドタンパク質を作製することができる。   Chimeric capsid proteins include those produced by recombination between two or more capsid coding sequences of naturally occurring AAV serotypes. This can be done, for example, by a marker rescue approach, in which a non-infectious capsid sequence of one serotype is cotransfected with a capsid sequence of another serotype and the desired properties are determined by the specified selection. A capsid sequence having is selected. Different serotype capsid sequences can be altered in cells by homologous recombination to create new chimeric capsid proteins.

キメラカプシドタンパク質には、特定のカプシドタンパク質ドメイン、表面ループ、もしくは特定のアミノ酸残基を、2つ以上のカプシドタンパク質の間、たとえば、異なる血清型の2つ以上のカプシドタンパク質の間、で移動させるようにカプシドタンパク質配列を操作することによって作製されたものも含まれる。   Chimeric capsid proteins move specific capsid protein domains, surface loops, or specific amino acid residues between two or more capsid proteins, for example, between two or more capsid proteins of different serotypes Thus, those produced by manipulating capsid protein sequences are also included.

シャッフルもしくはキメラカプシドタンパク質は、DNAシャフリングまたはエラープローンPCRによって作製することもできる。ハイブリッドAAVカプシド遺伝子は、関連するAVV遺伝子の配列、たとえば、複数の異なる血清型のカプシドタンパク質をコードする配列、をランダムに断片化した後、セルフプライミングポリメラーゼ反応で断片を再構成することによって、作製することができるが、この反応は配列相同性のある領域においてクロスオーバーを引き起こす可能性もある。こうしていくつかの血清型のカプシド遺伝子をシャッフルすることによって作製されたハイブリッドAAV遺伝子のライブラリーをスクリーニングして、望ましい機能性を有するウイルスクローンを同定することができる。同様に、エラープローンPCRを用いて、AAVカプシド遺伝子をランダムに変異させ、その後望ましい特性を求めて選択することができる多様なバリアントのライブラリーを作製することができる。   Shuffle or chimeric capsid proteins can also be made by DNA shuffling or error-prone PCR. Hybrid AAV capsid genes are generated by randomly fragmenting sequences of related AVV genes, such as sequences encoding capsid proteins of different serotypes, and then reconstituting the fragments with a self-priming polymerase reaction. This reaction can also cause crossover in regions of sequence homology. Thus, a library of hybrid AAV genes generated by shuffling several serotype capsid genes can be screened to identify viral clones with the desired functionality. Similarly, error-prone PCR can be used to generate a library of diverse variants that can be randomly mutated in the AAV capsid gene and then selected for desirable properties.

カプシド遺伝子の配列を遺伝子改変して、天然の野生型配列に対して特定の欠失、置換、または挿入を導入することもできる。詳細には、カプシド遺伝子は、無関係のタンパク質もしくはペプチドの配列をカプシドコード配列のオープンリーディングフレーム内、またはカプシドコード配列のNおよび/またはC末端に挿入することによって改変することができる。   Capsid gene sequences can also be genetically modified to introduce specific deletions, substitutions, or insertions relative to the native wild-type sequence. Specifically, the capsid gene can be modified by inserting an irrelevant protein or peptide sequence within the open reading frame of the capsid coding sequence, or at the N and / or C terminus of the capsid coding sequence.

無関係なタンパク質もしくはペプチドは、特定の細胞型に対するリガンドとして機能するものであれば好都合であり、それによって標的細胞への結合の改善をもたらし、あるいは、特定の細胞集団に対するベクターのターゲッティング特異性を高めることができる。例としてはRGDペプチドの使用が挙げられるが、それは網膜色素上皮における取り込みをブロックし、それによって周囲の網膜組織の形質導入を促進することができる(Cronin et al. (2008) ARVO Abstract: D1048)。無関係なタンパク質は、製造過程の一環としてウイルス粒子の精製に役立つもの、すなわちエピトープもしくはアフィニティタグであってもよい。挿入部位は、典型的には、ウイルス粒子の他の機能、たとえば、内部移行、ウイルス粒子の輸送を妨げないように選択されるものとする。当業者は、その周知の一般知識に基づいて、挿入に適した部位を特定することができる。個別の部位は、上記で引用されたChoi et al.に記載されている。   An irrelevant protein or peptide is advantageous if it functions as a ligand for a particular cell type, thereby providing improved binding to the target cell or increasing the targeting specificity of the vector for a particular cell population. be able to. An example is the use of RGD peptides, which can block uptake in the retinal pigment epithelium and thereby promote the transduction of surrounding retinal tissue (Cronin et al. (2008) ARVO Abstract: D1048) . The irrelevant protein may be one that aids in the purification of the viral particle as part of the manufacturing process, ie an epitope or an affinity tag. The insertion site should typically be selected so as not to interfere with other functions of the viral particle, such as internalization, viral particle transport. A person skilled in the art can identify a site suitable for insertion based on the well-known general knowledge. Individual sites are described in Choi et al., Cited above.

本発明はさらに、天然のAAVゲノムの配列とは異なる順序および配置をとるAAVゲノムの配列の提供を含む。本発明はまた、1つもしくは複数のAAV配列または遺伝子の、別のウイルス由来の配列による置換、または2つ以上のウイルスに由来する配列で構成されるキメラ遺伝子による置換を含む。このようなキメラ遺伝子は、異なるウイルス種の2つ以上の関連ウイルスタンパク質に由来する配列からなるとすることができる。   The present invention further includes the provision of sequences of the AAV genome that have a different order and arrangement from the sequence of the native AAV genome. The invention also includes the replacement of one or more AAV sequences or genes with sequences from another virus, or with chimeric genes composed of sequences from two or more viruses. Such a chimeric gene can consist of sequences derived from two or more related viral proteins of different viral species.

本発明のベクターは、AAVゲノムもしくはその誘導体、およびCNTF導入遺伝子もしくはそのバリアントをコードする配列を含有するヌクレオチド配列の形をとることができる。   The vectors of the present invention can take the form of nucleotide sequences containing sequences encoding the AAV genome or derivatives thereof and the CNTF transgene or variants thereof.

本発明のAAV粒子には、ある血清型のITRを有するAAVゲノムもしくは誘導体が、異なる血清型のカプシド内にパッケージされている、カプシドを交換した形のものが含まれている。本発明のAAV粒子には、2つ以上の異なる血清型に由来する未改変カプシドタンパク質の混合物がウイルス粒子を構成している、モザイク型のものもある。またAAV粒子には、カプシド表面に吸着されるリガンドを有する化学修飾型もある。たとえば、このようなリガンドには、特定の細胞表面受容体を標的とするための抗体を含めることができる。   AAV particles of the present invention include capsid-exchanged forms in which an AAV genome or derivative having a certain serotype of ITR is packaged within a different serotype capsid. Some AAV particles of the present invention are mosaic-type, in which a mixture of unmodified capsid proteins derived from two or more different serotypes constitutes the virus particles. Some AAV particles are chemically modified with a ligand adsorbed on the capsid surface. For example, such ligands can include antibodies for targeting specific cell surface receptors.

したがって、たとえば、本発明のAAV粒子には、AAV2ゲノムおよびAAV2カプシドタンパク質を有するもの(AAV2/2)、AAV2ゲノムおよびAAV5カプシドタンパク質を有するもの(AAV2/5)、およびAAV2ゲノムおよびAAV8カプシドタンパク質を有するもの(AAV2/8)などがある。
プロモーターおよび制御配列
本発明のベクターはまた、in vitroおよびin vivoでCNTF導入遺伝子の発現を可能にするエレメントを含んでいてもよい。こうしたエレメントは発現制御配列と呼ばれることがある。したがって、ベクターは典型的には、導入遺伝子をコードするヌクレオチド配列に機能しうるように連結された発現制御配列(たとえばプロモーター配列を含む)を含有する。
Thus, for example, the AAV particles of the present invention include those having AAV2 genome and AAV2 capsid protein (AAV2 / 2), those having AAV2 genome and AAV5 capsid protein (AAV2 / 5), and AAV2 genome and AAV8 capsid protein. There are things (AAV2 / 8) etc.
Promoters and Control Sequences The vectors of the present invention may also contain elements that allow the expression of CNTF transgenes in vitro and in vivo. Such elements are sometimes referred to as expression control sequences. Thus, vectors typically contain expression control sequences (eg, including promoter sequences) operably linked to the nucleotide sequence encoding the transgene.

適当なプロモーターであればいずれを使用してもよく、当業者はそれを容易に選択することができる。プロモーター配列は、構成的に機能する(すなわち、いかなる宿主細胞環境においても作動する)こともあるが、特定の宿主細胞環境においてのみ作動し、したがって特定の細胞型において導入遺伝子の標的発現を可能にすることもできる(たとえば、組織特異的プロモーター)。プロモーターは別のファクター、たとえば宿主細胞中に存在するファクター、の存在に応じて誘導性の発現を示すこともある。いずれにせよ、ベクターが治療のために投与される場合、プロモーターは標的細胞環境において機能すれば好ましい。   Any suitable promoter may be used, and those skilled in the art can easily select it. A promoter sequence may function constitutively (ie, operate in any host cell environment), but only operates in a specific host cell environment, thus allowing targeted expression of the transgene in a specific cell type (Eg, tissue specific promoters). A promoter may exhibit inducible expression depending on the presence of another factor, such as a factor present in the host cell. In any case, when the vector is administered for therapy, it is preferred if the promoter functions in the target cell environment.

ある実施形態において、プロモーターは、網膜細胞集団においてのみ導入遺伝子が発現されることを可能にするように、網膜細胞に特異的は発現を示すことが好ましい。したがって、プロモーターからの発現は、網膜細胞特異的であり、たとえば、網膜神経感覚上皮および網膜色素上皮の細胞だけに限定されるものとすることができる。   In certain embodiments, it is preferred that the promoter exhibits expression specific to retinal cells so as to allow the transgene to be expressed only in the retinal cell population. Thus, expression from the promoter is retinal cell specific and can be limited to cells of the retinal neurosensory epithelium and retinal pigment epithelium, for example.

好ましいプロモーターにはニワトリβアクチン(CBA)プロモーターがあり、適宜、サイトメガロウイルス(CMV)エンハンサーエレメントと組み合わせてもよい。本発明に用いるプロモーターの例としては、ハイブリッドCBA/CAGプロモーター、たとえばrAVE発現カセットに使用されるプロモーターがある(GeneDetect.com)。本発明に用いる他のプロモーター例は、次の配列を有する:

Figure 2017025008
Figure 2017025008
(配列番号4)
網膜特異的な遺伝子発現を引き起こす、ヒト配列に基づくプロモーターの例としては、桿体および錐体のロドプシンキナーゼ(Allocca et al. (2007) J. Virol. 81: 11372-80)、錐体だけのPR2.1(Mancuso et al. (2009) Nature 461: 784-7)、および/または網膜色素上皮のRPE65(Bainbridge et al. (2008) N. Engl. J. Med. 358: 2231-9)などがある。 A preferred promoter is the chicken β-actin (CBA) promoter, which may be combined with a cytomegalovirus (CMV) enhancer element as appropriate. An example of a promoter used in the present invention is a hybrid CBA / CAG promoter, such as the promoter used in the rAVE expression cassette (GeneDetect.com). Another example promoter used in the present invention has the following sequence:
Figure 2017025008
Figure 2017025008
(SEQ ID NO: 4)
Examples of human sequence-based promoters that cause retina-specific gene expression include rod and cone rhodopsin kinases (Allocca et al. (2007) J. Virol. 81: 11372-80), cone-only PR2.1 (Mancuso et al. (2009) Nature 461: 784-7) and / or retinal pigment epithelium RPE65 (Bainbridge et al. (2008) N. Engl. J. Med. 358: 2231-9) etc. There is.

本発明のベクターは、転写前または転写後に作用する1つもしくは複数の制御配列を追加して含んでいてもよい。制御配列は、天然の導入遺伝子座の一部であってもよいが、異種制御配列であってもよい。本発明のベクターは、天然の導入遺伝子転写物に由来する5'-UTRまたは3'-UTRの一部を含有することができる。   The vectors of the present invention may additionally contain one or more regulatory sequences that act before or after transcription. The control sequence may be part of the natural transgene locus, but may also be a heterologous control sequence. The vectors of the present invention can contain a portion of a 5′-UTR or 3′-UTR derived from a natural transgene transcript.

制御配列は、導入遺伝子の発現を促す任意の配列、すなわち、転写物の発現を増加させ、mRNAの核外輸送を改善し、またはその安定性を高めるように作用する任意の配列である。このような制御配列には、たとえば、エンハンサーエレメント、転写後制御エレメント、およびポリアデニル化部位が含まれる。好ましいポリアデニル化部位は、以下に示されるようなウシ成長ホルモンポリAシグナルである:

Figure 2017025008
(配列番号5)
本発明のベクターに関して、このような制御配列はシス作用性である。しかしながら、本発明は、追加の遺伝子構築物上にあるトランス作用性制御配列の使用も包含する。 A control sequence is any sequence that facilitates transgene expression, ie, any sequence that acts to increase expression of a transcript, improve mRNA nuclear export, or enhance its stability. Such control sequences include, for example, enhancer elements, post-transcriptional control elements, and polyadenylation sites. A preferred polyadenylation site is the bovine growth hormone poly A signal as shown below:
Figure 2017025008
(SEQ ID NO: 5)
For the vectors of the present invention, such control sequences are cis acting. However, the present invention also encompasses the use of trans-acting regulatory sequences on additional genetic constructs.

本発明のベクターに用いる、好ましい転写後制御エレメントは、ウッドチャック肝炎ウイルス転写後制御エレメント(WPRE)またはそのバリアントである。WPREの典型的な配列を下記に示す:

Figure 2017025008
(配列番号6)
本発明はまた、WPREなしのベクターと比べて導入遺伝子の発現を増大させるWPREの任意のバリアント配列の使用も包含する。バリアント配列は、配列番号6に対してその配列全体を通して少なくとも70%の相同性を示すことが好ましく、配列番号6に対してその配列全体を通してより好ましくは75%、80%、85%、90%、さらにより好ましくは少なくとも95%、96%、97%、98%、または99%相同性を示す。 A preferred post-transcriptional control element for use in the vectors of the invention is the woodchuck hepatitis virus post-transcriptional control element (WPRE) or a variant thereof. A typical sequence of WPRE is shown below:
Figure 2017025008
(SEQ ID NO: 6)
The invention also encompasses the use of any variant sequence of WPRE that increases transgene expression relative to a vector without WPRE. The variant sequence preferably exhibits at least 70% homology to SEQ ID NO: 6 throughout the sequence, more preferably 75%, 80%, 85%, 90% throughout the sequence to SEQ ID NO: 6. Even more preferably at least 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% homology.

本発明のベクターに使用することができる別の制御配列は、足場付着領域(SAR)である。追加の制御配列も当業者は容易に選択することができる。
投与方法
本発明のある実施形態において、AAVベクターは、網膜下注射、直接網膜注射、または硝子体内注射によって被験体の眼に投与される。
Another control sequence that can be used in the vectors of the invention is the scaffold attachment region (SAR). Additional control sequences can also be readily selected by those skilled in the art.
In certain embodiments of the invention, the AAV vector is administered to the eye of the subject by subretinal injection, direct retinal injection, or intravitreal injection.

当業者は、個別の網膜下注射、直接網膜注射、または硝子体内注射に精通し、それをうまく行うことができる。   Those skilled in the art are familiar with and can perform individual subretinal injections, direct retinal injections, or intravitreal injections.

好ましくは、AAVベクターは網膜下注射により投与される。
網膜下注射
網膜下注射は、網膜下腔への、すなわち網膜神経感覚上皮のすぐ下への、注入である。網膜下注射の際に、注入された物質は、視細胞および網膜色素上皮(RPE)層に向けられ、それらの間に空間を作る。
Preferably, the AAV vector is administered by subretinal injection.
Subretinal injection A subretinal injection is an injection into the subretinal space, ie just below the retinal neurosensory epithelium. During subretinal injection, the injected material is directed to the photoreceptor cells and the retinal pigment epithelium (RPE) layer, creating a space between them.

注入が小さい網膜切開によって行われる場合、網膜剥離が引き起こされる可能性がある。注入物質によって生じる、剥離されて浮き上がった層は「ブレブ」と呼ばれる。   If the injection is made by a small retinal incision, retinal detachment can be caused. The exfoliated and raised layer caused by the injected material is called a “bleb”.

網膜下注射により生じる孔は、注入された溶液が投与後に硝子体腔に顕著に逆流しないように十分に小さくなければならない。このような逆流は、薬剤の効果が標的ゾーンから逸れていきかねないので、薬剤注入時に特に問題になるであろう。注射は、網膜神経感覚上皮に自然に閉じる注入孔を作ることが好ましく、すなわち、注射針が抜去されたら、針でできた孔は、注入物質がその孔を通って放出されることがほとんどないか、事実上ないように再び閉じられる。   The pores created by subretinal injection must be small enough so that the injected solution does not significantly flow back into the vitreous cavity after administration. Such reflux will be particularly problematic during drug injection because the drug's effect may be diverted from the target zone. The injection preferably creates an injection hole that closes naturally in the retinal neurosensory epithelium, i.e., once the injection needle is removed, the hole made of the needle is unlikely to release the injected material through the hole. Or it is closed again so that there is virtually no.

このプロセスを容易にするために、専用の網膜下注射針が市販され利用できる(たとえば、DORC 41G Teflon subretinal injection needle, Dutch Ophthalmic Research Center International BV, Zuidland, The Netherlands)。これらは網膜下注射を行うためにデザインされた針である。   To facilitate this process, dedicated subretinal needles are commercially available (eg, DORC 41G Teflon subretinal injection needle, Dutch Ophthalmic Research Center International BV, Zuidland, The Netherlands). These are needles designed for performing subretinal injections.

注射時に網膜への損傷が起こらないかぎり、また十分に細い針が使用されるかぎり、実質的にすべての注入物質が、局所的な網膜剥離部位において、剥離された網膜神経感覚上皮とRPEとの間に局在化し続ける(すなわち、硝子体腔に逆流しない)。実際、典型的な短期間のブレブの存続は、通常、注入物質の硝子体内への流出がほとんどないことを示す。ブレブは、注入物質が吸収されるにつれて、長い間には消失することになる。   As long as there is no damage to the retina at the time of injection and a sufficiently thin needle is used, virtually all of the injected material will be removed from the detached retinal neurosensory epithelium and RPE at the local retinal detachment site. Continue to localize (ie, do not flow back into the vitreous cavity). In fact, typical short-term bleb persistence usually indicates that there is little infusion of the injected material into the vitreous. The bleb will disappear over time as the injected material is absorbed.

たとえば光干渉断層撮影法を用いた、眼、とくに網膜、の可視化を、術前に行うことができる。
2段階網膜下注射
本発明のベクターは、第1の溶液の網膜下注射によって局所的な網膜剥離を生じさせるという、2段階法を用いることによって精度および安全性を高めて投与することができる。第1の溶液にはベクターは含まれていない。次に第2の網膜下注射を用いて、ベクターを含有する薬剤が、第1の網膜下注射により生じたブレブの網膜下液に送り込まれる。薬剤を送達する注射を、網膜を剥離するために使用すべきでないので、溶液の一定量を第2段階で注入することができる。
Visualization of the eye, particularly the retina, using optical coherence tomography, for example, can be performed preoperatively.
Two-stage subretinal injection The vector of the present invention can be administered with increased accuracy and safety by using a two-stage method in which local retinal detachment is caused by subretinal injection of the first solution. The first solution contains no vector. The second subretinal injection is then used to deliver the vector-containing drug into the bleb's subretinal fluid produced by the first subretinal injection. Since the injection that delivers the drug should not be used to detach the retina, an aliquot of the solution can be injected in the second stage.

本発明のある実施形態において、AAVベクターは下記によって送達される:
(a) 網膜を少なくとも部分的に剥離させるのに十分な量の溶液を、網膜下注射によって被験体に投与し、網膜下ブレブを形成することであって、この溶液はベクターを含有しない;ならびに
(b) ステップ(a)で形成されたブレブ内に網膜下注射により、薬剤組成物を投与することであって、この薬剤組成物はベクターを含有する。
In certain embodiments of the invention, the AAV vector is delivered by:
(a) administering to a subject by subretinal injection a sufficient amount of a solution to at least partially detach the retina to form a subretinal bleb, the solution containing no vector;
(b) administering a drug composition by subretinal injection into the bleb formed in step (a), the drug composition containing a vector.

網膜を少なくとも部分的に剥離させるためにステップ(a)で注入される溶液の量は、たとえば、約10-1000 μL、たとえば約50-1000、100-1000、250-1000、500-1000、10-500、50-500、100-500、250-500μLとすることができる。その量はたとえば、約10、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、または1000μLとすることができる。   The amount of solution injected in step (a) to at least partially detach the retina is, for example, about 10-1000 μL, such as about 50-1000, 100-1000, 250-1000, 500-1000, 10 -500, 50-500, 100-500, 250-500 μL. The amount can be, for example, about 10, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, or 1000 μL.

ステップ(b)で注入される薬剤組成物の量は、たとえば、約10-500μL、たとえば約50-500、100-500、200-500、300-500、400-500、50-250、100-250、200-250、または50-150μLとすることができる。その量はたとえば、約10、50、100、150、200、250、300、350、400、450、または500μLとすることができる。好ましくは、ステップ(b)で注入される薬剤組成物の量は、100μLである。量が多いほど網膜を無理に伸ばすリスクを高める可能性があるが、量が少なくなると見えにくくなる可能性がある。   The amount of pharmaceutical composition injected in step (b) is, for example, about 10-500 μL, such as about 50-500, 100-500, 200-500, 300-500, 400-500, 50-250, 100- It can be 250, 200-250, or 50-150 μL. The amount can be, for example, about 10, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, or 500 μL. Preferably, the amount of pharmaceutical composition injected in step (b) is 100 μL. Larger amounts may increase the risk of forcibly extending the retina, but smaller amounts can be difficult to see.

薬剤を含有しない溶液(すなわち、ステップ(a)の「第1の溶液」)は、上記の薬物祖含有する溶液と同様に調製することができる。薬剤を含有しない好ましい溶液は、網膜下腔のpHおよび浸透圧に適合した、平衡塩類溶液(BBS)または同様の緩衝溶液である。
術中における網膜の可視化
特定の状況下で、たとえば、網膜変性の末期に、網膜を確認することは困難であるが、それは網膜が薄く、透明であって、網膜が載っている崩壊した色素沈着の強い上皮を背景として見るのがむずかしいためである。青色の生体染色色素(たとえば、Brilliant Peel(登録商標)、Geuder; MembraneBlue-Dual(登録商標)、Dorc)の使用は、網膜剥離手順(すなわち、本発明の2段階網膜下注入法のステップ(a))のために作られる網膜の孔の識別を容易にすることができるので、薬剤は硝子体腔への逆流のリスクなしに同じ孔を通して投与することができる。
The solution containing no drug (ie, the “first solution” in step (a)) can be prepared in the same manner as the above solution containing the drug substance. A preferred solution that does not contain a drug is a balanced salt solution (BBS) or similar buffer solution adapted to the pH and osmotic pressure of the subretinal space.
Intraoperative visualization of the retina Under certain circumstances, for example, at the end of retinal degeneration, it is difficult to identify the retina, but it is a thin, transparent retina with discolored pigmentation on which the retina rests. This is because it is difficult to see the strong epithelium as a background. The use of blue vital dyes (eg, Brilliant Peel®, Geuder; Membrane Blue-Dual®, Dorc) can be used in retinal detachment procedures (ie, the steps of the two-stage subretinal injection method of the present invention (a The drug can be administered through the same hole without the risk of reflux into the vitreous cavity because it can facilitate the identification of the retinal hole created for)).

青色生体染色色素の使用はまた、肥厚した内境界膜や網膜上膜が存在する網膜のあらゆる領域を識別するが、これらの組織のいずれかを貫通する注入は、網膜下腔への巧みなアクセスを妨げるであろう。さらに、術後すぐの時期に上記組織構造のいずれかを収縮させることは、網膜の注入孔を無理に引き延ばすことにつながりかねず、これは硝子体腔への薬剤の逆流を引き起こす可能性がある。
医薬組成物および注射溶液
本発明の薬剤、たとえばベクターは、調剤して医薬組成物とすることができる。こうした組成物は、薬剤に加えて、製薬上許容される基剤、希釈剤、添加剤、緩衝剤、安定化剤、または当業者に周知のその他の物質を含有することができる。そのような物質は、毒性がなく、活性成分の有効性を妨げないことが必要である。基剤および他の物質の正確な特性は、投与経路、たとえば網膜下注射、直接網膜注射または硝子体内注射に応じて、当業者が決定することができる。
The use of blue vital stains also identifies any area of the retina where there is a thickened inner limiting membrane or epiretinal membrane, but injections through any of these tissues can be used to skillfully access the subretinal space Will hinder. Furthermore, contracting any of the tissue structures immediately after surgery can lead to forcibly stretching the injection hole in the retina, which can cause drug backflow into the vitreous cavity.
Pharmaceutical Compositions and Injection Solutions The agents of the present invention, such as vectors, can be formulated into pharmaceutical compositions. Such compositions can contain, in addition to the drug, pharmaceutically acceptable bases, diluents, additives, buffers, stabilizers, or other materials well known to those skilled in the art. Such materials need not be toxic and do not interfere with the effectiveness of the active ingredient. The exact characteristics of the base and other substances can be determined by those skilled in the art depending on the route of administration, eg subretinal injection, direct retinal injection or intravitreal injection.

医薬組成物は、典型的には液体の形態をとる。液体医薬組成物は一般に、液体基剤、たとえば水、石油、動物油もしくは植物油、鉱油、または合成油を含有する。生理食塩水、塩化マグネシウム、ブドウ糖もしくは他の糖類溶液、またはグリコール類、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコールもしくはポリエチレングリコールなどを含めることができる。場合によっては、界面活性剤、たとえばプルロニック酸(PF68)0.001%を使用してもよい。   The pharmaceutical composition typically takes the form of a liquid. Liquid pharmaceutical compositions generally contain a liquid base such as water, petroleum, animal or vegetable oils, mineral oil, or synthetic oil. Saline, magnesium chloride, dextrose or other saccharide solution, or glycols such as ethylene glycol, propylene glycol or polyethylene glycol can be included. In some cases, a surfactant such as 0.001% pluronic acid (PF68) may be used.

患部に注射するために、活性成分は、発熱物質を除去され、安定したpH、等張性および安定性を有する水溶液の形態をとることができる。当業者は、たとえば、塩化ナトリウム注射液、リンゲル液、または乳酸リンゲル液などの等張溶媒を用いて適切な溶液を調製することが十分可能である。防腐剤、安定化剤、緩衝剤、抗酸化剤、および/または他の添加物を必要に応じて含有することができる。   For injection into the affected area, the active ingredient can be in the form of an aqueous solution that is free of pyrogens and has a stable pH, isotonicity and stability. Those skilled in the art are well able to prepare suitable solutions using isotonic solvents such as, for example, sodium chloride injection, Ringer's solution, or lactated Ringer's solution. Preservatives, stabilizers, buffers, antioxidants, and / or other additives can be included as needed.

遅延放出のために、薬剤は、当技術分野で既知の方法にしたがって、たとえば生体適合性ポリマーから形作られたマイクロカプセルとして、またはリポソーム輸送システムとして、持続放出用に製剤された医薬組成物中に含まれていてもよい。
治療方法
当然のことながら、ここで治療について言及することはすべて、治癒的、緩和的、および予防的治療を含む;ただし、本発明において予防に対する言及は、より一般的に予防的治療に関連づけられる。治療にはまた、疾患の重症度の進行を止めることを含めることもできる。
For delayed release, the drug is incorporated into a pharmaceutical composition formulated for sustained release according to methods known in the art, for example, as microcapsules formed from biocompatible polymers or as a liposome delivery system. It may be included.
Methods of Treatment It will be appreciated that all references herein to treatment include curative, palliative and prophylactic treatment; however, in the present invention, reference to prevention is more generally associated with prophylactic treatment. . Treatment can also include stopping the progression of disease severity.

哺乳動物、特にヒトの治療が好ましい。しかしながらヒトの治療も獣医学的治療も、ともに本発明の範囲に含まれる。
バリアント、誘導体、アナログ、ホモログ、および断片
本明細書に記載の特定のタンパク質およびヌクレオチドに加えて、本発明は、それらのバリアント、誘導体、アナログ、ホモログ、および断片の使用も包含する。
The treatment of mammals, particularly humans, is preferred. However, both human and veterinary treatments are within the scope of the present invention.
Variants, derivatives, analogs, homologs, and fragments In addition to the specific proteins and nucleotides described herein, the invention also encompasses the use of those variants, derivatives, analogs, homologs, and fragments.

本発明に関連して、任意の所与の配列のバリアントは、残基(アミノ酸であるか核酸であるかにかかわらず)の特定の配列が、当該ポリペプチドもしくはポリヌクレオチドの機能を実質的に保持するように改変されている配列である。バリアント配列は、天然に存在するタンパク質中に存在する少なくとも1つの残基の付加、欠失、置換、修飾、置き換えおよび/または変異によって得ることができる。   In the context of the present invention, a variant of any given sequence is such that a particular sequence of residues (whether amino acids or nucleic acids) substantially determines the function of the polypeptide or polynucleotide. A sequence that has been modified to retain. Variant sequences can be obtained by addition, deletion, substitution, modification, replacement and / or mutation of at least one residue present in a naturally occurring protein.

本発明のタンパク質もしくはポリペプチドに関して本明細書で使用される「誘導体」という用語は、結果として得られたタンパク質もしくはポリペプチドがその内在する機能のうち少なくとも1つを実質的に保持している限り、その配列からの、またはその配列に対する、1つ(もしくは複数の)アミノ酸残基の置換(substitution)、変異、修飾、置き換え(replacement)、欠失、および/または付加を含んでいる。   The term “derivative” as used herein with respect to a protein or polypeptide of the invention is used as long as the resulting protein or polypeptide substantially retains at least one of its intrinsic functions. Including substitution, mutation, modification, replacement, deletion, and / or addition of one (or more) amino acid residues from or to that sequence.

ポリペプチドまたはポリヌクレオチドに関して本明細書で使用される「アナログ(類似体)」という用語は、あらゆるミメティック(模倣化合物)、すなわちそれが模倣しているポリペプチドもしくはポリヌクレオチドの内在する機能のうち少なくとも1つを保有する化合物を含む。   The term “analog” as used herein with respect to a polypeptide or polynucleotide refers to any mimetic, ie, at least one of the intrinsic functions of the polypeptide or polynucleotide that it mimics. Includes compounds that possess one.

典型的には、改変された配列が実質的に必要とされる活性もしくは能力を保持するならば、アミノ酸置換を、たとえば1、2、もしくは3から10もしくは20置換まで行うことができる。アミノ酸置換は、非天然アナログの使用を含むことができる。   Typically, amino acid substitutions can be made, for example from 1, 2, or 3 to 10 or 20 substitutions, provided that the modified sequence retains substantially the required activity or ability. Amino acid substitutions can include the use of non-natural analogs.

本発明に使用されるタンパク質は、サイレント変異を生じた結果、機能的に同等のタンパク質をもたらす、アミノ酸残基の欠失、挿入、または置換を有することができる。内在する機能が保持される限り、残基の極性、電荷、溶解性、疎水性、親水性、および/または両親媒性の類似に基づいて、計画的なアミノ酸置換を行うことができる。たとえば、負電荷を持つアミノ酸には、アスパラギン酸およびグルタミン酸がある;正電荷を持つアミノ酸には、リジンおよびアルギニンがある;さらに、類似した親水性値を有する非荷電性極性頭部基を持つアミノ酸には、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、およびチロシンがある。   Proteins used in the present invention can have amino acid residue deletions, insertions, or substitutions that result in silent mutations resulting in functionally equivalent proteins. As long as the intrinsic function is retained, deliberate amino acid substitutions can be made based on similarity of residue polarity, charge, solubility, hydrophobicity, hydrophilicity, and / or amphiphilicity. For example, negatively charged amino acids include aspartic acid and glutamic acid; positively charged amino acids include lysine and arginine; and amino acids with uncharged polar head groups that have similar hydrophilicity values Include asparagine, glutamine, serine, threonine, and tyrosine.

たとえば下記の表にしたがって、保存的置換を行うことができる。縦列第2列において同一ブロックにあるアミノ酸、好ましくは縦列第3列において同一行にあるアミノ酸を互いに置換することができる:

Figure 2017025008
本明細書で使用される「ホモログ」という用語は、野生型アミノ酸配列および野生型ヌクレオチド配列と一定の相同性を有するものを意味する。「相同性(homology)」という用語は「同一性(identity)」と同じと考えられる。 For example, conservative substitutions can be made according to the table below. Amino acids in the same block in the second column, preferably amino acids in the same row in the third column can be substituted for each other:
Figure 2017025008
As used herein, the term “homologue” means one having a certain homology with wild-type amino acid sequences and wild-type nucleotide sequences. The term “homology” is considered the same as “identity”.

相同配列は、対象となる配列に対して少なくとも50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85% or 90%同一、好ましくは少なくとも95%もしくは97%もしくは99%同一と考えられるアミノ酸配列を含めることができる。典型的には、ホモログは、対象のアミノ酸配列と同一の活性部位などを含有すると考えられる。相同性は、類似性(すなわち類似した化学的性質/機能を有するアミノ酸残基)の観点から考察することもできるが、本発明に関しては、相同性を、配列同一性によって表すことが好ましい。   Homologous sequences are at least 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85% or 90% identical to the sequence of interest, preferably at least 95% or 97% or 99 Amino acid sequences considered to be% identical can be included. Typically, a homolog is considered to contain the same active site as the amino acid sequence of interest. While homology can also be considered in terms of similarity (ie, amino acid residues having similar chemical properties / functions), for the purposes of the present invention, homology is preferably represented by sequence identity.

相同配列は、対象の配列に対して、少なくとも50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、もしくは90%同一であり、好ましくは少なくとも95%もしくは97%もしくは99%同一であるといえるヌクレオチド配列を含んでいてもよい。相同性は、類似性の観点から考察することもできるが、本発明に関しては、相同性を、配列同一性によって表すことが好ましい。   Homologous sequences are at least 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, or 90% identical to the sequence of interest, preferably at least 95% or 97 It may contain nucleotide sequences that can be said to be% or 99% identical. Although homology can be considered from the viewpoint of similarity, in the context of the present invention, homology is preferably represented by sequence identity.

好ましくは、本明細書に詳述される配列番号のいずれか1つに対してパーセント同一性を有する配列への言及は、言及された配列番号の全長にわたって記載のパーセント同一性を有する配列のことをいう。   Preferably, reference to a sequence having percent identity to any one of the SEQ ID NOs detailed herein refers to the sequence having the percent identity described over the entire length of the referenced SEQ ID NO. Say.

相同性比較は、視覚的に、あるいはより一般的には、すぐに利用できる配列比較プログラムを用いて、行うことができる。この市販のコンピュータープログラムは、2つ以上の配列間のパーセント相同性もしくは同一性を計算することができる。   Homology comparisons can be made visually or, more generally, using readily available sequence comparison programs. This commercially available computer program can calculate percent homology or identity between two or more sequences.

パーセント相同性は、連続した配列にわたって計算することが可能であり、すなわち、一方の配列を他方の配列とともに整列させて、一方の配列中の各アミノ酸を直接、もう一方の配列中の対応するアミノ酸と、1残基ずつ比較する。これを「ギャップなしの」アラインメントと呼ぶ。典型的には、このようなギャップなしのアラインメントは、比較的短い残基数でしか行われない。   Percent homology can be calculated over a contiguous sequence, i.e., aligning one sequence with the other sequence so that each amino acid in one sequence directly corresponds to the corresponding amino acid in the other sequence. And compare one residue at a time. This is called “no gap” alignment. Typically, such ungapped alignments are performed only with a relatively short number of residues.

これは非常にシンプルで一貫性のある方法ではあるが、たとえば、大域アラインメントを行うとき、ヌクレオチド配列中の1つの挿入もしくは欠失が、その他の点では同一である配列ペアにおいて、後続のコドンをアラインメントから外れさせ、その結果パーセント同一性の大幅な減少をもたらす可能性があることを考慮に入れることができない。このため、ほとんどの配列比較法は、全体の相同性スコアに過度にペナルティを科すことなく、挿入および欠失の可能性を考慮した最適なアラインメントをもたらすようにデザインされている。これは、局所相同性を最大化しようと試みて、配列アラインメントに「ギャップ」を挿入することによって達成される。   This is a very simple and consistent method, but, for example, when performing global alignments, a subsequent codon in a sequence pair in which one insertion or deletion in the nucleotide sequence is otherwise identical is used. It cannot be taken into account that it can be out of alignment and result in a significant reduction in percent identity. For this reason, most sequence comparison methods are designed to provide optimal alignments that take into account the possibility of insertions and deletions without penalizing the overall homology score excessively. This is accomplished by inserting “gaps” in the sequence alignment in an attempt to maximize local homology.

しかしながら、こうしたより複雑な方法は、アラインメントに生じるギャップのそれぞれに「ギャップペナルティ」を割り当てるので、同数の同一アミノ酸に関して、できるだけ少数のギャップを有する配列アラインメントが、2つの比較される配列間の高い関連性を反映して、多くのギャップを有するものよりも高いスコアを達成することになる。「アフィンギャップコスト」が通常使用されるが、これはギャップの存在に比較的高いコストをかけ、ギャップの後続の各残基により小さいペナルティを科すものである。これはもっとも一般的に使用されるギャップスコアリングシステムである。高いギャップペナルティは当然、より少ないギャップを有する最適化されたアラインメントをもたらすことになる。大半のアラインメントプログラムはギャップペナルティを変更することができる。しかしながら、配列比較のためにそうしたソフトウェアを使用する場合、デフォルト値を使用することが好ましい。たとえば、GCG Wisconsin Bestfitパッケージを使用する場合、アミノ酸配列のデフォルトギャップペナルティは、ギャップについて-12であり、それぞれの伸長について-4である。   However, these more complex methods assign a “gap penalty” to each gap that occurs in the alignment, so that for the same number of identical amino acids, a sequence alignment with as few gaps as possible is highly related between the two compared sequences. Reflecting gender, you will achieve a higher score than one with many gaps. “Affine gap costs” are commonly used, which cost a relatively high cost to the existence of a gap and impose a smaller penalty for each subsequent residue in the gap. This is the most commonly used gap scoring system. High gap penalties will of course result in optimized alignment with fewer gaps. Most alignment programs can change the gap penalty. However, it is preferred to use the default values when using such software for sequence comparisons. For example, when using the GCG Wisconsin Bestfit package, the default gap penalty for amino acid sequences is -12 for gaps and -4 for each extension.

したがって、最大パーセンテージ相同性を計算するにはまず、ギャップペナルティを考慮に入れて最適アラインメントを作ることが必要である。このようなアラインメントを実行するための適当なコンピュータープログラムは、GCG Wisconsin Bestfitパッケージ(University of Wisconsin, U.S.A.; Devereux et al. (1984) Nucleic Acids Res. 12: 387)である。配列比較を行うことができる他のソフトウェアの例には、BLASTパッケージ(Ausubel et al. (1999) 前記 - Ch. 18を参照されたい)、FASTA(Atschul et al. (1990) J. Mol. Biol. 403-410)、ならびに比較ツールのGENEWORKS一式があるがそれらに限定されない。BLASTおよびFASTAはいずれも、オフラインおよびオンライン検索に使用可能である(Ausubel et al. (1999) 前記、ページ7-58から7-60)。しかしながら、用途によっては、GCG Bestfitプログラムを使用することが好ましい。BLAST 2 Sequencesというもう1つのツールもタンパク質およびヌクレオチド配列の比較のために使用することができる(FEMS Microbiol. Lett. (1999) 174: 247-50; FEMS Microbiol. Lett. (1999) 177: 187-8を参照されたい)。   Therefore, to calculate the maximum percentage homology, it is first necessary to create an optimal alignment taking into account gap penalties. A suitable computer program for performing such an alignment is the GCG Wisconsin Bestfit package (University of Wisconsin, U.S.A .; Devereux et al. (1984) Nucleic Acids Res. 12: 387). Examples of other software that can perform sequence comparison include BLAST package (see Ausubel et al. (1999) supra-Ch. 18), FASTA (Atschul et al. (1990) J. Mol. Biol 403-410), as well as a set of comparison tools GENEWORKS, but not limited to them. Both BLAST and FASTA can be used for offline and online searching (Ausubel et al. (1999) supra, pages 7-58 to 7-60). However, depending on the application, it is preferable to use the GCG Bestfit program. Another tool called BLAST 2 Sequences can also be used for protein and nucleotide sequence comparison (FEMS Microbiol. Lett. (1999) 174: 247-50; FEMS Microbiol. Lett. (1999) 177: 187- (See 8).

最終的なパーセンテージ相同性は、同一性の観点で評価することができるが、アラインメントプロセスそれ自体は通常、全か無かのペア比較に基づくものではない。にもかかわらず、スケーリングされた相同性スコア行列が一般に使用されるが、それは化学的類似性もしくは進化距離に基づいてそれぞれのペアワイズ比較にスコアを割り当てるものである。よく使用されるそうした行列の例は、BLOSUM62行列 - BLASTプログラム一式のためのデフォルト行列である。GCG Wisconsinプログラムは一般に、パブリックデフォルト値か、または、指定された場合は、カスタム記号比較テーブルのいずれかを使用する(さらに詳しくは、ユーザーマニュアルを参照されたい)。用途によって、GCGパッケージのパブリックデフォルト値か、または他のソフトウェアならBLOSUM62などのデフォルト行列を使用することが好ましい。   Although the final percentage homology can be assessed in terms of identity, the alignment process itself is usually not based on an all-or-nothing pair comparison. Nevertheless, a scaled homology score matrix is commonly used, which assigns a score to each pair-wise comparison based on chemical similarity or evolutionary distance. An example of such a matrix that is often used is the BLOSUM62 matrix-the default matrix for the BLAST program suite. GCG Wisconsin programs generally use either public default values or, if specified, custom symbol comparison tables (see the user manual for more details). Depending on the application, it is preferable to use the public default values of the GCG package, or a default matrix such as BLOSUM62 for other software.

ソフトウェアが最適アラインメントを作成したら、パーセンテージ相同性、好ましくはパーセンテージ配列同一性を計算することができる。ソフトウェアは典型的には、配列比較の一環としてこれを行い、計算結果をもたらす。   Once the software has produced an optimal alignment, percentage homology, preferably percentage sequence identity, can be calculated. The software typically does this as part of the sequence comparison and produces a computational result.

全長CNTFの「断片」は、バリアントでもあるが、その用語は典型的には、機能として、またはたとえばアッセイにおいて、関心対象となるポリペプチドもしくはポリヌクレオチドの選択された領域のことをいう。したがって、「断片」は、全長ポリペプチドもしくはポリヌクレオチドの一部分であるアミノ酸配列もしくは核酸配列を意味する。   Although a “fragment” of full-length CNTF is also a variant, the term typically refers to a selected region of a polypeptide or polynucleotide of interest as a function or, for example, in an assay. Thus, “fragment” means an amino acid or nucleic acid sequence that is part of a full-length polypeptide or polynucleotide.

このようなバリアントは、部位特異的変異誘発などの標準的な組換えDNA技術を用いて調製することができる。挿入を行う場合、挿入部位の両端に天然に存在する配列に相当する、5'および3'隣接領域とともに挿入部をコードする合成DNAを作製することができる。隣接領域は、天然に存在する配列中の部位に相当する、使いやすい制限酵素部位を含有することができるので、その配列を(1つもしくは複数の)適当な酵素で切断して、合成DNAを切断部にライゲートすることができる。その後DNAを本発明にしたがって発現させて、コードされたタンパク質を作製する。これらの方法は、DNA配列を操作するための、当技術分野で知られている数多くの標準技術を、単に説明する実例にすぎず、他の既知の技術も使用することができる。
コドン最適化
本発明に使用されるポリヌクレオチドは、コドン最適化することができる。コドン最適化はすでにWO 1999/41397およびWO 2001/79518において説明されている。異なる細胞は、特定のコドンの使用頻度に差がある。こうしたコドンの偏りは、細胞型における特定のtRNAの相対存在量の偏りに対応している。配列内のコドンを変更して、対応するtRNAの相対存在量に見合うように調整することによって、発現を増加させることができる。同様に、特定の細胞型において、対応するtRNAがめったにないことが知られているコドンを意図的に選択することによって、発現を減少させることができる。このようにして、追加的なレベルの翻訳調節を利用することができる。
(実施例)
Such variants can be prepared using standard recombinant DNA techniques such as site-directed mutagenesis. When inserting, a synthetic DNA encoding the insert with the 5 'and 3' flanking regions corresponding to the naturally occurring sequence at both ends of the insertion site can be made. The flanking region can contain easy-to-use restriction enzyme sites that correspond to sites in the naturally occurring sequence, so that the sequence can be cleaved with the appropriate enzyme (s) It can be ligated to the cutting part. DNA is then expressed according to the present invention to produce the encoded protein. These methods are merely illustrative examples of the many standard techniques known in the art for manipulating DNA sequences, and other known techniques can be used.
Codon Optimization The polynucleotides used in the present invention can be codon optimized. Codon optimization has already been described in WO 1999/41397 and WO 2001/79518. Different cells differ in the frequency of use of specific codons. These codon biases correspond to biases in the relative abundance of specific tRNAs in the cell type. Expression can be increased by changing codons within the sequence and adjusting for the relative abundance of the corresponding tRNA. Similarly, expression can be reduced in a particular cell type by deliberately selecting codons that are rarely known for the corresponding tRNA. In this way, an additional level of translational regulation can be utilized.
(Example)

材料および方法
マウスおよび麻酔法
すべての動物実験は、「視覚および眼科研究における動物の使用についてのARVO宣言(The ARVO Statement for the Use of Animals in Ophthalmic and Vision Research)」にしたがって実施し、有効な英国内務省の許可を得て行った。ロドプシンノックアウトマウス(C57B/6.129 Rhotm1Phm、本明細書ではRho-/-とする)はすでに記載されており(Humphries, M.M. et al. (1997) Nat. Genet. 15: 216-219)、Jane Farrar, Trinity College Dublin, Irelandの寄贈により入手した。OPN1LW-EGFPマウス(C57BL/6JTgOPN1LW-EGFP85933Hue、本明細書ではB6TgOPN1LW-EGFPとする)はすでに記載されているが(Fei, Y. et al. (2001) Vis. Neurosci. 18: 615-623)、これはRachel Pearson博士、University College London (UCL) Institute of Ophthalmology, London, UKの尽力によりMutant Mouse Regional Resource Centres (MMRRC), National Institute of Health, USAから入手した。錐体視細胞においてEGFPを発現し、桿体特異的な一次変性を有するマウス(Rho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-)は、B6TgOPN1LW-EGFP+/+マウス(OPN1LW-EGFP導入遺伝子挿入についてホモ型)とRho-/-(標的ロドプシンノックアウトについてホモ型)とを交配し、次にF1子孫(Rho+/-TgOPN1LW-EGFP+/-)を親Rho-/-系統と戻し交配することによって作製した。マウスは、離乳時にAFイメージングによって表現型を決定し、PCRで遺伝子型を同定した。すべてのマウスは、標準的な12時間/12時間の明暗周期で飼育され、飼料および水は自由に摂取することができた。全身麻酔は、ドミトール(塩酸メデトミジン、1 mg/kg体重)およびケタミン(60 mg/kg体重)の単回腹腔内注射により導入され、1%トロピカミドおよび2.5%塩酸フェニレフリン点眼薬(いずれもBausch & Lomb, Kingston-Upon-Thames, UK)により瞳孔を完全に散大させた。麻酔は、必要に応じてアンチセダン(アチパメゾール、5 mg/kg体重)の腹腔内注射による処置後に無効化される。
ベクター構築
アデノ随伴ウイルス血清型2ベクター骨格プラスミド(pUF11)は、William W. Hauswirth, University of Florida, USAにより提供された。ヒト神経成長因子(NGF; NM_002506)およびヒト毛様体神経栄養因子(CNTF; NM_000614)のcDNAクローンは、Origene (Rockville, MD, USA)より購入した。PCRを用いてNGF分泌シグナル(センスプライマー、GTACGCGGCCGCATGTCCATGTTGTTC; アンチセンスプライマー、GCTCTGTGAAAGCTGAGTGTGGTTCC)、ならびにCNTFコード領域マイナス翻訳開始コドンおよびkozakコンセンサス配列に同一性を有する周辺配列(センスプライマー、GGAACCACACTCAGCTTTCACAGAGC;アンチセンスプライマー、TCTAGTCGACCTACATTTTCTTG)を、それぞれの構築物から増幅した。その後「in vitro構築されたエクソンをライゲートするためのSwift PCR」(SPLICE)反応(Davies, W.L. et al. (2007) Biotechniques 43: 785-789)を用いて2つの断片を結合し、合成NotIおよびAccI制限酵素部位(下線)を用いてpUF11骨格にライゲートした。最終的なAAV2.CBA.hCNTF構築物の忠実度は、両方向の全長配列決定によって確認した。
ウイルス作製および力価測定
セルファクトリー(HYPERflask; Corning, Tewksbury, MA, USA)に播種されたHEK293細胞の一過性コトランスフェクションによって、CNTF構築物をパッケージした組換えAAV血清型2(rAAV2/2)ウイルスを作製し(rAAV2/2.hCNTFと称する)、次いで既報のように(Zolotukhin, S. (2005) Hum. Gene Ther. 16: 551-557; Jacobson, S.G. et al. (2006) Mol. Ther. 13: 1074-1084)、イオジキサノール勾配遠心分離により精製した。精製されたrAAV2/2.hCNTFウイルスをバッファー交換(Amicon Ultra-15, Millipore, Billerica, MA, USA)によって濃縮したが、これは残留イオジキサノールを除去するものであって、それから滅菌リン酸緩衝生理食塩水(PBS)に再懸濁して総容量を100μLとし、プレブロック済みチューブ(0.01% BSA)に分注した。ウイルスは、基準として既知の力価を有するベクタープラスミドおよびウイルスを使用して、ポリA領域内の120 bp断片を増幅するようにデザインされたプライマーを用いた定量的PCR(qPCR)により力価測定した。rAAV2/2.hCNTFウイルス力価は、2x1013ゲノム粒子(gp)/mLと算出された。
眼内注射
24週齢Rho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウスの瞳孔を上記のように散大させて、ゲル状潤滑剤(Viscotears, Novartis, Frimley, UK)を塗ってから、角膜をおおって6 mm円形カバーガラスを載せ、外科用顕微鏡(M620 F20, Leica, Wetzlar, Germany)下で見るときに網膜を十分に可視化できるようにした。注射は、10 mm 34-ゲージ針(65N, Hamilton AG)をつけたハミルトンシリンジを、強膜を貫いて、網膜神経感覚上皮を通過して硝子体に入るように進めることによって実施した。2μLのベクター懸濁液またはバッファー(PBS)を、後極に近い硝子体腔に投与した;針を抜く前に眼圧を正常化させることによって逆流を最小限にした。眼の向きおよび安定は、刻み目のついた鉗子で上直筋を保持することによって、終始維持された。
酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)
HEK293細胞を6ウェルプレートに蒔き(1x106 細胞/ウェル)、2μL rAAV2/2.hCNTF(1x1013 gp/mL)ウイルスを用いて形質導入した。形質導入の3日後、培地を回収し、市販のヒトCNTF特異的ELISA(R&D systems, Abingdon, UK)を用いて、メーカーの説明書にしたがってアッセイした。hCNTF発現のin vivo評価は、2x108gp(低用量)、2x109 gp(中用量)、または2x1010 gp(高用量)rAAV2/2.hCNTFベクターを用いた、生後4週(PW4)Rho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウスの硝子体内注射によって行った。ゲノム組込みおよびベクター発現のために4週間が見込まれたので、その時点(PW8)で眼を摘出し、液体窒素で急速凍結した。眼球を100μL PBS中で解凍し、ホモジナイズしてから、市販のヒトCNTF特異的ELISA(R&D systems, Abingdon, UK)を用いて、上記のようにhCNTFタンパク質レベルを評価した。
自発蛍光(AF)イメージングおよび錐体の定量
共焦点走査レーザー検眼鏡(cSLO; Spectralis HRA, Heidelberg Engineering, Heidelberg, Germany)を用いて、上記のように、8、10、12、15、18、21、24、および30週の時点で各マウスの眼底を画像化した(Charbel Issa, P. et al. (2011) Optimization of in vivo confocal autofluorescence imaging of the ocular fundus in mice and its application to models of human retinal degeneration. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.)。概説すると、瞳孔散大後、粘稠性のカップリングゲル(0.3% w/v hypromellose, Matindale Pharmaceuticals, Romford, UK)を用いてコンタクトレンズを角膜上に載せて、混濁の形成を予防し、画質を改善して標準化した。マウスをイメージングプラットフォーム上に置き、近赤外(NIR)分光分析モード(820 nmレーザー)を使用して、網膜神経感覚上皮の焦点面にカメラの照準を定めることができた。本来EGFPを発現する錐体視細胞は、55°レンズを用いて自発蛍光(AF)モード(480 nm励起)によって画像化され、高解像度の画像(1536 x 1536ピクセル)が、自動リアルタイム(ART)平均法によって標準検出感度で記録された。錐体数は、各画像からImageJソフトウェアを用いて手作業で数値化したが(Abramoff, M.D. et al. (2004) Biophotonics International 11: 36-42)、それぞれの眼について、時間経過を越えて対象領域を標準化するために、下方網膜の血管標識を使用した。
網膜電図写真(ERG)
ERG記録は、上記のように、PW8、PW10、およびPW12時点で、標準プロトコールにしたがって、Espion E2システム(Diagnosys LLC, Cambridge, UK)を用いて行った(Lipinski, D.M., et al. (2011) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 52: 6617-6623)。明順応の期間(>10分、多色白色光、30 cd/m2)の後、短い(4 ms)白色フラッシュを3、10、および25 cd.s/m2(強度あたり20回フラッシュ)で与え、b波振幅をEspionソフトウェア(Diagnosys LLC, Cambridge, UK)を用いて数値化した。
視運動反応(OMR)
スピードおよび格子を正確に制御することができる回転シリンダーからなる、特注の視運動システムを作製した。マウスをドラム中央の一段高い台に載せ、それを明るい白色刺激(〜1000ルクス)で上から照らし、1分間ドラムに順応させたが、その間ドラムは静止したままで、マウスは自由に台を探索することができた。各実験は、交互30秒間に分割された1分間右回りおよび1分間左回りで構成された。実験は、各動物の各時点において、独立して3回繰り返して行い、反応の回数を平均した。方形波格子の回転がヘッドトラッキング反応を引き起こすが、1回の反応は、ドラム回転方向へのゆっくりとしたヘッドトラッキング動作と、それに続いて中心位置に頭部が急速に戻る反応からなる。回転ドラムに反応する各マウスの行動は、中央の台の真上に取り付けられたデジタルカメラを用いて記録した;処理に関して盲検の状態の記録係を使ってヘッドトラッキング反応の回数を手作業で数えた。
レーザースペックル皮質イメージング
片方の眼にrAAV2/2.hCNTF 処置を受け、反対側の眼にPBS偽処置を受けた30週齢Rho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウスの皮質を画像化した(n=4、高用量;n=6、中用量;n=8、低用量)。陽性対象群は、錐体の変性がまだ始まらない時期(6週齢)の同じ背景を持つマウス(n=3)で構成された。マウスはイメージングの前に8時間暗順応させ、すべての準備段階を暗赤色照明下で行ったマウスを麻酔し、上記のように瞳孔を完全に散大させた。頭部を定位固定フレームに固定し、頭皮を切除して、視覚野をおおう頭蓋を露出させた。Speckle Contrast Imager (moorFLIP, Moor instruments, Delaware, USA)を用いて経頭蓋イメージングを実施し、25 Hzでデータを得た。直腸温度測定により深部体温をモニターし、実験動物体を包み込むフィードバック温熱パッドを用いて終始維持した。それぞれの眼を独立して刺激した後、皮質血流量(CBF)の変化を測定したが、その反対側の眼は、暗順応を維持するためにずっと覆っていた。最初に検査する眼はマウスごとにランダムに選ばれたが、検査担当者は、どちらの眼がrAAV.hCNTF処置を受けたかについて盲検の状態とした。それぞれの眼は、14.5 cd 510 ± 3 nm単色光、5 Hz、1 s間(LED刺激によるGrass PS33 Photic Stimulator)の短い(10 ms)フラッシュによって刺激された。刺激は眼ごとに刺激の間に30秒の間隔をおいて10回繰り返した(トータルで5分間)。光刺激は、検査のためにすぐに反対側の眼に移動し、その間、マウスおよびイメージング装置は固定したままとした。データは、MATLAB R2012b (version 8.0.0.783)を用いて処理した。データを5 Hzにダウンサンプリングした後、両側視覚野について関心領域(ROI)を選択し、そこから時系列変化を抽出して各ROI内のピクセルに関して平均した。個々の時系列を第1種チェビシェフフィルタを用いて平坦にした。10 sの予備刺激ベースライン期間に対する、CBFのパーセンテージ変化を、左半球および右半球について計算した。両半球の反応をそれぞれの眼の実験について合計し(対側 + 同側)、CBFの大きさの変化をrAAV.hCNTF処置眼とPBS偽処置眼との間で比較した。
RNA配列決定および解析
安楽死後、マウスの眼を摘出し、RNAlater(Ambion, Paisley, UK)に入れて液体窒素上で急速凍結して、処理するまで-80℃にて保存した。眼全体をホモジナイズして全RNAを抽出した(RNA Tissue Mini Kit, QIAGEN, Manchester, UK)。「オンカラム」消化プロトコール(RNase-Free DNase, QIAGEN, Manchester, UK)にしたがって、混入しているDNAをデオキシリボヌクレアーゼI処理で除去した。ポリアデニル化mRNAは、磁気分離(NEBNextPoly(A) mRNA Magnetic Isolation Module, New England Biolabs, Hitchin, UK)によって、サンプル当たり2μg全RNAから精製した。NEBNext mRNA Library Prep Master Mix Set for Illumina Kit (New England Biolabs, Hitchin, UK)を用いてライブラリ調製プロトコールを実施したが、次の変更を行った:断片化後EBバッファーに溶出する前に、RNAは、追加精製(Ampure XP, 容積比2.8x, Ambion, Paisley, UK)および洗浄(2 x 80% エタノール)ステップを受けた。Superscript II (Invitrogen, Paisley, UK)を用いて逆転写(RT)を実施し、RT後精製(Ampure XP, 容積比1.2x)および洗浄(2 x 80% エタノール)ステップを行った。cDNAは、末端修飾し、Aテールを付けて、アダプターをライゲートしてから(カスタムアダプター)、PCR増幅(12サイクル)した。調製されたライブラリをマルチプル化し(4x)、クオリティを評価した後、50 bpのリード長でIlluminaHiSeq 2000プラットフォームのペアエンドシーケンシングを行った。アウトプットFASTQファイルのクオリティを評価し(SAMStat and FastQC:Read QC)、アダプター除去(Cutadapt)の前に形式を整えて(FASTQ groomer; Blankenberg, D. et al. (2010) Bioinformatics 26: 1783-1785)、ペアエンド法(TopHat for Illumina; Trapnell, C. et al. (2009) Bioinformatics 25: 1105-1111)で基準ゲノム(Mus musculus, UCSC, mm9.fa)にアラインした。認められたヒットのアウトプットをSAMフォーマットに変換し(SAM Tools)、HiSeq-Countを用いて基準ゲノムとの比較により、ヒットをゲノムの特徴に割り当てた。DESeq Rパッケージ(Bioconductor)を用いて、有効なライブラリーサイズに対する正規化によって、発現差異を呼び出し、false discovery rate (FDR)を2%に設定した。発現に差のある遺伝子は、発現レベルに、2倍(1 2log倍)の最小変化を有する遺伝子と考えられた。ヒートマップアウトプットは、RColorBrewerおよびR用gplotsパッケージを用いて作製された。
統計データ
それぞれの実験に関する最大のデータセットの、正規性に関するアンダーソン-ダーリング(Anderson-Darling)検定は、そのデータが下記の場合には正規分布集団から抽出されていることを明らかにした:in vivo錐体定量、A2=0.509, p=0.1983; 低用量ERG, A2=0.3402, p=0.4824; 中用量ERG, A2=0.4483, p=0.2785; 高用量ERG, A2=0.7228, p=0.0594。各実験群に当てはめられた平均値に対する残差のプロットは、各群内で分散が等しいことを示した(プロットは図示せず)。反復測定二元配置分散分析法を用いて、用量(独立変数)および時間(反復測定)をファクターとし、錐体数を従属変数として、in vivo錐体定量を解析した。反復測定二元配置分散分析法を用いて、フラッシュ強度(独立変数)および時間(反復測定)をファクターとし、いずれの場合も明所b波振幅を従属変数として、ERG反応を解析したが、各用量は独立して解析された。正規性は、視運動反応データについては確認されなかった:A2=4.5536, p=<0.0005。ノンパラメトリックKruskal-Wallis検定をDunnの多重比較検定法とともに実施して、各用量における処置および未処置の眼から引き出されたヘッドトラッキング反応平均値を比較した。サンプルサイズが小さいため、in vitroまたはin vivoベクター形質導入後のCNTFレベルを評価する場合、分散を群についてプロットすることができなかった。ノンパラメトリックなマン-ホイットニーのU検定を2つの例に適用し、偽形質導入に対する形質導入細胞上清(in vitro)、または摘出眼(in vivo)において、平均CNTFレベルを比較した。ボンフェローニ事後検定をすべての分散分析に適用した。すべての検定の有意性(p)レベルは0.05に設定した。対照。ns = 有意でない、*** = p<0.001、一元配置分散分析。低用量n=5、中用量n=6、高用量n=4。
結果
長期間のCNTF治療に反応した、錐体の生存および機能を正確にモデル化するために、ロドプシン(Rho)ノックアウトについてホモ型のC57B/6.129 Rhotm1Phmマウスを、錐体視細胞において高感度緑色蛍光タンパク質(EGFP)を発現するC57BL/6JTgOPN1LW-EGFP85933Hueトランスジェニックマウスと交雑した(Fei, Y. et al. (2001) Vis. Neurosci. 18: 615-623; Humphries, M.M. et al. (1997) Nat. Genet. 15: 216-219)。この末期網膜色素変性症(RP;本明細書での名称、Rho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-)モデルにおいて、ロドプシンタンパク質がないことに起因する桿体視細胞のアポトーシスが、出生後(PW)8週までには現れ、続いて自家蛍光性の錐体の二次的消失が生じ、全体的な視細胞の変性をもたらす(Hobson, A.H. et al. (2000) Exp. Eye Res. 71: 247-254)。進行した桿体の減少に続いて錐体視細胞が変性する動物モデルの利用は、RP患者(桿体-錐体ジストロフィー)にもっともよく見られる疾患の表現型を反映している。さらに、このモデルは、神経保護がもっとも適用されやすい臨床シナリオを厳密に再現しており、桿体視細胞の大半は変性してしまっているが、優先すべきは、視細胞を失う根底にある病因論にかかわらず、錐体による視力を守ることである。このアプローチはRPにとって特に意味があり、視細胞を失う原因は、常染色体優性例の50%、および常染色体劣性例の30%で、完全にはわかっていない(Hartong, D.T. et al. (2006) Lancet 368: 1795-1809; Lipinski, D.M. et al. (2013) Prog. Retin. Eye Res. 32: 22-47)。
Materials and methods
Mice and anesthesia All animal experiments are conducted in accordance with the ARVO Statement for the Use of Animals in Ophthalmic and Vision Research, with valid UK Home Office approval. Went and got. A rhodopsin knockout mouse (C57B / 6.129 Rho tm1Phm , referred to herein as Rho -/- ) has been described (Humphries, MM et al. (1997) Nat. Genet. 15: 216-219), Jane Farrar , Trinity College Dublin, Ireland. An OPN1LW-EGFP mouse (C57BL / 6J TgOPN1LW-EGFP85933Hue , referred to herein as B6 TgOPN1LW-EGFP ) has already been described (Fei, Y. et al. (2001) Vis. Neurosci. 18: 615-623 This was obtained from Mutant Mouse Regional Resource Centers (MMRRC), National Institute of Health, USA, with the efforts of Dr. Rachel Pearson, University College London (UCL) Institute of Ophthalmology, London, UK. Mice that express EGFP in cone photoreceptors and have rod-specific primary degeneration (Rho -/-TgOPN1LW-EGFP +/- ) are homozygous for B6 TgOPN1LW-EGFP + / + mice (OPN1LW-EGFP transgene insertion) ) And Rho − / − (homotype for target rhodopsin knockout) and then backcrossed F1 progeny (Rho +/− TgOPN1LW-EGFP +/− ) with the parental Rho − / − strain. Mice were phenotyped by AF imaging at weaning and identified by PCR. All mice were housed on a standard 12 hour / 12 hour light / dark cycle with free access to food and water. General anesthesia is introduced by a single intraperitoneal injection of domitol (medetomidine hydrochloride, 1 mg / kg body weight) and ketamine (60 mg / kg body weight), with 1% tropicamide and 2.5% phenylephrine hydrochloride eye drops (both Bausch & Lomb , Kingston-Upon-Thames, UK). Anesthesia is abolished after treatment with an intraperitoneal injection of antisedan (Atipamezole, 5 mg / kg body weight) as necessary.
Vector Construction Adeno-associated virus serotype 2 vector backbone plasmid (pUF11) was provided by William W. Hauswirth, University of Florida, USA. Human nerve growth factor (NGF; NM_002506) and human ciliary neurotrophic factor (CNTF; NM_000614) cDNA clones were purchased from Origene (Rockville, MD, USA). NGF secretion signal using PCR (sense primer, GTAC GCGGCCGC ATGTCCATGTTGTTC; antisense primer, GCTCTGTGAAAGCTGAGTGTGGTTCC), and peripheral sequence with identity to CNTF coding region minus translation start codon and kozak consensus sequence (sense primer, GGAACCACACTCAGCTTTCACAGAGC; antisense primer , TCTA GTCGAC CTACATTTTCTTG) was amplified from each construct. The two fragments were then ligated using the “Swift PCR to ligate exons constructed in vitro” (SPLICE) reaction (Davies, WL et al. (2007) Biotechniques 43: 785-789) The AccI restriction enzyme site (underlined) was used to ligate to the pUF11 backbone. The fidelity of the final AAV2.CBA.hCNTF construct was confirmed by full-length sequencing in both directions.
Recombinant AAV serotype 2 (rAAV2 / 2) packaged CNTF construct by transient cotransfection of HEK293 cells seeded in virus production and titration cell factory (HYPERflask; Corning, Tewksbury, MA, USA) Virus was generated (referred to as rAAV2 / 2.hCNTF) and then as previously reported (Zolotukhin, S. (2005) Hum. Gene Ther. 16: 551-557; Jacobson, SG et al. (2006) Mol. Ther 13: 1074-1084), purified by iodixanol gradient centrifugation. Purified rAAV2 / 2.hCNTF virus was concentrated by buffer exchange (Amicon Ultra-15, Millipore, Billerica, MA, USA), which removes residual iodixanol and then sterile phosphate buffered saline The suspension was resuspended in water (PBS) to a total volume of 100 μL, and dispensed into preblocked tubes (0.01% BSA). Viruses are titrated by quantitative PCR (qPCR) using primers designed to amplify a 120 bp fragment within the polyA region using a vector plasmid and virus with known titers as a reference. did. The rAAV2 / 2.hCNTF virus titer was calculated as 2 × 10 13 genomic particles (gp) / mL.
Intraocular injection
24-week-old Rho -/-TgOPN1LW-EGFP +/- mice with dilated pupil as described above, applied with gel lubricant (Viscotears, Novartis, Frimley, UK), then covered with cornea and 6 mm round A cover glass was placed to allow full visualization of the retina when viewed under a surgical microscope (M620 F20, Leica, Wetzlar, Germany). Injection was performed by advancing a Hamilton syringe with a 10 mm 34-gauge needle (65N, Hamilton AG) through the sclera and through the retinal neurosensory epithelium into the vitreous. 2 μL of vector suspension or buffer (PBS) was administered into the vitreous cavity near the posterior pole; reflux was minimized by normalizing intraocular pressure before removing the needle. Eye orientation and stability were maintained throughout by holding the superior rectus muscle with knurled forceps.
Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)
HEK293 cells were seeded in 6-well plates (1 × 10 6 cells / well) and transduced with 2 μL rAAV2 / 2.hCNTF (1 × 10 13 gp / mL) virus. Three days after transduction, the medium was collected and assayed using a commercially available human CNTF specific ELISA (R & D systems, Abingdon, UK) according to the manufacturer's instructions. in vivo evaluation of hCNTF expression, 2x10 8 gp (low dose), 2x10 9 gp (medium dose) or with 2x10 10 gp (high dose) rAAV2 / 2.hCNTF vector, old 4 weeks (PW4) Rho - / -TgOPN1LW-EGFP +/- mice were injected intravitreally. Since 4 weeks were allowed for genomic integration and vector expression, eyes were removed at that time (PW8) and snap frozen in liquid nitrogen. Eyeballs were thawed and homogenized in 100 μL PBS and hCNTF protein levels were assessed as described above using a commercially available human CNTF specific ELISA (R & D systems, Abingdon, UK).
8, 10, 12, 15, 18, 21 as described above using autofluorescence (AF) imaging and cone quantitative confocal scanning laser ophthalmoscope (cSLO; Spectralis HRA, Heidelberg Engineering, Heidelberg, Germany) At 24, 30 weeks, the fundus of each mouse was imaged (Charbel Issa, P. et al. (2011) Optimization of in vivo confocal autofluorescence imaging of the ocular fundus in mice and its application to models of human retinal degeneration. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.). Briefly, after dilation of the pupil, a contact lens is placed on the cornea using a viscous coupling gel (0.3% w / v hypromellose, Matindale Pharmaceuticals, Romford, UK) to prevent the formation of turbidity and image quality Improved and standardized. The mouse was placed on an imaging platform and the camera could be aimed at the focal plane of the retinal neurosensory epithelium using near infrared (NIR) spectroscopy mode (820 nm laser). Cone photoreceptors that originally express EGFP are imaged by autofluorescence (AF) mode (480 nm excitation) using a 55 ° lens, and high-resolution images (1536 x 1536 pixels) are automatically real-time (ART) Recorded with standard detection sensitivity by the mean method. The number of cones was manually quantified from each image using ImageJ software (Abramoff, MD et al. (2004) Biophotonics International 11: 36-42), but for each eye, over time. In order to normalize the area, vascular markings of the lower retina were used.
Electroretinogram (ERG)
ERG recording was performed as described above using the Espion E2 system (Diagnosys LLC, Cambridge, UK) according to standard protocols at PW8, PW10, and PW12 (Lipinski, DM, et al. (2011) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 52: 6617-6623). After a period of light adaptation (> 10 minutes, multicolor white light, 30 cd / m 2 ), a short (4 ms) white flash at 3, 10, and 25 cd.s / m 2 (20 flashes per intensity) The b-wave amplitude was quantified using Espion software (Diagnosys LLC, Cambridge, UK).
Optomotor response (OMR)
A custom-made visual motion system was constructed, consisting of a rotating cylinder that allows precise control of speed and grid. The mouse was placed on a higher platform in the center of the drum, illuminated from above with a bright white stimulus (~ 1000 lux), and allowed to acclimate to the drum for 1 minute, while the drum remained stationary, and the mouse was free to explore the platform. We were able to. Each experiment consisted of 1 minute clockwise and 1 minute counterclockwise divided into alternating 30 seconds. The experiment was repeated three times independently at each time point for each animal, and the number of reactions was averaged. Although the rotation of the square wave grating causes a head tracking reaction, one reaction consists of a slow head tracking operation in the direction of drum rotation, followed by a reaction in which the head rapidly returns to the center position. The behavior of each mouse responding to the rotating drum was recorded using a digital camera mounted directly above the central platform; the number of head tracking reactions was manually performed using a blinded recorder for processing. I counted.
Laser speckle cortical imaging The cortex of 30-week-old Rho -/-TgOPN1LW-EGFP +/- mice that had received rAAV2 / 2.hCNTF treatment in one eye and PBS sham in the other eye (n = 4, high dose; n = 6, medium dose; n = 8, low dose). The positive subject group consisted of mice (n = 3) with the same background at a time when cone degeneration has not yet begun (6 weeks of age). Mice were dark acclimated for 8 hours prior to imaging, mice anesthetized with all preparatory steps under dark red illumination, and the pupils were fully dilated as described above. The head was fixed to a stereotaxic frame, the scalp was excised, and the skull covering the visual cortex was exposed. Transcranial imaging was performed using a Speckle Contrast Imager (moorFLIP, Moor instruments, Delaware, USA) and data was acquired at 25 Hz. Deep body temperature was monitored by rectal temperature measurement and maintained throughout with a feedback thermal pad that encased the experimental animal body. After each eye was stimulated independently, changes in cortical blood flow (CBF) were measured, but the opposite eye was always covered to maintain dark adaptation. The first eye to be examined was randomly chosen for each mouse, but the investigator blinded which eye received rAAV.hCNTF treatment. Each eye was stimulated by a short (10 ms) flash of 14.5 cd 510 ± 3 nm monochromatic light, 5 Hz for 1 s (Grass PS33 Photic Stimulator with LED stimulation). Stimulation was repeated 10 times with a 30 second interval between each eye (5 minutes total). The light stimulus immediately moved to the contralateral eye for examination, while the mouse and imaging device remained stationary. Data was processed using MATLAB R2012b (version 8.0.0.783). After downsampling the data to 5 Hz, a region of interest (ROI) was selected for the bilateral visual cortex, from which time series changes were extracted and averaged for the pixels within each ROI. Individual time series were flattened using a first kind Chebyshev filter. The percentage change in CBF over the 10 s prestimulation baseline period was calculated for the left and right hemispheres. The responses of both hemispheres were summed for each eye experiment (contralateral + ipsilateral) and the change in CBF size was compared between rAAV.hCNTF treated and PBS sham treated eyes.
RNA sequencing and analysis After euthanasia, mouse eyes were removed, placed in RNAlater (Ambion, Paisley, UK), snap-frozen on liquid nitrogen and stored at -80 ° C until processing. Total RNA was extracted by homogenizing the entire eye (RNA Tissue Mini Kit, QIAGEN, Manchester, UK). Contaminating DNA was removed by deoxyribonuclease I treatment according to the “on-column” digestion protocol (RNase-Free DNase, QIAGEN, Manchester, UK). Polyadenylated mRNA was purified from 2 μg total RNA per sample by magnetic separation (NEBNextPoly (A) mRNA Magnetic Isolation Module, New England Biolabs, Hitchin, UK). The library preparation protocol was performed using the NEBNext mRNA Library Prep Master Mix Set for Illumina Kit (New England Biolabs, Hitchin, UK) with the following changes: Additional purification (Ampure XP, volume ratio 2.8x, Ambion, Paisley, UK) and washing (2 x 80% ethanol) steps. Reverse transcription (RT) was performed using Superscript II (Invitrogen, Paisley, UK), followed by post-RT purification (Ampure XP, volume ratio 1.2 ×) and washing (2 × 80% ethanol) steps. The cDNA was end-modified, A-tailed, adapter ligated (custom adapter), and PCR amplified (12 cycles). The prepared library was multiplexed (4x) and evaluated for quality, followed by paired end sequencing of the IlluminaHiSeq 2000 platform with a 50 bp read length. Assess the quality of the output FASTQ file (SAMStat and FastQC: Read QC) and format it before adapter removal (Cutadapt) (FASTQ groomer; Blankenberg, D. et al. (2010) Bioinformatics 26: 1783-1785 ) And the paired-end method (TopHat for Illumina; Trapnell, C. et al. (2009) Bioinformatics 25: 1105-1111), and was aligned with the reference genome (Mus musculus, UCSC, mm9.fa). The output of recognized hits was converted to SAM format (SAM Tools) and hits were assigned to genomic features by comparison with a reference genome using HiSeq-Count. Using the DESeq R package (Bioconductor), the differential expression was invoked by normalization to the effective library size and the false discovery rate (FDR) was set to 2%. Genes with differences in expression were considered to have minimal changes in expression levels by a factor of 2 (12 log times). The heatmap output was created using RColorBrewer and R gplots packages.
The Anderson-Darling test for normality of the largest data set for each of the statistical data revealed that the data was extracted from a normally distributed population when: Cone quantification, A 2 = 0.509, p = 0.1983; Low dose ERG, A 2 = 0.3402, p = 0.4824; Medium dose ERG, A 2 = 0.4483, p = 0.2785; High dose ERG, A 2 = 0.7228, p = 0.0594. A plot of residuals versus the mean value fitted to each experimental group showed that the variance was equal within each group (plot not shown). In vivo cone quantification was analyzed using repeated measures two-way ANOVA with dose (independent variable) and time (repeated measurement) as factors and cone number as a dependent variable. Using repeated measures two-way ANOVA, we analyzed the ERG response using flash intensity (independent variable) and time (repeated measurement) as factors, and in each case using the bright spot b-wave amplitude as a dependent variable. The dose was analyzed independently. Normality was not confirmed for optomotor response data: A 2 = 4.5536, p = <0.0005. A non-parametric Kruskal-Wallis test was performed with Dunn's multiple comparison test to compare the mean head tracking response elicited from treated and untreated eyes at each dose. Due to the small sample size, variance could not be plotted for groups when assessing CNTF levels after in vitro or in vivo vector transduction. A non-parametric Mann-Whitney U test was applied to two examples to compare mean CNTF levels in transduced cell supernatants for mock transduction (in vitro) or in the isolated eye (in vivo). Bonferroni post test was applied to all analysis of variance. The significance (p) level for all tests was set to 0.05. Control. ns = not significant, *** = p <0.001, one-way analysis of variance. Low dose n = 5, medium dose n = 6, high dose n = 4.
Results To accurately model cone survival and function in response to long-term CNTF treatment, C57B / 6.129 Rho tm1Phm mice homozygous for rhodopsin (Rho) knockout are highly sensitive green in cone photoreceptors. Crossed with C57BL / 6J TgOPN1LW-EGFP85933Hue transgenic mice expressing fluorescent protein (EGFP) (Fei, Y. et al. (2001) Vis. Neurosci. 18: 615-623; Humphries, MM et al. (1997) Nat. Genet. 15: 216-219). In this end stage retinitis pigmentosa (RP; name here, Rho -/-TgOPN1LW-EGFP +/- ) model, apoptosis of rod photoreceptors due to the absence of rhodopsin protein is postnatal (PW) It appears by 8 weeks, followed by a secondary loss of autofluorescent cones, leading to global photoreceptor degeneration (Hobson, AH et al. (2000) Exp. Eye Res. 71: 247 -254). The use of an animal model in which cone photoreceptors degenerate following an advanced rod reduction reflects the disease phenotype most commonly seen in RP patients (rod-cone dystrophy). In addition, this model closely replicates the clinical scenario where neuroprotection is most likely applied, with most of the rod photoreceptors degenerated, but the priority is to lose the photoreceptor cells. Regardless of the etiology, it is to protect the eyesight of the cone. This approach has particular implications for RP, and the cause of photoreceptor loss is 50% in autosomal dominant cases and 30% in autosomal recessive cases, which are not fully understood (Hartong, DT et al. (2006 ) Lancet 368: 1795-1809; Lipinski, DM et al. (2013) Prog. Retin. Eye Res. 32: 22-47).

組換えアデノ随伴ウイルス血清型2(rAAV2/2)に基づくベクターを作製し(1x1013 ゲノム粒子(gp)/ mL)、上流ヒト神経成長因子分泌シグナルの付加によって細胞外放出のために改変されたヒトCNTF(hCNTF)タンパク質を発現させた。その結果得られたrAAV2/2.hCNTFベクターからのタンパク質分泌は、in vitroでHEK293細胞の形質導入(MOI=1000)によって検証したが、酵素結合免疫吸着検定法(ELISA;図6a)によって培地中に高レベルのhCNTFタンパク質が検出されるという結果をもたらした。PW4 Rho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウス(1群につきn=3)の硝子体腔へのrAAV2/2.hCNTFのin vivo投与(硝子体内注射)は、同様に、高レベルの分泌hCNTFタンパク質をもたらしたが、神経節およびミューラーグリア細胞からの可能性がもっとも高く、この細胞はAAV2に基づくベクターによって効率よく形質導入されることが知られている。重要なのは、眼ごとに投与されるゲノム粒子数を変更するとhCNTFタンパク質の有効量を広範にコントロールできることが確認されたことである(図6b)。
CNTFは用量依存的にRPの発症を予防する
Rho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウスは、錐体視細胞が有意に失われる前(PW4)に、低用量(2x108 gp;n=8マウス)、中用量(2x109 gp;n=6マウス)、または高用量(2x1010 gp;n=5マウス)の、rAAV2/2.hCNTFの硝子体内注射を受けた。すべてのマウスにおいて、反対側の眼は、外科的介入の影響について対照とするために、同量(2μL)のリン酸緩衝食塩水(PBS)の偽注射を受けた。
A vector based on recombinant adeno-associated virus serotype 2 (rAAV2 / 2) was made (1x10 13 genomic particles (gp) / mL) and modified for extracellular release by addition of upstream human nerve growth factor secretion signal Human CNTF (hCNTF) protein was expressed. Protein secretion from the resulting rAAV2 / 2.hCNTF vector was verified in vitro by HEK293 cell transduction (MOI = 1000), but in the medium by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA; Figure 6a). Results in high levels of hCNTF protein being detected. In vivo administration of rAAV2 / 2.hCNTF (intravitreous injection) into the vitreous cavity of PW4 Rho -/-TgOPN1LW-EGFP +/- mice (n = 3 per group) similarly produced high levels of secreted hCNTF protein. However, it is most likely from ganglion and Mueller glial cells, which are known to be efficiently transduced by AAV2-based vectors. Importantly, it was confirmed that the effective amount of hCNTF protein can be controlled extensively by changing the number of genomic particles administered per eye (FIG. 6b).
CNTF prevents the development of RP in a dose-dependent manner
Rho − / − TgOPN1LW-EGFP +/− mice were treated with low dose (2 × 10 8 gp; n = 8 mice), medium dose (2 × 10 9 gp; n = 6) before cone photoreceptors were significantly lost (PW4). Mice) or high doses (2 × 10 10 gp; n = 5 mice) received intravitreal injections of rAAV2 / 2.hCNTF. In all mice, the contralateral eye received a sham injection of the same volume (2 μL) of phosphate buffered saline (PBS) to serve as a control for the effects of surgical intervention.

注射の4週間後(PW8)に、注射を受けたマウスの網膜を共焦点走査レーザー検眼鏡(cSLO)で画像化したが、それは、瞳孔を通して眼底を直接可視化することによって網膜病変の非侵襲的評価を可能にする。具体的には、cSLO自発蛍光(AF)イメージングモードは、EGFPの吸収ピークにもっとも近い励起波長を持つレーザーを利用するが、これは網膜におけるEGFP発現細胞の可視化を可能にする(Beck, S.C. et al. (2010) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 51: 493-497; Charbel Issa, P. et al. (2011) Optimization of in vivo confocal autofluorescence imaging of the ocular fundus in mice and its application to models of human retinal degeneration. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.)。Rho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウス眼底のAFイメージングは、網膜の全域にわたってEGFP発現錐体視細胞の予想分布に対応してドット状パターン(図1a)を示した。AFイメージング直後にRho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウスから切り離された網膜の死後レクチン染色(図1c)は、in vivoで観察された個々の「ドット状」シグナルが、1つ1つのEGFP発現錐体視細胞に相当することを確認した(図1a-c)。実験動物の一生を通じてずっと変わらないと考えられる、それぞれの眼の中の標準関心領域を指定するために血管標識を使用して、錐体視細胞数を正確に定量し、hCNTF処置に応じて生存を長期的に評価することができた(図1d-g;図6c-j)。 Four weeks after injection (PW8), the retinas of the injected mice were imaged with a confocal scanning laser ophthalmoscope (cSLO), which was non-invasive of retinal lesions by directly visualizing the fundus through the pupil. Enable evaluation. Specifically, cSLO autofluorescence (AF) imaging mode utilizes a laser with an excitation wavelength closest to the absorption peak of EGFP, which allows visualization of EGFP-expressing cells in the retina (Beck, SC et al. al. (2010) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 51: 493-497; Charbel Issa, P. et al. (2011) Optimization of in vivo confocal autofluorescence imaging of the ocular fundus in mice and its application to models of human retinal degeneration. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.). AF imaging of the Rho -/-TgOPN1LW-EGFP +/- mouse fundus showed a dot-like pattern (Figure 1a) corresponding to the expected distribution of EGFP-expressing pyramidal photoreceptors throughout the retina. Post- mortem lectin staining of retinas detached from Rho -/-TgOPN1LW-EGFP +/- mice immediately after AF imaging (Fig. 1c) shows that individual "dotted" signals observed in vivo, each expressing EGFP It was confirmed that it corresponds to a cone photoreceptor (FIGS. 1a-c). Accurately quantitate cone photoreceptors using vascular labeling to designate a standard region of interest in each eye that will not change throughout the life of the experimental animal and survive in response to hCNTF treatment Could be evaluated in the long term (Fig. 1d-g; Fig. 6c-j).

AFイメージングは、すべての処置および対照群において、PW8の時点で、EGFP発現錐体視細胞の同等な分布を示した(図1h;図7a-d)。錐体視細胞の数は、PBS偽処置群では実験の時間経過の間に急速に下落し、PW24において錐体数はゼロに至った(図1h、図7d)。検出可能なhCNTFタンパク質のないことと合致して(図6b)、低用量(2x108 gp)のrAAV2/2.hCNTFの硝子体内注射を受けた眼の錐体視細胞数は、対になるPBS偽注射をうけた眼に対してどの時点でも有意な差異はなかった(図1h;図7c;p≧0.05、ボンフェローニ事後検定を行う反復測定二元配置分散分析、n=8)。近赤外分光分析(NIR)イメージングは、末期RPの一般的な臨床所見である、上に重なる視細胞の消失に合致する、網膜色素上皮(RPE)における病巣の地理的変化を示した(図2a-d、図7c-d)。この所見は、PW30時点で行われた組織学的検討によって支持されたが、それはPBS偽処置眼において桿体および錐体視細胞がともに存在しないことを示すものであった(図2i)。 AF imaging showed an equivalent distribution of EGFP expressing cone photoreceptors at PW8 in all treatment and control groups (FIG. 1h; FIGS. 7a-d). The number of cone photoreceptors dropped rapidly during the time course of the experiment in the PBS sham group, and the number of cones reached zero in PW24 (FIG. 1h, FIG. 7d). Consistent with the absence of detectable hCNTF protein (Figure 6b), the number of pyramidal photoreceptors in the eye that received intravitreal injections of low dose (2x10 8 gp) rAAV2 / 2.hCNTF was paired with PBS. There was no significant difference at any time point for eyes receiving sham injections (FIG. 1h; FIG. 7c; p ≧ 0.05, repeated measures two-way analysis of variance with Bonferroni post-test, n = 8). Near-infrared spectroscopy (NIR) imaging showed a geographic change in lesions in the retinal pigment epithelium (RPE), consistent with the disappearance of overlying photoreceptors, a common clinical finding of terminal RP (Figure) 2a-d, Fig. 7c-d). This finding was supported by histological studies performed at PW30, which indicated the absence of both rod and cone photoreceptors in PBS sham-treated eyes (FIG. 2i).

中用量(2x109gp)または高用量(2x1010 gp)のrAAV2/2.hCNTFベクターで処置された眼の錐体数は、PW12以降、対側の対照眼と比較して有意に大きかった(図1h;図7a-b)。錐体視細胞の神経保護は用量依存的であって、中用量処置眼(44.90 ± 1.69%;PW30 vs. PW8)に比べて、高用量処置眼(62.38 ± 1.95%)において最大の生存が観察された。錐体視細胞が失われる速度は、2つの処置群のいずれにおいてもPW15以降ゼロに近かった(図1h;0.42-0.69 %/週);中用量または高用量処置眼においてRP表現型はまったく見られなかった(図2e-h;図7a-b)。PW30において組織学的検討は、高用量rAAV2/2.hCNTFベクターを受け取った眼において、錐体(GFP発現)および桿体(GFP非発現)視細胞がいずれも保存されていることを明らかにした(図2j)。中波長感受性(Mws)錐体オプシン発現を伴うEGFPの共局在化がないことは、分離した錐体外節の存在を強く示唆しており(図2k-o)、その結合繊毛が、存在する場合には、視細胞体外節からのEGFPタンパク質の輸送を効果的に妨げている。
CNTFは電気生理学的反応の軽度の抑制にもかかわらず視覚機能を保護する
rAAV2/2.hCNTF処理マウスは、PW8時点で網膜電図検査(ERG)を行ったが、これは、光による刺激後に網膜のまとまった電気的反応を間接的に測定するために角膜電極を利用する技術である。CNTFタンパク質存在下での錐体感受性の減少を実証する、先行研究の証明に合致して、錐体視細胞を介した反応が用量依存的に抑制されることが観察された(Wen, R. et al (2012) Prog. Retin. Eye Res. 31: 136-151)(図8a-f)。ERGピーク記録は、PW12までは全群でバックグラウンドノイズ(〜20μV)の平均振幅を下回ったので、記録不能とみなされた。ERGピーク振幅の減少は、全群で錐体視細胞が有意に失われる期間と同時期に起こったが、中用量(2x109 gp)および高用量(2x1010gp)処置を受けた眼は、PW12を過ぎて錐体の有意な保護を示し、錐体視細胞体の保護にもかかわらず錐体による視力がないことを示している可能性がある(図2j-o)。したがって、PW30においてさらに電気生理学的検査および行動実験を行って、視覚機能をより詳細に検証した。
The number of cones in eyes treated with medium dose (2x10 9 gp) or high dose (2x10 10 gp) rAAV2 / 2.hCNTF vector was significantly greater than PW12 compared to contralateral control eyes ( FIG. 1h; FIG. 7a-b). Neuroprotection of cone photoreceptors is dose-dependent, with maximum survival observed in high dose treated eyes (62.38 ± 1.95%) compared to medium dose treated eyes (44.90 ± 1.69%; PW30 vs. PW8) It was done. The rate of cone photoreceptor loss was close to zero after PW15 in both treatment groups (FIG. 1h; 0.42-0.69% / week); no RP phenotype was seen in medium or high dose treated eyes (Fig. 2e-h; Fig. 7a-b). Histological examination in PW30 revealed that both cone (GFP-expressing) and rod (GFP non-expressing) photoreceptors are preserved in eyes receiving high-dose rAAV2 / 2.hCNTF vector (Figure 2j). The lack of co-localization of EGFP with medium-wavelength sensitive (Mws) cone opsin expression strongly suggests the presence of isolated cone outer segments (Fig. 2k-o), and the presence of its associated cilia In some cases, it effectively prevents transport of EGFP protein from the photoreceptor outer segment.
CNTF protects visual function despite mild suppression of electrophysiological responses
rAAV2 / 2.hCNTF-treated mice underwent electroretinography (ERG) at PW8, using corneal electrodes to indirectly measure the electrical response of the retina after light stimulation. Technology. Consistent with previous studies demonstrating reduced cone sensitivity in the presence of CNTF protein, it was observed that cone photoreceptor response was dose-dependently suppressed (Wen, R. et al (2012) Prog. Retin. Eye Res. 31: 136-151) (FIGS. 8a-f). ERG peak recording was considered unrecordable because it was below the average amplitude of background noise (˜20 μV) in all groups until PW12. The decrease in ERG peak amplitude occurred at the same time as the significant loss of cone photoreceptors in all groups, but eyes that received medium dose (2x10 9 gp) and high dose (2x10 10 gp) treatment It may show significant protection of the cone past PW12, indicating that there is no cone vision despite protection of the cone photoreceptor (Fig. 2j-o). Therefore, further electrophysiological examinations and behavioral experiments were performed at PW30 to verify the visual function in more detail.

残存する錐体が、視覚路を経て脳へシグナルを伝達する能力を、光による網膜刺激中に視覚野のレーザースペックルイメージング(LSI)を実施することによって評価した。LSIは、高い時間空間分解能を持つ非接触イメージング技術であって、微小血管内の赤血球運動の増加と直線的に関連した、ランダムなスペックルパターンの変化を検出することができる(図3c)。本明細書では、LSIを用いて、14.5 cd単色光(510 ± 3 nm)の短時間(10 ms)フラッシュによる単眼刺激後の、視覚野の皮質血流量(CBF)の変化を測定したが、その波長はマウスのM-錐体の最大吸収ピークにもっとも近い。選択された刺激パラメーターが錐体を介した反応を引き起こす能力を、PW6未処置Rho-/-TgOPN1LW-EGFP+/-マウス(n=3)について検証した。CBF変化は、刺激を受けた眼の反対側の視覚野においておもに検出され、視覚刺激の適切な下流の処理を示した(図3a-c)。中用量(2x109 gp)のrAAV2/2.hCNTFベクターで処置された眼を刺激したとき、PW30の皮質LSIは、対側視覚野のCBF変化の増加を明らかにしたが、有意ではなかった(図3d-f;p=0.20、片側検定のウィルコクソン符号付き順位検定、n=6)。これに対して、高用量(2x1010 gp)のrAAV2/2.hCNTF投与を受けた眼を刺激したときのLSIは、対側視覚野のCBF増加を実証し、それは偽処置対照眼を刺激したときに惹起される反応より有意に大きかった(図3c、g-i;p=0.012、片側検定のウィルコクソンの符号付き順位検定、n=4)。PW6の動物から得られたベースラインのLSI CBF測定値と比較すると(+0.819%)、高用量CNTF処置眼の刺激後に惹起されたCBF変化の大きさ(+0.509%)は、PW30において観察された錐体視細胞生存パーセンテージとおおむね相関していた(PW8に対して62.38 ± 1.95%)。皮質のLSIは、生存する錐体が依然として光り感受性であり、シグナルを脳に伝達することができることを強く示した。皮質血流量の変化が実用視力の処理に対応する度合いを、視運動反応(OMR)測定によって評価した。OMRは、実験動物が全視野の視覚刺激に反応して行う、意図しないヘッドトラッキング運動の回数を測定するが、それは古典的に、縦方向に一定の幅およびコントラスト(100%コントラスト;0.2 サイクル/度)の白黒ストライプのついた明るく照らされた(〜1000 lux)回転ドラムで構成され、その中に動物が入れられている(図4a)。OMRは、ドラムの回転方向への緩徐相ヘッドトラッキング動作と、それに続く急速相の、中心位置への頭部の方向転換を特徴とする。緩徐相ヘッドトラッキング動作は、それぞれの眼によって独立して引き起こされるが、それはドラムの回転方向に依存する(図4a)(Hobbelen, J.F. et al. (1971) Doc. Ophthalmol. 30: 227-236; Harvey, R.J. et al. (1997) Vision Res. 37: 1615-1625; Douglas, R.M. et al. (2005) Vis. Neurosci. 22: 677-684)。PW30において実験動物を調べたとき、偽処置眼から記録された1分当たりのヘッドトラッキング反応の回数は、どの群においても有意にゼロを超えなかった(0.33 ± 0.05 /分)。中用量(2.11 ± 0.31 /分)および高用量(6.92 ± 0.92 /分)処置眼の刺激によって引き起こされる頭部追跡反応の回数は、対をなす偽処置眼より有意に大きく(図4b-c;p=<0.001、Kruskal-Wallis検定、Dunnの多重比較法、n=4)、PW30における残存錐体数に対するOMR反応の線形回帰分析は、有意な正の相関を明らかにした(r2=0.80, F=33, p=0.0004)(図9a)。 The ability of the remaining cones to transmit signals through the visual pathway to the brain was evaluated by performing laser speckle imaging (LSI) of the visual cortex during retinal stimulation with light. LSI is a non-contact imaging technique with high spatio-temporal resolution that can detect random speckle pattern changes linearly related to the increase in red blood cell movement in microvessels (Figure 3c). In this specification, LSI was used to measure changes in cortical blood flow (CBF) in the visual cortex after monocular stimulation with a short-time (10 ms) flash of 14.5 cd monochromatic light (510 ± 3 nm). Its wavelength is closest to the maximum absorption peak of the mouse M-cone. The ability of selected stimulation parameters to cause a cone-mediated response was verified for PW6 naïve Rho − / − TgOPN1LW-EGFP +/− mice (n = 3). CBF changes were mainly detected in the visual cortex on the opposite side of the stimulated eye, indicating proper downstream processing of the visual stimulus (Figure 3a-c). When stimulating eyes treated with medium dose (2x10 9 gp) rAAV2 / 2.hCNTF vector, PW30 cortical LSI revealed increased CBF changes in the contralateral visual cortex, but not significantly ( Figure 3d-f; p = 0.20, one-sided Wilcoxon signed rank test, n = 6). In contrast, LSI when stimulated eyes receiving high dose (2x10 10 gp) rAAV2 / 2.hCNTF demonstrated an increase in contralateral visual cortex, which stimulated sham-treated control eyes It was significantly greater than the response sometimes elicited (FIG. 3c, gi; p = 0.012, one-sided Wilcoxon signed rank test, n = 4). When compared to baseline LSI CBF measurements obtained from PW6 animals (+ 0.819%), the magnitude of CBF changes (+ 0.509%) induced after stimulation of high-dose CNTF-treated eyes was observed in PW30 Were largely correlated with the percentage of cone photoreceptor survival (62.38 ± 1.95% versus PW8). Cortical LSI strongly showed that the living cones were still light sensitive and could transmit signals to the brain. The degree to which changes in cortical blood flow correspond to practical visual acuity processing was assessed by optomotor response (OMR) measurements. OMR measures the number of unintentional head tracking movements that an experimental animal performs in response to a visual stimulus in the entire field of view, which is classically defined as a constant width and contrast in the vertical direction (100% contrast; 0.2 cycles / Consists of a brightly illuminated (~ 1000 lux) rotating drum with black and white stripes, with animals in it (Figure 4a). OMR is characterized by a slow phase head tracking operation in the direction of drum rotation, followed by a rapid phase change of the head to a central position. Slow phase head tracking motion is triggered independently by each eye, but it depends on the direction of drum rotation (Fig. 4a) (Hobbelen, JF et al. (1971) Doc. Ophthalmol. 30: 227-236; Harvey, RJ et al. (1997) Vision Res. 37: 1615-1625; Douglas, RM et al. (2005) Vis. Neurosci. 22: 677-684). When studying experimental animals at PW30, the number of head tracking reactions per minute recorded from sham-operated eyes did not significantly exceed zero in any group (0.33 ± 0.05 / min). The number of head tracking responses caused by stimulation of medium dose (2.11 ± 0.31 / min) and high dose (6.92 ± 0.92 / min) treated eyes is significantly greater than paired sham-treated eyes (FIGS. 4b-c; p = <0.001, Kruskal-Wallis test, Dunn's multiple comparison method, n = 4), linear regression analysis of the OMR response to the number of remaining cones in PW30 revealed a significant positive correlation (r 2 = 0.80 , F = 33, p = 0.0004) (FIG. 9a).

これらのデータは、まとめると、ERGで評価されたように電気生理学的機能は見かけ上抑制されているにもかかわらず、hCNTFによる神経保護によって保存された錐体視細胞は光に対して依然として感受性であり、視神経を経由して視覚神経経路にシグナルを有効に伝達する能力があることを強く示唆する。
CNTFは補体因子タンパク質およびタンパク質分解インヒビターをアップレギュレートする
23,365個のマウス遺伝子のトランスクリプトーム解析に取り組んで、CNTFに反応した錐体視細胞の長期にわたる神経保護の根底にあるメカニズムを究明した。PW30の眼全体から抽出された全RNAの次世代シークエンシングによって、処置された眼のトランスクリプトームを、それぞれの用量において、対をなす偽処置対照(各群についてn=4眼)と比較した。Benjamini-Hochberg 法にしたがって、false discovery rateを2%に固定し、全サンプルを、有効なライブラリーサイズに対して正規化した。高用量処置(2x1010 gp)した眼のトランスクリプトームを、対をなすPBS偽処置対照と比較すると、1,533遺伝子が有意な差次的発現変動を示すことが判明した(p<0.05;図9b)。それらのうち、460遺伝子は、発現レベルに>2倍の変化を示したので、次に遺伝子オントロジーを用いて細胞機能によって分類した(図5a-b)。セリン-、システイン-、およびメタロ型ペプチダーゼインヒビター(17遺伝子;表1.1)は、転写でもっともアップレギュレートされたファミリーを構成しており、メンバーは、高用量hCNTF処置眼において、対をなす偽処置対照と比べて最大で89倍までの高い発現を示した。このグループのメンバーは、細胞内および細胞外ペプチダーゼインヒビターをコードしているが、その機能不全はこれまで網膜疾患の発症と関連づけられてきた;前記インヒビターは、たとえば、メタロプロテイナーゼ3の組織阻害剤(Timp3、+3.49倍)であって、その変異は、常染色体優性ソースビー眼底変性症に関連がある(Weber, B.H. et al. (1994) Nat. Genet. 8: 352-356)。ペプチダーゼインヒビターの転写制御はあまりよく解明されていないが、活性化は、シグナル伝達性転写因子3(Stat3)を介し(+2.46倍発現)、転写因子のCCAAT/エンハンサー結合タンパク質(Cebp)ファミリーのメンバーを必要とすると思われるが、そのうち3つ(Cebpα、Cebpβ、およびCebpδ)も、やはり有意にアップレギュレートされていた(表1.2)(Zhao, H. et al. (2007) Mol. Cell Biol. 27: 5286-5295; Udofa, E.A. et al. (2013) PLoS One 8: e57855)。
Together, these data show that cone photoreceptors preserved by hCNTF neuroprotection are still sensitive to light, despite the apparent suppression of electrophysiological function as assessed by ERG. It strongly suggests that it has the ability to effectively transmit signals to the optic nerve pathway via the optic nerve.
CNTF upregulates complement factor proteins and proteolytic inhibitors
We worked on transcriptome analysis of 23,365 mouse genes to determine the mechanisms underlying long-term neuroprotection of cone photoreceptors in response to CNTF. Next generation sequencing of total RNA extracted from whole eyes of PW30 compared the treated eye transcriptome with paired sham-treated controls (n = 4 eyes for each group) at each dose. . According to the Benjamini-Hochberg method, the false discovery rate was fixed at 2% and all samples were normalized to the effective library size. When comparing the transcriptome of high-dose treated (2 × 10 10 gp) eyes with a paired PBS sham-treated control, it was found that 1,533 genes showed significant differential expression variation (p <0.05; FIG. 9b). ). Of these, 460 genes showed> 2-fold change in expression level, and were then classified by cell function using gene ontology (FIGS. 5a-b). Serine-, cysteine-, and metallo-type peptidase inhibitors (17 genes; Table 1.1) constitute the most up-regulated family of transcription and members are paired sham treatments in high-dose hCNTF-treated eyes The expression was up to 89 times higher than the control. Members of this group encode intracellular and extracellular peptidase inhibitors, whose dysfunction has previously been linked to the development of retinal diseases; such inhibitors include, for example, tissue inhibitors of metalloproteinase 3 ( Timp3, +3.49 fold), and the mutation is associated with autosomal dominant sourceby fundus degeneration (Weber, BH et al. (1994) Nat. Genet. 8: 352-356). Transcriptional regulation of peptidase inhibitors is not well understood, but activation is via signal transduction transcription factor 3 (Stat3) (+2.46 fold expression) and a member of the CCAAT / enhancer binding protein (Cebp) family of transcription factors 3 of them (Cebpα, Cebpβ, and Cebpδ) were also significantly upregulated (Table 1.2) (Zhao, H. et al. (2007) Mol. Cell Biol. 27: 5286-5295; Udofa, EA et al. (2013) PLoS One 8: e57855).

古典的補体カスケードおよび補体第二カスケードのいくつかのメンバー(16遺伝子、表1.3)は有意にアップレギュレートされていたが(最大10倍まで)、それにはさまざまな補体成分(たとえばC3, C4a)および補体因子遺伝子(たとえばCfb)が含まれる。サイトカインシグナル伝達系の多数のモジュレーターがアップレギュレートされ(19遺伝子、最大8倍まで;表1.4)、これにはサイトカインシグナル伝達系3の抑制因子(SOCS3)および同じく5の抑制因子(SOCS5)が含まれるが、これらは視細胞中で発現され、ストレス誘導性炎症反応を低下させることが知られている(Ozawa, Y. et al. (2008) J. Biol. Chem. 283: 24561-24570; Takase, H. et al. (2005) J. Neuroimmunology 168: 118-127)。   Several members of the classical and secondary complement cascades (16 genes, Table 1.3) were significantly up-regulated (up to 10-fold), including various complement components (eg C3 , C4a) and complement factor genes (eg Cfb). Numerous modulators of the cytokine signaling system are up-regulated (19 genes, up to 8 fold; Table 1.4), which includes cytokine signaling system 3 suppressors (SOCS3) and also 5 suppressors (SOCS5) Although included, these are expressed in photoreceptors and are known to reduce stress-induced inflammatory responses (Ozawa, Y. et al. (2008) J. Biol. Chem. 283: 24561-24570; Takase, H. et al. (2005) J. Neuroimmunology 168: 118-127).

ビタミンAサイクルの重要成分である、レシチンレチノールアシルトランスフェラーゼ(LRAT)、ならびに内部の網膜神経細胞において発現されるイオンチャネルおよびGタンパク質結合受容体をコードするいくつかの遺伝子のダウンレギュレーション(1.7倍)が、中用量、および高用量rAAV2/2.hCNTF処置眼において観察され(表1.5)、それは過去の研究に合致して、CNTF処置に反応した光情報伝達の大規模な変化を示した(Wen, R. et al. (2012) Prog. Retin. Eye Res. 31: 136-151)。
考察
眼に特有の視覚特性を活用することによって、進行性の神経変性をリアルタイムで評価し、自家蛍光性の錐体視細胞の生存を反復in vivoイメージングによって正確に定量することができる。この研究は、変性疾患モデルにおいて長期的保護をもたらす向神経性化合物の能力を初めて明らかにする。
Downregulation (1.7x) of several genes encoding lecithin retinol acyltransferase (LRAT), an important component of the vitamin A cycle, and ion channels and G protein-coupled receptors expressed in internal retinal neurons Observed in medium, and high dose rAAV2 / 2.hCNTF-treated eyes (Table 1.5), which was consistent with previous studies and showed extensive changes in optical signaling in response to CNTF treatment (Wen, R. et al. (2012) Prog. Retin. Eye Res. 31: 136-151).
By taking advantage of the visual characteristics unique to the eye, progressive neurodegeneration can be assessed in real time and the survival of autofluorescent cone photoreceptors can be accurately quantified by repeated in vivo imaging. This study for the first time reveals the ability of neuroactive compounds to provide long-term protection in a degenerative disease model.

本研究のデータは、介入がなければ完全な外側網膜変性が予想される時点を越えて、錐体視細胞がrAAVによるhCNTF分泌によって保護されることを実証する。錐体視細胞数の安定化は、中用量(44.90 ± 1.69%)および高用量(62.38 ± 1.95%)処置群で認められ、保護が長期間維持される可能性が示唆された。これらの知見は、カプセル化細胞技術を用いてCNTF徐放をもたらす最近の臨床試験に照らして重要であり、この視細胞保護は短期から中期的に(最大5年まで)示されているが、長期的神経保護について起こりうる結果は、ヒトではRPの進行が遅いという特徴のため、依然としてわからないままである(Birch, D.G. et al. Long-term follow-up of patients with retinitis pigmentosa (RP) receiving sustained-release CNTF through intraocular encapsulated cell technology implants. ARVO annual meeting (Seattle, WA, 2013); Birch, D.G. et al. (2013) Am. J. Ophthalmol. 156: 283-292 e281)。   The data in this study demonstrate that pyramidal photoreceptors are protected by hCNTF secretion by rAAV beyond the point where complete lateral retinal degeneration is expected without intervention. Stabilization of the number of cone photoreceptors was observed in the medium-dose (44.90 ± 1.69%) and high-dose (62.38 ± 1.95%) treatment groups, suggesting that protection may be maintained over time. These findings are important in light of recent clinical trials that use encapsulated cell technology to provide sustained release of CNTF, and this photoreceptor protection has been demonstrated in the short to medium term (up to 5 years) The possible consequences of long-term neuroprotection remain unknown due to the slow progression of RP in humans (Birch, DG et al. Long-term follow-up of patients with retinitis pigmentosa (RP) receiving sustained -release CNTF through intraocular encapsulated cell technology implants. ARVO annual meeting (Seattle, WA, 2013); Birch, DG et al. (2013) Am. J. Ophthalmol. 156: 283-292 e281).

本研究において、細胞の生存が用量依存的に観察されたが、網膜電図検査(ERG)で評価される機能の生理学的抑制も同様に観察された;以前提示されていた、機能抑制なしで神経保護を達成する用量は認められなかった(McGill, T.J. et al. (2007) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 48: 5756-5766)。保護される視細胞の数、およびそれぞれの視細胞の光に対する感受性は、hCNTFタンパク質のバイオアベイラビリティに正比例するようにみえる。このことは、機能抑制および細胞生存の根底にあるメカニズムが、表裏一体であることを強く示唆する。したがって、患者が良好な視力を有している場合、治療しなければ失明するであろう時点を越えて視力を伸ばす潜在力が、進行性変性疾患の初期段階での視覚機能の抑制をしのぐ可能性がある。   In this study, cell survival was observed in a dose-dependent manner, but the physiological inhibition of function assessed by electroretinography (ERG) was also observed; No dose was achieved to achieve neuroprotection (McGill, TJ et al. (2007) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 48: 5756-5766). The number of photoreceptors protected and the sensitivity of each photoreceptor to light appears to be directly proportional to the bioavailability of the hCNTF protein. This strongly suggests that the mechanisms underlying functional suppression and cell survival are two sides of the same coin. Thus, when patients have good vision, the potential to extend vision beyond the point where they would lose vision if not treated can outweigh the suppression of visual function in the early stages of progressive degenerative disease There is sex.

介入の時点は、錐体視細胞の保護および機能の維持を成功させるのに重要になりそうなもう一つの要因となる。本研究においては、CNTF最大発現時点でかなりの割合の桿体視細胞がなくなっているという臨床シナリオを綿密に構築することを目指した。これは、導入遺伝子発現のピークがPW8-10までに現れないようにrAAV.hCNTF投与の時期を決めることによって達成されたが、その時点までにはロドプシンノックアウトマウスモデルにおいて桿体の変性は十分に進行している(Humphries, M.M. et al. (1997) Nat. Genet. 15: 216-219)。本発明者らの知見は有望であるが、本明細書に示される組織学的検査は、CNTF処置後に、錐体に加えて桿体視細胞(GFP非発現細胞)の保護も明白に示した。   The time of intervention is another factor that is likely to be important for the successful protection and maintenance of cone photoreceptors. In this study, we aimed to construct a clinical scenario in which a significant proportion of rod photoreceptors disappeared at the time of maximum CNTF expression. This was achieved by deciding the timing of rAAV.hCNTF administration so that the peak of transgene expression does not appear by PW8-10, but by that time the rod degeneration was sufficiently degenerated in the rhodopsin knockout mouse model. It is ongoing (Humphries, MM et al. (1997) Nat. Genet. 15: 216-219). Although our findings are promising, the histological examination presented here clearly showed protection of rod photoreceptors (GFP non-expressing cells) in addition to cones after CNTF treatment .

興味深いことに、早期の介入にもかかわらず、過去の前臨床試験は、一様に機能の保護を観察することができず、たとえ網膜変性の発症前に処置を行っても視力の維持はできないかもしれないことが示唆された。そうした研究に合致して、本発明者らは最初に、残存する電気生理学的機能の一次評価としてERGを使用し、測定値がPW12までには全群において記録不能となることを観察した。ERGは、角膜表面に載せた電極によって検出するのに十分な振幅および均一性をもつ電気信号の伝播に依存する、網膜機能の間接的な測定であるので、記録可能な錐体ERGがPW12を過ぎてなくなることは、必ずしも機能性視力がないことを反映するものではないと考えられた。実際、網膜の小領域が光感受性であるが、検出可能な信号を伝播しない可能性は十分にあり、変性した網膜に光感受性を回復させるために視細胞移植およびオプトジェネティックアプローチに焦点を合わせた研究によって、原理がもっともよく浮き彫りになったが、この場合、機能性視力は部分的に回復させることが可能であり、それにもかかわらずERG応答はほぼ確実に存在しないままである(Mace, E. et al. (2015) Mol. Ther. 23: 7-16; Gaub, B.M. et al. (2014) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111: E5574-5583; Singh, M.S. et al. (2013) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110: 1101-1106; Francis, P.J. et al. (2013) Translational vision science & technology 2: 4)。   Interestingly, despite early intervention, past preclinical trials cannot uniformly observe functional protection and cannot maintain vision even if treated before the onset of retinal degeneration It was suggested that it might be. Consistent with such studies, we first used ERG as a primary assessment of remaining electrophysiological function and observed that measurements were not recordable in all groups by PW12. Since ERG is an indirect measurement of retinal function that relies on the propagation of electrical signals with sufficient amplitude and uniformity to be detected by electrodes placed on the corneal surface, the recordable cone ERG It was thought that losing too much does not necessarily reflect the lack of functional vision. In fact, a small area of the retina is light sensitive, but there is a good chance that it will not propagate a detectable signal, focusing on photoreceptor transplantation and optogenetic approaches to restore light sensitivity to the degenerated retina Research has best highlighted the principle, but in this case functional vision can be partially restored, yet the ERG response remains almost certainly absent (Mace, E et al. (2015) Mol. Ther. 23: 7-16; Gaub, BM et al. (2014) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111: E5574-5583; Singh, MS et al. (2013) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110: 1101-1106; Francis, PJ et al. (2013) Translational vision science & technology 2: 4).

本研究においてPW12を過ぎて観察されるERG応答の欠如を生じる要因は、CNTF処置後の桿体視細胞について述べられているように、外節形成の抑制であるかもしれない(Wen, R. et al. (2006) J. Neurosci. 26: 13523-13530)。錐体外節形成に及ぼすCNTFの影響に関する研究は限られている;しかしながら、本発明者らは、PW30において一定のオプシン含有錐体外節の持続を観察し、そのことは、錐体が、ERGの欠如にもかかわらず依然として光感受性である可能性があることを強く示唆する(Li, Y. et al. (2010) PLoS One 5: e9495; Beltran, W.A. et al. (2007) Exp. Eye Res. 84: 753-771; Rhee, K.D. et al. (2013) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110: E4520-4529)。錐体視細胞が解釈可能なシグナルを脳の視覚野および視蓋前野にリレーする能力を保持しているという仮説を検討するために、レーザースペックルイメージング(LSI)を実施した。片側の眼を刺激したときのLSIは、残存する錐体の光感受性を評価するためのロバスト法となり、重大なことに、各動物において処置および未処置眼からの反応をそれぞれ別々に説明することを可能にする。皮質イメージングは、高用量rAAV.hCNTF処置眼の刺激が、対側視覚野の皮質血流量の有意な変化を引き起こすことを明らかに示したが、それは、残存する錐体視細胞が光を受容することが可能であって、依然として正しくシナプス形成された状態であることを強く示唆する。重要なことに、視運動反応の伝播は、視覚野が受け取るシグナルが生理学的に適切な情報を記号化していることを示した。ヘッドトラッキング反応は、偽処置対照眼の刺激後には生じなかったが、これは、末期変性においても内網膜に存在する、内因性光受容性網膜神経節細胞がOMRに関与しないという証拠を裏付ける(Cahill, H. et al (2008) PLoS One 3: e2055)。その知見は、カプセル化細胞技術を用いてhCNTFを発現させる臨床試験にも特に関連性を有するが、それらは、短期間の抑制にもかかわらず、実用視力が依然として末期疾患において、そして失明が生じる可能性のある時点を越えて、保存されている可能性があることを実証するからである。   The factor causing the lack of ERG response observed past PW12 in this study may be suppression of outer segment formation, as described for rod photoreceptors after CNTF treatment (Wen, R. et al. (2006) J. Neurosci. 26: 13523-13530). Studies on the effect of CNTF on cone outer segment formation are limited; however, we observe a constant opsin-containing cone outer segment persistence in PW30, indicating that cones are ERG It strongly suggests that it may still be photosensitive despite the absence (Li, Y. et al. (2010) PLoS One 5: e9495; Beltran, WA et al. (2007) Exp. Eye Res. 84: 753-771; Rhee, KD et al. (2013) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110: E4520-4529). Laser speckle imaging (LSI) was performed to examine the hypothesis that cone photoreceptors retain the ability to relay interpretable signals to the visual and pretectal areas of the brain. LSI when stimulated on one side is a robust method for assessing the photosensitivity of the remaining cones, and, importantly, the responses from treated and untreated eyes in each animal are described separately. Enable. Cortical imaging clearly showed that stimulation of high-dose rAAV.hCNTF-treated eyes causes significant changes in cortical blood flow in the contralateral visual cortex, which shows that the remaining cone photoreceptors receive light It strongly suggests that it is possible and still correctly synaptically formed. Importantly, the propagation of optomotor responses indicated that the signal received by the visual cortex symbolizes physiologically relevant information. The head tracking response did not occur after stimulation of sham-treated control eyes, but this supports the evidence that endogenous photoreceptor retinal ganglion cells that are present in the inner retina even in end stage degeneration are not involved in OMR ( Cahill, H. et al (2008) PLoS One 3: e2055). The findings are also particularly relevant to clinical trials that express hCNTF using encapsulated cell technology, but despite short-term suppression, practical vision is still in end-stage disease and blindness occurs This is because it demonstrates that it may be preserved beyond a possible point in time.

CNTF投与の影響は、用量の増加にしたがって視細胞が機能的に抑制される、RPの治療において重要であると思われるだけでなく、他の神経変性疾患の治療を評価する場合に重要な検討事項である。より詳細には、ALSにおいて運動ニューロンの消失を防ぐことを目的とした、過去のうまくいかなかった臨床試験は、高用量のCNTFで全身的に処置された患者において、治療効果はなく、有害事象が有意に発生することを示した(A double-blind placebo-controlled clinical trial of subcutaneous recombinant human ciliary neurotrophic factor (rHCNTF) in amyotrophic lateral sclerosis. ALS CNTF Treatment Study Group. (1996) Neurology 46: 1244-1249; Bongioanni, P. et al. (2004) The Cochrane database of systematic reviews, CD004302)。これらの知見は、現行の神経保護戦略によって与えられるよりも、もっと的を絞ったアプローチが必要となるかもしれないことを示しており、それによって細胞生存の根底にある有効なメカニズムが、副作用をもたらすメカニズムから分離される。本研究において、持続発現後のCNTFを介した神経保護の推定機序については、これまで完全には明らかにされていない状態であったが、末期網膜疾患において生存する神経細胞のトランスクリプトーム解析を行うことによって、独自の識見を明らかにすることができた。偽処置眼に対するrAAV2/2.hCNTF処置眼のトランスクリプトーム解析は、いくつかの重要な結果を明らかにした。第1に、Stat3遺伝子の有意な過剰発現が、中用量および高用量rAAV2/2.hCNTF処置眼において観察され、これは、CNTFがStat3により仲介されるCntfr/Lifrβ/Gp130活性の受容体複合体を介してシグナルを伝達することを示す過去の研究と一致した(Rhee, K.D. et al. (2013) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110: E4520-4529; Davis, S. et al. (1993) Science 259: 1736-1739; Kassen, S.C. et al. (2009) Exp. Eye Res. 88: 1051-1064; Peterson, W.M. et al. (2000) J. Neurosci. 20: 4081-4090)。   The impact of CNTF administration appears not only important in the treatment of RP, where photoreceptors are functionally suppressed with increasing doses, but is also an important consideration when evaluating treatments for other neurodegenerative diseases It is a matter. More specifically, previous unsuccessful clinical trials aimed at preventing the loss of motor neurons in ALS have no therapeutic effects and no adverse events in patients treated systemically with high doses of CNTF (A double-blind placebo-controlled clinical trial of subcutaneous recombinant human ciliary neurotrophic factor (rHCNTF) in amyotrophic lateral sclerosis. ALS CNTF Treatment Study Group. (1996) Neurology 46: 1244-1249; Bongioanni, P. et al. (2004) The Cochrane database of systematic reviews, CD004302). These findings indicate that a more targeted approach may be required than provided by current neuroprotection strategies, which enables effective mechanisms underlying cell survival to reduce side effects. Separated from the mechanism that brings it. In this study, the mechanism of neuroprotection via CNTF after sustained expression has not been fully elucidated so far, but transcriptome analysis of neurons surviving in end-stage retinal disease I was able to clarify my own insights. Transcriptome analysis of rAAV2 / 2.hCNTF-treated eyes on sham-treated eyes revealed several important results. First, significant overexpression of the Stat3 gene was observed in medium and high dose rAAV2 / 2.hCNTF-treated eyes, which is a receptor complex of Cntfr / Lifrβ / Gp130 activity in which CNTF is mediated by Stat3 (Rhee, KD et al. (2013) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110: E4520-4529; Davis, S. et al. (1993 Science 259: 1736-1739; Kassen, SC et al. (2009) Exp. Eye Res. 88: 1051-1064; Peterson, WM et al. (2000) J. Neurosci. 20: 4081-4090).

第2に、タンパク質分解のインヒビターをコードするいくつかの遺伝子ファミリーが、強く過剰発現され(最大89倍まで)、hCNTFが介在する神経保護における主要な役割を示唆する。セリンプロテアーゼインヒビター(Serpin)ファミリー(11遺伝子)メンバーの活性化は、特に、Stat3発現レベルと密接に関連しており、腫瘍において過剰発現されると、抗アポトーシス性であることが判明している(Ahmed, S.T. et al. (2009) Biochem. Biophys. Res. Commun. 378: 821-825)。タンパク質分解の阻害剤は、網膜疾患においてきわめて重要な役割を果たす可能性があり、この阻害剤はTimp3およびSerpin1bなどであるが、これらはそれぞれ、細胞外マトリックス成分およびブルッフ膜の分解を妨げるように作用し、ソースビー眼底変性症および加齢黄斑変性症(AMD)に関与する(Weber, B.H. et al. (1994) Nat. Genet. 8: 352-356; Chong, N.H. et al. (2005) Am. J. Pathol. 166: 241-251; Sorsby, A. et al. (1949) Br. J. Ophthalmol. 33: 67-97)。視細胞などの神経細胞の物理的分解は、神経変性疾患において、典型的には、セリン-システインプロテアーゼ、リソソームプロテアーゼ、ならびに補体を介した溶解によってもたらされるので、本明細書で観察されたタンパク質分解の内因性インヒビターの過剰発現は、細胞ストレスに反応した神経細胞アポトーシスに対して決定的な防御をもたらす可能性があると想定される。分泌型タンパク質分解インヒビターの直接的な過剰発現は、変性疾患における神経細胞死を防ぐための新たな治療手段をもたらす可能性があると提言する。実際、細胞体および細胞外マトリックスの変性を直接的に阻害することによってRPにおける視細胞変性を防ぐことを目的とする、的を絞ったアプローチを利用することは、機能を生理的に抑制することなしに視細胞を保護できる可能性がある。ALSの場合、皮質運動ニューロンの変性をタンパク質分解の阻害によって直接的に防ぐことは、CNTFが高用量で全身的に投与されたときに臨床試験で観察された重大な副作用なしに治効を達成できる可能性がある(A double-blind placebo-controlled clinical trial of subcutaneous recombinant human ciliary neurotrophic factor (rHCNTF) in amyotrophic lateral sclerosis. ALS CNTF Treatment Study Group. (1996) Neurology 46: 1244-1249; Bongioanni, P. et al. (2004) The Cochrane database of systematic reviews, CD004302)。   Second, several gene families encoding inhibitors of proteolysis are strongly overexpressed (up to 89-fold), suggesting a major role in hCNTF-mediated neuroprotection. Activation of the serine protease inhibitor (Serpin) family (11 gene) members is particularly closely related to Stat3 expression levels and has been found to be anti-apoptotic when overexpressed in tumors ( Ahmed, ST et al. (2009) Biochem. Biophys. Res. Commun. 378: 821-825). Inhibitors of proteolysis may play a crucial role in retinal diseases, such as Timp3 and Serpin1b, which prevent the degradation of extracellular matrix components and Bruch's membrane, respectively. Acts and is involved in sourceby fundus degeneration and age-related macular degeneration (AMD) (Weber, BH et al. (1994) Nat. Genet. 8: 352-356; Chong, NH et al. (2005) Am J. Pathol. 166: 241-251; Sorsby, A. et al. (1949) Br. J. Ophthalmol. 33: 67-97). Since the physical degradation of neurons, such as photoreceptors, is typically caused by lysis through serine-cysteine proteases, lysosomal proteases, and complement in neurodegenerative diseases, the proteins observed herein It is postulated that overexpression of endogenous inhibitors of degradation may provide a definitive defense against neuronal apoptosis in response to cellular stress. It is suggested that direct overexpression of secreted proteolytic inhibitors may provide a new therapeutic tool to prevent neuronal cell death in degenerative diseases. In fact, using a targeted approach aimed at preventing photoreceptor degeneration in RP by directly inhibiting cell body and extracellular matrix degeneration can physiologically suppress function. It may be possible to protect photoreceptor cells without. In the case of ALS, directly preventing degeneration of cortical motoneurons by inhibiting proteolysis achieves cure without significant side effects observed in clinical trials when CNTF is administered systemically at high doses ALS CNTF Treatment Study Group. (1996) Neurology 46: 1244-1249; Bongioanni, P. A double-blind placebo-controlled clinical trial of subcutaneous recombinant human ciliary neurotrophic factor (rHCNTF) et al. (2004) The Cochrane database of systematic reviews, CD004302).

最後に、古典的補体カスケードおよび補体第二カスケードのいくつかのメンバー(16遺伝子)の有意なアップレギュレーション(最大10倍まで)を特徴とする、持続性の自然免疫反応が、中用量および高用量処置眼で観察されたが、これにはAMD (Cfi遺伝子によりコードされる) および網膜光損傷 (Cfd遺伝子によりコードされる)に関係する2つの補体因子が含まれる(van de Ven, J.P. et al. (2013) Nat. Genet. 45: 813-817; Rohrer, B. et al. (2007) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 48: 5282-5289)。興味深いことに、PW30の低用量処置眼では補体アップレギュレーションもサイトカインアップレギュレーションも観察されなかったが、それは、視細胞変性が完了すると自然免疫反応が終わることを示す。いくつかのアップレギュレートされたプロテアーゼインヒビターの役割は依然としてわからないままであるが、タンパク質分解インヒビターをコードする遺伝子の発現は、さまざまな成分(たとえば、C3、C4、およびCfbタンパク質)がタンパク質分解切断後にはじめて活性化される、中枢神経系に起こる自然免疫反応の変更にも、特に関連する可能性がある。たとえば、Serpin3kは、強い抗炎症性および抗血管形成作用があることが知られており、Wnt経路の遮断によって腫瘍壊死因子α(Tnf-α)、細胞接着分子1(Icam-1)および血管内皮細胞増殖因子(Vegf)を阻害する(Zhang, B. et al. (2009) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 50: 3943-3952)。網膜の壊死性細胞死を防ぐことに加えて、Serpin3kは桿体外節形成も有意に阻害するので、hCNTFによるそのアップレギュレーションは網膜の感受性低下の一因となる可能性もある(Zhang, B. et al. (2009) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 50: 3943-3952; Zhang, B. et al. (2010) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 107: 6900-6905; Zhang, B. et al. (2008) PLoS One 3: e4077)。   Finally, a sustained innate immune response, characterized by significant up-regulation (up to 10-fold) of several members (16 genes) of the classical and secondary complement cascades, Observed in high-dose treated eyes, this includes two complement factors related to AMD (encoded by the Cfi gene) and retinal photodamage (encoded by the Cfd gene) (van de Ven, JP et al. (2013) Nat. Genet. 45: 813-817; Rohrer, B. et al. (2007) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 48: 5282-5289). Interestingly, neither complement up-regulation nor cytokine up-regulation was observed in low dose treated eyes with PW30, indicating that the innate immune response ceases upon completion of photoreceptor degeneration. Although the role of some up-regulated protease inhibitors remains unclear, the expression of genes encoding proteolytic inhibitors is dependent on various components (eg, C3, C4, and Cfb proteins) after proteolytic cleavage It may also be particularly relevant to alteration of the innate immune response occurring in the central nervous system that is activated for the first time. For example, Serpin3k is known to have strong anti-inflammatory and anti-angiogenic effects, and by blocking the Wnt pathway, tumor necrosis factor α (Tnf-α), cell adhesion molecule 1 (Icam-1) and vascular endothelium Inhibits cell growth factor (Vegf) (Zhang, B. et al. (2009) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 50: 3943-3952). In addition to preventing retinal necrotic cell death, Serpin3k also significantly inhibits rod outer segment formation, so its upregulation by hCNTF may contribute to reduced retinal sensitivity (Zhang, B. et al. (2009) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 50: 3943-3952; Zhang, B. et al. (2010) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 107: 6900-6905; Zhang, B. et al. (2008) PLoS One 3: e4077).

要約すると、本研究は、眼に特有の光学的性質によって、治療的介入に応じた神経細胞生存を、反復in vivoイメージングにより長期的に、しかもきわめて正確に、評価することが可能であることを実証した。本明細書において、持続的なhCNTF発現は、錐体視細胞の長期的な保存をもたらし、わずかな電気生理学的抑制があるにもかかわらず、実用視力は変性の末期まで維持されることを示した。本研究は、健常な細胞の生存が、利用可能なCNTFの用量に直接関連していることを示した。トランスクリプトーム解析は、Stat3を介した細胞内および細胞外プロテアーゼインヒビターの過剰発現が、hCNTF処置後のRPにおける錐体保護の根底にあり、それはおそらく細胞分解および細胞外マトリックス分解を直接阻害することによる、ということを強く示唆する。本発明者らは、特定の内因性プロテアーゼインヒビターの過剰発現が、RP/AMDおよび他の、ALSなどの、神経変性疾患における細胞死に対する神経細胞保護のための新規治療手段をもたらすことができることを提唱する。

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上記明細書に記載のすべての刊行物は、参照により本明細書に組み入れられる。記載されている本発明の化合物、使用、および方法のさまざまな修正および変更は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、当業者には明白であろう。本発明は、特定の好ましい実施形態に関連して説明してきたが、当然のことながら、請求される発明はそのような個別の実施形態に過度に制限されるべきではない。実際、記載されている本発明を実施するための方法のさまざまな修正が、生化学およびバイオテクノロジーまたは関連分野の当業者には明白であり、それらは下記の特許請求の範囲に含まれるものとする。 In summary, this study demonstrates that the optical properties unique to the eye allow neuronal survival in response to therapeutic intervention to be assessed in a long-term and very accurate manner through repeated in vivo imaging. Demonstrated. Herein, sustained hCNTF expression results in long-term preservation of cone photoreceptors, indicating that practical visual acuity is maintained until the end of degeneration despite slight electrophysiological suppression It was. This study showed that healthy cell survival is directly related to available doses of CNTF. Transcriptome analysis indicates that Stat3-mediated overexpression of intracellular and extracellular protease inhibitors underlies pyramidal protection in RP after hCNTF treatment, which probably directly inhibits cell degradation and extracellular matrix degradation It is strongly suggested that. We have shown that overexpression of certain endogenous protease inhibitors can provide a novel therapeutic tool for neuronal protection against cell death in neurodegenerative diseases, such as RP / AMD and other ALS. put forward.
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All publications mentioned in the above specification are herein incorporated by reference. Various modifications and variations of the described compounds, uses and methods of the invention will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention. Although the invention has been described in connection with specific preferred embodiments, it should be understood that the claimed invention should not be unduly limited to such individual embodiments. Indeed, various modifications of the described methods for carrying out the invention will be apparent to those skilled in biochemistry and biotechnology or related fields, which are intended to be within the scope of the following claims. To do.

Claims (15)

網膜色素変性症を治療または予防する方法であって、毛様体神経栄養因子(CNTF)をコードするヌクレオチド配列を含有するアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを、それを必要とする被験体に投与することを含む、前記方法。   A method of treating or preventing retinitis pigmentosa, wherein an adeno-associated virus (AAV) vector containing a nucleotide sequence encoding ciliary neurotrophic factor (CNTF) is administered to a subject in need thereof Said method. AAVベクターがAAV血清型2ゲノムを含有する、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the AAV vector contains an AAV serotype 2 genome. CNTFがヒトCNTFである、請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein CNTF is human CNTF. AAVベクターが、CNTFをコードするヌクレオチド配列に機能しうるように連結された分泌シグナル配列を含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。   4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the AAV vector contains a secretory signal sequence operably linked to a nucleotide sequence encoding CNTF. 分泌シグナル配列が、ヒト神経栄養因子(NGF)分泌シグナル配列である、請求項4に記載の方法。   5. The method of claim 4, wherein the secretion signal sequence is a human neurotrophic factor (NGF) secretion signal sequence. AAVベクターが、網膜下注射、直接網膜注射、または硝子体内注射によって被験体の眼に投与される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。   6. The method of any one of claims 1-5, wherein the AAV vector is administered to the eye of the subject by subretinal injection, direct retinal injection, or intravitreal injection. AAVベクターが網膜下注射によって被験体の眼に投与される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the AAV vector is administered to the eye of the subject by subretinal injection. AAVベクターが単回用量で被験体に投与される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。   8. The method of any one of claims 1-7, wherein the AAV vector is administered to the subject in a single dose. 被験体が、AAVベクター投与の時点で、治療を受ける眼において桿体細胞を実質的に欠いている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。   9. The method of any one of claims 1-8, wherein the subject is substantially devoid of rod cells in the eye to be treated at the time of administration of the AAV vector. 網膜色素変性症に起因する視細胞の変性が、被験体の一生にわたって実質的に予防される、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。   10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein degeneration of photoreceptor cells due to retinitis pigmentosa is substantially prevented over the life of the subject. 網膜色素変性症に起因する錐体細胞の変性が、被験体の一生にわたって実質的に予防される、請求項10に記載の方法。   11. The method of claim 10, wherein cone cell degeneration due to retinitis pigmentosa is substantially prevented over the life of the subject. 網膜色素変性症に罹患しているか、または網膜色素変性症を発症するリスクのある被験体において、視細胞死を減少させる方法であって、その方法が、毛様体神経栄養因子(CNTF)をコードするヌクレオチド配列を含有するアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを、それを必要とする被験体に投与することを含み、治療を受けた眼において視覚機能が実質的に回復するかまたは維持される、前記方法。   A method of reducing photoreceptor cell death in a subject suffering from or at risk of developing retinitis pigmentosa, comprising: ciliary neurotrophic factor (CNTF) Administering an adeno-associated virus (AAV) vector containing a coding nucleotide sequence to a subject in need thereof, wherein visual function is substantially restored or maintained in the treated eye, Said method. 網膜色素変性症に起因する視細胞の変性が、被験体の一生にわたって実質的に予防される、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein photoreceptor degeneration due to retinitis pigmentosa is substantially prevented over the life of the subject. 網膜色素変性症に起因する錐体細胞の変性が、被験体の一生にわたって実質的に予防される、請求項12または13に記載の方法。   14. The method of claim 12 or 13, wherein degeneration of pyramidal cells due to retinitis pigmentosa is substantially prevented over the life of the subject. 被験体が、AAVベクター投与の時点で、治療を受ける眼において桿体細胞を実質的に欠いている、請求項12〜14のいずれか1項に記載の方法。   15. A method according to any one of claims 12 to 14, wherein the subject is substantially devoid of rod cells in the eye to be treated at the time of administration of the AAV vector.
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