JP7624410B2 - レット症候群の治療におけるコレステロール 24-ヒドロラーゼのための発現ベクター - Google Patents
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Description
ここで、本発明者らは、コレステロール代謝経路をモデュレーションことにより、より具体的には、ターゲット細胞においてコレステロール 24-ヒドロキシラーゼを発現させるコレステロール 24-ヒドロキシラーゼをコードする核酸を含むベクターにより、レット症候群に対抗することを提案する。したがって、本発明の目的は、レット症候群の処置に使用するためのベクターであって、コレステロール 24-ヒドロキシラーゼをコードする核酸を含む、ベクターを提供することである。
本発明者らは、RTTのマウスモデルにおいて、CYP46A1遺伝子を発現するベクターを静脈内に送達することにより、オス及びメスの両マウスにおいて、この疾患の軽度及び悪化したモデルにおける運動障害の発症を予防し/修正することが可能であることを実証した。加えて、オスにおいて、本発明者らは、軽度のKO MECP2モデルにおいて、プルキンエ細胞の喪失の予防並びにアストログリオーシス及びミクログリオーシスの改善を実証した。
本発明は、特に、レット症候群の処置に関する。好ましくは、本発明は、普遍的に発現される転写レギュレーターであるX連結遺伝子メチル-CpG結合タンパク質2(MECP2)における突然変異により引き起こされるレット症候群の処置に関する。実施態様において、本発明は、知的障害に関連するレット症候群の処置に関する。
本発明の第1の目的は、コレステロール 24-ヒドロキシラーゼをコードする核酸の完全配列を含む、レット症候群の処置に使用するためのベクターに関する。
実施態様において、本発明で使用されるベクターは、非ウイルスベクターである。典型的には、非ウイルスベクターは、CYP46A1をコードするプラスミドであることができる。このプラスミドを、直接又はリポソーム、エキソソームもしくはナノ粒子を介して投与することができる。
本発明の実施に有用な遺伝子送達ウイルスベクターを、分子生物学の分野において周知の方法を利用して構築することができる。典型的には、導入遺伝子を運ぶウイルスベクターは、導入遺伝子、適切なレギュラトリーエレメント及び細胞トランスダクションを媒介するウイルスタンパク質の産生に必要なエレメントをコードするポリヌクレオチドから組み立てられる。
レット症候群の処置方法が開示される。この方法は、コレステロール 24-ヒドロキシラーゼをコードする核酸を含むベクターを、それを必要とする患者に投与することを含む。ベクターを対象の脳及び/もしくは脊髄に直接又は血管内、静脈内、眼窩後方、鼻腔内、脳室内もしくは髄腔内注射により送達することができる。
(a)コレステロール 24-ヒドロキシラーゼをコードする核酸を含む上記定義されたベクターを提供することと、
(b)このベクターを対象の脳及び/又は脊髄に送達することで、前記ベクターにより、脳及び/又は脊髄中の細胞がトランスダクションされ、それにより、コレステロール 24-ヒドロキシラーゼが、トランスダクションされた細胞により治療上有効レベルで発現されることとを含む、方法が提供される。
本発明の更なる目的は、治療上有効量の本発明のベクターを含む、レット症候群の処置に使用するための医薬組成物に関する。
この実験では、レット症候群の重症マウスモデルを使用し、表現型の顕著なレスキューを実証した。
動物
この研究では、2系統のマウスを使用した。
AAVベクターをAtlantic Gene therapies(INSERM U1089, Nantes, France)により産生し、精製した。ベクター産生は、他にも記載されている(Hudry et al, 2010)。AAVPHP.eB-CYP46A1-HAについてのウイルス構築物は、AAV2の逆方向末端リピート(ITR)配列に囲まれたCMV初期エンハンサー/ニワトリβ-アクチン(CAG)合成プロモーター(CAG)により駆動されるヒトCyp46a1遺伝子からなる発現カセットを含有した。
マウスをコロニーに応じて、Jackson lab手法(https://www2.jax.org/protocolsdb/f?p=116:5:0::NO:5:P5_MASTER_PROTOCOL_ID,P5_JRS_CODE:28595,007177)及び(https://www.jax.org/Protocol?stockNumber=003890&protocolID=24870)に従って遺伝子型判定した。
3週齢のMECP2-/yオス(軽度及び悪化)マウス及び12週齢のMECP2+/-悪化メスを4% イソフルランで麻酔誘引し、ついで、80% 空気及び20% 酸素で2%に維持した。軽度のMECP2-/y動物(n=14)に、眼窩後方注入により総量5.10e11 vg(容量100ul)の静脈内注入を行った。WT及び非注入悪化MECP2-/y動物(各群当たりにn=10~13)に、生理食塩水 100μlを注入した。MECP2-/y動物(n=11)に、眼窩後方注入により総量5.10e11 vg(容量100μl)の静脈内注入を行った。WT及び非注入MECP2-/y動物(各群当たりにn=17~19)に、生理食塩水 100μlを注入した。
把持試験
把持試験は、整合を評価し、レット評価に古典的である。動物を注入前及びその後3週から32週(軽度のKOオスについて)まで、悪化したKOオスについて6週間まで毎週スコア化した。悪化したメスについては、注入の1週間後及びその後3週間ごとに(現在は進行中であるが、25週まで)スコア化した。動物の尾を持って維持し、マウスが単収縮している場合、スコアを「1」とし、ついで、各後肢把持について、スコアにポイントを加える。結果を各試験について、各群についての平均±SEMとして表わし、二元配置分散分析を行った。
一般的な運動能力を、加速ロータロッドLE8200(Bioseb, France)を使用して試験し、以前に記載されたように(https://www.mousephenotype.org/)測定した。動物を3週齢から最長生存期間(悪化したKOオスでは6週、軽度のKOオスでは28週、悪化したKOメスではこれまでの19週)まで毎週スコア化した。
マウスをペントバルビタール(180mg/kg Euthasol)溶液で麻酔し、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で経心的に潅流した。脳、脊髄及び坐骨神経並びに末梢臓器(肝臓、心臓、肺、腎臓、脾臓、横隔膜、腓腹筋)を収集し、4% PFA中で後固定し、その後、組織学のためにパラフィン封入(ミクロトームで6~10μmに切断)するか又は生体分子分析のために液体窒素中で直ちに凍結させた。
免疫組織化学(IHC)分析に使用された抗体を以下の表1に列記する。
パラフィン切片
免疫組織化学的ラベルを、ABC法を使用して行った。簡潔に、組織切片を過酸化物で30分間処理して、内因性ペルオキシダーゼを阻害した。PBS中で洗浄した後、切片を10mM Tris/1mM EDTA/0.1% Tween(pH8.75)で、95℃において45分間(抗HAについてのみ)又は10mM シトラート(pH6)で、95℃において45分間(抗CBについてのみ)処理した。PBS中で洗浄した後、切片をブロッキング溶液(PBS/0.3% TritonX-100中の10% ヤギ血清)と共に1時間インキュベーションした。一次抗体をブロッキング溶液で希釈し、組織切片上において4℃で一晩インキュベーションした。PBS中で洗浄した後、切片を、ビオチンにコンジュゲートさせたヤギ抗ウサギ又はヤギ抗マウス抗体(Vector Laboratories)と共に室温で30分間、続けて、ABC複合体(Vector Laboratories)と共に連続的にインキュベーションした。PBS中で洗浄した後、ペルオキシダーゼ活性を、色原体としてジアミノベンジジン(Dako, Carpinteria, CA)を使用して検出した。場合により、スライドをヘマトキシリンで対比染色した。スライドをDepex(VWR International)でマウントした。
全てのIHC及び着色について、切片を、Hamamatsuスライドスキャナを使用して取得した。
DNAを脳、脊髄及び末梢臓器から、クロロホルム/フェノールプロトコールを使用して抽出した。
全RNAを、Trizol又はTriReagent(Sigma)を使用して脳の一部から抽出した。1マイクログラム 全RNAを製造メーカーの説明書に従って、Transcriptor First Strand cDNA合成キット(Roche)を使用してcDNAに転写した。
cDNAをSyberGreen(Roche)で増幅した。RT-qPCRのためのプライマーは、上記表とした。全てのプライマーについての増幅プロトコールは、ホットスタート(95℃で5分間)、45増幅サイクル(95℃で15秒間、60℃で1分間)及び融解曲線分析とした。データを、各遺伝子についての効率因子を有するLightcycler 480ソフトウェアを使用して分析し、アクチンに対して正規化した。
コレステロール及びオキシステロール分析は、自動酸化アーチファクトの形成を最小限に抑えるために、「ゴールドスタンダード」法(Dzeletovic et al., 1995)に従った。簡潔に、マウス脳組織サンプルを秤量し、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT、50μg/ml)及びEDTA(0.5M)を含有する溶液 500μl中で、TissueLyser II装置(Qiagen)でホモジナイズした。この時点で、内部標準の混合物[エピコプロスタノール、2H7-7-ラトステロール、2H6-デスモステロール、2H6-ラノステロール及び2H7-24(R/S)-ヒドロキシコレステロール](Avanti Polar Lipids)を加えた。アルカリ加水分解を、0.35M エタノール性KOHを使用して、Ar下、室温で2時間行った。溶液をリン酸で中和した後、ステロールをクロロホルムで抽出した。下相を収集し、窒素気流下で乾燥させ、残留物をトルエンに溶解させた。ついで、オキシステロールをコレステロール及びその前駆体から100mg Isoluteシリカカートリッジ(Biotage)において分離した。コレステロールをヘキサン中の0.5% プロパン-2-オールで溶出し、続けて、オキシステロールをヘキサン中の30% プロパン-2-オールで溶出した。ステロール及びオキシステロール画分を、以前に記載されているように(Chevy et al, 2005)、Regisil(登録商標)+10% TMCS[ビス(トリメチルシリル)トリフルオロ-アセトアミド+10% トリメチルクロロシラン](Regis technologies)で独立してシリル化した。ステロール及びオキシステロールのトリメチルシリルエーテル誘導体を中極性キャピラリーカラムRTX-65(65% ジフェニル 35% ジメチルポリシロキサン、長さ30m、直径0.32mm、膜厚0.25μm;Restesk)において、ガスクロマトグラフィー(Hewlett-Packard 6890シリーズ)により分離した。ガスクロマトグラフィーと直列の質量分析計(Agilent 5975 inert XL)を陽イオンの検出用に設定した。イオンを70eVでの電子衝撃モードで生成した。このイオンをスキャニングモードにおけるフラグメントグラムにより特定し、適切な内部及び外部標準[エピコプロスタノール m/z 370、2H7-7-ラトステロール m/z 465、2H6-デスモステロール m/z 358、2H6-ラノステロール m/z 504、2H7-24(R/S)-ヒドロキシコレステロール m/z 553、コレステロー ルm/z 329、7-ラトステロール m/z、7-デヒドロコレステロール m/z 325、8-デヒドロコレステロール m/z 325、デスモステロール m/z 343、ラノステロール m/z 393及び24(R/S)-ヒドロキシコレステロール m/z 413]を使用して、正規化及び較正後の特定のイオンの選択的モニタリングにより定量した。
総タンパク質を45日齢のMECP2-/yオスの幾つかの領域から抽出した。総タンパク質濃度を、BCAキット(Pierce)を使用して決定した。等量の総タンパク質抽出物(30μg)を、4~12% Bis-trisゲル(NuPAGE(登録商標)Novex Bis-tris midi gel 15又は26ウェル、Life Technologies, Carlsbad, USA)でのSDS-PAGEを使用して電気泳動的に分離し、ニトロセルロースメンブランに転写した。ブロッキングされたメンブラン(TBS-0.1% Tween-20中の5% 脱脂乾燥乳)を一次抗体と共に4℃で一晩インキュベーションし、TBS-0.1% Tween-20(T-BST)で10分間3回洗浄した。ついで、メンブランを各対応する一次抗体に対して産生された二次IgG-HRP抗体でラベルした。T-BSTで3回洗浄した後、メンブランを供給元の説明に従って、ECL化学発光試薬(Clarity Western ECL基質;GE Healthcare, Little Chalfont, UK)と共にインキュベーションした。ペルオキシダーゼ活性をカメラシステムFusion TX7(Fisher Scientific)で検出した。正規化を、Quantity One 1D画像分析ソフトウェア(バージョン4.4;Biorad, Hercules, CA, USA)を使用する濃度測定分析により行った。光学密度を「標準タンパク質」(GAPDH)に対して正規化した。分配比を計算し、1と定義された最高値を有するサンプルに対して正規化した。
統計分析を独立スチューデントt検定及び二元配置分散分析を使用して行った。結果を平均±SEMとして表現する。有意な閾値を本文で定義されたように、P<0.05、P<0.01及びP<0.001に設定した。全ての分析を、GraphPad Prism(GraphPad Software, La Jolla, USA)を使用して行った。
レット症候群のC57BL6/Mecp2tm1.1Birdマウスモデルの幾つかの脳領域におけるCYP46A1タンパク質レベルの低下
CYP46A1のレベルを、45日齢の4匹のMECP2-/y動物からの凍結生検において評価した。特に、CYP46A1タンパク質レベルを罹患動物の小脳、橋、線条体、海馬及び皮質において分析し、WT同腹仔と比較した(図1)。ウェスタンブロット分析から、小脳、線条体におけるCYP46A1タンパク質レベルの有意な低下が実証され、対照同腹仔と比較して、橋及び海馬で傾向が観察されたが、皮質では差が観察されなかった(図1)。
以前に、レット症候群におけるコレステロールの変化及び全体的な脂質変化が報告されている(Lutjohann et al, 2018b)。レット症候群におけるCYP46A1欠損の影響を決定するために、コレステロール代謝を、45日齢の4匹のMECP2-/y動物及び齢一致の同腹仔からの全脳抽出物中のステロール及びオキシステロールの両方の定量的測定をガスクロマトグラフィー質量分析(GC/MS)により行うことにより分析した。それにより、コレステロール代謝経路の最初のステロールであるラノステロールをKandutsch-Russell(ラソステロール)及びBloch(デスモステロール)経路からのコレステロール中間体と共に測定した。まず、コレステロール及び24-ヒドロキシコレステロール(24S-OHC)含量を比較し、統計学的に有意な減少が、野生型同腹仔と比較して、MECP2 KOマウスにおける24S-OHCレベルにおいて観察された(図2)。有意な増加が、コレステロールについて観察された。ラノステロール及び7-ラソステロールの有意な減少も、WT同腹仔と比較して、KO MECP2の脳で測定された。最後に、有意ではないが減少が、デスモステロール及び8DHCについて測定された(図2)。統計的有意差は、オキシステロール25S-OHC及び27S-OHC並びに残りのステロール(7-DHC)について見出されなかった(図2)。
本発明者らは、コレステロール代謝経路のアップレギュレーションにより、CYP46A1のレベルの上昇を介して、レット症候群のin vivoモデル:軽度のKO MECP2モデル、特により重度に罹患したオスKOにおいて運動変化を改善することができるかどうかを調査した。3週齢のMECP2-/yマウスにおけるAAVPHP.eB-CYP46A1-HAの静脈内投与によるCYP46A1の過剰発現により、マウスモデルにおける運動変化が明らかに軽減される。これは、注入後29週間(調査の最長時間)にわたる把持試験(図3A)及びロータロッド(図3B)による運動障害尺度が有意に補正される。
軽度に罹患した動物における処置に基づいて、コレステロール代謝経路のアップレギュレーションにより、CYP46A1レベルの上昇を介して、レット症候群のより重度のin vivoモデル:悪化したKO MECP2における運動変化を改善することができるかどうかを決定するための調査を行った。
レット症候群は、ヒトの女性に影響を及ぼすため、本発明者は、悪化したKO MECP2メスにおけるCYP46A1の過剰発現の影響を調査したいと考えた。
Claims (16)
- レット症候群(RTT)を処置するための組成物であって、
コレステロール 24-ヒドロキシラーゼをコードする核酸を含む、
組成物。 - RTTが、少なくとも1つの自閉症スペクトラム障害に関連している、請求項1記載の組成物。
- RTTが、知的障害に関連している、請求項2記載の組成物。
- 前記核酸が、配列番号2のアミノ酸配列をコードする、請求項1~3のいずれか一項記載の組成物。
- 前記核酸配列が、哺乳類CNS細胞における発現のために好ましいコドンを含む、請求項1~4のいずれか一項記載の組成物。
- 前記核酸が、配列番号1の配列を有する、請求項1~5のいずれか一項記載の組成物。
- アデノウイルス、レンチウイルス、レトロウイルス、ヘルペスウイルス及びアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターの群より選択される、請求項1~6のいずれか一項記載の組成物。
- AAVベクターである、請求項1~7のいずれか一項記載の組成物。
- AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、又はAAV10ベクターである、請求項8記載の組成物。
- AAV10ベクターが、AAVrh.10又はAAVPHP.eBである、請求項9記載の組成物。
- 静脈内投与される、請求項1~10のいずれか一項記載の組成物。
- 患者の脳又は脳脊髄液に直接投与される、請求項1~11のいずれか一項記載の組成物。
- ニューロンに投与される、請求項12記載の組成物。
- ニューロンが、皮質ニューロン、海馬ニューロン、線条体ニューロン、又は小脳ニューロンである、請求項13記載の組成物。
- 血管内、静脈内、鼻腔内、脳室内、眼窩後方、髄腔内注射、大脳定位マイクロインジェクション、又は表層皮質適用により投与される、請求項1~13のいずれか一項記載の組成物。
- 治療上有効量の請求項1~13のいずれか一項記載の組成物を含む、レット症候群の処置に使用するための医薬組成物。
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