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JP7565620B2 - Dmpk遺伝子を標的とした筋ジストロフィーの治療方法 - Google Patents

Dmpk遺伝子を標的とした筋ジストロフィーの治療方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国仮出願第62/853,373号(2019年5月28日出願)及び米国仮出願第63/025,417号(2020年5月15日出願)(その内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)の利益を請求する。
発明の背景
発明の分野
本発明は、ヒトミオトニンプロテインキナーゼ(DMPK;dystrophia myotonica protein kinase)遺伝子を標的とした筋ジストロフィーの治療方法等に関する。より詳細には、本発明は、ヒトDMPK遺伝子の特定の配列を標的としたガイドRNA及び転写抑制因子とCRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeat)エフェクタータンパク質との融合タンパク質を用いてヒトDMPK遺伝子の発現を抑制することにより、筋ジストロフィーを治療又は予防する方法及びその為の医薬組成物等に関する。
背景の考察
筋ジストロフィーは進行性の筋萎縮と筋力低下を伴う遺伝性疾患の総称である。現在でも筋ジストロフィーに対して有効な根本治療薬は存在せず、対症療法のみがおこなわれている。筋ジストロフィーのうち、DMPK遺伝子の変異に起因するものとして、筋強直性ジストロフィー1型(DM1)がある。
DM1は、DMPK遺伝子の3’非翻訳領域(3’UTR)中のCTGリピートの伸長により引き起こされる常染色体優性遺伝病であり、トリプレットリピート病の一種である。DM1では、伸長したCUGリピートを含むRNAが、MBNL(Muscleblind-like)等のCUGリピート結合タンパク質を内在性RNAターゲットから隔離し、それにより異常なスプライシングパターンやRNA安定性/局在性の変化等を引き起こすことが報告されている。これらの知見から、伸長したリピート座位のサイレンシングが治療的価値を持つことが示唆され、毒性のあるRNAをサイレンシングするために、アンチセンスオリゴヌクレオチド、スモールRNA、低分子等、様々なアプローチがとられている(Pinto B et al., Mol Cell. 2017 Nov 2, 68(3):479-490を参照、その内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。
例えば、Jauvinらは、DMPK遺伝子の3’UTRをターゲットとしたアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)を用いて、DM1のマウスモデルであるDMSXLマウスを処置したところ、DMPK mRNAレベルが低下し、核内RNA凝集体(RNA foci)が減少し、筋力が増大したこと、その一方で明白な毒性は検出されなかったことを示した(Jauvin D et al., Mol Ther Nucleic Acids. 2017 Jun 16, 7:465-474を参照、その内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。
WO2018/002812には、例えばCRISPR/Cas9システム等を用いた、細胞内でゲノム編集によりDMPK遺伝子を編集する方法(DM1等のDMPKに関連した状態や障害を治療する為に用いられる)が開示されている(WO2018/002812を参照、その内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。
また、Pintoら及びBatraらは、ヌクレアーゼ活性を非活性化/失活させたCas9(dCas9)の、DM1の治療への応用の可能性を示した。具体的には、Pintoらは、dCas9と、CTGリピート領域に対するgRNAとを組み合わせることにより、dCas9が伸長したマイクロサテライトリピートの転写を効果的にブロックすること、それによりin vitro及びin vivo(DM1のマウスモデルであるHSALRマウスにおいて)でリピート伸長に起因するDM1に特徴的な表現型を改善できることを示した(Pinto B et al., Mol Cell. 2017 Nov 2, 68(3):479-490を参照、その内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。一方、Batraらは、RNAエンドヌクレアーゼを融合させたdCas9と、DMPK mRNAのCUGリピート領域に対するgRNAとを組み合わせることにより、DM1患者細胞において、CUGリピートが伸長したRNAレベルを低下でき、スプライシング異常を改善できることを示した(Batra R et al., Cell. 2017 Aug 24, 170(5):899-912を参照、その内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。
発明の概要
従って、本発明の目的の1つは、筋ジストロフィー(特にDM1)の新規治療方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、筋ジストロフィーの治療に有効な新規剤を提供することにある。
以下の詳細な説明の中で明らかになるであろう、これらの目的及びその他の目的は、本発明者らが、ヒトDMPK遺伝子(Gene ID:1760)の特定の配列を標的としたガイドRNA及び転写抑制因子とヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質との融合タンパク質を用いることにより、ヒトDMPK遺伝子の発現を強力に抑制できることを見出したことによって達成された。これらの知見に基づいて、本発明者らは本願発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、以下を提供する:
(1)以下の塩基配列を含む、ポリヌクレオチド:
(a)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列、及び
(b)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号129、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号133、配列番号137、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNAをコードする塩基配列。
(2)以下の塩基配列を含む、上記(1)に記載のポリヌクレオチド:
(a)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列、及び
(b)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号66、配列番号68、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号134、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNAをコードする塩基配列。
(3)以下の塩基配列を含む、上記(1)又は(2)に記載のポリヌクレオチド:
(a)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列、及び
(b)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号63、配列番号136、配列番号83、配列番号99、配列番号135、配列番号109、又は配列番号111で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNAをコードする塩基配列。
(4)ガイドRNAをコードする塩基配列が、配列番号43、配列番号44、配列番号46、配列番号62、配列番号63、配列番号66、配列番号68、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号85、配列番号86、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号103、配列番号105、配列番号106、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、若しくは配列番号119で表される塩基配列、又は配列番号43、配列番号44、配列番号46、配列番号62、配列番号63、配列番号66、配列番号68、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号85、配列番号86、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号103、配列番号105、配列番号106、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、若しくは配列番号119で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含む、上記(1)に記載のポリヌクレオチド。
(5)ガイドRNAをコードする塩基配列を少なくとも2つ含み、該少なくとも2つのガイドRNAは異なっている、上記(1)~(4)のいずれかに記載のポリヌクレオチド。
(6)転写抑制因子が、KRAB、MeCP2、SIN3A、HDT1、MBD2B、NIPP1、及びHP1Aからなる群より選択される、上記(1)~(5)のいずれかに記載のポリヌクレオチド。
(7)転写抑制因子が、KRABである、上記(6)に記載のポリヌクレオチド。
(8)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質がdCas9である、上記(1)~(7)のいずれかに記載のポリヌクレオチド。
(9)dCas9が、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)に由来する、上記(8)に記載のポリヌクレオチド。
(10)ガイドRNAをコードする塩基配列に対するプロモーター配列及び/又はヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列に対するプロモーター配列をさらに含む、上記(1)~(9)のいずれかに記載のポリヌクレオチド。
(11)ガイドRNAをコードする塩基配列に対するプロモーター配列が、U6プロモーター、SNR6プロモーター、SNR52プロモーター、SCR1プロモーター、RPR1プロモーター、U3プロモーター、及びH1プロモーターからなる群より選択される、上記(10)に記載のポリヌクレオチド。
(12)ガイドRNAをコードする塩基配列に対するプロモーター配列が、U6プロモーターである、上記(11)に記載のポリヌクレオチド。
(13)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列に対するプロモーター配列が、ユビキタスなプロモーター又は筋特異的プロモーターである、上記(10)~(12)のいずれかに記載のポリヌクレオチド。
(14)ユビキタスなプロモーターが、EFSプロモーター、CMVプロモーター、及びCAGプロモーターからなる群より選択される、上記(13)に記載のポリヌクレオチド。
(15)筋特異的プロモーターが、CK8プロモーター、ミオシン重鎖キナーゼ(MHCK)プロモーター、筋肉クレアチンキナーゼ(MCK)プロモーター、synthetic C5-12(Syn)プロモーター、及びDesプロモーターからなる群より選択される、上記(13)に記載のポリヌクレオチド。
(16)筋特異的プロモーターが、CK8プロモーターである、上記(15)に記載のポリヌクレオチド。
(17)ガイドRNAをコードする塩基配列が、配列番号70、配列番号81、配列番号83、若しくは配列番号99で表される塩基配列、又は配列番号70、配列番号81、配列番号83、若しくは配列番号99で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含み、
転写抑制因子がKRABであり、
ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質が黄色ブドウ球菌に由来するdCas9であり、
ガイドRNAをコードする塩基配列に対するプロモーター配列が、U6プロモーターであり、そして
ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列に対するプロモーター配列が、CK8プロモーターである、
上記(10)~(16)のいずれかに記載のポリヌクレオチド。
(18)ガイドRNAをコードする塩基配列が、配列番号83で表される塩基配列、又は配列番号83で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含む、上記(17)記載のポリヌクレオチド。
(19)上記(1)~(18)のいずれかに記載のポリヌクレオチドを含むベクター。
(20)ベクターが、プラスミドベクター又はウイルスベクターである、上記(19)に記載のベクター。
(21)ウイルスベクターが、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、アデノウイルスベクター、及びレンチウイルスベクターからなる群から選択される、上記(20)に記載のベクター。
(22)AAVベクターが、AAV1、AAV2、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、Anc80、AAV587MTP、AAV588MTP、AAV-B1、AAVM41、及びAAVrh74からなる群から選択される、上記(21)記載のベクター。
(23)AAVベクターが、AAV9である、(22)記載のベクター。
(24)上記(1)~(18)のいずれかに記載のポリヌクレオチド、又は上記(19)~(23)のいずれかに記載のベクターを含む、医薬組成物。
(25)筋強直性ジストロフィー1型の治療又は予防用の、上記(24)記載の医薬組成物。
(26)上記(1)~(18)のいずれかに記載のポリヌクレオチド、又は上記(19)~(23)のいずれかに記載のベクターを、それを必要とする対象に投与することを含む、筋強直性ジストロフィー1型の治療又は予防方法。
(27)筋強直性ジストロフィー1型の治療又は予防のための、上記(1)~(18)のいずれかに記載のポリヌクレオチド、又は上記(19)~(23)のいずれかに記載のベクターの使用。
(28)筋強直性ジストロフィー1型の治療又は予防用医薬組成物の製造における、上記(1)~(18)のいずれかに記載のポリヌクレオチド、又は上記(19)~(23)のいずれかに記載のベクターの使用。
(29)以下を含む、リボヌクレオプロテイン:
(c)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、及び
(d)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号129、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号133、配列番号137、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA。
(30)以下を含む、上記(29)に記載のリボヌクレオプロテイン:
(c)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、及び
(d)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号66、配列番号68、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号134、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA。
(31)以下を含む、上記(29)又は(30)に記載のリボヌクレオプロテイン:
(c)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、及び
(d)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号63、配列番号136、配列番号83、配列番号99、配列番号135、配列番号109、又は配列番号111で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA。
(32)ガイドRNAが、配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表される塩基配列、又は配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含む、上記(29)記載のリボヌクレオプロテイン。
(33)転写抑制因子が、KRAB、MeCP2、SIN3A、HDT1、MBD2B、NIPP1、及びHP1Aからなる群より選択される、上記(29)~(32)のいずれかに記載のリボヌクレオプロテイン。
(34)転写抑制因子が、KRABである、上記(29)~(33)のいずれかに記載のリボヌクレオプロテイン。
(35)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質がdCas9である、上記(29)~(34)のいずれかに記載のリボヌクレオプロテイン。
(36)dCas9が、黄色ブドウ球菌に由来する、上記(35)に記載のリボヌクレオプロテイン。
(37)ガイドRNAが、配列番号164、配列番号169、配列番号171、若しくは配列番号177で表される塩基配列、又は配列番号164、配列番号169、配列番号171、若しくは配列番号177で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含み、
転写抑制因子がKRABであり、そして
ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質が黄色ブドウ球菌に由来するdCas9である、
上記(29)~(36)のいずれかに記載のリボヌクレオプロテイン。
(38)ガイドRNAが、配列番号171で表される塩基配列、又は配列番号171で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含む、上記(37)に記載のリボヌクレオプロテイン。
(39)以下を含む、ヒトDMPK遺伝子の発現を抑制するための組成物又はキット:
(e)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、又は該融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド、及び
(f)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号129、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号133、配列番号137、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA、又は該ガイドRNAをコードするポリヌクレオチド。
(40)以下を含む、上記(39)に記載の組成物又はキット:
(e)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、又は該融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド、及び
(f)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号66、配列番号68、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号134、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA、又は該ガイドRNAをコードするポリヌクレオチド。
(41)以下を含む、上記(39)又は(40)に記載の組成物又はキット:
(e)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、又は該融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド、及び
(f)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号63、配列番号136、配列番号83、配列番号99、配列番号135、配列番号109、又は配列番号111で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA、又は該ガイドRNAをコードするポリヌクレオチド。
(42)ガイドRNAが、配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表される塩基配列、又は配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含む、上記(39)に記載の組成物又はキット。
(43)少なくとも2つの異なるガイドRNA、又は少なくとも2つの異なるガイドRNAをコードするポリヌクレオチド、又はガイドRNAをコードする少なくとも2つのポリヌクレオチド(ここで、該少なくとも2つのポリヌクレオチドは異なっている)を含む、上記(39)~(42)に記載の組成物又はキット。
(44)転写抑制因子が、KRAB、MeCP2、SIN3A、HDT1、MBD2B、NIPP1、及びHP1Aからなる群より選択される、上記(39)~(43)のいずれかに記載の組成物又はキット。
(45)転写抑制因子が、KRABである、上記(44)に記載の組成物又はキット。
(46)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質がdCas9である、上記(39)~(45)のいずれかに記載の組成物又はキット。
(47)dCas9が、黄色ブドウ球菌に由来する、上記(46)に記載の組成物又はキット。
(48)組成物又はキットが融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド及びガイドRNAをコードするポリヌクレオチドを含み、
融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドが融合タンパク質に対するプロモーター配列をさらに含む、及び/又はガイドRNAをコードするポリヌクレオチドがガイドRNAに対するプロモーター配列をさらに含む、上記(39)~(47)のいずれかに記載の組成物又はキット。
(49)ガイドRNAに対するプロモーター配列が、U6プロモーター、SNR6プロモーター、SNR52プロモーター、SCR1プロモーター、RPR1プロモーター、U3プロモーター、及びH1プロモーターからなる群より選択される、上記(48)に記載の組成物又はキット。
(50)融合タンパク質に対するプロモーター配列が、ユビキタスなプロモーター又は筋特異的プロモーターである、上記(48)に記載の組成物又はキット。
(51)ユビキタスなプロモーターが、EFSプロモーター、CMVプロモーター、及びCAGプロモーターからなる群より選択される、上記(50)に記載の組成物又はキット。
(52)筋特異的プロモーターが、CK8プロモーター、ミオシン重鎖キナーゼ(MHCK)プロモーター、筋肉クレアチンキナーゼ(MCK)プロモーター、synthetic C5-12(Syn)プロモーター、及びDesプロモーターからなる群より選択される、上記(50)に記載の組成物又はキット。
(53)ガイドRNAが、配列番号164、配列番号169、配列番号171、若しくは配列番号177で表される塩基配列、又は配列番号164、配列番号169、配列番号171、若しくは配列番号177で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含み、
転写抑制因子がKRABであり、
ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質が黄色ブドウ球菌に由来するdCas9であり、
ガイドRNAに対するプロモーター配列がU6プロモーターであり、そして
融合タンパク質に対するプロモーター配列がCK8プロモーターである、
上記(48)~(52)のいずれかに記載の組成物又はキット。
(54)ガイドRNAが、配列番号171で表される塩基配列、又は配列番号171で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含む、上記(53)に記載の組成物又はキット。
(55)以下(e)及び(f)を投与することを含む、筋強直性ジストロフィー1型の治療又は予防方法:
(e)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、又は該融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド、及び
(f)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号129、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号133、配列番号137、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA、又は該ガイドRNAをコードするポリヌクレオチド。
(56)以下(e)及び(f)を投与することを含む、上記(55)に記載の方法:
(e)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、又は該融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド、及び
(f)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号66、配列番号68、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号134、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA、又は該ガイドRNAをコードするポリヌクレオチド。
(57)以下(e)及び(f)を投与することを含む、上記(55)又は(56)に記載の方法:
(e)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、又は該融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド、及び
(f)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号63、配列番号136、配列番号83、配列番号99、配列番号135、配列番号109、又は配列番号111で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA、又はガイドRNAをコードするポリヌクレオチド。
(58)ガイドRNAが、配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表される塩基配列、又は配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含む、上記(55)に記載の方法。
(59)少なくとも2つの異なるガイドRNA、又は少なくとも2つの異なるガイドRNAをコードするポリヌクレオチド、又はガイドRNAをコードする少なくとも2つのポリヌクレオチド(ここで、該少なくとも2つのポリヌクレオチドは異なっている)を含む、上記(55)~(58)に記載の方法。
(60)転写抑制因子が、KRAB、MeCP2、SIN3A、HDT1、MBD2B、NIPP1、及びHP1Aからなる群より選択される、上記(55)~(59)に記載の方法。
(61)転写抑制因子が、KRABである、上記(60)に記載の方法。
(62)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質がdCas9である、上記(55)~(61)のいずれかに記載の方法。
(63)dCas9が、黄色ブドウ球菌に由来する、上記(62)に記載の方法。
(64)融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド及びガイドRNAをコードするポリヌクレオチドを投与することを含み、
融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドが融合タンパク質に対するプロモーター配列をさらに含む、及び/又はガイドRNAをコードするポリヌクレオチドがガイドRNAに対するプロモーター配列をさらに含む、上記(55)~(63)のいずれかに記載の方法。
(65)ガイドRNAに対するプロモーター配列が、U6プロモーター、SNR6プロモーター、SNR52プロモーター、SCR1プロモーター、RPR1プロモーター、U3プロモーター、及びH1プロモーターからなる群より選択される、上記(64)に記載の方法。
(66)融合タンパク質に対するプロモーター配列が、ユビキタスなプロモーター又は筋特異的プロモーターである、上記(64)に記載の方法。
(67)ユビキタスなプロモーターが、EFSプロモーター、CMVプロモーター、及びCAGプロモーターからなる群より選択される、上記(66)に記載の方法。
(68)筋特異的プロモーターが、CK8プロモーター、ミオシン重鎖キナーゼ(MHCK)プロモーター、筋肉クレアチンキナーゼ(MCK)プロモーター、synthetic C5-12(Syn)プロモーター、Desプロモーターからなる群より選択される、上記(66)に記載の方法。
(69)ガイドRNAが、配列番号164、配列番号169、配列番号171、若しくは配列番号177で表される塩基配列、又は配列番号164、配列番号169、配列番号171、若しくは配列番号177で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含み、
転写抑制因子がKRABであり、
ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質が黄色ブドウ球菌に由来するdCas9であり、
ガイドRNAに対するプロモーター配列がU6プロモーターであり、そして
融合タンパク質に対するプロモーター配列がCK8プロモーターである、
上記(64)~(68)のいずれかに記載の方法。
(70)ガイドRNAが、配列番号171で表される塩基配列、又は配列番号171で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含む、上記(69)に記載の方法。
(71)筋強直性ジストロフィー1型の治療又は予防用医薬組成物の製造における、
(e)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、又は該融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド、及び
(f)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号129、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号133、配列番号137、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA、又は該ガイドRNAをコードするポリヌクレオチド
の使用。
(72)筋強直性ジストロフィー1型の治療又は予防用医薬組成物の製造における、以下(e)及び(f)の使用である、上記(71)に記載の使用:
(e)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、又は該融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド、及び
(f)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号66、配列番号68、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号134、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA、又は該ガイドRNAをコードするポリヌクレオチド。
(73)筋強直性ジストロフィー1型の治療又は予防用医薬組成物の製造における、以下(e)及び(f)の使用である、上記(71)又は(72)に記載の使用:
(e)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、又は該融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド、及び
(f)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号63、配列番号136、配列番号83、配列番号99、配列番号135、配列番号109、又は配列番号111で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA、又は該ガイドRNAをコードするポリヌクレオチド。
(74)ガイドRNAが、配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表される塩基配列、又は配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含む、上記(71)に記載の使用。
(75)少なくとも2つの異なるガイドRNA、又は少なくとも2つの異なるガイドRNAをコードするポリヌクレオチド、又はガイドRNAをコードする少なくとも2つのポリヌクレオチド(ここで、該少なくとも2つのポリヌクレオチドは異なっている)の使用を含む、上記(71)~(74)に記載の使用。
(76)転写抑制因子が、KRAB、MeCP2、SIN3A、HDT1、MBD2B、NIPP1、及びHP1Aからなる群より選択される、上記(71)~(75)に記載の使用。
(77)転写抑制因子が、KRABである、上記(76)に記載の使用。
(78)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質がdCas9である、上記(71)~(77)のいずれかに記載の使用。
(79)dCas9が、黄色ブドウ球菌に由来する、上記(78)に記載の使用。
(80)融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドの使用及びガイドRNAをコードするポリヌクレオチドの使用を含み、
融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドが融合タンパク質に対するプロモーター配列をさらに含む、及び/又はガイドRNAをコードするポリヌクレオチドがガイドRNAに対するプロモーター配列をさらに含む、上記(71)~(79)のいずれかに記載の使用。
(81)ガイドRNAに対するプロモーター配列が、U6プロモーター、SNR6プロモーター、SNR52プロモーター、SCR1プロモーター、RPR1プロモーター、U3プロモーター、及びH1プロモーターからなる群より選択される、上記(80)に記載の使用。
(82)融合タンパク質に対するプロモーター配列が、ユビキタスなプロモーター又は筋特異的プロモーターである、上記(80)に記載の使用。
(83)ユビキタスなプロモーターが、EFSプロモーター、CMVプロモーター、及びCAGプロモーターからなる群より選択される、上記(82)に記載の使用。
(84)筋特異的プロモーターが、CK8プロモーター、ミオシン重鎖キナーゼ(MHCK)プロモーター、筋肉クレアチンキナーゼ(MCK)プロモーター、synthetic C5-12(Syn)プロモーター、及びDesプロモーターからなる群より選択される、上記(82)に記載の使用。
(85)ガイドRNAが、配列番号164、配列番号169、配列番号171、若しくは配列番号177で表される塩基配列、又は配列番号164、配列番号169、配列番号171、若しくは配列番号177で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含み、
転写抑制因子がKRABであり、
ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質が黄色ブドウ球菌に由来するdCas9であり、
ガイドRNAに対するプロモーター配列がU6プロモーターであり、そして
融合タンパク質に対するプロモーター配列がCK8プロモーターである、
上記(80)~(84)に記載の使用。
(86)ガイドRNAが、配列番号171で表される塩基配列、又は配列番号171で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含む、上記(85)に記載の使用。
本発明によると、ヒトDMPK遺伝子の発現を抑制することができ、結果としてDM1を治療及び/又は予防することができると期待される。
本発明とそれに付随する多くの利点は、以下の詳細な説明を参照し、添付の図面と併せて理解することで、より完全に理解することができるであろう。
図1は、配列番号4~126で表される、ターゲット配列の位置を表す。黒色のボックスは、ヒトDMPK遺伝子発現の50%以上の抑制を示したターゲット配列の位置を表す。 図2は、配列番号4~126で表されるターゲット配列によりコードされるcrRNAを含むsgRNAと、dSaCas9-KRABとを用いて、ヒトDMPK遺伝子に対する発現抑制作用を評価した結果を示す図である。横軸は、各ターゲット配列によりコードされるcrRNAを含むsgRNAを示し、縦軸は、コントロールsgRNAを用いた時のDMPK遺伝子の発現量(100%)に対する各sgRNAを用いた時のDMPK遺伝子の発現量の比を表し、エラーバーは標準偏差を示す。 図3は、配列番号4~126で表されるターゲット配列によりコードされるcrRNAを含むsgRNAと、dSaCas9-KRABとを用いてヒトDMPK遺伝子の発現をコントロールした時の、当該ターゲット配列の位置とヒトDMPK遺伝子の発現量との関係を示す図である。 図4は、ヒト筋肉細胞におけるDMPKダウンレギュレーションを示す。 図5は、DMSXLマウスにおいて、AAV9-695がDMPKの発現を抑制したことを示す(A;前脛骨筋、B;心臓、C;肝臓)。 図6は、DMSXLマウスにおいて、AAV9-245がDMPKの発現を抑制したことを示す(A;前脛骨筋、B;心臓、C;肝臓)。 図7は、DMSXLマウスにおいて、AAV9-257がDMPKの発現を抑制したことを示す(A;前脛骨筋、B;心臓、C;肝臓)。 図8は、DMSXLマウスにおいてRNA凝集体形成を改善したことを示す。 図9は、hDMPK sgRNAを発現しているiDM細胞におけるDMPK遺伝子発現の抑制を示したものである。 図10は、hDMPK sgRNAを発現しているiDM細胞におけるRNA凝集体形成の改善を示す(A;iDM-695細胞とiDM-Ctrl細胞の代表的なイメージ、B;各細胞におけるRNA凝集体陽性核の割合)。 図11は、hDMPK sgRNAを発現しているiDM細胞におけるスプライシング障害の改善を示す(A;遺伝子のゲル像とエクソンパターン、B;正常にスプライシングされた生成物の割合)。
好ましい実施形態の詳細な説明
1.ポリヌクレオチド
本発明は、以下の塩基配列を含む、ポリヌクレオチド(以下、「本発明のポリヌクレオチド」とも称することがある)を提供する:
(a)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列、及び
(b)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号129、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号133、配列番号137、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域(すなわち18~24の連続するヌクレオチド)を標的とするガイドRNAをコードする塩基配列。
本発明のポリヌクレオチドは、所望の細胞内に導入され、転写されることにより、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質及びヒトDMPK遺伝子の発現制御領域中の特定の領域を標的とするガイドRNAを生じる。これら融合タンパク質及びガイドRNAが複合体(以下、該複合体を「リボヌクレオプロテイン(ribonucleoprotein;RNP)」と称することがある)となって協同的に前記特定の領域に作用することにより、ヒトDMPK遺伝子の転写を抑制することができる。本発明の一態様において、ヒトDMPK遺伝子の発現を、例えば、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約75%以上、約80%以上、約85%以上、約90%以上、約95%以上、又は約100%、抑制することができる。
(1)定義
本明細書において「ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域」とは、RNPがその領域へ結合することによりヒトDMPK遺伝子の発現が抑制され得る、あらゆる領域を意味する。即ち、ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域とは、RNPの結合によりヒトDMPK遺伝子の発現が抑制される限り、ヒトDMPK遺伝子のプロモーター領域、エンハンサー領域、イントロン、エクソン、及びヒトDMPK遺伝子の周辺遺伝子(例えばヒトDMWD(DM1 locus, WD repeat containing)遺伝子)等のいずれの領域に存在してもよい。本明細書中、ある特定の配列により発現制御領域を表す場合、発現制御領域とは、そのセンス鎖配列及びアンチセンス鎖配列の両方を含む概念である。
本発明において、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質は、ガイドRNAによりヒトDMPK遺伝子の発現制御領域中の特定の領域へリクルートされる。本明細書において、「~を標的とするガイドRNA」とは、「~へ融合タンパク質をリクルートするガイドRNA」を意味する。
本明細書において、「ガイドRNA(『gRNA』とも称することがある)」とは、ゲノム特異的CRISPR-RNA(「crRNA」と称する)を含むRNAである。crRNAは、ターゲット配列(後述)の相補配列に結合するRNAである。CRISPRエフェクタータンパク質としてCpf1を用いる場合には、「ガイドRNA」とは、crRNAとその5’末端に付した特定の配列(例えばFnCpf1の場合、配列番号138で表されるRNA配列)からなるRNAを含むRNAを指す。CRISPRエフェクタータンパク質としてCas9を用いる場合には、「ガイドRNA」とは、crRNAとその3’末端に連結されたtrans-activating crRNA(「tracrRNA」と称する)を含むキメラRNA(「single guide RNA(sgRNA)」と称する)を指す。(例えば、Zhang F. et al., Hum Mol Genet. 2014 Sep 15;23(R1):R40-6及びZetsche B. et al., Cell. 2015 Oct 22; 163(3): 759-71を参照、それらの内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。
本明細書において、ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域中で、crRNAが結合する配列に対する相補配列を「ターゲット配列(targeting sequence)」と称する。すなわち、本明細書において、「ターゲット配列」とは、ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域中に存在し、PAM(プロトスペーサー隣接モチーフ(protospacer adjacent motif))が隣接するDNA配列である。PAMは、CRISPRエフェクタータンパク質としてCpf1を用いる場合にはターゲット配列の5’側に隣接する。PAMは、CRISPRエフェクタータンパク質としてCas9を用いる場合にはターゲット配列の3’側に隣接する。ターゲット配列は、ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域のセンス鎖配列側及びアンチセンス鎖配列側のいずれに存在してもよい(例えば、上述のZhang F. et al., Hum Mol Genet. 2014 Sep 15;23(R1):R40-6及びZetsche B. et al., Cell. 2015 Oct 22; 163(3): 759-71を参照、それらの内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。
(2)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質
本発明では、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質を用いて、それに融合させた転写抑制因子をヒトDMPK遺伝子の発現制御領域にリクルートさせる。本発明に用いられるヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質(以下では単に「CRISPRエフェクタータンパク質」とも称することがある)としては、gRNAと複合体を形成して、ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域にリクルートされる限り特に制限はないが、例えば、ヌクレアーゼ欠損Cas9(以下「dCas9」とも称することがある)又はヌクレアーゼ欠損Cpf1(以下「dCpf1」とも称することがある)が挙げられる。
上記dCas9としては、例えばストレプトコッカス・ピオゲネス(Streptococcus pyogenes)由来のCas9(SpCas9;PAM配列:NGG(NはA、G、T又はC。以下同じ))、ストレプトコッカス・サーモフィラス(Streptococcus thermophilus)由来のCas9(St1Cas9;PAM配列:NNAGAAW(WはA又はT。以下同じ)、St3Cas9;PAM配列:NGGNG)、ナイセリア・メニンギチジス(Neisseria meningitidis)由来のCas9(NmCas9;PAM配列:NNNNGATT)、又は黄色ブドウ球菌(スタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus))由来のCas9(SaCas9;PAM配列:NNGRRT(RはA又はG。以下同じ))のヌクレアーゼ欠損改変体等が挙げられるが、これらに限定されない(例えばNishimasu et al., Cell. 2014 Feb 27; 156(5): 935-49、Esvelt KM et al., Nat Methods. 2013 Nov;10(11):1116-21、Zhang Y. Mol Cell. 2015 Oct 15;60(2):242-55、及びFriedland AE et al., Genome Biol. 2015 Nov 24;16:257を参照、それらの内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。例えば、SpCas9の場合、10番目のAsp残基をAla残基に変換し、且つ、840番目のHis残基をAla残基で変換した二重変異体(「dSpCas9」と称することがある)を用いることができる(例えば上述のNishimasu et al., Cell. 2014を参照、それらの内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。或いは、SaCas9の場合、10番目のAsp残基をAla残基へ変換し、且つ、580番目のAsn残基をAla残基で変換した二重変異体(配列番号139)、又は、10番目のAsp残基をAla残基へ変換し、且つ、557番目のHis残基をAla残基で変換した二重変異体(配列番号140)(以下、いずれの二重変異体についても「dSaCas9」と称することがある)を使用することができる(例えば上述のFriedland AE et al., Genome Biol. 2015を参照、それらの内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。
また、本発明の一態様において、dCas9として、前記dCas9のアミノ酸配列の一部をさらに改変させた改変体であって、gRNAと複合体を形成してヒトDMPK遺伝子の発現制御領域にリクルートされる改変体を用いてもよい。かかる改変体としては、例えば、アミノ酸配列の一部を欠失させた短縮型の改変体が挙げられる。本発明の一態様において、dCas9として、WO2019/235627及びWO2020/085441(それらの内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)において開示された改変体を用いることができる。具体的には、10番目のAsp残基をAla残基へ変換し、且つ、580番目のAsn残基をAla残基で変換した二重変異体であるdSaCas9の721番目~745番目のアミノ酸を欠失したdSaCas9(配列番号141)、若しくは該欠失部分をペプチドリンカーで置換したdSaCas9(例えば、該欠失部分をGGSGGSリンカー(配列番号142)で置換したものを配列番号143で示す(以下、いずれの二重変異体についても「dSaCas9[-25]」と称することがある)、又は前記二重変異体であるdSaCas9の482番目~648番目のアミノ酸を欠失したdSaCas9(配列番号144)、若しくは該欠失部分をペプチドリンカーで置換したdSaCas9(該欠失部分をGGSGGSリンカーで置換したものを配列番号145で示す)を用いてもよい。
また、上記dCpf1としては、例えば、フランシセラ・ノヴィシダ(Francisella novicida)由来のCpf1(FnCpf1;PAM配列:TTN)、アシダミノコッカス sp.(Acidaminococcus sp.)由来のCpf1(AsCpf1;PAM配列:TTTN)、又はラクノスピラ科細菌(Lachnospiraceae bacterium)由来のCpf1(LbCpf1;PAM配列:TTTA, TCTA, TCCA, 又はCCCA)のヌクレアーゼ活性を欠損した改変体等が挙げられるが、それらに限定されない(例えば、Zetsche B. et al., Cell. 2015 Oct 22;163(3):759-71、Yamano T et al., Cell. 2016 May 5;165(4):949-62、及びYamano T et al., Mol Cell. 2017 Aug 17;67(4):633-45を参照、それらの内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。例えば、FnCpf1の場合、917番目のAsp残基をAla残基に、且つ、1006番目のGlu残基をAla残基に変換した二重変異体を用いることができる(例えば、上述のZetsche B et al., Cell. 2015を参照、その内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。本発明の一態様において、dCpf1として、前記dCpf1のアミノ酸配列の一部を改変させた改変体であって、gRNAと複合体を形成してヒトDMPK遺伝子の発現制御領域にリクルートされる改変体を用いてもよい。
本発明の一態様において、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質としては、dCas9が使用される。一態様において、dCas9はdSaCa9であり、特定の態様において、dSaCas9はdSaCas9[-25]である。
ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質をコードする塩基配列を含むポリヌクレオチドは、例えば、それらのcDNA配列情報に基づいて、当該タンパク質の所望の部分をコードする領域をカバーするようにオリゴDNAプライマーを合成し、当該タンパク質を産生する細胞より調製した全RNAもしくはmRNA画分を鋳型として用い、PCR法によって増幅することにより、クローニングすることができる。また、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質をコードする塩基配列を含むポリヌクレオチドは、クローン化されたCRISPRエフェクタータンパク質をコードするヌクレオチド配列に、公知の部位特異的変異誘発法を用いて、DNA切断活性に重要な部位のアミノ酸残基(例えば、SaCas9の場合、10番目のAsp残基、557番目のHis残基、及び580番目のAsn残基;FnCpf1の場合、917番目のAsp残基や1006番目のGlu残基等が挙げられるが、これらに限定されない)を他のアミノ酸で変換するように変異を導入することにより、取得することができる。
あるいはヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質をコードする塩基配列を含むポリヌクレオチドは、それらのcDNA配列情報に基づいて、化学合成により、又は化学合成とPCR法もしくはギブソン・アッセンブリー(Gibson Assembly)法との組み合わせにより取得することができ、さらに、ヒトでの発現に適したコドンとなるようコドン最適化を行った塩基配列として構築することもできる。
(3)転写抑制因子
本発明において、ヒトDMPK遺伝子発現の抑制は、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質に融合された転写抑制因子の作用により達成される。本明細書において、「転写抑制因子」とは、ヒトDMPK遺伝子の転写抑制能を有するタンパク質又はその機能を保持するペプチド断片を意味する。本発明に用いられる転写抑制因子としては、ヒトDMPK遺伝子の発現を抑制し得るものである限り特に限定されない。例えば、クルッペル関連ボックス(Kruppel-associated box:KRAB)、MBD2B、v-ErbA、SID(SIDの鎖状態(SID4X)を含む)、MBD2、MBD3、DNMTファミリー(例えばDNMT1、DNMT3A、DNMT3B)、Rb、MeCP2、ROM2、LSD1、AtHD2A、SET1、HDAC11、SETD8、EZH2、SUV39H1、PHF19、SALI、NUE、SUVR4、KYP、DIM5、HDAC8、SIRT3、SIRT6、MESOLO4、SET8、HST2、COBB、SET-TAF1B、NCOR、SIN3A、HDT1、NIPP1、HP1A、ERFリプレッサードメイン(ERD)、及び転写抑制能を有するそれらの改変体、並びにそれらの融合体等が含まれる。本発明の一態様において、転写抑制因子としては、KRABが使用される。
転写抑制因子をコードする塩基配列を含むポリヌクレオチドは、化学合成により、又は化学合成とPCR法もしくはGibson Assembly法との組み合わせにより構築することができる。さらに、転写抑制因子をコードする塩基配列を含むポリヌクレオチドは、ヒトでの発現に適したコドンとなるようコドン最適化を行ったDNA配列として構築することもできる。
転写抑制因子をコードする塩基配列に、直接又はリンカー、NLS(核移行シグナル)(例えば、配列番号189又は配列番号191の塩基配列)、タグ、及び/又はその他等をコードする塩基配列を付加した後に、CRISPRエフェクタータンパク質をコードする塩基配列にライゲーションすることで、転写抑制因子とヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質との融合タンパク質をコードする塩基配列を含むポリヌクレオチドを調製することができる。本発明において、転写抑制因子はヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質のN末端又はC末端のいずれに融合させてもよい。また、リンカーとしては、アミノ酸数が2から50個程度のリンカーを用いることができ、具体的には、グリシン(G)とセリン(S)が交互に連結したG-S-G-Sリンカー等が例示されるが、これらに限定されるものではない。本発明の一態様において、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドとしては、融合タンパク質としてSV40 NLS、dSaCas9、NLS及びKRABをコードする配列番号151に記載の塩基配列を使用することができる。
(4)ガイドRNA
本発明において、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質のヒトDMPK遺伝子の発現制御領域へのリクルートは、ガイドRNAにより達成される。前記「(1)定義」の項に記載の通り、ガイドRNAはcrRNAを含み、該crRNAはターゲット配列の相補配列に結合する。ガイドRNAが融合タンパク質を標的とする領域へリクルートすることができる限り、crRNAは、ターゲット配列の相補配列と完全に相補的でなくてもよく、少なくとも1~3個の塩基が欠失、置換、挿入、及び/又は付加された配列であってもよい。
ターゲット配列は、例えば、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質としてdCas9を用いる場合、公開されているgRNA設計ウェブサイト(CRISPR Design Tool、CRISPR direct等)を用いて設定することが出来る。具体的には、目的遺伝子(即ち、ヒトDMPK遺伝子)及びその周辺遺伝子の配列の中から、PAM(例えば、SaCas9の場合、NNGRRT)が3’側に隣接している約20ヌクレオチド長の候補ターゲット配列をリストアップし、これらの候補ターゲット配列の中から、ヒトのゲノム中のオフターゲットサイト数が少ないものをターゲット配列として使用することができる。ターゲット配列の塩基長は、18~24ヌクレオチド長、好ましくは18~23ヌクレオチド長、より好ましくは18~22ヌクレオチド長である。オフターゲットサイト数の予測をする一次スクリーニングとして、多数のバイオインフォマティクスツールが公知且つ公衆に利用可能であり、最もオフターゲット効果が小さいターゲット配列を予測するために使用することができる。Benchling(https://benchling.com)やCOSMID(CRISPR Off-target Sites with Mismatches, Insertions and Deletions)(インターネット上のhttps://crispr.bme.gatech.eduで利用可能)等のバイオインフォマティクスツールが例示され、これらによりgRNAが標的とする塩基配列に対する類似性をまとめることができる。使用するgRNA設計ソフトウェアに対象ゲノムのオフターゲットサイトを検索する機能がない場合、例えば、候補ターゲット配列の3’側の8~12ヌクレオチド(標的ヌクレオチド配列の識別能の高いシード(seed)配列)について、対象のゲノムに対してBlast検索をかけることにより、オフターゲットサイトを検索することができる。
本発明の一態様において、ヒト染色体19番(Chr19)のGRCh38.p12ポジションに存在する領域中、DMPK遺伝子の転写開始点付近の領域:45,777,342-45,784,715が、ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域となり得る。実施例にて示す通り、本発明者らは、上記領域のうち、45,778,884-45,783,985(図3のゾーン2)の領域を標的とすると、ヒトDMPK遺伝子の発現を調節し得ることを見出した。よって、本発明の一態様において、ターゲット配列は、ヒト染色体19番(Chr19)のGRCh38.p12ポジションに存在する領域中、以下の領域:45,778,884-45,783,985にある連続する18~24ヌクレオチド長、好ましくは18~23ヌクレオチド長、より好ましくは18~22ヌクレオチド長の塩基配列とすることができる。
さらに、本発明者らは、DMPK遺伝子の発現を抑制するためのターゲット配列を設計する領域として、上記領域45,778,884-45,783,985に存在する配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号129、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号133、配列番号137、配列番号117、又は配列番号119で表される領域が、好適であることを見出した。よって、本発明の一態様において、ターゲット配列は、これら領域中の連続する18~24ヌクレオチド長、好ましくは18~23ヌクレオチド長、より好ましくは18~22ヌクレオチド長の塩基配列とすることができる。各配列のヒトDMPK遺伝子の発現制御領域内における位置は、表1及び図1に記載の通りである。
本発明の一態様において、ターゲット配列は、ヒトDMPK遺伝子の発現を50%以上抑制できると考えられる、上記領域45,778,884-45,783,985に存在する配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号66、配列番号68、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号134、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長、好ましくは18~23ヌクレオチド長、より好ましくは18~22ヌクレオチド長の塩基配列とすることができる。各配列のヒトDMPK遺伝子の発現制御領域内における位置は、表1及び図1に記載の通りである。
本発明の別の一態様において、ターゲット配列は、ヒトDMPK遺伝子の発現を75%以上抑制できると考えられる、上記領域45,778,884-45,783,985に存在する配列番号63、配列番号136、配列番号83、配列番号99、配列番号135、配列番号109、又は配列番号111で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長、好ましくは18~23ヌクレオチド長、より好ましくは18~22ヌクレオチド長の塩基配列とすることができる。各配列のヒトDMPK遺伝子の発現制御領域内における位置は、表1及び図1に記載の通りである。
本発明のさらに別の態様において、ターゲット配列は、配列番号43、配列番号44、配列番号46、配列番号62、配列番号63、配列番号66、配列番号68、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号85、配列番号86、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号103、配列番号105、配列番号106、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、又は配列番号119で表される塩基配列とすることができる。配列番号43及び44で表される塩基配列は、配列番号127で表される領域中に含まれるターゲット配列である。配列番号62及び63で表される塩基配列は、配列番号128で表される領域中に含まれるターゲット配列である。配列番号66~68で表される塩基配列は、配列番号129で表される領域中に含まれるターゲット配列である。配列番号70~73で表される塩基配列は、配列番号130で表される領域中に含まれるターゲット配列である。配列番号80~83で表される塩基配列は、配列番号131で表される領域中に含まれるターゲット配列である。配列番号85及び86で表される塩基配列は、配列番号132で表される領域中に含まれるターゲット配列である。配列番号95~100で表される塩基配列は、配列番号133で表される領域中に含まれるターゲット配列である。配列番号103、105及び106で表される塩基配列は、配列番号134で表される領域中に含まれるターゲット配列である。配列番号105及び106で表される塩基配列は、配列番号135で表される領域中に含まれるターゲット配列である。配列番号70及び71で表される塩基配列は、配列番号136で表される領域中に含まれるターゲット配列である。配列番号103~112で表される塩基配列は、配列番号137で表される領域中に含まれるターゲット配列である。各配列のヒトDMPK遺伝子の発現制御領域内における位置は、表1及び図1に記載の通りである。
本発明の一態様において、crRNAをコードする塩基配列は、ターゲット配列と同じ塩基配列であり得る。例えば、配列番号5で表されるターゲット配列(CCCAGTCGAGGCCAAAGAAGA)を、crRNAをコードする塩基配列として細胞に導入した場合、係る配列から転写されるcrRNAはCCCAGUCGAGGCCAAAGAAGA(配列番号146)となり、ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域中に存在する、配列番号5で表される塩基配列の相補配列であるTCTTCTTTGGCCTCGACTGGG(配列番号147)に結合する。さらに別の態様において、crRNAをコードする塩基配列として、ガイドRNAが融合タンパク質を標的とする領域へリクルートすることができる限り、ターゲット配列に対して少なくとも1~3個の塩基が欠失、置換、挿入、及び/又は付加された塩基配列を使用することができる。よって、本発明の一態様において、crRNAをコードする塩基配列として、配列番号43、配列番号44、配列番号46、配列番号62、配列番号63、配列番号66、配列番号68、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号85、配列番号86、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号103、配列番号105、配列番号106、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、若しくは配列番号119で表される塩基配列、又は配列番号43、配列番号44、配列番号46、配列番号62、配列番号63、配列番号66、配列番号68、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号85、配列番号86、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号103、配列番号105、配列番号106、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、若しくは配列番号119で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を使用し得る。本発明の別の一態様において、crRNAをコードする塩基配列として、配列番号63、配列番号70、配列番号71、配列番号83、配列番号99、配列番号105、配列番号106、配列番号109、若しくは配列番号111で表される塩基配列、又は配列番号63、配列番号70、配列番号71、配列番号83、配列番号99、配列番号105、配列番号106、配列番号109、若しくは配列番号111で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を使用し得る。本発明のさらなる別の一態様において、crRNAをコードする塩基配列として、配列番号70、配列番号81、配列番号83、若しくは配列番号99で表される塩基配列、又は配列番号70、配列番号81、配列番号83、若しくは配列番号99で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を使用し得る。本発明の一態様において、crRNAをコードする塩基配列として、配列番号83で表される塩基配列、又は配列番号83で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を使用し得る。
本発明の一態様において、配列番号43、配列番号44、配列番号46、配列番号62、配列番号63、配列番号66、配列番号68、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号85、配列番号86、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号103、配列番号105、配列番号106、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、若しくは配列番号119で表される塩基配列、又は配列番号43、配列番号44、配列番号46、配列番号62、配列番号63、配列番号66、配列番号68、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号85、配列番号86、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号103、配列番号105、配列番号106、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、若しくは配列番号119で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を、crRNAをコードする塩基配列として使用して、配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表されるcrRNA、又は配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表される塩基配列においてそれぞれ1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加されたcrRNAを含むgRNAをそれぞれ産生させることができる。本発明の別の一態様において、gRNAは、配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表される塩基配列、又は配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含み得る。本発明の一態様において、gRNAは、配列番号161、配列番号164、配列番号165、配列番号171、配列番号177、配列番号180、配列番号181、配列番号183、若しくは配列番号184で表される塩基配列、又は配列番号161、配列番号164、配列番号165、配列番号171、配列番号177、配列番号180、配列番号181、配列番号183、若しくは配列番号184で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含み得る。本発明の別の一態様において、gRNAは、配列番号164、配列番号169、配列番号171、若しくは配列番号177で表される塩基配列、又は配列番号164、配列番号169、配列番号171、若しくは配列番号177で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含み得る。本発明のさらなる態様において、gRNAは、配列番号171で表される塩基配列、又は配列番号171で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含み得る。
gRNAをコードする塩基配列は、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質としてdCpf1を用いる場合、5’末端に特定のRNAを付したcrRNAをコードするDNA配列として設計することができる。このようなcrRNAの5’末端に付するRNA及び該RNAをコードするDNA配列は、使用するdCpf1に応じて当業者に適宜選択され得、例えば、dFnCpf1を用いる場合、gRNAをコードする塩基配列としては、ターゲット配列の5’側に配列番号148;AATTTCTACTGTTGTAGATを付した塩基配列を用いることができる(RNAに転写されると、下線部分の配列同士が塩基対を形成しステム-ループ構造をとる)。このような5’末端に付する配列は、転写後にgRNAが融合タンパク質を発現制御領域へリクルートすることができる限り、各種のCpf1タンパク質に対して一般的に使用される配列に対して少なくとも1~6個の塩基が欠失、置換、挿入、及び/又は付加された配列であってもよい。
また、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質としてdCas9を用いる場合、gRNAをコードする塩基配列は、crRNAをコードするDNA配列の3’末端に既知のtracrRNAをコードするDNA配列を連結したDNA配列として設計することが出来る。このようなtracrRNA及び該tracrRNAをコードするDNA配列は、使用するdCas9に応じて当業者に適宜選択され得、例えば、dSaCas9を用いる場合、tracrRNAをコードするDNA配列として、配列番号149で表される塩基配列が使用される。tracrRNAをコードするDNA配列は、転写後にgRNAが融合タンパク質を発現制御領域へリクルートすることができる限り、各種のCas9タンパク質に対して一般的に使用されるtracrRNAをコードする塩基配列に対して少なくとも1~6個の塩基が欠失、置換、挿入、及び/又は付加された配列であってもよい。
このように設計されたgRNAをコードする塩基配列を含むポリヌクレオチドは、公知のDNA合成方法を用いて、化学的に合成することができる。
本発明の別の態様において、本発明のポリヌクレオチドは、ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域中に存在する配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号129、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号133、配列番号137、配列番号117又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするgRNAをそれぞれコードする、少なくとも2つの異なる塩基配列を含んでいてもよい。例えばそのようなポリヌクレオチドは、gRNAをそれぞれコードする少なくとも2つの異なる塩基配列を含み得、ここで、少なくとも2つの異なる塩基配列は、配列番号43、配列番号44、配列番号46、配列番号62、配列番号63、配列番号66、配列番号68、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号85、配列番号86、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号103、配列番号105、配列番号106、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117若しくは配列番号119で表される塩基配列、又は配列番号43、配列番号44、配列番号46、配列番号62、配列番号63、配列番号66、配列番号68、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号85、配列番号86、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号103、配列番号105、配列番号106、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117若しくは配列番号119で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含む塩基配列から選択される。本発明の一態様において、そのようなポリヌクレオチドは、ガイドRNAをそれぞれコードする少なくとも2つの異なる塩基配列を含み得、ここで、少なくとも2つの異なる塩基配列は、配列番号63、配列番号70、配列番号71、配列番号83、配列番号99、配列番号105、配列番号106、配列番号109、若しくは配列番号111、又は配列番号63、配列番号70、配列番号71、配列番号83、配列番号99、配列番号105、配列番号106、配列番号109、若しくは配列番号111で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含む塩基配列から選択される。本発明の一態様において、そのようなポリヌクレオチドは、ガイドRNAをそれぞれコードする少なくとも2つの異なる塩基配列を含み得、ここで、少なくとも2つの異なる塩基配列は、配列番号70、配列番号81、配列番号83、若しくは配列番号99、又は配列番号70、配列番号81、配列番号83、若しくは配列番号99で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含む塩基配列から選択される。
(5)プロモーター配列
本発明の一態様において、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列及び/又はgRNAをコードする塩基配列のそれぞれの上流部分に、プロモーター配列が作動可能に連結されていてもよい。連結され得るプロモーターとしては、対象の細胞内においてプロモーター活性を示すものであれば特に限定されない。例えば、gRNAをコードする塩基配列の上流に連結され得るプロモーター配列としては、pol III系のプロモーターである、U6プロモーター、SNR6プロモーター、SNR52プロモーター、SCR1プロモーター、RPR1プロモーター、U3プロモーター、H1プロモーター、及びtRNAプロモーター等が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の一態様において、ガイドRNAをコードする塩基配列の為のプロモーター配列として、U6プロモーターが使用される。本発明の一態様において、ポリヌクレオチドがそれぞれガイドRNAをコードする2以上の塩基配列を含む場合、2以上の塩基配列の上流に1つのプロモーター配列が作動可能に連結していてもよい。本発明の別の態様において、ポリヌクレオチドがそれぞれガイドRNAをコードする2以上の塩基配列を含む場合、2以上の塩基配列のそれぞれの上流にプロモーター配列が作動可能に連結していてもよく、それぞれの塩基配列に作動可能に連結しているプロモーターは同一であっても異なっていてもよい。
融合タンパク質をコードする塩基配列の上流に連結され得る前記プロモーター配列としては、ユビキタスなプロモーター又は筋特異的プロモーターを使用してもよい。例えば、ユビキタスなプロモーターとしては、EF-1αプロモーター、EFSプロモーター、CMV(サイトメガロウイルス)プロモーター、hTERTプロモーター、SRαプロモーター、SV40プロモーター、LTRプロモーター、CAGプロモーター、及びRSV(ラウス肉腫ウイルス)プロモーター等が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の一態様において、EFSプロモーター、CMVプロモーター又はCAGプロモーターがユビキタスなプロモーターとして使用され得る。筋特異的プロモーターとしては、例えば、CK8プロモーター、CK6プロモーター、CK1プロモーター、CK7プロモーター、CK9プロモーター、心筋トロポニンCプロモーター、α-アクチンプロモーター、ミオシン重鎖キナーゼ(MHCK)プロモーター(例えばMHCK7プロモーター等)、MHCプロモーター、ミオシン軽鎖2Aプロモーター、ジストロフィンプロモーター、筋肉クレアチンキナーゼ(MCK)プロモーター、dMCKプロモーター、tMCKプロモーター、enh348MCKプロモーター、synthetic C5-12(Syn)プロモーター、Myf5プロモーター、MLC1/3fプロモーター、MLC-2プロモーター、MYODプロモーター、Myogプロモーター、Pax7プロモーター、Desプロモーター、cTnCプロモーター等が挙げられるが、これらに限定されない(筋特異的プロモーターの詳細は米国特許出願公開第2011/0212529号明細書、McCarthy JJ et al.,Skeletal Muscle.2012 May;2(1):8;及びWang B.et al., Gene Ther.2008 Nov;15(22):1489-99等を参照のこと。その全体が参照により本明細書に取り込まれる)。本発明の一態様において、CK8プロモーター、ミオシン重鎖キナーゼ(MHCK)プロモーター、筋肉クレアチンキナーゼ(MCK)プロモーター、synthetic C5-12(Syn)プロモーター、又はDesプロモーターが筋特異的プロモーターとして使用され得る。本発明の一態様において、CK8プロモーターが筋特的プロモーターとして使用され得る。上述のプロモーターは、対象の細胞内においてプロモーター活性を有する限り、あらゆる修飾及び/又は改変が加えられていてもよい。
本発明の一態様において、ガイドRNAをコードする塩基配列に対するプロモーター配列としてU6プロモーターを用いることができ、融合タンパク質をコードする塩基配列に対するプロモーター配列としてCK8プロモーターを用いることができる。具体的には、U6プロモーターについては、以下の塩基配列を用いることができる;(i)配列番号155で表される塩基配列、(ii)配列番号155で表される塩基配列において1又は数個(例えば、2、3、4、5又はそれ以上)の塩基が欠失、置換、挿入、及び/又は付加された、標的となる細胞中でのプロモーター活性を有する塩基配列、又は(iii)配列番号155で表される塩基配列に90%以上(例えば、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又はそれ以上)同一である、標的となる細胞中でのプロモーター活性を示す塩基配列。CK8プロモーターについては、以下の塩基配列を用いることができる;(i)配列番号187で表される塩基配列、(ii)配列番号187で表される塩基配列において1又は数個(例えば、2、3、4、5又はそれ以上)の塩基が欠失、置換、挿入、及び/又は付加された、標的となる細胞中でのプロモーター活性を有する塩基配列、又は(iii)配列番号187で表される塩基配列に90%以上(例えば、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又はそれ以上)同一である、標的となる細胞中でのプロモーター活性を示す塩基配列。
(6)その他の塩基配列
さらに、本発明のポリヌクレオチドは、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列が転写されて生じるmRNAの翻訳効率を向上させる目的で、ポリアデニル化(ポリA(polyA))シグナル、コザック(Kozak)コンセンサス配列等の公知の配列をさらに含んでもよい。また、本発明のポリヌクレオチドは、リンカー配列をコードする塩基配列、NLSをコードする塩基配列、及び/又はタグをコードする塩基配列を含んでもよい。
(7)本発明の例示的な態様
本発明の一態様では、以下を含むポリヌクレオチドが提供される:
ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列、
ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列に対するプロモーター配列、
1又は2の、それぞれガイドRNAをコードする塩基配列(ここで、1又は2の塩基配列は、配列番号63、配列番号70、配列番号71、配列番号83、配列番号99、配列番号105、配列番号106、配列番号109、若しくは配列番号111で表される配列を含む塩基配列、又は配列番号63、配列番号70、配列番号71、配列番号83、配列番号99、配列番号105、配列番号106、配列番号109、若しくは配列番号111で表される配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された配列を含む塩基配列から選択される)、及び
gRNAをコードする塩基配列に対するプロモーター配列、
ここで、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質はdSaCas9又はdSaCas9[-25]であり、
ここで、転写抑制因子は、KRAB、MeCP2、SIN3A、HDT1、MBD2B、NIPP1、及びHP1Aから選択され、
ここで、融合タンパク質をコードする塩基配列に対するプロモーター配列は、EFSプロモーター、CMVプロモーター、CAGプロモーター、CK8プロモーター、ミオシン重鎖キナーゼ(MHCK)プロモーター、筋クレアチンキナーゼ(MCK)プロモーター、synthetic C5-12(Syn)プロモーター、及びDesプロモーターからなる群より選択され、そして、
gRNAをコードする塩基配列に対するプロモーター配列は、U6プロモーター、SNR6プロモーター、SNR52プロモーター、SCR1プロモーター、RPR1プロモーター、U3プロモーター、及びH1プロモーターからなる群より選択される。
本発明の一態様では、以下を含むポリヌクレオチドが提供される:
ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列、
ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列に対するCK8プロモーター、
1又は2の、それぞれガイドRNAをコードする塩基配列(ここで、1又は2の塩基配列は、配列番号70、配列番号81、配列番号83、若しくは配列番号99で表される配列を含む塩基配列、又は配列番号70、配列番号81、配列番号83、若しくは配列番号99で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された配列を含む塩基配列から選択される)、及び
ガイドRNAをコードする塩基配列に対するU6プロモーター、
ここで、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質はdSaCas9であり、
ここで、転写抑制因子はKRABである。
本発明の一態様では、以下を含むポリヌクレオチドが提供される:
ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列、
ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列に対するCK8プロモーター、
配列番号83で表される塩基配列、又は配列番号83において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含むガイドRNAをコードする塩基配列、及び
ガイドRNAをコードする塩基配列に対するU6プロモーター、
ここで、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質はdSaCas9であり、
ここで、転写抑制因子はKRABである。
本発明のポリヌクレオチドの一態様では、ポリヌクレオチドは、5’末端から順に、(i)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列、及び(ii)gRNAをコードする塩基配列を含む。別の態様では、ポリヌクレオチドは、5’末端から順に、(ii)gRNAをコードする塩基配列、及び(i)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列を含む。
2.ベクター
本発明は、本発明のポリヌクレオチドを含むベクター(以下、「本発明のベクター」と称することがある)を提供する。本発明のベクターは、プラスミドベクター又はウイルスベクターであり得る。
本発明のベクターがプラスミドベクターである場合、使用されるプラスミドベクターとしては、特に限定されず、クローニングプラスミドベクターや発現プラスミドベクター等のあらゆるプラスミドベクターであってよい。当該プラスミドベクターは、公知の方法を用いて、本発明のポリヌクレオチドをプラスミドベクターに挿入することにより調製される。
また、本発明のベクターがウイルスベクターである場合、使用されるウイルスベクターとしては、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、アデノウイルスベクター、レンチウイルスベクター、レトロウイルスベクター、センダイウイルスベクター等が挙げられるが、これらに限定されない。本明細書において「ウイルスベクター(virus vector)」又は「ウイルスベクター(viral vector)」には、その派生物も含まれる。遺伝子治療における利用を考慮すれば、導入遺伝子を長期にわたり発現させられる点や非病原性ウイルス由来で安全性が高い等の理由から、AAVベクターが好適に用いられる。
本発明のポリヌクレオチドを含むウイルスベクターは、公知の方法により調製することができる。簡潔には、本発明のポリヌクレオチドを挿入したウイルス発現用プラスミドベクターを調製し、これを適切な宿主細胞にトランスフェクトし、本発明のポリヌクレオチドを含むウイルスベクターを一過性に産生させ、該ウイルスベクターを回収する。
本発明の一態様において、AAVベクターを用いる場合、AAVベクターの血清型としては、対象においてヒトDMPK遺伝子の発現を抑制できる限り特に限定されず、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9又はAAVrh.10等のいずれを用いてもよい(AAVの多様な血清型に関しては、例えばWO2005/033321及びEP2341068(A1)を参照、それらの内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。本発明の別の態様において、サルから単離されたAAV(例えば、AAVrh74(Mol Ther. 2017 Apr 5; 25(4): 855-869等を参照、その内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)、ブタから単離されたAAV(例えば、AAVpo1(例えば、Gene Ther. 2009 Nov; 16(11): 1320-8を参照、その内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)、AAV1、AAV2、AAV8、及びAAV9の祖先と予測されるAnc 80(Cell Rep. 2015 Aug 11; 12(6):1056-68を参照、その内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)等を、対象においてヒトDMPK遺伝子の発現を抑制できる限り用いることができる。尚、AAVのバリアントとしては、例えば、キャプシド改変した新規血清型(例えば、WO2012/057363、その内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)等が挙げられるが、これに限定されない。例えば、本発明の一態様では、AAV587MTP、AAV588MTP、AAV-B1、AAVM41等、筋肉細胞への感染性が向上しているキャプシド改変された新規血清型を用いることができる(Yu et al., Gene Ther. 2009 Aug;16(8):953-62, Choudhury et al., Mol Ther. 2016 Aug;24(7):1247-57, Yang et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Mar 10;106(10):3946-51を参照、それらの内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。
AAVベクターを調製する場合、(1)プラスミドを用いる方法、(2)バキュロウイルスを用いる方法、(3)単純ヘルペスウイルスを用いる方法、(4)アデノウイルスを用いる方法、(5)酵母を用いる方法など、公知の方法を用いることができる(例えば、Appl Microbiol Biotechnol. 2018; 102(3): 1045-1054等、それらの内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)。例えば、プラスミドを用いてAAVベクターを調製する場合、まず、野生型のAAVのゲノム配列のうち両端の末端逆位配列(inverted terminal repeat(ITR))と、Repタンパク質及びキャプシドタンパク質をコードするDNAの代わりに挿入された、本発明のポリヌクレオチドとを含むベクタープラスミドを作製する。一方で、ウイルス粒子の形成に必要とされるRepタンパク質及びキャプシドタンパク質をコードするDNAは、別のプラスミドに挿入する。さらに、AAVの増殖に必要なアデノウイルスのヘルパー作用を担う遺伝子(E1A、E1B、E2A、VA、及びE4orf6)を含むプラスミドを、アデノウイルスヘルパープラスミドとして作製する。これら3種のプラスミドを、宿主細胞にコトランスフェクションすることにより、該細胞内において組換えAAV(即ち、AAVベクター)が産生されるようになる。宿主細胞としては、前記ヘルパー作用を担う遺伝子の遺伝子産物(タンパク質)のうちの一部を供給し得る細胞(例えば、293細胞等)を用いることが好ましく、そのような細胞を用いる場合には、該宿主細胞より供給され得るタンパク質をコードする遺伝子を、前記アデノウイルスヘルパープラスミドに搭載する必要がない。産生されたAAVベクターは培養培地及び/又は細胞内に存在する。よって、宿主細胞を凍結融解などで破壊した後の培養培地からウイルスを回収し、そのウイルス画分を塩化セシウムを用いた密度勾配超遠心法やカラム法等で分離精製を行うことにより、所望のAAVベクターを調製する。
AAVベクターは、安全性や遺伝子導入効率等の点から大きな利点があり、遺伝子治療に利用されている。しかしながら、AAVベクターに搭載可能なポリヌクレオチドのサイズに制限があることが知られている。例えば、本発明の一態様では、dSaCas9とKRABとの融合タンパク質をコードする塩基配列、ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域を標的とするgRNAをコードする塩基配列、並びにプロモーター配列としてCK8プロモーター及びU6プロモーター配列を含むポリヌクレオチドの塩基長と、ITR部とを含む全長は、約4.9kbであるので、単一のAAVベクターに搭載することが出来る。
3.DM1を治療又は予防するための医薬組成物
本発明はまた、本発明のポリヌクレオチド又は本発明のベクターを含む、医薬組成物(以下、「本発明の医薬組成物」と称することがある)を提供する。本発明の医薬組成物は、DM1の治療や予防に用いることができる。
本発明の医薬組成物は、本発明のポリヌクレオチド又は本発明のベクターを有効成分として含み、かかる有効成分(即ち、本発明のポリヌクレオチド又は本発明のベクター)と、通常、医薬的に許容される担体を含む製剤として調製され得る。
一態様において、本発明の医薬組成物は、非経口に投与され、また局所的又は全身的に投与され得る。本発明の医薬組成物は、限定するものではないが、例えば、静脈内投与、動脈内投与、皮下投与、腹腔内投与、又は筋肉内投与することができる。
本発明の医薬組成物の対象への投与量は、治療及び/又は予防有効量である限り特に限定されない。有効成分、剤形、対象の年齢及び体重、投与スケジュール、並びに投与方法等に応じて適宜最適化すればよい。
本発明の一態様において、本発明の医薬組成物は、DM1に罹患している対象だけでなく、遺伝的バックグラウンド解析等に基づき、将来的にDM1を発症する可能性のある対象に対して予防的に投与することもできる。本明細書における「治療」との用語には、疾患の治癒に加えて、疾患の寛解も含まれる。また、「予防」との用語には、疾患の発症を防ぐことに加えて、疾患の発症を遅らせることも含まれ得る。また、本発明の医薬組成物は、「本発明の剤」等とも言い換えることができる。
4.DM1の治療又は予防方法
本発明はまた、本発明のポリヌクレオチド又は本発明のベクターを、それを必要とする対象に投与することを含む、DM1の治療又は予防方法(以下、「本発明の方法」と称することがある)を提供する。また、本発明には、DM1の治療又は予防に使用するための、本発明のポリヌクレオチド又は本発明のベクターが含まれる。さらに、本発明には、DM1の治療又は予防用医薬組成物の製造における、本発明のポリヌクレオチド又は本発明のベクターの使用が含まれる。
本発明の方法は、上述した本発明の医薬組成物をDM1を罹患する対象に投与することにより実施することができ、その投与量、投与経路、対象等は上記したものと同一である。
症状の測定は本発明の方法を用いた治療の開始前に行ってよく、また、治療に対する対象の応答を判定するための治療後の任意のタイミングでおこなってよい。
本発明の方法により、限定するものではないが、骨格筋及び/又は心筋の機能等のDM1の任意の症状が改善され得る。機能が改善される筋肉又は組織としては、特に限定はなく、あらゆる筋肉や組織、及び筋肉群が例示される。
5.リボヌクレオプロテイン
本発明は、以下を含む、リボヌクレオプロテイン(以下、「本発明のRNP」と称することがある。)を提供する:
(c)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、及び
(d)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号129、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号133、配列番号137、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA。
本発明のRNPに含まれるヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質、転写抑制因子、及びガイドRNAとしては、上記「1.ポリヌクレオチド」の項目において詳細に説明される、ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質、転写抑制因子、及びガイドRNAを使用することができる。本発明のRNPに含まれるヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質は、例えば、融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドを細胞や細菌、その他の生物体に導入して発現させることにより、あるいは該ポリヌクレオチドを用いて、インビトロ翻訳システムにより作製することができる。また、本発明のRNPに含まれるガイドRNAは、例えば、化学的に合成するか、あるいはガイドRNAをコードするポリヌクレオチドを用いて、インビトロ翻訳システムを用いて作製することができる。このようにして作製された融合タンパク質と、ガイドRNAとを混合することで、本発明のRNPを調製することができる。必要に応じて、金粒子などの他の物質を混合してもよい。本発明のRNPを標的細胞や組織等に直接送達するために、公知の方法により、該RNPは、脂質ナノ粒子(LNP)にカプセル化してもよいし、あるいは細胞外ベシクル中にロードさせてもよい。本発明のRNPは、公知の方法により、標的細胞や組織等に導入することができる。LNPへのカプセル化や導入方法については、例えばLee K., et al., Nat Biomed Eng. 2017; 1:889-901, WO2016/153012等(それらの内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)を参酌することができる。
本発明の一態様において、本発明のRNPに含まれるガイドRNAは、ヒト染色体19番(Chr19)のGRCh38.p12ポジションに存在する以下の領域45,778,884-45,783,985にある連続する18~24ヌクレオチド長、好ましくは18~23ヌクレオチド長、より好ましくは18~22ヌクレオチド長を標的とする。
1つの態様において、当該ガイドRNAは、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号129、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号133、配列番号137、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長、好ましくは18~23ヌクレオチド長、より好ましくは18~22ヌクレオチド長の塩基配列を標的とする。別の態様において、当該ガイドRNAは、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号66、配列番号68、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号134、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、又は配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長、好ましくは18~23ヌクレオチド長、より好ましくは18~22ヌクレオチド長の塩基配列を標的とする。本発明のさらに別の態様において、当該ガイドRNAは、配列番号63、配列番号136、配列番号83、配列番号99、配列番号135、配列番号109、又は配列番号111で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長、好ましくは18~23ヌクレオチド長、より好ましくは18~22ヌクレオチド長の塩基配列を標的とする。さらに別の実施態様において、当該ガイドRNAは、配列番号43、配列番号44、配列番号46、配列番号62、配列番号63、配列番号66、配列番号68、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号85、配列番号86、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号103、配列番号105、配列番号106、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、若しくは配列番号119で表される配列の全部又は一部を含む領域を標的とする。本発明の別の態様において、当該ガイドRNAは、配列番号63、配列番号70、配列番号71、配列番号83、配列番号99、配列番号105、配列番号106、配列番号109、若しくは配列番号111で表される配列の全部又は一部を含む領域を標的とする。本発明のさらなる別の態様において、当該ガイドRNAは、配列番号70、配列番号81、配列番号83、若しくは配列番号99で表される配列の全部又は一部を含む領域を標的とする。本発明の一態様において、当該ガイドRNAは、配列番号83で表される配列の全部又は一部を含む領域を標的とする。
本発明の一態様において、配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表される塩基配列、又は配列番号157、配列番号158、配列番号159、配列番号160、配列番号161、配列番号162、配列番号163、配列番号164、配列番号165、配列番号166、配列番号167、配列番号168、配列番号169、配列番号170、配列番号171、配列番号172、配列番号173、配列番号174、配列番号175、配列番号176、配列番号177、配列番号178、配列番号179、配列番号180、配列番号181、配列番号182、配列番号183、配列番号184、配列番号185、若しくは配列番号186で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含むガイドRNAを使用することができる。本発明の一態様において、配列番号161、配列番号164、配列番号165、配列番号171、配列番号177、配列番号180、配列番号181、配列番号183、若しくは配列番号184で表される塩基配列、又は配列番号161、配列番号164、配列番号165、配列番号171、配列番号177、配列番号180、配列番号181、配列番号183、若しくは配列番号184で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含むガイドRNAを使用することができる。本発明の別の一態様において、配列番号164、配列番号169、配列番号171、若しくは配列番号177で表される塩基配列、又は配列番号164、配列番号169、配列番号171、若しくは配列番号177で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含むガイドRNAを使用することができる。本発明のさらなる別の一態様において、配列番号171で表される塩基配列、又は配列番号171で表される塩基配列において1~3塩基が欠失、置換、挿入、及び/若しくは付加された塩基配列を含むガイドRNAを使用することができる。
6.その他
本発明はまた、以下を含む、ヒトDMPK遺伝子の発現を抑制するための組成物又はキットを提供する:
(e)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、又は該融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド、及び
(f)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号129、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号133、配列番号137、配列番号117、若しくは配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA、又は該ガイドRNAをコードするポリヌクレオチド。
本発明はまた、以下の(e)及び(f)を投与することを含む、筋強直性ジストロフィー1型の治療又は予防方法を提供する:
(e)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、又は該融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド、及び
(f)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号129、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号133、配列番号137、配列番号117、若しくは配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA、又は該ガイドRNAをコードするポリヌクレオチド。
本発明はまた、DM1の治療又は予防用医薬組成物の製造における、以下(e)及び(f)の使用を提供する:
(e)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質、又は該融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド、及び
(f)ヒトDMPK遺伝子の発現制御領域における、配列番号127、配列番号46、配列番号128、配列番号129、配列番号130、配列番号131、配列番号132、配列番号88、配列番号91、配列番号133、配列番号137、配列番号117、若しくは配列番号119で表される領域中の連続する18~24ヌクレオチド長の領域を標的とするガイドRNA、又は該ガイドRNAをコードするポリヌクレオチド。
これらの発明で使用されるヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質、転写抑制因子、ガイドRNA、並びにこれらをコードするポリヌクレオチド及びそれらが搭載されるベクターとしては、上記「1.ポリヌクレオチド」、「2.ベクター」や「5.リボヌクレオプロテイン」の項目において詳細に説明されるものが使用できる。上記(e)及び(f)の投与量、投与経路、対象、製剤等は「3.DM1を治療又は予防するための医薬組成物」の項目において説明したものと同様である。
本発明の他の特徴は、本発明の説明のために与えられた以下の例示的な態様の記載によって明らかになるであろうが、それらに限定されることを意図するものではない。
実施例1 iCM及びiDM細胞を用いたヒトDMPK遺伝子に対するgRNAのスクリーニング
(1)実験方法
DMPKターゲット配列の選択
ヒトDMPK遺伝子(Chr19:GRCh38.p12;45,777,342-45,784,715)のプロモーター領域周辺の約7.4kbの配列をスキャンし、gRNA(本明細書でターゲット配列として定義されている)と複合体を形成したヌクレアーゼ欠損SaCas9(D10A及びN580A変異体;dSaCas9(配列番号139))によって標的化され得る配列を探した。ターゲット配列は、まず、配列NNGRRTを有するPAM(プロトスペーサー隣接モチーフ)に隣接する19-21ヌクレオチドセグメント(5’-19-21ヌクレオチドターゲット配列-NNGRRT-3’)で特定し、次いでカニクイザル(Macaca fascicularis)ゲノムの対応する領域と完全に一致するもの(ターゲット配列とPAM配列)だけを含めるようにフィルタリングした(表1では「TRUE」と記載)。また、ENCODEプロジェクトによってキュレートされたDNase-Seq実験において高いDNase感受性を示す領域にRNPを誘導する21ヌクレオチドのターゲット配列を、追加で選択した(The ENCODE Project Consortium, Nature. 2012 Sep 6; 489(7414): 57-74; https://www.encodeproject.org)。
レンチウイルストランスファープラスミド(pED162)の構築
pLentiCRISPR v2はGenscript社(https://www.genscript.com)から購入し、以下の変更を加えた:SpCas9 gRNAスキャフォールド配列をSaCas9 gRNAスキャフォールド配列(配列番号150)に置き換え、SpCas9を、2つのNLSがdSaCas9を挟むKruppel-associated box transcriptional repression domain(KRAB)に融合したdSaCas9に置き換え(SV40 NLS-dSaCas9-NLS-KRAB[配列番号151(DNA)及び152(タンパク質)])、そしてpuroRカセットをblastRカセットで置き換えた[(配列番号153(DNA)及び配列番号154(タンパク質)]。dSaCas9には、核にエフェクター分子を効率的に局在させるために、2つの核局在シグナル(NLS)を、N末端(配列番号188で示すアミノ酸配列、配列番号189で示すDNA配列)とC末端(配列番号190で示すアミノ酸配列、配列番号191で示すDNA配列)に付加した。KRABはプロモーターに局在すると、転写を阻害することで遺伝子発現を抑制することができる(Gilbert LA, et al., Cell, 2013 Jul 18; 154(2):442-51)。KRABはdSaCas9(D10A及びN580A変異体)のC末端に結合され(以下、dSaCas9-KRABと称する)、ターゲット配列によって導かれ(directed)、ヒトDMPKプロモーター領域にターゲティングされる(図1)。調製したプラスミドをpED162と命名した。
gRNAクローニング
3つのコントロールノンターゲット配列(表1、配列番号1~3)と123のターゲット配列(表1、配列番号4~126)をpED162にクローニングした。フォワード及びリバースオリゴは、Integrated DNA Technologies社により以下のフォーマットで合成された;フォワード;5’CACC(G)-19~21塩基対ターゲット配列-3’、及びリバース;5’AAAC-19~21塩基対の逆相補ターゲット配列-(C)-3’。ターゲットがGで始まらない場合は括弧内の塩基が追加された。オリゴはトリス-EDTA緩衝液(pH8.0)に100μMで再懸濁した。各相補オリゴ1.5μlをNE Buffer 3.1(New England Biolabs (NEB) #B7203S)で50μlの反応液(reaction)に添加した(combined)。1LのHO中、この反応液を95℃まで加熱し、次いで25℃まで冷却することで、pED162へのクローニングに適合する粘着末端オーバーハングを持つオリゴをアニーリングした。アニーリングしたオリゴを、BsmBIで切断してゲル精製したレンチウイルストランスファープラスミドpED162とあわせ、製造元のプロトコールに従ってT4 DNAリガーゼ(NEB #M0202S)でライゲーションした。2μlのライゲーション反応液で、製造元のプロトコールに従って、NEB(登録商標) Stable Competent cells(NEB #C3040I)を形質転換した。このようにして得られたコンストラクトは、個々のターゲット配列がコードするcrRNAを含み、その3’末端にU6ポリメラーゼの終止シグナルTTTTTTが付加されたSaCas9 gRNAスキャフォールド配列からコードされるtracrRNA(GUUUUAGUACUCUGGAAACAGAAUCUACUAAAACAAGGCAAAAUGCCGUGUUUAUCACGUCAACUUGUUGGCGAGAUUUUUU(配列番号156))が融合しているsgRNAの発現を、U6プロモーター(配列番号155)によって駆動する。
レンチウイルス調製
Lenti-Pac 293Ta細胞株(Genecopoeia #LT008)を6ウェル細胞培養皿(VWR #10062-892)に0.8-1.0x10細胞/ウェルで播種し、2mlの増殖培地(10%FBSと2mMの新鮮なL-グルタミン、1mMのピルビン酸ナトリウム、及びMEM非必須アミノ酸を添加したDMEM培地(Thermo Fisher #11140050))中で、37℃/5%COで24時間培養した。翌日、1.5μgのパッケージングプラスミドミックス[1μgのパッケージングプラスミド(pCMV delta R8.2; addgene プラスミド #12263)と0.5μgのエンベロープ発現プラスミド(pCMV-VSV-G; addgene プラスミド #8454)]、及びdSaCas9-KRABと示されたsgRNAをコードする配列を含む1μgのトランスファープラスミドpED162を用いて、TransIT-VirusGEN(登録商標)トランスフェクション反応(Mirus Bio #MIR6700)を製造元のプロトコールに従ってセットアップした。トランスフェクションから48時間後に、0.45μmのPESフィルター(VWR #10218-488)に培地の上清を通すことにより、レンチウイルスを回収した。
iCM及びiDM細胞への遺伝子導入
不死化非DMコントロール(Ctrl)筋芽細胞(iCMと称する)及び不死化DM1筋芽細胞(iDMと称する)は、これらの細胞株をDis Model Mech. 2017 Apr 1; 10(4):487-497に記載の方法(その内容の全体を参照により本明細書に組み入れる)で樹立したInstitut de Myologieから入手した。遺伝子導入にあたっては、細胞を、12ウェル細胞培養皿(VWR#10062-894)において、増殖培地[PromoCell Skeletal Muscle Cell Growth Medium Kit;part number:C-23160(注:培地は、キットの指示通りの5%ではなく、20%FBSと30μg/mlゲンタマイシンSを添加した)]を含む1mlの培地中に0.05×10細胞/ウェルで播種し、37℃/5%COで24時間培養した。翌日、培地を10μg/mlポリブレン(Sigma #TR-1003-G)を添加した1mlの増殖培地に交換し、tracrRNAと融合した個々のターゲット配列(表1)にコードされたcrRNAを含む各sgRNAに対応する0.3mlレンチウイルス上清(上記参照)を各ウェルに添加した。細胞をレンチウイルスとともに48時間インキュベートした後、ウイルス培地を除去し、選択培地[10μg/mlブラストサイジン(Thermo Fisher #A1113903)を添加した増殖培地]に置き換えた。選択培地で48時間培養した後、細胞の1/3を、増殖培地中で新しいウェル(12ウェルプレートのもの)に移した。細胞を播種し、24時間後、増殖培地を選択培地に交換した。選択培地で48時間培養後、細胞を回収し、RNeasy(登録商標)96 kit(Qiagen #74182)を用いて製造元の指示通りにRNAを抽出した。
遺伝子発現解析
遺伝子発現解析のために、High-Capacity cDNA Reverse Transcription Kit(Thermo Fisher #4368813)のプロトコールに従って、約0.2μgの全RNAから20μlの容量でcDNAを調製した。cDNAを10倍に希釈し、TaqmanTM Fast Advanced Master Mix(Thermo Fisher #4444557)を用いて製造元のプロトコールに従って解析した。Taqmanプローブ(DMPK: Assay Id Hs01094336_m1 FAM; HPRT: Assay Id Hs99999909_m1 VIC_PL)は、Thermo Fisher社から入手した。Taqman Fast Advanced Master Mixのプロトコールに従って、QuantStudio 5 Real-Time PCRシステムでTaqman probe-based real-time PCR反応を進め解析した。
データ解析
各サンプルと3つのコントロールについて、3回の技術的反復実験から得られたDMPKプローブのCt値の平均値からHPRTプローブの平均値を差し引くことにより、deltaCt値を算出した(平均Ct DMPK-平均Ct HPRT)。発現値(expression value)は、各サンプルについて、2-(deltaCt)の式を用いて求めた。次に、サンプルの発現値(表1;配列番号4~126)を、各実験について3つのコントロールの発現値(表1;配列番号1~3)の平均値で標準化し、各サンプルの相対的なDMPK発現量を求めた。各細胞株から2つの生物学的反復実験を分析し、すべての実験の平均値を算出した(表1)。
(2)結果
RNPによるDMPK遺伝子発現の抑制
dSaCas9-KRABの発現カセットと各ターゲット配列のsgRNAを、iCM及びiDM細胞に送達させるレンチウイルスを作製した。遺伝子導入された細胞は、ブラストサイジンに対する耐性で選択され、Taqman Assayを用いてDMPKの発現量を定量した(表1)。各サンプルの発現値を、コントロールのsgRNAを導入した細胞のDMPK発現量の平均値で標準化した(表1、配列番号1、2及び3)。iCM及びiDM細胞株の2回の実験で平均発現値を測定した(表1;全DMPK平均、図2)。
表1 DMPK遺伝子の発現制御領域のスクリーニングに使用されたターゲット配列
Figure 0007565620000005
表1において、「座標」は、配列番号4~126で表される各配列の5’末端の座標を示している。
30個のターゲット配列が50%以上のDMPK発現の減少を示し(配列番号43、44、46、62、63、66、68、70、71、72、73、80、81、82、83、85、86、88、91、96、99、100、103、105、106、108、109、111、117及び119)、9個のターゲット配列が75%以上のDMPK発現の減少を示し(配列番号63、70、71、83、99、105、106、109及び111)、そして1つのターゲット配列が、80%以上のDMPK発現の減少を示した(配列番号109)。
DMPKの発現を抑制する上記のシステムの可能性に基づき、ゾーンを特定し、特徴を明らかにした。ゾーン1(図3:Chr19:GRCh38.p12;45,777,342-45,778,884)では、ターゲット配列がDMPKの発現を調節するのに有効でないことがわかった。しかしながら、ゾーン2(図3:GRCh38.p12;45,778,884-45,783,985)ターゲティングでは、dSaCas9-KRABはDMPK発現を抑制することができた。予想通り、この領域はDMPKプロモーターと転写開始部位を包含しており、この領域を標的とすることがDMPKの発現に最も大きな影響を及ぼすことが示唆された。最後に、ゾーン3(図3;Chr19:GRCh38.p12;45,783,985-45,784,715)はDMPK発現への影響が少なく、DMPKプロモーター領域からより離れている。
実施例2 アデノ随伴ウイルス(AAV)製造
(1)実験方法
dSaCas9-KRAB:gRNAの送達及び発現の為のプラスミドの構築とAAVの調製
pAAV-CMVをTakara(#6230)から購入し、EFSプロモーター配列(配列番号204)及び末端終止コドンを付加したSV40 NLS-dSaCas9-NLS-KRAB(配列番号151)[配列番号200(DNA)及び配列番号152(タンパク質)]をpED162からサブクローニングした(実施例1参照)。ベータグロビンポリA配列(配列番号201)、U6プロモーター配列(配列番号202)及びSaCas9 gRNAスキャフォールド配列(配列番号150)をpED0001(配列番号203)からサブクローニングし、このようにしてITR間のpAAV-CMVの全ての機能的成分(すなわちCMVプロモーター、ベータグロビンイントロン、MCS及びhGHポリA)をコードする配列を置き換えた。最後に、制限クローニング(XhoI及びAgeI)により、EFSプロモーターをCK8プロモーター(配列番号187)に置換し、プラスミドpED148を得た。pED148をBsaIで切断することにより、配列番号83、70、81、又は99で表されるターゲット配列をクローニングし、アニーリングした合成オリゴに適合するオーバーハングを生成した。フォワードプライマーは5’末端にCACC(G)配列を持ち[5’CACC-(G)-ターゲット配列-3’]、リバースプライマーは5’末端にさらにAAAC配列を含むように[5’AAAC-リバース相補ターゲット配列-(C)-3’]、合成オリゴを設計した。U6プロモーターからの発現を高めるために、ターゲット配列の先頭にさらにGを追加した。調製したプラスミドを、それぞれpED148-h695(配列番号83で表されるターゲット配列を含む)、pED148-h245(配列番号70で表されるターゲット配列を含む)、pED148-h257(配列番号81で表されるターゲット配列を含む)、及びpED148-h269(配列番号99で表されるターゲット配列を含む)と命名した。
アデノ随伴ウイルス(AAV)産生
アデノ随伴ウイルス血清型9(AAV9)粒子は、Hyperflask(Corning #10030)あたり0.86×10細胞の密度で播種し、10%FBSを添加したDMEM培地(Sigma #D5796)で培養した293T細胞(ATCC #CRL-3216)を用いて調製した。播種4日後、培地を2%FBSと63mM HEPES(Gibco #15630-080)を添加したDMEM培地に変更した。pRC9プラスミドは以下のように構築した:AAV9のキャプシド配列(JP5054975Bを参照)を、AAV2のキャプシド配列に置き換えてpRC2-mi342ベクター(Takara #6230)にサブクローニングした。細胞に、Hyperflaskあたり、pRC9プラスミド(135μg)、AAVpro(登録商標)Helper Free System(Takara #6230)に含まれるpHelperベクター(121μg)、及びpED148-h695の1つ(133μg)を、PEIpro(登録商標) in vitro DNA Transfection Reagent(Polyplus #115-010)(388μl)を用いてトランスフェクトした。3日後、0.2%TritonX-100をHyperflaskに加え、細胞を回収した。
回収後、その上清と細胞ライセートをカートリッジフィルター(GE Healthcare #KGF-A-0506GG,KMP-DC9206GG)で清澄化した。清澄化後、XamplerTM Ultrafiltration Cartridge,750kD(GE Healthcare #UFP-750-C-6MA)を用いて、中空糸によるタンジェンシャルフローろ過で限外ろ過を行った。減量後、サンプルをアフィニティークロマトグラフィー(POROSTM CaptureSelectTM AAVX Affinity Resin(ThermoFisher Scientific #A36739))に供し、AAVの精製を行った。アフィニティークロマトグラフィー工程に続いて、溶出したサンプルを密度勾配遠心分離に付し、AAVと中間体AAV粒子を分離した。CsCl密度勾配遠心分離で分離したAAV粒子を、リン酸緩衝生理食塩水の透析でバッファー交換を行った。バッファー交換後、Amicon(登録商標) Ultra-4 Centrifugal Filter Unit(Merck millipore #UFC801024)を用いてAAVサンプルを濃縮し、Millex-GV Syringe Filter Unit,0.22μm(Merck millipore #SLGV033RS)を用いて滅菌した。AAVゲノムはDNeasy Blood and Tissue Kit(QIAGEN #69506)を用いて精製した。AAVpro(登録商標)Titration Kit(リアルタイムPCR用) (Takara #6233)を用いて精製したAAVゲノムの力価を測定した。得られたAAVをAAV9-695と表記する。
pED148-h245、pED148-h257、又はpED148-h269を用いたAAVを上記のように製造し、それぞれAAV9-245、AAV9-257、及びAAV9-269と命名した。AAV9-695、AAV9-245、及びAAV9-257をそれぞれ2回製造し、インビトロ及びインビボの実験に使用した。
(2)結果
AAVのゲノム力価を表2に示す。
実施例3 dSaCas9、転写抑制因子及びsgRNAをコードする塩基配列を搭載した組換えAAV9のDMPK遺伝子抑制に対するインビトロ薬理学的評価
(1)実験方法
細胞培養とAAV感染
iCM細胞を骨格筋細胞増殖培地キット(Promocell #C23060)に懸濁し(注:培地はキットの指示通りの5%ではなく20%のFBSと50μg/mlゲンタマイシンSを添加)、コラーゲンタイプIでコートされた24ウェルプレート(IWAKI #4820-010)にウェルあたり900μlの培地に20,000細胞の密度で播種した。AAV感染には、2.8、3.6、4.5、又は5.5×1012vg/mlのAAV9-695、AAV9-245、AAV9-257、又はAAV9-269を含有する0.001%PluronicTM F-68(GE healthcare #SH30594.01)を含むPBS100μlを培地に加え、37℃/5%COで2日間培養・インキュベーションをした。コントロールのウェルには、0.001%Pluronic F-68を含むPBS100μlを培地に添加した。実験は3連で行った。培地を分化培地(10μg/mlインスリン(Sigma #I9278)を添加したDMEM培地(Thermo Fisher #61965-026))に交換し、37℃、5% COで4日間、細胞を培養した。500μlのPBSで洗浄後、製造元の指示に従い、RNeasy Plus Mini Kit(Qiagen #74134)を用いて全RNAを抽出した。AAVを感染させていない細胞からのRNAをコントロールとし、図4ではCtr1として示した。
遺伝子発現解析
Taqman qPCRでは、SuperScriptTM VILOTM cDNA Synthesis Kit(Thermo Fisher #11754250)を用いて、80ngの全RNAを20μlの反応容量でcDNAに変換した。cDNAは水で160倍希釈し、2μlをqPCRに使用した。DMPK用のTaqmanプローブ(Thermo Fisher #Hs01094329_m1,FAM)又はGAPDH用のTaqmanプローブ(Thermo Fisher #Hs99999905_m1,FAM)、及びTaqmanTM Gene Expression Master Mix(Thermo Fisher #4369016)を含む5μlの最終容量で、QuantStudioTM 12K Flex Real-Time PCR System(Thermo Fisher)を用いてqPCRを実施した。qPCRのサイクル条件は以下の通り:50℃で2分間の後に95℃で10分間、続いて95℃で15秒間、60℃で1分間を45サイクル。データは、QuantStudioTM 12K Flex software(Thermo Fisher)で解析した。発現値は、各遺伝子の標準曲線を用いて解析し、DMPK遺伝子の発現レベルをGAPDH遺伝子の発現レベルで標準化した。
(2)結果
AAV9-695、AAV9-245、AAV9-257、又はAAV9-269をiCM細胞に適用したところ、DMPK mRNAのダウンレギュレーションが見られたことから、dSaCas9、KRAB、及び配列番号83、70、81又は99で表されるターゲット配列によってコードされるcrRNAを含むsgRNAの導入遺伝子を搭載したAAV9が、ヒト筋細胞におけるDMPKダウンレギュレーションに対して薬理作用を持つことが示唆された(図4)。
実施例4 DMSXLマウスにおけるDMPK遺伝子発現の抑制
(1)実験方法
動物の処置
AAV9-695、AAV9-245、又はAAV9-257を、ヒトDM1遺伝子座と1000を超える非常に大きなCTGの増大を有するトランスジェニックマウス(PloS Genet. 2012;8(11):e1003043)であるDMSXLホモマウス(DMSXLマウスと称する)に静脈内注射した(それぞれ雄性n=2と雌性n=2、計n=4)。投与量は、AAV9-695、AAV9-245、及びAAV9-257について、それぞれ1.5×1013vg/kg、5×1013vg/kg、1.5×1014vg/kg、及び5×1014vg/kgであった。コントロールとして、0.001%Pluronic F-68(GE healthcare #SH30594.01)を含むPBSが注入された。4週間後、DMSXLマウスを安楽死させ(sacrificed)、これらのマウスからサンプル(前脛骨筋(TA)、心臓、及び肝臓)を採取した。これらのサンプルについて、以下のように遺伝子発現解析を行った。サンプルはRNA抽出まで-80℃の冷凍庫で保存した。
RNA抽出と遺伝子発現解析
組織サンプルは、1mlのアイソジェン(NIPPON GENE #319-90211)中、TissueLyser II (Qiagen)を用いてホモジナイズした。遠心分離後、上清700μlを150μlのクロロホルム(Wako#034-02603)が入った1.5mlチューブに移した。ボルテックス及び遠心分離後、水層187μlをイソプロパノール(WAKO #166-04836)150μlに加え、混合した。RNA抽出物をRNeasy(登録商標)Plus Mini Kit (QIAGEN #74134)のRNeasyスピンカラムに移し、さらに製造元のプロトコールに従って精製した。
Taqman qPCRでは、SuperScriptTM VILOTM cDNA Synthesis Kit(Thermo Fisher # 11754250)を用いて、700-1000 ngの全RNAを20 μlの反応量でcDNAに変換した。cDNAは水で20倍希釈し、3-4μlをqPCRに使用した。qPCRは、DMPK用のTaqmanプローブ(Thermo Fisher #Hs01094329_m1,FAM)又はGAPDH用のTaqmanプローブ(Thermo Fisher #Mm99999915_g1,FAM)、及びTaqman Gene Expression Master Mix(Thermo Fisher #4369016)を含む10μl最終容量でQuantStudioTM 12K Flex Real-Time PCR System(Thermo Fisher)を用いて実施した。qPCRのサイクリング条件は以下の通りである:50℃2分の後、95℃10分、続いて95℃15秒、60℃1分のサイクルを40-45回繰り返した。データはQuantStudioTM 12K Flexソフトウェア(Thermo Fisher)で解析した。発現値は各遺伝子の標準曲線で解析し、DMPK遺伝子の発現量はGAPDH遺伝子の発現量に対して標準化した。
(2)結果
AAV9-695、AAV9-245、及びAAV9-257は、それぞれの導入遺伝子をマウスで発現させた。DMPK mRNAのダウンレギュレーションは肝臓では認められず、骨格筋と心筋で認められたことから、dSaCas9、KRAB及び配列番号83、70又は81で表されるターゲット配列によってコードされるcrRNAを含むsgRNAを導入したAAV9が、DMSXLマウスにおけるDMPKダウンレギュレーションに対して薬理効果があることが示された(図5~図7)。
実施例5. DMSXLマウスへのAAV9-695投与によるRNA凝集体形成の改善
(1)実験方法
蛍光in situハイブリダイゼーション:FISH
DMSXLマウスへのAAV9-695(5×1014vg/kg)又は対照としての溶媒(0.001% Pluronic F-68を含むPBS)の投与は、実施例4に記載したようにして実施した。投与4週間後にDMSXLマウスの前脛骨筋(TA)筋肉を摘出・採取した。直ちにTissue-Tek(登録商標)O.C.T.Compound(Sakura Finetek Japan, #4583)に包埋した後、組織を液体窒素であらかじめ冷却した冷イソペンタンで凍結し、-80℃で保存した。
クライオスタットミクロトームで10μmの凍結切片を作成し、その薄切片をスライドグラスに乗せた。スライドを風乾し、4%パラホルムアルデヒドで15分間、室温で固定し、PBSで2分間2回洗浄し、4℃で保存した。
2%アセトンを含むPBSで5分間、室温でインキュベートした後、スライドを30%ホルムアミドを含む2×saline sodium citrate buffer(SSC)(300mM NaCl及び30mM クエン酸ナトリウム)中、室温で10分間インキュベートした。スライドをプローブ溶液(30%ホルムアミドを含む2×SSC中、0.02%ウシ血清アルブミン(SIGMA #A7030-100G)、0.066mg/ml酵母tRNA(Thermo Fisher #15401-011)、2mMリボヌクレオシドバナジル錯体(SIGMA #R3380-5ML)、及び1ng/μl Cy3-(CAG)5-2’-OMe プローブ(y_C(M)A(M)G(M)C(M)A(M)G(M)C(M)A(M)G(M)C(M)A(M)G(M)C(M)A(M)G(M),yはCy3,N(M)は2’-OMe RNAを意味する、このプローブはGeneDesign,Inc.Japan.で合成された)中で、37℃で2時間インキュベートした。ハイブリダイゼーション後、プローブ溶液を除去し、スライドを、30%ホルムアミドを含む2×SSC中で50℃、30分間インキュベートした。スライドを1×SSCで1回洗浄し、1×SSCで30分間、室温でインキュベートした。スライドをPBSで10分間3回洗浄し、DAPI入りProLongTM Diamond Antifade Mountant(Thermo Fisher #P36971)を添加した。スライドはカバースリップで覆い、4℃で保存した。
共焦点レーザー顕微鏡LSM700(ZEISS)を用いて、RNA凝集体の形成を観察した。
(2)結果
溶媒又はAAV9-695を投与したDMSXLマウスのTA筋肉切片の典型的な画像を、図8に示す。矢印はRNA凝集体を示す(RNA凝集体は、青色に着色された核に局在する明確に検出可能な赤い点と定義される)。
AAV9-695を投与したDMSXLマウスのTA筋肉で観察されたRNA凝集体の数は、溶媒を投与したDMSXLマウスのTA筋肉における数よりも少なく、AAV9-695投与によりDMSXLマウスにおけるRNA凝集体形成が改善されることが示唆された。
実施例6.hDMPK sgRNA発現iDM細胞におけるDMPK遺伝子発現の抑制
(1)実験方法
レンチウイルス調製
Lenti-XTM 293T Cells(Takara #632180)を、10%FBSとMEM Non-Essential Amino Acids Solution(Thermo Fisher #11140050)を加えた10ml DMEM(Thermo Fisher #10569-010)の入ったコラーゲンIコートディッシュ100mm(IWAKI #4020-010)に、5×10細胞/ディッシュで播種し、37℃/5%COで一晩インキュベートした。翌日、7μgのLentiviral High Titer Packaging Mix(Takara #6194)と、dSaCas9-KRAB及び配列番号1又は83で表される表示の(indicated)ターゲット配列(実施例1)をコードする配列を含むトランスファープラスミドpED162(5.5μg)を用い、LipofectamineTM 3000 Transfection Reagent(Thermo Fisher #L3000008)を製造者のプロトコールに従ってセットアップした。プラスミドは表3に記載のように命名した。レンチウイルスを含む培地10mlを、トランスフェクションの48時間後に、培地上清を0.45μmのフィルターに通すことによって回収した。ウイルス液を濃縮するため、1/4容量のPEG-itTM Virus Precipitation Solution(SBI #LV810A-1)を加え、4℃で一晩インキュベートした。上清を1,500×gで30分間遠心分離した。上清を捨てた後、200μlのDMEMをチューブに加え、ウイルス溶液を穏やかに再懸濁し、-80℃で保存した。
NucleoSpin(登録商標)RNAウイルス(MACHEREY-NAGEL #740956.250)及びLenti-XTM qRT-PCR滴定キット(Clontech #631235)を使用して測定したレンチウイルス力価は、5×1010~7×1010粒子/mlの範囲であった。
iDM細胞への遺伝子導入
iDM細胞を、コラーゲンIコート12ウェルプレート(IWAKI #4815-010)において、増殖培地[PromoCell Skeletal Muscle Cell Growth Medium Kit;part number:C-23060(注:培地は、キットの指示通りの5%ではなく、20%FBSと50μg/mlゲンタマイシンSを添加した)]を含む1mlの培地中に50,000細胞/ウェルで播種し、37℃/5%COで一晩培養した。翌日、培地を5μg/mlポリブレン(Sigma #TR-1003-G)を添加した1mlの増殖培地に交換し、tracrRNAと融合した個々のターゲット配列(配列番号1又は83)にコードされたcrRNAを含む各sgRNAに対応する0.03mlのレンチウイルス上清(上記参照)を各ウェルに添加した。細胞をレンチウイルスとともに48時間インキュベートした後、ウイルス培地を除去し、選択培地[10μg/mlブラストサイジン(Nacalai #03759-71)を添加した増殖培地]に置き換えた。選択培地で24時間培養した後、細胞の1/3を、増殖培地中で新しいウェルに移した。細胞を播種し、72時間後、増殖培地を選択培地に交換した。選択培地で48時間培養後、細胞を回収し、保存した。
iCM細胞の遺伝子導入
iCM細胞を、コラーゲンタイプIコート6ウェルプレート(IWAKI #4810-010)において、増殖培地[PromoCell Skeletal Muscle Cell Growth Medium Kit;part number:C-23060(注:培地は、キットの指示通りの5%ではなく、20%FBSと50μg/mlゲンタマイシンSを添加した)]を含む2mlの培地中に50,000細胞/ウェルで播種し、37℃/5%COで一晩培養した。翌日、培地を5μg/mlポリブレン(Sigma #TR-1003-G)を添加した2mlの増殖培地に交換し、tracrRNAと融合した個々のターゲット配列(配列番号1)にコードされたcrRNAを含むコントロールsgRNAに対応する2×10vgのレンチウイルス上清(上記参照)を各ウェルに添加した。細胞をレンチウイルスとともに48時間インキュベートした後、ウイルス培地を除去し、選択培地[10μg/mlブラストサイジン(Nacalai #03759-71)を添加した増殖培地]に置き換えた。選択培地で24時間培養した後、細胞の2/3を、増殖培地中でコラーゲンタイプIコート培養皿100mm(iwaki #4020-010)に移した。細胞を播種し、72時間後、増殖培地を選択培地に交換した。選択培地で48時間培養後、細胞を回収し、保存した。
細胞培養、RNA抽出、cDNA調製
dSaCas9及び配列番号83で表されるターゲット配列によりコードされるcrRNAを含むhDMPK sgRNAを発現するiDM細胞、dSaCas9及び配列番号1で表されるターゲット配列によりコードされるcrRNAを含むコントロールsgRNAを発現するiDM細胞、並びにdSaCas9及び配列番号1で表されるターゲット配列によりコードされるcrRNAを含むコントロールsgRNAを発現するiCM細胞を、それぞれiDM-695細胞(iDM_695)、iDM-Ctrl細胞(iDM_Ctrl)、iCM-Ctrl細胞(iCM_Ctrl)と名付け、それらをI型コラーゲンでコートした24ウェルプレート(IWAKI #4820-010)に、20%の熱非働化していないFBSを添加した骨格筋細胞増殖培地キット(Promocell #C23060)中、ウェルあたり25,000細胞/500μl又は50,000細胞/1mlの密度で播種し、37℃/5% COで2日間(50,000細胞/ウェルで播種した場合)又は3日間(25,000細胞/ウェルで播種した場合)インキュベートした。
200μL PBSで洗浄後、RNeasy Mini Kit(Qiagen #74106)を用いて、製造元の指示に従い全RNAを抽出した。
500ngの全RNAを、SuperScriptTM VILOTM cDNA Synthesis Kit(Thermo Fisher #11754-250)を製造元の指示に従って用いて、cDNAに変換した。cDNAは-20℃で保存した。
遺伝子発現解析
cDNAを水で100倍希釈し、2μlをqPCRに使用した。qPCRを、DMPK用Taqmanプローブ(Thermo Fisher #Hs01094329_m1,FAM)又はGAPDH用Taqmanプローブ(Thermo Fisher #Hs99999905_m1,FAM)とTaqman Gene Expression Master Mix(Thermo Fisher #4369016)を含む最終容量10μlでViiA7 Real Time PCR System(Thermo Fisher)を用いて実施した。qPCR条件は以下の通り:50℃2分間及び95℃10分間の予熱の後、95℃15秒間、60℃1分間の45サイクル。発現値は各遺伝子の標準曲線を用いて解析し、DMPK遺伝子の発現レベルをGAPDH遺伝子の発現レベルで標準化した。
(2)結果
iDM-695細胞におけるDMPK遺伝子の発現と-iDM-Ctrl細胞におけるDMPK遺伝子の発現を図9に示す。
hDMPK sgRNAを発現させたiDM細胞では、DMPK遺伝子の発現が抑制されていた。
実施例7.hDMPK sgRNA発現iDM細胞におけるRNA凝集体形成の改善
(1)実験方法
蛍光in situハイブリダイゼーション:FISH
実施例6で構築したiDM-695細胞、iDM-Ctrl細胞及びiCM-Ctrl細胞をコラーゲンコート96ウェルプレート(Thermo Fisher Scientific #152038)に4つ一組で、20%の熱非働化していないFBSを添加した骨格筋細胞増殖培地キット(Promocell #C23060)中、ウェルあたり2,500細胞又は5,000細胞の密度で播種し、37℃/5% COで2日間(5,000細胞/ウェルで播種した場合)又は3日間(2,500細胞/ウェルで播種した場合)インキュベートした。
細胞をリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で2回洗浄し、4%パラホルムアルデヒドで室温、15分間固定し、PBSで2回洗浄し、4℃で保存した。
0.2%Triton X-100を含むPBSで10分間、室温でインキュベートした後、細胞を洗浄し、40%ホルムアミドを含む2×SSCで室温で10分間インキュベートした。50μlのプローブ溶液(40%ホルムアミドを含む2×SSC中、0.02%ウシ血清アルブミン(SIGMA #A7030-100G)、0.066mg/ml酵母tRNA(Thermo Fisher Scientific #15401-011)、2mMリボヌクレオシドバナジル錯体(SIGMA #R3380-5ML)、及び0.1ng/μl Cy3-(CAG)5-LNAプローブ(y_5(L)A(L)G(L)cagcagcag5(L)A(L)G(L),yはCy3,5(L)はLNA-mC,N(L)はLNA,小文字はDNAを意味する、このプローブはGeneDesign,Inc.で合成された)、を各ウェルに加え、細胞を37℃で2時間インキュベートした。ハイブリダイゼーション後、プローブ溶液を除去し、細胞を、40%ホルムアミドを含む2×SSC中で37℃、30分間インキュベートした。細胞を1×SSCで1回洗浄し、1×SSC中で30分間、室温でインキュベートした。2μg/ml DAPI(Dojindo #340-07971)を含む50μlのPBSを各ウェルに加え、細胞を室温で30分間インキュベートした。細胞をPBSで2回、室温で5分間洗浄し、4℃で保存した。
RNA凝集体の形成は、IN Cell Analyzer 6000(GE healthcare)を用いて検出・解析した。各ウェルで9か所の画像を撮影し、各画像中のRNA凝集体陽性の核の数及び核の総数をカウントした。各ウェルの凝集体陽性の核の割合を解析し、平均値を算出した。
(2)結果
iDM-695細胞とiDM-Ctrl細胞の典型的な画像を、図10Aに示す。
各細胞のRNA凝集体陽性の核の割合を、図10Bに示す。
iDM-695細胞におけるRNA凝集体陽性核の割合は、iDM-Ctrl細胞におけるそれよりも低かった。
実施例8.hDMPK sgRNA発現iDM細胞におけるスプライシング不全の改善
(1)実験方法
スプライシング解析
iDM-695細胞、iDM-Ctrl細胞、及びiCM-695細胞からのcDNAの調製は、実施例6に記載したとおりである。
PrimeSTAR(登録商標) GXL DNA Polymerase (TaKaRa #R050A)を製造元の指示に従って用いて、PCRを実施した。cDNAを水で10倍希釈し、1μlを使用した。使用したPCRプライマーは以下の通りである:
PCRサイクルの条件は以下の通り:98℃10秒、60℃15秒、68℃30秒を35サイクル、その後72℃7分。
PCR産物をAgilent DNA1000 Kit (Agilent #5067-1504)にロードして電気泳動を行い、Agilent 2100 BioAnalyzer systemを製造元の指示に従って用いて分析した。
正常スプライシング産物と異常スプライシング産物のピークのAUCを測定し、各細胞における正常スプライシング産物の割合を算出した。
(2)結果
各遺伝子、すなわちDMD、MBNL1、KIF13A及びTNNT2のゲル画像とエクソンパターンを、図11Aに示す。
iCM細胞でより多くiDM細胞で少ない、正常スプライシング産物の各細胞における割合を、図11Bに示す。
iDM-695細胞では、試験したすべての遺伝子のスプライシング不全が改善された。
本明細書において数字的な限界又は範囲が記載されている場合には、その両端も含まれる。さらに、数字的な限界又は範囲の中にあるすべての数値及びサブレンジもまた、あたかも明示的に記述されたかのように、明確に含まれる。
本明細書で使用される「a」や「an」等の単語は、「1以上」という意味を有する。
明らかに、上記の教示に照らして、本発明の多くの改変と変更が可能である。従って、添付の特許請求の範囲内で、本発明は、本明細書に具体的に記載されている以外の方法で実施することができることが理解される
上述のすべての特許及びその他の文献は、この参照により、詳細に記載されている場合と同じように、ここに完全に組み入れられる。
本発明によれば、DM1患者由来の細胞及びDM1モデルマウスにおいて、DMPK遺伝子の発現を抑制することができる。従って、本発明はDM1の治療及び/又は予防に極めて有用であると期待される。

Claims (22)

  1. 以下の塩基配列を含む、ポリヌクレオチド:
    (a)ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列、及び
    (b)配列番号43、配列番号44、配列番号46、配列番号62、配列番号63、配列番号66、配列番号68、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号85、配列番号86、配列番号88、配列番号91、配列番号96、配列番号99、配列番号100、配列番号103、配列番号105、配列番号106、配列番号108、配列番号109、配列番号111、配列番号117、又は配列番号119で表される塩基配列を含む、ガイドRNAをコードする塩基配列。
  2. ガイドRNAをコードする塩基配列を少なくとも2つ含み、該少なくとも2つの塩基配列は異なっている、請求項1に記載のポリヌクレオチド。
  3. 転写抑制因子が、KRAB、MeCP2、SIN3A、HDT1、MBD2B、NIPP1、及びHP1Aからなる群より選択される、請求項1又は2に記載のポリヌクレオチド。
  4. 転写抑制因子が、KRABである、請求項に記載のポリヌクレオチド。
  5. ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質がdCas9である、請求項1~のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
  6. dCas9が、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)に由来する、請求項に記載のポリヌクレオチド。
  7. ガイドRNAをコードする塩基配列に対するプロモーター配列及び/又はヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列に対するプロモーター配列をさらに含む、請求項1~のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
  8. ガイドRNAをコードする塩基配列に対するプロモーター配列が、U6プロモーター、SNR6プロモーター、SNR52プロモーター、SCR1プロモーター、RPR1プロモーター、U3プロモーター、及びH1プロモーターからなる群より選択される、請求項に記載のポリヌクレオチド。
  9. ガイドRNAをコードする塩基配列に対するプロモーター配列が、U6プロモーターである、請求項に記載のポリヌクレオチド。
  10. ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列に対するプロモーター配列が、ユビキタスなプロモーター又は筋特異的プロモーターである、請求項のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
  11. ユビキタスなプロモーターが、EFSプロモーター、CMVプロモーター、及びCAGプロモーターからなる群より選択される、請求項10に記載のポリヌクレオチド。
  12. 筋特異的プロモーターが、CK8プロモーター、ミオシン重鎖キナーゼ(MHCK)プロモーター、筋肉クレアチンキナーゼ(MCK)プロモーター、synthetic C5-12(Syn)プロモーター、及びDesプロモーターからなる群より選択される、請求項10に記載のポリヌクレオチド。
  13. 筋特異的プロモーターが、CK8プロモーターである、請求項12に記載のポリヌクレオチド。
  14. ガイドRNAをコードする塩基配列が、配列番号70、配列番号81、配列番号83、又は配列番号99で表される塩基配列を含み、
    転写抑制因子がKRABであり、
    ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質が黄色ブドウ球菌に由来するdCas9であり、
    ガイドRNAをコードする塩基配列に対するプロモーター配列が、U6プロモーターであり、そして
    ヌクレアーゼ欠損CRISPRエフェクタータンパク質と転写抑制因子との融合タンパク質をコードする塩基配列に対するプロモーター配列が、CK8プロモーターである、
    請求項13のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
  15. ガイドRNAをコードする塩基配列が、配列番号83で表される塩基配列を含む、請求項14に記載のポリヌクレオチド。
  16. 請求項1~15のいずれか1項に記載のポリヌクレオチドを含むベクター。
  17. ベクターが、プラスミドベクター又はウイルスベクターである、請求項16に記載のベクター。
  18. ウイルスベクターが、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、アデノウイルスベクター、及びレンチウイルスベクターからなる群から選択される、請求項17に記載のベクター。
  19. AAVベクターが、AAV1、AAV2、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、Anc80、AAV587MTP、AAV588MTP、AAV-B1、AAVM41、及びAAVrh74からなる群から選択される、請求項18に記載のベクター。
  20. AAVベクターが、AAV9である、請求項19に記載のベクター。
  21. 請求項1~15のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド、又は請求項1620のいずれか1項に記載のベクターを含む、医薬組成物。
  22. 筋強直性ジストロフィー1型の治療又は予防用の、請求項21に記載の医薬組成物。
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