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
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Description
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。
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。
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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
(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)。
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。
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H2O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。
Lenti-Pac 293Ta細胞株(Genecopoeia #LT008)を6ウェル細胞培養皿(VWR #10062-892)に0.8-1.0x106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%CO2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。
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0.05×106細胞/ウェルで播種し、37℃/5%CO2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。
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)。
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)。
(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血清型9(AAV9)粒子は、Hyperflask(Corning #10030)あたり0.86×107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。
AAVのゲノム力価を表2に示す。
(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%CO2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% CO2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。
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。
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)。
(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。
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。
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)。
(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。
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)。
(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、5×106細胞/ディッシュで播種し、37℃/5%CO2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。
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%CO2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%CO2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2×109vg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。
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% CO2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。
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。
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。
(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% CO2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。
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。
(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。
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。
Claims (22)
- 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。 - 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。
- 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。
- 転写抑制因子が、KRABである、請求項3に記載のポリヌクレオチド。
- 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1~4のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
- dCas9が、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)に由来する、請求項5に記載のポリヌクレオチド。
- 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1~6のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
- 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7に記載のポリヌクレオチド。
- 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8に記載のポリヌクレオチド。
- 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7~9のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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7~13のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- AAVベクターが、AAV9である、請求項19に記載のベクター。
- 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16~20のいずれか1項に記載のベクターを含む、医薬組成物。
- 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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