向性修饰的重组病毒粒子和其用于将遗传物质靶向引入至人类细胞中的用途制造技术

技术编号:23773798 阅读:32 留言:0更新日期:2020-04-12 02:33
本文提供通过特异性蛋白质:蛋白质结合对重定向重组病毒衣壳粒子的组合物和方法,所述特异性蛋白质:蛋白质结合对形成共价键,例如异肽键以在衣壳蛋白上显示靶向配体,其中所述靶向配体特异性结合在所关注的细胞上表达的细胞表面标记。

Targeted modified recombinant virus particles and their application in targeting genetic material into human cells

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】向性修饰的重组病毒粒子和其用于将遗传物质靶向引入至人类细胞中的用途序列表的引用经由EFSWEB作为文本文件提交编写在文件10359WO01_ST25.txt中的序列表为183千字节,于2018年6月27日创建,且以引用的方式并入本文中。
本文的公开内容大体上涉及适用于将遗传物质靶向引入至细胞中的向性修饰的重组病毒粒子,和包括其的组合物。
技术介绍
将基因递送至特定靶细胞中已成为用于潜在治疗多种慢性和遗传疾病的现代医学中最重要的技术之一。迄今为止,基因疗法的临床应用的进展受到缺乏理想基因递送媒剂的限制。为了实现成功治疗,基因递送媒剂必须能够转导靶细胞,同时避免转导非靶细胞。确切地说,当病毒的天然向性不满足所需的治疗靶组织或细胞类型时,需要重组病毒粒子,其中天然向性被消除或减弱且所需向性被成功地工程化。(Buchholz等人,)近年来,已使用非包膜病毒(例如包括由无包膜(例如脂质双层)的病毒衣壳蛋白形成的衣壳的病毒),如腺相关病毒(AAV)和腺病毒(Ad),以及包膜病毒(例如衣壳被脂质双层包围的病毒),如逆转录病毒、慢病毒和单纯疱疹病毒实现载体开发的最大进展。基于AAV的载体已成为许多研究的焦点,因为AAV仅具有轻微免疫原性且能够在体内转导大范围的物种和组织而无毒性迹象。AAV为小的、无包膜的单链DNA病毒。AAV基因组为4.7kb,且其特征在于两个反向末端重复序列(ITR)和两个分别编码Rep蛋白和Cap蛋白的开放阅读框。两个ITR为AAV复制和衣壳化所需的唯一顺式元件。Rep阅读框编码分子量为78kD、68kD、52kD和40kD的四种蛋白质。这些蛋白质主要用于调节AAV基因组的转录和复制。Cap阅读框编码分子量为83-85kD(VP1)、72-73kD(VP2)和61-62kD(VP3)的三种结构(衣壳)病毒蛋白(VP)。AAV病毒粒子中超过80%的总蛋白包括VP3;在成熟病毒粒子中,以大致1:1:10的相对丰度发现VP1、VP2和VP3。在体外,三种蛋白质自发地组装成病毒粒子样结构,例如病毒衣壳。因此,看起来感染的细胞中的病毒衣壳形成独立于病毒DNA合成而进行(由Kotin等人(1994)《人类基因治疗(Hum.GeneTher.)》5:793综述)。在所有已知AAV血清型中,AAV2可能是最充分表征的血清型,因为首先制得其感染性克隆。(Samulski等人(1982)《美国国家科学院院刊(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)》,79:2077-2081)。随后,也已确定了若干AAV血清型的全序列(参见例如Rutledge等人(1998)《病毒学杂志(J.Virol.)》,72:309-319;Gao等人(2005)《当今基因疗法(Curr.Gen.Ther.)》5(3)285-97;Chiorini等人(1997)《病毒学杂志》,71:6823-6833;S.Muramatsu等人,(1996)《病毒学(Virol.)》,221:208-217)。一般来说,所有AAV共用超过80%的鉴别核苷酸序列。AAV是人类基因疗法的有前景的载体,因为不同于其它病毒载体,尚未显示AAV与任何已知人类疾病相关且一般不被视为致病性的。(Muzyczka等人(1992)《微生物学和免疫学的当前主题(CurrentTopicsinMicrobiologyandImmunology)》,158:97-129)。此外,AAV以相对较低免疫原性安全地转导有丝分裂期后的组织,且尽管病毒可偶尔整合至宿主染色体中,但其极不频繁地整合至人类染色体19中的安全港基因座中,且仅当Rep蛋白以反式供应时才如此。AAV基因组在感染的细胞中快速循环和串联,且在感染的细胞中以稳定的游离型状态存在,以长期稳定地表达其有效负载。多种病毒(包含AAV)经由病毒/配体:细胞/受体相互作用感染细胞,最终由感染的细胞引起病毒内吞。这种配体:受体相互作用是许多病毒载体研究的焦点,且可被操纵以将病毒的天然向性从天然地容许被野生型病毒感染的细胞重定向至非天然靶细胞,例如通过由靶细胞表达的受体。理论上,朝向任何细胞表面蛋白或标记再靶向载体应导致感染,因为大部分细胞表面受体涉及内吞作用的途径,组成型(例如用于再循环)或配体诱导的(例如受体介导的)。这些受体集群在网格蛋白包覆的小窝中,通过网格蛋白包覆的囊泡进入细胞,穿过酸化内体,在所述内体中分选受体,且接着再循环至细胞表面,变为储存于细胞内,或在溶酶体中降解。因此,用于再靶向病毒载体的平台通常旨在消除病毒载体的天然向性且将病毒载体重定向至仅由或主要由靶细胞表达的受体或标记。使用病毒载体进行靶向基因疗法的许多进展可总结为病毒载体的非重组(非基因)或重组(基因)修饰,其引起病毒载体的天然向性的假型化、扩增和/或再靶向。(综述于Nicklin和Baker(2002)《当前基因疗法(Curr.GeneTher.)》2:273-93;Verheiji和Rottier(2012)《病毒学发展(AdvancesVirol)》2012:1-15中)。最受欢迎的方法是对病毒衣壳蛋白,且因此对病毒衣壳的表面进行重组基因修饰。另一方面,在间接重组方法中,病毒衣壳经异源“骨架”修饰,所述骨架接着连接至接附子。接附子结合至骨架和靶细胞两者。在直接重组靶向方法中,将靶向配体直接插入至病毒衣壳中或偶联至病毒衣壳,即,蛋白质病毒衣壳经修饰以表达异源配体。配体接着重定向(例如结合)优先或仅仅表达于靶细胞上的受体或标记。每种方法具有优点和缺点。基因修饰病毒的能力需要维持衣壳的结构,且将靶向配体或骨架置于衣壳蛋白内将耐受并适当地显示靶向配体或骨架的位置。例如,引入至病毒蛋白中的靶向配体或骨架将必须满足尺寸限制以免干扰修饰的衣壳的结构,这使得以下成为可能:直接配体或骨架可能不会由衣壳恰当地呈现和/或限制可供用作靶向配体或骨架的天然存在的分子的谱。另外,直接插入至病毒衣壳中的靶向配体的使用不是模块化的,且必须针对每一目标重新工程化。虽然骨架平台在所用的接附子的灵活性和模块化性质中有利,但病毒粒子和接附子上的骨架以离子方式相互作用且保持两个独立的实体,且其相互作用的固有不稳定性可限制其在体内的效用。可能难以利用此类双组分系统实现最佳转导效率。明显地,仍需要维持修饰的病毒结构的完整性,同时仍适用于将所关注的核酸靶向转移至多种靶细胞的病毒载体系统。
技术实现思路
本文描述一种病毒再靶向策略,其通过利用特异性结合对的第一成员和第二同源成员来解决先前再靶向策略中固有的问题,所述第一成员和第二同源成员特异性相互作用,以形成化学(优选地共价)键。当显示于衣壳蛋白上时,第一成员充当与第二同源成员融合的任何靶向配体的骨架,但在第一成员和第二同源成员结合后,形成异肽键,且重组病毒粒子充当单组分靶向载体。本文提供重组病毒粒子(例如重组病毒衣壳蛋白、包括重组病毒衣壳蛋白的重组病毒衣壳和/或包括囊封所关注的核苷酸的重组病毒衣壳的重组病毒载体),其经基因修饰以显示包括特异性结合对的第本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种重组病毒衣壳蛋白,其包括可操作地连接于所述衣壳蛋白的蛋白质:蛋白质结合对的第一成员,任选地其中所述第一成员为肽标签,且任选地其中所述第一成员和/或突变降低或消除所述衣壳蛋白的天然向性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170627 US 62/525,7081.一种重组病毒衣壳蛋白,其包括可操作地连接于所述衣壳蛋白的蛋白质:蛋白质结合对的第一成员,任选地其中所述第一成员为肽标签,且任选地其中所述第一成员和/或突变降低或消除所述衣壳蛋白的天然向性。


2.根据权利要求1所述的重组病毒衣壳蛋白,其进一步包括所述蛋白质:蛋白质结合对的第二同源成员,其中所述第一和第二成员由共价键结合。


3.根据权利要求2所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述共价键为异肽键。


4.根据权利要求2至3中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述第二成员可操作地连接于靶向配体,任选地其中所述靶向配体为结合部分。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述第一成员由将所述第一成员连接至所述衣壳蛋白的第一和/或第二连接子侧接,且其中所述第一和/或第二连接子的长度各自独立地为至少一个氨基酸。


6.根据权利要求5所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述第一和第二连接子不相同。


7.根据权利要求5所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述第一和第二连接子相同且长度为10个氨基酸。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其进一步包括在涉及所述病毒衣壳蛋白与其天然受体的结合的氨基酸位置处的突变,其中所述突变包括将异源肽插入至所述衣壳蛋白中、用异源肽取代所述衣壳蛋白的一个或多个氨基酸、所述衣壳蛋白的一个或多个氨基酸的缺失或其组合。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述重组病毒衣壳蛋白的转导效率:
(i)降低10%,
(ii)降低20%,
(iii)降低30%,
(iv)降低40%,
(v)降低50%,
(vi)降低60%,
(vii)降低70%,
(viii)降低80%,
(ix)降低90%,或
(x)被消除。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述病毒衣壳蛋白衍生自腺相关病毒(AAV)的衣壳基因,其中所述衣壳基因编码AAVVP1、VP2和/或VP3衣壳蛋白,且任选地进一步包括在涉及所述衣壳的结合的氨基酸位置处的突变。


11.根据权利要求10所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述AAV选自由以下组成的群组:AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8和AAV9。


12.根据权利要求10所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述腺相关病毒为AAV2。


13.根据权利要求10所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述腺相关病毒为AAV9。


14.根据权利要求1至13中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述蛋白质:蛋白质结合对为:
(i)SpyTag:SpyCatcher,
(ii)SpyTag:KTag,
(iii)Isopeptag:pilin-C,
(iv)SnoopTag:SnoopCatcher,或
(v)SpyTag002:SpyCatcher002。


15.根据权利要求1至14中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述第一成员和任何连接子在一起的长度不超过约50个氨基酸。


16.根据权利要求1至15中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述第一成员为SpyTag。


17.根据权利要求2至16中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述第二同源成员为SpyCatcher。


18.根据权利要求2至16中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述第二同源成员为KTag。


19.根据权利要求2至15中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述第一成员为KTag且所述第二同源成员为SpyTag。


20.根据权利要求2至15中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述第一成员为SnoopTag且所述第二同源成员为SnoopCatcher。


21.根据权利要求2至15中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述第一成员为isopeptag且所述第二同源成员为Pilin-C。


22.根据权利要求2至15中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述第一成员为SpyTag002且所述第二同源成员为SpyCatcher002。


23.根据权利要求1至22中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中相比于包括适当靶向配体的所述病毒衣壳蛋白或衣壳,所述重组病毒衣壳蛋白或包括所述重组病毒衣壳蛋白的病毒衣壳在不存在所述适当靶向配体的情况下具有减少至消除的对靶细胞的感染。


24.根据权利要求4至23中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述结合部分为抗体或其部分。


25.根据权利要求24所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述抗体或其部分与SpyCatcher融合。


26.根据权利要求25所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述抗体或其部分与连接子在C端融合,且所述连接子与SpyCatcher在所述连接子的C端融合。


27.根据权利要求26所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述连接子包括阐述为SEQIDNO:48(GSGESG)的序列。


28.根据权利要求4至27中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述靶向配体包括阐述为SEQIDNO:46的氨基酸序列。


29.根据权利要求4至28中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述靶向配体特异性结合细胞表面分子,任选地其中细胞表面标记为
(i)脱唾液酸糖蛋白1(ASGR1),
(ii)ENTPD3,
(iii)PTPRN,
(iv)CD20,
(v)CD63,或
(vi)Her2。


30.根据权利要求29所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述细胞表面分子为脱唾液酸糖蛋白1(ASGR1)。


31.根据权利要求29所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述细胞表面分子为CD63。


32.根据权利要求29所述的重组病毒衣壳蛋白,其中所述细胞表面分子为ENTDP3。


33.一种重组病毒衣壳,其包括根据权利要求1至32中任一项所述的重组病毒衣壳蛋白。


34.根据权利要求33所述的重组病毒衣壳,其进一步包括缺少特异性结合对的任何成员的参考病毒衣壳蛋白。


35.根据权利要求34所述的重组病毒衣壳,其中所述重组病毒衣壳蛋白和所述参考病毒衣壳蛋白各自包括涉及病毒粒...

【专利技术属性】
技术研发人员:L·萨宾C·舍恩赫尔A·N·伊科诺米迪斯C·基拉索斯A·J·莫菲
申请(专利权)人:瑞泽恩制药公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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