【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】嵌合视蛋白GPCR蛋白
[0001]本专利技术属于光遗传学领域,并且引入了另外的光敏嵌合视蛋白GPCR蛋白。具体地,本专利技术涉及包含光敏视蛋白和另外的GPCR蛋白的嵌合GPCR蛋白以及编码这些蛋白的核酸分子,以及工程改造此类核酸分子的方法。本专利技术进一步涉及包含嵌合视蛋白GPCR或编码它的核酸分子的衣壳、载体和颗粒,以及治疗应用,例如基于光激活和偶联到嵌合视蛋白GPCR蛋白的刻意选择的信号传导级联中的药物和基因治疗方法。本专利技术具体涉及视蛋白
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mGluR6嵌合蛋白以及它们在因光感受器变性而遭受视力丧失的人类或动物患者的基因治疗中的用途。
技术介绍
[0002]大约每3000人中就有一人患有导致光感受器变性和失明的基因突变。尽管光感受器丧失,但下游的视网膜神经元基本上保持完好。最近的研究表明,如果在光感受器丧失后将光可激活蛋白直接引入幸存的视网膜组织,则可以恢复光敏性和功能性视觉(Lagali P.S.等人,2008;van Wyk M等人,2015;Cehajic
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Kapetanovic J.等人,2015)。
[0003]WO 2012/174674披露了包含mGluR6的细胞内结构域的嵌合光敏G蛋白偶联受体(GPCR)蛋白。一种这样的嵌合GPCR蛋白包含光敏GPCR黑视蛋白以及mGluR6的IL2、IL3和CT,并且也被称为Opto
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mGluR6(van Wyk M等人,2015)。有利地,Opto
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mGluR6蛋白是内 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种嵌合视蛋白GPCR蛋白,所述嵌合视蛋白GPCR蛋白包含七个由细胞外环和细胞内环(EL和IL)连接的跨膜结构域(TM1至TM7),其中所述嵌合视蛋白GPCR蛋白包含上游视蛋白的光敏视蛋白部分,其中所述上游视蛋白部分包含共价结合发色团的发色团口袋,其中所述嵌合视蛋白GPCR蛋白包含第二GPCR蛋白(靶GPCR蛋白)的第二GPCR部分(靶GPCR部分),其中所述靶GPCR部分包含C末端结构域(靶GPCR
‑
CT);其特征在于,所述上游视蛋白部分进一步包含截短的C末端结构域(截短的视蛋白CT),截短位点位于所述上游视蛋白CT的近侧区域(O
‑
CT
‑
近侧区域)的远端处或远端下游,其中所述O
‑
CT
‑
近侧区域包含NR(K)Q基序和远侧方向上的接下来的7至13个氨基酸,由此所述嵌合视蛋白GPCR蛋白包含嵌合C末端结构域(嵌合CT);并且其中所述靶GPCR
‑
CT位于所述截短的视蛋白CT下游。2.根据权利要求1所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述O
‑
CT
‑
近侧区域的所述远端位于选自包括以下项的组的位置处
‑
螺旋8(H8)的远端处
‑
棕榈酰化位点处,或者
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对应于牛视紫红质中棕榈酰化位点的位置处。3.根据前述权利要求中的一项所述的嵌合视蛋白GPCR,在所述O
‑
CT
‑
近侧区域的远侧延伸的远端处包含所述上游视蛋白CT的所述截短位点其中所述O
‑
CT
‑
近侧区域的所述远侧延伸包含所述O
‑
CT
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近侧区域的所述远端的下游或特别是所述棕榈酰化位点的下游的多达5个或多达10个或多达16个或多达22个或多达28、29、30、31、32、33、34或35个氨基酸。4.根据权利要求3所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述上游视蛋白选自黑视蛋白的组。5.根据权利要求3所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述上游视蛋白选自包含长度为至少50、65、80、100、150或200个氨基酸的CT的一组视蛋白。6.根据前述权利要求中的一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述上游视蛋白部分包含直至所述截短位点的整个上游视蛋白,或者其中所述上游视蛋白部分包含所述上游视蛋白从E(DRY)基序直至所述截短位点的连续区域,或者其中所述上游视蛋白部分包含TM3、TM4、TM5、TM6和TM7以及任选地直至所述截短位点的所述截短的视蛋白CT。7.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述上游视蛋白部分包含跨膜结构域TM3和TM7,特别是包含跨膜结构域TM3至TM7、TM2至TM7或TM1至TM7。8.根据前述权利要求中的一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述上游视蛋白部分包含选自EL1、EL2、EL3和NT的细胞外结构域中的一个或多个。9.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述上游视蛋白部分来源于两种或更多种亲本视蛋白,特别是来源于两种亲本视蛋白。
10.根据前述权利要求中的一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述上游视蛋白部分包含来源于作为非人类视蛋白的亲本视蛋白的跨膜结构域,并且其中所述上游视蛋白部分进一步包含一个或两个或三个或所有来源于作为人类视蛋白的亲本视蛋白的细胞外结构域。11.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中TM7和所述截短的视蛋白CT来源于相同的亲本视蛋白。12.根据前述权利要求中的一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述上游视蛋白部分包含所有所述细胞外结构域、所有所述跨膜结构域和所有细胞内环。13.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述上游视蛋白部分包含直至所述上游视蛋白CT的所述截短位点的整个亲本上游视蛋白。14.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述上游视蛋白部分来源于单稳态视蛋白或来源于双稳态视蛋白或来源于三稳态视蛋白,特别是来源于双稳态视蛋白。15.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述上游视蛋白部分来源于选自包括以下项的视蛋白组的亲本视蛋白:
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黑视蛋白(OPN4)
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视紫红质(RHO)
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锥视蛋白(OPN1SW、OPN1LW和OPN1MW)
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水母视蛋白(cubop、JellyOP)
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跳蛛视紫红质(JSR1)
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侧视蛋白(PPO)
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神经视蛋白(OPN5)
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脑视蛋白(OPN3)。16.根据前述权利要求中的一项所述的嵌合视蛋白GPCR,所述嵌合视蛋白GPCR包含靶CT,所述靶CT是所述亲本靶GPCR的所述CT的功能变体,所述靶CT特别包含一个或多个氨基酸的缺失,特别是NPxxY基序与直至棕榈酰化位点或直至所述棕榈酰化位点近侧附近的氨基酸位置的任何氨基酸位置之间的N末端缺失。17.根据权利要求1所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述靶GPCR部分来源于非视蛋白GPCR或来源于称为靶视蛋白的第二视蛋白。18.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述靶CT部分来源于选自包括以下项的GPCR蛋白组的亲本靶GPCR:A类GPCR,特别是选自包括以下项的组:
‑
锥视蛋白,特别是OPN1SW、OPN1MW或OPN1LW,
‑
羟色胺受体,特别是5
‑
HT7,
‑
μ阿片受体,
‑
β
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肾上腺素能受体,特别是β1
‑
肾上腺素能受体、β2
‑
肾上腺素能受体和β3
‑
肾上腺素能受体;B类GPCR,特别是选自包括以下项的组:
‑
激素受体,特别是胰高血糖素受体(GCGR)C类GPCR,特别是选自包括以下项的组:
‑
GABA
B
受体,特别是GABA
B1
和GABA
B2
‑
代谢型谷氨酸受体,特别是mGluR6和mGluR5受体。19.根据前述权利要求中的一项所述的嵌合视蛋白GPCR蛋白,其中所述靶GPCR是A类GPCR或B类GPCR或除C类GPCR外的另一类GPCR中的GPCR,并且其中任选地,所述靶GPCR部分包含一个或多个选自IL1、IL2和IL3的细胞内环。20.根据前述权利要求中的一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述靶GPCR蛋白是C类GPCR,特别是mGluR6,并且其中所述C类靶GPCR部分任选地包含一个或多个选自IL1、IL2和IL3的细胞内环,条件是满足以下标准中的一个:A:在所述嵌合GPCR中,排除包含在所述上游视蛋白部分中的天然大小的IL3和所述C类GPCR的天然大小的IL2在对应于它们的天然位置的位置处的同时存在;B:所述上游视蛋白部分包含所有所述细胞内环IL1至IL3;C:所述上游视蛋白部分包含IL1,并且所述靶GPCR部分包含在相应位置处替代所述上游视蛋白IL2和IL3的IL2和IL3两者。21.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述嵌合视蛋白GPCR的所述CT进一步包含一个或多个选自以下元件组的序列元件:
‑
高尔基体输出信号
‑
膜运输序列
‑
编码荧光蛋白的序列元件,并且其中一个或多个所选择的元件以任何顺序独立地排列在所述嵌合视蛋白GPCR CT的所述C末端。22.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述嵌合视蛋白GPCR的所述CT包含作为选定输出信号的特别是内质网输出信号、更特别是来自Kir2.1的包含根据SEQ ID NO 86的氨基酸序列或由所述氨基酸序列组成的内质网输出信号,或特别是高尔基体输出信号、更特别是来自钾通道Kir2.1的包含根据SEQ ID NO 85的氨基酸序列或由所述氨基酸序列组成的高尔基体输出信号。23.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述嵌合视蛋白GPCR的所述CT包含作为选定序列元件的特别是来自视蛋白、更特别是来自视紫红质、最特别是包含根据SEQ ID NO 87的氨基酸序列或由所述氨基酸序列组成的膜运输序列。24.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述嵌合视蛋白GPCR的所述CT包含编码荧光蛋白、特别是mKate2、TurboFP635或mScarlet的选定序列元件,其中所述荧光蛋白与所述嵌合视蛋白GPCR的所述CT直接融合或者经由IRES或T2A序列连接。25.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述靶GPCR部分进一步包含IL1,并且其中所述靶GPCR的IL1替代所述上游视蛋白的IL1。
26.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述上游视蛋白的IL3被所述靶GPCR的IL3替代;或者其中所述上游视蛋白的IL3被嵌合IL3替代,其中所述靶GPCR的IL3替代所述视蛋白IL3内的可变区。27.根据前述权利要求中的一项所述的嵌合视蛋白GPCR,特别地其中所述靶GPCR是mGluR6,其中所述靶CT包含所述NR(K)Q基序处或上游的近端。28.根据前述权利要求中的一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述靶GPCR是mGluR6,并且其中mGluR6的IL3部分地替代所述视蛋白IL3的可变区,从而形成嵌合IL3。29.根据前述权利要求中的一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述靶GPCR是mGluR6,并且其中所述上游视蛋白部分进一步包含选自IL1、IL2和IL3的所述细胞内环中的一个或多个,条件是排除包含在所述上游视蛋白部分中的天然大小的IL3和包含在mGluR6部分中的天然大小的IL2在所述上游视蛋白
‑
mGluR6嵌合蛋白中的同时存在。30.根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述上游视蛋白部分来源于黑视蛋白并且包含所述NT、EL1至EL3、TM1至TM7、IL1和所述截短的视蛋白CT,并且其中所述靶GPCR部分来源于mGluR6并且包含IL2、IL3和所述CT,或者其中所述靶GPCR部分来源于hOPN1mw并且包含IL2、IL3和所述CT。31.根据权利要求1所述的嵌合视蛋白GPCR,所述嵌合视蛋白GPCR包含选自包括以下项的组的氨基酸序列:SEQ ID NO 2、SEQ ID NO 4、SEQ ID NO 6、SEQ ID NO 8、SEQ ID NO 10和SEQ ID NO 12、SEQ ID NO 14、SEQ ID NO 16、SEQ ID NO 18、SEQ ID NO 20、SEQ ID NO 22、SEQ ID NO 24、SEQ ID NO 26、SEQ ID NO 28、SEQ ID NO 30和SEQ ID NO 32、SEQ ID NO 34、SEQ ID NO 36、SEQ ID NO 38、SEQ ID NO 40、SEQ ID NO 42和SEQ ID NO 44。32.根据权利要求根据权利要求31所述的嵌合视蛋白GPCR,所述嵌合视蛋白GPCR包含选自包括以下项的组的氨基酸序列或由所述氨基酸序列组成:SEQ ID NO 18、SEQ ID NO 20、SEQ ID NO 22、SEQ ID NO 24、SEQ ID NO 26和SEQ ID NO 28。33.根据权利要求35所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述氨基酸序列是所述序列中任一个的变体,所述变体包含一个或多个选自以下项的变异
‑
保守氨基酸取代,
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1至多达3、5、8或15个氨基酸范围内的缺失,
‑
1至多达3、5、8或15个氨基酸范围内的插入,并且其中所述嵌合视蛋白
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GPCR蛋白表现出对所述靶GPCR特异的Gα蛋白的光激活依赖性结合。34.根据权利要求35或36所述的嵌合视蛋白GPCR,其中所述氨基酸序列是这些序列中任一个的变体,所述变体具有至少85%、至少90%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%的同一性。35.一种肽,所述肽包含来源于亲本视蛋白CT和亲本靶GPCR CT的嵌合C末端结构域(嵌合CT),特别是包含根据前述权利要求中的任一项所述的嵌合视蛋白GPCR蛋白的嵌合C末端
结构域(嵌合CT),其中所述肽包含视蛋白的截短的C末端结构域(截短的视蛋白
‑
CT),所述截短的C末端结构域包括所述CT的近侧区域,特别是包括螺旋8(H8)和分别对应于牛视紫红质的C322或C323的棕榈酰化位点,并且任选地进一步包括所述视蛋白的所述棕榈酰化位点下游的多达33、34或35个氨基酸,其中所述肽进一步包含靶GPCR的C末端结构域(靶GPCR CT)或其功能变体,特别是功能片段,其中所述靶GPCR CT位于所述截短的视蛋白CT的下游。36.一种核酸分子,所述核酸分子编码根据前述权利要求中的一项所述的嵌合视蛋白
‑
GPCR蛋白或肽。37.根据权利要求36所述的核酸分子,所述核酸分子包含编码嵌合视蛋白GPCR的核酸序列,所述嵌合视蛋白GPCR由与选自包括以下项的组的氨基酸序列具有至少90%或至少95%或至少98%同一性的氨基酸序列组成:SEQ ID NO 2、SEQ ID NO 4、SEQ ID NO 6、SEQ ID NO 8、SEQ ID NO 10和SEQ ID NO 12、SEQ ID NO 14、SEQ ID NO 16、SEQ ID NO 18、SEQ ID NO 20、SEQ ID NO 22、SEQ ID NO 24、SEQ ID NO 26、SEQ ID NO 28、SEQ ID NO 30和SEQ ID NO 32、SEQ ID NO 34、SEQ ID NO 36、SEQ ID NO 38、SEQ ID NO 40、SEQ ID NO 42和SEQ ID NO 44。38.根据权利要求36所述的核酸分子,所述核酸分子包含与选自包括以下项的组的核酸序列具有至少70%或80%或90%同一性的核酸序列:SEQ ID NO 1、SEQ ID NO 3、SEQ ID NO 5、SEQ ID NO 7、SEQ ID NO 9和SEQ ID NO 11、SEQ ID NO 13、SEQ ID NO 15、SEQ ID NO 17、SEQ ID NO 19、SEQ ID NO 21、SEQ ID NO 23、SEQ ID NO 25、SEQ ID NO 27、SEQ ID NO 29和SEQ ID NO 31SEQ ID NO 33、SEQ ID NO 35、SEQ ID NO 37、SEQ ID NO 39、SEQ ID NO 41和SEQ ID NO 43。39.根据权利要求36所述的核酸分子,所述核酸分子包含选自包括以下项的组的核酸序列或由所述核酸序列组成:SEQ ID NO 17、SEQ ID NO 19、SEQ ID NO 21、SEQ ID NO 23、SEQ ID NO 25和SEQ ID NO 27。40.一种AAV衣壳多肽,所述AAV衣壳多肽在医学治疗中使用以将根据权利要求35至39中的一项所述的核酸分子递送到靶细胞。41.根据权利要求40所述使用的AAV衣壳多肽,其中所述衣壳蛋白是AAV2、AAV2(7m8)或AAV8(BP2)的衣壳蛋白。42.根据权利要求41所述使用的AAV衣壳多肽,其中所述衣壳多肽是AAV2衣壳多肽并且在野生型AAV2的氨基酸587与588之间包含氨基酸插入片段,其中所述肽插入片段包含选自包括以下项的肽序列组的序列或由所述序列组成:
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SASEAST(SEQ ID NO 60)
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TPPSITA(SEQ ID NO 61)
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PRTPHTA(SEQ ID NO 62)
‑
NHAPNHC(SEQ ID NO 63)。43.根据权利要求41或42所述使用的AAV衣壳多肽其中所述AAV2衣壳包含7至13个氨基酸的多肽,
其中特别地,所述肽插入片段包含根据权利要求42所述的肽插入片段,并且进一步包含一个或两个侧接接头,其中所述接头在任一侧上包含多达1、2、3、4或5个氨基酸,条件是所述接头中氨基酸的总数不超过6个氨基酸,其中特别地,所述接头在任一侧上包含2或3个氨基酸,并且其中所述接头包含选自以下项的氨基酸或由所述氨基酸组成:i.氨基酸G和A,或者ii.氨基酸A、N、L、T、R、G、A、N、L和R,特别是A、L、N、R,其中更特别地,所述氨基酸中的至少一种选自N和R。44.根据权利要求43所述使用的AAV衣壳多肽,所述AAV衣壳多肽在野生型AAV2的N587与R588之间包含肽插入片段,所述肽插入片段选自
‑
AAASASEASTAA(SEQ ID NO 64),
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AAATPPSITAAA(SEQ ID NO 65),
‑
AAAPRTPHTAAA(SEQ ID NO 66),
‑
NLANHAPNHCAR(SEQ ID NO 67),
‑
NLAPRTPHTAAR(SEQ ID NO 68)。45.一种腺相关病毒(AAV)衣壳多肽,所述AAV衣壳多肽在野生型AAV血清型2(AAV2)的587至592之间、特别是AAV血清型2的N587与R588之间的位置处或在另一种血清型的AAV中与其同源的位置处包含肽插入片段,其中所述肽插入片段选自包括以下项的序列组:
‑
NLANHAPNHCAR(SEQ ID NO 67)
‑
NLAPRTPHTAAR(SEQ ID NO 68)。46.根据权利要求40至44中的一项所述使用的AAV衣壳多肽或根据权利要求45所述的AAV衣壳其中所述衣壳包含选自以下项的突变中的一个或多个:a.在氨基酸位置252、272、444、500、700、704和/或730处酪氨酸(Y)突变为苯丙氨酸(F);以及/或者b.在氨基酸位置491处苏氨酸(T)突变为缬氨酸(V)。47.根据权利要求42所述使用的AAV衣壳多肽或根据权利要求45或根据权利要求45和权利要求46所述的AAV衣壳,所述AAV衣壳多肽或所述AAV衣壳特别包含根据SEQ ID NO 74的氨基酸序列或由所述氨基酸序列组成。48.一种核酸分子,所述核酸分子编码根据权利要求40至47中的一项所述的AAV衣壳。49.根据权利要求48所述的核酸分子,其中所述核酸分子包含编码选自AAV2、AAV2(7m8)或AAV8(BP2)或AAV2(NHAPNHC)或AAV2(PRTPHTA)的衣壳多肽的核酸序列或由所述核酸序列组成。50.根据权利要求48或49所述的核酸分子,其中所述核酸分子包含编码衣壳多肽的核酸序列或由所述核酸序列组成,所述衣壳多肽包含在AAV2基因组的N587与R588之间具有肽插入片段的氨基酸序列,所述肽插入片段选自
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AAASASEASTAA(SEQ ID NO 64),
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AAATPPSITAAA(SEQ ID NO 65),
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AAAPRTPHTAAA(SEQ ID NO 66),
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NLANHAPNHCAR(SEQ ID NO 67),
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NLAPRTPHTAAR(SEQ ID NO 68)。51.根据权利要求48至50中的一项所述的核酸分子,其中所述核酸分子包含转基因,其中特别地,所述转基因编码嵌合视蛋白GPCR,并且特别地包含选自包括以下项的组的核酸序列或由所述核...
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