(57)【要約】老化細胞またはがん細胞などの老化、疾患、または他の状態に関連する標的細胞を含む標的細胞内でのアポトーシス促進性タンパク質などの治療用タンパク質の標的細胞特異的産生のための核酸ベースの発現コンストラクトが提供される。核酸ベースの発現コンストラクトを送達するための膜融合性脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）製剤およびシステムを含む製剤およびシステム、ならびに、老化、疾患、または他の状態に関連する標的細胞、特に老化細胞またはがん細胞である標的細胞における、アポトーシス促進性タンパク質などの治療用タンパク質の標的細胞特異的産生のための発現コンストラクトを含む膜融合性ＬＰＮ製剤などの製剤のインビボ投与によって、そのようなコンストラクト、製剤およびシステムを作製し使用する方法もまた提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的細胞内での治療用タンパク質の標的化産生のための発現コンストラクトであって、
ａ．各々が標的細胞内で産生される１つ以上の因子に応答して活性化される転写プロモーターと、
ｂ．前記転写プロモーターに作動可能に連結され、その調節制御下にある核酸であって、前記核酸が、前記標的細胞を含む細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除することができる治療用タンパク質をコードする、核酸と、を含む、発現コンストラクト。
【請求項２】
前記転写プロモーターが、前記標的細胞内で活性化されるが、前記疾患と関連していない正常哺乳動物細胞内で活性化されない、請求項１に記載の発現コンストラクト。
【請求項３】
前記因子の少なくとも１つが、前記疾患と関連していない前記正常哺乳動物細胞内で産生されない、請求項２に記載の発現コンストラクト。
【請求項４】
前記正常哺乳動物細胞が、正常ヒト細胞である、請求項３に記載の発現コンストラクト。
【請求項５】
前記正常ヒト細胞が、正常骨格筋芽細胞、正常脂肪細胞、眼の正常細胞、正常脳細胞、正常肝細胞、正常結腸細胞、正常肺細胞、正常膵臓細胞、および／または正常心臓細胞からなる群から選択され、前記正常細胞が、疾患、状態、または老化に関連していない、請求項４に記載の発現コンストラクト。
【請求項６】
前記標的細胞が、哺乳動物細胞および細菌細胞からなる群から選択される、請求項１に記載の発現コンストラクト。
【請求項７】
前記標的細胞が哺乳動物細胞である、請求項６に記載の発現コンストラクト。
【請求項８】
前記哺乳動物標的細胞が、老化細胞、がん細胞、および感染症因子に感染している細胞からなる群から選択されるヒト細胞である、請求項７に記載の発現コンストラクト。
【請求項９】
前記ヒト標的細胞が老化細胞である、請求項８に記載の発現コンストラクト。
【請求項１０】
前記転写プロモーターが、ｐ１６ＩＮＫ４ａ／ＣＤＫＮ２Ａ転写プロモーターおよびｐ２１／ＣＤＫＮ１Ａ転写プロモーターからなる群から選択される、請求項９に記載の発現コンストラクト。
【請求項１１】
前記転写プロモーターが、ＳＰ１、ＥＴＳ１、ＥＴＳ２、およびｐ５３／ＴＰ５３からなる群から選択される因子に応答性である、請求項９に記載の発現コンストラクト。
【請求項１２】
前記核酸が、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼからなる群から選択される治療用タンパク質をコードする、請求項９に記載の発現コンストラクト。
【請求項１３】
前記治療用タンパク質が、前記標的細胞において細胞死を誘導する、請求項９に記載の発現コンストラクト。
【請求項１４】
前記誘導された細胞死が、アポトーシス、ネクローシス／ネクロトーシス、オートファジー性細胞死、小胞体ストレス関連細胞傷害性、分裂期細胞死、パラトーシス、ピロトーシス、ピロネクローシス、およびエントーシフスからなる群から選択される細胞プロセスを介して起こる、請求項１３に記載の発現コンストラクト。
【請求項１５】
前記ヒト哺乳動物標的細胞ががん細胞である、請求項８に記載の発現コンストラクト。
【請求項１６】
前記がん細胞が、脳腫瘍細胞、前立腺がん細胞、肺がん細胞、結腸直腸がん細胞、乳がん細胞、肝臓がん細胞、血液がん細胞、および骨がん細胞からなる群から選択される、請求項１３に記載の発現コンストラクト。
【請求項１７】
前記転写プロモーターが、ｐ２１ｃｉｐ１／ｗａｆ１プロモーター、ｐ２７ｋｉｐ１プロモーター、ｐ５７ｋｉｐ２プロモーター、ＴｄＴプロモーター、Ｒａｇ−１プロモーター、Ｂ２９プロモーター、Ｂｌｋプロモーター、ＣＤ１９プロモーター、ＢＬＮＫプロモーター、およびλ５プロモーターからなる群から選択される、請求項１３に記載の発現コンストラクト。
【請求項１８】
前記転写プロモーターが、ＥＢＦ３、Ｏ／Ｅ−１、Ｐａｘ−５、Ｅ２Ａ、ｐ５３、ＶＰ１６、ＭＬＬ、ＨＳＦ１、ＮＦ−ＩＬ６、ＮＦＡＴ１、ＡＰ−１、ＡＰ−２、ＨＯＸ、Ｅ２Ｆ３、および／またはＮＦ−κΒ転写因子からなる群から選択される因子に応答性である、請求項１３に記載の発現コンストラクト。
【請求項１９】
前記核酸が、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼからなる群から選択される治療用タンパク質をコードする、請求項１３に記載の発現コンストラクト。
【請求項２０】
前記標的細胞が、感染症因子に感染しているヒト細胞、または細菌細胞である、請求項８に記載の発現コンストラクト。
【請求項２１】
前記感染性因子が、ヘルペスウイルス、ポリオウイルス、肝炎ウイルス、レトロウイルスウイルス、インフルエンザウイルス、およびライノウイルスからなる群から選択されるウイルスである、請求項２０に記載の発現コンストラクト。
【請求項２２】
前記核酸が、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼからなる群から選択される治療用タンパク質をコードする、請求項２０に記載の発現コンストラクト。
【請求項２３】
標的細胞内での治療用タンパク質の標的化産生のためのシステムであって、
ａ．細胞に核酸を送達することができるベクターであって、前記ベクターが発現コンストラクトを含む、ベクターと、
ｂ．標的細胞内での治療用タンパク質の前記標的化産生のための発現コンストラクトであって、前記発現コンストラクトが、
ｉ．各々が前記標的細胞内で産生される１つ以上の因子に応答して活性化される転写プロモーターと、
ｉｉ．前記転写プロモーターに作動可能に連結され、その調節制御下にある核酸であって、前記核酸が、前記標的細胞を含む細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除することができる治療用タンパク質をコードする核酸と、を含む、発現コンストラクトと、を含む、システム。
【請求項２４】
前記ベクターが、リポソーム、ウイルスベクター、ナノ粒子、ポリプレックス、およびデンドリマーからなる群より選択される、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記ベクターがリポソームであり、前記リポソームが膜融合性ペプチドを含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ベクターがウイルスベクターであり、前記ウイルスベクターが、単純ヘルペスウイルスベクター、レンチウイルスベクター、アデノウイルスベクター、およびアデノ随伴ウイルスベクターからなる群から選択されるものを含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
前記ベクターがナノ粒子であり、前記ナノ粒子が、金ナノ粒子、シリカナノ粒子、酸化鉄ナノ粒子、チタンナノ粒子、ヒドロゲルナノ粒子、およびリン酸カルシウムナノ粒子を含むものからなる群から選択される、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２８】
前記転写プロモーターが、前記標的細胞内で活性化されるが、前記疾患と関連していない正常哺乳動物細胞内で活性化されない、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２９】
前記因子の少なくとも１つが、前記疾患と関連していない前記正常哺乳動物細胞内で産生されない、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３０】
前記哺乳動物標的細胞が、老化細胞、がん細胞、および感染症因子に感染している細胞からなる群から選択されるヒト細胞である、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３１】
前記ヒト標的細胞が老化細胞である、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記転写プロモーターが、ｐ１６ＩＮＫ４ａ／ＣＤＫＮ２Ａ転写プロモーターおよびｐ２１／ＣＤＫＮ１Ａ転写プロモーターからなる群から選択される、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３３】
前記転写プロモーターが、ＳＰ１、ＥＴＳ１、ＥＴＳ２、およびｐ５３／ＴＰ５３からなる群から選択される因子に応答性である、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記核酸が、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼからなる群から選択される治療用タンパク質をコードする、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３５】
前記治療用タンパク質が、前記標的細胞において細胞死を誘導する、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記誘導された細胞死が、アポトーシス、ネクローシス／ネクロトーシス、オートファジー性細胞死、小胞体ストレス関連細胞傷害性、分裂期細胞死、パラトーシス、ピロトーシス、ピロネクローシス、およびエントーシフスからなる群から選択される細胞プロセスを介して起こる、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記ヒト哺乳動物標的細胞ががん細胞である、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３８】
前記がん細胞が、脳腫瘍細胞、前立腺がん細胞、肺がん細胞、結腸直腸がん細胞、乳がん細胞、肝臓がん細胞、血液がん細胞、および骨がん細胞からなる群から選択される、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記転写プロモーターが、ｐ２１ｃｉｐ１／ｗａｆ１プロモーター、ｐ２７ｋｉｐ１プロモーター、ｐ５７ｋｉｐ２プロモーター、ＴｄＴプロモーター、Ｒａｇ−１プロモーター、Ｂ２９プロモーター、Ｂｌｋプロモーター、ＣＤ１９プロモーター、ＢＬＮＫプロモーター、およびλ５プロモーターからなる群から選択される、請求項３７に記載のシステム。
【請求項４０】
前記転写プロモーターが、ＥＢＦ３、Ｏ／Ｅ−１、Ｐａｘ−５、Ｅ２Ａ、ｐ５３、ＶＰ１６、ＭＬＬ、ＨＳＦ１、ＮＦ−ＩＬ６、ＮＦＡＴ１、ＡＰ−１、ＡＰ−２、ＨＯＸ、Ｅ２Ｆ３、および／または、ＮＦ−κΒからなる群から選択される因子に応答性である、請求項３７に記載のシステム。
【請求項４１】
前記核酸が、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼからなる群から選択される治療用タンパク質をコードする、請求項３７に記載のシステム。
【請求項４２】
前記標的細胞が、感染症因子に感染しているヒト細胞である、請求項３０に記載のシステム。
【請求項４３】
前記感染性因子が、ヘルペスウイルス、ポリオウイルス、肝炎ウイルス、レトロウイルスウイルス、インフルエンザウイルス、およびライノウイルスからなる群から選択されるウイルスである、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
前記核酸が、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼからなる群から選択される治療用タンパク質をコードする、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４５】
標的細胞の増殖を減少、防止、および／または排除するための方法であって、前記方法が、標的細胞を、前記標的細胞内での治療用タンパク質の標的化産生のためのシステムと接触させることを含み、前記システムが、
ａ．細胞に核酸を送達することができるベクターであって、前記ベクターが発現コンストラクトを含む、ベクターと、
ｂ．標的細胞内での治療用タンパク質の前記標的化産生のための発現コンストラクトであって、前記発現コンストラクトが、（ｉ）各々が前記標的細胞内で産生される１つ以上の因子に応答して活性化される転写プロモーターと、（ｉｉ）前記転写プロモーターに作動可能に連結され、その調節制御下にある核酸であって、前記核酸が治療用タンパク質をコードする核酸と、を含む発現コンストラクトと、を含み、
前記標的細胞内での前記治療用タンパク質の産生が、前記標的細胞の増殖、および／または生存を、減少、防止、および／または排除する、方法。
【請求項４６】
標的細胞を有する患者における疾患または状態の治療のための方法であって、前記方法が、標的細胞内での治療用タンパク質の標的化産生のためのシステムを前記患者に投与することを含み、前記システムが、
ａ．細胞に核酸を送達することができるベクターであって、前記ベクターが発現コンストラクトを含む、ベクターと、
ｂ．  標的細胞内での治療用タンパク質の前記標的化産生のための発現コンストラクトであって、前記発現コンストラクトが、（ｉ）各々が前記標的細胞内で産生される１つ以上の因子に応答して活性化される転写プロモーターと、（ｉｉ）前記転写プロモーターに作動可能に連結され、その調節制御下にある核酸であって、前記核酸が治療用タンパク質をコードする核酸と、を含む、発現コンストラクトと、を含み、前記標的細胞内での前記治療用タンパク質の産生が、前記標的細胞の増殖、および／または生存を、減少、防止、および／または排除し、それによって前記患者の疾患または状態を緩徐化、回復、および／または排除する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
このＰＣＴ特許出願は、２０１８年１月９日に出願され、２０１７年１月９日に出願された米国仮特許出願第６２／４４４，３６０号の権益を主張する。米国仮特許出願第６２／４４４，３６０号は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
配列表
本出願は、２０１８年１月９日に作成され、４４，４５５バイトのサイズを有する「ＯＳＩＮ−０１−０２０２ＷＯ０１＿２０１８−０１−０９＿ＳＥＱＬＩＳＴ＿ＳＴ２５」という表題のテキストファイルとしての電子フォーマットの配列表を含む。テキストファイル「ＯＳＩＮ−０１−０２０２ＷＯ０１＿２０１８−０１−０９  ＳＥＱＬＩＳＴ  ＳＴ２５」の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
本開示は、概して、疾患の治療、長寿の促進、アンチエイジング、および健康増進を含む、医学分野に関する。より具体的には、本開示は、老化、疾患、および他の状態に関連する細胞の増殖および／または生存を減少させるための組成物および方法に関する。治療用タンパク質の標的細胞特異的発現のための発現コンストラクトが提供され、このコンストラクトは、標的細胞内に存在するが、正常な非標的細胞には存在しないかまたは実質的に低下している、転写調節機能を含む独特の細胞内機能を利用する。そのような発現コンストラクトは、核酸を標的細胞に送達するためのベクターを含むシステムで使用され、このベクターは、膜融合性脂質ナノ粒子、および任意選択で、発現コンストラクトの標的細胞への送達を促進するための標的化部分を含み得るが必ずしも必須ではない。
【０００４】
［背景技術］
望ましくない表現型を有するがん細胞、老化細胞、および他の細胞は、ヒトの一生の間に蓄積する可能性があり、適切な治療をしなければ、そのような細胞はヒトの罹患率、そして最終的には死亡率に寄与し得、またはそれらを引き起こすことさえ可能である。
【０００５】
疾患における老化細胞の役割および老化細胞を排除することにより起こり得る利点は、Ｂａｋｅｒ  ｅｔ  ａｌ．Ｎａｔｕｒｅ  ４７９：２３２−６（２０１１）などの科学刊行物において論じられてきた。
老化細胞が蓄積するという問題に対処することを目的とするシステムおよび方法が記載されている。例えば、ＧｒｉｇｇのＰＣＴ特許公開第ＷＯ１９９２／００９２９８号は、カルノシンに類似する化合物によって細胞老化を防止または逆転させるためのシステムを記載し、米国特許公開第２０１２／０１８３５３４号は、放射線、超音波、毒素、抗体、および抗体−毒素コンジュゲートによって老化細胞を殺傷するためのシステムを記載しており、これらのシステムは、治療用分子の標的化に使用するための老化細胞表面タンパク質を含む。
【０００６】
老化細胞の選択的殺傷は、遺伝的に改変された実験室研究動物以外の哺乳動物においては非実用的であることが証明されている。現在利用可能なシステムおよび方法は、実質的な全身毒性、目的の細胞の不適切な標的化、および適切な安全機能の欠如を示す。当該技術分野におけるこれらの欠点は、特定のがんの治療および老化の影響の緩徐化のための安全かつ効果的な治療法の開発を妨げてきた。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、治療薬を標的細胞に標的化送達する必要性を伴わずに、老化、疾患、および／または別の状態に関連した細胞（まとめて「標的細胞」）などの細胞を、標的細胞特異的な様式で選択的に殺傷することができるという発見に基づく。本明細書に記載の発現コンストラクト、システム、および方法は、それを必要とする患者に限定的な治療効果をもたらした、治療薬の標的化送達を使用する既存の技術に関連する安全性および有効性の懸念を克服した。
【０００８】
本明細書に記載されるように、本開示は、細胞内で産生されるとき、老化、疾患、および／または他の状態に関連する細胞などの細胞の増殖および／または生存を減少または排除するタンパク質をコードする核酸の発現を、標的細胞特異的な様式で誘導するための、発現カセット、システムおよび方法を提供する。
【０００９】
本明細書に記載の発現カセット、システム、および方法は、老化（例えば、老化細胞）、疾患（例えば、がん、感染症、および細菌性疾患）、ならびに他の状態に関連した特定の細胞に固有の、独特の転写調節機構を利用し、この転写調節機構は、老化、疾患、または他の状態に関連しない正常細胞（すなわち、「非標的細胞」）において機能しないか、または実質的に減少した活性を示す。
【００１０】
本開示の発現カセット、システム、および方法は、標的細胞によって提供され、それに固有の、細胞内機能の結果として、高度な標的細胞特異性を達成し、この細胞内機能は、正常な非標的細胞においては提供されないか、または実質的に減少している。したがって、本開示のシステムおよび方法は、核酸が送達される細胞型に関して非特異的である核酸送達ベクターを使用し、実際、本明細書に記載のベクターは、標的細胞特異性、ならびに結果として標的細胞の増殖および／または生存において治療上の効果の減少、防止、および／または排除を達成するために、核酸（例えば、発現カセット）の標的細胞特異的送達のために構成される必要はない。
【００１１】
特定の実施形態において、本開示は、老化、疾患、および／または別の状態に関連する細胞などの標的細胞内での治療用タンパク質の標的化産生のための発現コンストラクトを提供する。本明細書に開示される発現コンストラクトは、（１）各々が標的細胞内で産生される１つ以上の因子に応答して活性化される転写プロモーターと、
（２）転写プロモーターに作動可能に連結され、その調節制御下にある核酸であって、核酸が、標的細胞を含む細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除することができる治療用タンパク質をコードする核酸と、を含む。
【００１２】
これらの実施形態の特定の態様において、転写プロモーターは、疾患、状態、または老化に関連する標的細胞において活性化されるが、疾患、状態、または老化に関連しない正常哺乳動物細胞においては活性化されない。標的細胞特異的転写活性化は、標的細胞では産生されるが、正常骨格筋芽細胞、正常脂肪細胞、眼の正常細胞、正常脳細胞、正常肝細胞、正常結腸細胞、正常肺細胞、正常膵臓細胞、および／または正常心臓細胞などの正常ヒト細胞を含む正常哺乳動物細胞では産生されない１つ以上の因子の作用によって達成され、正常細胞は、疾患、状態、または老化に関連していない。
【００１３】
これらの実施形態の他の態様において、標的細胞は、哺乳動物細胞または細菌細胞であり得る。標的哺乳動物細胞は、老化細胞、がん細胞、前がん性細胞、異形成細胞、および感染性因子に感染している細胞などのヒト細胞を含み得る。
【００１４】
ヒト標的細胞が老化細胞であるこれらの実施形態の特定の態様では、転写プロモーターは、ＳＰ１、ＥＴＳ１、および／またはＥＴＳ２などの転写因子による活性化に応答する、ｐ１６ＩＮＫ４ａ／ＣＤＫＮ２Ａ転写プロモーターを含み得る。ヒト標的細胞が老化細胞であるこれらの実施形態の他の態様では、転写プロモーターは、ｐ５３／ＴＰ５３に応答する、ｐ２１／ＣＤＫＮ１Ａ転写プロモーターを含み得る。老化細胞などの標的細胞において、転写プロモーターは、例えば、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼ、ならびにＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼの誘導性バリアントなどの治療用タンパク質をコードする核酸の発現を誘導し、治療用タンパク質は、例えば、アポトーシスを含む細胞プロセスを介して老化細胞における細胞死を誘導することなどによって、老化細胞の増殖および／または生存を、減少、防止、および／または排除する。例えば、ネクローシス／ネクロトーシス、オートファジー性細胞死、小胞体ストレス関連細胞傷害性、分裂期細胞死、パラトーシス、ピロトーシス、ピロネクローシス、およびエントーシフスを含む細胞プロセスを介した細胞死を誘導することによって、老化細胞の増殖および／または生存を、減少、防止、および／または排除する、他の治療用タンパク質を使用し得る。
【００１５】
ヒト標的細胞が、脳腫瘍細胞、前立腺がん細胞、肺がん細胞、結腸直腸がん細胞、乳がん細胞、肝臓がん細胞、血液がん細胞、および骨がん細胞などのがん細胞である、これらの実施形態の他の態様では、転写プロモーターは、ｐ２１ｃｉｐ１／ｗａｆ１プロモーター、ｐ２７ｋｉｐ１プロモーター、ｐ５７ｋｉｐ２プロモーター、ＴｄＴプロモーター、Ｒａｇ−１プロモーター、Ｂ２９プロモーター、Ｂｌｋプロモーター、ＣＤ１９プロモーター、ＢＬＮＫプロモーター、および／またはλ５プロモーターを含み得、転写プロモーターは、ＥＢＦ３、Ｏ／Ｅ−１、Ｐａｘ−５、Ｅ２Ａ、ｐ５３、ＶＰ１６、ＭＬＬ、ＨＳＦ１、ＮＦ−ＩＬ６、ＮＦＡＴ１、ＡＰ−１、ＡＰ−２、ＨＯＸ、Ｅ２Ｆ３、および／またはＮＦ−κＢ転写因子などの１つ以上の転写因子による活性化に応答性であり、転写活性化は、例えば、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、またはシトシンデアミナーゼ、ならびにＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼの誘導性バリアントなどの治療用タンパク質をコードする核酸の発現を誘導し、治療用タンパク質は、例えばアポトーシスを含む細胞プロセスを介して老化細胞に細胞死を誘導することなどによって、老化細胞の増殖および／または生存を、減少、防止、および／または排除する。例えば、ネクローシス／ネクロトーシス、オートファジー性細胞死、小胞体ストレス関連細胞傷害性、分裂期細胞死、パラトーシス、ピロトーシス、ピロネクローシス、およびエントーシフスを含む細胞プロセスを介した細胞死を誘導することによって、老化細胞の増殖および／または生存を、減少、防止、および／または排除する、他の治療用タンパク質を使用し得る。
【００１６】
標的細胞が、例えば、ヘルペスウイルス、ポリオウイルス、肝炎ウイルス、レトロウイルスウイルス、インフルエンザウイルス、およびライノウイルスを含むウイルスなどの感染症因子に感染しているヒト細胞であるか、または標的細胞が細菌細胞である、これらの実施形態のなおもさらなる態様では、転写プロモーターは、感染性因子または細菌細胞によって発現される因子によって活性化され得、転写活性化は、例えば、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼ、ならびにＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼの誘導性バリアントなどの治療用タンパク質をコードする核酸の発現を誘導し、治療用タンパク質は、例えばアポトーシスを含む細胞プロセスを介して老化細胞に細胞死を誘導することなどによって、老化細胞の増殖および／または生存を、減少、防止、および／または排除する。例えば、ネクローシス／ネクロトーシス、オートファジー性細胞死、小胞体ストレス関連細胞傷害性、分裂期細胞死、パラトーシス、ピロトーシス、ピロネクローシス、およびエントーシフスを含む細胞プロセスを介した細胞死を誘導することによって、老化細胞の増殖および／または生存を、減少、防止、および／または排除する、他の治療用タンパク質を使用し得る。
【００１７】
他の実施形態では、本開示は、標的細胞内での治療用タンパク質の標的化産生のためのシステムを提供する。これらのシステムは、標的細胞および非標的細胞を含む細胞に核酸を送達することができるベクターを含み、ベクターは標的細胞（例えば、老化、疾患、または他の状態に関連する細胞）内での治療用タンパク質を標的化産生するが非標的化細胞内で産生しない発現コンストラクトを含み、発現コンストラクトは、各々が上記標的細胞内で産生される１つ以上の因子に応答して活性化される転写プロモーターと、転写プロモーターに作動可能に連結され、その調節制御下にある核酸とを含み、核酸は、治療用タンパク質が産生される標的細胞を含む細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除することができる治療用タンパク質をコードする。
【００１８】
これらの実施形態の特定の態様では、製剤およびシステムは、脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）製剤およびシステムを含み、ＬＰＮは、カスパーゼタンパク質などのアポトーシス促進性タンパク質についてのコード領域を含むポリヌクレオチドコンストラクト（例えば、プラスミドＤＮＡ）をカプセル化し、コード領域は、老化細胞特異的転写プロモーターまたはがん細胞特異的転写プロモーターなどの標的細胞特異的転写プロモーターの調節制御下にある。例示的な細胞特異的転写プロモーターには、ｐ１６、ｐ２２、ｐ５３が含まれる。アポトーシス促進性タンパク質のための例示的なコード領域には、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼタンパク質のためのコード領域が含まれる。アポトーシス促進性タンパク質には、誘導性のＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼタンパク質、ならびに自己活性化のＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼが含まれ、これらは、本明細書では、誘導性カスパーゼ９（ｉＣａｓｐ９）または自己活性化カスパーゼ９（ｓａＣＡＳＰ９）によって例示される。
【００１９】
ｉＣａｓｐ９タンパク質を含む誘導性アポトーシス促進性タンパク質には、ＡＰ１９０３またはＡＰ２０１８７などの二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）に結合するＦＫＢＰまたはＦＫ５０６結合タンパク質ドメインなどの二量体化ドメインが含まれる。
Ｃｌａｃｋｓｏｎ，Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ．９５：１０４３７−１０４４２（１９９８）。誘導性カスパーゼ９（ｉＣａｓｐ９、Ａｒｉａｄ，Ｅｒｉｅ，ＰＡ）は、ＡＰ１９０３の存在下で活性化され得る。米国特許第５，８６９，３３７号、およびＳｔｒａａｔｈｏｆ，Ｂｌｏｏｄ  １０５：４２４７−４２５４（２００５）。ＦＫＢＰドメインをコードする例示的なそのようなヒト遺伝子には、ＡＩＰ、ＡＩＰＬ１、ＦＫＢＰ１Ａ、ＦＫＢＰ１Ｂ、ＦＫＢＰ２、ＦＫＢＰ３、ＦＨＢＰ５、ＦＫＢＰ６、ＦＫＢＰ７、ＦＫＢＰ８、ＦＫＢＰ８、ＦＫＢＰ９Ｌ、ＦＫＢＰ１０、ＦＫＢＰ１１、ＦＫＢＰ  １４、ＦＫＢＰ１５、ＦＫＢＰ５２、およびＬＯＣ５４１４７３が含まれる。
【００２０】
これらの実施形態の他の態様では、脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）は、ＬＮＰと標的細胞原形質膜との間の脂質混合を触媒する爬虫類レオウイルス由来の膜融合性ｐ１４  ＦＡＳＴ融合タンパク質などの膜融合性タンパク質を含む膜融合性脂質ナノ粒子などの膜融合性脂質ナノ粒子である。
【００２１】
ｉＣａｓｐ９タンパク質を発現する細胞をＣＩＤと接触させると、ｉＣａｓｐ９タンパク質の二量体化が促進され、標的細胞におけるアポトーシスが引き起こされる。ＡＰ１９０３は、ヒトで複数回使用されており、その静脈内投与の安全性が確認されており、その薬物動態は決定されている。Ｉｕｌｉｕｃｃｉ，Ｊ  Ｃｌｉｎ  Ｐｈａｒｍａｃｏｌ  ４１  （８）：８７０−９（２００１）、およびＤｉ  Ｓｔａｓｉ，Ｎ  ＥｎｇｌＪ  Ｍｅｄ  ３６５：１６７３−８３（２０１１）。ｉＣａｓｐ９＋ＡＰＩ９０３は、同種Ｔ細胞移植後のＧｖＨＤを治療するための、ヒトにおける使用が成功した。Ｄｉ  Ｓｔａｓｉ，Ｎ  ＥｎｇｌＪ  Ｍｅｄ  ３６５：１６７３−８３（２０１１）。
【００２２】
特定の実施形態内で、自己活性化カスパーゼ９（ｓａＣａｓｐ９）などの自己活性化カスパーゼをコードするポリヌクレオチドを使用することができ、カスパーゼポリヌクレオチドの発現は、老化細胞集団またはがん細胞集団などの標的細胞集団において活性である因子の調節制御下にある。自己活性化カスパーゼは、二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）の非存在下で活性化する。ｓａＣａｓｐ９などの自己活性化カスパーゼを発現している細胞は、ほぼ即座にアポトーシスを起こす。そのような自己活性化カスパーゼは、急速に分裂する腫瘍細胞のような急速に分裂する細胞におけるアポトーシスの誘導に有利に使用され得、誘導性カスパーゼタンパク質はＣＩＤの投与前に希釈されるであろうことが、当業者によって理解されるだろう。さらに、自己活性化カスパーゼによる細胞死は、誘導性カスパーゼと比較して長期間にわたって起こるので、腫瘍崩壊症候群の危険性は自己活性化カスパーゼによって減少する。
【００２３】
ＬＮＰ製剤でカプセル化されたプラスミドＤＮＡを含む製剤は、１５ｍｇ／ｋｇを超える用量で動物において無毒性および非免疫原性であり、中性脂質製剤によって達成可能なものより８０倍を超える高い効率、およびカチオン性脂質製剤によって達成可能なものより２〜５倍高い効率を示す。ＬＮＰ積み荷は細胞質に直接沈着し、それによってエンドサイトーシス経路を迂回する。
【００２４】
これらの実施形態のさらなる態様では、システムは、例えば、標的細胞を、細胞内因子に加えて、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼの二量体化ならびにそれらの誘導性バリアントを促進することなどによって、発現コンストラクト内のプロモーターの転写活性化を促進するかまたは治療用タンパク質の機能性を促進する化学的または生物学的化合物と接触させることによって、発現コンストラクト内での核酸の発現または核酸によってコードされる治療用タンパク質の機能性を可能にする１つ以上の安全機能をさらに含む。
【００２５】
本開示の発現コンストラクトおよびシステムにおいて使用され得るさらなる安全要素は、哺乳動物発現のためにｐＤＥＳＴ２６プラスミドを使用するＬｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｇａｔｅｗａｙ  Ｃｌｏｎｉｎｇ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍを使用するタモキシフェン誘導性Ｃｒｅコンストラクトを含む。例えば、Ｃｒｅとエストロゲン受容体との融合タンパク質は、活性化Ｃｒｅが転写プロモーターを再配向することを可能にし、それによって治療用タンパク質を発現することを可能にするタモキシフェンの添加によって、構成的に発現および誘導され得る。
【００２６】
これらの実施形態のさらに他の態様では、システムは、生物発光マーカーなどの検出可能なマーカーをコードする核酸をさらに含み得、それによって、治療用タンパク質を発現する細胞、および、誘導性ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、またはＣＡＳＰ９などの誘導性治療用タンパク質の場合には、誘導性ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、またはＣＡＳＰ９の二量体化を誘導することなどによる治療用タンパク質の活性を促進する化合物の投与によって殺傷されるであろう細胞の同定を可能にする。
【００２７】
さらなる実施形態では、本開示は、標的細胞の増殖を減少、防止、および／または排除する方法を提供し、方法は、標的細胞を、標的細胞内での治療用タンパク質の標的化産生のためのシステムと接触させることを含み、システムは、細胞に核酸を送達することができるベクターを含み、ベクターは、標的細胞（例えば、老化、疾患、または他の状態と関連する細胞）内で治療用タンパク質を標的化産生するが非標的化細胞内では産生しない発現コンストラクトを含み、発現コンストラクトは、（ａ）各々が標的細胞内で産生される１つ以上の因子に応答して活性化される転写プロモーターと、（ｂ）転写プロモーターに作動可能に連結され、その調節制御下にある核酸であって、核酸が、核酸の発現の際に産生される治療用タンパク質をコードする核酸とを含み、標的細胞（すなわち、老化、疾患、または他の状態と関連する細胞）内での治療用タンパク質の産生は、標的細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除する。
【００２８】
なおもさらなる実施形態では、本開示は、老化しているヒト、または疾患もしくは別の状態に罹患しているヒトの治療方法を提供し、ここで老化、疾患、または他の状態はヒト内の標的細胞に関連し、方法は、標的細胞内での治療用タンパク質の標的化産生のためのシステムをヒトに投与することを含み、システムは細胞に核酸を送達することができるベクターを含み、ベクターは、標的細胞（例えば、老化、疾患、または他の状態と関連する細胞）内で治療用タンパク質を標的化産生するが非標的化細胞内では産生しない発現コンストラクトを含み、発現コンストラクトは、（ａ）各々が標的細胞内で産生される１つ以上の因子に応答して活性化される転写プロモーターと、（ｂ）転写プロモーターに作動可能に連結され、その調節制御下にある核酸であって、核酸が、核酸の発現の際に産生される治療用タンパク質をコードする核酸とを含み、標的細胞（すなわち、老化、疾患、または他の状態と関連する細胞）内での治療用タンパク質の産生が、標的細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除し、それによって、ヒトの老化を緩徐化し、ヒトの疾患または状態を緩徐化、回復、および／または排除する。
【００２９】
本開示のこれらおよび他の関連する態様は、様々な実施形態の特定の態様を例示する、以下の図面および詳細な説明に照らしてよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本開示の特定の態様による、ＩｎｎｏｖａｓｃｒｅｅｎのＦｕｓｏｇｅｎｉｘ（商標）プラットフォームを使用する脂質ナノ粒子を含む、ステルス膜融合性リポソームを含む、従来のおよび膜融合性のリポソームの概略図である。爬虫類レオウイルス由来のｐ１４  ＦＡＳＴ融合タンパク質を利用し、老化標的細胞集団またはがん標的細胞集団などの標的細胞集団において活性であるプロモーターの下に誘導性カスパーゼ９（ｉＣａｓｐ９）をコードするプラスミドベクターを含む、Ｆｕｓｏｇｅｎｉｘ（商標）脂質ナノ粒子が示される。この図に例示されているのは、ＡＰＩ９０３などの小分子二量体化剤を介して活性化されるＣａｓｐ９融合ペプチドである。
【図２】本開示の特定の態様による、標的細胞の細胞質へのリポソーム送達の概略図である。ｐ１６をコードする標的老化細胞またはｐ５３をコードする標的がん細胞などの、標的細胞特異的転写プロモーターの調節制御下で、カスパーゼ９などのアポトーシス促進性タンパク質をコードするものなどの核酸の送達用に構成されたＦｕｓｏｇｅｎｉｘ（商標）脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）が示されている。脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）と標的細胞原形質膜との間の迅速な脂質混合を触媒するためのｐ１４  ＦＡＳＴタンパク質を含むＦｕｓｏｇｅｎｉｘ（商標）脂質ナノ粒子が例示される。このようなＦｕｓｏｇｅｎｉｘ（商標）脂質ナノ粒子は、（ｉ）積み荷の核酸を細胞質に直接送達し、それによってエンドサイトーシス経路を迂回し、（ｉｉ）１５ｍｇ／ｋｇを超える用量で動物において非毒性（すなわち、非免疫原性）であり、（ｉｉｉ）中性脂質製剤より８０倍効率的であり、（ｉｖ）カチオン性脂質製剤より２〜５倍効率的であり、（ｉｖ）規模を拡大して製造可能である。
【図３】臨床病期の脂質に基づくインビボ送達技術について報告されている最大耐用量（ＭＴＤ）を比較する表である。本開示の膜融合性脂質ナノ粒子についての１５ｍｇ／ｋｇを超えるＭＴＤは、ラットの毒性データから推定された。
【図４】誘導性カスパーゼ９ホモ二量体（ｉＣａｓｐ９）の誘導の概略図であり、ｉＣａｓｐ９は、二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）に結合するための薬物結合ドメインおよびカスパーゼ９の活性部分を含む融合タンパク質である。ＡＰ１９０３およびＡＰ２０１８７と命名されたＣＩＤによって例示されるように、ＣＩＤは、ｉＣａｓｐ９融合タンパク質の薬物結合ドメインに結合して二量体化し、それによってｉＣａｓｐ９を活性化し、それは、標的細胞内で、アポトーシス促進性分子の細胞内活性化およびアポトーシスの誘導をもたらす。
【図５】本明細書においてＡＰ１９０３（ＡＰＥｘＢＩＯ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）と命名されたホモ二量化剤であり、誘導性カスパーゼタンパク質（例えば、ｉＣａｓｐ９）などの誘導性アポトーシス促進性タンパク質の活性を誘導するために、本開示の様々な実施形態において使用され得る、例示的な二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）の化学構造を示す。
【図６】本明細書においてＡＰ２０１８７（ＡＰＥｘＢＩＯ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）と命名されたホモ二量化剤であり、誘導性カスパーゼタンパク質（例えば、ｉＣａｓｐ９）などの誘導性アポトーシス促進性タンパク質の活性を誘導するために、本開示の様々な実施形態において使用され得る、例示的な二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）の化学構造を示す。
【図７Ａ】６４Ｃｕ−ＮＯＴＡ［１，４，７−トリアザシクロノナン−１，４，７−三酢酸］で標識されたＦｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子を静脈内投与されたマウスにおいて得られたデータを示す。Ｆｏｕｒｎｉｅｒ，ＥＪＮＭＭＩ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ２：８（２０１２）を参照されたい。６４Ｃｕは、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）によって検出された。図７Ａは、タンパク質を含まない６４Ｃｕ−ＮＯＴＡ−リポソームを投与したマウスから得られたＰＥＴデータを提示する。図７Ｂは、６４Ｃｕ−ＮＯＴＡ−リポソーム−ｐ１４を投与したマウスから得られたＰＥＴデータを提示する。
【図７Ｂ】同上。
【図８】タンパク質を含まない６４Ｃｕ−ＮＯＴＡ−リポソームおよび６４Ｃｕ−ＮＯＴＡ−リポソーム−ｐ１４について２４時間のＳＵＶ平均を比較する、Ｆｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子を用いて得られたデータの棒グラフである。図７および図８に提示されたデータは、競合製剤と比較して、前立腺腫瘍への遺伝子／ｓｉＲＮＡ送達において５０％の増加を実証する。
【図９】実施例１で論じたように、２４時間後に発現したヌードマウスにおける標識ペグ化リポソームの生体内分布の棒グラフである。
【図１０】濃度（μｇ／ｍｌ、図１０）、ならびに抗ｐ１４および抗ＬＮＰ抗体応答（図１１）の関数としての４０５ｎｍでの光学密度のグラフであり、これらは、爬虫類レオウイルスｐ１４  ＦＡＳＴ融合タンパク質（Ｆｕｓｏｇｅｎｉｘ（商標））を利用する例示的な膜融合性脂質ナノ粒子の安全性および耐容性を実証する。示されるように、（アジュバントを含む場合と含まない場合で）免疫応答性マウスにおいて実質的に抗体応答は観察されなかった（。
【図１１】同上。
【図１２】Ｓｚｅｂｅｎｉ，Ｍｏｌ  Ｉｍｍｕｎｏｌ  ６１（２）：１６３−７３（２０１４）に記載されるような、Ｃ４ｄおよびｉＣ３ｂ補体ＥＬＩＳＡアッセイを用いて補体活性化関連疑似アレルギー（ＣＡＲＰ  Ａ）について試験された１０人のヒト試料のうち８人においてドキシルと比較して、本開示による脂質ナノ粒子製剤が、Ｃ４ｄとは非反応性であり（図１２）、ｉＣ３ｂとは反応性が低い（図１３）ことを示すインビトロ抗ｐ１４および抗ＬＮＰ抗体中和アッセイからのデータの棒グラフである。
【図１３】同上。
【図１４】カスパーゼ９などのカスパーゼタンパク質を含むアポトーシス促進性タンパク質、ならびに誘導性カスパーゼ９（ｉＣａｓｐ９）および自己活性化カスパーゼ９（ｓａＣａｓｐ９）などのカスパーゼタンパク質の誘導性および自己活性化バリアント含むアポトーシス促進性タンパク質の誘導性および自己活性化バリアントなどの治療用タンパク質の標的細胞特異的産生のための本開示の発現コンストラクト、システム、製剤、および方法の特定の態様において使用されるプラスミドベクターｐＶＡＸ１（商標）の制限地図である。特定の実施形態では、発現コンストラクトおよび製剤は、タモキシフェン誘導性Ｃｒｅコンストラクト（例えば、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｇａｔｅｗａｙ  Ｃｌｏｎｉｎｇ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ）などの安全要素をさらに含み得る。Ｃｒｅとエストロゲン受容体との融合タンパク質は、活性化Ｃｒｅがｐ１６プロモーターを再配向させ得、それによりカスパーゼ９またはその誘導性／自己活性化バリアントを発現させ得るタモキシフェンの添加により構成的に発現および誘導される。ｐＶＡＸ１は、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ）から市販されている。
【図１５】老化および／または老化に関連する標的細胞などの、ｐ１６を発現する標的細胞における誘導性カスパーゼ９（ｉＣａｓｐ９）タンパク質の標的細胞特異的発現のための例示的なｐ１６−標的化コンストラクトの概略図であり、ｐ１６−標的化コンストラクトは、ｉＣａｓｐ９に作動可能に連結したｐ１６ｓ転写プロモーターを含む。例示的なｐ１６転写プロモーターは、Ｂａｋｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  ４７９（７３７２）：２３２−６７（２０１１））に記載される。
【図１６】老化および／または老化に関連する標的細胞などの、ｐ１６を発現する標的細胞における誘導性カスパーゼ９（ｉＣａｓｐ９）タンパク質の標的細胞特異的発現のための例示的なｐ１６−標的化コンストラクトを含む、プラスミドベクターｐＶＡＸ１−１６ｓ−ｉＣａｓｐ９−ＭＸ（配列番号６）の制限地図であり、ｐ１６−標的化コンストラクトは、ｉＣａｓｐ９に作動可能に連結したｐ１６ｓ転写プロモーターを含む。
【図１７】老化のためのマウスモデル系における例示的なｐ１６−標的化コンストラクトのインビボ投与の概略図であり、老化マウスモデルは、老化細胞量（ｐ１６＋細胞の存在によって定義される）および老化関連分泌表現型（ＳＡＳＰ、ｖａｎ  Ｄｅｕｒｓｅｎ，Ｎａｔｕｒｅ  ５０９（７５０１）：４３９−４４６（２０１４））と関連する因子の分泌を示す。  ｐ１６−ｉＣａｓｐ９発現コンストラクト、例えばルシフェラーゼを発現するｐＶＡＸ１−１６ｓ−ｉＣａｓｐ９または（可視化のために）そのバリアントを包含する、脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）ベクター、例えば、ｐ１４  ＦＡＳＴなどの膜融合性タンパク質を含む膜融合性ＬＮＰなどのベクターおよび発現コンストラクトを含む製剤は、尾静脈への注射を介して老化マウスにインビボで投与され、ＬＮＰ＋発現コンストラクトは、特異性のない標的細胞および非標的細胞をトランスフェクトする。ＡＰ２０１８７などの二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）のその後のインビボ投与の際、ｐ１６＋標的細胞（例えば、老化細胞）は、アポトーシスを受け、その結果、ＳＡＳＰレベルが低下する一方、ｐ１６−細胞は生存し続ける。
【図１８】ベクターおよび発現コンストラクト、例えば脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）ベクターなど、を含む製剤のインビボ投与後のインビボ老化マウスモデル（８０週齢の１６匹の動物）の未処置（左上パネル）または処置後（右上パネル）の腎臓細胞における老化関連β−ｇａｌの組織学的染色の顕微鏡写真であり、例えば、ｐＶＡＸ１−１６ｓ−ｉＣａｓｐ９またはそのバリアントなどのｐ１６−ｉＣａｓｐ９発現コンストラクトを包含する、ｐ１４  ＦＡＳＴなどの膜融合性タンパク質を含む膜融合性ＬＮＰを、老化マウスにインビボで投与し、腎細胞のβ−ｇａｌを染色する。下のパネルは、正常マウス由来の４月齢の腎細胞における老化関連β−ｇａｌの組織学的染色の顕微鏡写真である。これらのデータは、ｐ１６＋老化腎細胞の用量依存的減少を実証した。
【図１９】ｐＶＡＸ１−ｐ１６発現コンストラクトを含む膜融合性脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）製剤のインビボ投与後の、自然老齢マウスにおけるｐ１６＋腎細胞の用量依存的標的化を示す棒グラフである。腎細胞をｑＲＴ−ＰＣＲ反応に供し、ｐ１６Ｉｎｋ４ａ転写物を検出した。相対発現は、２ΔΔＣｔを使用して計算した（Ｌｉｖａｋ，Ｍｅｔｈｏｄｓ  ２５：４０２−４０８（２００１））。
【図２０】ｐＶＡＸ１−ｐ１６発現コンストラクトを含む膜融合性脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）製剤のインビボ投与後の、自然老齢マウスにおけるｐ１６＋脾臓細胞の用量依存的標的化を示す棒グラフである。脾臓細胞をｑＲＴ−ＰＣＲ反応に供し、ｐ１６Ｉｎｋ４ａ転写物を検出した。相対発現は、２ΔΔＣｔを使用して計算した（Ｌｉｖａｋ，Ｍｅｔｈｏｄｓ  ２５：４０２−４０８（２００１））。
【図２１】ｐＶＡＸ１−ｐ１６発現コンストラクトを含む膜融合性脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）製剤のインビボ投与後の、自然老齢マウスにおけるｐ１６＋精嚢細胞の用量依存的標的化を示す棒グラフである。精嚢細胞をｑＲＴ−ＰＣＲ反応に供し、ｐ１６Ｉｎｋ４ａ転写物を検出した。相対発現は、２ΔΔＣｔを使用して計算した（Ｌｉｖａｋ，Ｍｅｔｈｏｄｓ  ２５：４０２−４０８（２００１））。
【図２２】ｐＶＡＸ１−ｐ１６発現コンストラクトを含む膜融合性脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）製剤のインビボ投与後の、自然老齢マウスにおけるｐ１６＋鼠径部脂肪細胞の用量依存的標的化を示す棒グラフである。鼠径部脂肪細胞をｑＲＴ−ＰＣＲ反応に供し、ｐ１６Ｉｎｋ４ａ転写物を検出した。相対発現は、２ΔΔＣｔを使用して計算した（Ｌｉｖａｋ，Ｍｅｔｈｏｄｓ  ２５：４０２−４０８（２００１））。
【図２３】ｐＶＡＸ１−ｐ１６発現コンストラクトを含む膜融合性脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）製剤のインビボ投与後の、自然老齢マウスにおけるｐ１６＋肺細胞の用量依存的標的化を示す棒グラフである。肺細胞をｑＲＴ−ＰＣＲ反応に供し、ｐ１６Ｉｎｋ４ａ転写物を検出した。相対発現は、２ΔΔＣｔを使用して計算した（Ｌｉｖａｋ，Ｍｅｔｈｏｄｓ  ２５：４０２−４０８（２００１））。
【図２４】（ドキソルビシン処置後の損傷細胞（すなわち、老化細胞）のクリアランスによって決定されるときの）化学療法誘発損傷の改善を示すデータの棒グラフである。老化は、ドキソルビシンによってＢ６マウスにおいて誘発された。動物をマウスｐ５３−ｉＣａｓｐ９および二量体化剤または対照（二量体化剤単独およびＬＮＰ単独）によって処置し、屠殺した。組織は、ｐ５３発現について、ｒｔＰＣＲによってアッセイした。
【図２５】本開示の特定の実施形態による腫瘍細胞の選択的殺傷によるがん（腫瘍学）の治療における使用のための例示的なｐ５３標的化カセットの概略図である。ｐ５３標的化カセットは、誘導性カスパーゼ９タンパク質（ｉＣａｓｐ９）発現を駆動するｐ５３転写プロモーターを含む。
【図２６】図２５に示すようなｐ５３標的化カセットを含むプラスミド（ｐＶＡＸ１−ｐ５３−ｉＣａｓｐ９−ＭＸ、配列番号７）の制限地図である。誘導性Ｃａｓｐ９タンパク質をコードするｉＣａｓｐ９核酸の発現は、ｐ５３転写プロモーターによって調節されている。
【図２７】ｐ５３標的化カセットを含むプラスミド（ｐＶＡＸ１−ｐ５３−ｓａＣａｓｐ９、配列番号８）の制限地図である。自己活性化カスパーゼ９（ｓａＣａｓｐ９）タンパク質をコードする核酸の発現は、ｐ５３転写プロモーターによって調節されている。
【図２８】図２５に示すようなｐ５３標的化カセットを含むプラスミド（ｐＶＡＸ１−ｐ５３−ｉＣａｓｐ９−ＯＶＡ、配列番号１１）の制限地図である。誘導性Ｃａｓｐ９タンパク質をコードする核酸の発現は、ｐ５３転写プロモーターによって調節されている。
【図２９】図２５に示すようなｐ５３標的化カセットを含むプラスミド（ｐＶＡＸ１−ｐ５３−ｉＣａｓｐ９−Ｇ−０、配列番号９）の制限地図である。誘導性Ｃａｓｐ９タンパク質をコードするｉＣａｓｐ９核酸の発現は、ｐ５３転写プロモーターによって調節されている。
【図３０】図２５に示すようなｐ５３標的化カセットを含むプラスミド（ｐＶＡＸ１−ｐ５３−ｉＣａｓｐ９−ｈｕＣＤ４０Ｌ、配列番号１０）の制限地図である。誘導性Ｃａｓｐ９タンパク質をコードするｉＣａｓｐ９核酸の発現は、ｐ５３転写プロモーターによって調節されている。本明細書に開示されるように、さらなる標的化カセットおよびプラスミドコンストラクトが、高度な腫瘍学用途のために開発されてきており、コンストラクトは、例えば、１つ以上の免疫刺激性サイトカイン（図３０に示すようなｈｕＣＤ４０Ｌ、ならびにＧＭＣＳＦおよびＩＬ１２など）および／または１つ以上の抗原（図２８に示すようなニワトリオボアルブミン（ＯＶＡ）、ならびにＮｔｌ、破傷風抗原、およびインフルエンザ抗原など）をコードする核酸を利用する。
【図３１】カスパーゼタンパク質、例えばカスパーゼ９タンパク質などのアポトーシス促進性タンパク質と作動可能に組み合わされたｐ５３プロモーターを含む発現コンストラクトによってｐ５３＋腫瘍を標的化するための理論的根拠を示す図である。がん細胞はしばしば変異したり欠失したりするため、制御不能に増殖する可能性がある。しかしながら、たとえｐ５３遺伝子が変異したとしても、それに結合する転写因子はほとんどの場合活性したままである。
【図３２】ｐ５３発現細胞（ｐＶａｘ−ｐ５３）および対照細胞（ｐｃＤＮＡ３−ＧＦＰ）によって得られたｉＣａｓｐ９およびＣａｓｐ９タンパク質レベルのウエスタンブロットである。ヒト前立腺がんＰＣ−３細胞を、（ホモ二量体化剤ＡＰ２０１８７０の存在下および非存在下で）ｐＶａｘ−ｐ５３−ｉＣａｓｐ９−ｌｕｃ（ルシフェリン）プラスミドを担持するＦｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子によって処置し、ｉＣａｓｐ９発現について評価した。これらのデータは、二量体化の化学的誘導剤（ＣＩＤ、例えばＡＰ２０１８７およびＡＰ１９０３）の添加が、ｉＣａｓｐ９またはルシフェラーゼを発現するように操作されたｐ５３発現細胞におけるｉＣａｓｐ９およびルシフェラーゼの発現を無効にすることを実証する。
【図３３】図３２に示したｐ５３発現細胞で得られたデータの棒グラフである。ヒト前立腺がん（ＬＮＣａＰ（図３３）、ＤＵ１４５（図３４）、ＰＣ−３（図３５）、または正常上皮（ＲＷＰＥ（図３６））細胞を、ｐＶａｘ−ｐ５３−ｉＣａｓｐ９−ｌｕｃプラスミドを担持するＦｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子で処置し、ウエスタンブロットおよび発光アッセイによりｉＣａｓｐ９発現を評価した。これらのデータは、二量体化の化学的誘導剤（ＣＩＤ、例えばＡＰ２０１８７およびＡＰ１９０３）の添加が、ｉＣａｓｐ９またはルシフェラーゼを発現するように操作されたｐ５３発現細胞におけるｉＣａｓｐ９およびルシフェラーゼの発現を無効にすることを実証する。
【図３４】同上。
【図３５】同上。
【図３６】同上。
【図３７】図３２に提示されたｐ５３発現細胞（ｐＶａｘ−ｐ５３）および対照細胞（ｐｃＤＮＡ３−ＧＦＰ）によって得られたｉＣａｓｐ９およびＣａｓｐ９タンパク質レベルの発光アッセイからのデータの棒グラフである。ヒト前立腺がんＰＣ−３細胞を、（ホモ二量体化剤ＡＰ２０１８７の存在下および非存在下で）ｐＶａｘ−ｐ５３−ｉＣａｓｐ９−ｌｕｃ（ルシフェリン）プラスミドを担持するＦｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子によって処置し、ｉＣａｓｐ９発現について評価した。これらのデータは、二量体化の化学的誘導剤（ＣＩＤ、例えばＡＰ２０１８７およびＡＰ１９０３）の添加が、ｉＣａｓｐ９またはルシフェラーゼを発現するように操作されたｐ５３発現細胞におけるｉＣａｓｐ９およびルシフェラーゼの発現を無効にすることを実証する。
【図３８】ｐＶａｘ−ｐ５３  Ｆｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子で処置したヒト前立腺がんＰＣ−３細胞からのフローサイトメトリーアポトーシスデータ（アネキシンＶ）である（ＡＰ２０１８７の非存在下および存在下、それぞれ図３８Ａおよび３９Ａおよび３８Ｂおよび３９Ｂ）。これらの図に提示されるデータは、自殺遺伝子治療が、アポトーシスを誘導することによって培養中のｐ５３発現ヒト前立腺がん細胞を選択的に殺傷することを実証する（ルシフェラーゼ−アネキシンＶフローサイトメトリー）。
【図３９】同上。
【図４０】ヒト前立腺腫瘍細胞を移植した３０×ＮＳＧマウスにおける、本開示による前臨床腫瘍学研究を示すフローチャートである。
【図４１】皮下ヒト前立腺ＰＣ−３腫瘍を担持するＮＳＧマウスに１００μｇのＦｕｓｏｇｅｎｉｘ  ｐＶａｘ−ｐ５３製剤を腫瘍内注射（ＩＴ）し、その９６時間後に２ｍｇ／ｋｇのホモ二量体化剤ＡＰ２０１８７を静脈内（ＩＶ）注射した、図２８に示す前臨床腫瘍研究からの腫瘍体積（ｍｍ３）のグラフである。
【図４２】皮下ヒト前立腺ＰＣ−３腫瘍を担持するＮＳＧマウスに１００μｇのＦｕｓｏｇｅｎｉｘ  ｐＶａｘ−ｐ５３製剤を腫瘍内注射し、その９６時間後に２ｍｇ／ｋｇのＡＰ２０１８７をＩＶした、図４１のＩＴ注射腫瘍学研究からの腫瘍の写真である。
【図４３】４×１００μｇ用量のＦｕｓｏｇｅｎｉｘ  ｐＶａｘ−ｐ５３製剤を静脈内（ＩＶ）注射し、その２４時間後に２ｍｇ／ｋｇのＡＰ２０１８７をＩＶした、皮下ヒト前立腺がんＰＣ−３腫瘍を担持する４匹のＮＳＧマウスのうちの１番目のマウスのグラフである。
【図４４】４×１００μｇ用量のＦｕｓｏｇｅｎｉｘ  ｐＶａｘ−ｐ５３製剤を静脈内（ＩＶ）注射し、その２４時間後に２ｍｇ／ｋｇのＡＰ２０１８７をＩＶした、皮下ヒト前立腺がんＰＣ−３腫瘍を担持する４匹のＮＳＧマウスのうちの２番目のマウスのグラフである。
【図４５】４×１００μｇ用量のＦｕｓｏｇｅｎｉｘ  ｐＶａｘ−ｐ５３製剤を静脈内（ＩＶ）注射し、その２４時間後に２ｍｇ／ｋｇのＡＰ２０１８７をＩＶした、皮下ヒト前立腺がんＰＣ−３腫瘍を担持する４匹のＮＳＧマウスのうちの３番目のマウスのグラフである。
【図４６】４×１００μｇ用量のＦｕｓｏｇｅｎｉｘ  ｐＶａｘ−ｐ５３製剤を静脈内（ＩＶ）注射し、その２４時間後に２ｍｇ／ｋｇのＡＰ２０１８７をＩＶした、皮下ヒト前立腺がんＰＣ−３腫瘍を担持する４匹のＮＳＧマウスのうちの４番目のマウスのグラフである。
【図４７】ｐ１４  ＬＮＰ  ｐＶＡＸの静脈内注射によって処置された前立腺腫瘍を担持するＮＳＧマウス（全ての群についてＮ＝６）における二量体化の化学的誘導剤（ＣＩＤ）のインビボ投与後の時間の関数としての腫瘍体積の変化率を示すグラフである。
【図４８】ｐ１４  ＬＮＰ  ｐＶＡＸの静脈内注射によって処置された前立腺腫瘍を担持するＮＳＧマウス（全ての群についてＮ＝６）における二量体化の化学的誘導剤（ＣＩＤ）のインビボ投与後の時間の関数としての生存率を示す生存曲線である。
【図４９】１００μｇ、４００μｇ、および１０００μｇのｐ１４  ＬＮＰ  ｐＶＡＸの静脈内注射によって処置された前立腺腫瘍を担持するＮＯＤ−ＳＣＩＤマウス（全ての群についてＮ＝６）における二量体化の化学的誘導剤（ＣＩＤ）のインビボ投与後の時間の関数としての腫瘍体積の変化率を示す用量漸増データのグラフである。ＮＯＤ−ＳＣＩＤマウスに５００，０００個のＰＣ−３細胞を皮下移植し、それらの腫瘍が２００ｍｍ３に達したときに無作為に処置群に分けた（全ての群についてＮ＝２）。動物に、割り当てられた用量のｐ５３−ｉＣａｓｐ９  ＬＮＰをＩＶで２回注射し、続いて２ｍｇ／ｋｇの二量体化剤を注射した。腫瘍は、２４時間ごとに直接測定した。
【図５０】二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）を用いた場合と用いない場合のｐ５３−ｉＣａｓｐ９  ＬＮＰの繰り返し処置による、転移性腫瘍増殖の抑制を示すグラフである。ＮＯＤ−ＳＣＩＤマウスに、０日目に５００，０００個のＰＣ−３Ｍ−ルシフェラーゼ細胞を注射し、２２日目に１５０μｇのｐ５３−ｉＣａｓｐ９  ＬＮＰによるＬＮＰ投与を開始した。二量体化剤の投与は２４日目に、２ｍｇ／ｋｇで開始した。動物全体の発光を検出するために、マウスを２４〜４８時間ごとに撮像した。
【図５１】マウスｐ５３プロモーターの制御下でｉＣａｓｐ９およびマウスＣＤ４０Ｌをコードするコンストラクトを含むＬＮＰによって処置したＢ１６マウス黒色腫細胞を移植した同系Ｃ５７Ｂ６マウスにおける、二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）のインビボ投与後の時間の関数としての腫瘍体積の変化率（図５１）および生存率（図５２）を示すグラフである。Ｂ１６細胞の急速な（１０時間）倍加時間がそれらをｉＣａｓｐ９誘導アポトーシスに対してほとんど不応性にしたとしても、それらは依然として腫瘍の増殖を効果的に停止させるのに十分なＣＤ４０Ｌを分泌した。ＧＭＣＳＦ＋ＯＶＡ抗原をコードするコンストラクトもまた試験し、そしてｉＣａｓｐ９単独より効果的であるが、ＣＤ４０Ｌバージョンより効果的ではないと判定された。両方の群についてＮ＝３。
【図５２】同上。
【図５３】７５，０００個のＢ１６Ｆ１０細胞の静脈内注射後３、６、９、および１２日目に１００μｇの対照ＬＮＰまたはｐ５３−ｉＣａｓｐ９  ＬＮＰを静脈内投与したＢ１５Ｆ１０肺転移モデルデータの写真及び棒グラフである。５、８、１１、および１３日目に、二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）を腹腔内投与した。動物を１４日目に屠殺し、そして肺転移を定量化した。
【図５４】同上。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本開示は、老化、疾患、または別の状態に関連する細胞（まとめて「標的細胞」）の増殖および／または生存における選択的な減少、防止、および／または排除のための発現カセット、システム、および方法を提供し、発現カセット、システム、および方法は、治療用化合物の標的化送達に依存し、例えば、不十分な標的細胞送達および／またはオフターゲット効果の結果として、限られた治療効果を有する既存の技術に関連する安全性および有効性の懸念を克服する。
【００３２】
より具体的には、本明細書に開示される発現カセット、システム、および方法は、標的細胞に固有の細胞特異的転写調節機構を利用し、それによって治療用化合物の標的送達を必要とせずに標的細胞特異的治療効果を達成する。これらの発現カセット、システム、および方法は、治療用タンパク質をコードする核酸の発現の標的細胞特異的な誘導を可能にし、タンパク質は、それが産生される細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除することができる。
【００３３】
したがって、本開示によって提供される様々な実施形態は以下を含む。
１．老化、疾患、および／または別の状態に関連する細胞などの標的細胞内での治療用タンパク質の標的化産生のための発現コンストラクトであって、
ａ．各々が標的細胞内で産生される１つ以上の因子に応答して活性化される転写プロモーターと、
ｂ．転写プロモーターに作動可能に連結され、その調節制御下にある核酸であって、核酸が、標的細胞を含む細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除することができる治療用タンパク質をコードする核酸と、を含む、発現コンストラクト。
２．標的細胞内での治療用タンパク質の標的化産生のためのシステムであって、標的細胞および非標的細胞を含む細胞に核酸を送達するためのベクターを含み、
ベクターが標的細胞（例えば、老化、がん、ならびに／または他の疾患および／もしくは状態と関連する細胞）内で治療用タンパク質を標的化産生するが非標的化細胞内では産生しない発現コンストラクトを含み、
発現コンストラクトが、（ｉ）各々が標的細胞内で産生される１つ以上の因子に応答して活性化される転写プロモーターと、（ｉｉ）転写プロモーターに作動可能に連結され、その調節制御下にある核酸とを含み、
核酸が、標的細胞を含む、治療用タンパク質が産生される細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除することができる治療用タンパク質をコードする、システム。３．標的細胞の増殖を減少、防止、および／または排除するための方法であって、方法は、標的細胞と、標的細胞内で治療用タンパク質の標的化産生のためのシステムとを接触させることを含み、
システムが細胞に核酸を送達するためのベクターを含み、ベクターが標的細胞（例えば、老化、疾患、または他の状態と関連する細胞）内で治療用タンパク質を標的化産生するが非標的化細胞内では産生しない発現コンストラクトを含み、
発現コンストラクトが、（ｉ）各々の因子が標的細胞内で産生される１つ以上の因子に応答して活性化される転写プロモーターと、（ｉｉ）転写プロモーターに作動可能に連結され、その調節制御下にある核酸とを含み、
核酸が、核酸の発現の際に産生される治療用タンパク質をコードし、
標的細胞（すなわち、老化、疾患、または他の状態と関連する細胞）内での治療用タンパク質の産生が、標的細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除する、方法。
４．ヒトにおける老化、疾患、または他の状態の治療のための方法であって、老化、疾患、または他の状態が、標的細胞と関連し、方法が、標的細胞内での治療用タンパク質の標的化産生のためのシステムをヒトに投与することを含み、
システムが、核酸を細胞に送達することができるベクターを含み、
ベクターが標的細胞（例えば、老化、疾患、または他の状態と関連する細胞）内で治療用タンパク質を標的化産生するが非標的化細胞内では産生しない発現コンストラクトを含み、
発現コンストラクトが、（ｉ）各々の因子が標的細胞内で産生される１つ以上の因子に応答して活性化される転写プロモーターと、（ｉｉ）転写プロモーターに作動可能に連結され、その調節制御下にある核酸とを含み、
核酸が、核酸の発現の際に産生される治療用タンパク質をコードし、
標的細胞（すなわち、老化、疾患、または他の状態と関連する細胞）内での治療用タンパク質の産生が、標的細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除し、それによって、ヒトの老化を緩徐化し、ヒトの疾患または状態を緩徐化、回復、および／または排除する、方法。
【００３４】
定義
本開示のこれらおよび他の態様は、以下の非限定的な定義を参照することによってよりよく理解することができる。
【００３５】
本明細書で使用されるとき、「転写プロモーター」という用語は、特定の遺伝子の転写を開始するＤＮＡの領域を指す。プロモーターは、遺伝子の転写開始部位付近、ＤＮＡ上の同一鎖上および上流（アンチセンス鎖の３’領域に向かって、テンプレート鎖および非コード鎖とも呼ばれる）に配置される。プロモーターは約１００〜１０００塩基対の長さであり得る。転写が起こるためには、ＲＮＡポリメラーゼとして知られるＲＮＡを合成する酵素が、遺伝子の近くのＤＮＡに結合しなければならない。プロモーターは、ＲＮＡポリメラーゼおよびＲＮＡポリメラーゼを動員する転写因子と呼ばれるタンパク質のための確実な初期結合部位を提供する特定のＤＮＡ配列および応答エレメントを含む。これらの転写因子は、特定のプロモーターに結合し、遺伝子発現を調節する対応するヌクレオチドの特定のアクチベーターまたはリプレッサー配列を有する。このプロセスはより複雑であり、ＲＮＡポリメラーゼＩＩのプロモーターへの結合には少なくとも７つの異なる因子が必要である。プロモーターは、他の調節領域（エンハンサー、サイレンサー、境界領域／インスレーター）と協力して所定の遺伝子の転写レベルを指示することができる重要なエレメントを表す。
【００３６】
真核生物転写プロモーターは、コアプロモーター（すなわち、転写を開始するのに必要とされるプロモーターの最小部分）を集合的に構成する多数の必須エレメントを含む。それらのエレメントは、（１）転写開始部位（ＴＳＳ）、（２）ＲＮＡポリメラーゼ結合部位（特に、メッセンジャーＲＮＡをコードする遺伝子に対してはプロモーター中のＲＮＡポリメラーゼＩＩ結合部位）、（３）基本転写因子結合部位（例えば、ＴＡＴＡ結合タンパク質（ＴＢＰ）のための結合部位であるコンセンサス配列ＴＡＴＡＡＡを有するＴＡＴＡボックス）、（４）Ｂ認識エレメント、（５）調節エレメントを含む約２５０ｂｐの近位プロモーター、（６）転写因子結合部位｛例えば、ＢＭＡＬ１１−Ｃｌｏｃｋ  ｎａｄ  ｃＭｙｃを含むベーシックヘリックス−ループ−ヘリックス（ｂＨＬＨ）転写因子の結合部位である、配列ＣＡＣＧＴＦを有するＥボックス、および（７）追加の調節エレメントを含む遠位プロモーター、を含む。本明細書で使用されるとき、用語「転写プロモーター」は、転写開始部位から離れている調節エレメントを指す用語「エンハンサー」とは異なる。
【００３７】
真核生物プロモーターは、しばしば以下のクラスに従って分類される：（１）ＡＴベースクラス、（２）ＣＧベースクラス、（３）ＡＴＣＧコンパクトクラス、（４）ＡＴＣＧバランスクラス、（５）ＡＴＣＧミドルクラス、（６）ＡＴＣＧレスクラス、（７）ＡＴレスクラス、（８）ＣＧスパイククラス、（９）ＣＧレスクラス、および（１０）ＡＴスパイククラス。Ｇａｇｎｉｕｃ  ａｎｄ  Ｉｏｎｅｓｃｕ−Ｔｉｒｇｏｖｉｓｔｅ，ＢＭＣ  Ｇｅｎｏｍｉｃｓ  １３：５１２（２０１２）を参照されたい。真核生物プロモーターは、「一方向性」または「双方向性」であり得る。一方向プロモーターは単一遺伝子の転写を調節し、ＴＡＴＡボックスの存在を特徴とする。双方向性プロモーターは、双方向性遺伝子対（すなわち、互いに向き合った５’末端を有する反対側の鎖にコードされた２つの隣接遺伝子中の遺伝子の５’末端の間の短い（１ｋｂｐ未満）ＤＮＡの遺伝子間領域である。双方向遺伝子はしばしば機能的に関連しており、それらは単一のプロモーターを共有しているため、同時制御および同時発現させることができる。一方向プロモーターとは異なり、双方向プロモーターはＴＡＴＡボックスを含まず、ＧｐＣアイランドを含み、一方では優勢なＣｓとＡｓ、他方ではＧｓとＴｓの中点を中心に対称性を示す。ＣＣＡＡＴボックスは、ＮＲＦ−１、ＧＡＢＰＡ、ＹＹ１、およびＡＣＴＡＣＡｎｎＴＣＣＣモチーフと同様に、双方向性プロモーターにおいて一般的である。
【００３８】
転写プロモーターはしばしば２つ以上の転写因子結合部位を含む。したがって、複数の転写因子結合部位を有するプロモーターの下流にある核酸の効率的な発現は、典型的には複数の転写因子の協同的作用を必要とする。したがって、転写調節の特異性、したがって関連する核酸の発現は、２つ以上の転写因子結合部位を有する転写プロモーターを使用することによって増加させることができる。
【００３９】
本明細書で使用されるとき、「転写因子」という用語は、転写プロモーター内の特定の配列に結合し、それによってそのプロモーターに作動可能に近接してその下流にある核酸の転写を調節する配列特異的ＤＮＡ結合因子を指す。転写因子には、転写を促進するアクチベーター、およびＲＮＡポリメラーゼの動員または結合を妨げることによって転写を遮断するリプレッサーが含まれる。転写因子は、典型的には、（１）転写プロモーター内の同族転写因子結合部位（ａ／ｋ／ａ応答エレメント）への配列特異的結合を促進する１つ以上のＤＮＡ結合ドメイン（ＤＢＤ）、（２）外部シグナルに応答するリガンド結合ドメインを含む、１つ以上のシグナル感知ドメイン（ＳＳＤ）、および（３）転写共調節因子を含む他のタンパク質に対する結合部位を含む、１つ以上のトランス活性化ドメイン（ＴＡＤ）を含む。
【００４０】
本明細書で使用されるとき、「転写因子」という用語は、排他的に１つ以上のＤＢＤを有する因子をいい、ＤＢＤを含まない他の調節タンパク質、例えばコアクチベーター、クロマチンリモデリング因子、ヒストンアセチラーゼ、デアセチラーゼ、キナーゼおよびメチラーゼを含まない。
【００４１】
ＤＮＡ結合ドメインを含む約２，６００のヒトタンパク質のうち、大部分が転写因子であると考えられている。転写因子は、ベーシックヘリックス−ループ−ヘリックスドメイン、ベーシックロイシンジッパー（ｂＺＩＰドメイン）、二部応答調節因子のＣ末端エフェクタードメイン、ＧＣＣボックスドメイン、ヘリックス−ターン−ヘリックスドメイン、ホメオドメイン、ラムダリプレッサー様ドメイン、血清応答因子様（ｓｒｆ様）ドメイン、ペアードボックスドメイン、ウイングドヘリックスドメイン、ジンクフィンガードメイン、マルチＣｙｓ２Ｈｉｓ２ジンクフィンガードメイン、Ｚｎ２Ｃｙｓ６ドメイン、およびＺｎ２Ｃｙｓ８核受容体ジンクフィンガードメインを含むＤＮＡ結合ドメインの構造的特徴に従って分類される。
【００４２】
多くの転写因子は腫瘍リプレッサーまたは腫瘍遺伝子のいずれかであり、したがって、そのような転写因子内の変異および異常な発現はいくつかのがんならびに他の疾患および状態に関連している。例えば、（１）ＮＦ−κＢファミリー、（２）ＡＰ−１ファミリー、（３）ＳＴＡＴファミリー、および（４）ステロイド受容体ファミリー内の転写因子は、神経発達障害のＲｅｔｔ症候群（ＭＥＣＰ２転写因子）、糖尿病（肝細胞核因子（ＨＮＦ）およびインスリンプロモーター因子−１（ＩＰＦ１／Ｐｄｘ１））、発達性言語障害（ＦＯＸＰ２転写因子）、自己免疫疾患（ＦＯＸＰ３転写因子）、Ｌｉ−Ｒａｕｍｅｎｉ症候群（ｐ５３腫瘍サプレッサー）、および複数のがん（ＳＴＡＴおよびＨＯＸファミリーの転写因子）に関与している。Ｃｌｅｖｅｎｇｅｒ，Ａｍ．Ｊ．Ｐａｔｈｏｌ．１６５（５）：１４４９−６０（２００４）、Ｃａｒｒｉｔｈｅｒｓ  ｅｔ  ａｌ，Ａｍ  Ｊ  Ｐａｔｈｏｌ  １６６（１）：１８５−１９６（２００５）、Ｈｅｒｒｅｒｏｓ−Ｖｉｌｌａｎｕｅｖｅ  ｅｔ  ａｌ，Ｗｏｒｌｄ  Ｊ  Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ  ２０（９）：２２４７−２２５４（２０１４）、およびＣａｍｐｂｅｌｌ  ｅｔ  ａｌ，Ａｍ  Ｊ  Ｐａｔｈｏｌ  １５８（１）：２５−３２（２００１）。Ｏｌｓｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ，Ｏｎｃｏｇｅｎｅ  ２６（７）：１０２８−３７（２００７）は、ヒトの膀胱がんおよび前立腺がんにおける細胞周期の重要な調節因子である、転写因子Ｅ２Ｆ３の上方制御を記載する。Ｃａｎｔｉｌｅ  ｅｔ  ａｌ，Ｃｕｒｒ  Ｍｅｄ  Ｃｈｅｍ  １８（３２）：４８７２−８４（２０１１）は、泌尿生殖器がんにおけるＨＯＸ遺伝子の上方制御を記載し、Ｃｉｌｌｏ  ｅｔ  ａｌ，ＩｎｔＪ．Ｃａｎｃｅｒ  １２９（１１）：２５７７−８７（２０１１）は、肝細胞がんにおけるＨＯＸ遺伝子の上方制御を記載し、Ｃａｎｔｉｌｅ  ｅｔ  ａｌ，ＩｎｔＪ．Ｃａｎｃｅｒ  １２５（７）：１５３２−４１（２００９）は、７９の腫瘍組織型にわたるＨＯＸ  Ｄ１３の発現を記載し、Ｃａｎｔｉｌｅ  ｅｔ  ａｌ，Ｊ  Ｃｅｌｌ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  ２０５（２）：２０２−１０（２００５）は、前立腺がんにおけるＨＯＸ  Ｄ発現の上方制御を記載し、Ｃａｎｔｉｌｅ  ｅｔ  ａｌ，Ｏｎｃｏｇｅｎｅ  ２２（４１）：６４６２−８（２００３）は、ヒト膀胱移行上皮がんにおけるＨＯＸネットワークの遺伝子座Ｃ遺伝子の過剰発現を記載し、Ｍｏｒｇａｎ  ｅｔ  ａｌ，ＢｉｏＭｅｄ  Ｃｅｎｔｒａｌ  １４：１５（２０１４）は、前立腺がんの標的としてのＨＯＸ転写因子を記載し、Ａｌｈａｒｂｉ  ｅｔ  ａｌ，Ｌｅｕｋｅｍｉａ  ２７（５）：１０００−８（２０１３）は、造血および急性白血病におけるＨＯＸＣ遺伝子の役割を記載する。
【００４３】
ＡＰ−２ファミリーは、リプレッサーおよびアクチベーターの両方として作用し得る５つの転写因子を含む。ＡＰ−２γは、ｐ２１ＣＩＰ遺伝子のｐ５３活性化を遮断することによってがん細胞の生存を調節する。高レベルのＡＰ−２γは、乳がんにおける予後不良と関連している。Ｇｅｅ  ｅｔ  ａｌ，Ｊ  Ｐａｔｈｏｌ  ２１７（１）：３２−４１（２００９）およびＷｉｌｌｉａｍｓ  ｅｔ  ａｌ，ＥＭＢＯ  Ｊ  ２８（２２）：３５９１−６０１（２００９）．細胞生存を促進するさらなる転写因子はフォークヘッド転写因子（ＦＯＸ）であり、これは薬物耐性に関与するタンパク質の発現を促進し得、さらにプログラム細胞死を遮断し、したがって化学療法薬からがん細胞を保護し得る。Ｇｏｍｅｓ  ｅｔ  ａｌ，ＣｈｉｎＪ．Ｃａｎｃｅｒ  ３２（７）：３６５−７０（２０１３）は、発がんおよび薬剤耐性におけるＦＯＸＯ３ａおよびＦＯＸＭ１の役割を記載する。
【００４４】
転写因子はプロモーターおよびエンハンサーに結合することができる。本開示において使用されるとき、転写因子という用語は、プロモーター内の転写因子結合部位に結合する転写因子のサブセットを指し、エンハンサー配列に結合するそれらの因子を除外する。転写因子はまた、関連する核酸の発現を上方制御または下方制御し得る。本開示は、発現を阻害するのではなく促進し、したがって関連する核酸の発現を上方制御する転写因子のための転写因子結合部位を有する転写プロモーターを使用する。核酸発現を上方制御するそのような転写因子には、例えば非限定的に、（１）同族結合部位へのＲＮＡポリメラーゼ結合を安定化する、（２）転写因子ＤＮＡ複合体にコアクチベーターまたはコレプレッサータンパク質を動員する、かつ／または（３）ヒストンタンパク質のアセチル化を触媒する（またはヒストンタンパク質のアセチル化を触媒する１つ以上の他のタンパク質を動員する）、転写因子が含まれる。そのようなヒストンアセチルトランスフェラーゼ（ＨＡＴ）活性は、ヒストンのＤＮＡへの結合の親和性を低下させ、それによってＤＮＡを転写により利用しやすくする。
【００４５】
本明細書で使用されるとき、「ネクローシス」という用語は、毒、身体傷害、感染、または血液供給の喪失などの外力によって細胞が損傷を受けたときに起こる細胞死をもたらすプロセスを指す。壊死による細胞死は炎症を引き起こし、それが体内のさらなる苦痛または損傷をもたらし得る。本明細書で使用されるとき、「アポトーシス」という用語は、プログラムされた一連の事象が有害物質を放出することなく細胞の排除をもたらす、細胞死をもたらすプロセスを指す。アポトーシスは、古い細胞、不要な細胞、および不健康な細胞を排除することによって、成長および体の健康を維持する上で重要な役割を果たす。アポトーシスは、生存に必要な細胞成分を破壊し、核ＤＮＡを破壊するＤＮＡｓｅの産生を誘導する、カスパーゼタンパク質を含む、自殺遺伝子によって産生されるタンパク質によって媒介される。
【００４６】
本明細書で使用されるとき、「自殺遺伝子」という用語は、ｐ５３媒介アポトーシス細胞殺傷を誘導するタンパク質を産生する遺伝子のクラスをいう。本開示の発現コンストラクトおよびシステムで使用することができる自殺遺伝子には、カスパーゼ、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ（ＨＳＶ−ＴＫ）、およびシトシンデアミナーゼ、ならびにＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ヘルペスＨＳＶ−ＴＫ、およびシトシンデアミナーゼの誘導性バリアントが含まれる。
【００４７】
本開示の発現構コンストラクトおよびシステムは、老化、がん感染症、細菌感染、および／または他の状態の治療方法、ならびに老化、がん、感染症、細菌感染、および／または他の状態に関連する細胞の殺傷方法に使用され、かつ／または標的細胞の増殖および／もしくは増殖を減少させる治療用タンパク質を使用する。特定の実施形態では、治療用タンパク質は、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、またはシトシンデアミナーゼ、およびＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、またはシトシンデアミナーゼの誘導性バリアントをコードする、自殺遺伝子によって発現される。発現カセットおよびシステムはまた、老化、がん、感染症、細菌感染、ならびに他の疾患および状態の治療のための治療計画の有効性を向上するために従来の化学療法剤と組み合わせて使用することができる。
【００４８】
本開示の特定の態様において、発現コンストラクトは、老化細胞特異的プロモーターまたはがん細胞特異的プロモーターなどの標的細胞特異的プロモーターの調節制御下のアポトーシス促進性タンパク質をコードするポリヌクレオチドを含むｐＶＡＸ１（図１４）プラスミド発現コンストラクトである。
【００４９】
例示的なｐＶＡＸｌ（商標）プラスミド発現コンストラクトには、ｐ１６ｓプロモーターの調節制御下での誘導性カスパーゼ９タンパク質（ｉＣａｓｐ９）の標的細胞特異的発現のためのｐＶＡＸ−１６ｓ−ｉＣａｓｐ９−ＭＸ（図１６、配列番号６）、ｐ５３プロモーターの調節制御下での誘導性カスパーゼ９タンパク質（ｉＣａｓｐ９）の標的細胞特異的発現のためのｐＶＡＸｌ−５３−ｉＣａｓｐ９−ＭＸ（図２６、配列番号７）、ｐ５３プロモーターの調節制御下の下での自己活性化カスパーゼ９タンパク質（ｓａＣＡＳＰ９）の標的細胞特異的発現のためのｐＶａｘｌ−ｐ５３−ｓａＣａｓｐ９−５（図２７、配列番号８）、ｐ５３プロモーターの調節制御下での誘導性カスパーゼ９タンパク質（ｉＣａｓｐ９）およびオボアルブミンタンパク質の標的細胞特異的発現のためのｐＶａｘｌ−ｐ５３−ｉＣａｓｐ９−ＯＶＡ（図２８、配列番号１１）、ｐ５３プロモーターの調節制御下での誘導性カスパーゼ９タンパク質（ｉＣａｓｐ９）およびオボアルブミンタンパク質の標的細胞特異的発現のためｐＶａｘｌ−ｐ５３−ｉＣａｓｐ９−Ｇ−０（図２９、配列番号９）、ｐ５３プロモーターの調節制御下での誘導性カスパーゼ９タンパク質（ｉＣａｓｐ９）およびＣＤ４０リガンドタンパク質（ＣＤ４０Ｌ）の標的細胞特異的発現のためのｐＶａｘｌ−ｐ５３−ｉＣａｓｐ９−ｈｕＣＤ４０Ｌ（図３０、配列番号１０）が含まれる。
【００５０】
本開示の他の態様において、発現コンストラクトは、老化細胞特異的プロモーターまたはがん細胞特異的プロモーターなどの標的細胞特異的プロモーターの調節制御下のアポトーシス促進性タンパク質をコードするポリヌクレオチドを含む、ＮＴＣ８３８５、ＮＴＣ８６８５、およびＮＴＣ９３８５プラスミド発現コンストラクトを含む、ＮＴＣベースのプラスミド発現コンストラクトである。
【００５１】
本開示のさらなる態様において、発現コンストラクトは、老化細胞特異的プロモーターまたはがん細胞特異的プロモーターなどの標的細胞特異的プロモーターの調節制御下のアポトーシス促進性タンパク質をコードするポリヌクレオチドを含む、ｇＷｉｚベースのプラスミド発現コンストラクトである。
【００５２】
本開示の実施は、特段反対の指示がない限り、ウイルス学、腫瘍学、免疫学、微生物学、分子生物学、および組換えＤＮＡの技術分野で一般に使用されている従来の方法論および技術を使用するであろうが、その方法論および技術は、当業者に周知され、容易に利用可能である。そのような方法論および技術は、実験室のマニュアルならびに科学文献および特許文献に完全に説明されている。例えば、Ｓａｍｂｒｏｏｋ，ｅｔ  ａｌ，”Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｍａｎｕａｌ”（２ｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｐｒｅｓｓ，Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ，Ｎ．Ｙ．，１９８９）、Ｍａｎｉａｔｉｓ  ｅｔ  ａｌ，”Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｍａｎｕａｌ”（１９８２）、”ＤＮＡ  Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ａｐｐｒｏａｃｈ，ｖｏｌ．  Ｉ＆Π”（Ｇｌｏｖｅｒ，ｅｄ．）、”Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ”（Ｇａｉｔ，ｅｄ．，１９８４）、Ａｕｓｕｂｅｌ  ｅｔ  ａｌ．（ｅｄｓ．），”Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ  ｉｎ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ”（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，１９９４）、”Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ”（Ｈａｍｅｓ＆Ｈｉｇｇｉｎｓ，ｅｄｓ．，１９８５）、”Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ”（Ｈａｍｅｓ＆Ｈｉｇｇｉｎｓ，ｅｄｓ．，１９８４）、”Ａｎｉｍａｌ  Ｃｅｌｌ  Ｃｕｌｔｕｒｅ”（Ｆｒｅｓｈｎｅｙ，ｅｄ．，１９８６）、およびＰｅｒｂａｌ，”Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｌｏｎｉｎｇ”（１９８４）を参照されたい。本明細書に引用された全ての刊行物、特許および特許出願は、上記または下記にかかわらず、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００５３】
標的細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除するためのシステムおよび発現コンストラクト
特定の実施形態において、本開示は、標的細胞の増殖および／または生存の標的細胞特異的な減少、予防、および／または排除を達成するための、発現コンストラクトならびに送達ベクターおよび発現コンストラクトを含むシステムを提供する。
【００５４】
システム
本開示のシステムは、（１）その細胞が標的細胞であるか非標的細胞であるかにかかわらず細胞への核酸の非特異的送達が可能であるベクターと、（ｂ）標的細胞特異的転写プロモーターおよび治療用タンパク質をコードする核酸を含む発現コンストラクトであって、治療用タンパク質の標的細胞特異的産生を達成する発現コンストラクトと、を含む。本明細書に開示されるシステムは、老化、疾患、または別の状態に関連する細胞などの標的細胞の増殖または生存特性に影響を及ぼすが、同時に、老化、疾患、または別の状態に関連していない正常な非標的細胞の増殖または生存の特性に影響を及ぼさないことが望ましい広範囲の治療用途において有用性を見出すであろう。
【００５５】
本開示は、同様に、（１）非特異的核酸送達ベクターと、（２）（ａ）標的細胞特異的転写プロモーターおよび（ｂ）治療用タンパク質をコードする核酸を含む発現コンストラクトと、を含む、老化、疾患、または他の状態に関連する広範囲の細胞の増殖および／または生存に影響を及ぼすためのシステムを提供する。本開示のシステムのこれらの態様の各々は、本明細書においてさらに詳細に記載されている。
【００５６】
特定の実施形態では、標的細胞の増殖および／または生存に影響を及ぼすためのシステムであって、（１）非特異的核酸送達ベクターと、（２）（ａ）標的細胞で活性化するが、正常な非標的細胞で活性化されない転写プロモーター、および（ｂ）転写プロモーターの制御下にあり、例えば、それが産生される細胞においてプログラム細胞死のメカニズムを誘導することによって、標的細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除することができる治療用タンパク質をコードする核酸を含む発現コンストラクトと、を含むシステムが本明細書で提供される。したがって、これらのシステムは、毒素を使用せず、発現コンストラクトの標的細胞特異的な送達もせずに、標的細胞内で産生され、それに固有の転写機構を利用することによって標的細胞の選択的殺傷を達成する。
【００５７】
ヒト標的細胞が老化細胞であるこれらの実施形態の特定の態様では、転写プロモーターは、Ｗａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ  ２７６（５２）：４８６５５−６１（２００１）に記載されるような、ｐ１６ＩＮＫ４ａ／ＣＤＫＮ２Ａの転写因子結合部位（すなわち、応答エレメント）を少なくとも含むことができ、転写プロモーターは、ＳＰ１、ＥＴＳ１、およびＥＴＳ２などの因子による活性化に応答性である。転写プロモーターはまた、ｐ２１／ＣＤＫＮ１Ａの転写因子結合部位（すなわち、応答エレメント）を少なくとも含み得、転写プロモーターは、ｐ５３／ＴＰ５３などの因子による活性化に応答性である。転写活性化はＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＤＦＦ４０、ＢＡＸ、ＨＳＶ−ＴＫ、もしくはカルボニックアンヒドラーゼ、またはＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、もしくはシトシンデアミナーゼの誘導性バリアントなどの治療用タンパク質をコードする核酸の発現を誘導する。
【００５８】
ヒト標的細胞が、脳腫瘍細胞、前立腺がん細胞、肺がん細胞、結腸直腸がん細胞、乳がん細胞、肝臓がん細胞、血液がん細胞、および骨がん細胞などのがん細胞である、これらの実施形態の他の態様では、転写プロモーターは、ｐ２１ｃｉｐ１／ｗａｆ１プロモーター、ｐ２７ｋｉｐ１プロモーター、ｐ５７ｋｉｐ２プロモーター、ＴｄＴプロモーター、Ｒａｇ−１プロモーター、Ｂ２９プロモーター、Ｂｌｋプロモーター、ＣＤ１９プロモーター、ＢＬＮＫプロモーター、および／またはλ５プロモーターの転写因子結合部位（すなわち、応答エレメント）を少なくとも含み得、転写プロモーターは、ＥＢＦ３、Ｏ／Ｅ−１、Ｐａｘ−５、Ｅ２Ａ、ｐ５３、ＶＰ１６、ＭＬＬ、ＨＳＦ１、ＮＦ−ＩＬ６、ＮＦＡＴ１、ＡＰ−１、ＡＰ−２、ＨＯＸ、Ｅ２Ｆ３、および／または、ＮＦ−κΒ転写因子などの１つ以上の転写因子による活性化に応答性であり、転写活性化は、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、もしくはシトシンデアミナーゼ、またはＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、もしくはシトシンデアミナーゼの誘導性バリアントなどの治療用タンパク質をコードする核酸の発現を誘導し、治療用タンパク質は、例えばアポトーシスを含む細胞プロセスを介して老化細胞に細胞死を誘導することなどによって、がん細胞の増殖および／または生存を、減少、防止、および／または排除する。例えば、ネクローシス／ネクロトーシス、オートファジー性細胞死、小胞体ストレス関連細胞傷害性、分裂期細胞死、パラトーシス、ピロトーシス、ピロネクローシス、およびエントーシフスを含む細胞プロセスを介した細胞死を誘導することによって、がん細胞の増殖および／または生存を、減少、防止、および／または排除する、他の治療用タンパク質を使用し得る。標的細胞が、例えば、ヘルペスウイルス、ポリオウイルス、肝炎ウイルス、レトロウイルス、インフルエンザウイルス、およびライノウイルスを含むウイルスなどの感染症因子に感染しているヒト細胞であるか、または標的細胞が細菌細胞である、これらの実施形態のなおもさらなる態様では、転写プロモーターは、感染性因子または細菌細胞によって発現される因子によって活性化され得、転写活性化が、例えばＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、もしくはシトシンデアミナーゼ、またはＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、ＨＳＶ−ＴＫ、もしくはシトシンデアミナーゼの誘導性バリアントなどの治療用タンパク質をコードする核酸の発現を誘導し、治療用タンパク質が、例えばアポトーシスを含む細胞プロセスを介して老化細胞に細胞死を誘導することなどによって、老化細胞の増殖および／または生存を、減少、防止、および／または排除する。例えば、ネクローシス／ネクロトーシス、オートファジー性細胞死、小胞体ストレス関連細胞傷害性、分裂期細胞死、パラトーシス、ピロトーシス、ピロネクローシス、およびエントーシフスを含む細胞プロセスを介した細胞死を誘導することによって、老化細胞の増殖および／または生存を、減少、防止、および／または排除する、他の治療用タンパク質を使用し得る。
【００５９】
本開示のシステムのこれらの態様の各々は、本明細書においてさらに詳細に記載されている。
【００６０】
１．非特異的核酸送達ベクター
本開示のシステムは、標的細胞に固有の転写機構を利用することによって標的細胞特異性を達成する。したがって、本明細書に記載のシステムは、標的細胞を含むがこれに限定されない細胞への発現コンストラクトの非特異的送達に容易に適合させることができる核酸送達ベクターを使用する。
【００６１】
多種多様な非ウイルスおよびウイルスの核酸送達ベクターの両方が当該分野で周知でありそして容易に利用可能であり、本明細書中に開示される発現コンストラクトの非特異的細胞送達のための使用に適合され得る。例えば、ウイルスおよび非ウイルスの核酸送達方法論の一般的な説明について、Ｅｌｓａｂａｈｙ  ｅｔ  ａｌ，Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ８（３）：２３５−２４４（２０１１）を参照されたい。哺乳動物細胞への核酸の送達の成功は、効率的な送達ベクターの使用に依存している。ウイルスベクターは望ましいレベルの送達効率を示すが、しばしば望ましくない免疫原性、炎症反応、およびスケールアップに関連する問題も示し、これらすべてがそれらの臨床使用を制限する可能性がある。核酸を送達するための理想的なベクターは安全であるが、それでも核酸の安定性および適切な細胞区画への核酸の効率的な導入を確実にする。
【００６２】
非ウイルスおよびウイルスの核酸送達ベクターの非限定的な例は本明細書に記載されており、科学文献および特許文献に開示されている。より具体的には、本開示のシステムは、各々が核酸の非特異的送達のために開発され、本明細書に記載の発現コンストラクトの非特異的送達に適合することができ、目的の標的細胞へのシステムの標的化送達を促進するための１つ以上の薬剤を組み込み、それによって、本開示のシステムの標的細胞特異性を向上するよう改変することができる、１つ以上のリポソームベクター、ウイルスベクター、ナノ粒子、ポリプレックスデンドリマー（ｐｏｌｙｐｌｅｘｅｓｍ  ｄｅｎｄｒｉｍｅｒ）を使用することができる。
【００６３】
２．リポソームベクターとナノ粒子
発現カセットは、脂質膜、脂質二重層、ならびに／または、例えばリポソーム、小胞、ミセルおよび／もしくはミクロスフェアなどの脂質複合体の中に組み込ませることもでき、かつ／またはそれらと結合させることもできる。本開示の発現コンストラクトと共に用いられ得る脂質ベースの送達システムを調製するための適切な方法論は、Ｍｅｔｓｅｌａａｒ  ｅｔ  ａｌ，Ｍｉｎｉ  Ｒｅｖ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．２（４）：３１９−２９（２００２）、Ｏ’Ｈａｇｅｎ  ｅｔ  ａｌ，Ｅｘｐｅｒｔ  Ｒｅｖ．Ｖａｃｃｉｎｅｓ  ２（２）：２６９−８３（２００３）、Ｏ’Ｈａｇａｎ，Ｃｕｒｒ．Ｄｕｒｇ  Ｔａｒｇｅｔｓ  Ｉｎｆｅｃｔ．Ｄｉｓｏｒｄ．１（３）：２７３−８６（２００１）、Ｚｈｏ  ｅｔ  ａｌ，Ｂｉｏｓｃｉ  Ｒｅｐ．２２（２）：３５５−６９（２００２）、Ｃｈｉｋｈ  ｅｔ  ａｌ，Ｂｉｏｓｃｉ  Ｒｅｐ．２２（２）：３３９−５３（２００２）、Ｂｕｎｇｅｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ，Ｂｉｏｓｃｉ．Ｒｅｐ．２２（２）：３２３−３８（２００２）、Ｐａｒｋ，Ｂｉｏｓｃｉ  Ｒｅｐ．２２（２）：２６７−８１（２００２）、Ｕｌｒｉｃｈ，Ｂｉｏｓｃｉ．Ｒｅｐ．２２（２）：１２９−５０、Ｌｏｆｔｈｏｕｓｅ，Ａｄｖ．ＤｒｕｇＤｅｌｉｖ．Ｒｅｖ．５４（６）：８６３−７０（２００２）、Ｚｈｏｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｉｍｍｕｎｏｔｈｅｒ．２５（４）：２８９−３０３（２００２）、Ｓｉｎｇｈ  ｅｔ  ａｌ，Ｐｈａｒｍ  Ｒｅｓ．１９（６）：７１５−２８（２００２）、Ｗｏｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｃｕｒｒ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．８（９）：１１２３−３６（２００１）、およびＺｈｏｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ｉｍｍｕｎｏｍｅｔｈｏｄｓ  ４（３）：２２９−３５（１９９４）に記載されている。Ｍｉｄｏｕｘ  ｅｔ  ａｌ，ＢｒｉｔｉｓｈＪ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ  １５７：１６６−１７８（２００９）は、ポリマー、ペプチドおよび脂質を含む核酸の送達のための化学的ベクターを記載している。Ｓｉｏｕｄ  ａｎｄ  Ｓｏｒｅｎｓｅｎ，Ｂｉｏｃｈｅｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ｒｅｓ  Ｃｏｍｍｕｎ  ３１２（４）：１２２０−５（２００３）は、核酸の送達のためにカチオン性リポソームを記載している。
【００６４】
それらの正電荷のために、カチオン性脂質は、負に荷電したＤＮＡ分子を凝縮させ、リポソームへのＤＮＡの封入を容易にするために使用されてきた。カチオン性脂質はまた、リポソームに対して高度の安定性を提供する。カチオン性リポソームは、細胞膜と相互作用し、エンドサイトーシスのプロセスを通して細胞に取り込まれる。エンドサイトーシスの結果として形成されたエンドソームは、細胞質内で分解され、それによって積み荷の核酸を放出する。しかしながら、カチオン性リポソームの固有の安定性のために、積み荷の核酸のリソソーム分解の結果としてトランスフェクション効率は低くなり得る。
【００６５】
ヘルパー脂質（電気中性脂質ＤＯＰＥおよびＬ−ａ−ジオレオイルホスファチジルコリン（ＤＯＰＣ）など）を、カチオン性脂質と組み合わせて使用して、低下した安定性を有し、したがって向上したトランスフェクション効率を示すリポソームを形成することができる。これらの電気的中性脂質は、Ｆｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質と呼ばれている。Ｇｒｕｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２７（８）：２８５３−６６（１９８８）、およびＦａｒｈｏｏｄ  ｅｔ  ａｌ．，Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ  １２３５（２）：２８９−９５（１９９５）を参照されたい。ＤＯＰＥは、５℃〜１０℃を超える温度で脂質二重層の融合をもたらす超分子配列を誘導するＨＩＩ相構造を形成する。リポソームへのＤＯＰＥの組み込みはまた、エンドソーム膜を不安定化するＨＩＩ相の形成を助ける。
【００６６】
リポソームベクターを静脈内投与する用途では、コレステロールをＤＯＰＥリポソームと組み合わせて使用することができる。Ｓａｋｕｒａｉ  ｅｔ  ａｌ，Ｅｕｒ  Ｊ  Ｐｈａｒｍ  Ｂｉｏｐｈａｒｍ  ５２（２）：１６５−７２（２００１）。ＤＯＰＥのアシル鎖中に１個の不飽和が存在することは、膜融合活性にとって重要な要素である。Ｔａｌｂｏｔ  ｅｔ  ａｌ，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ３６（１９）：５８２７−３６（１９９７）。
【００６７】
飽和鎖を有するフッ素化ヘルパー脂質、例えばＤＦ  ４  Ｃ  １１  ＰＥ（ｒａｃ−２，３−ジ［１１−（Ｆ−ブチル）ウンデカノイル）グリセロ−１−ホスホエタノールアミン）もまた、リポポリアミンリポソームのトランスフェクション効率を向上させる。Ｂｏｕｓｓｉｆ  ｅｔ  ａｌ，Ｊ  Ｇｅｎｅ  Ｍｅｄ  ３（２）：１０９−１４（２００１）、Ｇａｕｃｈｅｒｏｎ  ｅｔ  ａｌ，Ｂｉｏｃｏｎｊ  Ｃｈｅｍ  １２（６）：９４９−６３（２００１）、およびＧａｕｃｈｅｒｏｎ  ｅｔ  ａｌ．Ｊ  Ｇｅｎｅ  Ｍｅｄ  ３（４）：３３８−４４（２００１）。
【００６８】
ヘルパー脂質１，２−ジオレオイル−３−トリメチルアンモニウム−プロパン（ＤＯＴＡＰ）は、ＤＯＰＥリポプレックスと比較してインビトロ細胞トランスフェクション効率を向上させる。Ｐｒａｔａ  ｅｔ  ａｌ，Ｃｈｅｍ  Ｃｏｍｍｕｎ  １３：１５６６−８（２００８）。Ｄｉｓｔｅａｒ−４−イノイルＬ−ａ−ホスファチジルエタノールアミン［ＤＳ（９−イン）ＰＥ］におけるように、ＤＯＰＥのオレイン鎖の二重結合を三重結合で置き換えることもまた、より安定したリポプレックスを産生することが示されてきている。Ｆｌｅｔｃｈｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｏｒｇ  Ｂｉｏｍｏｌ  Ｃｈｅｍ  ４（２）：１９６−９（２００６）。
【００６９】
ＩＦＮ７（ＧＬＦＥＡＩＥＧＦＩＥ  ＮＧＷＥＧＭＩＤＧＷ  ＹＧ）およびＥ５ＣＡ（ＧＬＦＥＡＩＡＥＦＩ  ＥＧＧＷＥＧＬＩＥＧ  ＣＡ）ペプチドなどの、インフルエンザウイルス血球凝集素のＨＡ−２サブユニットのＮ末端セグメントに由来する両親媒性アニオン性ペプチドを使用して、リポソームのトランスフェクション効率を数桁向上させることができる。Ｗａｇｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  Ｕ．Ｓ．Ａ．８９（１７）：７９３４−８（１９９２）、Ｍｉｄｏｕｘ  ｅｔ  ａｌ，Ｎｕｃｌ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ．２１（４）：８７１−８（１９９３）、Ｋｉｃｈｌｅｒ  ｅｔ  ａｌ，Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇ  Ｃｈｅｍ  ８（２）：２１３−２１（１９９７）、Ｗａｇｎｅｒ，Ａｄｖ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖ  Ｒｅｖ  ３８（３）：２７９−２８９（１９９９）、Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ，Ｊ  Ｇｅｎｅ  Ｍｅｄ  ３（６）：５６０−８（２００１）。ＧＡＬＡのようないくつかの人工ペプチドもまた、膜融合性ペプチドとして使用されてきた。例えば、Ｌｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｄｖ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖ  Ｒｅｖ  ５６（７）：９６７−８５（２００４）、およびＳａｓａｋｉ  ｅｔ  ａｌ，Ａｎａｌ  Ｂｉｏａｎａｌ  Ｃｈｅｍ  ３９１（８）：２７１７−２７（２００８）を参照されたい。単純ヘルペスウイルス由来の糖タンパク質Ｈの膜融合性ペプチドは、ヒト細胞におけるＤＮＡ／リポフェクタミンリポプレックスのエンドソーム放出および導入遺伝子発現を改善する（Ｔｕ  ａｎｄ  Ｋｉｍ，Ｊ  Ｇｅｎｅ  Ｍｅｄ  １０（６）：６４６−５４（２００８）。
【００７０】
ＰＣＴ特許公開第ＷＯ１９９９０２４５８２Ａ１号および第ＷＯ２００２／０４４２０６号は、膜融合を促進するレオウイルス科に由来するタンパク質のクラスを記載する。これらのタンパク質は、爬虫類レオウイルス由来のｐ１４タンパク質およびアクアレオウイルス由来のｐ１６タンパク質によって例示される。ＰＣＴ特許公開第ＷＯ２０１２／０４０８２５号は、膜融合を容易にするための組換えポリペプチドについて記載し、ここでポリペプチドはｐ１４融合関連小膜貫通（ＦＡＳＴ）タンパク質の細胞外ドメインと少なくとも８０％の配列同一性を有し、機能的ミリストイル化モチーフ、ＦＡＳＴタンパク質由来の膜貫通ドメイン、およびｐ１５  ＦＡＳＴタンパク質の細胞内ドメインと少なくとも８０％の配列同一性を有する配列を有する。’８２５  ＰＣＴは、選択的融合のための、組換えポリペプチドへの標的化リガンドの付加をさらに記載する。’８２５  ＰＣＴに提示されている組換えポリペプチドは、核酸の送達を容易にするために、リポソームの膜内に組み込むことができる。リポソーム破壊およびその結果としての積み荷の核酸の全身的分散ならびに／またはエンドソームへの取り込みおよびその結果として生じる核酸破壊を低減する、核酸を含む治療用化合物を哺乳動物細胞の細胞質に送達するための膜融合性リポソームは、Ｉｎｎｏｖａｓｃｒｅｅｎ  Ｉｎｃ．（Ｈａｌｉｆａｘ，Ｎｏｖａ  Ｓｃｏｔｉａ，ＣＡ）から市販されている。
【００７１】
金、シリカ、酸化鉄、チタン、ヒドロゲル、およびリン酸カルシウムを含む多種多様な無機ナノ粒子が核酸の送達について記載されており、本明細書に記載の発現コンストラクトの送達に適合させることができる。例えば、Ｗａｇｎｅｒ  ａｎｄ  Ｂｈａｄｕｒｉ，Ｔｉｓｓｕｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  １８（１）：１−１４（２０１２）（核酸配列の送達のための無機ナノ粒子を記載している）、Ｄｉｎｇ  ｅｔ  ａｌ，Ｍｏｌ  Ｔｈｅｒ  ｅ−ｐｕｂ（２０１４）（核酸送達のための金ナノ粒子を記載している）、Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ  ，Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ３０（３）：８３９−４５（２０１４）（ＤＮＡオリゴヌクレオチドの送達のための二酸化チタンナノ粒子を記載している）、Ｘｉｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｃｕｒｒ  Ｐｈａｒｍ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ  １４（１０）：９１８−２５（２０１４）（遺伝子送達のための生分解性リン酸カルシウムナノ粒子を記載している）、Ｓｉｚｏｖｓ  ｅｔ  ａｌ，Ｊ  Ａｍ  Ｃｈｅｍ  Ｓｏｃ  １３６（ｌ）：２３４−４０（２０１４）（３０以下の単分散オリゴヌクレオチドナノ粒子を記載している）を参照されたい。
【００７２】
無機ベクターの利点の中には、それらの貯蔵安定性、低い免疫原性、および微生物の攻撃に対する耐性がある。１００ｎｍ未満のナノ粒子は、核酸を効率的に捕捉することができ、分解することなくエンドソームからのその逃避を可能にする。無機ナノ粒子は、それらの高密度および培養皿の基部上の優先的な位置のために、付着細胞株に対して改善されたインビトロトランスフェクションを示す。核酸送達と安定した蛍光マーカーとのカップリングを可能にする量子ドットが記載されている。
【００７３】
定義された寸法および組成のヒドロゲルナノ粒子は、ＰＲＩＮＴ（非湿潤テンプレートにおける粒子複製）と呼ばれる粒子成形法によって調製することができ、本明細書に開示される発現コンストラクトの送達ベクターとして使用することができる。核酸は、静電的結合および物理的捕捉によって粒子中に封入することができる。全身投与後に積み荷の核酸がナノ粒子から解離するのを防ぐために、分解性ジスルフィド結合を有する重合性コンジュゲートを使用することができる。
【００７４】
ＰＲＩＮＴ技術は、発現カセットの標的細胞への標的化を増強するために、サイズ、形状、弾性率、化学組成および表面機能性を含む正確に制御された特性を有する改変ナノ粒子の生成を可能にする。例えば、Ｗａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ  Ａｍ  Ｃｈｅｍ  Ｓｏｃ  １３２：１１３０６−１１３１３（２０１０）、Ｅｎｌｏｗ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎｅｍｏ  Ｌｅｔｔ  １１：８０８−８１３（２０１１）、Ｇｒａｔｔｏｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  １０５：１１６１３−１１６１８（２００８）、Ｋｅｌｌｙ，Ｊ  Ａｍ  Ｃｈｅｍ  Ｓｏｃ  １３０：５４３８−５４３９（２００８）、Ｍｅｒｋｅｌ  ｅｔ  ａｌ．Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ  １０８：５８６−５９１（２０１１）を参照されたい。ＰＲＩＮＴはまた、医薬品製造管理及び品質管理基準（ＧＭＰ）条件下での粒子製造のスケールアップを可能にする連続ロールツーロール製造技術にも適している。
【００７５】
ナノ粒子は、経口生物学的利用能を改善し、酵素的分解を最小限に抑え、血液脳関門を通過するために、脂質コーティングによってカプセル化することができる。ナノ粒子表面はまた、水溶性、インビボでの循環、およびステルス特性を改善するためにペグ化することができる。
【００７６】
３．ウイルスベクター
例えば、単純ヘルペスウイルスベクター、レンチウイルスベクター、アデノウイルスベクター、およびアデノ随伴ウイルスベクターを含む、多種多様なウイルスベクターは、当業者に周知であり、容易に利用可能であり、ウイルスベクターは、核酸、特に治療用タンパク質の標的細胞特異的発現のための発現カセットを含む核酸の送達のための本明細書に開示されるシステムにおける使用に適合させることができる。
【００７７】
特定の受容体に対する天然のまたは操作されたウイルスの指向性は、核酸の送達のためのウイルスベクターを構築するための基礎となる。標的細胞へのこれらのベクターの付着は、ウイルスベクター上のリガンドによる細胞表面上の特異的受容体の認識に左右される。それらの表面に非常に特異的なリガンドを提示するウイルスは、細胞上の特異的な受容体に固着する。目的の標的細胞の表面に提示される受容体に対するリガンドを提示するように、ウイルスを改変することができる。細胞受容体とウイルスリガンドとの相互作用は、トール様受容体によってインビボで調節される。
【００７８】
受容体媒介エンドサイトーシスを介するか膜融合を介するかにかかわらず、細胞へのウイルスベクターの侵入は、エンドソームおよび／またはリソソーム経路からのウイルスベクターの逃避を可能にする特定のドメインセットを必要とする。他のドメインは核への侵入を容易にする。複製、組み立て、および潜伏は、ベクターと細胞の間の相互作用の動力学を決定し、そしてがん自殺遺伝子治療を設計する際のウイルスベクターの選択、ならびに細胞を運ぶ治療用積み荷の改変における重要な考慮事項である。
【００７９】
単純ヘルペスウイルス（ＨＳＶ）は、エンベロープＤＮＡウイルスであるヘルペスウイルス科に属する。ＨＳＶは、それらの３つの主要リガンド糖タンパク質：ｇＢ、ｇＨ、およびｇＬのオーソログを介し、時には補助タンパク質を使用して、細胞受容体に結合する。これらのリガンドは、疾患の口腔、眼、および生殖器の形態へのウイルスの侵入の主要な経路において決定的な役割を果たす。ＨＳＶは、老化細胞、がん細胞、および感染性因子に感染した細胞を含む標的細胞への発現カセットの送達のための組換えウイルスを改変するために利用され得る、神経系の細胞受容体に対して高い指向性を有する。治療のバイスタンダー効果は、コネキシンコード配列をコンストラクトに含めることによって増強される。標的細胞に核酸を送達するための単純ヘルペスウイルスベクターは、Ａｎｅｓｔｉ  ａｎｄ  Ｃｏｆｆｉｎ，Ｅｘｐｅｒｔ  Ｏｐｉｎ  Ｂｉｏｌ  Ｔｈｅｒ  １０（１）：８９−１０３（２０１０）、Ｍａｒｃｏｎｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｄｖ  Ｅｘｐ  Ｍｅｄ  Ｂｉｏｌ  ６５５：１１８−４４（２００９）、およびＫａｓａｉ  ａｎｄ  Ｓａｅｋｉ，Ｃｕｒｒ  Ｇｅｎｅ  Ｔｈｅｒ  ６（３）：３０３−１４（２００６）で概説されている。
【００８０】
レンチウイルスは、エンベロープを有する一本鎖ＲＮＡレトロウイルスであり、ヒト免疫不全ウイルス（ＨＩＶ）を含むレトロウイルス科に属する。ＨＩＶエンベロープタンパク質は、ＣＤ４＋Ｔ細胞、マクロファージ、および樹状細胞などのヒト免疫系の細胞上に存在するＣＤ４に結合する。細胞に侵入すると、ウイルスＲＮＡゲノムは二本鎖ＤＮＡに逆転写され、これが細胞核に移入されて細胞ＤＮＡに組み込まれる。ＨＩＶベクターは、治療遺伝子を白血病細胞に送達するために使用されてきた。組換えレンチウイルスは、正常細胞への実質的に非特異的送達なしに、膵臓がん細胞、上皮性卵巣がん細胞、および神経膠腫細胞へのムチン媒介核酸送達について記載されている。標的細胞への核酸送達のためのレンチウイルスベクターは、Ｐｒｉｍｏ  ｅｔ  ａｌ，Ｅｘｐ  Ｄｅｒｍａｔｏｌ  ２１（３）：１６２−７０（２０１２）、Ｓｔａｕｎｓｔｒｕｐ  ａｎｄ  Ｍｉｋｋｅｌｓｅｎ，Ｃｕｒｒ  Ｇｅｎｅ  Ｔｈｅｒ  ｌｌ（５）：３５０−６２（２０１１）、およびＤｒｅｙｅｒ，Ｍｏｌ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ  ４７（２）：１６９−８７（２０１１）で概説されている。
【００８１】
アデノウイルスは、二本鎖の直鎖状ＤＮＡゲノムとキャプシドからなる非エンベロープウイルスである。当然ながら、アデノウイルスはアデノイドに存在し、上気道感染症の原因となり得る。アデノウイルスは、鼻、気管、および肺の上皮への侵入のために、アデノウイルス繊維タンパク質に対する細胞のコクサッキーウイルスおよびアデノウイルス受容体（ＣＡＲ）を利用する。ＣＡＲは、老化細胞およびがん細胞上で低レベルで発現される。標的細胞に核酸を送達することができる組換えアデノウイルスを生成することができる。複製可能アデノウイルス媒介自殺遺伝子治療（ＲｅＣＡＰ）は、新たに診断された前立腺がんの臨床試験中である。標的細胞への核酸送達のためのアデノウイルスベクターは、Ｈｕａｎｇ  ａｎｄ  Ｋａｍｉｈｉｒａ，Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ  Ａｄｖ．３１（２）：２０８−２３（２０１３）、Ａｌｅｍａｎｙ，Ａｄｖ  Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓ  １１５：９３−１１４（２０１２）、Ｋａｕｆｍａｎｎ  ａｎｄ  Ｎｅｔｔｅｌｂｅｃｋ，Ｔｒｅｎｄｓ  Ｍｏｌ  Ｍｅｄ  １８（７）：３６５−７６（２０１２）、およびＭｏｗａ  ｅｔ  ａｌ，Ｅｘｐｅｒｔ  Ｏｐｉｎ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖ  ７（１２）：１３７３−８５（２０１０）において概説されている。
【００８２】
アデノ随伴ウイルス（ＡＡＶ）は、ヒトおよび他のいくつかの霊長類種に感染する小型ウイルスである。ＡＡＶは、現在、疾患を引き起こすことが知られておらず、結果として、ウイルスは非常に軽度の免疫応答を引き起こす。ＡＡＶを使用するベクターは、分裂細胞と静止細胞の両方に感染することができ、宿主細胞のゲノムに組み込まれることなく染色体外状態で存続し得る。これらの特徴により、ＡＡＶは、本開示のシステムにおいて使用するためのウイルスベクターを作製するために非常に魅力的な候補となる。標的細胞への核酸送達のためのアデノ随伴ウイルス（ＡＡＶ）ベクターは、Ｌｉ  ｅｔ  ａｌ，Ｊ．Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｒｅｌｅａｓｅ  １７２（２）：５８９−６００（２０１３）、Ｈａｊｉｔｏｕ，Ａｄｖ  Ｇｅｎｅｔ  ６９：６５−８２（２０１０）、ＭｃＣａｒｔｙ，Ｍｏｌ  Ｔｈｅｒ  １６（１０）：１６４８−５６（２００８）、およびＧｒｉｍｍ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｅｎｚｙｍｏｌ  ３９２：３８１−４０５（２００５）において概説されている。
【００８３】
４．ポリプレックス
ポリプレックスは、ポリマーとＤＮＡとの複合体である。ポリプレックスは、カチオン性ポリマーからなり、それらの製造はイオン性相互作用による自己集合に基づいている。ポリプレックスとリポソームとリポプレックスとの作用方法の間の１つの重要な相違は、ポリプレックスがそれらの核酸積み荷を標的細胞の細胞質に直接放出することができないことである。結果として、不活性化アデノウイルスなどのエンドソーム溶解剤との共トランスフェクションは、粒子の取り込み中に作られるエンドサイトーシス小胞からの逃避を容易にすることを必要とし、エンドリソソーム経路からのＤＮＡ逃避を可能にするメカニズム（すなわち、プロトンスポンジ効果）をより理解することは、ポリマー骨格へのプロトン化可能残基の組み込みなどの新しいポリマー合成戦略を誘発し、ポリカチオンベースのシステムに関する研究を復活させた。例えば、Ｐａｒｈａｍｉｆａｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｅ−ｐｕｂ（２０１４）、Ｒｙｃｈｇａｋ  ａｎｄ  Ｋｉｌｂａｎｏｖ，Ａｄｖ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖ  Ｒｅｖ  ｅ−ｐｕｂ（２０１４）、Ｊａｆａｒｉ  ｅｔ  ａｌ，ＣｕｒｒＭｅｄ  Ｃｈｅｍ  １９（２）：１９７−２０８（２０１２）を参照されたい。
【００８４】
それらの低い毒性、高い積載容量、および製造の容易さのために、ポリカチオン性ナノキャリアは、高い免疫原性および潜在的な発がん性を示すウイルスベクター、ならびに用量依存性毒性を引き起こす脂質ベースのベクターに対して実質的な利点を示す。ポリエチレンイミン、キトサン、ポリ（ベータ−アミノエステル）、およびポリホスホルアミデートが核酸の送達について記載されている。例えば、Ｂｕｓｃｈｍａｎｎ  ｅｔ  ａｌ，Ａｄｖ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖ  Ｒｅｖ  ６５（９）：１２３４−７０（２０１３）を参照されたい。これらのポリマーナノキャリアのサイズ、形状、および表面化学は、容易に操作することができる。
【００８５】
５．デンドリマー
デンドリマーは、球形を有する高度に分岐した高分子である。デンドリマー粒子の表面は、例えば、核酸の送達に使用され得る、正の表面電荷（カチオン性デンドリマー）などで官能化されていてもよい。デンドリマー−核酸複合体は、エンドサイトーシスを介して細胞内に取り込まれる。デンドリマーは、強固な共有結合構築ならびに分子構造およびサイズに対する徹底的な制御を提供する。デンドリマーはＤｅｎｄｒｉｔｉｃ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．（Ｐｒｉｏｓｔａｒ、Ｍｔ  Ｐｌｅａｓａｎｔ，ＭＩ）から市販されており、同社は動力学的に駆動される化学を使用してデンドリマーを製造し、それは核酸の送達に適合でき、低毒性で高効率で細胞をトランスフェクトできる。
【００８６】
発現コンストラクトの標的化送達は本開示のシステムによって必要とされないが、標的細胞の増殖および／または生存の標的化減少、防止、および／または排除は、標的細胞に固有の標的細胞の細胞内転写機構を利用することによって達成することができ、意図される正確な用途に応じて、少なくとも一部が本開示の発現コンストラクトによる増殖および／または生存の阻害を受けやすい標的細胞を含む細胞のサブセットへの標的化送達を容易にする１つ以上の成分の他の非特異的送達ベクターへの組み込みが望ましい場合があることは理解されたい。
【００８７】
本明細書に記載のリポソーム、ナノ粒子、ウイルス、および他のベクターによる核酸の標的化送達は、科学文献および特許文献に記載されており、当業者に周知であり、かつ容易に利用可能である。したがって、そのような標的化送達技術は、標的細胞内で達成される増殖および／または生存の減少、防止、および／または排除の特異性を高めるために、本開示の発現コンストラクトの送達を標的化するために適切に適合され得る。標的化送達技術の以下の例は、本開示のシステムを達成するために適合され得る標的化送達ベクターを例示するために本明細書中に提供されるが、限定されるものではない。
【００８８】
発現コンストラクト
本開示の発現コンストラクトは、標的細胞内で産生される１つの因子または複数の因子に応答性である転写プロモーターであって、因子の１つ以上が、非標的細胞内で産生されないか、実質的に低下したレベルで産生されるか、非活性であるか、および／または実質的に低下した活性を示す、転写プロモーターと、（ｂ）転写プロモーターに作動可能に連結され、その調節制御下にある核酸であって、核酸が標的細胞を含む、それが産生される細胞の増殖および／または生存を、減少、防止、および／または排除することができるタンパク質をコードする、核酸と、を含む。
【００８９】
１．標的細胞特異的転写プロモーター
本開示は、核酸を細胞に送達するためのベクターを含むシステムを提供し、核酸は、標的細胞において抑制解除または活性化されるが非標的細胞である正常細胞では発現抑制または不活性化されるプロモーターの転写制御下にある。
【００９０】
したがって、標的細胞に対する本開示のシステムの特異性は、細胞が標的細胞であるかどうかにかかわらず、細胞の増殖および／または生存を減少、防止、および／または排除するタンパク質をコードする核酸の標的細胞特異的転写活性化によって達成されることが理解されるであろう。したがって、本開示のシステムの標的細胞特異性は、標的細胞によって提供され、かつそれに特有の転写調節機構と組み合された、発現カセット内の核酸の発現を調節する転写プロモーターに由来する。
【００９１】
したがって、本開示の発現コンストラクト、システム、および方法において適切に使用され得る転写プロモーターは、標的細胞（すなわち、老化、疾患、または他の状態に関連する細胞）における核酸の発現を促進することができるが、非標的細胞における核酸の発現を促進することができないか、または実質的に低下した能力を示すそれらの転写プロモーターを含む。
【００９２】
本明細書に例示されるのは、転写プロモーターが老化、疾患、または別の状態に関連する標的細胞において活性化される、発現コンストラクトおよび発現コンストラクトを含むシステムである。
【００９３】
いくつかの実施形態では、本開示は、老化と関連する老化細胞のような細胞の増殖および／または生存を減少、予防、および／または排除することによって老化を治療するための方法において使用され得る発現コンストラクトおよびシステムを提供する。これらの実施形態の特定の態様では、発現コンストラクトは、老化細胞などの標的細胞内で産生されるが非標的細胞では産生されない１つ以上の因子に応答性である転写プロモーターを使用し、それらの１つ以上の因子は、転写プロモーターを抑制解除および／または活性化し、結果として、老化細胞を含む老化に関連する細胞の増殖および／または生存を、減少、防止、および／または排除する治療用タンパク質をコードする核酸の発現を促進する。
【００９４】
転写プロモーターそれ自体は、老化細胞が本開示に記載のシステムによって優先的に標的化される主要なメカニズムである。本開示におけるシステムと共に使用するための標的特異的転写プロモーターの原型的な例は、老化細胞においてのみ活性であるかまたはほとんど活性であるプロモーターである。老化細胞において活性であることが当業者に公知である多数のプロモーターを、このシステムと共に使用することができる。
【００９５】
ヒト標的細胞が老化細胞であるこれらの実施形態の特定の態様では、転写プロモーターは、Ｗａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ  ２７６（５２）：４８６５５−６１（２００１）に記載されるような、ｐ１６ＩＮＫ４ａ／ＣＤＫＮ２Ａのプロモーター領域を含むことができ、転写プロモーターは、ＳＰ１、ＥＴＳ１、およびＥＴＳ２などの因子による活性化に応答性である。転写プロモーターはまた、ｐ２１／ＣＤＫＮ１Ａのプロモーター領域を含み得、転写プロモーターは、ｐ５３／ＴＰ５３などの因子による活性化に応答性である。
【００９６】
ヒト標的細胞が、脳腫瘍細胞、前立腺がん細胞、肺がん細胞、結腸直腸がん細胞、乳がん細胞、肝臓がん細胞、血液がん細胞、および骨がん細胞などのがん細胞である、これらの実施形態の他の態様では、転写プロモーターは、ｐ２１ｃｉｐ１／ｗａｆ１プロモーター、ｐ２７ｋｉｐ１プロモーター、ｐ５７ｋｉｐ２プロモーター、ＴｄＴプロモーター、Ｒａｇ−１プロモーター、Ｂ２９プロモーター、Ｂｌｋプロモーター、ＣＤ１９プロモーター、ＢＬＮＫプロモーター、および／またはλ５プロモーターを含み得、転写プロモーターは、ＥＢＦ３、Ｏ／Ｅ−１、Ｐａｘ−５、Ｅ２Ａ、ｐ５３、ＶＰ１６、ＭＬＬ、ＨＳＦ１、ＮＦ−ＩＬ６、ＮＦＡＴ１、ＡＰ−１、ＡＰ−２、ＨＯＸ、Ｅ２Ｆ３、および／または、ＮＦ−κΒ転写因子などの１つ以上の転写因子による活性化に応答性であり、転写活性化が、治療用タンパク質をコードする核酸の発現を誘導する。
【００９７】
標的細胞が、例えばヘルペスウイルス、ポリオウイルス、肝炎ウイルス、レトロウイルスウイルス、インフルエンザウイルス、およびライノウイルスを含むウイルスなどの感染因子に感染しているヒト細胞であるか、または標的細胞が細菌細胞である、これらの実施形態のなおもさらなる態様において、転写プロモーターは、感染性因子または細菌細胞によって発現される因子によって活性化することができ、転写活性化は、治療用タンパク質をコードする核酸の発現を誘導する。
【００９８】
２．ｐ１６転写プロモーター
一実施形態では、自殺遺伝子は、老化細胞では転写的に活性であるが、非老化細胞では活性ではない、ｐ１６Ｉｎｋ４ａなどのｐ１６プロモーターの制御下に置くことができる。
【００９９】
ヒトでは、ｐ１６はＣＤＫＮ２Ａ遺伝子によってコードされており、遺伝子は多種多様な腫瘍においてしばしば変異または欠失している。ｐ１６は、網膜芽細胞腫タンパク質（ｐＲＢ）をリン酸化し、それによってＧ１期からＳ期への進行を引き起こす、ＣＤＫ４およびＣＤＫ６などのサイクリン依存性キナーゼの阻害剤である。ｐ１６は、Ｇ１期からＳ期への細胞進行を遅らせることによって細胞周期調節において重要な役割を果たし、したがって、例えば、黒色腫、口腔咽頭扁平上皮がんおよび食道がんを含むがんの防止に関与する腫瘍サプレッサー因子として作用する。ｐ１６Ｉｎｋ４Ａの名称は、ＣＤＫＮ２Ａ遺伝子のスプライスバリアントの１つによってコードされるタンパク質の分子量（１５，８４５）、およびＣＤＫ４を阻害することにおけるその役割を指す。
【０１００】
ヒトでは、ｐ１６は第９染色体（９ｐ２１．３）に位置するＣＤＫＮ２Ａ遺伝子によってコードされている。この遺伝子は、それらの最初のエキソンが異なるいくつかの転写バリアントを生成する。異なるタンパク質をコードする少なくとも３つの選択的スプライスバリアントが報告されており、そのうちの２つはＣＤＫ４の阻害剤として機能することが知られている構造的に関連するアイソフォームをコードする。残りの転写物は、遺伝子の残りの部分の２０ｋｂ上流に位置する代替エクソン１を含み、この転写物は、他のバリアントの産物と構造的に無関係のタンパク質を特定する代替的なオープンリーディングフレーム（ＡＲＦ）を含む。ＡＲＦ産物は、ｐ５３の分解に関与するタンパク質であるＭＤＭ２と相互作用してそれを隔離することができるので、腫瘍サプレッサータンパク質ｐ５３の安定剤として機能する。それらの構造的および機能的な相違にもかかわらず、細胞周期のＧ１進行におけるＣＤＫ４およびｐ５３の調節的役割を通して、この遺伝子によってコードされるＣＤＫ阻害剤アイソフォームおよびＡＲＦ産物は、細胞周期のＧ１期の制御において共通の機能性を共有する。この遺伝子は、多種多様な腫瘍において頻繁に変異または欠失しており、重要な腫瘍サプレッサー遺伝子であることが知られている。
【０１０１】
組織年齢が上がるにつれて、ｐ１６ＩＮＫ４ａの濃度は劇的に増加する。Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｇｉｎｇ  Ｃｅｌｌ  ８（４）：４３９−４８（２００９）、およびＫｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｈｙ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  ４４３（７１１０）：４５３−７（２００６）。老化に伴うｐ１６遺伝子の増加した発現は、幹細胞の増殖を減少させ、それによってヒトにおける細胞老化に関連する健康上のリスクを増加させる。
【０１０２】
ｐ１６はサイクリン依存性キナーゼ（ＣＤＫ）阻害剤であり、それはＧ１期からＳ期への進行を妨げることによって細胞周期を減速させる。通常、ＣＤＫ４／６はサイクリンＤと結合し、網膜芽細胞腫タンパク質（ｐＲＢ）をリン酸化する活性タンパク質複合体を形成する。リン酸化されると、ｐＲＢは転写因子Ｅ２Ｆ１から解離し、Ｅ２Ｆ１をその細胞質結合状態から解放して核に入ることを可能にする。核内に入ると、Ｅ２Ｆ１はＧ１期からＳ期への移行に必須の標的遺伝子の転写を促進する。
【０１０３】
ｐ１６はＣＤＫ４／６に結合してサイクリンＤとのその相互作用を妨げることによって腫瘍サプレッサー因子として作用する。この相互作用は最終的に、Ｅ２Ｆ１などの転写因子の下流の活性を阻害し、細胞増殖を停止させる。この経路は、腫瘍の発がんと老化のプロセスを結びつけ、それらをスペクトルの両端に固定する。
【０１０４】
一方では、ｐ１６の過剰メチル化、変異、または欠失は、遺伝子の下方制御をもたらし、細胞周期進行の調節異常を介してがんを引き起こし得る。逆に、ＲＯＳ経路を介したｐ１６の活性化、ＤＮＡ損傷、または老化は、組織中のｐ１６の蓄積をもたらし、細胞の老化に関与している。
【０１０５】
ｐ１６の調節は複雑であり、いくつかの転写因子、ならびにプロモーター領域のメチル化および抑制を介したエピジェネティックな変化に関与するいくつかのタンパク質の相互作用を含む。ＰＲＣ１およびＰＲＣ２は、ｐ１６の転写を抑制し得るメチル化パターンを実行する様々な転写因子の相互作用を介してｐ１６の発現を修飾する２つのタンパク質複合体である。これらの経路は、老化を減少させるために細胞応答において活性化される。
【０１０６】
３．ｐ２１転写プロモーター
治療用タンパク質をコードする核酸は、老化細胞およびがん性細胞、または前がん性細胞においてしばしば転写活性であるｐ２１／ＣＤＫＮ１Ａ転写プロモーターの制御下に置くことができる。ｐ５３／ＴＰ５３は、ｐ２１の調節、したがって損傷を受けた場合の細胞の増殖停止において中心的な役割を果たす。ｐ２１タンパク質は、細胞周期を駆動してそれらのキナーゼ活性を阻害するサイクリン−ＣＤＫ複合体に直接結合し、それにより細胞周期停止を引き起こして修復を起こさせる。ｐ２１はまた、分化に関連した増殖停止および細胞老化に関連したより永久的な増殖停止を媒介する。ｐ２１遺伝子は、ｐ５３タンパク質の直接結合を媒介するいくつかのｐ５３応答エレメントを含み、その結果、ｐ２１タンパク質をコードする遺伝子の転写活性化がもたらされる。細胞老化におけるｐ５３遺伝子調節の役割は、Ｋｅｌｌｅｙ  ｅｔ  ａｌ．，Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ７０（９）：３５６６−７５．（２０１０）に記載されている。
【０１０７】
核酸およびそれによってコードされる治療用タンパク質
本開示の発現コンストラクト、システム、および方法において適切に使用され得る核酸は、標的細胞を含む、それが産生される細胞の増殖および／または生存を低減させ、防止し、かつ／または排除することができるタンパク質をコードする。したがって、本開示の発現コンストラクトおよびシステムの標的細胞特異性は、治療用タンパク質をコードする核酸の、標的細胞内ではあるが非標的細胞内ではない発現によって達成される。
【０１０８】
本開示の発現コンストラクトおよびシステムにおいて使用され得る治療用タンパク質をコードする核酸は、それが産生される細胞においてアポトーシスを誘導する１つ以上のタンパク質をコードする核酸を含む。本明細書に例示されるのは、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ（ＨＳＶ−ＴＫ）、シトシンデアミナーゼ、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、ＣＡＳＰ９、ＢＡＸ、ＤＦＦ４０、シトシンデアミナーゼをコードする核酸などの１つ以上の「自殺遺伝子」、または細胞においてアポトーシスを誘導することができるタンパク質をコードする他の核酸を含む発現コンストラクトおよびシステムである。
【０１０９】
アポトーシス、またはプログラム細胞死（ＰＣＤ）は、すべての後生動物に共通して進化的に保存された特性である。多くの生物学的プロセスにおいて、過剰なまたは危険な（前がん性などの）細胞を排除し、正常な発生を促進するためにアポトーシスが必要とされる。したがって、アポトーシスの調節不全は、がん、自己免疫および神経変性障害を含む多くの主要な疾患の発症に寄与し得る。多くの場合、カスパーゼファミリーのタンパク質は、細胞死をもたらす遺伝的プログラムを実行する。
【０１１０】
アポトーシスは、カスパーゼタンパク質、特にカスパーゼタンパク質ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、およびＣＡＳＰ９の活性化を介して哺乳動物細胞、特にヒト細胞において引き起こされる。例えば、Ｘｉｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓ  ６１（１８）：１８６−９１（２００１）、Ｃａｒｌｏｔｔｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｃａｎｃｅｒ  Ｇｅｎｅ  Ｔｈｅｒ  １２（７）：６２７−３９（２００５）、Ｌｏｗｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｇｅｎｅ  Ｔｈｅｒ  ８（１８）：１３６３−７１（２００１）、およびＳｈａｒｉａｔ  ｅｔ  ａｌ，Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓ  ６１（６）：２５６２−７１（２００１）を参照されたい。
【０１１１】
ＤＮＡ断片化因子（ＤＦＦ）は、ＤＮａｓｅ  ＤＦＦ４０（ＣＡＤ）とそのシャペロン／阻害剤ＤＦＦ４５（ＩＣＡＤ−Ｌ）の複合体である。その不活性型では、ＤＦＦは４５ｋＤａシャペロン阻害剤サブユニット（ＤＦＦ４５またはＩＣＡＤ）および４０ｋＤａ潜在エンドヌクレアーゼサブユニット（ＤＦＦ４０またはＣＡＤ）からなるヘテロ二量体である。ＤＦＦ４５がカスパーゼ−３で切断されると、ＤＦＦ４０は活性エンドヌクレアーゼホモオリゴマーを形成する。それは、アポトーシス中に活性化されてＤＮＡ断片化を誘導する。ＤＦＦによるＤＮＡ結合は、ヌクレアーゼサブユニットによって媒介され、これはまたＤＦＦからの放出後に安定したＤＮＡ複合体を形成することができる。ヌクレアーゼサブユニットは、ＤＮＡ切断において阻害されるがＤＮＡ結合においては阻害されない。ＤＦＦ４５はまた、カスパーゼ−７によって切断されて不活性化され得るが、カスパーゼ−６およびカスパーゼ−８によってはそうではない。切断されたＤＦＦ４５断片はＤＦＦ４０から解離し、ＤＦＦ４０がオリゴマー化することを可能にし、二重鎖切断を導入することによってＤＮＡを切断する大きな複合体を形成する。ヒストンＨＩはＤＦＦにＤＮＡ結合能を付与し、ＤＦＦ４０のヌクレアーゼ活性を刺激する。アポトーシスエンドヌクレアーゼＤＦＦ−４０の活性化は、Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ，Ｊ  Ｂｉｏｌ  Ｃｈｅｍ  ２７４（２０）：１３８３６−４０（１９９９）に記載されている。
【０１１２】
チミジンキナーゼ（ＴＫ）は、単純ヘルペスウイルス（ＨＳＶ）、水痘帯状疱疹ウイルス（ＶＺＶ）、およびエプスタイン−バーウイルス（ＥＢＶ）を含む特定のウイルスと同様に、すべての生細胞に存在するＡＴＰ−チミジン５’−ホスホトランスフェラーゼである。チミジンキナーゼは、デオキシチミジンを、デオキシチミジン二リン酸およびデオキシチミジン三リン酸にリン酸化されるデオキシチミジン５’−一リン酸（ＴＭＰ）に、それぞれ、チミジル酸キナーゼおよびヌクレオシド二リン酸キナーゼによって変換する。デオキシチミジン三リン酸は、ＤＮＡポリメラーゼおよびウイルス逆転写酵素によって細胞ＤＮＡに組み込まれる。
【０１１３】
ＤＮＡに組み込まれると、２’−デオキシ−グアノシンの合成類似体（例えば、ガンシクロビル）などの特定のｄＮＴＰ類似体は、ＤＮＡ合成の早期終結を引き起こし、それが細胞アポトーシスを引き起こす。
【０１１４】
特定の実施形態では、本開示の発現カセットおよびシステムは、ＨＳＶ−ＴＫをコードする核酸を利用する。ＨＳＶ−ＴＫをコードする核酸を用いるシステムのヒトへの投与に続いて、２’−デオキシ−グアノシンなどの２’−デオキシ−ヌクレオチドの類似体がヒトに投与される。ＨＳＶ−ＴＫは、２’−デオキシヌクレオチド類似体をｄＮＴＰ類似体に効率的に変換し、これはＤＮＡに組み込まれると標的細胞においてアポトーシスを誘導する。
【０１１５】
シトシンデアミナーゼ（ＣＤ）は、シトシンのＤＮＡにおけるウラシルおよびアンモニアへの加水分解による変換を触媒する。ＣＤ修飾部位がエンドヌクレアーゼによって認識される場合、ホスホジエステル結合は切断され、そして正常細胞では新規のシトシンを取り込むことによって修復される。５−フルオロシトシン（５−ＦＣ）の存在下では、シトシンデアミナーゼは５−ＦＣを５−フルオロウラシル（５−ＦＵ）に変換し、これは標的細胞増殖を阻害し得る。したがって、標的細胞におけるＣＤのトランスジェニック発現は、標的細胞の増殖および／または生存を減少させる。
【０１１６】
本開示は、治療用タンパク質をコードする核酸の発現が適切な細胞において、所望の期間にわたって、および／または特定のレベルまで上方調節されることを確実にするための１つ以上の安全性特徴をさらに含む発現コンストラクトおよびシステムを提供する。
【０１１７】
そのような一実施形態では、本開示の発現コンストラクトおよびシステムは、例えば、細胞とのさらなる接触、または、治療用タンパク質を活性化する化学的または生物学的化合物のヒトへの投与を必要とする、ＣＡＳＰ３、ＣＡＳＰ８、およびＣＡＳＰ９の誘導性バリアントを含む治療用タンパク質の誘導性バリアントをコードする核酸を利用する。
【０１１８】
誘導性自殺遺伝子システムは、当該技術分野において周知であり、容易に利用可能であり、例えば、ＭｉｌｌｅｒらのＰＣＴ特許公開第ＷＯ２００８／１５４６４４号およびＢｒｅｎｎｅｒの米国特許公開第２０１１／０２８６９８０号に記載されている。さらに、Ｓｈａｈ  ｅｔａｌ．，Ｇｅｎｅｓｉｓ  ４５（４）：１０４−１９９（２００７）は、ＲＵ４８６および二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）を使用するカスパーゼ３および９のための二重誘導性システムを記載する。Ｓｔｒａａｔｈｏｆ  ｅｔ  ａｌ，Ｂｌｏｏｄ  １０５（１１）：４２４７−４２５４（２００５）は、ＦＫ５０６の非毒性合成類似体である小分子ＡＰ２０１８７（ＡＲＩＡＤ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ）を使用して条件付き二量体化を可能にするために、カスパーゼ９をヒトＦＫ５０６結合タンパク質（ＦＫＢＰ）に融合させる誘導性カスパーゼ９システムを記載する。Ｃａｒｌｏｔｔｉ  ｅｔ  ａｌ，Ｃａｎｃｅｒ  Ｇｅｎｅ  Ｔｈｅｒ  １２（７）：６２７−３９（２００５）は、ＡＲＩＡＤ（商標）ホモ二量体化システム（ＦＫＣ８、ＡＲＩＡＤ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ）を使用することによる、誘導性カスパーゼ８システムを記載する。
【０１１９】
全長誘導性カスパーゼ９（Ｆ’ＦＣ−Ｃａｓｐ９．Ｉ．ＧＦＰ）は、Ｃｌａｃｋｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｕ．Ｓ．Ａ．９５：１０４３７−１０４４２（１９９８）に記載されるようなＦ３６Ｖ変異を含み、ＦＫＢＰとカスパーゼ９とを結合して柔軟性を向上させるＳｅｒ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｓｅｒリンカーによって結合された、２つの１２ｋＤａヒトＦＫ５０６結合タンパク質（ＦＫＢＰ１２、ＧｅｎＢａｎｋ  ＡＨ００２  ８１８）に連結したそのカスパーゼ動員ドメイン（ＣＡＲＤ；ＧｅｎＢａｎｋ  ＮＭ００１  ２２９）を含む全長カスパーゼ９を含む。
【０１２０】
さらなる実施形態では、誘導性自殺遺伝子をルシフェラーゼまたは緑色蛍光タンパク質などの検出可能なバイオマーカーの核酸配列に連結して、誘導性治療用タンパク質を活性化する化合物を投与する前に標的細胞の検出を可能にする。
【０１２１】
ベクターおよび発現カセットを含むシステムの組成物および製剤
本開示は、ベクターと発現カセットを含むシステムを提供し、発現カセットが、標的細胞において発現する１つ以上の転写因子に応答性である転写プロモーターと、治療用タンパク質をコードする核酸とを含む。システムは、それ自体で、またはそれらが本明細書に記載の疾患または状態を治療または改善するための用量で適切な担体または賦形剤と混合される医薬組成物中でヒト患者に投与することができる。これらのシステムの混合物もまた、単純な混合物としてまたは医薬組成物として患者に投与することができる。
【０１２２】
本開示の範囲内の組成物は、治療薬が、老化細胞、がん細胞、感染性因子に感染した細胞、細菌細胞、または別の疾患もしくは状態に関連する細胞などの標的細胞の増殖および／または生存を減少させるかまたは排除するのに有効な量のベクターおよび発現カセットを含むシステムである、組成物を含む。各成分の有効量の最適範囲の決定は、当該技術分野の技術の範囲内である。有効量は、特定のシステム、組成物中のもしくはシステムと同時に与えられる１つ以上の追加の治療薬の存在、治療の頻度、ならびに患者の臨床状態、年齢、健康状態、および体重を含む多数の要素の関数である。
【０１２３】
システムを含む組成物は、非経口に投与し得る。本明細書中で使用されるとき、「非経口投与」という用語は、通常は注射による、経腸投与および局所投与以外の投与様式を指し、非限定的に、静脈内、筋肉内、動脈内、髄腔内、関節内、眼窩内、心臓内、皮内、腹腔内、経気管、皮下、表皮下、関節内、被膜下、くも膜下、脊髄内、および胸骨内への注射および注入が含まれる。代替的に、または同時に、投与は経口的であり得る。
【０１２４】
システムを含む組成物は、例えば、静脈内プッシュまたはボーラスを介して静脈内投与することができる。あるいは、システムを含む組成物は、静脈内注入によって投与することができる。
【０１２５】
組成物は、治療上有効量のシステムと、薬学的に許容される担体とを含む。本明細書で使用されるとき、「薬学的に許容される」という用語は、連邦政府または州政府の規制当局によって承認されること、または動物、特にヒトにおいて使用するために米国薬局方、またはその他の一般に認められた薬局方に記載されることを意味する。「担体」という用語は、それと共に治療薬が投与される希釈剤、アジュバント、賦形剤、またはビヒクルを指す。そのような医薬担体は、水および油などの滅菌液体であり得、油には、ピーナッツ油、ダイズ油、鉱油、ゴマ油などの石油起源、動物起源、植物起源、または合成起源の油が含まれる。医薬組成物を静脈内投与するとき、水は好ましい担体である。生理食塩水、ならびにデキストロースおよびグリセロール水溶液もまた、特に注射用溶液のための液体担体として使用することができる。適切な医薬賦形剤には、デンプン、グルコース、ラクトース、スクロース、ゼラチン、麦芽、米、小麦粉、チョーク、シリカゲル、ステアリン酸ナトリウム、グリセロールモノステアレート、タルク、塩化ナトリウム、乾燥スキムミルク、グリセロール、プロピレン、グリコール、水、エタノールなどが含まれる。。組成物は、必要に応じて、少量の湿潤剤もしくは乳化剤、またはｐＨ緩衝剤も含み得る。
【０１２６】
これらの組成物は、液剤、懸濁剤、乳剤、錠剤、丸剤、カプセル剤、散剤、持続放出製剤などの形態をとることができる。組成物は、トリグリセリドのような伝統的な結合剤および担体によって座薬として製剤化することができる。経口製剤は、医薬品グレードのマンニトール、ラクトース、デンプン、ステアリン酸マグネシウム、サッカリンナトリウム、セルロース、炭酸マグネシウムなどの標準的な担体を含むことができる。そのような組成物は、患者への適切な投与のための形態を提供するために、治療有効量の、好ましくは精製された形態の阻害剤を、適切な量の担体と共に含むであろう。製剤は投与方法に適合するべきである。
【０１２７】
組成物は、ヒトへの静脈内投与に適合した医薬組成物として、日常的な手順に従って製剤化することができる。典型的には、静脈内投与用の組成物は滅菌等張水性緩衝液中の溶液である。必要に応じて、組成物は、可溶化剤および注射部位の痛みを和らげるためにリグノカインなどの局所麻酔薬を含み得る。一般に、成分は別々に供給されるか、または、例えば、活性薬剤の量を示すアンプルもしくはサシェなどの密封容器中の乾燥凍結乾燥粉末もしくは無水濃縮物として、単位剤形中に一緒に混合されて供給される。組成物が注入により投与されるべきである場合、それは無菌の医薬品グレードの水または生理食塩水を含む注入ボトルで分注され得る。組成物が注射によって投与される場合、成分が投与前に混合され得るように、注射用の滅菌水または生理食塩水のアンプルが提供され得る。
【０１２８】
本明細書に開示されているシステムは、中性形態または塩形態として製剤化することができる。薬学的に許容される塩には、塩酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、酒石酸などに由来するものなどのアニオンで形成されるもの、およびナトリウム、カリウム、アンモニウム、カルシウム、水酸化第二鉄、イソプロピルアミン、トリエチルアミン、２−エチルアミノエタノール、ヒスチジン、プロカインなどに由来するものなどのカチオンで形成されるものが含まれる。
【０１２９】
老化、がん、感染症、細菌感染症、および／または他の疾患もしくは状態に関連する細胞に関連する疾患または状態の治療方法、ならびにその増殖および／または生存を、減少、阻害、および／または予防するための方法
本開示は、老化、がん、感染症、細菌感染、および／または他の疾患もしくは状態に関連する細胞の増殖および／または生存を減少、阻害、および／または防止する方法を提供し、方法は、標的細胞または標的細胞を含む細胞群を、本明細書に記載のシステムと接触させることを含み、システムは、ベクターと発現コンストラクトとを含み、発現コンストラクトは、転写プロモーターと核酸とを含む。
【０１３０】
本開示はまた、患者における老化、がん、感染症、細菌感染、および／または他の疾患もしくは状態の治療方法を提供し、方法は、本明細書に記載のシステムの投与を含み、システムはベクターと発現コンストラクトとを含み、発現コンストラクトは転写プロモーターと核酸とを含む。
【０１３１】
本治療方法は、老化、がん、感染症、細菌感染、または別の疾患もしくは状態と関連する細胞の増殖および／または生存を減少および／または排除するために、ヒト患者に対する、ベクターと発現カセットとを含む１つ以上のシステムを含む組成物に標的細胞を接触させることまたはヒト患者に投与することを含む。
【０１３２】
老化、がん、感染症、細菌感染、または１つ以上の転写因子の発現上昇に関連する他の疾患もしくは状態の治療、阻害、および／または防止に有効となるシステムの量は、標準的な臨床技術によって決定され得る。インビトロアッセイは、最適な投与量範囲を特定するのを助けるために任意に使用され得る。製剤に使用される正確な用量はまた、投与経路、および疾患または障害の重篤度にも依存するであろう。有効量は、インビトロまたは動物モデル試験系から得られた用量反応曲線から外挿法によって推定することができる。
【０１３３】
本開示のシステムまたは医薬組成物は、ヒトでの使用の前に、インビトロで、次いでインビボで所望の治療活性または予防活性について試験することができる。例えば、化合物または医薬組成物の治療的または予防的有用性を実証するためのインビトロアッセイは、細胞株または患者の組織試料に対するシステムの効果を含む。細胞株および／または組織試料に対するシステムまたはその医薬組成物の効果は、増殖アッセイおよびアポトーシスアッセイを含むがこれらに限定されない、当業者に公知の技術を利用して決定することができる。本開示によると、特定の化合物の投与が指示されるかどうかを判定するために使用され得るインビトロアッセイは、患者の組織試料が培養中で増殖され、そして化合物に曝露されるかまたはそうでなければ投与され、組織試料に対するそのような化合物の効果が観察されるインビトロ細胞培養アッセイを含む。
【０１３４】
本開示は、本明細書に記載の有効量のシステムまたはその医薬組成物を対象に投与することによって治療方法、ならびに増殖および／または生存の阻害方法を提供する。一態様において、システムは、その効果を制限するかまたは望ましくない副作用を生じる物質を実質的に含まないように、実質的に精製されている。
【０１３５】
投与方法には、皮内、筋肉内、腹腔内、静脈内、皮下、鼻腔内、硬膜外、および経口経路が含まれるが、これらに限定されない。システムまたはその組成物は、任意の都合の良い経路により、例えば注入またはボーラス注射により、上皮または粘膜表層（例えば口腔粘膜、直腸、および腸粘膜など）を通して吸収することにより投与することができ、他の生理活性物質と一緒に投与することができる。投与は、全身的または局所的であり得る。さらに、脳室内注射および髄腔内注射を含む任意の適切な経路によって阻害剤または組成物を中枢神経系に導入することが望ましい場合がある。脳室内注射は、例えば、オマヤレザバーなどの貯留槽に取り付けられた脳室内カテーテルによって促進され得る。肺内投与もまた、例えば、吸入器またはネブライザーの使用、およびエアロゾル化剤による製剤化により使用され得る。
【０１３６】
システムまたはその組成物を、治療を必要とする領域に局所的に投与することが望ましい場合があり、これは、例えば、手術中の局所注入、局所適用、注射によって、カテーテルの手段によって、坐剤の手段によって、またはインプラントの手段によって達成し得、上記インプラントは、シアラスティック膜などの膜、または繊維を含む、多孔性、非多孔性、ゲル状物質である。
【０１３７】
このシステムは治療標的の近くに配置された制御放出システムで送達することができ、したがって全身用量のほんの一部しか必要としない（例えば、Ｇｏｏｄｓｏｎ，ｉｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｌｅａｓｅ  ２：１１５−１３８（１９８４）を参照されたい）。
【０１３８】
システムを含む組成物の静脈内注入は、少なくとも約１日、または少なくとも約３日、または少なくとも約７日、または少なくとも約１４日、または少なくとも約２１日、または少なくとも約２８日、または少なくとも約４２日、または少なくとも約５６日、または少なくとも約８４日、または少なくとも約１１２日の期間にわたって継続し得る。
【０１３９】
システムを含む組成物の連続静脈内注入は、指定された期間であり得、その後に別の期間の休止期間が後に続いてもよい。例えば、連続注入期間は、約１日から、約７日まで、約１４日まで、約２１日まで、約２８日まで、約４２日まで、約５６日まで、約８４日まで、または約１１２日までであり得る。次いで、持続注入の後に、約１日から、約２日まで、約３日まで、約７日まで、約１４日まで、または約２８日までの休止期間が続き得る。次いで、上述のように連続注入を繰り返し得、その後に別の休止期間が続いてもよい。
【０１４０】
採用される正確な注入プロトコルにかかわらず、システムを含む組成物の連続注入は、所望の有効性が達成されるか、または許容できないレベルの毒性が明らかになるまで続けられることが理解されるであろう。
【０１４１】
反対のことが示されていない限り、用語は、「非限定」であることを意図する（例えば、「含む」という用語は「含むがこれに限定されない」と解釈されるべきであり、「有する」いう用語は「少なくとも有する」と解釈されるべきであり、「含む」という用語は、「含むがこれに限定されない」と解釈されるべきであるなどである）。「少なくとも１つ」および「１つ以上」などの語句、ならびに「ａ」または「ａｎ」などの用語は、単数形と複数形の両方を含む。
【０１４２】
本開示の特徴または態様がマーカッシュ群に関して記載されている場合、本開示はまた、マーカッシュ群の任意の個々のメンバーまたはメンバーのサブグループに関して記載されることも意図されていることがさらに理解されよう。同様に、本明細書に開示される全ての範囲はまた、すべての可能な部分範囲および部分範囲の組み合わせを包含し、「〜の間」、「〜まで」、「少なくとも」、「より大きい」、「〜未満」などの文言は、同様に、範囲内に列挙された数を含み、各々の個々のメンバーを含む。
【０１４３】
上記または下記にかかわらず、米国特許出願、ＰＣＴ、または非米国の外国特許に関わらず特許、特許出願、および特許公開、ならびに全ての技術出版物および／または科学出版物を含む本明細書で引用した全ての参考文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【実施例】
【０１４４】
様々な実施形態が本明細書に開示されているが、他の実施形態は当業者に明らかであろう。本明細書に開示されている様々な実施形態は、例示を目的としており、限定を意図するものではなく、真の範囲および精神は特許請求の範囲によって示されている。本開示は、特定の実施形態を例示するために提供され、本開示の範囲または特許請求される主題を限定することを意図しない、以下の実施例を参照してさらに説明される。
【０１４５】
実施例１  ｐ１４  ＦＡＳＴ膜融合性脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）は、腫瘍への遺伝子送達を増強する
この実施例は、爬虫類レオウイルスからのｐ１４  ＦＡＳＴ融合を利用するＦｕｓｏｇｅｎｉｘ（商標）（Ｉｎｎｏｖａｓｃｒｅｅｎ，Ｈａｌｉｆａｘ，Ｎｏｖａ  Ｓｃｏｔｉａ，Ｃａｎａｄａ）脂質ナノ粒子が、プラスミドＤＮＡコンストラクトを標的腫瘍に送達するのに有効であることを実証する。
【０１４６】
ｐ１４  ＦＡＳＴ融合タンパク質（ＰＣＴ特許公開ＷＯ２００２０４４２０６Ａ２およびＷＯ２０１２０４０８２５Ａ１に記載されている）を有してまたは有さない６４Ｃｕ（６４Ｃｕ  ＮＯＴＡ−リポソーム）で標識されたＦｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子を、前立腺がん（ＰＣ３細胞）のＭ１６マウスモデル系に静脈内投与した。Ｓｅｏ，Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇ  Ｃｈｅｍ  １９（１２）：２５７７−２５８５（２００９）、およびＲｅｅｖｅｓ，Ｃａｎｃｅｒ  Ｔｈｅｒａｐｙ  １３６（７）：１７３１−１７４０（２０１４）。免疫化の２４時間後に、ＰＣ３腫瘍を陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）を使用して視覚化した。図７Ａおよび７Ｂ。
【０１４７】
図８に提示されたデータは、ｐ１４  ＦＡＳＴ融合タンパク質を含まない６４Ｃｕ  ＮＯＴＡ−リポソームと比較して、ｐ１４  ＦＡＳＴ融合タンパク質を含む６４Ｃｕ  ＮＯＴＡ−リポソームのＰＣ３前立腺腫瘍による取り込みの５０％の増加を実証する。２４時間後に発現したヌードマウスにおける標識ペグ化リポソームの生体内分布を図９に示す。
【０１４８】
実施例２  インビボ投与されたｐ１４  ＦＡＳＴ  Ｆｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子は、非毒性であり、忍容性が高い
この実施例は、爬虫類レオウイルスからのｐ１４  ＦＡＳＴ融合を利用するＦｕｓｏｇｅｎｉｘ（商標）（Ｉｎｎｏｖａｓｃｒｅｅｎ，Ｈａｌｉｆａｘ，Ｎｏｖａ  Ｓｃｏｔｉａ，Ｃａｎａｄａ）脂質ナノ粒子が、インビボでＳｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラットに投与されたときに試験された主要な哺乳動物の臓器系のいずれにおいても有害な副作用を示さず、標的腫瘍にプラスミドＤＮＡコンストラクトを送達するのに有効であることを実証する。
【０１４９】
本明細書に提示されるのは、（ｉ）ＬＮＰを含まない（ＰＢＳ）、（ｉｉ）ｐ１４を含まないＬＮＰ、または（ｉｉｉ）ｐ１４含有Ｆｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）のいずれかで処置したＮ＝２０匹のオスラットで実施された比較試験である。各動物は、４日間にわたって、尾に１５ｍｇ／ｋｇの合計３回の注射を受けた。ｐ１４含有ＬＮＰでの動物の処置により、動物の行動に急激な変化は生じず、動物の成長は、ｐ１４含有ＬＮＰでの処置によって影響を受けなかった。ｐ１４含有ＬＮＰで処置した動物は、試験した他の全ての動物群と比較して同様の臓器重量を有していた。
【０１５０】
ｐ１４含有ＬＮＰによる処置は、主要な臓器系由来の組織の顕微鏡的外観に影響を及ぼさなかった。肺、脳、心臓、腎臓、肝臓、生殖器官、腸、内分泌系、リンパ節、脾臓、膵臓、膀胱、および尾からの組織はすべて独立して調べられ、ｐ１４は可視性の毒性の徴候を誘発しなかった。重要なことに、肝臓はｐ１４への曝露によって影響を受けないように見えた。さらに、ｐ１４処置動物の組織と対照群の組織との間に違いは同定されなかった。
【０１５１】
生理学的機能および炎症に対するｐ１４の影響を決定するために、いくつかの血液化学値を測定した。急性肝機能を示すＡＬＴおよびＡＳＴなどのパラメーターはすべて正常範囲内であった。ｐｌ４を含有するＦｕｓｏｇｅｎｉｘ  ＬＮＰは、試験した主要な哺乳動物の臓器系のいずれにおいても、いかなる有害な副作用も示さない。組織の組織学的外観もまた正常であった。
【０１５２】
マウスに、フロイントアジュバントと混合した精製ｐ１４を、１０日間隔で３回注射した。１回目の用量はＣＦＡ（完全フロイントアジュバント）を含み、２回目および３回目の投与量はＩＦＡ（不完全フロイントアジュバント）を含んだ。各注射は、５０μｇのｐ１４を用いた。マウスを３０日後に屠殺し、血清を抗ｐ１４抗体について分析した。ｐ１４脂質ナノ粒子もまた、２４０μｇのｐ１４を含む４００μｇのｐ５３−ｉＣａｓｐ９  Ｆｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子の静脈内注射により、２匹のマウスにおいて試験した。マウスを注射の３０日後に屠殺し、血清を抗ｐ１４抗体について分析した。陽性対照は、２５０ｎｇ／ｍｌの高用量および５０ｎｇ／ｍｌの低用量で血清中にスパイクした精製抗体を含んだ。図１０および１１に提示されたデータは、爬虫類レオウイルスｐ１４  ＦＡＳＴ融合タンパク質を利用するＦｕｓｏｇｅｎｉｘ（商標）脂質ナノ粒子の安全性および忍容性を実証する。抗ｐ１４抗体アッセイおよび抗ＬＮＰ抗体アッセイは、免疫可能マウスにおいて実質的に抗体応答が観察されないことを実証した（アジュバントありおよびなしで）。
【０１５３】
Ｓｚｅｂｅｎｉ，Ｍｏｌ  Ｉｍｍｕｎｏｌ  ６１（２）：１６３−７３（２０１４）に記載されているように、Ｃ４ｄおよびｉＣ３ｂ補体ＥＬＩＳＡアッセイを使用して、１０個のヒト血清試料を補体活性化関連疑似アレルギー（ＣＡＲＰ  Ａ）について試験した。図１２および１３に提示されたデータは、本開示によるＬＮＰ製剤は、１０個のヒト試料のうち８個において、Ｄｏｘｉｌと比較して、Ｃ４ｄと非反応性であり（図１２）、ｉＣ３ｂと反応性が低かった（図１３）（ヒトの約５〜１０％がＤｏｘｉｌのようなナノ医薬品に対してＣＡＲＰＡ反応を示す）。
【０１５４】
インビトロ抗ｐ１４抗体および抗ＬＮＰ抗体中和アッセイは、ベクター中和が非常に高い抗体濃度を必要とすることを明らかにした。さらに、ｐ１４−ＬＮＰによるワクチン化または事前処置は、治療効果の低下をもたらさず、そして反復インビボ投与は有効であり、十分に認容された。Ｆｕｓｏｇｅｎｉｘ（商標）ｐ１４  ＦＡＳＴ脂質ナノ粒子によるＣＡＲＰＡアッセイは、対照ＰＥＧ化リポソームドキソルビシン（Ｄｏｘｉｌ）と比較して、より少ない補体活性を誘発する。
【０１５５】
実施例３  老化マウスにおけるｐ１６陽性老化細胞量のインビボ抑制
本実施例は、老化のためのマウスモデル系における例示的なｐ１６標的化コンストラクトのインビボ投与後の、ｐ１６陽性老化細胞量における標的細胞特異的抑制を実証する。
【０１５６】
老化マウスモデル系は、老化細胞量（ｐ１６＋細胞の存在によって定義される）および老化関連分泌表現型（ＳＡＳＰ、ｖａｎ  Ｄｅｕｒｓｅｎ，Ｎａｔｕｒｅ  ５０９（７５０１）：４３９−４４６（２０１４））と関連する因子の分泌を示す。
【０１５７】
例えば、脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）ベクター、例えば、膜融合性タンパク質、例えば、ｐｌ４  ＦＡＳＴを含む膜融合性ＬＮＰ、例えば、ｐ１６を発現する標的細胞、例えば老化および／または老化に関連する標的細胞での誘導性カスパーゼ９（ｉＣａｓｐ９）タンパク質の標的細胞特異性発現のための例示的なｐ１６標的化コンストラクトを含む、ｐ１６−ｉＣａｓｐ９発現コンストラクト（（ｐＶＡＸｌ−１６ｓ−ｉＣａｓｐ９、配列番号０６、図１６）を包含し、ｐ１６標的化コンストラクトがｉＣａｓｐ９またはそのバリアントへと作動可能に結合するｐ１６ｓ転写プロモーターを含み、ルシフェラーゼを発現する（可視化のため）、ベクターおよび発現コンストラクトを含む製剤は、老化マウスに対して、尾静脈への注射を介してインビボで投与され、ＬＮＰ＋発現コンストラクトは、特異性なく標的細胞および非標的細胞をトランスフェクトする。図１７ＡＰ２０１８７などの二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）のその後のインビボ投与の際、ｐ１６＋標的細胞（例えば、老化細胞）は、アポトーシスを受け、その結果、ＳＡＳＰレベルが低下する一方、ｐ１６−細胞は生存可能なままであった。
【０１５８】
ベクターおよび発現コンストラクト、例えば脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）ベクターのインビボ投与後のインビボ老化マウスモデル（８０週齢での１６匹の動物）の未処置（左上パネル）または処置後（右上パネル）の腎臓細胞における老化関連β−ｇａｌの組織学的染色は、例えば、ｐＶＡＸ１−１６ｓ−ｉＣａｓｐ９またはそのバリアントをなどのｐ１６−ｉＣａｓｐ９発現コンストラクトを包含する、ｐ１４  ＦＡＳＴなどの膜融合性タンパク質を含む膜融合性ＬＮＰを、老化マウスにインビボで投与し、腎細胞をβ−ｇａｌについて染色した。下のパネルは、正常マウス由来の４月齢の腎細胞における老化関連β−ｇａｌの組織学的染色の顕微鏡写真である。これらのデータは、ｐ１６＋老化腎細胞の用量依存的減少を実証した。
【０１５９】
ｐ１６＋腎臓細胞（図１９）、脾臓細胞（図２０）、精嚢細胞（図２１）、鼠径部脂肪細胞（図２２）、および肺細胞（図２３）の用量依存的標的化は、ｐＶＡＸ１−ｐ１６発現コンストラクトを含む膜融合性脂質ナノ粒子（ＬＮＰ）製剤のインビボ投与後に、天然老化マウスにおいて実証された。腎臓細胞をｑＲＴ−ＰＣＲ反応に供し、ｐ１６Ｉｎｋ４ａ転写物を検出した。相対発現は、２ΔΔＣｔを使用して計算した（Ｌｉｖａｋ，Ｍｅｔｈｏｄｓ  ２５：４０２−４０８（２００１））。
【０１６０】
実施例４  ヒト前立腺腫瘍を移植したＮＳＧマウスをによるインビボ腫瘍試験
この実施例は、ヒト前立腺腫瘍を移植したＮＳＧマウス（すなわち、ＰＣ−３異種移植）における、ｐ５３発現前立腺がん細胞の標的細胞特異的な抑制を実証する。
【０１６１】
ヒト前立腺がんＰＣ−３細胞を、（ホモ二量体化剤ＡＰ２０１８７０の存在下および非存在下で）ｐＶａｘ−ｐ５３−ｉＣａｓｐ９−ｌｕｃ（ルシフェリン）プラスミドを担持するＦｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子によって処置し、ｉＣａｓｐ９発現について評価し、ｐ５３発現細胞（ｐＶａｘ−ｐ５３）および対照細胞（ｐｃＤＮＡ３−ＧＦＰ）より得られるｉＣａｓｐ９およびＣａｓｐ９タンパク質レベルのウェスタンブロット解析に供した。図３２これらのデータは、二量体化の化学的誘導剤（ＣＩＤ、例えばＡＰ２０１８７およびＡＰ１９０３）の添加が、ｉＣａｓｐ９またはルシフェラーゼを発現するように操作されたｐ５３発現細胞におけるｉＣａｓｐ９およびルシフェラーゼの発現を無効にすることを実証した。
【０１６２】
ヒト前立腺がん細胞（ＬＮＣａＰ（図３３）、ＤＵ１４５（図３４）、およびＰＣ−３（図３５）、ならびに正常上皮細胞（ＲＷＰＥ（図３６））を、ｐＶａｘ−ｐ５３−ｉＣａｓｐ９−ｌｕｃプラスミドを担持するＦｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子で処置し、ウエスタンブロットおよび発光アッセイによりｉＣａｓｐ９発現を評価した。これらのデータは、二量体化の化学的誘導剤（ＣＩＤ、例えばＡＰ２０１８７およびＡＰ１９０３）の添加が、ｉＣａｓｐ９またはルシフェラーゼを発現するように操作されたｐ５３発現細胞におけるｉＣａｓｐ９およびルシフェラーゼの発現を無効にしたことを実証した。
【０１６３】
ヒト前立腺がんＰＣ−３細胞を、（ホモ二量体化剤ＡＰ２０１８７の存在下および非存在下で）ｐＶａｘ−ｐ５３−ｉＣａｓｐ９−ｌｕｃ（ルシフェリン）プラスミドを担持するＦｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子によって処置し、ｉＣａｓｐ９発現について評価した。図３７に提示されたデータは、二量体化の化学的誘導剤（ＣＩＤ、例えばＡＰ２０１８７およびＡＰ１９０３）の添加が、ｉＣａｓｐ９またはルシフェラーゼを発現するように操作されたｐ５３発現細胞におけるｉＣａｓｐ９およびルシフェラーゼの発現を無効にしたことを実証した。
【０１６４】
ｐＶａｘ−ｐ５３  Ｆｕｓｏｇｅｎｉｘ脂質ナノ粒子で処置したヒト前立腺がんＰＣ−３細胞からのフローサイトメトリーアポトーシスデータ（アネキシンＶ）（それぞれＡＰ２０１８７の非存在下および存在下、図３８Ａおよび３９Ａおよび３８Ｂおよび３９Ｂ）は、自殺遺伝子治療が、アポトーシスを誘導することによって、培養中のｐ５３発現ヒト前立腺がん細胞を選択的に殺傷したことを実証した（ルシフェラーゼ−アネキシンＶフローサイトメトリー）。
【０１６５】
ヒト前立腺腫瘍細胞を移植した３０×ＮＳＧマウスにおいて、本開示による前臨床腫瘍学試験を実施した。図４０皮下ヒト前立腺ＰＣ−３腫瘍を担持するＮＳＧマウスに、１００μｇのＦｕｓｏｇｅｎｉｘ  ｐＶａｘ−ｐ５３製剤を腫瘍内（ＩＴ）注射し、その後９６時間後に２ｍｇ／ｋｇのホモ二量体化剤ＡＰ２０１８７を静脈内（ＩＶ）投与した。図４１皮下に１００μｇのＦｕｓｏｇｅｎｉｘ  ｐＶａｘ−ｐ５３製剤を腫瘍体投与した後に２ｍｇ／ｋｇのＡＰ２０１８７をＩＶした皮下ヒト前立腺ＰＣ−３腫瘍を担持するＮＳＧマウスからの腫瘍を写真撮影した（図４２Ａ〜４２Ｃ）。
【０１６６】
皮下ヒト前立腺がんＰＣ−３腫瘍を担持する４匹のＮＳＧマウスに、４×１００μｇ用量のＦｕｓｏｇｅｎｉｘ  ｐＶａｘ−ｐ５３製剤を静脈内（ＩＶ）注射し、その後２４時間後に２ｍｇ／ｋｇのＡＰ２０１８７をＩＶした。腫瘍体積を測定し、そしてＩＶ注射後の時間の関数としてプロットした。図４３〜４６．
【０１６７】
腫瘍体積における変化パーセントは、静脈内ｐ１４  ＬＮＰ  ｐＶＡＸによって処置された前立腺腫瘍を担持するＮＳＧマウス（全ての群についてＮ＝６）における二量体化の化学的誘導剤（ＣＩＤ）のインビボ投与後の時間の関数として決定され、プロットされた。図４７生存パーセントは、静脈内ｐ１４  ＬＮＰ  ｐＶＡＸによって処置された前立腺腫瘍を担持するＮＳＧマウス（全ての群についてＮ＝６）における二量体化の化学的誘導剤（ＣＩＤ）のインビボ投与後の時間の関数として決定され、プロットされた。図４８
【０１６８】
用量漸増試験は、１００μｇ、４００μｇ、および１０００μｇの静脈内ｐ１４  ＬＮＰ  ｐＶＡＸによって処置された前立腺腫瘍を担持するＮＯＤ−ＳＣＩＤマウス（全ての群についてＮ＝６）における二量体化の化学的誘導剤（ＣＩＤ）のインビボ投与後の時間の関数としての腫瘍体積の変化パーセントとして実施された。ＮＯＤ−ＳＣＩＤマウスに５００，０００個のＰＣ−３細胞を皮下移植し、それらの腫瘍が２００ｍｍ３に達したときに無作為に処置群に分けた（全ての群についてＮ＝２）。動物に、それらに割り当てられた用量のｐ５３−ｉＣａｓｐ９  ＬＮＰをＩＶで２回注射し、続いて２ｍｇ／ｋｇの二量体化剤を注射した。腫瘍は、２４時間ごとに直接測定した。図４９
【０１６９】
全体として、本明細書に提示されたデータは、ｐ５３−ｉＣａｓｐ９発現コンストラクトを含む膜融合性脂質ナノ粒子製剤の静脈内投与によって、アポトーシスがｐ５３＋前立腺がん細胞特異的様式で確実に誘導され得ることを実証する。
【０１７０】
実施例５  転移性腫瘍を移植したＮＯＤ−ＳＣＩＤマウスにおける転移のインビトロ抑制
二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）を含むかまたは含まないｐ５３−ｉＣａｓｐ９  ＬＮＰの反復処置による転移性腫瘍増殖の抑制は、ＮＯＤ−ＳＣＩＤマウスモデル系において実証された。
【０１７１】
ＮＯＤ−ＳＣＩＤマウスに、０日目に５００，０００個のＰＣ−３Ｍ−ルシフェラーゼ細胞を注射し、２２日目に１５０μｇのｐ５３−ｉＣａｓｐ９  ＬＮＰによるＬＮＰ投与を開始した。二量体化剤の投与は２４日目に、２ｍｇ／ｋｇで開始した。動物全体の発光を検出するために、マウスを２４〜４８時間ごとに撮像した。図５０
【０１７２】
実施例６  Ｂ１６マウス黒色腫細胞を移植した同系Ｃ５７Ｂ６マウスにおける黒色腫のインビボ抑制
Ｂ１６マウス黒色腫細胞を移植した同系Ｃ５７Ｂ６マウスを、マウスｐ５３プロモーターの制御下でｉＣａｓｐ９およびマウスＣＤ４０Ｌをコードするコンストラクトを含むＬＮＰで、続いてＡＰ２０１８７二量体化剤で処置した。
【０１７３】
腫瘍体積の変化パーセント（図５１）および生存率（図５２）を、２５０，０００個のＢ１６マウス黒色腫細胞を静脈内注射により移植し（４００ｍｍ３まで増殖させ）、マウスｐ５３プロモーターの制御下でｉＣａｓｐ９およびマウスＣＤ４０Ｌをコードするコンストラクトを含むＬＮＰによって処置した同系Ｃ５７Ｂ６マウスにおける、二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）のインビボ投与後の時間の関数として測定した。
【０１７４】
これらのデータは、Ｂ１６細胞の急速な（１０時間）倍加時間がそれらをｉＣａｓｐ９誘導アポトーシスに対してほとんど不応性にしたとしても、それらは依然として腫瘍の増殖を効果的に停止させるのに十分なＣＤ４０Ｌを分泌したことを実証した。ＧＭＣＳＦ＋ＯＶＡ抗原をコードするコンストラクトもまた試験し、そしてｉＣａｓｐ９単独より効果的であるがＣＤ４０Ｌバージョンより効果的ではないと判定された。両方の群についてＮ＝３。
【０１７５】
実施例７  Ｂ１６Ｆ１０マウス黒色腫細胞を移植したマウスにおける肺がん転移のｉｎ  ｖｉｖｏ抑制
この実施例は、肺転移マウスモデル系に移植されたマウスｐ５３＋Ｂ１６Ｆ１０黒色腫標的細胞の、インビボｐ５３＋標的細胞抑制を実証する。
【０１７６】
７５，０００個のＢ１６Ｆ１０細胞の静脈内注射後３、６、９、および１２日目に１００μｇの対照ＬＮＰまたはｐ５３−ｉＣａｓｐ９  ＬＮＰを静脈内投与したＢ１６Ｆ１０肺転移モデルシステムを利用した。５、８、１１、および１３日目に、二量体化の化学誘導剤（ＣＩＤ）を腹腔内投与した。動物を１４日目に屠殺し、そして肺転移を定量化した。図５３および５４
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【国際調査報告】
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