[go: up one dir, main page]

RU2773358C2 - Compositions and methods for enhancing pklr gene expression - Google Patents

Compositions and methods for enhancing pklr gene expression Download PDF

Info

Publication number
RU2773358C2
RU2773358C2 RU2018140783A RU2018140783A RU2773358C2 RU 2773358 C2 RU2773358 C2 RU 2773358C2 RU 2018140783 A RU2018140783 A RU 2018140783A RU 2018140783 A RU2018140783 A RU 2018140783A RU 2773358 C2 RU2773358 C2 RU 2773358C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
sequence
vector
gene
expression
Prior art date
Application number
RU2018140783A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018140783A (en
RU2018140783A3 (en
Inventor
Хосе С. СЕГОВИЯ
Мария Г. ГОМЕС
Сусана НАВАРРО
Нестор МЕСА
Хуан БУЭРЕН
Мария Г. БРАВО
Original Assignee
Сентро Де Инвестигасьонес Энерхетикас, Медиоамбьенталес И Текнолохикас, О.А., М.П.
Фундасьон Институто Де Инвестигасьон Санитариа Фундасьон Хименес Диас
Консорсио Сентро Де Инвестигасьон Биомедика Эн Ред, М.П.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сентро Де Инвестигасьонес Энерхетикас, Медиоамбьенталес И Текнолохикас, О.А., М.П., Фундасьон Институто Де Инвестигасьон Санитариа Фундасьон Хименес Диас, Консорсио Сентро Де Инвестигасьон Биомедика Эн Ред, М.П. filed Critical Сентро Де Инвестигасьонес Энерхетикас, Медиоамбьенталес И Текнолохикас, О.А., М.П.
Priority claimed from PCT/US2017/028695 external-priority patent/WO2017184903A1/en
Publication of RU2018140783A publication Critical patent/RU2018140783A/en
Publication of RU2018140783A3 publication Critical patent/RU2018140783A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2773358C2 publication Critical patent/RU2773358C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of biotechnology, in particular to a lentiviral gene delivery vector containing an expression cassette containing a promotor sequence, a sequence encoding polypeptide of human pyruvate kinase of liver and red blood cells (PKLR) and a signal of ribonucleic acid (RNA) export, as well as to a composition containing it. A method for the expression of transgene in erythroid cells in vitro is also disclosed, providing for bringing into contact of one or more erythroid cells with the above-mentioned vector.
EFFECT: invention is effective for the treatment or prevention of pyruvate kinase deficiency.
17 cl, 22 dwg, 4 tbl, 11 ex

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно предварительной заявке на патент США № 62/325397, поданной 20 апреля 2016 года, которая включена в данный документ посредством ссылки во всей своей полноте.The present application claims priority under U.S. Provisional Application No. 62/325,397, filed April 20, 2016, which is incorporated herein by reference in its entirety.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION

[001] Настоящее изобретение относится к генной терапии недостаточности пируваткиназы.[001] The present invention relates to gene therapy for pyruvate kinase deficiency.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

[002] Недостаточность пируваткиназы (PKD) является моногенным метаболическим заболеванием, вызываемым мутациями в гене PKLR, которое приводит к гемолитической анемии различной симптоматики и может приводить к смертельному исходу во время неонатального периода. Рецессивный характер наследования признака, вызывающего PKD, и радикальное лечение заболевания с помощью аллогенной трансплантации костного мозга обеспечивают наиболее подходящую ситуацию для разработки подходов генной терапии.[002] Pyruvate kinase deficiency (PKD) is a monogenic metabolic disease caused by mutations in the PKLR gene, which leads to hemolytic anemia of various symptoms and can be fatal during the neonatal period. The recessive nature of the inheritance of the trait that causes PKD and the radical treatment of the disease with allogeneic bone marrow transplantation provide the most appropriate situation for the development of gene therapy approaches.

[003] Среди многих других врожденных ферментативных дефектов, поражающих эритроциты, недостаточность пируваткиназы (PKD) является наиболее распространенным дефектом, вызывающим хроническую несфероцитарную гемолитическую анемию (CNSHA) (Zanella et al. 2007). Проявление и тяжесть PKD сильно отличаются и варьируются от умеренной до тяжелой анемия новорожденных, которая в наиболее тяжелых случаях приводит к смертельному исходу в детском возрасте (Pissard et al 2006). Также сообщалось о случаях замедления роста, водянки плода и смерти во время неонатального периода, встречающихся с низкой частотой (Gilsanz et al. 1993). Встречаемость заболевания PKD среди общего европеоидного населения была оценена как 1:20000 (Beutler et al 2000), и к настоящему времени было идентифицировано более 195 различных мутаций в гене PKLR (http://www.lovd.nl/pklr). Для лечения больных тяжелой формой PKD с успехом применяли аллогенную трансплантацию костного мозга (BMT) (Tanphaichitr et al 2000), однако низкая доступность гистосовместимых доноров и серьезные осложнения, связанные с BMT, у этих больных (т. е. болезнь «трансплантат против хозяина», оппортунистические инфекции и т. д.) стали причиной того, что периодические переливания крови и спленэктомия являются основными вариантами терапии при большинстве тяжелых форм PKD (Zanella et al 2005), что резко увеличило число осложнений и смертность пациентов (Hilgard et al 2005). Ограниченная эффективность и побочные эффекты вариантов терапии для пациентов с тяжелой PKD и ее рецессивный характер наследования приводят к тому, что PKD представляет собой заболевание, для которого подходит лечение с помощью генной терапии.[003] Among many other congenital enzymatic defects affecting erythrocytes, pyruvate kinase deficiency (PKD) is the most common defect causing chronic nonspherocytic hemolytic anemia (CNSHA) (Zanella et al. 2007). The presentation and severity of PKD is highly variable and ranges from moderate to severe neonatal anemia, which in the most severe cases is fatal in childhood (Pissard et al 2006). Growth retardation, fetal hydrops and death during the neonatal period have also been reported with low frequency (Gilsanz et al. 1993). The incidence of PKD in the general Caucasoid population has been estimated at 1:20,000 (Beutler et al 2000), and more than 195 different mutations in the PKLR gene have been identified to date (http://www.lovd.nl/pklr). Allogeneic bone marrow transplantation (BMT) has been used successfully in patients with severe PKD (Tanphaichitr et al 2000), but the low availability of histocompatible donors and serious complications associated with BMT in these patients (i.e., graft versus host disease) , opportunistic infections, etc.) have made intermittent blood transfusions and splenectomy the main treatment options for most severe forms of PKD (Zanella et al 2005), dramatically increasing morbidity and mortality among patients (Hilgard et al 2005). The limited efficacy and side effects of therapy options for patients with severe PKD and its recessive inheritance pattern make PKD a disease for which gene therapy treatment is suitable.

[004] PKD вызывают дефекты в ферменте пируваткиназа (PK) (Zanella 2005), который катализирует последнюю генерирующую АТФ реакцию пути гликолиза во всех клетках. В зрелых эритроцитах PK становится очень важной, поскольку в RBC экспрессируется только специфическая изоформа R-типа (RPK) (Kanno et al 1992) вследствие регуляции альтернативного промотора локуса PKLR, специфического в отношении эритроидных клеток (Noguchi et al 1987). Таким образом, любая потеря активности RPK ухудшает метаболизм и продолжительность жизни RBC (Zanella 2005), что приводит к CNSHA.[004] PKDs cause defects in the enzyme pyruvate kinase (PK) (Zanella 2005), which catalyzes the last ATP-generating reaction of the glycolysis pathway in all cells. In mature erythrocytes, PK becomes very important because only a specific R-type (RPK) isoform (RPK) is expressed in RBC (Kanno et al 1992) due to regulation of the erythroid cell-specific alternative promoter of the PKLR locus (Noguchi et al 1987). Thus, any loss of RPK activity impairs RBC metabolism and longevity (Zanella 2005), leading to CNSHA.

[005] Перспективным подходом к лечению и профилактике генетических и других заболеваний и нарушений является доставка терапевтических средств с помощью вектора для генной терапии. В настоящее время наибольшую эффективность в переносе генов и при коррекции генетических заболеваний, при которых необходима устойчивая экспрессия генов, показывают вирусные векторы, при этом оптимальными являются векторы на основе герпесвирусов, ретровирусов, лентивирусов, аденовирусов или AAV вследствие интегрирующей природы жизненного цикла данных вирусов.[005] A promising approach to the treatment and prevention of genetic and other diseases and disorders is the delivery of therapeutic agents using a gene therapy vector. Currently, viral vectors show the greatest efficiency in gene transfer and in the correction of genetic diseases that require stable gene expression, while vectors based on herpesviruses, retroviruses, lentiviruses, adenoviruses or AAVs are optimal due to the integrating nature of the life cycle of these viruses.

[006] Генная терапия моногенных заболеваний, в частности, тех, которые поражают систему кроветворения, представила убедительные доказательства того, что генетическая коррекция аутологических гемопоэтических стволовых клеток (HSC) представляет собой альтернативу варианту лечения аллогенными HSCT, который избегает его основных осложнений (Cartier et al 2009; Cavazzana-Calvo et al 2010; Cartier et al 2012; Aiuti et al 2013; Biffi et al 2013). Генетическая коррекция заболеваний, поражающих эритроцит, таких как β-талассемия и серповидноклеточная болезнь, была рассмотрена на животных моделях (Pestina et al 20091, Breda et al 2012), а также на людях (Cavazzana-Calvo et al 2010). Однако подходы для генной терапии наследственных метаболических недостаточностей эритроидных клеток, таких как PKD, все еще ограничены. Пригодность генной терапии HSC для PKD была продемонстрирована как на мышиной (Tani et al 1994; Meza et al 2009), так и на собачьей моделях недостаточности RPK (Trobridge et al 2012), которые показали, что донорский химеризм и уровни трансдукции являются ключевыми параметрами для достижения эффективной коррекции гемолитического фенотипа (Richard et al., 2004), принимая во внимание отсутствие селективного преимущества у HSC, подвергнутых коррекции с помощью донорского гена. В проведенной ранее работе на мышиной модели PKD показано, что экспрессия RPK человека, осуществляемая с помощью ретровируса, была способна полностью скорректировать фенотип PKD в случае трансплантации более 25% генетически скорректированных клеток (Meza et al 2009). Об аналогичном терапевтическом пороге для подвергнутых коррекции клеток недавно сообщали для одной собаки породы бассенджи с PKD, которой инфузировали HSC, in vivo размноженные и подвергнутые коррекции с помощью спумавирусного вектора (Trobridge et al 2012).[006] Gene therapy for monogenic diseases, in particular those that affect the hematopoietic system, has provided compelling evidence that genetic repair of autologous hematopoietic stem cells (HSCs) is an alternative to the allogeneic HSCT treatment option that avoids its major complications (Cartier et al. 2009; Cavazzana-Calvo et al 2010; Cartier et al 2012; Aiuti et al 2013; Biffi et al 2013). Genetic correction of diseases affecting the erythrocyte, such as β-thalassemia and sickle cell disease, has been considered in animal models (Pestina et al 20091, Breda et al 2012) as well as in humans (Cavazzana-Calvo et al 2010). However, gene therapy approaches for inherited erythroid metabolic deficiencies such as PKD are still limited. The suitability of HSC gene therapy for PKD has been demonstrated in both murine (Tani et al 1994; Meza et al 2009) and canine models of RPK deficiency (Trobridge et al 2012), showing that donor chimerism and transduction levels are key parameters for achieving effective correction of the hemolytic phenotype (Richard et al., 2004), taking into account the lack of selective advantage in HSCs corrected with the donor gene. Previous work in a mouse model of PKD showed that human RPK expression by retrovirus was able to completely correct the PKD phenotype when more than 25% of genetically corrected cells were transplanted (Meza et al 2009). A similar therapeutic threshold for corrected cells was recently reported in one Basenji dog with PKD infused with HSC in vivo expanded and corrected with a spumavirus vector (Trobridge et al 2012).

[007] Остается целый ряд проблем, касающихся разработки полинуклеотидных кассет и векторов экспрессии для применения в генной терапии. Одной из значимых проблем является обеспечение достаточной экспрессии трансгена в клетках-мишенях. В данной области техники существует давняя неудовлетворенная потребность в достаточно надежной экспрессии трансгенов после переноса гена. В некоторых случаях более эффективная экспрессия требуется для эффективности некоторых векторов, например, плазмидных ДНК-векторов. В других случаях более эффективные кассеты экспрессии генов необходимы для обеспечения более низкой терапевтической дозы, которая имеет более благоприятный профиль безопасности или менее инвазивный путь введения.[007] A number of problems remain regarding the development of polynucleotide cassettes and expression vectors for use in gene therapy. One of the significant problems is to ensure sufficient expression of the transgene in target cells. There has been a longstanding unmet need in the art for sufficiently reliable expression of transgenes after gene transfer. In some cases, more efficient expression is required for the effectiveness of some vectors, such as plasmid DNA vectors. In other cases, more efficient gene expression cassettes are needed to provide a lower therapeutic dose that has a more favorable safety profile or a less invasive route of administration.

[008] Высоких уровней экспрессии трансгена можно достигнуть при применении гамма-ретровирусных (гамма-RV) векторов, вследствие того факта, что экспрессия терапевтического трансгена регулируется их последовательностями LTR. Однако первые клинические испытания на основе данного типа вектора вызвали проблемы безопасности, поскольку у нескольких пациентов неожиданно развился лейкоз (Hacein-Bey-Abina et al 2008). Сильная промоторная активность последовательностей LTR могла негативно воздействовать на регуляцию соседних генов либо путем активации протоонкогенных промоторов, либо путем ингибирования генов-супрессоров опухолей, что приводит к инсерционному мутагенезу (Ott et al 2006, Howe et al 2008; Stein et al 2010; Braun et al 2014). Эти данные подчеркивают необходимость применения для генной терапии PKD более безопасных и эффективных векторов, чем гамма-ретровирусные векторы.[008] High levels of transgene expression can be achieved using gamma-retroviral (gamma-RV) vectors due to the fact that therapeutic transgene expression is regulated by their LTR sequences. However, the first clinical trials based on this type of vector raised safety concerns as several patients unexpectedly developed leukemia (Hacein-Bey-Abina et al 2008). Strong promoter activity of LTR sequences could negatively impact the regulation of neighboring genes either by activating proto-oncogenic promoters or by inhibiting tumor suppressor genes, leading to insertional mutagenesis (Ott et al 2006, Howe et al 2008; Stein et al 2010; Braun et al 2014). These data highlight the need for safer and more effective vectors for PKD gene therapy than gamma-retroviral vectors.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[009] В одном варианте осуществления настоящего изобретения представлена кассета экспрессии, содержащая полинуклеотидную последовательность, содержащую: a) промоторную последовательность; b) последовательность, кодирующую продукт гена; и c) сигнал экспорта рибонуклеиновой кислоты (РНК), где промоторная последовательность функционально связана с последовательностью, кодирующей полипептид пируваткиназы, и при этом необязательно a) - c) присутствуют в кассете экспрессии в 5’-3’-направлении. В определенных вариантах осуществления промотор представляет собой промотор гена фосфоглицераткиназы (PGK). В некоторых вариантах осуществления продукт гена представляет собой терапевтический продукт гена. В некоторых вариантах осуществления терапевтический продукт гена представляет собой полипептид пируваткиназы (PK), необязательно полипептид пируваткиназы печени и эритроцитов (PKLR). В определенных вариантах осуществления последовательность, кодирующая продукт гена, является кодон-оптимизированной. В конкретных вариантах осуществления сигнал экспорта РНК представляет собой мутантный посттранскрипционный регуляторный элемент вируса гепатита сурков (Wpre). В определенных вариантах осуществления мутантный Wpre представляет собой химерный Wpre, содержащий последовательность, характеризующуюся по меньшей мере 80% идентичностью с SEQ ID NО: 1. В некоторых вариантах осуществления кассета экспрессии дополнительно содержит одну или более энхансерных последовательностей. В некоторых вариантах осуществления кассета экспрессии дополнительно содержит последовательность полипуринового тракта (PPT) или сигнала полиаденилирования (polyA). В некоторых вариантах осуществления кассета экспрессии дополнительно содержит одну или более из следующих последовательностей: i) последовательность сигнала упаковки; ii) усеченную последовательность Gag; iii) Rev-чувствительный элемент (RRE); iv) центральный полипуриновый тракт (cPPT); v) центральную терминальную последовательность (CTS) и vi) элемент последовательности (USE), расположенный против хода транскрипции, необязательно из вируса обезьян 40 (SV40-USE). В некоторых вариантах осуществления кассета экспрессии дополнительно содержит последовательности длинного концевого повтора 5’- и 3’-конца.[009] In one embodiment, the present invention provides an expression cassette containing a polynucleotide sequence containing: a) a promoter sequence; b) the sequence encoding the gene product; and c) a ribonucleic acid (RNA) export signal, wherein the promoter sequence is operably linked to a sequence encoding a pyruvate kinase polypeptide and optionally a) to c) are present in the expression cassette in the 5'-3' direction. In certain embodiments, the promoter is a phosphoglycerate kinase (PGK) gene promoter. In some embodiments, the gene product is a therapeutic gene product. In some embodiments, the therapeutic gene product is a pyruvate kinase (PK) polypeptide, optionally a liver and erythrocyte pyruvate kinase (PKLR) polypeptide. In certain embodiments, the sequence encoding the gene product is codon-optimized. In specific embodiments, the RNA export signal is a mutant woodchuck hepatitis virus post-transcriptional regulatory element (Wpre). In certain embodiments, the mutant Wpre is a chimeric Wpre containing a sequence having at least 80% identity with SEQ ID NO: 1. In some embodiments, the expression cassette further comprises one or more enhancer sequences. In some embodiments, the expression cassette further comprises a polypurine tract (PPT) or polyadenylation signal (polyA) sequence. In some embodiments, the expression cassette further comprises one or more of the following sequences: i) a packaging signal sequence; ii) a truncated Gag sequence; iii) Rev-sensing element (RRE); iv) central polypurine tract (cPPT); v) a central terminal sequence (CTS); and vi) an upstream sequence element (USE), optionally from simian virus 40 (SV40-USE). In some embodiments, the expression cassette further comprises 5' and 3' long terminal repeat sequences.

[0010] В связанном варианте осуществления настоящего изобретения представлен рекомбинантный вектор доставки гена, содержащей кассету экспрессии, раскрываемую в данном документе. В определенных вариантах осуществления рекомбинантный вектор доставки гена представляет собой вирус или вирусный вектор. В определенных вариантах осуществления вирус или вирусный вектор представляет собой лентивирус (LV).[0010] In a related embodiment, the present invention provides a recombinant gene delivery vector containing the expression cassette disclosed herein. In certain embodiments, the recombinant gene delivery vector is a virus or viral vector. In certain embodiments, the virus or viral vector is a lentivirus (LV).

[0011] В другом родственном варианте осуществления настоящее изобретение относится к клетке, содержащей кассету экспрессии или вектор доставки гена, раскрываемые в данном документе. В некоторых вариантах осуществления клетка представляет собой клетку крови. В некоторых вариантах осуществления клетка представляет собой эритроидную клетку. В некоторых вариантах осуществления клетка представляет собой клетку костного мозга, например, клетку костного мозга, подвергнутую деплеции по линии дифференцировки. В некоторых вариантах осуществления клетка представляет собой гемопоэтическую стволовую клетку. В некоторых вариантах осуществления клетка представляет собой CD34+ гемопоэтическую стволовую клетку. В некоторых вариантах осуществления клетка представляет собой коммитированную гемопоэтическую эритроидную клетку-предшественник.[0011] In another related embodiment, the present invention relates to a cell containing the expression cassette or gene delivery vector disclosed herein. In some embodiments, the cell is a blood cell. In some embodiments, the cell is an erythroid cell. In some embodiments, the cell is a bone marrow cell, eg, a lineage-depleted bone marrow cell. In some embodiments, the cell is a hematopoietic stem cell. In some embodiments, the cell is a CD34+ hematopoietic stem cell. In some embodiments, the cell is a committed hematopoietic erythroid progenitor cell.

[0012] В еще одном связанном варианте осуществления настоящего изобретения представлена фармацевтическая композиция, содержащая фармацевтически приемлемый наполнитель и рекомбинантный вектор доставки гена или клетку, раскрываемые в данном документе.[0012] In yet another related embodiment, the present invention provides a pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically acceptable excipient and a recombinant gene delivery vector or cell disclosed herein.

[0013] В другом варианте осуществления настоящего изобретения представлен способ лечения или предупреждения заболевания или нарушения у субъекта, нуждающегося в этом, предусматривающий обеспечение субъекта кассетой экспрессии, вектором доставки гена или фармацевтической композицией, раскрываемыми в данном документе. В одном варианте осуществления заболевание или нарушение представляет собой недостаточность пируваткиназы (PKD), а продукт гена представляет собой полипептид пируваткиназы (PK), необязательно полипептид пируваткиназы печени и эритроцитов (PKLR). В определенных вариантах осуществления фармацевтическая композиция содержит рекомбинантный вектор доставки гена. В других вариантах осуществления фармацевтическая композиция содержит клетку. В одном варианте осуществления клетка является аутологической по отношению к субъекту. В другом варианте осуществления клеткой является аллогенной по отношению к субъекту.[0013] In another embodiment, the present invention provides a method of treating or preventing a disease or disorder in a subject in need thereof, comprising providing the subject with an expression cassette, gene delivery vector, or pharmaceutical composition disclosed herein. In one embodiment, the disease or disorder is pyruvate kinase deficiency (PKD) and the gene product is a pyruvate kinase (PK) polypeptide, optionally a liver and erythrocyte pyruvate kinase (PKLR) polypeptide. In certain embodiments, the pharmaceutical composition comprises a recombinant gene delivery vector. In other embodiments, the implementation of the pharmaceutical composition contains a cell. In one embodiment, the cell is autologous to the subject. In another embodiment, the cell is allogeneic to the subject.

[0014] В связанном варианте осуществления настоящего изобретения представлен способ экспрессии трансгена в эритроидных клетках, предусматривающий приведение одной или более эритроидных клеток в контакт с эффективным количеством рекомбинантного вирусного вектора, где вектор содержит промотор гена фосфоглицераткиназы человека, кодон-оптимизированный вариант трансгена на основе кДНК пируваткиназы печени и эритроцитов (PKLR) человека и мутантный посттранскрипционный регуляторный элемент вируса гепатита сурков, где после указанного приведения в контакт PKLR экспрессируется на выявляемых уровнях в одной или более эритроидных клетках.[0014] In a related embodiment, the present invention provides a method for expressing a transgene in erythroid cells, comprising bringing one or more erythroid cells into contact with an effective amount of a recombinant viral vector, where the vector contains a human phosphoglycerate kinase gene promoter, a codon-optimized variant of the transgene based on pyruvate kinase cDNA human liver and erythrocyte (PKLR) and a mutant post-transcriptional woodchuck hepatitis virus post-transcriptional regulatory element, wherein after said contacting, PKLR is expressed at detectable levels in one or more erythroid cells.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHICS

[0015] Новые признаки настоящего изобретения подробно изложены в прилагаемой формуле изобретения. Лучшему пониманию признаков и преимуществ настоящего изобретения будет способствовать ссылка на следующее подробное описание, изложенное в виде иллюстративных вариантов осуществления, в которых использованы принципы настоящего изобретения, а также сопутствующие графические материалы.[0015] New features of the present invention are detailed in the appended claims. A better understanding of the features and advantages of the present invention will be assisted by reference to the following detailed description, set forth in the form of illustrative embodiments, in which the principles of the present invention are used, as well as accompanying drawings.

[0016] На фиг. 1 изображена схема, отражающая положение различных описанных элементов, присутствующих в остове лентивирусного вектора.[0016] FIG. 1 is a diagram showing the positions of the various described elements present in the backbone of a lentiviral vector.

[0017] На фиг. 2a представлено схематическое изображение самоинактивирующихся лентивирусных векторов, применяемых на протяжении экспериментов по генной терапии, которые несут промотор гена PGK человека, регулирующий экспрессию трансгена EGFP в контрольном векторе (верхняя диаграмма) или экспрессию кодон-оптимизированной последовательности кДНК гена PKLR (coRPK) в терапевтическом векторе (нижняя диаграмма).[0017] FIG. 2a is a schematic representation of self-inactivating lentiviral vectors used throughout gene therapy experiments that carry the human PGK gene promoter that regulates the expression of the EGFP transgene in the control vector (upper diagram) or the expression of the codon-optimized PKLR cDNA sequence (coRPK) in the therapeutic vector ( bottom chart).

[0018] На фиг. 2b представлена схема протокола генной терапии, выполняемого для исследования функциональности разработанного лентивирусного вектора с PGK-coRPK.[0018] FIG. 2b is a diagram of a gene therapy protocol performed to test the functionality of the designed lentiviral vector with PGK-coRPK.

[0019] На фиг. 3a-d изображены данные, показывающие коррекцию фенотипа PKD в периферической крови у первичных реципиентов после генной коррекции. На фиг. 3a представлен уровень RBC, а на фиг. 3b представлен уровень ретикулоцитов у здоровых (черный столбик, n=5) и мышей с PKD-анемией (серый столбик, n=6), а также мышей с PKD-анемией, которым трансплантировали клетки, трансдуцированные с помощью EGFP (белый столбик, n=9) или coRPK (заштрихованный столбик, n=17). Данные представлены как среднее ± SEM, и их анализировали с помощью непараметрического критерия Краскела-Уоллиса. На фиг. 3c представлена методика проточной цитометрии, применяемая для выявления меченных биотином RBC на протяжении определенного времени, а на фиг. 3d кинетика выживания RBC у здоровых мышей (черная линия, n=2), мышей с анемией (серая линия, n=2) и мышей, подвергнутых генетической коррекции (пунктирная линия, n=4). Данные представлены как среднее ± SEM, и их анализировали с помощью теста двухфакторного ANOVA. Здоровые, контрольные мыши, не подвергнутые трансплантации; PKD, мыши с PKD, не подвергнутые трансплантации; coRPK, мыши с PKD, экспрессирующие терапевтической трансген.[0019] FIG. 3a-d depict data showing PKD phenotype correction in peripheral blood in primary recipients after gene correction. In FIG. 3a shows the RBC level and FIG. 3b shows the level of reticulocytes in healthy (black bar, n=5) and PKD anemic mice (gray bar, n=6), as well as PKD anemic mice transplanted with cells transduced with EGFP (white bar, n =9) or coRPK (shaded bar, n=17). Data are presented as mean±SEM and analyzed using the non-parametric Kruskal-Wallis test. In FIG. 3c shows a flow cytometry technique used to detect biotin labeled RBCs over time, and FIG. 3d RBC survival kinetics in healthy mice (black line, n=2), anemic mice (grey line, n=2) and genetically corrected mice (dashed line, n=4). Data are presented as mean±SEM and analyzed by a two-way ANOVA test. Healthy, control mice, not transplanted; PKD, non-transplanted PKD mice; coRPK, PKD mice expressing the therapeutic transgene.

[0020] На фиг. 4a-c показано восстановление гемопоэза множественных линий дифференцировки у мышей, подвергнутых вторичной трансплантации. На фиг. 4a представлена диаграмма методики проточной цитометрии, применяемой для идентификации различных гемопоэтических линий дифференцировки путем мечения антителом к CD3, конъюгированным с PE, антителом к B220, конъюгированным с PE, антителом к B220, конъюгированным с PECy5, антителом к Gr1, конъюгированным с биотином, и антителом к Mac1, конъюгированным с биотином, с добавлением SAV-PE-Cy5. На фиг. 4b изображены типичные точечные диаграммы, а на фиг. 4c изображены процентные доли каждой линии дифференцировки в PB через 140 суток после трансплантации. Столбики представляют среднюю процентную долю ± SEM у здоровых мышей (n=2, черный столбик), контрольных мышей с PKD (n=2, серый столбик), а также мышей, подвергнутых вторичной трансплантации, экспрессирующих терапевтический трансген coRPK (n=4, заштрихованный столбик).[0020] FIG. 4a-c show restoration of hematopoiesis of multiple lineages in secondary transplanted mice. In FIG. 4a is a diagram of a flow cytometry technique used to identify different hematopoietic lineages by labeling with PE-conjugated anti-CD3 antibody, PE-conjugated anti-B220 antibody, PECy5-conjugated anti-B220 antibody, biotin-conjugated anti-Gr1 antibody, and antibody to Mac1 conjugated with biotin, with the addition of SAV-PE-Cy5. In FIG. 4b shows typical scatter plots and FIG. 4c shows the percentages of each lineage in PB 140 days after transplantation. Bars represent the mean percentage ± SEM in healthy mice (n=2, black bar), PKD control mice (n=2, gray bar), and secondary transplanted mice expressing the therapeutic coRPK transgene (n=4, shaded bar). column).

[0021] На фиг. 5a-d изображена коррекция фенотипа PKD у мышей, подвергнутых вторичной трансплантации. На фиг. 5a показано окрашивание бриллиантовым крезиловым синим мазков крови от мышей, не подвергнутых трансплантации, и вторичных реципиентов для идентификации популяции ретикулоцитов (синий цвет). На фиг. 5b показан анализ проточной цитометрии уровней ретикулоцитов в периферической крови. На фиг. 5c представлена процентная доля RBC, а на фиг. 5d представлена процентная доля ретикулоцитов у мышей, подвергнутых вторичной трансплантации, экспрессирующих трансген coRPK (заштрихованный столбик, n=4), у здоровых мышей (черный столбик, n=3) и у контрольных мышей с анемией (серый столбик, n=3). Данные представлены в виде среднего ± SEM, и их анализировали с помощью непараметрического двухстороннего критерия Манна-Уитни.[0021] In FIG. 5a-d depicts the correction of the PKD phenotype in secondary transplanted mice. In FIG. 5a shows brilliant cresyl blue staining of blood smears from non-transplanted mice and secondary recipients to identify the reticulocyte population (blue). In FIG. 5b shows flow cytometry analysis of reticulocyte levels in peripheral blood. In FIG. 5c shows the percentage of RBC and FIG. 5d shows the percentage of reticulocytes in secondary transplanted mice expressing the coRPK transgene (solid bar, n=4), healthy mice (black bar, n=3), and anemic control mice (gray bar, n=3). Data are presented as mean ± SEM and analyzed using a non-parametric two-tailed Mann-Whitney test.

[0022] На фиг. 6a-c показана количественная оценка интеграций провируса. На фиг. 6a показано число копий вектора на клетку в КОЕ из BM от отдельных мышей, подвергнутых трансплантации, через 120-170 суток после трансплантации. Также показана процентная доля трансдукции и химеризма. На фиг. 6b показано число копий провируса в клетках из различных гемопоэтических компартментов. Колонки представляют среднее ± SEM у разных групп мышей, подвергнутых трансплантации. На фиг. 6c показана кинетика интеграций провируса в клетках ВМ у отдельных подвергнутых трансплантации мышей, экспрессирующих EGFP (серые линии), и мышей, несущих трансген coRPK (черные линии).[0022] FIG. 6a-c show the quantification of provirus integrations. In FIG. 6a shows the number of copies of the vector per cell in CFU from BM from individual transplanted mice 120-170 days after transplantation. The percentage of transduction and chimerism is also shown. In FIG. 6b shows the number of provirus copies in cells from various hematopoietic compartments. The columns represent the mean±SEM of different groups of transplanted mice. In FIG. 6c shows the kinetics of provirus integrations in BM cells in selected transplanted mice expressing EGFP (gray lines) and mice carrying the coRPK transgene (black lines).

[0023] На фиг. 7a-c изображена нормализация паттерна эритроидной дифференцировки у мышей, подвергнутых генетической коррекции. На фиг. 7a показаны процентные доли разных эритроидных субпопуляций в костном мозге и селезенке через 140 суток после трансплантации. На фиг. 7b изображены типичные точечные диаграммы, полученные с применением методики проточной цитометрии. Интенсивность экспрессии маркеров CD71 и Ter119 позволяет идентифицировать четыре эритроидные субпопуляции, популяцию I:[0023] FIG. 7a-c depict the normalization of the erythroid differentiation pattern in genetically corrected mice. In FIG. 7a shows the percentages of different erythroid subpopulations in the bone marrow and spleen 140 days after transplantation. In FIG. 7b depicts typical scatter plots obtained using flow cytometry techniques. The intensity of expression of the CD71 and Ter119 markers makes it possible to identify four erythroid subpopulations, population I:

ранние проэритробласты (Ter119med CD71high), популяцию II: базофильные эритробласты (Ter119high CD71high), популяцию III: поздние базофильные и полихроматофильные эритробласты (Ter119high CD71med) и популяцию IV: ортохроматофильные эритробласты, ретикулоциты и зрелые эритроидные клетки (Ter119high CD71low). На фиг. 7c показаны уровни Epo в плазме крови, измеренные с помощью ELISA у мышей, не подвергнутых трансплантации и подвергнутых трансплантации. Точки представляют значения отдельных мышей. Линии представляют среднее ± SEM, и их анализировали с помощью непараметрического критерия Краскела-Уоллиса. Здоровые, контрольные мыши, не подвергнутые трансплантации; PKD, мыши с PKD, не подвергнутые трансплантации; EGFP, мыши с PKD, экспрессирующие трансген EGFP; coRPK, мыши с PKD, экспрессирующие терапевтический трансген.early proerythroblasts (Ter119 med CD71 high ), population II: basophilic erythroblasts (Ter119 high CD71 high ), population III: late basophilic and polychromatophilic erythroblasts (Ter119 high CD71 med ) and population IV: orthochromatophilic erythroblasts, reticulocytes and mature erythroid cells (Ter119 high CD71 low ). In FIG. 7c shows plasma levels of Epo measured by ELISA in non-transplanted and transplanted mice. The dots represent the values of individual mice. Lines represent mean±SEM and were analyzed using the non-parametric Kruskal-Wallis test. Healthy, control mice, not transplanted; PKD, non-transplanted PKD mice; EGFP, PKD mice expressing the EGFP transgene; coRPK, PKD mice expressing the therapeutic transgene.

[0024] На фиг. 8a-b показаны анализы гемопоэтических предшественников у контрольных мышей и мышей, подвергнутых трансплантации с помощью трансдуцированных клеток. Данные демонстрируют суммарное количество КОЕ из селезенки (фиг. 8a) и костного мозга (фиг. 8b) через 140 суток после трансплантации. Точки представляют число колоний на анализируемую мышь, а линии представляют среднее ± SEM в каждой группе. Статистический анализ данных проводили с помощью непараметрического критерия Краскела-Уоллиса.[0024] FIG. 8a-b show analyzes of hematopoietic progenitors in control mice and mice transplanted with transduced cells. The data show the total number of CFU from the spleen (Fig. 8a) and bone marrow (Fig. 8b) 140 days after transplantation. The dots represent the number of colonies per mouse analyzed, and the lines represent the mean ± SEM in each group. Statistical analysis of the data was performed using the nonparametric Kruskal-Wallis test.

[0025] На фиг. 9a-c демонстрируют реверсию спленомегалии и патологии органа у мышей, подвергнутых генетической коррекции, через 140 суток после трансплантации. На фиг. 9a представлены изображения типичных селезенок, а на фиг. 9b показано отношение массы селезенки к общей массе тела у мышей с PKD, подвергнутых первичной и вторичной трансплантации. Точки представляют значения отдельных мышей. Линии представляют среднее ± SEM у группы. Данные анализировали с помощью непараметрического критерия Краскела-Уоллиса. На фиг. 9c показано гистологическое исследование селезенки и печени от мышей с PKD, подвергнутых первичной трансплантации. В первой и второй колонках показаны типичные гистологические срезы селезенки и печени, окрашенные гематоксилином-эозином и сфотографированные с применением 4x и 10x объектива соответственно на световом микроскопе. Стрелки указывают на кластеры эритроидных клеток, служащие признаком экстрамедуллярного эритропоэза. В третьей колонке показано окрашивание берлинской лазурью (Fe) срезов печени для выявления отложений железа, обозначенных стрелками-указателями. Фотографии получали с применением 20x объектива. Обозначения групп как на фиг. 7. 2ые coRPK, вторичные реципиенты.[0025] FIG. 9a-c demonstrate reversal of splenomegaly and organ pathology in genetically corrected mice 140 days after transplantation. In FIG. 9a shows images of typical spleens, and FIG. 9b shows the ratio of spleen weight to total body weight in primary and secondary transplanted PKD mice. The dots represent the values of individual mice. The lines represent the group mean ± SEM. Data were analyzed using the non-parametric Kruskal-Wallis test. In FIG. 9c shows histological examination of the spleen and liver from primary transplanted PKD mice. The first and second columns show typical histological sections of the spleen and liver, stained with hematoxylin-eosin and photographed using a 4x and 10x objective lens, respectively, on a light microscope. Arrows indicate clusters of erythroid cells, which are a sign of extramedullary erythropoiesis. The third column shows Prussian blue (Fe) staining of liver sections to detect iron deposits, indicated by pointer arrows. Photographs were taken using a 20x objective. Group designations as in Fig. 7. 2nd coRPKs , secondary recipients.

[0026] На фиг. 10a-g показано метаболическое профилирование в образцах RBC от мышей, подвергнутых трансплантации генетически модифицированных клеток. Анализ значимых изменений метаболического профиля у здоровых мышей и мышей, подвергнутых трансплантации, по сравнению с животными с PKD в двух независимых экспериментах. На фиг. 10a показана полная тепловая карта RBC, полученная с помощью нецелевого профилирования, при этом более высокие и низкие уровни метаболитов показаны красным и синим соответственно. Перечисленные метаболиты характеризуются по меньшей мере одним сравнением, которое является значимым при применении следующих критериев: абсолютная кратность изменения >1,5; минимальный сигнал >2000; скорректированное р-значение <0,01. Черными рамками выделен кластер изменений метаболитов с профилем, отличным у разных групп. На фиг. 10b, 10c и 10d изображены соответственно уровни ATФ, AДФ и пирувата в RBC, измеренные с помощью нецелевого профилирования в сравнении с мышами с PKD через 140 суток после трансплантации. Анализ 1: здоровые мыши (черные столбики), n=1, PKD (серые столбики), n=1, hPGK-EGFP (белые столбики), n=2, hPGK-coRPK (заштрихованные столбики), n=3. Анализ 2: здоровые мыши, n=2, PKD, n=2, hPGK-EGFP, n=6, hPGK-coRPK, n=10. На фиг. 10e, 10f и 10g изображены метаболическое профилирование, нацеленное на RBC, для выбранного числа метаболитов, вовлеченных в путь гликолиза (PEP, 3-фосфоглицериновой кислоты и D-молочной кислоты соответственно) через 280 суток после трансплантации. Точки представляют значения отдельных мышей. Линии представляют среднее ± SEM, и их анализировали с помощью непараметрического критерия Краскела-Уоллиса. Анализ 2: здоровые мыши, n=7, PKD, n=5, hPGK-EGFP, n=3, hPGK-coRPK, n=5.[0026] FIG. 10a-g show metabolic profiling in RBC samples from mice transplanted with genetically modified cells. Analysis of significant changes in the metabolic profile in healthy and transplanted mice compared to animals with PKD in two independent experiments. In FIG. 10a shows the complete heat map of RBC obtained by non-targeted profiling, with higher and lower levels of metabolites shown in red and blue, respectively. The listed metabolites are characterized by at least one comparison that is significant when applying the following criteria: absolute fold change >1.5; minimum signal >2000; adjusted p-value <0.01. Black frames highlight a cluster of metabolite changes with a profile that differs in different groups. In FIG. 10b, 10c, and 10d depict, respectively, the levels of ATP, ADP, and pyruvate in RBC measured by non-targeted profiling in comparison with PKD mice 140 days after transplantation. Analysis 1: healthy mice (black bars), n=1, PKD (grey bars), n=1, hPGK-EGFP (white bars), n=2, hPGK-coRPK (shaded bars), n=3. Analysis 2: healthy mice, n=2, PKD, n=2, hPGK-EGFP, n=6, hPGK-coRPK, n=10. In FIG. 10e, 10f and 10g depict RBC-targeted metabolic profiling for a selected number of metabolites involved in the glycolysis pathway (PEP, 3-phosphoglyceric acid, and D-lactic acid, respectively) 280 days after transplantation. The dots represent the values of individual mice. Lines represent mean±SEM and were analyzed using the non-parametric Kruskal-Wallis test. Analysis 2: healthy mice, n=7, PKD, n=5, hPGK-EGFP, n=3, hPGK-coRPK, n=5.

[0027] На фиг. 11a-c изображена активность пируваткиназы, на фиг. 11b - активность гексокиназы, а на фиг. 11c - отношение ферментативной активности пируваткиназы и гексокиназы в RBC от контрольных мышей и мышей, подвергнутых трансплантации трансдуцированных клеток. RBC выделяли из образцов крови путем пропускания через колонку с целлюлозой, чтобы избавиться от посторонней активности лейкоцитарной PK, и подвергали оценке ферментативной активности. Черные столбики - здоровые мыши (n=2); белые столбики - мыши, подвергнутые трансплантации клеток, трансдуцированных экспрессирующим EGFP вектором (n=3); заштрихованные столбики - мыши, подвергнутые трансплантации клеток, трансдуцированных экспрессирующим coRPK вектором (n=3). Столбики с заливкой клетками представляют значения здорового волонтера (n=1). Данные представлены в виде среднего ± SEM каждой группы.[0027] FIG. 11a-c depict pyruvate kinase activity, FIG. 11b shows hexokinase activity and FIG. 11c - ratio of pyruvate kinase and hexokinase enzymatic activity in RBC from control mice and mice transplanted with transduced cells. RBC was isolated from blood samples by passing through a cellulose column to get rid of extraneous leukocyte PK activity and subjected to enzymatic activity evaluation. Black bars - healthy mice (n=2); white bars - mice transplanted with cells transduced with an EGFP-expressing vector (n=3); shaded bars - mice transplanted with cells transduced with coRPK-expressing vector (n=3). Bars filled with cells represent healthy volunteer values (n=1). Data are presented as mean ± SEM of each group.

[0028] На фиг. 12a-d показано нецелевое метаболическое профилирование в образцах WBC от мышей, подвергнутых трансплантации генетически модифицированных клеток. На фиг. 12a представлен анализ главных компонент нецелевого профиля метаболитов в RBC (красные точки; слева и в центре) и WBC (синие точки; кластер справа) у контрольных мышей и мышей, подвергнутых трансплантации. На фиг. 12b, 12c и 12d изображены уровни ATФ, AДФ и пирувата соответственно в WBC при сравнении с мышами с PKD. Анализ 1: здоровые мыши (черные столбики), n=1, PKD (серые столбики), n=1, hPGK-EGFP (белые столбики), n=2, hPGK-coRPK (заштрихованные столбики), n=3. Анализ 2: здоровые мыши, n=2, PKD, n=2, hPGK-EGFP, n=6, hPGK-coRPK, n=10. Данные представлены в виде среднего ± SEM, и их анализировали с помощью непараметрического критерия Краскела-Уоллиса.[0028] FIG. 12a-d show off-target metabolic profiling in WBC samples from mice transplanted with genetically modified cells. In FIG. 12a shows a principal component analysis of the off-target metabolite profile in RBC (red dots; left and center) and WBC (blue dots; right cluster) in control and transplant mice. In FIG. 12b, 12c, and 12d depict the levels of ATP, ADP, and pyruvate, respectively, in WBC when compared to PKD mice. Analysis 1: healthy mice (black bars), n=1, PKD (grey bars), n=1, hPGK-EGFP (white bars), n=2, hPGK-coRPK (shaded bars), n=3. Analysis 2: healthy mice, n=2, PKD, n=2, hPGK-EGFP, n=6, hPGK-coRPK, n=10. Data are presented as mean ± SEM and analyzed using the non-parametric Kruskal-Wallis test.

[0029] На фиг. 13 показано изображение гелей с продуктами LAM-PCR, образованными с помощью фермента Tsp509I, для образцов, собранных от всех мышей в разные моменты времени и в разных тканях. Сайты интеграции вектора идентифицировали путем LAM-PCR-амплификации мест соединений 3’-LTR вектора-геном. Использовали автоматизированную систему MultiNA с получением паттерна, характеризующегося несколькими полосками. Полоска внутреннего контроля (IC), полученного на основе векторного остова Tsp509I, показана стрелкой.[0029] FIG. 13 shows gels of Tsp509I LAM-PCR products from samples collected from all mice at different time points and tissues. Vector integration sites were identified by LAM-PCR amplification of the vector-genome 3'-LTR junctions. An automated MultiNA system was used to obtain a pattern characterized by several stripes. An internal control (IC) strip derived from the Tsp509I vector backbone is indicated by an arrow.

[0030] На фиг. 14 показано изображение гелей с продуктами LAM-PCR, образованными с помощью фермента HpyCH4IV5, для образцов, собранных от всех мышей в разные моменты времени и в разных тканях. Сайты интеграции вектора идентифицировали путем LAM-PCR-амплификации мест соединений 3’-LTR вектора-геном. Использовали автоматизированную систему MultiNA с получением паттерна, характеризующегося несколькими полосками. Полоска внутреннего контроля (IC), полученного на основе векторного остова HpyCH4IV5, показана стрелкой.[0030] FIG. 14 shows gels of HpyCH4IV5 LAM-PCR products from samples collected from all mice at different time points and tissues. Vector integration sites were identified by LAM-PCR amplification of the vector-genome 3'-LTR junctions. An automated MultiNA system was used to obtain a pattern characterized by several stripes. An internal control (IC) strip derived from the HpyCH4IV5 vector backbone is indicated by an arrow.

[0031] На фиг. 15 изображена общая схема анализа картирования сайта интеграции, выполненного на мышах, подвергнутых трансплантации генетически модифицированных гемопоэтических клеток-предшественников. Анализировали образцы костного мозга и белых кровяных клеток от мышей, подвергнутых трансплантации, относящиеся к двум независимым экспериментам (таблица 3) и собранные в разные моменты времени после трансплантации, как описано во вспомогательных способах после показанного технологического процесса.[0031] In FIG. 15 is a schematic diagram of an integration site mapping assay performed on mice transplanted with genetically modified hematopoietic progenitor cells. Bone marrow and white blood cell samples from transplanted mice were analyzed, referring to two independent experiments (Table 3) and collected at different time points after transplantation, as described in the auxiliary methods following the shown workflow.

[0032] На фиг. 16a-b показано распределение интеграций LV вдоль генома мышей, подвергнутых трансплантации. На фиг. 16a изображена плотность распределения сайтов интеграции (IS) вблизи сайта начала транскрипции (TSS) ближайшего гена RefSeq с охватом 500 т. о. в направлении против хода транскрипции и в направлении по ходу транскрипции от TSS. Числа вверху представляют собой число IS, выявленных для всех образцов и моментов времени. На фиг. 16b изображено распределение сайтов интеграции LV по хромосомам у мышей, подвергнутых трансплантации, экспрессирующих трансген EGFP (черные столбики) или терапевтический трансген coRPK (серые столбики), не показывающее отклонения в сторону какой-либо конкретной хромосомы.[0032] FIG. 16a-b show the distribution of LV integrations along the genome of transplanted mice. In FIG. 16a depicts the distribution density of integration sites (IS) near the transcription start site (TSS) of the nearest RefSeq gene covering 500 kb. upstream and downstream of the TSS. The numbers at the top represent the number of ISs found for all samples and time points. In FIG. 16b depicts the chromosome distribution of LV integration sites in transplanted mice expressing the EGFP transgene (black bars) or the therapeutic coRPK transgene (gray bars), showing no bias towards any particular chromosome.

[0033] На фиг. 17a-c продемонстрирован анализ обилия клонов у клеток, трансдуцированных coRPK-LV. В виде точечной диаграммы представлено обилие клонов объединенных интеграций для каждой мыши из анализов 1 (фиг. 17a) и 2 (фиг. 17b и 17c). Относительная процентная доля (ось y) каждого сайта интеграции подсчитана относительно общего числа ридов последовательностей, полученных в каждом наборе данных. IS - сайт интеграции; BM - костный мозг; PB - периферическая кровь; coRPK1-14 - мыши, подвергнутые трансплантации гемопоэтических клеток, трансдуцированных терапевтическим вектором.[0033] FIG. 17a-c show an analysis of the abundance of clones in cells transduced with coRPK-LV. The scatter plot represents the abundance of pooled integration clones for each mouse from analyzes 1 (FIG. 17a) and 2 (FIGS. 17b and 17c). The relative percentage (y-axis) of each integration site is calculated relative to the total number of sequence reads obtained in each dataset. IS - integration site; BM - bone marrow; PB - peripheral blood; coRPK1-14 mice transplanted with hematopoietic cells transduced with a therapeutic vector.

[0034] На фиг. 18 представлены отслеженные интеграции, которые были общими для мышей, представляющих собой первичных и вторичных реципиентов, несущих терапевтический LV-вектор с PGK-coRPK. Объединены интеграции, выявленные у каждой мыши в любом органе и в любой момент времени. Вторичные реципиенты получали объединенный BM от мышей, подвергнутых трансплантации coRPK11-14. Остальные из выявленных IS выявляли либо у первичных, либо у вторичных реципиентов. Числа в ячейках показывают представленность соответствующей интеграции в виде процентной доли у упомянутой мыши. В дополнение к фильтру >5%, применяемому в анализе интеграции, исключали все интеграции с числом последовательностей <3.[0034] FIG. 18 shows traced integrations that were common between primary and secondary recipient mice carrying the therapeutic LV vector with PGK-coRPK. The integrations identified in each mouse in any organ and at any point in time are combined. Secondary recipients received pooled BM from mice transplanted with coRPK11-14. The rest of the identified IS were detected either in primary or secondary recipients. The numbers in the cells show the representation of the corresponding integration as a percentage in the mentioned mouse. In addition to the >5% filter applied in the integration assay, all integrations with <3 sequences were excluded.

[0035] На фиг. 19 продемонстрирован анализ обилия клонов клеток, трансдуцированных EGFP-LV. В виде точечной диаграммы представлено обилие клонов объединенных интеграций у каждой мыши в костном мозге. Относительная процентная доля (ось y) каждого сайта интеграции подсчитана относительно общего числа ридов последовательностей, полученных в каждом наборе данных. Аналогично клеткам, трансдуцированными co-RPK (фиг. 17), диаграмма показывает, что у подавляющего большинства мышей, подвергнутых трансплантации, показан поликлональный паттерн репопуляции гемопоэтических клеток. IS - сайт интеграции.[0035] FIG. 19 shows an abundance analysis of EGFP-LV transduced cell clones. The dot plot shows the abundance of pooled integration clones in each mouse in the bone marrow. The relative percentage (y-axis) of each integration site is calculated relative to the total number of sequence reads obtained in each dataset. Similar to cells transduced with co-RPK (FIG. 17), the diagram shows that the vast majority of transplanted mice show a polyclonal hematopoietic cell repopulation pattern. IS - integration site.

[0036] На фиг. 20 изображен профиль геномной интеграции LV. Анализ генной онтологии (GO) выполняли с применением программного обеспечения GREAT на образцах от мыши, подвергнутой трансплантации. Все данные по интеграциям, полученные в данном исследовании (N=2220), показали превалирование генных функций, указанных в левой части фигуры. Чтобы изучить, были ли наиболее распространенные интеграции обогащены с точки зрения определенных классов генов, выбирали все сайты интеграции с относительным числом последовательностей >5% от всего набора данных (показаны на фиг. 17), что показало отсутствие превалирования классов генов GO.[0036] FIG. 20 depicts the genomic integration profile of LV. Gene ontology analysis (GO) was performed using GREAT software on transplanted mouse samples. All data on integrations obtained in this study (N=2220) showed the prevalence of gene functions indicated on the left side of the figure. To examine whether the most common integrations were enriched in terms of certain gene classes, all integration sites with relative sequence numbers >5% of the total dataset were selected (shown in Fig. 17), showing no predominance of GO gene classes.

[0037] На фиг. 21 изображена схематическая диаграмма лекарственного продукта (LV с PGK-coRPK).[0037] FIG. 21 is a schematic diagram of a drug product (LV with PGK-coRPK).

[0038] На фиг. 22a-b изображен механизм действия лекарственного продукта. На фиг. 22a показано, что эктопическая экспрессия лекарственного продукта на основе LV с PGK-coRPK будет восстанавливать фенотип дикого типа у эритроцитов с PKD, которые иначе не способны вырабатывать функциональный белок RPK, чтобы продуцировать достаточное количество энергии для осуществления своих функций. На фиг. 22b показана стратегия генной терапии пациентов с PKD, основанная на ex vivo трансдукции CD34+ гемопоэтических клеток-предшественников с дефицитом RPK с помощью лекарственного продукта и последующей трансплантации пациенту. Разработанный лекарственный продукт, несущий терапевтическую кДНК гена PKLR человека, будет интегрироваться в геном CD34+ клеток пациента поле ex vivo трансдукции. Такие клетки, подвергнутые генетической коррекции, затем будут инфузировать обратно пациенту, где они будут продуцировать RBC, экспрессирующие терапевтический трансген, и, следовательно, будут продуцировать функциональные белки RPK, которые будут корректировать патологический фенотип PKD. Фигура из блога Детской клиники Бостона с модификациями.[0038] FIG. 22a-b depict the mechanism of action of the drug product. In FIG. 22a shows that ectopic expression of an LV-based drug product with PGK-coRPK will restore the wild-type phenotype in PKD erythrocytes that are otherwise unable to produce functional RPK protein to produce enough energy to carry out their functions. In FIG. 22b shows a gene therapy strategy for PKD patients based on ex vivo transduction of RPK-deficient CD34 + hematopoietic progenitor cells with a drug product and subsequent transplantation into the patient. The developed drug product, carrying the therapeutic cDNA of the human PKLR gene, will be integrated into the genome of the patient's CD34 + cells in the field of ex vivo transduction. Such genetically corrected cells will then be infused back into the patient where they will produce RBCs expressing the therapeutic transgene and hence will produce functional RPK proteins that will correct the pathological PKD phenotype. Figure from the Boston Children's Clinic blog with modifications.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

ОпределенияDefinitions

[0039] Используемый в данном документе «вектор» относится к макромолекуле или ассоциации макромолекул, которые содержат полинуклеотид или ассоциированы с ним и которые можно использовать для опосредования доставки полинуклеотида в клетку. Иллюстративные векторы включают, например, плазмиды, вирусные векторы, липосомы и другие носители для доставки гена.[0039] As used herein, a "vector" refers to a macromolecule or association of macromolecules that contains or is associated with a polynucleotide and that can be used to mediate delivery of the polynucleotide into a cell. Illustrative vectors include, for example, plasmids, viral vectors, liposomes, and other gene delivery vehicles.

[0040] Термин «LV» является аббревиатурой лентивируса, и он может использоваться в отношении вируса самого по себе или его производных. Термин охватывает все подтипы, а также как встречающиеся в природе, так и рекомбинантные формы, кроме случаев, когда указано иное.[0040] The term "LV" is an abbreviation for lentivirus and may be used to refer to the virus itself or derivatives thereof. The term includes all subtypes, as well as both naturally occurring and recombinant forms, unless otherwise indicated.

[0041] Используемый в данном документе термин «ген» или «кодирующая последовательность» относится к нуклеотидной последовательности in vitro или in vivo, которая кодирует продукт гена. В некоторых случаях ген состоит или состоит фактически из кодирующей последовательности, то есть последовательности, которая кодирует продукт гена. В других случаях ген содержит дополнительную некодирующую последовательность. Например, ген может включать или может не включать области, расположенные до и после кодирующей области, например, 5'-нетранслируемые (5'-UTR) или «лидерные» последовательности и 3'-UTR или «трейлерные» последовательности, а также промежуточные последовательности (интроны) между отдельными кодирующими сегментами (экзонами).[0041] As used herein, the term "gene" or "coding sequence" refers to an in vitro or in vivo nucleotide sequence that encodes a gene product. In some cases, the gene consists or actually consists of a coding sequence, that is, a sequence that encodes a gene product. In other cases, the gene contains an additional non-coding sequence. For example, a gene may or may not include regions before and after the coding region, such as 5'-untranslated (5'-UTR) or "leader" sequences and 3'-UTR or "trailer" sequences, as well as intermediate sequences. (introns) between individual coding segments (exons).

[0042] Используемый в данном документе «терапевтический ген» относится к гену, при экспрессии которого обеспечивается полезный эффект в клетке или ткани, в которой он находится, или у млекопитающего, в котором ген экспрессируется. Примеры полезных эффектов включают облегчение признака или симптома состояния или заболевания, предупреждение или подавление состояния или заболевания, или обеспечение необходимой характеристики. Терапевтической гены включают гены, которые корректируют генетическую недостаточность в клетке или у млекопитающего.[0042] As used herein, a "therapeutic gene" refers to a gene that, when expressed, provides a beneficial effect in the cell or tissue in which it resides, or in the mammal in which the gene is expressed. Examples of beneficial effects include alleviating a sign or symptom of a condition or disease, preventing or suppressing a condition or disease, or providing a desirable characteristic. Therapeutic genes include genes that correct for a genetic deficiency in a cell or in a mammal.

[0043] Используемый в данном документе «трансген» представляет собой ген, который доставляется в клетку вектором.[0043] As used herein, a "transgene" is a gene that is delivered into a cell by a vector.

[0044] Используемый в данном документе термин «продукт гена» относится к необходимому продукту экспрессии полинуклеотидной последовательности, такому как полипептид, пептид, белок или интерферирующая РНК, включая короткую интерферирующую РНК (siRNA), miRNA или малую шпилечную РНК (shRNA).[0044] As used herein, the term "gene product" refers to the desired expression product of a polynucleotide sequence, such as a polypeptide, peptide, protein, or interfering RNA, including short interfering RNA (siRNA), miRNA, or small hairpin RNA (shRNA).

[0045] Используемые в данном документе термины «полипептид», «пептид» и «белок» относятся к полимерам из аминокислот любой длины. Термины также охватывают аминокислотный полимер, который был модифицирован; например, с помощью образования дисульфидной связи, гликозилирования, липидирования, фосфорилирования или конъюгации с компонентом для нанесения метки.[0045] As used herein, the terms "polypeptide", "peptide", and "protein" refer to polymers of amino acids of any length. The terms also cover an amino acid polymer that has been modified; for example, by disulfide bond formation, glycosylation, lipidation, phosphorylation, or conjugation with a labeling component.

[0046] Под «содержащий» подразумевается, что упомянутые элементы являются необходимыми, например, в композиции, способе, наборе и т. д., но в объем заявляемого пункта могут включаться и другие элементы для образования, например, композиции, способа, набора и т. д. Например, кассета экспрессии, «содержащая» ген, кодирующий терапевтический полипептид, функционально связанный с промотором, представляет собой кассету экспрессии, которая может включать другие элементы в дополнение к гену и промотору, например, последовательность полиаденилирования, энхансерные элементы, другие гены, линкерные домены и т. д.[0046] By "comprising" it is meant that said elements are necessary, for example, in a composition, method, kit, etc., but other elements may be included within the scope of the claimed claim to form, for example, a composition, method, kit, and etc. For example, an expression cassette "containing" a gene encoding a therapeutic polypeptide operably linked to a promoter is an expression cassette that may include other elements in addition to the gene and promoter, such as a polyadenylation sequence, enhancer elements, other genes , linker domains, etc.

[0047] Под «состоящий фактически из» подразумевается ограничение объема, например, описанных композиции, способа, набора и т. д., указанными материалами или стадиями, которые не влияют существенно на основную и новую характеристику(и), например, композиции, способа, набора и т. д. Например, кассета экспрессии, «состоящая фактически из» гена, кодирующего терапевтический полипептид, функционально связанного с промотором и последовательностью полиаденилирования, может включать дополнительные последовательности, например, линкерные последовательности, при условии, что они не влияют существенно на транскрипцию или трансляцию гена. В качестве другого примера, вариантный или мутантный полипептидный фрагмент, «состоящий фактически из» упомянутой последовательности, имеет аминокислотную последовательность упомянутой последовательности плюс или минус приблизительно 10 аминокислотных остатков на границах последовательности, исходя из полноразмерного не подвергавшегося воздействию полипептида, из которого он был получен, например, на 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 или 1 остаток меньше, чем упомянутый граничный аминокислотный остаток, или на 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 остатков больше, чем упомянутый граничный аминокислотный остаток.[0047] By "consisting essentially of" is meant limiting the scope of, e.g., a described composition, method, kit, etc., to specified materials or steps that do not materially affect the essential and novel feature(s), e.g., composition, method , set, etc. For example, an expression cassette "consisting essentially of" a gene encoding a therapeutic polypeptide operably linked to a promoter and a polyadenylation sequence may include additional sequences, such as linker sequences, provided that they do not significantly affect transcription or translation of a gene. As another example, a variant or mutant polypeptide fragment "consisting essentially of" said sequence has the amino acid sequence of said sequence plus or minus approximately 10 amino acid residues at the sequence boundaries, based on the full-length unexposed polypeptide from which it was derived, e.g. , 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, or 1 residue less than said boundary amino acid residue, or 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 residues more than the boundary amino acid residue mentioned.

[0048] Под «состоящий из» подразумевается исключение из композиции, способа или набора любого элемента, стадии или ингредиента, не указанных в пункте формулы изобретения. Например, кассета экспрессии, «состоящая из» гена, кодирующего терапевтический полипептид, функционально связанного с промотором и посттранскрипционным регуляторным элементом, состоит только из промотора, полинуклеотидной последовательности, кодирующей терапевтической полипептид, и посттранскрипционного регуляторного элемента. В качестве другого примера полипептид, «состоящий из» упомянутой последовательности содержит только упомянутую последовательность.[0048] By "consisting of" is meant the exclusion from a composition, method, or kit of any element, step, or ingredient not listed in a claim. For example, an expression cassette "consisting of" a gene encoding a therapeutic polypeptide operably linked to a promoter and a post-transcriptional regulatory element consists only of a promoter, a polynucleotide sequence encoding a therapeutic polypeptide, and a post-transcriptional regulatory element. As another example, a polypeptide "consisting of" said sequence contains only said sequence.

[0049] Используемый в данном документе «вектор экспрессии» охватывает вектор, например, плазмиду, миникольцо, вирусный вектор, липосому и т. п., обсуждаемые выше или известные из уровня техники, содержащие полинуклеотид, который кодирует представляющий интерес продукт гена, и он используется для осуществления экспрессии продукта гена в предполагаемой клетке-мишени. Вектор экспрессии также содержит контрольные элементы, функционально связанные с кодирующей областью, для облегчения экспрессии продукта гена в мишени. Комбинацию контрольных элементов, например, промоторов, энхансеров, UTR, последовательностей, на которые нацеливается miRNA, и т. д., и гена или генов, с которыми они функционально связаны для экспрессии, иногда называют «кассетой экспрессии». Многие такие контрольные элементы известны и доступны из уровня техники или могут быть легко сконструированы из компонентов, которые доступны в данной области.[0049] As used herein, "expression vector" encompasses a vector, such as a plasmid, minicircle, viral vector, liposome, and the like, discussed above or known in the art, containing a polynucleotide that encodes a gene product of interest, and it used to effect expression of the gene product in the intended target cell. The expression vector also contains control elements operably linked to the coding region to facilitate expression of the gene product in the target. The combination of control elements, eg, promoters, enhancers, UTRs, miRNA targeting sequences, etc., and the gene or genes to which they are operably linked for expression, is sometimes referred to as an "expression cassette". Many such control elements are known and available in the art, or can be easily constructed from components that are available in the art.

[0050] Используемый в данном документе «промотор» охватывает последовательность ДНК, которая управляет связыванием РНК-полимеразы и тем самым обеспечивает синтез РНК, т. е. минимальную последовательность, достаточную для управления транскрипцией. Промоторы и соответствующая экспрессия белка или полипептида могут быть убиквитарными, это означает, что они проявляют сильную активность в широком диапазоне клеток, тканей и видов, или специфическими в отношении типа клетки, тканеспецифическими или видоспецифическими. Промоторы могут быть «конститутивными», это означает постоянно активные, или «индуцибельными», это означает, что промотор может быть активирован или дезактивирован присутствием или отсутствием биотических или абиотических факторов. Также в состав конструкции нуклеиновой кислоты или векторы по настоящему изобретению входят энхансерные последовательности, которое могут быть или могут не быть смежными с промоторной последовательностью. Энхансерные последовательности влияют на зависимую от промотора экспрессию гена и могут быть расположены в 5'- или 3'-областях нативного гена.[0050] As used herein, a "promoter" encompasses a DNA sequence that directs the binding of an RNA polymerase and thereby enables RNA synthesis, i.e., the minimum sequence sufficient to direct transcription. Promoters and the corresponding expression of a protein or polypeptide can be ubiquitous, meaning that they exhibit strong activity in a wide range of cells, tissues and species, or cell type specific, tissue specific or species specific. Promoters can be "constitutive", meaning permanently active, or "inducible", meaning that the promoter can be activated or deactivated by the presence or absence of biotic or abiotic factors. Also included in the nucleic acid construct or vectors of the present invention are enhancer sequences, which may or may not be adjacent to a promoter sequence. Enhancer sequences affect promoter-dependent gene expression and can be located in the 5' or 3' regions of the native gene.

[0051] Используемый в данном документе «энхансер» охватывает цис-действующий элемент, который стимулирует или подавляет транскрипцию соседних генов. Энхансер, который подавляет транскрипцию, также называется «сайленсер». Энхансеры могут функционировать (т. е. могут быть ассоциированы с кодирующей последовательностью) в любой ориентации, на расстояниях до нескольких тысяч пар оснований (т. п. о.) от кодирующей последовательности и из положения в направлении против хода транскрипции от транскрибируемой области.[0051] As used herein, "enhancer" encompasses a cis-acting element that stimulates or represses the transcription of adjacent genes. An enhancer that suppresses transcription is also called a "silencer". Enhancers can function (i.e., can be associated with a coding sequence) in any orientation, up to several thousand base pairs (kb) away from the coding sequence, and from a position upstream of the transcribed region.

[0052] Используемая в данном документе «последовательность сигнала терминации» охватывает любой генетический элемент, который заставляет РНК-полимеразу завершить транскрипцию, такой как, например, последовательность сигнала полиаденилирования.[0052] As used herein, a "termination signal sequence" encompasses any genetic element that causes RNA polymerase to terminate transcription, such as, for example, a polyadenylation signal sequence.

[0053] Используемые в данном документе термины «оперативно связанный» или «функционально связанный» относятся к смежному положению генетических элементов, например, промотора, энхансера, последовательности сигнала терминации, последовательности полиаденилирования и т. д., где элементы находятся во взаимосвязи, позволяющей им функционировать ожидаемым образом. Например, промотор функционально связан с кодирующей областью, если промотор помогает инициировать транскрипцию кодирующей последовательности. Между промотором и кодирующей областью могут находиться промежуточные остатки, при условии, что поддерживается функциональная взаимосвязь.[0053] As used herein, the terms "operably linked" or "operably linked" refer to the contiguous position of genetic elements, e.g., promoter, enhancer, termination signal sequence, polyadenylation sequence, etc., where the elements are in a relationship that allows them function as expected. For example, a promoter is operably linked to a coding region if the promoter helps initiate transcription of the coding sequence. There may be intermediate residues between the promoter and the coding region, provided that a functional relationship is maintained.

[0054] Используемый в данном документе термин «гетерологичный» означает полученный из объекта, генотипически отличного от остальной части объекта, с которой его сравнивают. Например, полинуклеотид, введенный с помощью методик генной инженерии в плазмиду или вектор, полученные от другого вида, является гетерологичным полинуклеотидом. В качестве другого примера, промотор, удаленный из своей нативной кодирующей последовательности и функционально связанный с кодирующей последовательностью, с которой он не связан в природе, является гетерологичным промотором. Таким образом, например, LV-вектор, который включает гетерологичную нуклеиновую кислоту, кодирующую гетерологичный продукт гена, представляет собой LV-вектор, который включает нуклеиновую кислоту, которая в норме не включена во встречающийся в природе LV дикого типа, а кодируемый гетерологичный продукт гена представляет собой продукт гена, в норме не кодируемый встречающимся в природе LV дикого типа.[0054] As used herein, the term "heterologous" means derived from an entity that is genotypically different from the rest of the entity to which it is being compared. For example, a polynucleotide introduced using genetic engineering techniques into a plasmid or vector derived from another species is a heterologous polynucleotide. As another example, a promoter removed from its native coding sequence and operably linked to a coding sequence to which it is not naturally linked is a heterologous promoter. Thus, for example, an LV vector that includes a heterologous nucleic acid encoding a heterologous gene product is an LV vector that includes a nucleic acid that is not normally included in naturally occurring wild-type LV, and the encoded heterologous gene product is is a gene product not normally encoded by naturally occurring wild-type LV.

[0055] Термин «эндогенный», используемый в данном документе в отношении нуклеотидной молекулы или продукта гена, относится к последовательности нуклеиновой кислоты, например, гену или генетическому элементу, или к продукту гена, например, РНК, белку, которые встречаются в природе в вирусе-хозяине или клетке или ассоциированы с ними.[0055] The term "endogenous" as used herein in relation to a nucleotide molecule or gene product refers to a nucleic acid sequence, e.g., a gene or genetic element, or a gene product, e.g., RNA, a protein, that occurs naturally in a virus. host or cell or associated with them.

[0056] Используемый в данном документе термин «нативный» относится к нуклеотидной последовательности, например гену, или к продукту гена, например, РНК, белку, которые присутствуют в вирусе или клетке дикого типа.[0056] As used herein, the term "native" refers to a nucleotide sequence, such as a gene, or a gene product, such as RNA, protein, that is present in a wild-type virus or cell.

[0057] Используемый в данном документе термин «вариант» относится к мутанту эталонной полинуклеотидной или полипептидной последовательности, например, нативной полинуклеотидной или полипептидной последовательности, т. е. он характеризуется менее, чем 100% идентичностью последовательности с эталонной полинуклеотидной или полипептидной последовательностью. Другими словами, вариант содержит по меньшей мере одно аминокислотное отличие (например, аминокислотную замену, аминокислотную вставку, аминокислотную делецию) относительно эталонной полинуклеотидной последовательности, например, нативной полинуклеотидной или полипептидной последовательности. Например, вариантом может быть полинуклеотид, характеризующийся идентичностью последовательности, составляющей 70% или более, с полноразмерной нативной полинуклеотидной последовательностью, например, идентичностью, составляющей 75% или 80% или более, например, 85%, 90% или 95% или более, например, 98% или 99% идентичностью с полноразмерной нативной полинуклеотидной последовательностью. В качестве другого примера, вариантом может быть полипептид, характеризующийся идентичностью последовательности, составляющей 70% или более, с полноразмерной нативной полипептидной последовательностью, например, идентичностью, составляющей 75% или 80% или более, например, 85%, 90% или 95% или более, например, 98% или 99% идентичностью с полноразмерной нативной полипептидной последовательностью. Варианты также могут включать вариантные фрагменты эталонной, например нативной, последовательности, разделяющие идентичность последовательности, составляющую 70% или более, с фрагментом эталонной, например нативной, последовательности, например, идентичность 75% или 80% или более, например, 85%, 90% или 95% или более, например, 98% или 99% идентичность с нативной последовательностью.[0057] As used herein, the term "variant" refers to a mutant of a reference polynucleotide or polypeptide sequence, e.g., a native polynucleotide or polypeptide sequence, i.e., it has less than 100% sequence identity with the reference polynucleotide or polypeptide sequence. In other words, the variant contains at least one amino acid difference (eg, amino acid substitution, amino acid insertion, amino acid deletion) relative to a reference polynucleotide sequence, eg, a native polynucleotide or polypeptide sequence. For example, a variant may be a polynucleotide having 70% or more sequence identity with the full length native polynucleotide sequence, e.g., 75% or 80% or more identity, e.g. 85%, 90% or 95% or more, e.g , 98% or 99% identity with the full length native polynucleotide sequence. As another example, a variant may be a polypeptide having 70% or more sequence identity with a full length native polypeptide sequence, e.g., 75% or 80% or more identity, e.g. 85%, 90% or 95% or more than, for example, 98% or 99% identity with the full-length native polypeptide sequence. Variants may also include variant fragments of a reference, e.g. native, sequence that share a sequence identity of 70% or more with a fragment of the reference, e.g., native sequence, e.g., 75% or 80% or more identity, e.g., 85%, 90% or 95% or more, such as 98% or 99% identity with the native sequence.

[0058] Используемые в данном документе термины «биологическая активность» и «биологически активный» относятся к активности, свойственной конкретному биологическому элементу в клетке. Например, «биологическая активность» иммуноглобулина, антитела или их фрагмента или варианта относится к способности связывать антигенную детерминанту и тем самым облегчать иммунологическую функцию. В качестве другого примера, биологическая активность полипептида или его функционального фрагмента или варианта относится к способности полипептида или его функционального фрагмента или варианта выполнять свои нативные функции, например, связывание, ферментативную активность и т. д. В качестве третьего примера, биологическая активность регуляторного элемента гена, например промотора, энхансера, последовательности kozak и т. п., относится к способности регуляторного элемента или его функционального фрагмента или варианта регулировать, т. е. обеспечивать, усиливать или активировать, трансляцию, и соответственно, экспрессию гена, с которым он функционально связан.[0058] As used herein, the terms "biological activity" and "biologically active" refer to the activity inherent in a particular biological element in a cell. For example, the "biological activity" of an immunoglobulin, antibody, or fragment or variant thereof refers to the ability to bind an antigenic determinant and thereby facilitate immunological function. As another example, the biological activity of a polypeptide or functional fragment or variant thereof refers to the ability of the polypeptide or functional fragment or variant thereof to perform its native functions, e.g., binding, enzymatic activity, etc. As a third example, the biological activity of a gene regulatory element , e.g., promoter, enhancer, kozak sequence, etc., refers to the ability of a regulatory element or functional fragment or variant thereof to regulate, i.e., provide, enhance or activate, translation, and accordingly, the expression of the gene to which it is operatively linked .

[0059] Используемые в данном документе термины «применение» или «введение» относятся к доставке вектора для экспрессии рекомбинантного белка в клетку, в клетки и/или органы субъекта или субъекту. Такое применение или введение может происходить in vivo, in vitro или ex vivo. Вектор для экспрессии продукта гена может быть введен в клетку путем трансфекции, которая, как правило, означает внедрение гетерологичной ДНК в клетку с помощью физических средств (например, трансфекция с применением фосфата кальция, электропорация, микроинъекция или липофекция); инфекции, которая, как правило, относится к введению с помощью инфекционного агента, т. е. вируса; или трансдукции, которая, как правило, означает стабильное инфицирование клетки вирусом или перенос генетического материала из одного микроорганизма в другой с помощью вирусного агента (например, бактериофага).[0059] As used herein, the terms "use" or "administration" refer to the delivery of a vector for expression of a recombinant protein into a cell, cells and/or organs of a subject or subject. Such use or administration may take place in vivo, in vitro or ex vivo. The gene product expression vector can be introduced into a cell by transfection, which generally means introducing the heterologous DNA into the cell by physical means (eg, calcium phosphate transfection, electroporation, microinjection, or lipofection); infection, which generally refers to administration by an infectious agent, i.e., a virus; or transduction, which generally means the stable infection of a cell with a virus or the transfer of genetic material from one microorganism to another by a viral agent (eg, a bacteriophage).

[0060] «Трансформация», как правило, используется в отношении бактерий, содержащих гетерологичную ДНК, или клеток, которые экспрессируют онкоген и, следовательно, переведены в режим непрерывного роста, таких как опухолевые клетки. Вектором, применяемым для «трансформации» клетки, может быть плазмида, вирус или другой носитель.[0060] "Transformation" is generally used in relation to bacteria containing heterologous DNA, or cells that express an oncogene and are therefore put into a continuous growth mode, such as tumor cells. The vector used to "transform" the cell may be a plasmid, virus, or other carrier.

[0061] Как правило, клетку называют «трансдуцированной», «инфицированной», «трансфицированной» или «трансформированной» в зависимости от средств, используемых для применения, введения или внедрения гетерологичной ДНК (т. е. вектора) в клетку. Термины «трансдуцированный», «трансфицированный» и «трансформированный» могут использоваться в данном документе взаимозаменяемо, независимо от способа введения гетерологичной ДНК.[0061] Typically, a cell is referred to as "transduced," "infected," "transfected," or "transformed," depending on the means used to apply, introduce, or introduce the heterologous DNA (ie, vector) into the cell. The terms "transduced", "transfected" and "transformed" can be used interchangeably herein, regardless of the method of introduction of heterologous DNA.

[0062] Используемый в данном документе термин «клетка-хозяин» относится к клетке, которая была трансдуцирована, инфицирована, трансфицирована или трансформирована вектором. Вектором может быть плазмида, вирусная частица, фаг и т. д. Условия культивирования, такие как температура, pH и т. п., представляют собой условия, ранее применяемые для клетки-хозяина, выбранной для экспрессии, и они будут очевидны специалистам в данной области. Следует принимать во внимание, что термин «клетка-хозяин» относится к исходной трансдуцированной, инфицированной, трансфицированной или трансформированной клетке и к ее потомству.[0062] As used herein, the term "host cell" refers to a cell that has been transduced, infected, transfected, or transformed with a vector. The vector may be a plasmid, a virus particle, a phage, etc. Culture conditions such as temperature, pH, etc. are those previously applied to the host cell chosen for expression and will be apparent to those skilled in the art. areas. It will be appreciated that the term "host cell" refers to the original transduced, infected, transfected or transformed cell and its progeny.

[0063] Термины «лечение», «осуществление лечения» и т. п. используются в данном документе в основном для обозначения получения необходимого фармакологического и/или физиологического эффекта. Эффект может быть профилактическим по типу полного или частичного предупреждения заболевания или его симптома, например, снижения вероятности того, что заболевание или его симптом возникнет у субъекта, и/или может быть терапевтическим по типу частичного или полного излечения заболевания и/или неблагоприятного воздействия, свойственного этому заболеванию. Используемое в данном документе «лечение» охватывает любое лечение заболевания у млекопитающего и включает: (a) предупреждение возникновения заболевания у субъекта, который может быть предрасположен к заболеванию, но при этом ему еще не поставлен диагноз наличия заболевания; (b) подавление заболевания, т. e. прекращение его развития; или (c) ослабление заболевания, т. e. обеспечение регрессии заболевания. Терапевтическое средство можно применять до, во время или после проявления заболевания или повреждения. Особый интерес представляет лечение протекающего заболевания, при этом лечение стабилизирует или уменьшает нежелательные клинические симптомы у пациента. Такое лечение желательно выполнять перед полной потерей функции у пораженных тканей. Указанную терапию желательно применять во время симптомaтической стадии заболевания, а в некоторых случаях после симптомaтической стадии заболевания.[0063] The terms "treatment", "treatment", etc. are used in this document mainly to refer to obtaining the desired pharmacological and/or physiological effect. The effect may be prophylactic in the sense of completely or partially preventing the disease or symptom thereof, e.g., reducing the likelihood that the disease or symptom thereof will occur in the subject, and/or may be therapeutic in the sense of partially or completely curing the disease and/or adverse effects inherent in this disease. As used herein, "treatment" encompasses any treatment of a disease in a mammal and includes: (a) preventing the onset of the disease in a subject who may be predisposed to the disease but not yet diagnosed as having the disease; (b) disease suppression, i.e. cessation of its development; or (c) amelioration of the disease, i.e. providing regression of the disease. The therapeutic agent can be used before, during or after the onset of a disease or injury. Of particular interest is the treatment of an ongoing disease, wherein the treatment stabilizes or reduces unwanted clinical symptoms in the patient. Such treatment is preferably performed before the complete loss of function in the affected tissues. Said therapy is desirably applied during the symptomatic stage of the disease, and in some cases after the symptomatic stage of the disease.

[0064] Термины «индивидуум», «хозяин», «субъект» и «пациент» используются в данном документе взаимозаменяемо и относятся к млекопитающему, включая без ограничения человека и отличных от человека приматов, включая обезьян и людей; используемым в спорте млекопитающим (например, лошадям); сельскохозяйственным млекопитающим (например, овцам, козам и т. д.); домашним млекопитающим (собакам, кошкам и т. д.) и грызунам (например, мышам, крысам и т. д.).[0064] The terms "individual", "host", "subject", and "patient" are used interchangeably herein and refer to a mammal, including, without limitation, humans and non-human primates, including monkeys and humans; mammals used in sports (for example, horses); agricultural mammals (eg sheep, goats, etc.); domestic mammals (dogs, cats, etc.) and rodents (eg mice, rats, etc.).

[0065] Используемая в данном документе терминология предназначена для описания конкретных вариантов осуществления и не предусматривает ограничение настоящего изобретения. Используемые в данном документе формы единственного числа предусматривают также включение форм множественного числа, если контекст четко не указывает на иное. Кроме того, термины «включающий», «включает», «имеющий», «имеет», «с» или их варианты в том объеме, в котором они используются или в подробном описании, и/или в формуле изобретения, предусматриваются как включающие по аналогии с термином «содержащий».[0065] The terminology used herein is intended to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms are also intended to include plural forms, unless the context clearly indicates otherwise. In addition, the terms "comprising", "includes", "having", "has", "with", or variations thereof, to the extent they are used or in the detailed description and/or claims, are intended to include analogy with the term "containing".

[0066] Термин «приблизительно» или «примерно» означают в пределах допустимого диапазона погрешности для конкретного значения, определяемого рядовым специалистом в данной области, который будет частично зависеть от того, как измеряется или определяется значение, т. е. от ограничений измерительной системы. Например, «приблизительно» может означать в пределах 1 или более 1 стандартного отклонения, согласно установленному порядку в данной области. В качестве альтернативы «приблизительно» может означать диапазон до 20%, предпочтительно до 10%, более предпочтительно до 5% и еще более предпочтительно до 1% данного значения. В качестве альтернативы, в частности в отношении биологических систем или процессов, термин может означать в пределах порядка величины, предпочтительно в пределах 5-кратного и более предпочтительно в пределах 2-кратного значения. Если конкретные значения описываются в настоящей заявке и формуле изобретения, если не указано иное, следует принимать, что термин «приблизительно» означает в пределах допустимого диапазона погрешности для конкретного значения.[0066] The term "approximately" or "approximately" means within an acceptable range of error for a particular value, as determined by one of ordinary skill in the art, which will depend in part on how the value is measured or determined, i.e., the limitations of the measurement system. For example, "about" can mean within 1 or more than 1 standard deviation, according to the established practice in this field. Alternatively, "about" may mean a range of up to 20%, preferably up to 10%, more preferably up to 5%, and even more preferably up to 1% of this value. Alternatively, in particular in relation to biological systems or processes, the term may mean within an order of magnitude, preferably within 5 times and more preferably within 2 times the value. Where specific values are described in the present application and the claims, unless otherwise indicated, the term "about" should be taken to mean within the margin of error for a particular value.

[0067] Если не указано иное, все термины, используемые в данном документе, имеют то же самое значение, которое вкладывает в них специалист в данной области, и при осуществлении настоящего изобретения на практике будут использоваться традиционные методики микробиологии и технологии рекомбинантной ДНК, которые известны специалистам в данной области.[0067] Unless otherwise indicated, all terms used herein have the same meaning as those of skill in the art, and the practice of the present invention will utilize conventional microbiological techniques and recombinant DNA technologies that are known experts in this field.

[0068] Если не указано иное, для осуществления настоящего изобретения на практике используются традиционные методики клеточной биологии, молекулярной биологии (включая рекомбинантные методики), микробиологии, биохимии и иммунологии, которые известны специалистам в данной области. Такие методики полностью описаны в литературе, например, в "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", второе издание (Sambrook et al., 1989); "Oligonucleotide Synthesis" (M. J. Gait, ed., 1984); "Animal Cell Culture" (R. I. Freshney, ed., 1987); "Methods in Enzymology" (Academic Press, Inc.); "Handbook of Experimental Immunology" (D. M. Weir & C. C. Blackwell, eds.); "Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells" (J. M. Miller & M. P. Calos, eds., 1987); "Current Protocols in Molecular Biology" (F. M. Ausubel et al., eds., 1987); "PCR: The Polymerase Chain Reaction", (Mullis et al., eds., 1994); и "Current Protocols in Immunology" (J. E. Coligan et al., eds., 1991), при этом каждый из документов явным образом включен в данный документ посредством ссылки.[0068] Unless otherwise indicated, conventional cell biology, molecular biology (including recombinant techniques), microbiology, biochemistry, and immunology techniques known to those skilled in the art are used to practice the present invention. Such techniques are fully described in the literature, for example, "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", second edition (Sambrook et al., 1989); "Oligonucleotide Synthesis" (M. J. Gait, ed., 1984); "Animal Cell Culture" (R. I. Freshney, ed., 1987); "Methods in Enzymology" (Academic Press, Inc.); "Handbook of Experimental Immunology" (D. M. Weir & C. C. Blackwell, eds.); "Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells" (J. M. Miller & M. P. Calos, eds., 1987); "Current Protocols in Molecular Biology" (F. M. Ausubel et al., eds., 1987); "PCR: The Polymerase Chain Reaction", (Mullis et al., eds., 1994); and "Current Protocols in Immunology" (J. E. Coligan et al., eds., 1991), each of which is expressly incorporated herein by reference.

[0069] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения представлены полинуклеотиды, полинуклеотидные кассеты и векторы экспрессии для экспрессии гена в клетках. Также представлены фармацевтические композиции и способы применения любой из композиций в содействии экспрессии гена в клетках, например, у индивидуума, например, для лечения или профилактики нарушения. Эти и другие цели, преимущества и признаки настоящего изобретения станут очевидны специалистам в данной области после прочтения подробного описания композиций и способов, которые более полно описаны ниже.[0069] In some embodiments, the present invention provides polynucleotides, polynucleotide cassettes, and expression vectors for gene expression in cells. Also provided are pharmaceutical compositions and methods of using any of the compositions in promoting gene expression in cells, for example, in an individual, for example, to treat or prevent a disorder. These and other objects, advantages, and features of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon reading the detailed description of the compositions and methods, which are described more fully below.

[0070] Настоящее изобретение в целом относится к областям молекулярной биологии и вирусологии и, в частности, к генетическим кассетам экспрессии и векторам, содержащим их, применимым для доставки сегментов нуклеиновой кислоты, кодирующих выбранные терапевтические конструкции (включая, например, пептиды, полипептиды, рибозимы и каталитические молекулы РНК), в выбранные клетки и ткани позвоночных животных. В частности, такие генетические конструкции применимы в разработке векторов для генной терапии, включая, например, лентивирусные векторы, для лечения заболеваний, нарушений и дисфункций у млекопитающих и, в частности, людей.[0070] The present invention generally relates to the fields of molecular biology and virology and, in particular, to genetic expression cassettes and vectors containing them, applicable for the delivery of nucleic acid segments encoding selected therapeutic constructs (including, for example, peptides, polypeptides, ribozymes and catalytic RNA molecules), into selected cells and tissues of vertebrates. In particular, such genetic constructs are useful in the development of gene therapy vectors, including, for example, lentiviral vectors, for the treatment of diseases, disorders, and dysfunctions in mammals, and in particular humans.

[0071] Раскрываемые композиции могут использоваться в целом ряде исследовательских, диагностических и терапевтических схем, включая предупреждение и лечение целого ряда заболеваний человека. Различные композиции и способы по настоящему изобретению описаны ниже.[0071] The disclosed compositions may be used in a variety of research, diagnostic, and therapeutic regimens, including the prevention and treatment of a variety of human diseases. Various compositions and methods of the present invention are described below.

[0072] Хотя в данном документе в качестве примера представлены конкретные композиции и способы, следует учитывать, что любые из целого ряда альтернативных композиций и способов применимы и пригодны для применения при осуществлении настоящего изобретения на практике. Также следует учитывать, что оценку конструкций экспрессии и способов по настоящему изобретению можно выполнять с применением стандартных процедур из уровня техники.[0072] While specific compositions and methods are exemplified herein, it should be appreciated that any of a variety of alternative compositions and methods are applicable and suitable for use in the practice of the present invention. It should also be appreciated that the evaluation of the expression constructs and methods of the present invention can be performed using standard procedures in the prior art.

[0073] В определенных вариантах осуществления представлены способы и композиции для получения композиций на основе векторов для генной терапии, например, вирусных векторов, содержащих такие генетические кассеты экспрессии, для применения в получении лекарственных средств, применимых в базовой и нацеленной генной терапии заболеваний, нарушений и дисфункций у животного и, в частности, у людей.[0073] In certain embodiments, methods and compositions are provided for preparing compositions based on gene therapy vectors, e.g., viral vectors containing such genetic expression cassettes, for use in the preparation of drugs useful in basic and targeted gene therapy for diseases, disorders, and dysfunctions in animals and, in particular, in humans.

[0074] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения представлена генная терапия PKD на основе лентивирусного вектора, несущего эукариотический промотор hPGK, который управляет экспрессией кДНК PKLR. Этот терапевтический вектор может применяться для трансдукции гемопоэтических стволовых клеток (HSC) мыши с PKD и последующей трансплантации мышам с PKD, подвергнутым миелоабляции. Эктопическая экспрессия RPK нормализует эритроидный компартмент, корректируя гематологический фенотип и обращая патологию органа. Метаболомные исследования демонстрируют функциональную коррекцию пути гликолиза в RBC, полученных от HSC с PKD, подвергнутых генетической коррекции, при отсутствии метаболических нарушений в лейкоцитах. Анализ сайтов вставки лентивируса в геном трансплантированных гемопоэтических клеток демонстрирует отсутствие доказательств генотоксичности у какого-либо из животных, подвергнутых трансплантации. В целом, результаты подчеркивают терапевтический потенциал лентивирусного вектора с hPGK-coRPK и возлагают большие надежды на генную терапию PKD и других метаболических генетических нарушений в эритроидных клетках.[0074] In some embodiments, the present invention provides a PKD gene therapy based on a lentiviral vector carrying the eukaryotic hPGK promoter that drives expression of the PKLR cDNA. This therapeutic vector can be used for transduction of PKD mouse hematopoietic stem cells (HSC) and subsequent transplantation into myeloablated PKD mice. Ectopic expression of RPK normalizes the erythroid compartment, correcting the hematological phenotype and reversing the pathology of the organ. Metabolic studies demonstrate a functional correction of the glycolysis pathway in RBCs derived from genetically corrected HSCs with PKD in the absence of metabolic disorders in leukocytes. Analysis of lentivirus insertion sites in the genome of transplanted hematopoietic cells demonstrates no evidence of genotoxicity in any of the transplanted animals. Overall, the results highlight the therapeutic potential of the hPGK-coRPK lentiviral vector and hold great promise for gene therapy for PKD and other metabolic genetic disorders in erythroid cells.

[0075] В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения представлен лентивирусный вектор (LV) с RPK для генетической коррекции PKD. Генетическая модификация PKD-HSC мыши с помощью данного вектора может эффективно корректировать гемолитический фенотип и профиль метаболитов RBC у мышей с PKD, подвергнутых трансплантации. Следует отметить, что, не наблюдали никаких доказательств метаболических нарушений в лейкоцитах и генотоксичности, полученных в результате интеграции вектора, что подтверждает терапевтический потенциал LV-вектора с PGK-coRPK. В целом, результаты обеспечивают обнадеживающие доказательства пригодности генной терапии PKD с помощью LV, разработанного для клинического применения.[0075] In certain embodiments, the present invention provides a lentiviral vector (LV) with RPK for genetic correction of PKD. Genetic modification of mouse PKD-HSC with this vector can effectively correct the hemolytic phenotype and RBC metabolite profile in transplanted PKD mice. Of note, no evidence of leukocyte metabolic disturbances and genotoxicity resulting from vector integration was observed, confirming the therapeutic potential of the LV vector with PGK-coRPK. Overall, the results provide encouraging evidence for the suitability of PKD gene therapy with an LV designed for clinical use.

[0076] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предусмотрен самоинактивирующийся лентивирусный вектор, экспрессирующий кодон-оптимизированный вариант гена PKLR человека. Вектор экспрессии содержит промоторную область, кодирующую последовательность и посттранскрипционный регуляторный элемент.[0076] In some embodiments, the present invention provides a self-inactivating lentiviral vector expressing a codon-optimized variant of the human PKLR gene. The expression vector contains a promoter region, a coding sequence, and a post-transcriptional regulatory element.

[0077] В некоторых вариантах осуществления полинуклеотидные кассеты по настоящему изобретению содержат промоторную область, содержащую промоторную последовательность или ее функциональный фрагмент. В одном варианте осуществления промотор представляет собой промотор гена фосфоглицераткиназы (PGK) человека.[0077] In some embodiments, the implementation of the polynucleotide cassettes of the present invention contain a promoter region containing a promoter sequence or a functional fragment. In one embodiment, the promoter is the human phosphoglycerate kinase (PGK) gene promoter.

[0078] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предусмотрены полинуклеотидные кассеты для усиленной экспрессии пируваткиназы. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотидная кассета содержит кодон-оптимизированный вариант кДНК PKLR (coRPK) человека для усиления стабильности мРНК при транскрипции. Для оптимизации можно использовать программное обеспечение GeneArt®, повышая содержание GC и удаляя криптические сайты сплайсинга, чтобы исключить транскрипционный сайленсинг, с увеличением тем самым экспрессии трансгена. Для оптимизированной последовательности coRPK показана 80,4% гомология с геном PKLR человека, при этом отсутствовали изменения в аминокислотной последовательности белка. В качестве альтернативы можно использовать любой способ оптимизации, известный из уровня техники.[0078] In some embodiments, implementation of the present invention provides polynucleotide cassettes for enhanced expression of pyruvate kinase. In some embodiments, the polynucleotide cassette contains a codon-optimized human PKLR (coRPK) cDNA variant to enhance transcriptional stability of the mRNA. For optimization, GeneArt® software can be used to increase GC content and remove cryptic splicing sites to eliminate transcriptional silencing, thereby increasing transgene expression. The optimized coRPK sequence showed 80.4% homology with the human PKLR gene, with no changes in the amino acid sequence of the protein. Alternatively, any optimization method known in the art can be used.

[0079] В некоторых вариантах осуществления полинуклеотидная кассета содержит сигнал экспорта РНК направлении по ходу транскрипции от второго энхансера. Сигнал экспорта РНК может содержать последовательность посттранскрипционного элемента вируса гепатита сурков (WPRE). В некоторых вариантах осуществления также включен мутантный посттранскрипционный регуляторный элемент вируса гепатита сурков (Wpre), без какой-либо остаточной открытой рамки считывания (Schambach, Bohne et al. 2006), чтобы улучшить уровень экспрессии и стабильности терапевтического гена.[0079] In some embodiments, the polynucleotide cassette contains an RNA export signal downstream from a second enhancer. The RNA export signal may contain the woodchuck hepatitis virus post-transcriptional element (WPRE) sequence. In some embodiments, a mutant woodchuck hepatitis virus (Wpre) post-transcriptional regulatory element, without any residual open reading frame, is also included (Schambach, Bohne et al. 2006) to improve the level of expression and stability of the therapeutic gene.

[0080] В некоторых аспектах настоящего изобретения представлены векторы доставки гена, содержащие полинуклеотидную кассету по настоящему изобретению. В некоторых вариантах осуществления вектором доставки гена является лентивирус.[0080] In some aspects of the present invention, gene delivery vectors are provided that comprise the polynucleotide cassette of the present invention. In some embodiments, the gene delivery vector is a lentivirus.

[0081] В некоторых аспектах настоящего изобретения представлены фармацевтические композиции, содержащие полинуклеотидную кассету по настоящему изобретению и фармацевтический наполнитель. В некоторых вариантах осуществления фармацевтическая композиция содержит вектор доставки гена по настоящему изобретению и фармацевтический наполнитель.[0081] In some aspects of the present invention, pharmaceutical compositions are provided comprising a polynucleotide cassette of the present invention and a pharmaceutical excipient. In some embodiments, the pharmaceutical composition comprises a gene delivery vector of the present invention and a pharmaceutical excipient.

[0082] В некоторых аспектах настоящего изобретения представлены способы экспрессии трансгена в клетках млекопитающих. В некоторых вариантах осуществления способ предусматривает приведение одной или более клеток млекопитающего в контакт с эффективным количеством полинуклеотидной кассеты по настоящему изобретению или вектора доставки гена по настоящему изобретению, при этом трансген экспрессируется на выявляемых уровнях в одной или более клетках млекопитающего. В некоторых вариантах осуществления способ предусматривает приведение одной или более клеток млекопитающего в контакт с эффективным количеством полинуклеотидной кассеты по настоящему изобретению или вектора доставки гена по настоящему изобретению, при этом трансген экспрессируется на терапевтических уровнях в одной или более клетках млекопитающего. В некоторых вариантах осуществления способ осуществляется in vitro. В других вариантах осуществления способ осуществляется in vivo.[0082] In some aspects of the present invention, methods for expressing a transgene in mammalian cells are provided. In some embodiments, the method comprises contacting one or more mammalian cells with an effective amount of a polynucleotide cassette of the present invention or a gene delivery vector of the present invention, wherein the transgene is expressed at detectable levels in one or more mammalian cells. In some embodiments, the method comprises contacting one or more mammalian cells with an effective amount of a polynucleotide cassette of the present invention or a gene delivery vector of the present invention, wherein the transgene is expressed at therapeutic levels in one or more mammalian cells. In some embodiments, the method is carried out in vitro. In other embodiments, the method is carried out in vivo.

[0083] В некоторых аспектах настоящего изобретения представлены способы лечения или профилактики заболевания или нарушения у млекопитающего, нуждающегося в лечении или профилактике заболевания или нарушения. В некоторых вариантах осуществления способ предусматривает введение млекопитающему эффективного количества фармацевтической композиции по настоящему изобретению, при этом кодирующая последовательность кодирует терапевтической продукт гена.[0083] In some aspects, the present invention provides methods for treating or preventing a disease or disorder in a mammal in need of treating or preventing a disease or disorder. In some embodiments, the method comprises administering to a mammal an effective amount of a pharmaceutical composition of the present invention, wherein the coding sequence encodes a therapeutic gene product.

КомпозицииCompositions

[0084] В некоторых аспектах настоящего изобретения представлены композиции для экспрессии трансгена в эукариотической клетке(ах). В некоторых аспектах эукариотическая клетка представляет собой клетку млекопитающего. В некоторых аспектах клетка млекопитающего представляет собой гемопоэтическую стволовую клетку. В некоторых вариантах осуществления клетка представляет собой клетку костного мозга, например, клетку костного мозга, подвергнутую деплеции по линии дифференцировки. В некоторых аспектах клетка млекопитающего представляет собой коммитированную гемопоэтическую эритроидную клетку-предшественник.[0084] In some aspects of the present invention, compositions are provided for expressing a transgene in eukaryotic cell(s). In some aspects, the eukaryotic cell is a mammalian cell. In some aspects, the mammalian cell is a hematopoietic stem cell. In some embodiments, the cell is a bone marrow cell, eg, a lineage-depleted bone marrow cell. In some aspects, the mammalian cell is a committed hematopoietic erythroid progenitor cell.

[0085] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения композиция представляет собой полинуклеотидную кассету. Под «полинуклеотидной кассетой» подразумевают полинуклеотидную последовательность, содержащую две или более функциональных полинуклеотидных последовательностей, например, регуляторных элементов, последовательностей инициации трансляции, кодирующих последовательностей и/или последовательностей терминации и т. д., как правило, в функциональной связи друг с другом. Подобным образом, под «полинуклеотидной кассетой для экспрессии трансгена в клетке млекопитающего» подразумевают комбинацию двух или более функциональных полинуклеотидных последовательностей, например, промотора, энхансера, 5’-UTR, последовательности инициации трансляции, кодирующей последовательности и/или последовательностей терминации и т. д., которая обеспечивает экспрессию трансгена в клетке.[0085] In some embodiments, the implementation of the present invention, the composition is a polynucleotide cassette. By "polynucleotide cassette" is meant a polynucleotide sequence containing two or more functional polynucleotide sequences, e.g., regulatory elements, translation initiation sequences, coding sequences and/or termination sequences, etc., typically in operative relationship with each other. Similarly, by "polynucleotide cassette for expression of a transgene in a mammalian cell" is meant a combination of two or more functional polynucleotide sequences, e.g., a promoter, an enhancer, a 5'-UTR, a translation initiation sequence, a coding sequence and/or termination sequences, etc. , which ensures the expression of the transgene in the cell.

[0086] Например, в некоторых вариантах осуществления полинуклеотидная кассета содержит промотор гена фосфоглицераткиназы (PGK) человека, кодон-оптимизированный вариант кДНК PKLR (coRPK) человека и мутантный посттранскрипционный регуляторный элемент вируса гепатита сурков (Wpre).[0086] For example, in some embodiments, the polynucleotide cassette comprises a human phosphoglycerate kinase (PGK) gene promoter, a codon-optimized human PKLR (coRPK) cDNA variant, and a woodchuck hepatitis virus (Wpre) mutant post-transcriptional regulatory element.

[0087] В конкретных вариантах осуществления любого из кассет экспрессии и векторов доставки гена, описываемых в данном документе, промотор гена PKLR человека содержит или состоит из следующей последовательности, ее функционального фрагмента или последовательности, характеризующейся по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99% идентичностью со следующей последовательностью:[0087] In specific embodiments of any of the expression cassettes and gene delivery vectors described herein, the human PKLR gene promoter comprises or consists of the following sequence, a functional fragment thereof, or a sequence characterized by at least 80%, at least 85% , at least 90%, at least 95%, at least 98%, or at least 99% identity with the following sequence:

ATTATGGTAAATCCACTTACTGTCTGCCCTCGTAGCCATCGAGATAAACCCTACCGGGTAGGGGAGGCGCTTTTCCCAAGGCAGTCTGGAGCATGCGCTTTAGCAGCCCCGCTGGGCACTTGGCGCTACACAAGTGGCCTCTGGCCTCGCACACATTCCACATCCACCGGTAGGCGCCAACCGGCTCCGTTCTTTGGTGGCCCCTTCGCGCCACCTTCTACTCCTCCCCTAGTCAGGAAGTTCCCCCCCGCCCCGCAGCTCGCGTCGTGCAGGACGTGACAAATGGAAGTAGCACGTCTCACTAGTCTCGTGCAGATGGACAGCACCGCTGAGCAATGGAAGCGGGTAGGCCTTTGGGGCAGCGGCCAATAGCAGCTTTGCTCCTTCGCTTTCTGGGCTCAGAGGCTGGGAAGGGGTGGGTCCGGGGGCGGGCTCAGGGGCGGGCTCAGGGGCGGGGCGGGCGCCCGAAGGTCCTCCGGAGGCCCGGCATTCTGCACGCTTCAAAAGCGCACGTCTGCCGCGCTGTTCTCCTCTTCCTCATCTCCGGGCCTTTCGACCTGCAGCCC (SEQ ID NО: 4).ATTATGGTAAATCCACTTACTGTCTGCCCTCGTAGCCATCGAGATAAACCCTACCGGGTAGGGGAGGCGCTTTTCCCAAGGCAGTCTGGAGCATGCGCTTTAGCAGCCCCGCTGGGCACTTGGCGCTACACAAGTGGCCTCTGGCCTCGCACACATTCCACATCCACCGGTAGGCGCCAACCGGCTCCGTTCTTTGGTGGCCCCTTCGCGCCACCTTCTACTCCTCCCCTAGTCAGGAAGTTCCCCCCCGCCCCGCAGCTCGCGTCGTGCAGGACGTGACAAATGGAAGTAGCACGTCTCACTAGTCTCGTGCAGATGGACAGCACCGCTGAGCAATGGAAGCGGGTAGGCCTTTGGGGCAGCGGCCAATAGCAGCTTTGCTCCTTCGCTTTCTGGGCTCAGAGGCTGGGAAGGGGTGGGTCCGGGGGCGGGCTCAGGGGCGGGCTCAGGGGCGGGGCGGGCGCCCGAAGGTCCTCCGGAGGCCCGGCATTCTGCACGCTTCAAAAGCGCACGTCTGCCGCGCTGTTCTCCTCTTCCTCATCTCCGGGCCTTTCGACCTGCAGCCC (SEQ ID NО: 4).

[0088] В конкретных вариантах осуществления любого из кассет экспрессии и векторов доставки гена, описываемых в данном документе, промотор гена PKLR человека содержит или состоит из следующей последовательности, ее функционального фрагмента или последовательности, характеризующейся по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99% идентичностью со следующей последовательностью:[0088] In specific embodiments of any of the expression cassettes and gene delivery vectors described herein, the human PKLR gene promoter comprises or consists of the following sequence, a functional fragment thereof, or a sequence characterized by at least 80%, at least 85% , at least 90%, at least 95%, at least 98%, or at least 99% identity with the following sequence:

TCCACGGGGTTGGGGTTGCGCCTTTTCCAAGGCAGCCCTGGGTTTGCGCAGGGACGCGGCTGCTCTGGGCGTGGTTCCGGGAAACGCAGCGGCGCCGACCCTGGGTCTCGCACATTCTTCACGTCCGTTCGCAGCGTCACCCGGATCTTCGCCGCTACCCTTGTGGGCCCCCCGGCGACGCTTCCTCGTCCGCCCCTAAGTCGGGAAGGTTCCTTGCGGTTCGCGGCGTGCCGGACGTGACAAACGGAAGCCGCACGTCTCACTAGTACCCTCGCAGACGGACAGCGCCAGGGAGCAATGGCAGCGCGCCGACCGCGATGGGCTGTGGCCAATAGCGGCTGCTCAGCAGGGGCGCCCGAGAGCAGCGGCCGGGAAGGGGCGGTGCGGGAGGCGGGGTGTGGGGCGGTAGTGTGGGCCCTGTTCCTGCCCGCGCGGTGTTCCGCATTCTGCAAGCCTCCGGAGCGCACGTCGGCAGTCGGCTCCCTCGTTGACCGAATCACCGACCTCTCTCCCCAG (SEQ ID NО: 8).TCCACGGGGTTGGGGTTGCGCCTTTTCCAAGGCAGCCCTGGGTTTGCGCAGGGACGCGGCTGCTCTGGGCGTGGTTCCGGGAAACGCAGCGGCGCCGACCCTGGGTCTCGCACATTCTTCACGTCCGTTCGCAGCGTCACCCGGATCTTCGCCGCTACCCTTGTGGGCCCCCCGGCGACGCTTCCTCGTCCGCCCCTAAGTCGGGAAGGTTCCTTGCGGTTCGCGGCGTGCCGGACGTGACAAACGGAAGCCGCACGTCTCACTAGTACCCTCGCAGACGGACAGCGCCAGGGAGCAATGGCAGCGCGCCGACCGCGATGGGCTGTGGCCAATAGCGGCTGCTCAGCAGGGGCGCCCGAGAGCAGCGGCCGGGAAGGGGCGGTGCGGGAGGCGGGGTGTGGGGCGGTAGTGTGGGCCCTGTTCCTGCCCGCGCGGTGTTCCGCATTCTGCAAGCCTCCGGAGCGCACGTCGGCAGTCGGCTCCCTCGTTGACCGAATCACCGACCTCTCTCCCCAG (SEQ ID NО: 8).

[0089] В конкретных вариантах осуществления любого из кассет экспрессии и векторов доставки гена, описываемых в данном документе, последовательность RPE содержит или состоит из следующей последовательности или последовательности, характеризующейся по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99% идентичностью со следующей последовательностью:[0089] In specific embodiments of any of the expression cassettes and gene delivery vectors described herein, the RPE sequence contains or consists of the following sequence, or a sequence characterized by at least 80%, at least 85%, at least 90% , at least 95%, at least 98%, or at least 99% identity with the following sequence:

TCCTTGGGTTCTTGGGAGCAGCAGGAAGCACTATGGGCGCAGCGTCAATGACGCTGACGGTACAGGCCAGACAATTATTGTCTGGTATAGTGCAGCAGCAGAACAATTTGCTGAGGGCTATTGAGGCGCAACAGCATCTGTTGCAACTCACAGTCTGGGGCATCAAGCAGCTCCAGGCAAGAATCCTGGCTGTGGAAAGATACCT (SEQ ID NО: 3).TCCTTGGGTTCTTGGGAGCAGCAGGAAGCACTATGGGCGCAGCGTCAATGACGCTGACGGTACAGGCCAGACAATTATTGTCTGGTATAGTGCAGCAGCAGAACAATTTGCTGAGGGCTATTGAGGCGCAACAGCATCTGTTGCAACTCACAGTCTGGGGCATCAAGCAGCTCCAGGCAAGAATCCTGGCTGTGTGGAAAGATACCT (SEQ ID NO: 3).

[0090] В конкретных вариантах осуществления любого из кассет экспрессии и векторов доставки гена, описываемых в данном документе, последовательность psi представляет собой последовательность psi HIV-1, или последовательность psi содержит или состоит из следующей последовательности или последовательности, характеризующейся по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99% идентичностью со следующей последовательностью:[0090] In specific embodiments of any of the expression cassettes and gene delivery vectors described herein, the psi sequence is an HIV-1 psi sequence, or the psi sequence contains or consists of the following sequence or sequence characterized by at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 98%, or at least 99% identity with the following sequence:

TCGACGCAGGACTCGGCTTGCTGAAGCGCGCACGGCAAGAGGCGAGGGGCGGCGACTGGTGAGTACGCCAAAAATTTTGACTAGCGGAGGCTAGAAGGAGAGAGATGGGTGCGAGAGCGTCAGTATTAAGCGGGGGAG (SEQ ID NО: 5).TCGACGCAGGACTCGGCTTGCTGAAGCGCGCACGGCAAGAGGCGAGGGGCGGCGACTGGTGAGTACGCCAAAAATTTTGACTAGCGGAGGCTAGAAGGAGAGAGATGGGTGCGAGAGCGTCAGTATTAAGCGGGGGAG (SEQ ID NO: 5).

[0091] В конкретных вариантах осуществления любого из кассет экспрессии и векторов доставки гена, описываемых в данном документе, 5’-LTR содержит или состоит из следующей последовательности или последовательности, характеризующейся по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99% идентичностью со следующей последовательностью:[0091] In specific embodiments of any of the expression cassettes and gene delivery vectors described herein, the 5'-LTR contains or consists of the following sequence, or a sequence characterized by at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 98%, or at least 99% identity with the following sequence:

TGGAAGGGCTAATTCACTCCCAACGAAGACAAGATCTGCTTTTTGCTTGTACTGGGTCTCTCTGGTTAGACCAGATCTGAGCCTGGGAGCTCTCTGGCTAACTAGGGAACCCACTGCTTAAGCCTCAATAAAGCTTGCCTTGAGTGCTTCAAGTAGTGTGTGCCCGTCTGTTGTGTGACTCTGGTAACTAGAGATCCCTCAGACCCTTTTAGTCAGTGTGGAAAATCTCTAGCAGT (SEQ ID NО: 6).(SEQ ID 6)

[0092] В конкретных вариантах осуществления любого из кассет экспрессии и векторов доставки гена, описываемых в данном документе, 3’-LTR содержит или состоит из следующей последовательности или последовательности, характеризующейся по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99% идентичностью со следующей последовательностью:[0092] In specific embodiments of any of the expression cassettes and gene delivery vectors described herein, the 3'-LTR contains or consists of the following sequence, or a sequence characterized by at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 98%, or at least 99% identity with the following sequence:

TGGAAGGGCTAATTCACTCCCAACGAAGACAAGATCTGCTTTTTGCTTGTACTGGGTCTCTCTGGTTAGACCAGATCTGAGCCTGGGAGCTCTCTGGCTAACTAGGGAACCCACTGCTTAAGCCTCAATAAAGCTTGCCTTGAGTGCTTCAAGTAGTGTGTGCCCGTCTGTTGTGTGACTCTGGTAACTAGAGATCCCTCAGACCCTTTTAGTCAGTGTGGAAAATCTCTAGCAG (SEQ ID NО: 7).SEQ ID: 7 ID

[0093] В некоторых вариантах осуществления полинуклеотидные кассеты по настоящему изобретению обеспечивают усиленную экспрессию трансгена в клетках млекопитающих. Как продемонстрировано в рабочих примерах настоящего изобретения, авторы настоящего изобретения обнаружили целый ряд полинуклеотидных элементов, т. е. улучшенных элементов по сравнению с элементами, известными из уровня техники, которые по отдельности и синергически обеспечивают усиленную экспрессию трансгенов в клетках млекопитающих. В определенных вариантах осуществления расположение двух или более функциональных полинуклеотидных последовательностей в пределах полинуклеотидных кассет по настоящему изобретению обеспечивают усиленную экспрессию трансгена в клетках млекопитающих. Под «усиленная» подразумевается, что экспрессия трансгена повышается, возрастает или становится более сильной в клетках, несущих полинуклеотидные кассеты по настоящему изобретению, по сравнению с клетками, несущими трансген, функционально связанный с сопоставимыми регуляторными элементами, например, известными из уровня техники. Другими словами, экспрессия трансгена повышается, возрастает или становится более сильной за счет полинуклеотидных кассет по настоящему изобретению по сравнению с экспрессией за счет полинуклеотидной кассеты, не содержащей один или более оптимизированных элементов по настоящему изобретению, т. е. эталонного контроля. В определенном варианте осуществления усиленная экспрессия является специфической в отношении одного или более необходимых типов клеток или ограничена ими.[0093] In some embodiments, the implementation of the polynucleotide cassettes of the present invention provide enhanced expression of the transgene in mammalian cells. As demonstrated in the working examples of the present invention, the inventors of the present invention have found a number of polynucleotide elements, i.e., improved elements compared to elements known in the art, which individually and synergistically provide enhanced expression of transgenes in mammalian cells. In certain embodiments, the location of two or more functional polynucleotide sequences within the polynucleotide cassettes of the present invention provides enhanced expression of the transgene in mammalian cells. By "enhanced" is meant that the expression of the transgene is increased, increased, or become more potent in cells carrying the polynucleotide cassettes of the present invention compared to cells carrying a transgene operably linked to comparable regulatory elements, such as those known in the art. In other words, the expression of the transgene is upregulated, increased, or potentiated by the polynucleotide cassettes of the present invention compared to expression by a polynucleotide cassette lacking one or more of the optimized elements of the present invention, i.e., a reference control. In a certain embodiment, the enhanced expression is specific to or limited to one or more desired cell types.

[0094] Например, экспрессия трансгена может повышаться, или увеличиваться, или становиться более сильной в клетках, содержащих полинуклеотидную кассету, содержащую промотор, раскрываемый в данном документе, по сравнению с экспрессией в клетках, которые несут трансген, функционально связанный с другим промотором, например, известным из уровня техники. В качестве другого примера, экспрессия трансгена может усиливаться или повышаться, увеличиваться или становиться сильнее в клетках, содержащих полинуклеотидную кассету, содержащую энхансерную последовательность, раскрываемую в данном документе, по сравнению с экспрессией в клетках, которые несут трансген, функционально связанный с другой энхансерной последовательностью.[0094] For example, expression of a transgene may increase, or increase, or become more potent in cells containing a polynucleotide cassette containing the promoter disclosed herein compared to expression in cells that carry a transgene operably linked to a different promoter, e.g. known from the prior art. As another example, the expression of a transgene can be increased or increased, increased or become stronger in cells containing a polynucleotide cassette containing an enhancer sequence disclosed herein, compared to expression in cells that carry a transgene operably linked to a different enhancer sequence.

[0095] Промоторные и энхансерные элементы могут быть тканеспецифическими или специфическими в отношении стадии. Например, тканеспецифический промотор или энхансер преимущественно управляют экспрессией (или более высоким уровнем экспрессии) в одном или более конкретных типах клеток. Примеры типов клеток включают без ограничения гемопоэтические стволовые клетки, долгоживущие гемопоэтические стволовые клетки, короткоживущие гемопоэтические стволовые клетки, мультипотентные предшественники, гемопоэтические CD34+ клетки и клетки с любой субпопуляцией кластера дифференцировки в пределах CD34+ популяции. Специфический в отношении стадии промотор или энхансер преимущественно управляют экспрессией (или более высоким уровнем экспрессии) во время одной или более определенных стадий клеточного цикла или развития. Они включают без ограничения контрольную область локуса гена бета-глобина, промотор гена спектрина и промотор, специфический в отношении эритроидных клеток.[0095] Promoter and enhancer elements can be tissue specific or stage specific. For example, a tissue-specific promoter or enhancer preferentially directs expression (or higher levels of expression) in one or more specific cell types. Examples of cell types include, without limitation, hematopoietic stem cells, long-lived hematopoietic stem cells, short-lived hematopoietic stem cells, multipotent progenitors, hematopoietic CD34+ cells, and cells with any subset of the differentiation cluster within the CD34+ population. A stage-specific promoter or enhancer advantageously directs expression (or higher levels of expression) during one or more specific stages of the cell cycle or development. These include, but are not limited to, the beta-globin gene locus control region, the spectrin gene promoter, and the erythroid-specific promoter.

[0096] Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией, полагают, что усиленная экспрессия трансгена в клетках обусловлена более быстрым наращиванием продукта гена в клетках или более стабильным продуктом гена в клетках. Вследствие этого, усиленную экспрессию трансгена за счет полинуклеотидных кассет по раскрываемому изобретению можно наблюдать с помощью целого ряда способов. Например, усиленную экспрессию можно наблюдать путем выявления экспрессии трансгена вскоре после контакта полинуклеотидной кассеты с клетками раньше, например, на 2 суток раньше, на 7 суток раньше, на 2 недели раньше, на 3 недели раньше, на 4 недели раньше, на 8 недель раньше, на 12 недель раньше или более, по сравнению с экспрессией, которая выявляли бы, если бы трансген был функционально связан с сопоставимыми регуляторными элементами, например, известными из уровня техники. Усиленную экспрессию также можно наблюдать как повышение количества продукта гена на клетку. Например, может наблюдаться 2-кратное повышение или более, например, 3-кратное повышение или более, 4-кратное повышение или более, 5-кратное повышение или более или 10-кратное повышение или более количества продукта гена на клетку млекопитающего. Усиленную экспрессию также можно наблюдать как повышение числа клеток млекопитающего, которые экспрессируют трансген, который несет полинуклеотидная кассета, на выявляемых уровнях. Например, может наблюдаться 2-кратное повышение или более, например, 3-кратное повышение или более, 4-кратное повышение или более, 5-кратное повышение или более или 10-кратное повышение или более числа клеток млекопитающего, которые экспрессируют трансген на выявляемых уровнях. В качестве другого примера полинуклеотид по настоящему изобретению может обеспечивать выявляемые уровни трансгена у большей процентной доли клеток по сравнению с традиционной полинуклеотидной кассетой; например, если традиционная кассета может обеспечивать выявляемые уровни экспрессии трансгена, например, у менее чем 5% клеток в определенной области, то полинуклеотид по настоящему изобретению обеспечивает выявляемые уровни экспрессии у 5% или более клеток в этой области; например, 10% или более, 15% или более, 20% или более, 25% или более, 30% или более, 35% или более, 40% или более, или 45% или более, в некоторых случаях 50% или более, 55% или более; 60% или более, 65% или более, 70% или более, или 75% или более, например, 80% или более, 85% или более, 90% или более, или 95% или более клеток, которые были приведены в контакт, будут экспрессировать продукт гена на выявляемых уровнях. Усиленную экспрессию также можно наблюдать как изменение жизнеспособности и/или функционирования клеток.[0096] While not wishing to be bound by any particular theory, it is believed that increased expression of the transgene in cells is due to more rapid buildup of the gene product in cells or a more stable gene product in cells. As a consequence, enhanced transgene expression by the polynucleotide cassettes of the disclosed invention can be observed using a variety of methods. For example, enhanced expression can be observed by detecting transgene expression soon after contact of the polynucleotide cassette with cells earlier, for example, 2 days earlier, 7 days earlier, 2 weeks earlier, 3 weeks earlier, 4 weeks earlier, 8 weeks earlier , 12 weeks earlier or more than the expression that would be detected if the transgene were operably linked to comparable regulatory elements, such as those known in the art. Increased expression can also be observed as an increase in the amount of gene product per cell. For example, there may be a 2-fold increase or more, such as a 3-fold increase or more, a 4-fold increase or more, a 5-fold increase or more, or a 10-fold increase or more in the amount of gene product per mammalian cell. Increased expression can also be observed as an increase in the number of mammalian cells that express the transgene carried by the polynucleotide cassette at detectable levels. For example, there may be a 2-fold increase or more, such as a 3-fold increase or more, a 4-fold increase or more, a 5-fold increase or more, or a 10-fold increase or more in the number of mammalian cells that express the transgene at detectable levels. . As another example, a polynucleotide of the present invention can provide detectable levels of a transgene in a higher percentage of cells compared to a conventional polynucleotide cassette; for example, if a traditional cassette can provide detectable levels of expression of a transgene, for example, in less than 5% of cells in a certain area, then the polynucleotide of the present invention provides detectable levels of expression in 5% or more of the cells in that area; e.g. 10% or more, 15% or more, 20% or more, 25% or more, 30% or more, 35% or more, 40% or more, or 45% or more, in some cases 50% or more , 55% or more; 60% or more, 65% or more, 70% or more, or 75% or more, such as 80% or more, 85% or more, 90% or more, or 95% or more of the cells that were brought into contact will express the gene product at detectable levels. Increased expression can also be observed as a change in cell viability and/or function.

[0097] Полинуклеотидные кассеты по настоящему изобретению, как правило, содержат промоторную область. Любая подходящая промоторная область или промоторная последовательность в ней могут использоваться в заявляемых полинуклеотидных кассетах, при условии, что промоторная область обеспечивает экспрессию кодирующей последовательности в эукариотических клетках. В определенных вариантах осуществления промоторная область обеспечивает экспрессию кодирующей последовательности в клетках млекопитающих. В некоторых случаях промотор представляет собой убиквитарный промотор, т. е. промотор, который активен в широком диапазоне клеток, тканей и видов. В других случаях промотор представляет собой промотор гена фосфоглицераткиназы (PGK) человека.[0097] The polynucleotide cassettes of the present invention typically contain a promoter region. Any suitable promoter region or promoter sequence therein can be used in the inventive polynucleotide cassettes, provided that the promoter region allows expression of the coding sequence in eukaryotic cells. In certain embodiments, the promoter region allows expression of a coding sequence in mammalian cells. In some cases, the promoter is a ubiquitous promoter, ie a promoter that is active in a wide range of cells, tissues and species. In other instances, the promoter is the human phosphoglycerate kinase (PGK) gene promoter.

[0098] В некоторых вариантах осуществления полинуклеотид содержит один или более энхансеров. Энхансеры представляют собой известные из уровня техники элементы в виде нуклеиновой кислоты для усиления транскрипции, и они могут располагаться в любом месте в ассоциации с геном, который они регулируют, например, в направлении против хода транскрипции, в направлении по ходу транскрипции, в интроне и т. д. Любой энхансерный элемент можно использовать в полинуклеотидных кассетах и векторах для генной терапии по настоящему изобретению, при условии, что он усиливает экспрессию гена, если применяется в комбинации с промотором.[0098] In some embodiments, the implementation of the polynucleotide contains one or more enhancers. Enhancers are nucleic acid elements known in the art for enhancing transcription, and they can be located anywhere in association with the gene they regulate, for example, upstream, downstream, in an intron, etc. e. Any enhancer element can be used in the polynucleotide cassettes and gene therapy vectors of the present invention, provided that it enhances gene expression when used in combination with a promoter.

[0099] Кодирующей последовательностью, подлежащей экспрессии в клетках, может быть любая полинуклеотидная последовательность, например, ген или кДНК, которая кодирует продукт гена, например, полипептид или терапевтическое средство на основе РНК (siRNA, антисмысловая последовательность, рибозим, shRNA и т. д.). Кодирующая последовательность может быть гетерологичной по отношению к промоторной последовательности, с которой она функционально связана, т. е. не ассоциирована с ней функционально в природе. В качестве альтернативы кодирующая последовательность может быть эндогенной по отношению к промоторной последовательности, с которой она функционально связана, т. е. ассоциирована с данным промотором в природе. Продукт гена может оказывать действие внутри клетки млекопитающего, или он может оказывать действие снаружи, например, он может секретироваться. Например, если трансген представляет собой терапевтический ген, то кодирующей последовательностью может быть любой ген, который кодирует необходимый продукт гена, или его функциональный фрагмент, или вариант, которые могут применяться в качестве терапевтического средства для лечения заболевания или нарушения. В разных предпочтительных вариантах осуществления трансген кодирует PKLR человека.[0099] The coding sequence to be expressed in cells can be any polynucleotide sequence, e.g., a gene or cDNA, that encodes a gene product, e.g., an RNA-based polypeptide or therapeutic agent (siRNA, antisense sequence, ribozyme, shRNA, etc. .). A coding sequence may be heterologous with respect to the promoter sequence to which it is operably linked, i.e., not operably associated with it in nature. Alternatively, the coding sequence may be endogenous to the promoter sequence with which it is operably linked, i.e., associated with the promoter in nature. The gene product may act inside the mammalian cell, or it may act outside, for example, it may be secreted. For example, if the transgene is a therapeutic gene, then the coding sequence can be any gene that encodes the desired gene product, or a functional fragment or variant thereof, that can be used as a therapeutic agent for the treatment of a disease or disorder. In various preferred embodiments, the transgene encodes for human PKLR.

[00100] В одном варианте осуществления настоящего изобретения кодирующая последовательность трансгена является модифицированной или «кодон-оптимизированной» для усиления экспрессии путем замены редко представленных кодонов более часто представленными кодонами. Кодирующая последовательность представляет собой часть последовательности мРНК, которая кодирует аминокислоты для трансляции. Во время трансляции каждый из 61 тринуклеотидных кодонов транслируется в одну из 20 аминокислот, к чему приводит вырожденность или избыточность генетического кода. Однако разные типы клеток и разные виды животных используют тРНК (каждая из которых имеет антикодон), кодирующие одни и те же аминокислоты с разной частотой. Если последовательность гена содержит кодоны, которые являются редко представленными у соответствующей тРНК, то работа аппарата рибосомной трансляции может замедляться, что препятствует эффективной трансляции. Экспрессия может быть улучшена путем «кодон-оптимизации» для конкретного вида, при этом кодирующую последовательность изменяют для кодирования той же белковой последовательности, но с применением кодонов, которые представлены на высоком уровне и/или используются в белках человека с высоким уровнем экспрессии (Cid-Arregui et al., 2003; J. Virol. 77: 4928). В одном аспекте настоящего изобретения кодирующая последовательность трансгена модифицирована для замены кодонов, которые редко экспрессируются у млекопитающих или у приматов, кодонами, которые часто экспрессируются у приматов. Например, в некоторых вариантах осуществления кодирующая последовательность, кодируемая трансгеном, кодирует полипептид, характеризующийся по меньшей мере 85% идентичностью последовательности с полипептидом, кодируемым последовательностью, раскрываемой выше или в данном документе, например, по меньшей мере 90% идентичностью последовательности, например, по меньшей мере 95% идентичностью последовательности, по меньшей мере 98% идентичностью, по меньшей мере 99% идентичностью, где по меньшей мере один кодон кодирующей последовательности характеризуется более высокой частотой встречаемости тРНК у человека, чем соответствующий кодон в последовательности, раскрываемой выше или в данном документе.[00100] In one embodiment of the present invention, the coding sequence of the transgene is modified or "codon-optimized" to enhance expression by replacing infrequently present codons with more frequently present codons. A coding sequence is a portion of an mRNA sequence that codes for amino acids for translation. During translation, each of the 61 trinucleotide codons is translated into one of 20 amino acids, resulting in degeneracy or redundancy in the genetic code. However, different cell types and different animal species use tRNAs (each with an anticodon) that code for the same amino acids at different frequencies. If the gene sequence contains codons that are rarely present in the corresponding tRNA, then the work of the ribosomal translation apparatus may slow down, which prevents efficient translation. Expression can be improved by species-specific "codon optimization" in which the coding sequence is changed to code for the same protein sequence but with codons that are highly represented and/or used in highly expressed human proteins (Cid- Arregui et al., 2003; J. Virol. 77: 4928). In one aspect of the present invention, the coding sequence of a transgene is modified to replace codons that are rarely expressed in mammals or primates with codons that are often expressed in primates. For example, in some embodiments, the coding sequence encoded by the transgene encodes a polypeptide having at least 85% sequence identity with a polypeptide encoded by a sequence disclosed above or herein, such as at least 90% sequence identity, such as at least at least 95% sequence identity, at least 98% identity, at least 99% identity, wherein at least one codon of the coding sequence has a higher frequency of tRNA in humans than the corresponding codon in the sequence disclosed above or herein.

[00101] В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения кодирующая последовательность трансгена модифицирована для усиления экспрессии за счет терминации или удаления открытых рамок считывания (ORF), которые не кодируют необходимый трансген. Открытая рамка считывания (ORF) представляет собой последовательность нуклеиновой кислоты, которая следует за стартовым кодоном и не содержит стоп-кодон. ORF может находиться в прямой или обратной ориентации и может находиться «внутри рамки» или «вне рамки» относительно представляющего интерес гена. Такие открытые рамки считывания потенциально могут экспрессироваться в кассете экспрессии одновременно с представляющим интерес геном, и это может привести к нежелательным побочным эффектам. В одном аспекте настоящего изобретения кодирующая последовательность трансгена была модифицирована для удаления открытых рамок считывания путем дальнейшего изменения частоты использования кодона. Это выполняли путем удаления стартовых кодонов (ATG) и введения стоп-кодонов (TAG, TAA или TGA) в ORF обратной ориентации или вне рамки считывания, при этом сохраняя аминокислотную последовательность и поддерживая используемые в высокой степени кодоны в представляющем интерес гене (т. е. избегая кодонов с частотой <20%). В настоящем изобретении кодирующая последовательность трансгена может быть оптимизирована либо путем кодон-оптимизации, либо удалением ORF, не принадлежащих трансгену, либо путем применения обеих методик. Как будет понятно рядовому специалисту в данной области, предпочтительно удалять или минимизировать ORF, не принадлежащие трансгену, после кодон-оптимизации, чтобы удалить ORF, введенных во время кодон-оптимизации.[00101] In a further embodiment of the present invention, the coding sequence of the transgene is modified to enhance expression by terminating or removing open reading frames (ORFs) that do not code for the required transgene. An open reading frame (ORF) is a nucleic acid sequence that follows a start codon and does not contain a stop codon. The ORF may be in forward or reverse orientation and may be "in-frame" or "out-of-frame" relative to the gene of interest. Such open reading frames could potentially be expressed in the expression cassette at the same time as the gene of interest, and this could lead to undesirable side effects. In one aspect of the present invention, the coding sequence of the transgene has been modified to remove open reading frames by further changing the frequency of codon usage. This was done by deleting start codons (ATG) and introducing stop codons (TAG, TAA, or TGA) into the reverse orientation or out of frame ORF while maintaining the amino acid sequence and maintaining highly used codons in the gene of interest (i.e. avoiding codons with a frequency of <20%. In the present invention, the coding sequence of a transgene can be optimized either by codon optimization or by removing ORFs not belonging to the transgene, or by using both techniques. As will be understood by one of ordinary skill in the art, it is preferable to remove or minimize non-transgene ORFs after codon optimization in order to remove ORFs introduced during codon optimization.

[00102] В некоторых вариантах осуществления полинуклеотидная кассета по настоящему изобретению дополнительно содержит сигнал экспорта РНК. Приведенные в качестве примера последовательности экспорта РНК включают без ограничения последовательности из посттранскрипционного элемента вируса гепатита сурков (WPRE). Посттранскрипционный регуляторный элемент (Wpre) вируса гепатита сурков (WHV) значимо повышает экспрессию трансгена в клетках-мишенях за счет увеличения стабильности РНК у трансгена способом, независимым от промотора и вектора (Zuffrey et al, 1999). Однако он может приводить к экспрессии усеченного белка из 60 аминокислот, происходящего из X-гена WHV, вовлеченного в рак печени (Kingsman et al, 2005). Поэтому, большинство доклинических протоколов и клинических испытаний включают мутантную версию элемента Wpre (Zanta-Boussif et al, 2009). С другой стороны, было обнаружено, что применение двух элементов SV40-USE в векторах SIN-LV было более эффективным в подавлении транскрипционного прочитывания, чем последовательность WPRE (Schambach et al, 2007). Более точно WPRE, раскрываемый в данном документе, представляет собой химерный WPRE, который несет 589 нуклеотидов из модифицированного WPRE, полученного Акселем Шамбахом (Axel Schambach) (нуклеотиды 1-589) (WO 2008136670 A2; [5]) и 88 из прежнего WPRE (нуклеотиды 590-677) (Zuffrey et al, 1999). Данные, раскрываемые в данном документе, показывают, что этот химерный wpre работает лучше, чем прежний WPRE. Последовательность химерного WPRE предусматривает последовательность, приведенную в таблице ниже.[00102] In some embodiments, the polynucleotide cassette of the present invention further comprises an RNA export signal. Exemplary RNA export sequences include, but are not limited to, sequences from Woodchuck Hepatitis Virus Post-Transcriptional Element (WPRE). Woodchuck hepatitis virus (WHV) post-transcriptional regulatory element (Wpre) significantly upregulates transgene expression in target cells by increasing transgene RNA stability in a promoter- and vector-independent manner (Zuffrey et al, 1999). However, it can result in the expression of a 60 amino acid truncated protein derived from the WHV X gene involved in liver cancer (Kingsman et al, 2005). Therefore, most preclinical protocols and clinical trials include a mutant version of the Wpre element (Zanta-Boussif et al, 2009). On the other hand, the use of two SV40-USE elements in SIN-LV vectors was found to be more effective in suppressing transcriptional readout than the WPRE sequence (Schambach et al, 2007). More precisely, the WPRE disclosed herein is a chimeric WPRE that carries 589 nucleotides from the modified WPRE prepared by Axel Schambach (nucleotides 1-589) (WO 2008136670 A2; [5]) and 88 from the former WPRE ( nucleotides 590-677) (Zuffrey et al, 1999). The data disclosed in this document shows that this chimeric wpre performs better than the old WPRE. The sequence of the chimeric WPRE provides for the sequence shown in the table below.

[00103] Таблица 1. Последовательность модифицированного WPRE[00103] Table 1. Modified WPRE sequence

Figure 00000001
Figure 00000001

[00104] Настоящее изобретение также включает нуклеиновую кислоту, например, полинуклеотидную последовательность, содержащую последовательность, характеризующуюся меньшей мере 80%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99% идентичностью с последовательностью, изложенной в SEQ ID NО: 1 или SEQ ID NО: 9. В конкретных вариантах осуществления полинуклеотидная последовательность содержит последовательность, изложенную в SEQ ID NO: 1 или SEQ ID NО: 9.[00104] The present invention also includes a nucleic acid, for example, a polynucleotide sequence, containing a sequence characterized by at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 98%, or at least at least 99% identity with the sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 9. In specific embodiments, the polynucleotide sequence contains the sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 9.

[00105] В конкретных вариантах осуществления любого из кассет экспрессии и векторов доставки гена, описываемых в данном документе, последовательность Wpre содержит или состоит из последовательности под SEQ ID NО: 1 или последовательности, характеризующейся по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99% идентичностью с последовательностью под SEQ ID NО: 1.[00105] In specific embodiments of any of the expression cassettes and gene delivery vectors described herein, the Wpre sequence contains or consists of a sequence under SEQ ID NO: 1 or a sequence characterized by at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 98%, or at least 99% identity with the sequence under SEQ ID NO: 1.

[00106] В конкретных вариантах осуществления любого из кассет экспрессии и векторов доставки гена, описываемых в данном документе, последовательность Wpre содержит или состоит из следующей последовательности или последовательности, характеризующейся по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99% идентичностью со следующей последовательностью:[00106] In specific embodiments of any of the expression cassettes and gene delivery vectors described herein, the Wpre sequence contains or consists of the following sequence, or a sequence characterized by at least 80%, at least 85%, at least 90% , at least 95%, at least 98%, or at least 99% identity with the following sequence:

CGAGCATCTTACCGCCATTTATTCCCATATTTGTTCTGTTTTTCTTGATTTGGGTATACATTTAAATGTTAATAAAACAAAATGGTGGGGCAATCATTTACATTTTTAGGGATATGTAATTACTAGTTCAGGTGTATTGCCACAAGACAAACATGTTAAGAAACTTTCCCGTTATTTACGCTCTGTTCCTGTTAATCAACCTCTGGATTACAAAATTTGTGAAAGATTGACTGATATTCTTAACTATGTTGCTCCTTTTACGCTGTGTGGATATGCTGCTTTAATGCCTCTGTATCATGCTATTGCTTCCCGTACGGCTTTCGTTTTCTCCTCCTTGTATAAATCCTGGTTGCTGTCTCTTTATGAGGAGTTGTGGCCCGTTGTCCGTCAACGTGGCGTGGTGTGCTCTGTGTTTGCTGACGCAACCCCCACTGGCTGGGGCATTGCCACCACCTGTCAACTCCTTTCTGGGACTTTCGCTTTCCCCCTCCCGATCGCCACGGCAGAACTCATCGCCGCCTGCCTTGCCCGCTGCTGGACAGGGGCTAGGTTGCTGGGCACTGATAATTCCGTGGTGTTGTCGGGGAAGGGCCTGCTGCCGGCTCTGCGGCCTCTTCCGCGTCTTCGCCTTCGCCCTCAGACGAGTCGGATCTCCCTTTGGGCCGCCTCCCCGCCTG (SEQ ID NО: 9).CGAGCATCTTACCGCCATTTATTCCCATATTTGTTCTGTTTTTCTTGATTTGGGTATACATTTAAATGTTAATAAAACAAAATGGTGGGGCAATCATTTACATTTTTAGGGATATGTAATTACTAGTTCAGGTGTATTGCCACAAGACAAACATGTTAAGAAACTTTCCCGTTATTTACGCTCTGTTCCTGTTAATCAACCTCTGGATTACAAAATTTGTGAAAGATTGACTGATATTCTTAACTATGTTGCTCCTTTTACGCTGTGTGGATATGCTGCTTTAATGCCTCTGTATCATGCTATTGCTTCCCGTACGGCTTTCGTTTTCTCCTCCTTGTATAAATCCTGGTTGCTGTCTCTTTATGAGGAGTTGTGGCCCGTTGTCCGTCAACGTGGCGTGGTGTGCTCTGTGTTTGCTGACGCAACCCCCACTGGCTGGGGCATTGCCACCACCTGTCAACTCCTTTCTGGGACTTTCGCTTTCCCCCTCCCGATCGCCACGGCAGAACTCATCGCCGCCTGCCTTGCCCGCTGCTGGACAGGGGCTAGGTTGCTGGGCACTGATAATTCCGTGGTGTTGTCGGGGAAGGGCCTGCTGCCGGCTCTGCGGCCTCTTCCGCGTCTTCGCCTTCGCCCTCAGACGAGTCGGATCTCCCTTTGGGCCGCCTCCCCGCCTG (SEQ ID NО: 9).

[00107] В определенных вариантах осуществления кассета экспрессии или вектор доставки гена, например лентивирус, содержат полинуклеотидную последовательность, содержащую следующие последовательности в 5’-3’-направлении:[00107] In certain embodiments, an expression cassette or gene delivery vector, such as a lentivirus, contains a polynucleotide sequence containing the following sequences in the 5'-3' direction:

a) промоторная последовательность PGK, необязательно промоторная последовательность PGK человека;a) a PGK promoter sequence, optionally a human PGK promoter sequence;

b) последовательность, кодирующая полипептид пируваткиназы, необязательно кодон-оптимизированная кодирующая последовательность или последовательность кДНК RPK; иb) a sequence encoding a pyruvate kinase polypeptide, optionally a codon-optimized coding sequence or an RPK cDNA sequence; and

c) мутантная последовательность Wpre, необязательно содержащая или состоящая из последовательности под SEQ ID NО: 1.c) a mutant Wpre sequence optionally containing or consisting of the sequence under SEQ ID NO: 1.

[00108] В определенных вариантах осуществления кассета экспрессии или вектор доставки гена, например лентивирус, содержат полинуклеотидную последовательность, содержащую следующие последовательности в 5’-3’-направлении:[00108] In certain embodiments, an expression cassette or gene delivery vector, such as a lentivirus, contains a polynucleotide sequence containing the following sequences in the 5'-3' direction:

a) последовательность cPPT;a) cPPT sequence;

b) промоторная последовательность PGK, необязательно промоторная последовательность PGK человека;b) a PGK promoter sequence, optionally a human PGK promoter sequence;

c) последовательность, кодирующая полипептид пируваткиназы, необязательно кодон-оптимизированная кодирующая последовательность или последовательность кДНК RPK; иc) a sequence encoding a pyruvate kinase polypeptide, optionally a codon-optimized coding sequence or an RPK cDNA sequence; and

d) мутантная последовательность Wpre, необязательно содержащая или состоящая из последовательности под SEQ ID NО: 1.d) a mutant Wpre sequence optionally containing or consisting of the sequence under SEQ ID NO: 1.

[00109] В определенных вариантах осуществления кассета экспрессии или вектор доставки гена, например лентивирус, содержат полинуклеотидную последовательность, содержащую следующие последовательности в 5’-3’-направлении:[00109] In certain embodiments, an expression cassette or gene delivery vector, such as a lentivirus, contains a polynucleotide sequence containing the following sequences in the 5'-3' direction:

a) 5’-LTR, необязательно модифицированный 5’-LTR;a) 5'-LTR, optionally modified with 5'-LTR;

b) последовательность cPPT;b) cPPT sequence;

c) промоторная последовательность PGK, необязательно промоторная последовательность PGK человека;c) a PGK promoter sequence, optionally a human PGK promoter sequence;

d) последовательность, кодирующая полипептид пируваткиназы, необязательно кодон-оптимизированная кодирующая последовательность RPK или последовательность кДНК;d) a sequence encoding a pyruvate kinase polypeptide, optionally a codon-optimized RPK coding sequence or a cDNA sequence;

e) мутантная последовательность Wpre, необязательно содержащая или состоящая из последовательности под SEQ ID NО: 1; иe) mutant sequence Wpre, optionally containing or consisting of the sequence under SEQ ID NO: 1; and

f) 3’-LTR, необязательно модифицированный 3’-LTR.f) 3'-LTR, optionally modified with 3'-LTR.

[00110] В определенных вариантах осуществления вектор доставки гена представляет собой LV с PGK-coRPK или содержит элементы, изображенные на фиг. 21.[00110] In certain embodiments, the gene delivery vector is a LV with PGK-coRPK or contains the elements depicted in FIG. 21.

[00111] В конкретных вариантах осуществления любого из кассет экспрессии и векторов доставки гена, описываемых в данном документе, кодон-оптимизированная кДНК или кодирующая последовательность RPK кодирует полипептид PKLR, который содержит или состоит из последовательности, раскрываемой под каким-либо из номеров доступа в GenBank XP 016856982 1, XP 011507942.1, XP 006711449.1, NP 870986 1 или NP 000289,1, или функционального фрагмента любой из этих последовательностей, или последовательности, характеризующейся по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99% идентичностью с любой из этих последовательностей.[00111] In specific embodiments of any of the expression cassettes and gene delivery vectors described herein, the codon-optimized cDNA or RPK coding sequence encodes a PKLR polypeptide that contains or consists of a sequence disclosed under any of the GenBank accession numbers XP 016856982 1, XP 011507942.1, XP 006711449.1, NP 870986 1 or NP 000289.1, or a functional fragment of any of these sequences, or a sequence characterized by at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 98%, or at least 99 % identity with any of these sequences.

[00112] Другие комбинации элементов, как раскрываемых в данном документе, так и известных из уровня техники, будут очевидны рядовым специалистам в данной области.[00112] Other combinations of elements, both disclosed herein and known in the art, will be apparent to those of ordinary skill in the art.

[00113] Кроме того, рядовому специалисту в данной области будет понятно, что полинуклеотидные кассеты необязательно могут содержать другие элементы, включая без ограничения сайты рестрикции для облегчения клонирования и регуляторные элементы для вектора экспрессии конкретного гена.[00113] In addition, one of ordinary skill in the art will appreciate that the polynucleotide cassettes may optionally contain other elements, including, without limitation, restriction sites to facilitate cloning and regulatory elements for a particular gene expression vector.

[00114] В некоторых аспектах настоящего изобретения заявляемые полинуклеотидные кассеты применяются для доставки гена в клетки животного, например, чтобы определить эффект, который данный ген оказывает на жизнеспособность и/или функционирование клетки, чтобы лечить клеточное нарушение и т. д. Следовательно, в некоторых аспектах настоящего изобретения композиция, которая обеспечивает экспрессию трансгена в клетках млекопитающих, представляет собой вектор доставки гена, где вектор доставки гена содержит полинуклеотидные кассеты по настоящему изобретению.[00114] In some aspects of the present invention, the claimed polynucleotide cassettes are used to deliver a gene to animal cells, for example, to determine the effect that this gene has on the viability and / or functioning of the cell, to treat a cellular disorder, etc. Therefore, in some aspects of the present invention, a composition that provides expression of a transgene in mammalian cells is a gene delivery vector, wherein the gene delivery vector contains the polynucleotide cassettes of the present invention.

[00115] Любой подходящий вектор для генной терапии, который находит применение в доставке полинуклеотидных последовательностей в клетки млекопитающих, входит в число векторов доставки гена по настоящему изобретению. Например, вектор может содержать одно- или двухнитевую нуклеиновую кислоту, например, однонитевую или двухнитевую ДНК. Например, вектором доставки гена может быть ДНК, например, депротеинизированная ДНК, например, плазмида, миникольцо и т. д. Вектор может содержать однонитевую или двухнитевую РНК, включая модифицированные формы РНК. В другом примере вектором доставки гена может быть РНК, например, мРНК или модифицированная мРНК.[00115] Any suitable gene therapy vector that finds use in delivering polynucleotide sequences to mammalian cells is included in the gene delivery vectors of the present invention. For example, the vector may contain single or double stranded nucleic acid, such as single or double stranded DNA. For example, the gene delivery vector may be DNA, eg, deproteinized DNA, eg, plasmid, minicircle, etc. The vector may contain single or double stranded RNA, including modified forms of RNA. In another example, the gene delivery vector may be RNA, such as mRNA or modified mRNA.

[00116] В качестве другого примера вектором доставки гена может быть вирусный вектор, полученный из вируса, например, аденовируса, аденоассоциированного вируса, лентивируса (LV), вируса герпеса, альфавируса или ретровируса, например, вируса мышиного лейкоза Молони (M-MuLV), вируса саркомы мышей Молони (MoMSV), вируса саркомы мышей Харви (HaMuSV), вируса опухоли молочной железы мышей (MuMTV), вируса лейкоза гиббонов (GaLV), вируса лейкоза кошек (FLV), спумавируса, вируса лейкоза мышей Френда, вируса стволовых клеток мышей (MSCV) и вируса саркомы Роуса (RSV)) или лентивируса. Хотя ниже более подробно описаны варианты осуществления, охватывающие применение лентивируса, предполагается, что рядовому специалисту в данной области будет понятно, что подобные знания и навыки в данной области также могут быть применены к отличным от LV векторам для генной терапии. В некоторых вариантах осуществления вектором доставки гена является самоограничивающийся лентивирус.[00116] As another example, the gene delivery vector can be a viral vector derived from a virus, e.g., adenovirus, adeno-associated virus, lentivirus (LV), herpesvirus, alphavirus, or retrovirus, e.g., Moloney murine leukemia virus (M-MuLV), Moloney Mouse Sarcoma Virus (MoMSV), Harvey Mouse Sarcoma Virus (HaMuSV), Mouse Mammary Tumor Virus (MuMTV), Gibbon Leukemia Virus (GaLV), Feline Leukemia Virus (FLV), Spumavirus, Friend Mouse Leukemia Virus, Mouse Stem Cell Virus (MSCV) and Rous sarcoma virus (RSV) or lentivirus. While embodiments covering the use of lentivirus are described in more detail below, it is expected that one of ordinary skill in the art will appreciate that similar knowledge and skill in the art can also be applied to non-LV gene therapy vectors. In some embodiments, the gene delivery vector is a self-limiting lentivirus.

[00117] В таких вариантах осуществления заявляемая полинуклеотидная кассета фланкирована на 5'- и 3'-концах функциональными последовательностями длинного концевого повтора (LTR). В одном варианте осуществления положение разных элементов, присутствующих в остове лентивирусного вектора, изображены на фигуре 1. Обе последовательности LTR были модифицированы для получения самоинактивирующихся (SIN) LV-векторов. SIN-векторы имеют делецию 400 п. о. в 3’-LTR, охватывающую промоторные/энхансерные элементы из U3-области. В связи с этим экспрессия трансгена зависит от внутренних промоторов, что снижает риск RCL и уменьшает интерференцию промоторов (Ginn et al, 2003). Такая делеция в 3’-LTR удаляет ТАТА-бокс, предотвращая инициацию транскрипции (Miyoshi et al. 1998; Zuffrey et al 1998) и, следовательно, инактивируя вектор. U3-область в 5’-LTR была заменена другими гетерологичными промоторными последовательностями (т. е. CMV или RSV), чтобы обеспечить Tat-независимую транскрипцию и что усилить синтез геномной РНК, что приводит к повышению вирусного титра. Поскольку 5’-U3-область управляет экспрессией первичных транскриптов, ее модификации не будут присутствовать в клетках, подвергнутых трансдукции (Schambach et al. 2009). Экзогенные элементы, такие как сигналы полиаденилирования β-глобина или SV40 (Iwakuma et al, 1999) или элемент последовательности, расположенный против хода транскрипции (USE) от вируса обезьян 40 (SV40-USE) (Schambach et al. 2007), также были включены в R-область вирусного 3’-LTR, чтобы снизить транскрипционное сквозное прочтение с внутренних промоторов (Zaiss et al, 2002) или остатков удаленной U3-области векторов SIN-LV (Almarza et al. 2011), что предотвращает потенциальную транскрипционную активацию генов, расположенных по ходу транскрипции. Лидерная область содержит сигнал упаковки (ᴪ), и полагали, что для LV-векторов требуется примерно 300 п. о. гена Gag в этой области. В настоящее время эта последовательность Gag была уменьшена всего лишь до 40 п. о. (фигура 1). Для повышения эффективности переноса генов также был включен Rev-чувствительный элемент (RRE), хотя он содержит прилегающие к нему остатки Env. Как было обнаружено, центральный полипуриновый тракт (cPPT), который облегчает ядерную транслокацию прединтеграционных комплексов, вместе с центральной терминальной последовательностью (CTS), вовлеченной в отделение обратной транскриптазы, увеличивают вирусный титр (Zennou, et al. 2000; Follenzi et al. 2000). В конкретных вариантах осуществления cPPT, присутствующий в любом из кассет экспрессии или векторов доставки генов, описываемых в данном документе, содержит или состоит из следующей последовательности: TTTAAAAGAAAAGGGGGGATTGGGGGGT (SEQ ID NО: 2) или последовательности, характеризующейся по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99% идентичностью с SEQ ID NО: 2.[00117] In such embodiments, the inventive polynucleotide cassette is flanked at the 5' and 3' ends by functional long terminal repeat (LTR) sequences. In one embodiment, the positions of the various elements present in the lentiviral vector backbone are depicted in Figure 1. Both LTR sequences were modified to produce self-inactivating (SIN) LV vectors. SIN vectors have a 400 bp deletion. into a 3'-LTR spanning promoter/enhancer elements from the U3 region. In this regard, transgene expression depends on internal promoters, which reduces the risk of RCL and reduces promoter interference (Ginn et al, 2003). Such a deletion in the 3'-LTR removes the TATA box, preventing transcription initiation (Miyoshi et al. 1998; Zuffrey et al 1998) and hence inactivating the vector. The U3 region in the 5'-LTR was replaced with other heterologous promoter sequences (i.e. CMV or RSV) to allow for Tat-independent transcription and to enhance genomic RNA synthesis resulting in an increase in viral titer. Since the 5'-U3 region controls the expression of primary transcripts, its modifications will not be present in transduced cells (Schambach et al. 2009). Exogenous elements such as β-globin or SV40 polyadenylation signals (Iwakuma et al, 1999) or upstream sequence element (USE) from simian virus 40 (SV40-USE) (Schambach et al. 2007) have also been included into the R region of the viral 3'-LTR to reduce transcriptional read-through from internal promoters (Zaiss et al, 2002) or residues from the remote U3 region of SIN-LV vectors (Almarza et al. 2011), which prevents potential transcriptional activation of genes, located along the transcription. The leader region contains a packing signal (ᴪ), and it was believed that approximately 300 bp was required for LV vectors. the Gag gene in this area. This Gag sequence has now been reduced to only 40 bp. (figure 1). A Rev responsive element (RRE) has also been included to improve the efficiency of gene transfer, although it contains Env residues adjacent to it. The central polypurine tract (cPPT), which facilitates nuclear translocation of pre-integration complexes, together with the central terminal sequence (CTS) involved in reverse transcriptase compartment, has been found to increase viral titer (Zennou, et al. 2000; Follenzi et al. 2000) . In specific embodiments, cPPT present in any of the expression cassettes or gene delivery vectors described herein contains or consists of the following sequence: TTTAAAAGAAAAGGGGGGATTGGGGGGT (SEQ ID NO: 2) or a sequence characterized by at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 98%, or at least 99% identity with SEQ ID NO: 2.

[00118] Сигнал dNEF/PPT необходим для обратной транскрипции, и его включение значимо улучшает продуцирование LV-вектора.[00118] The dNEF/PPT signal is required for reverse transcription and its inclusion significantly improves LV vector production.

[00119] Векторы для генной терапии, инкапсулирующие полинуклеотидные кассеты по настоящему изобретению, могут быть получены с применением стандартных методов. Например, в случае LV-вирионов в клетку-продуцент может вводиться LV-вектор экспрессии по настоящему изобретению с последующим введением конструкции LV-помощника, при этом конструкция помощника включает кодирующие области LV, способные экспрессироваться в клетке-продуценте и которые комплементируют функции LV-помощника, отсутствующие у LV-вектора. За этим следует внесение вируса-помощника и/или дополнительных векторов в клетку-продуцент, при этом вирус-помощник и/или дополнительные векторы обеспечивают вспомогательные функции, способные поддерживать эффективное продуцирование вируса LV. Затем клетки-продуценты культивируют для продуцирования LV. Эти стадии выполняют с применением стандартных методов.[00119] Gene therapy vectors encapsulating the polynucleotide cassettes of the present invention can be prepared using standard techniques. For example, in the case of LV virions, an LV expression vector of the present invention may be introduced into the producer cell, followed by the introduction of an LV helper construct, where the helper construct includes LV coding regions that are capable of being expressed in the producer cell and that complement the functions of the LV helper. , which are absent from the LV-vector. This is followed by the introduction of the helper virus and/or additional vectors into the producer cell, wherein the helper virus and/or additional vectors provide helper functions capable of supporting efficient production of the LV virus. The producer cells are then cultured to produce LV. These steps are performed using standard methods.

[00120] Для доставки заявляемых полинуклеотидных кассет может применяться любой подходящий способ продуцирования вирусных частиц, включая без ограничения описываемые в приведенных ниже примерах. Для приведения в контакт с клетками млекопитающих in vitro или in vivo можно приготовить любую концентрацию вирусных частиц, подходящую для эффективной трансдукции клеток млекопитающих. Например, вирусные частицы можно составлять при концентрации 108 векторных геномов на мл или более, например, 5 х 108 векторных геномов на мл; 109 векторных геномов на мл; 5 x 109 векторных геномов на мл, 1010 векторных геномов на мл, 5 х 1010 векторных геномов на мл; 1011 векторных геномов на мл; 5 х 1011 векторных геномов на мл; 1012 векторных геномов на мл; 5 х 1012 векторных геномов на мл; 1013 векторных геномов на мл; 1,5 x 1013 векторных геномов на мл; 3 х 1013 векторных геномов на мл; 5 х 1013 векторных геномов на мл; 7,5 х 1013 векторных геномов на мл; 9 х 1013 векторных геномов на мл; 1 x 1014 векторных геномов на мл, 5 x 1014 векторных геномов на мл или более, но, как правило, не больше 1 x 1015 векторных геномов на мл.[00120] Any suitable method for the production of viral particles can be used to deliver the claimed polynucleotide cassettes, including, without limitation, those described in the examples below. For contact with mammalian cells in vitro or in vivo, any concentration of viral particles suitable for efficient transduction of mammalian cells can be prepared. For example, viral particles can be formulated at a concentration of 10 8 vector genomes per ml or more, eg 5 x 10 8 vector genomes per ml; 10 9 vector genomes per ml; 5 x 10 9 vector genomes per ml, 10 10 vector genomes per ml, 5 x 10 10 vector genomes per ml; 10 11 vector genomes per ml; 5 x 10 11 vector genomes per ml; 10 12 vector genomes per ml; 5 x 10 12 vector genomes per ml; 10 13 vector genomes per ml; 1.5 x 10 13 vector genomes per ml; 3 x 10 13 vector genomes per ml; 5 x 10 13 vector genomes per ml; 7.5 x 10 13 vector genomes per ml; 9 x 10 13 vector genomes per ml; 1 x 10 14 vector genomes per ml, 5 x 10 14 vector genomes per ml or more, but generally not more than 1 x 10 15 vector genomes per ml.

[00121] При получении заявляемых композиций LV можно использовать любые клетки-хозяева для продуцирования LV-вирионов, включая, например, клетки млекопитающих (например, клетки 293), клетки насекомых (например, клетки SF9), микроорганизмы и дрожжи. Клетками-хозяевами также могут быть упаковывающие клетки, при этом гены rep и cap LV стабильно поддерживаются в клетке-хозяине, или клетки-продуценты, в которых геном LV-вектора стабильно поддерживается и упаковывается. Приведенные в качестве примера упаковывающие и клетки-продуценты получены из клеток SF-9, 293, A549 или HeLa. LV-векторы очищают и составляют с применением стандартных методик, известных из уровня техники.[00121] In preparing the claimed LV compositions, any host cell can be used to produce LV virions, including, for example, mammalian cells (eg, 293 cells), insect cells (eg, SF9 cells), microorganisms, and yeast. The host cells can also be packaging cells, in which the rep and cap LV genes are stably maintained in the host cell, or producer cells, in which the LV vector genome is stably maintained and packaged. The exemplary packaging and producer cells are derived from SF-9, 293, A549 or HeLa cells. LV vectors are purified and compiled using standard techniques known in the art.

[00122] В определенных вариантах осуществления настоящее изобретение включает клетку, содержащую кассету экспрессии или вектор доставки гена, раскрываемые в данном документе. В связанных вариантах осуществления клетка трансдуцирована вирусным вектором, содержащим кассету экспрессии, раскрываемую в данном документе, или имеет кассету экспрессии, раскрываемую в данном документе, интегрированную в геном клетки. В определенных вариантах осуществления клетка представляет собой клетку, применяемую для продуцирования вирусного вектора доставки гена. В других вариантах осуществления клетка представляет собой клетку, подлежащую доставке в субъекта, чтобы обеспечить субъекта продуктом гена, кодируемым кассетой экспрессии. Таким образом, в определенных вариантах осуществления клетка является аутологической по отношению к субъекту, подлежащему лечению, или была получена от субъекта, подлежащего лечению. В других вариантах осуществления клетка является аллогенной по отношению к субъекту, подлежащему лечению, или была получена от донора, отличного от субъекта, подлежащего лечению. В конкретных вариантах осуществления клетка представляет собой клетку млекопитающего, например, клетку человека. В определенных вариантах осуществления клетка представляет собой клетку крови, эритроцит, гемопоэтическую клетку-предшественник, клетку костного мозга, например, клетку костного мозга, подвергнутую деплеции по линии дифференцировки, гемопоэтическую стволовую клетку (например, CD34+) или коммитированную гемопоэтическую эритроидную клетку-предшественник.[00122] In certain embodiments, the present invention includes a cell containing the expression cassette or gene delivery vector disclosed herein. In related embodiments, the cell is transduced with a viral vector containing an expression cassette as disclosed herein or has an expression cassette as disclosed herein integrated into the cell's genome. In certain embodiments, the cell is a cell used to produce a viral gene delivery vector. In other embodiments, the cell is a cell to be delivered to a subject to provide the subject with the gene product encoded by the expression cassette. Thus, in certain embodiments, the implementation of the cell is autologous in relation to the subject to be treated, or was obtained from the subject to be treated. In other embodiments, the implementation of the cell is allogeneic in relation to the subject to be treated, or was obtained from a donor other than the subject to be treated. In specific embodiments, the cell is a mammalian cell, such as a human cell. In certain embodiments, the cell is a blood cell, an erythrocyte, a hematopoietic progenitor cell, a bone marrow cell, e.g., a lineage-depleted bone marrow cell, a hematopoietic stem cell (e.g., CD34+), or a committed hematopoietic erythroid progenitor cell.

[00123] Настоящее изобретение включает фармацевтические композиции, содержащие полинуклеотидную кассету, вектор доставки гена или клетку, описываемые в данном документе, и фармацевтически приемлемый носитель, разбавитель или наполнитель. Заявляемые полинуклеотидная кассета, вектор доставки гена или клетка могут быть объединены с фармацевтически приемлемыми носителями, разбавителями и реагентами, применимыми в получении состава, который в целом является безопасным, нетоксичным и желательным, и он включает наполнители, которые приемлемы для применения у приматов. Такие наполнители могут быть твердыми, жидкими, полужидкими или, в случае аэрозольной композиции, газообразными. Примеры таких наполнителей, носителей или разбавителей включают без ограничения воду, солевой раствор, растворы Рингера, раствор декстрозы и 5% человеческий сывороточный альбумин. Дополнительные активные соединения также могут быть включены в составы. Растворы или суспензии, применяемые для составов, могут включать стерильный разбавитель, такой как вода для инъекций, солевой раствор, нелетучие масла, полиэтиленгликоли, глицерин, пропиленгликоль или другие синтетические растворители; антибактериальные соединения, такие как бензиловый спирт или метилпарабены; антиоксиданты, такие как аскорбиновая кислота или бисульфит натрия; хелатирующие соединения, такие как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA); буферы, такие как ацетаты, цитраты или фосфаты; поверхностно-активные вещества, такие как Tween 20, для предотвращения агрегации и соединения для регулирования тоничности, такие как хлорид натрия или декстроза. pH можно регулировать с помощью кислот или оснований, таких как хлористоводородная кислота или гидроксид натрия. В конкретных вариантах осуществления фармацевтические композиции являются стерильными.[00123] The present invention includes pharmaceutical compositions comprising the polynucleotide cassette, gene delivery vector, or cell described herein, and a pharmaceutically acceptable carrier, diluent, or excipient. The inventive polynucleotide cassette, gene delivery vector, or cell may be combined with pharmaceutically acceptable carriers, diluents, and reagents useful in preparing a formulation that is generally safe, non-toxic, and desirable, and includes excipients that are acceptable for use in primates. Such excipients may be solid, liquid, semi-liquid or, in the case of an aerosol composition, gaseous. Examples of such excipients, carriers, or diluents include, without limitation, water, saline, Ringer's solutions, dextrose solution, and 5% human serum albumin. Additional active compounds may also be included in the formulations. Solutions or suspensions used for formulations may include a sterile diluent such as water for injection, saline, fixed oils, polyethylene glycols, glycerin, propylene glycol, or other synthetic solvents; antibacterial compounds such as benzyl alcohol or methyl parabens; antioxidants such as ascorbic acid or sodium bisulfite; chelating compounds such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA); buffers such as acetates, citrates or phosphates; surfactants such as Tween 20 to prevent aggregation and compounds to control tonicity such as sodium chloride or dextrose. The pH can be adjusted with acids or bases such as hydrochloric acid or sodium hydroxide. In specific embodiments, the pharmaceutical compositions are sterile.

[00124] Фармацевтические композиции, подходящие для применения в настоящем изобретении, дополнительно включают стерильные водные растворы или дисперсии, а также стерильные порошки для экстемпорального приготовления стерильных инъекционных растворов или дисперсии.[00124] Pharmaceutical compositions suitable for use in the present invention further include sterile aqueous solutions or dispersions, as well as sterile powders for the extemporaneous preparation of sterile injectable solutions or dispersions.

[00125] Стерильные растворы могут быть получены путем включения необходимого количества активного соединения в соответствующий растворитель с одним или комбинацией ингредиентов, перечисленных выше, при необходимости с последующей стерилизацией фильтрованием. В целом, дисперсии получают путем включения активного соединения в стерильный носитель, который содержит основную дисперсионную среду и другие необходимые ингредиенты из перечисленных выше. В случае стерильных порошков для приготовления стерильных инъекционных растворов способами получения являются вакуумная сушка и сушка вымораживанием, которая дает порошок активного ингредиента с любым дополнительным необходимым ингредиентом из предварительно стерилизованного фильтрованием их раствора.[00125] Sterile solutions can be prepared by incorporating the required amount of the active compound in an appropriate solvent with one or a combination of the ingredients listed above, if necessary, followed by filtered sterilization. In general, dispersions are prepared by incorporating the active compound into a sterile vehicle which contains the basic dispersion medium and the other necessary ingredients listed above. In the case of sterile powders for the preparation of sterile injectable solutions, the methods of preparation are vacuum drying and freeze drying, which yield a powder of the active ingredient with any additional required ingredient from a previously filter-sterilized solution thereof.

[00126] В одном варианте осуществления композиции получают с носителями, которые будут защищать генную кассету или вектор экспрессии от быстрого выведения из организма, как, например, в случае состава с контролируемым высвобождением, включая имплантаты и микроинкапсулированные системы доставки. Могут применяться биоразлагаемые, биосовместимые полимеры, такие как этиленвинилацетат, полиангидриды, полигликолевая кислота, коллаген, сложные полиортоэфиры и полимолочная кислота. Способы получения таких составов будут очевидны специалистам в данной области. Материалы также могут быть получены коммерческим путем.[00126] In one embodiment, the compositions are prepared with carriers that will protect the gene cassette or expression vector from rapid excretion from the body, such as in the case of a controlled release formulation, including implants and microencapsulated delivery systems. Biodegradable, biocompatible polymers such as ethylene vinyl acetate, polyanhydrides, polyglycolic acid, collagen, polyorthoesters, and polylactic acid can be used. Methods for preparing such formulations will be apparent to those skilled in the art. Materials can also be obtained commercially.

[00127] Особенно удобно составлять композиции для перорального, глазного или парентерального применения в виде единичной дозированной формы для легкости введения и однородности дозировки. Используемая в данном документе «единичная дозированная форма» относится к физически дискретным единицам, подходящим в качестве однократных дозировок для субъекта, подлежащего лечению; при этом каждая единица содержит предварительно заданное количество активного соединения, рассчитанное для получения необходимого терапевтического эффекта, в сочетании с требуемым фармацевтическим носителем. Спецификация единичных дозированных форм по настоящему изобретению обусловлена и непосредственно зависит от уникальных характеристик активного соединения и конкретного терапевтического эффекта, который следует достигнуть, а также от ограничений в области составления такого активного соединения для лечения индивидуумов.[00127] It is especially convenient to formulate compositions for oral, ophthalmic or parenteral administration in unit dosage form for ease of administration and dosage uniformity. As used herein, "unit dosage form" refers to physically discrete units suitable as single dosages for a subject to be treated; wherein each unit contains a predetermined amount of active compound, calculated to obtain the desired therapeutic effect, in combination with the required pharmaceutical carrier. The specification of the unit dosage forms of the present invention is subject to and depends directly on the unique characteristics of the active compound and the particular therapeutic effect to be achieved, as well as on the limitations in formulating such an active compound for the treatment of individuals.

[00128] Фармацевтические композиции могут быть включены в контейнер, пакет или дозатор, например, шприц, например, предварительно наполненный шприц, вместе с инструкциями по применению.[00128] Pharmaceutical compositions may be included in a container, sachet, or dispenser, such as a syringe, such as a pre-filled syringe, along with instructions for use.

[00129] Фармацевтические композиции по настоящему изобретению охватывают любые фармацевтически приемлемые соли, сложные эфиры или соли таких сложных эфиров, или любое другое соединение, которое после введения животному, включая человека, способно обеспечивать (непосредственно или опосредованно) его биологически активный метаболит или остаток.[00129] The pharmaceutical compositions of the present invention encompass any pharmaceutically acceptable salts, esters, or salts of such esters, or any other compound that, upon administration to an animal, including a human, is capable of providing (directly or indirectly) its biologically active metabolite or residue.

[00130] Термин «фармацевтически приемлемая соль» относится к физиологически и фармацевтически приемлемым солям соединений по настоящему изобретению, т. е. солям, которые сохраняют необходимую биологическую активность исходного соединения и не вызывают нежелательные токсикологические эффекты, присущие ему. Множество фармацевтически приемлемых солей известно из уровня техники и описано, например, в “Remington’s Pharmaceutical Sciences”, 17-е издание, Alfonso R. Gennaro (Ed.), Mark Publishing Company, Easton, PA, USA, 1985 (и более поздние его издания), в “Encyclopaedia of Pharmaceutical Technology”, 3-е издание, James Swarbrick (Ed.), Informa Healthcare USA (Inc.), NY, USA, 2007, а также в J. Pharm. Sci. 66: 2 (1977). См. также обзор подходящих солей в Handbook of Pharmaceutical Salts: Properties, Selection, and Use by Stahl and Wermuth (Wiley-VCH, 2002).[00130] The term "pharmaceutically acceptable salt" refers to physiologically and pharmaceutically acceptable salts of the compounds of the present invention, i.e., salts that retain the desired biological activity of the parent compound and do not cause undesirable toxicological effects inherent in it. A variety of pharmaceutically acceptable salts are known in the art and are described, for example, in "Remington's Pharmaceutical Sciences", 17th edition, Alfonso R. Gennaro (Ed.), Mark Publishing Company, Easton, PA, USA, 1985 (and later editions), in “Encyclopaedia of Pharmaceutical Technology”, 3rd edition, James Swarbrick (Ed.), Informa Healthcare USA (Inc.), NY, USA, 2007, and in J. Pharm. sci. 66:2 (1977). See also a review of suitable salts in Handbook of Pharmaceutical Salts: Properties, Selection, and Use by Stahl and Wermuth (Wiley-VCH, 2002).

[00131] Фармацевтически приемлемые соли присоединения основания образуются с металлами или аминами, такими как щелочные и щелочноземельные металлы или органические амины. Металлы, применяемые в качестве катионов, включают натрий, калий, магний, кальций и т. п. Амины предусматривают N-N’-дибензилэтилендиамин, хлорпрокаин, холин, диэтаноламин, дициклогексиламин, этилендиамин, N-метилглюкамин и прокаин (см., например, Berge et al., “Pharmaceutical Salts,” J. Pharma Sci., 1977, 66, 119). Соли присоединения основания указанных кислотных соединений получают путем приведения формы свободной кислоты в контакт с достаточным количеством необходимого основания c получением соли традиционным путем. Форма свободной кислоты может быть восстановлена путем приведения солевой формы в контакт с кислотой и выделения свободной кислоты традиционным путем. Формы свободной кислоты несколько отличаются от своих соответствующих солевых форм определенными физическими свойствами, такими как растворимость в полярных растворителях, но в остальном соли эквивалентны своей соответствующей свободное кислоте для целей настоящего изобретения.[00131] Pharmaceutically acceptable base addition salts are formed with metals or amines such as alkali and alkaline earth metals or organic amines. Metals useful as cations include sodium, potassium, magnesium, calcium, and the like. Amines include N-N'-dibenzylethylenediamine, chloroprocaine, choline, diethanolamine, dicyclohexylamine, ethylenediamine, N-methylglucamine, and procaine (see, for example, Berge et al., "Pharmaceutical Salts," J. Pharma Sci., 1977, 66, 119). The base addition salts of these acidic compounds are prepared by contacting the free acid form with a sufficient amount of the required base to form the salt in the conventional manner. The free acid form can be recovered by contacting the salt form with the acid and isolating the free acid in the conventional manner. The free acid forms differ somewhat from their respective salt forms in certain physical properties, such as solubility in polar solvents, but the salts are otherwise equivalent to their corresponding free acid for purposes of the present invention.

[00132] Заявляемые полинуклеотидная кассета, вектор доставки гена, например, рекомбинантный вирус (вирионы), или клетка (например, трансдуцированную вектором доставки гена, раскрываемым в данном документе) могут быть включены в фармацевтические композиции для применения у пациентов-млекопитающих, в частности у приматов и более конкретно у людей. Заявляемые полинуклеотидная кассета, вектор доставки гена, например, вирионы, или клетка могут быть составлены в нетоксичных, инертных фармацевтически приемлемых водных носителях, предпочтительно при pH, варьирующей от 3 до 8, более предпочтительно варьирующей от 6 до 8. Такие стерильные композиции будут содержать вектор или вирион, содержащие нуклеиновую кислоту, кодирующую терапевтическую молекулу, растворенные в водном буфере с приемлемым pH после растворения.[00132] The inventive polynucleotide cassette, gene delivery vector, e.g., recombinant virus (virions), or cell (e.g., transduced with the gene delivery vector disclosed herein) can be included in pharmaceutical compositions for use in mammalian patients, in particular in primates and more specifically in humans. The inventive polynucleotide cassette, gene delivery vector, e.g. virions, or cell can be formulated in non-toxic, inert, pharmaceutically acceptable aqueous vehicles, preferably at a pH ranging from 3 to 8, more preferably ranging from 6 to 8. Such sterile compositions will contain a vector or a virion containing a nucleic acid encoding a therapeutic molecule, dissolved in an aqueous buffer with an acceptable pH after dissolution.

[00133] В некоторых вариантах осуществления фармацевтическая композиция, представленная в данном документе, содержит терапевтически эффективное количество клетки, вектора или вириона, раскрываемых в данном документе, в смеси с фармацевтически приемлемым носителем и/или наполнителем, например, солевым раствором, забуференным фосфатом солевым раствором, фосфатом и аминокислотами, полимерами, многоатомными спиртами, сахаром, буферами, консервантами и другими белками. Приведенными в качестве примера аминокислотами, полимерами, сахарами и т. п. являются окстилфеноксиполиэтоксиэтанольные соединения, соединения полиэтиленгликольмоностеарата, полиоксиэтиленсорбитановые сложные эфиры жирных кислот, сахароза, фруктоза, декстроза, мальтоза, глюкоза, маннит, декстран, сорбит, инозит, галактит, ксилит, лактоза, трегалоза, бычий или человеческий сывороточный альбумин, цитрат, ацетат, растворы Рингера и Хэнкса, цистеин, аргинин, карнитин, аланин, глицин, лизин, валин, лейцин, поливинилпирролидон, полиэтилен и гликоль. Предпочтительно данный состав остается стабильным на протяжении по меньшей мере шести месяцев при 4°C.[00133] In some embodiments, a pharmaceutical composition provided herein comprises a therapeutically effective amount of a cell, vector, or virion disclosed herein, in admixture with a pharmaceutically acceptable carrier and/or excipient, e.g., saline, phosphate buffered saline , phosphate and amino acids, polymers, polyhydric alcohols, sugar, buffers, preservatives and other proteins. Exemplary amino acids, polymers, sugars, and the like are octylphenoxypolyethoxyethanol compounds, polyethylene glycol monostearate compounds, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, sucrose, fructose, dextrose, maltose, glucose, mannitol, dextran, sorbitol, inositol, galactitol, xylitol, lactose , trehalose, bovine or human serum albumin, citrate, acetate, Ringer's and Hanks' solutions, cysteine, arginine, carnitine, alanine, glycine, lysine, valine, leucine, polyvinylpyrrolidone, polyethylene, and glycol. Preferably, this composition remains stable for at least six months at 4°C.

[00134] В некоторых вариантах осуществления фармацевтическая композиция, представленная в данном документе, содержит буфер, такой как забуференный фосфатом солевой раствор (PBS) или фосфат натрия/сульфат натрия, tris буфер, глициновый буфер, стерильная вода и другие буферы, известные рядовым специалистам в данной области, как, например, описываемые в Good et al. (1966) Biochemistry 5:467. pH буфера, в котором находится фармацевтическая композиция, содержащая подавляющий опухоль ген, содержащийся в системе доставки на основе аденовирусного вектора, может быть в диапазоне от 6,5 до 7,75, предпочтительно от 7 до 7,5 и наиболее предпочтительно от 7,2 до 7,4.[00134] In some embodiments, the pharmaceutical composition provided herein contains a buffer, such as phosphate buffered saline (PBS) or sodium phosphate/sodium sulfate, tris buffer, glycine buffer, sterile water, and other buffers known to those of ordinary skill in the art. field, such as those described in Good et al. (1966) Biochemistry 5:467. The pH of the buffer containing the pharmaceutical composition containing the tumor-suppressing gene contained in the adenoviral vector-based delivery system may be in the range of 6.5 to 7.75, preferably 7 to 7.5 and most preferably 7.2 up to 7.4.

[00135] В определенных вариантах осуществления вирусные векторы могут быть составлены в любой подходящей однократной дозировке, включающей без ограничения 1 х 10s векторных геномов или более, например, 1 х 109, 1 х 1010, 1 х 1011, 1 х 1012 или 1 х 1013 векторных геномов или более, в определенных случаях 1 х 1014 векторных геномов, но обычно не больше 4 х 1015 векторных геномов. В некоторых случаях однократная дозировка составляет не более приблизительно 5 х 1015 векторных геномов, например, 1 х 1014 векторных геномов или менее, например 1 х 1013, 1 х 1012, 1 х 1011, 1 х 1010 или 1 х 109 векторных геномов или менее, в определенных случаях 1 х 108 векторных геномов или менее и, как правило, не меньше 1 х 108 векторных геномов. В некоторых случаях однократная дозировка составляет от 1 х 1010 до 1 х 1011 векторных геномов. В некоторых случаях однократная дозировка составляет от 1 х 1010 до 3 х 1012 векторных геномов. В некоторых случаях однократная дозировка составляет от 1 х 910 до 3 х 1013 векторных геномов. В некоторых случаях однократная дозировка составляет от 1 х 810 до 3 х 1014 векторных геномов. В одном варианте осуществления диапазон составляет от приблизительно 5 х 1010 до приблизительно 1 х 1011 векторных геномов. В некоторых вариантах осуществления диапазон составляет от приблизительно 1 х 109 до приблизительно 1 х 1010 векторных геномов.[00135] In certain embodiments, viral vectors can be formulated in any suitable single dosage including, without limitation, 1 x 10 s vector genomes or more, e.g., 1 x 10 9 , 1 x 10 10 , 1 x 10 11 , 1 x 10 12 or 1 x 10 13 vector genomes or more, in certain cases 1 x 10 14 vector genomes, but usually not more than 4 x 10 15 vector genomes. In some cases, a single dosage is not more than about 5 x 10 15 vector genomes, for example, 1 x 10 14 vector genomes or less, such as 1 x 10 13 , 1 x 10 12 , 1 x 10 11 , 1 x 10 10 or 1 x 10 9 vector genomes or less, in certain cases 1 x 10 8 vector genomes or less, and generally not less than 1 x 10 8 vector genomes. In some cases, a single dosage is from 1 x 10 10 to 1 x 10 11 vector genomes. In some cases, a single dosage is from 1 x 10 10 to 3 x 10 12 vector genomes. In some cases, a single dosage is from 1 x 9 10 to 3 x 10 13 vector genomes. In some cases, a single dosage is from 1 x 8 10 to 3 x 10 14 vector genomes. In one embodiment, the range is from about 5 x 10 10 to about 1 x 10 11 vector genomes. In some embodiments, the range is from about 1 x 10 9 to about 1 x 10 10 vector genomes.

[00136] В некоторых случаях однократная дозировка фармацевтической композиции может быть измерена с применением множественности заражения (MOI). Под MOI подразумевают отношение или кратное число векторных или вирусных геномов к клеткам, в которые может быть доставлена нуклеиновая кислота. В некоторых случаях MOI может составлять 1 х 106. В некоторых случаях MOI может составлять 1 х 105 – 1 х 107. В некоторых случаях MOI может составлять 1 х 104 – 1 х 108. В некоторых случаях рекомбинантные вирусы по настоящему изобретению характеризуются по меньшей мере приблизительно 1 х 101, 1 х 102, 1 х 103, 1 х 104, 1 х 105, 1 х 106, 1 х 107, 1 х 108, 1 х 109, 1 х 1010, 1 х 1011, 1 х 1012, 1 х 1013, 1 х 1014, 1 х 1015, 1 х 1016, 1 х 1017 и 1 х 1018 MOI. В некоторых случаях рекомбинантные вирусы по настоящему изобретению характеризуются 1 х 108 – 3 х 1014 MOI. В некоторых случаях рекомбинантные вирусы по настоящему изобретению характеризуются не более приблизительно 1 х 101, 1 х 102, 1 х 103, 1 х 104, 1 х 105, 1 х 106, 1 х 107, 1 х 108, 1 х 109, 1 х 1010, 1 х 1011, 1 х 1012, 1 х 1013, 1 х 1014, 1 х 1015, 1 х 1016, 1 х 1017 и 1 х 1018 MOI. В некоторых вариантах осуществления диапазон составляет от приблизительно 20 до приблизительно 400 MOI.[00136] In some cases, a single dosage of a pharmaceutical composition can be measured using multiplicity of infection (MOI). By MOI is meant the ratio or multiple of vector or viral genomes to cells into which the nucleic acid can be delivered. In some cases, the MOI may be 1 x 10 6 . In some cases, the MOI may be 1 x 10 5 - 1 x 10 7 . In some cases, the MOI may be 1 x 10 4 - 1 x 10 8 . In some cases, the recombinant viruses of the present invention are characterized by at least about 1 x 10 1 , 1 x 10 2 , 1 x 10 3 , 1 x 10 4 , 1 x 10 5 , 1 x 10 6 , 1 x 10 7 , 1 x 10 8 , 1 x 10 9 , 1 x 10 10 , 1 x 10 11 , 1 x 10 12 , 1 x 10 13 , 1 x 10 14 , 1 x 10 15 , 1 x 10 16 , 1 x 10 17 and 1 x 10 18 MOI. In some cases, the recombinant viruses of the present invention are characterized by 1 x 10 8 - 3 x 10 14 MOI. In some cases, the recombinant viruses of the present invention are characterized by no more than about 1 x 10 1 , 1 x 10 2 , 1 x 10 3 , 1 x 10 4 , 1 x 10 5 , 1 x 10 6 , 1 x 10 7 , 1 x 10 8 , 1 x 10 9 , 1 x 10 10 , 1 x 10 11 , 1 x 10 12 , 1 x 10 13 , 1 x 10 14 , 1 x 10 15 , 1 x 10 16 , 1 x 10 17 and 1 x 10 18 moi. In some embodiments, the range is from about 20 to about 400 MOI.

[00137] В некоторых аспектах определенное количество фармацевтической композиции содержит от приблизительно 1 х 108 до приблизительно 1 x 1015 рекомбинантных вирусов, от приблизительно 1 x 109 до приблизительно 1 x 1014 рекомбинантных вирусов, от приблизительно 1 x 1010 до приблизительно 1 x 1013 рекомбинантных вирусов или от приблизительно 1 x 1011 до приблизительно 3 x 1012 рекомбинантных вирусов.[00137] In some aspects, a certain amount of the pharmaceutical composition contains from about 1 x 10 8 to about 1 x 10 15 recombinant viruses, from about 1 x 10 9 to about 1 x 10 14 recombinant viruses, from about 1 x 10 10 to about 1 x 10 13 recombinant viruses or from about 1 x 10 11 to about 3 x 10 12 recombinant viruses.

СпособыWays

[00138] Как раскрывается в данном документе, заявляемые полинуклеотидные кассеты и векторы доставки гена, называемые в данном документе совместно «заявляемые композиции», находят применение в экспрессии трансгена в клетках животного. Например, заявляемые композиции могут применяться в исследовании, например, для определения эффекта, который данный ген оказывает на жизнеспособность и/или функционирование клетки. В качестве другого примера, заявляемые композиции могут применяться в медицине, например, для лечения или предупреждения заболевания или нарушения. Таким образом, в некоторых аспектах настоящего изобретения представлены способы экспрессии гена в клетках, при этом способ предусматривает приведение клеток в контакт с композицией по настоящему изобретению. В некоторых вариантах осуществления приведение в контакт осуществляется in vitro или ex vivo. В некоторых вариантах приведение в контакт осуществляется in vivo, т. е. заявляемая композиция применяется в отношении субъекта.[00138] As disclosed herein, the claimed polynucleotide cassettes and gene delivery vectors, collectively referred to herein as the "claimed compositions", find use in transgene expression in animal cells. For example, the claimed compositions can be used in research, for example, to determine the effect that a given gene has on the viability and/or functioning of a cell. As another example, the claimed compositions can be used in medicine, for example, to treat or prevent a disease or disorder. Thus, in some aspects of the present invention, methods are provided for expressing a gene in cells, wherein the method comprises contacting the cells with a composition of the present invention. In some embodiments, the implementation of bringing into contact is carried out in vitro or ex vivo. In some embodiments, bringing into contact is carried out in vivo, i.e. the claimed composition is applied to the subject.

[00139] В тех случаях, когда клетки млекопитающих подлежат in vitro или ex vivo приведению в контакт с заявляемыми полинуклеотидной кассетой или вектором доставки гена, содержащим заявляемую полинуклеотидную кассету, клетки могут быть получены от любого вида млекопитающих, например, грызуна (например, мышей, крыс, песчанок, белок), кролика, представителя кошачьих, представителя собачьих, козы, представителя овечьих, свиньи, лошади, представителя бычьих, примата, человека. Клетки могут происходить из стабильных клеточных линий, или они могут представлять собой первичные клетки, при этом «первичные клетки», «первичные клеточные линии» и «первичные культуры» используются в данном документе взаимозаменяемо в отношении клеток и клеточных культур, которые были получены от субъекта и росли in vitro в течение ограниченного количества пассажей, т. е. разделений культуры. Например, первичными культурами являются культуры, которые могли быть пассированы 0 раз, 1 раз, 2 раза, 4 раза, 5 раз, 10 раз или 15 раз, но не достаточное число раз для прохождения кризисной стадии. Как правило, первичные клеточные линии по настоящему изобретению поддерживают на протяжении менее 10 пассажей in vitro.[00139] In cases where mammalian cells are to be brought into contact in vitro or ex vivo with the inventive polynucleotide cassette or gene delivery vector containing the inventive polynucleotide cassette, the cells can be obtained from any species of mammals, for example, a rodent (for example, mice, rats, gerbils, squirrels), rabbit, feline, canine, goat, ovine, pig, horse, bovine, primate, human. Cells may be derived from stable cell lines, or they may be primary cells, with "primary cells", "primary cell lines", and "primary cultures" being used interchangeably herein to refer to cells and cell cultures that were obtained from a subject. and grew in vitro over a limited number of passages, i.e. culture divisions. For example, primary cultures are cultures that may have been passaged 0 times, 1 time, 2 times, 4 times, 5 times, 10 times, or 15 times, but not enough times to pass the crisis stage. Typically, primary cell lines of the present invention are maintained for less than 10 in vitro passages.

[00140] Варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают клетки млекопитающих (например, CD34+ клетки), трансдуцированные вирусным вектором доставки, например, лентивирусным вектором, содержащим ген печеночной и эритроидной пируваткиназы (PKLR) человека. Следовательно, настоящее изобретение включает способ трансдукции клетки млекопитающего, например, гемопоэтической стволовой клетки человека или другой клетки, описываемой в данном документе, предусматривающий приведение клетки в контакт с вирусным вектором доставки, например, лентивирусным вектором, содержащим кассету экспрессии, описываемую в данном документе. В определенных вариантах осуществления клетку ранее получили от субъекта, подлежащего лечению, или от другого донора. В конкретных вариантах осуществления у субъекта диагностировали PKD и клетку трансдуцировали LV, содержащим кассету экспрессии, кодирующую пируваткиназу, например, кодон-оптимизированную область или кДНК, кодирующие RPK. Следует понимать, что раскрываемые способы, например, применяемые для доставки субъекту продукта гена пируваткиназы, например, с применением последовательности кДНК coPRK, также могут применяться для лечения гемолитической анемии и/или нормализации дифференцировки эритроидных клеток, повышения числа функциональных зрелых эритроцитов, снижения экстрамедуллярного эритропоэза, уменьшения спленомегалии и других вторичных эффектов гемолитической анемии или PKD.[00140] Embodiments of the present invention provide mammalian cells (eg, CD34+ cells) transduced with a viral delivery vector, eg, a lentiviral vector containing the human hepatic and erythroid pyruvate kinase (PKLR) gene. Therefore, the present invention includes a method for transducing a mammalian cell, e.g., a human hematopoietic stem cell or other cell as described herein, comprising contacting the cell with a viral delivery vector, e.g., a lentiviral vector containing an expression cassette as described herein. In certain embodiments, the implementation of the cell previously received from the subject to be treated, or from another donor. In specific embodiments, the subject has been diagnosed with PKD and the cell has been transduced with an LV containing an expression cassette encoding pyruvate kinase, such as a codon-optimized region or cDNA encoding RPKs. It should be understood that the disclosed methods, for example, used to deliver a pyruvate kinase gene product to a subject, for example, using the coPRK cDNA sequence, can also be used to treat hemolytic anemia and/or normalize erythroid cell differentiation, increase the number of functional mature erythrocytes, reduce extramedullary erythropoiesis, reduction of splenomegaly and other secondary effects of hemolytic anemia or PKD.

[00141] Для обеспечения экспрессии трансгена заявляемые полинуклеотидная кассета или вектор доставки гена, содержащий заявляемую полинуклеотидную кассету, будут приводить в контакт с клетками в течение от приблизительно 30 минут до 24 часов или более, например, 1 час, 1,5 часа, 2 часа, 2,5 часа, 3 часа, 3,5 часа, 4 часа, 5 часов, 6 часов, 7 часов, 8 часов, 12 часов, 16 часов, 18 часов, 20 часов, 24 часа и т. д.[00141] To allow expression of the transgene, the inventive polynucleotide cassette or gene delivery vector containing the inventive polynucleotide cassette will be brought into contact with cells for from about 30 minutes to 24 hours or more, for example, 1 hour, 1.5 hours, 2 hours , 2.5 hours, 3 hours, 3.5 hours, 4 hours, 5 hours, 6 hours, 7 hours, 8 hours, 12 hours, 16 hours, 18 hours, 20 hours, 24 hours, etc.

[00142] Заявляемые полинуклеотидная кассета или вектор доставки гена, содержащий заявляемую полинуклеотидную кассету, могут применяться в отношении заявляемых клеток один раз или более, например, один раз, два раза, три раза или более трех раз, и клетки оставляют инкубироваться клеток со средством(ами) в течение некоторого количества времени после каждого события приведения в контакт, например, в течение 16-24 часов, после чего среду замещают на свежую среду и клетки культивируют далее. Приведение клеток в контакт может происходить в любой культуральной среде и при любых условиях культивирования, которые обеспечивают выживание клеток. Культура может содержать ростовые факторы, к которым клетки чувствительны. Ростовые факторы, как определяется в данном документе, представляют собой молекулы, способные обеспечивать выживание, рост и/или дифференцировку клеток либо в культуре, либо в интактной ткани за счет специфических эффектов в отношении трансмембранного рецептора. Ростовые факторы включают полипептиды и факторы, отличные от полипептидов.[00142] The claimed polynucleotide cassette or gene delivery vector containing the claimed polynucleotide cassette can be applied to the claimed cells once or more, for example, once, twice, three times or more than three times, and the cells are left to incubate the cells with the agent ( ami) for a certain amount of time after each contact event, for example, within 16-24 hours, after which the medium is replaced with fresh medium and the cells are cultured further. Bringing cells into contact can occur in any culture medium and under any culture conditions that ensure the survival of the cells. The culture may contain growth factors to which the cells are sensitive. Growth factors, as defined herein, are molecules capable of promoting cell survival, growth and/or differentiation, either in culture or in intact tissue, through specific effects on a transmembrane receptor. Growth factors include polypeptides and factors other than polypeptides.

[00143] Как правило, для осуществления экспрессии трансгена в клетках применяют эффективное количество заявляемых полинуклеотидной кассеты или вектора доставки гена, содержащего заявляемую полинуклеотидную кассету. Как обсуждалось в другом месте настоящего документа, эффективное количество можно легко определить эмпирически, например, путем выявления присутствия или уровней трансгенного продукта гена, путем выявления эффекта в отношении жизнеспособности или функционирования клеток и т. д. Как правило, эффективное количество заявляемых полинуклеотидной кассеты или вектора доставки гена, содержащего заявляемую полинуклеотидную кассету, будет обеспечивать более высокую экспрессию трансгена в клетках, чем то же количество полинуклеотидной кассеты, известной из уровня техники. Как правило, экспрессия будет 2-кратной или более усиленной по сравнению с экспрессией за счет эталонной или контрольной полинуклеотидной кассеты, например, известной из уровня техники, например, 3-кратной, 4-кратной или 5-кратной или более, в некоторых случаях 10-кратной, 20-кратной или 50-кратной или более, например 100-кратной.[00143] Typically, an effective amount of the inventive polynucleotide cassette or gene delivery vector containing the inventive polynucleotide cassette is used to effect transgene expression in cells. As discussed elsewhere herein, an effective amount can readily be determined empirically, for example, by detecting the presence or levels of a transgenic gene product, by detecting an effect on cell viability or function, etc. Generally, an effective amount of the claimed polynucleotide cassette or vector delivery of a gene containing the claimed polynucleotide cassette will provide higher expression of the transgene in cells than the same amount of polynucleotide cassette known from the prior art. Typically, expression will be 2-fold or more enhanced compared to expression by a reference or control polynucleotide cassette, such as known in the art, such as 3-fold, 4-fold, or 5-fold or more, in some cases 10 -fold, 20-fold or 50-fold or more, for example 100-fold.

[00144] В тех случаях, когда клетки подлежат in vivo приведению в контакт с заявляемыми полинуклеотидной кассетой или вектором доставки гена, содержащим заявляемую полинуклеотидную кассету, субъектом может быть любое млекопитающее, например, грызун (например, мыши, крысы, песчанки), кролик, представитель кошачьих, представитель собачьих, коза, представитель овечьих, свинья, лошадь, представитель бычьих или примат. В дополнительном предпочтительном варианте осуществления примат представляет собой человека. В дополнительном варианте осуществления клетки представляют собой CD34+ клетки.[00144] In cases where cells are to be brought into contact in vivo with the claimed polynucleotide cassette or gene delivery vector containing the claimed polynucleotide cassette, the subject can be any mammal, for example, a rodent (for example, mice, rats, gerbils), a rabbit, a feline, a canine, a goat, an ovine, a pig, a horse, a bovine, or a primate. In a further preferred embodiment, the primate is a human. In an additional embodiment, the cells are CD34+ cells.

[00145] Способы и композиции по настоящему изобретению находят применение, например, в лечении недостаточности пируваткиназы.[00145] The methods and compositions of the present invention find use, for example, in the treatment of pyruvate kinase deficiency.

[00146] В другом варианте осуществления настоящее изобретение включает способ лечения заболевания у субъекта, нуждающегося в этом, предусматривающий введение субъекту эффективного количества клеток, трансдуцированных вектором доставки гена, например, вирусным вектором, который экспрессирует терапевтический продукт гена в клетках. В конкретных вариантах осуществления клетки являются аутологическими по отношению к субъекту. В определенных вариантах осуществления клетки представляют собой эритроидные клетки, например, гемопоэтические стволовые клетки или коммитированные гемопоэтические эритроидные клетки-предшественники. В некоторых вариантах осуществления клетка представляет собой клетку костного мозга, например, клетку костного мозга, подвергнутую деплеции по линии дифференцировки. В конкретных вариантах осуществления способ применяют для лечения PKD, а вирусный вектор представляет собой LV, содержащий конструкцию экспрессии, раскрываемую в данном документе, содержащую промотор гена PGK человека, функционально связанный с кодон-оптимизированной кДНК или кодирующей последовательностью гена PKLR человека, и мутантный Wpre, раскрываемый в данном документе. В конкретных вариантах осуществления клетки вводят субъекту парентерально, например, путем внутривенной инъекции.[00146] In another embodiment, the present invention includes a method of treating a disease in a subject in need thereof, comprising administering to the subject an effective amount of cells transduced with a gene delivery vector, e.g., a viral vector that expresses the therapeutic gene product in the cells. In specific embodiments, the cells are autologous to the subject. In certain embodiments, the cells are erythroid cells, such as hematopoietic stem cells or committed hematopoietic erythroid progenitor cells. In some embodiments, the cell is a bone marrow cell, eg, a lineage-depleted bone marrow cell. In specific embodiments, the method is used to treat PKD and the viral vector is an LV containing an expression construct disclosed herein, comprising a human PGK gene promoter operably linked to a codon-optimized cDNA or human PKLR gene coding sequence, and a mutant Wpre, disclosed in this document. In specific embodiments, cells are administered to a subject parenterally, such as by intravenous injection.

[00147] В другом варианте осуществления настоящее изобретение включает способ лечения PKD у субъекта, нуждающегося в этом, предусматривающий введение субъекту эффективного количества аутологических C34+ стволовых клеток, трансдуцированных лентивирусным вектором, который экспрессирует кодон-оптимизированную кДНК PKLR в клетках, где лентивирусный вектор содержит промотор гена PGK человека, функционально связанный с кодон-оптимизированной кДНК или кодирующей последовательностью PKLR человека, и мутантную последовательность Wpre, раскрываемую в данном документе. В конкретных вариантах осуществления клетки представляют собой гемопоэтические стволовые клетки или коммитированные гемопоэтические эритроидные клетки-предшественники, например, клетки костного мозга. В конкретных вариантах осуществления клетки вводят субъекту парентерально, например, путем внутривенной инъекции.[00147] In another embodiment, the present invention includes a method of treating PKD in a subject in need thereof, comprising administering to the subject an effective amount of autologous C34+ stem cells transduced with a lentiviral vector that expresses a codon-optimized PKLR cDNA in cells wherein the lentiviral vector contains a gene promoter A human PGK operably linked to a codon-optimized cDNA or human PKLR coding sequence, and a mutant Wpre sequence disclosed herein. In specific embodiments, the cells are hematopoietic stem cells or committed hematopoietic erythroid progenitor cells, such as bone marrow cells. In specific embodiments, cells are administered to a subject parenterally, such as by intravenous injection.

[00148] В другом варианте осуществления настоящего изобретения представлено лечение заболевания у субъекта, нуждающегося в этом, предусматривающее введение субъекту эффективного количества вектора доставки гена, например, вирусного вектора, который экспрессирует терапевтический продукт гена у субъекта. В конкретных вариантах осуществления способ применяют для лечения PKD, а вирусный вектор представляет собой LV, содержащий конструкцию экспрессии, раскрываемую в данном документе, содержащую промотор гена PGK человека, функционально связанный с кодон-оптимизированной кДНК или кодирующей последовательностью гена PKLR человека, и мутантный Wpre, раскрываемый в данном документе. В конкретных вариантах осуществления вектор доставки гена вводят субъекту парентерально, например, путем внутривенной инъекции.[00148] In another embodiment, the present invention provides treatment for a disease in a subject in need thereof, comprising administering to the subject an effective amount of a gene delivery vector, e.g., a viral vector that expresses a therapeutic gene product in the subject. In specific embodiments, the method is used to treat PKD and the viral vector is an LV containing an expression construct disclosed herein, comprising a human PGK gene promoter operably linked to a codon-optimized cDNA or human PKLR gene coding sequence, and a mutant Wpre, disclosed in this document. In specific embodiments, the gene delivery vector is administered parenterally to a subject, such as by intravenous injection.

[00149] В конкретных вариантах осуществления клетки или векторы доставки гена вводят субъекту в фармацевтических композициях.[00149] In specific embodiments, gene delivery cells or vectors are administered to a subject in pharmaceutical compositions.

[00150] В некоторых вариантах осуществления заявляемые способы приводят к терапевтической пользе, например, предотвращению развития нарушения, прекращению прогрессирования нарушения, обращению прогрессирования нарушение и т. д. В некоторых вариантах осуществления заявляемый способ предусматривает стадию выявления того, что терапевтическая польза была достигнута. Рядовому специалисту в данной области будет понятно, что такие измерения терапевтической эффективности будут подходить к конкретному заболеванию, подлежащему модифицированию, и ему будут известны соответствующие способы выявления, чтобы применять их в измерении терапевтической эффективности.[00150] In some embodiments, the claimed methods result in a therapeutic benefit, such as preventing the development of a disorder, halting the progression of a disorder, reversing the progression of a disorder, etc. In some embodiments, the claimed method includes the step of detecting that a therapeutic benefit has been achieved. One of ordinary skill in the art will appreciate that such measurements of therapeutic efficacy will be appropriate for the particular disease to be modified and will be aware of the appropriate detection methods to use in measuring therapeutic efficacy.

[00151] Ожидается, что экспрессия трансгена с применением заявляемого трансгена является надежной. Следовательно, в некоторых случаях экспрессию трансгена, например, выявляемую путем измерения уровней продукта гена, путем измерения терапевтической эффективности и т. д., можно наблюдать через два месяца или менее после введения, например, через 4, 3 или 2 недели или менее после введения, например, через 1 неделю после введения заявляемой композиции. Также ожидается, что экспрессия трансгена сохраняется со временем. Следовательно, в некоторых случаях экспрессию трансгена, например, выявляемую путем измерения уровней продукта гена, путем измерения терапевтической эффективности и т. д., можно наблюдать в течение 2 месяцев или более после введения заявляемой композиции, например, в течение 4, 6, 8 или 10 месяцев или более, в некоторых случаях в течение 1 года или более, например, в течение 2, 3, 4 или 5 лет, в определенных случаях в течение больше 5 лет.[00151] It is expected that the expression of the transgene using the claimed transgene is reliable. Therefore, in some cases, transgene expression, for example, as detected by measuring gene product levels, by measuring therapeutic efficacy, etc., can be observed two months or less after administration, for example, 4, 3, or 2 weeks or less after administration. , for example, 1 week after the introduction of the claimed composition. It is also expected that the expression of the transgene is maintained over time. Therefore, in some cases, transgene expression, e.g., as detected by measuring levels of the gene product, by measuring therapeutic efficacy, etc., can be observed for 2 months or more after the administration of the inventive composition, for example, within 4, 6, 8 or 10 months or more, in some cases for 1 year or more, for example, for 2, 3, 4 or 5 years, in certain cases for more than 5 years.

[00152] В определенных вариантах осуществления способ предусматривает стадию выявления экспрессии трансгена в клетках или у субъекта, где экспрессия усилена по сравнению с экспрессией за счет полинуклеотидной кассеты, не содержащей один или более улучшенных элементов по настоящему изобретению. Как правило, экспрессия будет 2-кратной или более усиленной по сравнению с экспрессией за счет эталонной, т. е. контрольной, полинуклеотидной кассеты, например, известной из уровня техники, например, 3-кратной, 4-кратной или 5-кратной или более, в некоторых случаях 10-кратной, 20-кратной или 50-кратной или более, например, 100-кратной, доказательством чего служит, например, более ранее выявление, более высокие уровни продукта гена, более сильное функциональное воздействие на клетки и т. д.[00152] In certain embodiments, the method comprises the step of detecting expression of a transgene in cells or in a subject, where expression is enhanced relative to expression from a polynucleotide cassette lacking one or more of the improved elements of the present invention. Typically, expression will be 2-fold or more enhanced compared to expression by a reference, i.e. control, polynucleotide cassette, such as known in the art, such as 3-fold, 4-fold, or 5-fold or more , in some cases 10-fold, 20-fold or 50-fold or more, for example, 100-fold, as evidenced by, for example, earlier detection, higher levels of the gene product, stronger functional effect on cells, etc. .

[00153] Как правило, если заявляемая композиция представляет собой LV, содержащий заявляемую полинуклеотидную кассету по настоящему изобретению, то эффективное количество для достижения изменения будет составлять приблизительно 1 х 108 векторных геномов или более, в некоторых случаях 1 х 109, 1 х 1010, 1 х 1011, 1 х 1012 или 1 х 1013 векторных геномов или больше, в определенных случаях 1 х 1014 векторных геномов или более, и обычно не больше 1 х 1015 векторных геномов. В некоторых случаях количество векторных геномов, которое доставляется, составляет не более приблизительно 1 х 1015 векторных геномов, например, 1 х 1014 векторных геномов или менее, например, 1 х 1013, 1 х 1012, 1 х 1011, 1 х 1010 или 1 х 109 векторных геномов или менее, в определенных случаях 1 х 108 векторных геномов и, как правило, не меньше 1 х 108 векторных геномов. В некоторых случаях количество векторных геномов, которое доставляется, составляет от 1 х 1010 до 1 х 1011 векторных геномов. В некоторых случаях количество векторных геномов, которое доставляется, составляет от 1 х 1010 до 3 х 1012 векторных геномов. В некоторых случаях количество векторных геномов, которое доставляется, составляет от 1 х 109 до 3 х 1013 векторных геномов. В некоторых случаях количество векторных геномов, которое доставляется, составляет от 1 х 108 до 3 х 1014 векторных геномов.[00153] In general, if the inventive composition is an LV containing the inventive polynucleotide cassette of the present invention, then the effective amount to achieve the change will be approximately 1 x 10 8 vector genomes or more, in some cases 1 x 10 9 , 1 x 10 10 , 1 x 10 11 , 1 x 10 12 or 1 x 10 13 vector genomes or more, in certain cases 1 x 10 14 vector genomes or more, and usually not more than 1 x 10 15 vector genomes. In some cases, the number of vector genomes that is delivered is no more than about 1 x 10 15 vector genomes, for example, 1 x 10 14 vector genomes or less, for example, 1 x 10 13 , 1 x 10 12 , 1 x 10 11 , 1 x 10 10 or 1 x 10 9 vector genomes or less, in certain cases 1 x 10 8 vector genomes and, as a rule, not less than 1 x 10 8 vector genomes. In some cases, the number of vector genomes that is delivered is from 1 x 10 10 to 1 x 10 11 vector genomes. In some cases, the number of vector genomes that is delivered is from 1 x 10 10 to 3 x 10 12 vector genomes. In some cases, the number of vector genomes that is delivered is from 1 x 10 9 to 3 x 10 13 vector genomes. In some cases, the number of vector genomes that is delivered is from 1 x 10 8 to 3 x 10 14 vector genomes.

[00154] В некоторых случаях количество фармацевтической композиции, подлежащей введению, может быть измерено с применением множественности заражения (MOI). В некоторых случаях MOI может означать отношение или кратное число векторных или вирусных геномов к клеткам, в которые может быть доставлена нуклеиновая кислота. В некоторых случаях MOI может составлять 1 х 106. В некоторых случаях MOI может составлять 1 х 105 – 1 х 107. В некоторых случаях MOI может составлять 1 х 104 – 1 х 108. В некоторых случаях рекомбинантные вирусы по настоящему изобретению характеризуются по меньшей мере приблизительно 1 х 101, 1 х 102, 1 х 103, 1 х 104, 1 х 105, 1 х 106, 1 х 107, 1 х 108, 1 х 109, 1 х 1010, 1 х 1011, 1 х 1012, 1 х 1013, 1 х 1014, 1 х 1015, 1 х 1016, 1 х 1017 и 1 х 1018 MOI. В некоторых случаях рекомбинантные вирусы по настоящему изобретению характеризуются 1 х 108 – 3 х 1014 MOI. В некоторых случаях рекомбинантные вирусы по настоящему изобретению характеризуются не более приблизительно 1 х 101, 1 х 102, 1 х 103, 1 х 104, 1 х 105, 1 х 106, 1 х 107, 1 х 108, 1 х 109, 1 х 1010, 1 х 1011, 1 х 1012, 1 х 1013, 1 х 1014, 1 х 1015, 1 х 1016, 1 х 1017 и 1 х 1018 MOI.[00154] In some cases, the amount of a pharmaceutical composition to be administered can be measured using multiplicity of infection (MOI). In some cases, MOI may mean the ratio or multiple of vector or viral genomes to cells into which the nucleic acid can be delivered. In some cases, the MOI may be 1 x 10 6 . In some cases, the MOI may be 1 x 10 5 - 1 x 10 7 . In some cases, the MOI may be 1 x 10 4 - 1 x 10 8 . In some cases, the recombinant viruses of the present invention are characterized by at least about 1 x 10 1 , 1 x 10 2 , 1 x 10 3 , 1 x 10 4 , 1 x 10 5 , 1 x 10 6 , 1 x 10 7 , 1 x 10 8 , 1 x 10 9 , 1 x 10 10 , 1 x 10 11 , 1 x 10 12 , 1 x 10 13 , 1 x 10 14 , 1 x 10 15 , 1 x 10 16 , 1 x 10 17 and 1 x 10 18 MOI. In some cases, the recombinant viruses of the present invention are characterized by 1 x 10 8 - 3 x 10 14 MOI. In some cases, the recombinant viruses of the present invention are characterized by no more than about 1 x 10 1 , 1 x 10 2 , 1 x 10 3 , 1 x 10 4 , 1 x 10 5 , 1 x 10 6 , 1 x 10 7 , 1 x 10 8 , 1 x 10 9 , 1 x 10 10 , 1 x 10 11 , 1 x 10 12 , 1 x 10 13 , 1 x 10 14 , 1 x 10 15 , 1 x 10 16 , 1 x 10 17 and 1 x 10 18 moi.

[00155] В некоторых аспектах определенное количество фармацевтической композиции содержит от приблизительно 1 х 108 до приблизительно 1 x 1015 частиц рекомбинантных вирусов, от приблизительно 1 x 109 до приблизительно 1 x 1014 частиц рекомбинантных вирусов, от приблизительно 1 х 1010 до приблизительно 1 х 1013 частиц рекомбинантных вирусов или от приблизительно 1 x 1011 до приблизительно 3 x 1012 частиц рекомбинантных вирусов.[00155] In some aspects, a certain amount of the pharmaceutical composition contains from about 1 x 10 8 to about 1 x 10 15 particles of recombinant viruses, from about 1 x 10 9 to about 1 x 10 14 particles of recombinant viruses, from about 1 x 10 10 to about 1 x 10 13 recombinant virus particles, or about 1 x 10 11 to about 3 x 10 12 recombinant virus particles.

[00156] В отношении млекопитающего может применяться любое общее число вирусных частиц, подходящее для достижения соответствующей трансдукции клеток, чтобы обеспечить необходимый эффект или лечение заболевания. В разных предпочтительных вариантах осуществления инъецируют по меньшей мере 108; 5 х 108; 109; 5 x 109, 1010, 5 х 1010; 1011; 5 x 1011; 1012; 5 х 1012; 1013; 1,5 x 1013; 3 х 1013; 5 х 1013; 7,5 х 1013; 9 х 1013, 1 x 1014 вирусных частиц или 5 x 1014 вирусных частиц или более, но, как правило, не больше 1 х 1015 вирусных частиц. Можно осуществлять любое подходящее число применений вектора в отношении млекопитающего или глаза примата. В одном варианте осуществления способы предусматривают однократное применение; в других вариантах осуществления осуществляют многократные применения за период времени, который лечащий врач считает соответствующим. В некоторых вариантах осуществления при однократном введении (24-часовая трансдукция) требуется по меньшей мере 2 x 108 VG/мл в 5 x 105 клеток/мл, чтобы получить высокие эффективности трансдукции.[00156] In a mammal, any total number of viral particles suitable to achieve appropriate cell transduction may be used to provide the desired effect or treatment of the disease. In various preferred embodiments, at least 10 8 are injected; 5 x 10 8 ; 109 ; 5 x 10 9 , 10 10 , 5 x 10 10 ; 10 11 ; 5 x 10 11 ; 10 12 ; 5 x 10 12 ; 10 13 ; 1.5 x 10 13 ; 3 x 10 13 ; 5 x 10 13 ; 7.5 x 10 13 ; 9 x 10 13 , 1 x 10 14 virus particles or 5 x 10 14 virus particles or more, but generally not more than 1 x 10 15 virus particles. Any suitable number of applications of the vector to a mammal or primate eye may be made. In one embodiment, the methods include a single application; in other embodiments, multiple applications are carried out over a period of time that the attending physician considers appropriate. In some embodiments, a single administration (24 hour transduction) requires at least 2 x 10 8 VG/ml in 5 x 10 5 cells/ml to obtain high transduction efficiencies.

[00157] Как правило, в состав индивидуальных доз входит количество, которое не меньше количества, необходимого для осуществления измеримого эффекта на субъект, и они могут быть определены на основании показателей фармакокинетики и фармакологии в отношении абсорбции, распределения, метаболизма и выведения (“ADME”) заявляемой композиции или ее побочных продуктов и, таким образом, на основании этапов фармакокинетики в субъекте. Это включает рассмотрение пути введения, а также величину дозировки. Эффективные количества дозы и/или схему введения доз можно легко определить эмпирически на основании доклинических анализов, из испытаний по безопасности и по повышению и диапазону доз, индивидуальных взаимоотношений лечащего врача и пациента, а также in vitro и in vivo анализов, таких как описываемые в данном документе и проиллюстрированные в примерах.[00157] As a rule, the composition of individual doses includes an amount that is not less than the amount necessary to produce a measurable effect on the subject, and they can be determined on the basis of pharmacokinetics and pharmacology in terms of absorption, distribution, metabolism and excretion (“ADME” ) of the claimed composition or its by-products and thus based on the pharmacokinetic steps in the subject. This includes consideration of the route of administration as well as the amount of dosage. Effective dosage amounts and/or dosing schedules can readily be determined empirically from preclinical analyses, from safety and dose escalation and range testing, individual physician-patient relationships, and in vitro and in vivo assays such as those described herein. document and illustrated in the examples.

[00158] Некоторые аспекты настоящего изобретения описаны в данном документе со ссылкой на типичные пути применения для иллюстрации. Следует учитывать, что многочисленные специфические подробности, взаимосвязи и способы изложены для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Однако рядовой специалист в данной области без усилий поймет, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике без одной или более специфических подробностей или с помощью других способов. Настоящее изобретение не ограничивается проиллюстрированным порядком действий или событий, поскольку некоторые действия могут осуществляться в другом порядке и/или одновременно с другими действиями или событиями. Кроме того, не все проиллюстрированные действия или события необходимы для реализации методов в соответствии с настоящим изобретением.[00158] Some aspects of the present invention are described herein with reference to typical uses for illustration. It should be appreciated that numerous specific details, relationships and methods are set forth to provide a thorough understanding of the present invention. However, one of ordinary skill in the art will readily appreciate that the present invention may be practiced without one or more specific details, or by other means. The present invention is not limited to the illustrated order of actions or events, as some actions may be performed in a different order and/or simultaneously with other actions or events. In addition, not all illustrated actions or events are necessary to implement methods in accordance with the present invention.

[00159] Кроме того, следует отметить, что пункты формулы изобретения могут быть составлены с исключением любого необязательного элемента. В связи с этим, данное заявление предназначено для использования в качестве ранее упомянутого основания для применения такой исключающей терминологии, как «исключительно», «только» и т. п., в отношении изложения заявляемых элементов или для применение «отрицательного» ограничения.[00159] In addition, it should be noted that claims may be drafted with the exclusion of any optional element. In this regard, this statement is intended to be used as the previously mentioned ground for the use of such exclusive terminology as "exclusively", "only", etc., in relation to the presentation of the claimed elements or for the use of a "negative" limitation.

[00160] Публикации, обсуждаемые в данном документе, представлены исключительно для их раскрытия до даты подачи настоящей заявки. Ничто в настоящем документе не должно толковаться как признание того, что настоящее изобретение не имеет права датировать такую публикацию задним числом ввиду предшествующего изобретения. Кроме того, представленные даты публикации могут отличаться от фактических дат публикации, которые, возможно, необходимо будет подтвердить независимо.[00160] The publications discussed herein are provided solely for their disclosure prior to the filing date of this application. Nothing herein should be construed as an admission that the present invention is not entitled to backdate such publication in view of prior invention. In addition, the publication dates shown may differ from the actual publication dates, which may need to be confirmed independently.

[00161] Все вышеупомянутые патенты США, публикации заявок на патент США, заявки на патент США, иностранные патенты, заявки на иностранные патенты и непатентные публикации, упомянутые в настоящем описании и/или перечисленные в информационном листке заявки, включены в данный документ посредством ссылки во всей своей полноте, например, для раскрытия и описания способов и/или материалов, в связи с которыми данные публикации цитируются. Следует учитывать, что настоящее раскрытие заменяет любое раскрытие включенной публикации в тех случаях, когда имеется противоречие.[00161] All of the aforementioned U.S. patents, U.S. patent application publications, U.S. patent applications, foreign patents, foreign patent applications, and non-patent publications mentioned in this specification and/or listed in the Application Information Sheet are incorporated herein by reference in in its entirety, for example, to disclose and describe the methods and/or materials in connection with which these publications are cited. It should be appreciated that this disclosure supersedes any disclosure of an incorporated publication where there is a conflict.

[00162] Из вышесказанного будет понятно что, хотя в иллюстративных целях в данном документе описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, могут быть выполнены различные модификации без отступления от идеи и объема настоящего изобретения. Соответственно, изобретение не ограничивается ничем, кроме прилагаемой формулы изобретения.[00162] It will be understood from the foregoing that while specific embodiments of the present invention are described herein for illustrative purposes, various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the invention is not limited except by the appended claims.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

[00163] Следующие примеры приведены, чтобы предоставить рядовым специалистам в данной области полное раскрытие и описание вариантов осуществления и применения настоящего изобретения, и они не предназначены для ограничения объема того, что авторы настоящего изобретения считают своим изобретением, и не предполагается, что эксперименты, приведенные ниже, являются всеми или единственными выполненными экспериментами. Были приложены усилия для обеспечения точности с точки зрения используемых чисел (например, количеств, температуры и т.д.), но следует учитывать некоторые экспериментальные ошибки и отклонения. Если не указано иное, части представляют собой части по весу, молекулярная масса представляет собой средневесовую молекулярную массу, температура представлена в градусах Цельсия, а давление является атмосферным или близким к атмосферному.[00163] The following examples are provided to provide those of ordinary skill in the art with a complete disclosure and description of the embodiments and uses of the present invention, and are not intended to limit the scope of what the present inventors consider their invention, and it is not intended that the experiments below are all or the only experiments performed. Efforts have been made to ensure accuracy in terms of the numbers used (eg amounts, temperatures, etc.), but some experimental errors and deviations should be taken into account. Unless otherwise indicated, parts are parts by weight, molecular weight is weight average molecular weight, temperature is in degrees Celsius, and pressure is atmospheric or near atmospheric.

Экспериментальные способыExperimental methods

[00164] Получение векторов и супернатанта, содержащего лентивирус. LV получали, как описано в данном документе. Последовательность coRPK конструировали с применением программного обеспечения GeneArt® с повышением содержания GC в последовательности и предупреждением криптических сайтов сплайсинга. Векторы разрабатывали с применением конструкции pCCL.sin.ppt.hPGK-EGFP-Wpre* в качестве остова, великодушно предоставленной др. Налдини (HSR-TIGET, San Raffaele Telethon Institute, Милан, Италия). Исходный векторный материал в виде LV, псевдотипированных VSV-G, получали с помощью опосредованной фосфатом кальция трансфекции 3-плазмидами клеток 293T (ATCC: CRL-1573, Роквилл, Мэриленд, США), как описано ранее [Follenzi A, et al. (2000). Nat Genet 25: 217-222]. Титры инфекционных LV определяли в клетках HT1080 (ATCC: CCL-121) с помощью кПЦР, как описано в другом месте [Charrier S, et al. (2005). Gene Ther 12: 597-606]. Исходный лентивирусный материал с титрами 107-108 вирусных частиц (vp)/мл получали традиционным образом.[00164] Obtaining vectors and supernatant containing lentivirus. LV was obtained as described in this document. The coRPK sequence was constructed using GeneArt® software to increase the GC content of the sequence and avoid cryptic splicing sites. Vectors were designed using the pCCL.sin.ppt.hPGK-EGFP-Wpre* construct as a backbone, generously provided by Dr. Naldini (HSR-TIGET, San Raffaele Telethon Institute, Milan, Italy). VSV-G pseudotyped LV vector material was obtained by calcium phosphate-mediated transfection with 3-plasmids of 293T cells (ATCC: CRL-1573, Rockville, MD, USA) as previously described [Follenzi A, et al. (2000). Nat Genet 25: 217-222]. Infectious LV titers were determined in HT1080 cells (ATCC: CCL-121) by qPCR as described elsewhere [Charrier S, et al. (2005). Gene Ther 12: 597-606]. The original lentiviral material with titers of 10 7 -10 8 virus particles (vp)/ml was obtained in the traditional way.

[00165] Очистка и трансдукция HSC мыши. BM от 8-14-недельных самцов мышей с PKD собирали из костей ноги и клетки негативные по линии дифференцировки (Lin-) очищали с применением набора Lin- Cell Depletion (Miltenyi Biotec, Гладбах, Германия) с получением 70-90% чистоты. Клетки Lin- предварительно стимулировали с помощью 100 нг/мл рекомбинантного IL-11 человека (Peprotech EC Ltd., Лондон, Великобритания) и 100 нг/мл рекомбинантного SCF мыши (R&D Systems Inc., Миннеаполис, Миннесота) в среде IMDM-Glutamax, дополненной 20% FBS и 0,5% антибиотиков (50 ед./мл пенициллина и 50 мкг/мл стрептомицина (Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс), в течение 24 часов, а затем трансдуцировали LV, несущими EGFP или coRPK, в двух циклах трансдукции при MOI 1-10 vp/клетка. Каждую трансдукцию выполняли в течение 24 часов в присутствии вышеупомянутых цитокинов на планшетах, предварительно покрытых фрагментом фибронектина CH-296 (2 мкг/см2; Retronectin, TakaraShuzo, Оцу, Япония) на протяжении ночи при 4°C.[00165] Purification and transduction of mouse HSCs. BM from 8-14 week old male PKD mice were harvested from leg bones and lineage-negative (Lin - ) cells were purified using the Lin - Cell Depletion Kit (Miltenyi Biotec, Gladbach, Germany) to give 70-90% purity. Lin - cells were prestimulated with 100 ng/ml recombinant human IL-11 (Peprotech EC Ltd., London, UK) and 100 ng/ml recombinant mouse SCF (R&D Systems Inc., Minneapolis, Minnesota) in IMDM-Glutamax medium, supplemented with 20% FBS and 0.5% antibiotics (50 U/mL penicillin and 50 µg/mL streptomycin (Thermo Fisher Scientific, Waltham, Massachusetts) for 24 hours, and then transduced with LVs carrying EGFP or coRPK in two transduction cycles at an MOI of 1-10 vp/cell Each transduction was performed for 24 hours in the presence of the aforementioned cytokines on plates pre-coated with a CH-296 fibronectin fragment (2 μg/cm 2 ; Retronectin, Takara Shuzo, Otsu, Japan) overnight at 4°C.

[00166] In vivo выживание RBC. Подвергнутым трансплантации мышам, несущим трансген coRPK, инъецировали с помощью трех последовательных внутривенных инъекций (с интервалом 12 ч) натриевую соль биотин-3-сульфо-N-гидроксисукцинимидного сложного эфира (50 мг/кг) (Sigma Aldrich, Сент-Луис, Миссури). Через двенадцать часов после последней инъекции кровь собирали из хвостовой вены и метили ее с помощью 2 мкг/мл антитела к Ter119 мыши, конъюгированного с PE (BD Bioscience, Сан-Хосе, Калифорния), и стрептавидина, конъюгированного с FITC (50 мкг/мл, BD Biosciences, Сан-Хосе, Калифорния), в течение 30 минут при 4°C. Образцы анализировали на проточном цитометре EPICS XL (Beckman Coulter, Брея, Калифорния) каждые 2-4 суток в течение 40 суток после инъекции. Показатели кинетики выживания RBC измеряли по процентной доле биотинилированных клеток в пределах общей популяции RBC.[00166] In vivo survival of RBC. Transplanted mice carrying the coRPK transgene were injected with three consecutive intravenous injections (12 hours apart) of biotin-3-sulfo-N-hydroxysuccinimide ester sodium (50 mg/kg) (Sigma Aldrich, St. Louis, MO) . Twelve hours after the last injection, blood was collected from the tail vein and labeled with 2 µg/mL PE-conjugated anti-mouse Ter119 antibody (BD Bioscience, San Jose, CA) and FITC-conjugated streptavidin (50 µg/mL , BD Biosciences, San Jose, CA) for 30 minutes at 4°C. Samples were analyzed on an EPICS XL flow cytometer (Beckman Coulter, Brea, CA) every 2-4 days for 40 days post-injection. RBC survival kinetics were measured as the percentage of biotinylated cells within the total RBC population.

[00167] Анализ CFC. Анализ CFC выполняли на BM и селезенке от контрольных мышей и мышей, подвергнутых трансплантации, в соответствии с процедурой изготовителя среды Methocult GF M3434 (Stem Cell Technologies, Ванкувер, Канада). Клетки BM собирали в разные моменты времени после трансплантации от всех групп мышей и КОЕ (кластеры из 30 или более клеток) оценивали через 7 суток после посева с помощью микроскопа Nikon Diaphot-TMD.[00167] CFC analysis. CFC analysis was performed on BM and spleen from control and transplant mice according to the procedure of the media manufacturer Methocult GF M3434 (Stem Cell Technologies, Vancouver, Canada). BM cells were harvested at different time points post-transplant from all groups of mice and CFUs (clusters of 30 or more cells) were assessed 7 days post-seeding using a Nikon Diaphot-TMD microscope.

[00168] Идентификация гемопоэтических линий дифференцировки. PBMC получали из хвостовой вены животных, подвергнутых трансплантации, и метили с помощью панели антител для выявления различных гемопоэтических клеток. Миелоидные клетки выявляли с помощью биотинилированных антител к GR-1 и Mac-1 (BD Bioscience, Сан-Хосе, Калифорния, 5 мкг/мл), тогда как лимфоидные клетки выявляли с применением антитела к CD3, конъюгированного с PE, в случае T-клеток и антитела к B220, конъюгированного с PE, и антитела к B220, конъюгированного с PECy5, в случае B-клеток (BD Bioscience, Сан-Хосе, Калифорния, 10 мкг/мл) вместе со вторичным антителом SAV-TRC (Invitrogen, Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс). Образцы анализировали на цитометре BD LSR Fortessa (BD Bioscience, Сан-Хосе, Калифорния, CIF) c добавлением DAPI (Boehringer, Ингельхайм, Германия, 2 мкг/мл), чтобы исключить мертвые клетки.[00168] Identification of hematopoietic lineages. PBMCs were obtained from the tail vein of transplanted animals and labeled with an antibody panel to detect various hematopoietic cells. Myeloid cells were detected with biotinylated anti-GR-1 and Mac-1 antibodies (BD Bioscience, San Jose, CA, 5 μg/mL), while lymphoid cells were detected with anti-CD3 antibody conjugated to PE in the case of T- cells and anti-B220 antibody conjugated to PE and anti-B220 antibody conjugated to PECy5 in the case of B cells (BD Bioscience, San Jose, CA, 10 μg/ml) together with a SAV-TRC secondary antibody (Invitrogen, Thermo Fisher Scientific, Waltham, Massachusetts). Samples were analyzed on a BD LSR Fortessa cytometer (BD Bioscience, San Jose, CA, CIF) supplemented with DAPI (Boehringer, Ingelheim, Germany, 2 μg/mL) to exclude dead cells.

[00169] Структурные и гистологические исследования. Селезенки собирали, фотографировали и взвешивали на прецизионных весах для определения наличия спленомегалии. Гистологические исследования выполняли на срезах селезенки и печени, полученных путем выполнения традиционных гистологических способов и окрашенных гематоксилином (гематоксилин Gill-2, Thermo, Питтсбург, США) и эозином (спиртовой раствор эозина, Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс). Также исследовали отложения железа в селезенке с помощью окрашивания берлинской лазурью или окраски по Перлсу (Sigma Aldrich, Сент-Луис, Миссури) согласно инструкциям изготовителя. Все срезы просматривали с применением светового микроскопа Olympus BX40 и фотографировали камерой Olympus DP21 с конечным увеличением 100x или 200x.[00169] Structural and histological studies. The spleens were collected, photographed and weighed on a precision balance to determine the presence of splenomegaly. Histological studies were performed on sections of the spleen and liver, obtained by performing traditional histological methods and stained with hematoxylin (Gill-2 hematoxylin, Thermo, Pittsburgh, USA) and eosin (eosin alcohol solution, Thermo Fisher Scientific, Waltham, Massachusetts). Iron deposits in the spleen were also examined by Prussian blue or Perls stain (Sigma Aldrich, St. Louis, MO) according to the manufacturer's instructions. All sections were viewed using an Olympus BX40 light microscope and photographed with an Olympus DP21 camera at a final magnification of 100x or 200x.

[00170] Дифференцировка эритроидных клеток. Анализ с применением проточной цитометрии интенсивности маркеров Ter119 и CD71 в BM и селезенке использовали для идентификации разных субпопуляций эритроидных клеток, как описано в другом месте [Socolovsky M, et al. (2001). Blood 98: 3261-3273], с применением 4 мкг/мл антитела к Ter119 мыши, конъюгированного с PE (BD Bioscience, Сан-Хосе, Калифорния), 10 мкг/мл биотинилированного антитела к CD71 (BD Bioscience, Сан-Хосе, Калифорния) и стрептавидина, конъюгированного с Tricolor (Invitrogen, Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс). Затем клетки анализировали на проточном цитометре EPICS XL (Beckman Coulter, Брея, Калифорния) с применением йодида пропидия (IP, 2 мкг/мл) для выявления живых клеток.[00170] Differentiation of erythroid cells. Flow cytometric analysis of the intensity of the Ter119 and CD71 markers in BM and spleen was used to identify different subpopulations of erythroid cells, as described elsewhere [Socolovsky M, et al. (2001). Blood 98: 3261-3273], using 4 μg/mL anti-mouse Ter119 PE-conjugated antibody (BD Bioscience, San Jose, CA), 10 μg/mL biotinylated anti-CD71 antibody (BD Bioscience, San Jose, CA ) and streptavidin conjugated to Tricolor (Invitrogen, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA). Cells were then analyzed on an EPICS XL flow cytometer (Beckman Coulter, Brea, CA) using propidium iodide (IP, 2 μg/mL) to detect live cells.

[00171] Количественная оценка провируса. Выявление и количественную оценку интегрированного провируса на клетку выполняли с применением праймеров, комплементарных упаковывающей провирусной последовательности (ψ) и гену «домашнего хозяйства» Titin мыши. Образцы общего BM и периферической крови собирали периодически и геномную ДНК выделяли из содержащих ядро клеток с применением набора DNeasy Blood & Tissue (Qiagen, Venlo, Лимбург, Нидерланды). От двадцати до 50 нг геномной ДНК (гДНК) подвергали амплификации с помощью мультиплексной кПЦР с применением системы для ПЦР в режиме реального времени 7500 Fast (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс), а также праймеров и зондов, описанных ранее [Charrier S, et al. (2011). Gene Ther 18: 479-487].[00171] Provirus quantification. Detection and quantification of integrated provirus per cell was performed using primers complementary to the proviral packaging sequence (ψ) and the mouse Titin housekeeping gene. Total BM and peripheral blood samples were collected periodically and genomic DNA was isolated from nucleated cells using the DNeasy Blood & Tissue kit (Qiagen, Venlo, Limburg, The Netherlands). Twenty to 50 ng of genomic DNA (gDNA) was amplified by multiplex qPCR using the 7500 Fast Real Time PCR System (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA) and the primers and probes previously described [Charrier S, et al. (2011). Gene Ther 18: 479-487].

[00172] Химеризм. Присутствие клеток донора количественно оценивали путем выявления с помощью кПЦР гена SRY на Y хромосоме и гена «домашнего хозяйства» β-актина мыши. Использовали праймеры и зонды, описанные ранее [Navarro S et al (2006). Mol Ther 14: 525-535], и геномную ДНК из PB мышей, подвергнутых трансплантации, амплифицировали с применением системы для ПЦР в режиме реального времени 7500 Fast (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс). Стандартные кривые получали с применением экстрактов гДНК из образцов, содержащих от 0% до 100% клеток BM из смеси клеток от самцов/самок мышей, и химеризм рассчитывали как: % приживления донорских клеток = 100 х 2(число β-актин - число SRY).[00172] Chimerism. The presence of donor cells was quantified by qPCR detection of the SRY gene on the Y chromosome and the housekeeping gene of mouse β-actin. The primers and probes described previously [Navarro S et al (2006)] were used. Mol Ther 14: 525-535], and genomic DNA from transplanted PB mice was amplified using the 7500 Fast real-time PCR system (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA). Standard curves were generated using gDNA extracts from samples containing 0% to 100% BM cells from a mixture of cells from male/female mice, and chimerism was calculated as: % engraftment of donor cells = 100 x 2 ( β-actin number - SRY number ) .

[00173] Процедура LAM-PCR. Чтобы идентифицировать сайты интеграции вектора места соединений 3’-LTR вектора-геном амплифицировали с помощью LAM-PCR согласно способу, опубликованному Schmidt et al. 2007 [Nat Methods 4: 1051-1057]. Начальную линейную амплификацию (100 циклов) выполняли с применением биотинилированных LTR специфических праймеров и до 100 нг гДНК в качестве матрицы. Продукты линейной амплификация очищали с применением покрытых стрептавидином магнитных гранул, а далее следовал синтез комплементарной нити, параллельное расщепление 2 разными ферментами рестрикции (Tsp509I и HpyCH4IV) и две реакции лигирования с применением линкерных кассет, комплементарных концам, оставленным после разрезания ферментом. Полученные фрагменты амплифицировали с помощью двух дополнительных стадий экспоненциальной ПЦР. Продукты LAM-PCR отделяли и количественно оценивали с помощью гель-электрофореза на автоматизированной системе MultiNA (Shimadzu).[00173] LAM-PCR procedure. To identify vector integration sites, the 3'-LTR junctions of the vector-genome were amplified by LAM-PCR according to the method published by Schmidt et al. 2007 [Nat Methods 4: 1051-1057]. Initial linear amplification (100 cycles) was performed using biotinylated LTR specific primers and up to 100 ng of gDNA as a template. Linear amplification products were purified using streptavidin-coated magnetic beads, followed by complementary strand synthesis, parallel digestion with 2 different restriction enzymes (Tsp509I and HpyCH4IV), and two ligation reactions using linker cassettes complementary to the ends left after enzyme cutting. The resulting fragments were amplified using two additional steps of exponential PCR. LAM-PCR products were separated and quantified by gel electrophoresis on an automated MultiNA system (Shimadzu).

[00174] Подготовка продуктов LAM-PCR для секвенирования с помощью Illumina MiSeq. Согласно способу, опубликованному Parazynski et al [Paruzynski A, et al. (2010). Nat Protoc 5: 1379-1395], 40 нг продуктов второй экспоненциальной ПЦР, полученных за счет ферментов Tsp509I и HpyCH4IV, повторно амплифицировали с применением перекрывающихся праймеров, содержащих специфические последовательности, которые обеспечивают секвенирование спаренных концов на секвенаторе Illumina MiSeq. Образцы LAM-PCR адаптировали для 454-пиросеквенирования с помощью ПЦР с перекрывающимися праймерами путем добавления адаптеров Roche 454 GS-FLX: адаптер A вместе с 8-нуклеотидным штрих-кодом добавляли на LTR-конец ампликона, полученного в LAM-PCR; адаптер В добавляли со стороны линкерной кассеты. Конечный ампликон в 5’-3’ ориентации составляли следующим образом: адаптер A, штрих-код, последовательность LTR, неизвестная геномная последовательность, последовательность линкерной кассеты и праймер B. Очищенные продукты ПЦР с перекрывающимися праймерами прогоняли и количественно оценивали на автоматизированной электрофоретической системе MultiNA и объединяли, чтобы получить конечную эквимолярную библиотеку из 10 нM. Затем конечную библиотеку повторно оценивали количественно с применением набора для количественной оценки библиотек КАРА для платформы секвенирования Illumina (Кара Biosystems, Вилмингтон, Массачусетс) на системе ПЦР в режиме реального времени Viia7 (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс) с получением подсчитанной концентрации, составляющей 16,35 нM. Наконец, библиотеки секвенировали с применением набора реагентов Illumina MiSeq.[00174] Preparing LAM-PCR products for sequencing with Illumina MiSeq. According to the method published by Parazynski et al [Paruzynski A, et al. (2010). Nat Protoc 5: 1379-1395], 40 ng of second exponential PCR products derived from Tsp509I and HpyCH4IV enzymes were re-amplified using overlapping primers containing specific sequences that allow matched-end sequencing on an Illumina MiSeq sequencer. LAM-PCR samples were adapted for 454-pyrosequencing by overlapping PCR by adding Roche 454 GS-FLX adapters: Adapter A, along with an 8-nt barcode, was added to the LTR end of the LAM-PCR generated amplicon; adapter B was added from the side of the linker cassette. The final amplicon in 5'-3' orientation was as follows: adapter A, barcode, LTR sequence, unknown genomic sequence, linker cassette sequence, and primer B. Purified PCR products with overlapping primers were run and quantified on the MultiNA automated electrophoretic system and pooled to give a final equimolar library of 10 nM. The final library was then re-quantitated using the Illumina Sequencing Platform KAPA Library Quantification Kit (Kara Biosystems, Wilmington, MA) on a Viia7 real-time PCR system (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA) to obtain a calculated concentration , which is 16.35 nM. Finally, the libraries were sequenced using the Illumina MiSeq Reagent Kit.

[00175] Биоинформатический анализ. Для выделения сайтов интеграции (IS) вектора из высокопроизводительной платформы секвенирования, как Roche 454, так и Illumina MiSeq/HiSeq, разработали технологический процесс, собирающий в качестве ввода необработанные данные (как правило, в формате файла FastQ), с получением перечня надежных IS и ближайшего гена. Анализы более высоких уровней в отношении количественной оценки обилия клонов и обогащения генной онтологии выполняли с применением Excel, GraphPad Prism (TM) и инструментов, доступных онлайн.[00175] Bioinformatics analysis. To isolate vector integration sites (IS) from a high-throughput sequencing platform, both Roche 454 and Illumina MiSeq/HiSeq developed a workflow that collects raw data as input (typically in the FastQ file format), producing a list of trusted ISs and the nearest gene. Higher level analyzes regarding quantification of clone abundance and gene ontology enrichment were performed using Excel, GraphPad Prism(TM) and tools available online.

[00176] Обработка данных NGS и использование технологического процесса. Стадия обработки данных NGS связана с управлением данными из высокопроизводительной платформы секвенирования Illumina MiSeq и направлена на идентификацию IS, при которой все допустимые риды последовательности выравниваются с эталонным геномом. Обработка данных предусматривает два основных процесса. 1. Проверка и анализ качества данных, при котором обрезаются последовательности лентивирусного вектора и другие контаминанты. 2. Идентификация сайта интеграции, при котором все допустимые риды последовательности выравниваются с эталоном и отыскиваются допустимые IS.[00176] NGS Data Processing and Workflow Use. The NGS data processing step is associated with data management from the Illumina MiSeq high-throughput sequencing platform and aims to identify an IS where all valid sequence reads are aligned with the reference genome. Data processing involves two main processes. 1. Data quality check and analysis, in which lentiviral vector sequences and other contaminants are truncated. 2. Identification of the integration site, in which all valid sequence reads are aligned with the template and valid ISs are found.

[00177] Анализ качества данных. Чтобы идентифицировать IS на основании необработанных данных Illumina MiSeq, разрабатывали биоинформатический технологический процесс. Стандартные продукты LAM-PCR содержат последовательность LTR, фланкирующую геномную последовательность человека и последовательность линкерной кассеты (LC). 459-технология позволила получить последовательности LAM-PCR с длиной, варьирующей от 10 п. о. до 900 п. о. Аналогичные результаты получали за счет ридов спаренных концов Illumina MiSeq. Данные ограничения длины являются важными параметрами для рассмотрения в процессе анализа качества, поскольку они влияют как на последующую процедуру выравнивания, так и на алгоритм идентификации компонентов вектора. Отбрасывали последовательности, которые были слишком короткими, чтобы быть правильно выровнены с эталонным геном, а также те, которые превышали максимальный размер, достигаемый с помощью технологии NSG, чтобы избежать пропуска части или всей последовательности LC. Как только технологический процесс для каждого пула заканчивался, все сайты интеграции собирали как в файлы (заархивированные в хранилище прикрепленных файлов сети TIGET -NAS-), так и во внутренней базе данных и хранили на сервере хранения, который отслеживает модифицированные копии.[00177] Data quality analysis. To identify IS based on raw Illumina MiSeq data, a bioinformatics workflow was developed. Standard LAM-PCR products contain an LTR sequence, a flanking human genomic sequence, and a linker cassette (LC) sequence. 459 technology has made it possible to obtain LAM-PCR sequences with lengths ranging from 10 bp. up to 900 bp Similar results were obtained with Illumina MiSeq mated-end reads. These length limits are important parameters to consider in the quality analysis process, as they affect both the subsequent alignment procedure and the vector component identification algorithm. Sequences that were too short to align correctly with the reference gene and those that exceeded the maximum size achievable with NSG technology were discarded to avoid missing part or all of the LC sequence. Once the workflow for each pool was completed, all integration sites were collected both in files (archived in the TIGET -NAS- attached file storage) and in an internal database and stored on a storage server that keeps track of the modified copies.

[00178] Идентификация сайтов интеграции. Чтобы идентифицировать уникальные сайты интеграции и извлечь файл Excel со всеми IS в рядах и каждым образцом в колонках (матрица IS) с аннотациями ближайшего гена, выполняли следующие стадии. 1. Создание матрицы IS с применением программы, называемой create matrix, позволяющей осуществлять выявления конфликтов между проектами. Эта программа будет создавать файл с разделением знаками табуляции (TSV). 2. Аннотирование файла матрицы IS с применением программы annotate bed, в файл, который будет называться следующим образом для каждого пула с применением вводного файла TSV: awk '{print”chr”$1”\t”$2”\t”$2}' TSV_FILE\tail-n+2> TSV_FILE.bed; annotate bed-a/opt/genome/mouse/mm9/annotation/mm9.refGene. TIGET. gtf -b TSV_FILE.bed -o TSV_FILE.annotated.bed. 3. Импорт как аннотированного файла, так и файла матрицы в новый рабочий лист Excel, называемого в данном случае XLS.[00178] Identification of integration sites. To identify unique integration sites and extract an Excel file with all ISs in rows and each sample in columns (IS matrix) with nearest gene annotations, the following steps were performed. 1. Creating an IS matrix using a program called create matrix, which allows you to identify conflicts between projects. This program will create a tab-delimited (TSV) file. 2. Annotate the IS matrix file, using the annotate bed program, into a file that will be named as follows for each pool using the input TSV file: awk '{print”chr”$1”\t”$2”\t”$2}' TSV_FILE \tail-n+2>TSV_FILE.bed; annotate bed-a/opt/genome/mouse/mm9/annotation/mm9.refGene. TIGET. gtf -b TSV_FILE.bed -o TSV_FILE.annotated.bed. 3. Import both the annotated file and the matrix file into a new Excel worksheet, called XLS in this case.

[00179] Выявление конфликтов. Чтобы получить надежный набор данных IS от каждой мыши, подвергнутой трансплантации, фильтровали данные потенциальных контаминаций/конфликтов и ложноположительных результатов на основании числа последовательностей. Для объединения сайтов интеграции, полученных в результате различных экспериментов, требовалась дополнительная стадия нормализации данных.[00179] Collision detection. To obtain a robust IS data set from each transplanted mouse, potential contamination/conflict and false positive data were filtered based on the number of sequences. To combine the integration sites obtained as a result of various experiments, an additional stage of data normalization was required.

[00180] Термин «конфликт» используют для идентификации наличия идентичных IS в независимых образцах. В условиях проведения эксперимента по настоящему изобретению интеграция вектора в то же самое геномное положение в разных клетках является событием с очень низкой вероятностью. Таким образом, выявление идентичных IS в независимых образцах, вероятно, происходит вследствие контаминации, которая может происходить на разных стадиях влажных лабораторных процедур (очистка образцов, экстракция ДНК, LAM-PCR и секвенирование). Хотя технологический процесс настоящего изобретения разработан для минимизации возникновения контактов между образцами, высокопроизводительный анализ IS по своей природе несет определенную степень фоновой контаминации. Идентификация степени контаминации между образцами имеет решающее значение также потому, что получение одного и того же IS в разных образцах, полученных от одной и той же мыши, используют на следующих стадиях для вывода о биологических свойствах маркированных вектором гемопоэтических клеток (т. е. способность к дифференцировке во множественные линии и устойчивая клоногенная активность). Таким образом, должна существовать возможность отличать действительное появление одного и того же IS в разных образцах (от одной и той же мыши) от контаминации/конфликта. Чтобы решить эти проблемы, в качестве способа измерения степени конфликта в анализах настоящего изобретения среди образцов, полученных из разных тестируемых объектов и мышей, оценивали степень общих IS, а затем разрабатывали правила отбрасывания из набора данных каждой мыши тех IS, которые могут быть отнесены к конфликту, и минимизировали вероятности подсчета ложноположительных результатов при поиске общего IS между образцами от одной и той же мыши. Авторы настоящего изобретения разработали процесс выявления конфликтов, обеспечивающий возможность валидации каждого локуса интеграции. Общий результат будет заключаться в следующем, если имеется набор I локусов интеграции, в случае классификации локуса интеграции i в I как конфликта, i отбрасывается из I. Авторы настоящего изобретения применяли процесс выявления конфликтов между 3 независимыми группами трансплантации. 1. coPKR170: мыши из анализа 1, умерщвленные через 170 суток после трансплантации клеток Lin-, трансдуцированных экспрессирующим coRPK LV-вектором (coRPK 1-3). 2. EGFP: мыши из анализа 2, подвергнутые трансплантации клеток Lin-, несущих экспрессирующий EGFP LV-вектор (EGFP 1-6). 3. coPKR-TC: мыши из анализа 2, подвергнутые трансплантации клеток Lin-, трансдуцированных экспрессирующим coPKR LV-вектором (coRPK 1-14), кровь и BM которых анализировали в разные моменты времени, включая вторичных реципиентов, подвергнутых трансплантации с помощью объединенного BM от подгруппы мышей, подвергнутых первичной трансплантации (coRPK 11-14).[00180] The term "conflict" is used to identify the presence of identical ISs in independent samples. Under the experimental conditions of the present invention, integration of a vector into the same genomic position in different cells is a very low probability event. Thus, detection of identical ISs in independent samples is likely due to contamination that can occur at various stages of wet laboratory procedures (sample purification, DNA extraction, LAM-PCR, and sequencing). Although the process of the present invention is designed to minimize the occurrence of contact between samples, high throughput IS analysis inherently carries a degree of background contamination. Identification of the degree of contamination between samples is also critical because obtaining the same IS in different samples obtained from the same mouse is used in the following steps to infer the biological properties of vector-labeled hematopoietic cells (i.e., the ability to differentiation into multiple lineages and sustained clonogenic activity). Thus, it should be possible to distinguish the actual occurrence of the same IS in different samples (from the same mouse) from contamination/conflict. To solve these problems, as a way to measure the degree of conflict in the assays of the present invention, among samples obtained from different test subjects and mice, the degree of common IS was assessed, and then rules were developed to discard those IS from each mouse data set that could be attributed to conflict. , and minimized the probability of counting false positives when looking for a common IS between samples from the same mouse. The present inventors have developed a conflict detection process that allows each integration locus to be validated. The overall result would be that if there is a set I of integration loci, if integration locus i in I is classified as a conflict, i is dropped from I. The present inventors used a conflict detection process between 3 independent transplant groups. 1. coPKR170: mice from analysis 1 sacrificed 170 days after transplantation of Lin.sup.- cells transduced with a coRPK-expressing LV vector (coRPK 1-3). 2. EGFP: Assay 2 mice transplanted with Lin.sup.- cells carrying an EGFP-expressing LV vector (EGFP 1-6). 3. coPKR-TC: Assay 2 mice transplanted with Lin.sup.- cells transduced with coPKR-expressing LV vector (coRPK 1-14), whose blood and BM were analyzed at different time points, including second recipients transplanted with pooled BM from a subgroup of mice subjected to primary transplantation (coRPK 11-14).

[00181] Каждый идентичный IS имеет разные риды последовательности (число последовательностей) у разных мышей. Число последовательностей можно применять для определения того, являются ли образцы от одной мыши контаминированными образцами другой мыши, на основании критерия обилия. Согласно данному принципу интеграция, обнаруженная у двух мышей, будет приписана мыши, у которой показано самое высокое обилие, в то время как у другой мыши она будет рассматриваться как контаминант. Следовательно, можно было идентифицировать порог числа отличающихся последовательностей, который позволяет приписать данный конфликт мыши и удаление его у других. Авторы получили пороговое значение на основе данных настоящего изобретения с получением значения, составляющего 10, что означает, что для каждого IS среди всех TI, если IS имеет значение обилия (процентная доля отношения числа последовательностей) в 10 раз ниже, чем самое высокое значение обилия (процентная доля числа последовательностей) других TI, то его отбрасывают из текущего TI. Авторы настоящего изобретения применяли данные правила в отношении как TI, так и выбранных групп, и файлы Excel использовали для вычисления выявления конфликтов путем применения следующих правил (здесь подробно описана фильтрация TI, но это также распространяется и на фильтрацию групп). 1. Выделение каждого TI, группировка всех образцов одного и того же TI вместе путем суммирования числа последовательностей. 2. Для трех полученных TI, для каждого IS рассчитать процентную долю числа последовательностей IS в зависимости от общей суммы ридов для TI. 3. Затем применение следующего правила для расчета стадии принятия решения с пороговым значением 10, что обеспечивает присвоение каждого IS надежному TI.[00181] Each identical IS has a different sequence read (number of sequences) in different mice. The number of sequences can be used to determine if samples from one mouse are contaminated samples from another mouse based on an abundance criterion. According to this principle, an integration found in two mice will be attributed to the mouse showing the highest abundance, while in the other mouse it will be considered as a contaminant. Therefore, it was possible to identify a threshold for the number of different sequences that would allow a given conflict to be attributed to a mouse and removed from others. The authors derived a threshold value based on the data of the present invention with a value of 10, which means that for each IS among all TIs, if the IS has an abundance value (percentage of the ratio of the number of sequences) 10 times lower than the highest abundance value ( percentage of the number of sequences) of other TIs, then it is discarded from the current TI. The present inventors applied these rules to both TI and selected groups, and Excel files were used to calculate collision detection by applying the following rules (TI filtering is detailed here, but this also applies to group filtering). 1. Isolation of each TI, grouping all samples of the same TI together by summing the number of sequences. 2. For three received TIs, for each IS, calculate the percentage of the number of IS sequences as a function of the total amount of reads for the TI. 3. Then apply the following rule to calculate the decision stage with a threshold value of 10, which ensures that each IS is assigned to a reliable TI.

[00182] После выявления IS, подлежащего удалению, риды этого IS удаляли из группы так, что он не будет приписываться также этой группе. Фильтр, описанный выше, применяли у мышей, подвергнутых трансплантации различных популяций ex-vivo трансдуцированных клеток (одна когорта экспрессирующих EGFP мышей из анализа 2 и две когорты мышей coPKR, принадлежащие к двум независимым экспериментам по трансплантации). Более того, для группы coPKR-TC (анализ 2) описанный выше метод фильтрации модифицировали двумя путями: a) для лучшего различения совместного присутствия интеграций в разные моменты времени в контексте анализа обилия клонов авторы настоящего изобретения добавили следующее правило: если одна интеграция является общей у одной или более мышей, то интеграция будет сохраняться для всех моментов времени, даже если число последовательностей для нее составляет меньше 10% от максимального числа последовательностей среди мышей; b) для взаимосвязей при отслеживании линии дифференцировки авторы настоящего изобретения применяли более строгий фильтр путем исключения IS с числом последовательностей менее 3 и 10%-ный фильтр числа последовательностей для совместного присутствия в разные моменты времени. Это означает, что интеграция, общая для двух моментов времени, будет сохраняться или отбрасываться только в том случае, если она больше или меньше другой соответственно.[00182] After identifying an IS to be deleted, the reads of this IS were removed from the group so that it would not also be attributed to this group. The filter described above was used in mice transplanted with different populations of ex-vivo transduced cells (one cohort of EGFP expressing mice from analysis 2 and two cohorts of coPKR mice belonging to two independent transplant experiments). Moreover, for the coPKR-TC group (assay 2), the filtering method described above was modified in two ways: one or more mice, then the integration will be maintained for all time points, even if the number of sequences for it is less than 10% of the maximum number of sequences among mice; b) for lineage tracing relationships, the present inventors applied a more stringent filter by eliminating IS with sequence count less than 3 and a 10% sequence count filter for co-presence at different time points. This means that an integration common to two points in time will only be kept or discarded if it is greater or less than the other, respectively.

[00183] Анализ генной онтологии. Все анализы генной онтологии осуществляли с применением программного обеспечения GREAT в режиме онлайн (http://bejerano.stanford.edu/great/public/html/). Веб-страница позволяет загружать геномные координаты интеграций из каждого набора данных и вычисляет уровни обогащения в тестируемом наборе данных путем сопоставления информации о положении (на основании анализа биномиального распределения для вычислений p-значения) и аннотированной функции генов, ближайших к сайтам интеграции (на основании анализа гипергеометрического распределения для вычислений р-значения) [Groeschel S, et al. (2011). J Inherit Metab Dis 34: 1095-1102]. Для анализа обогащения из базы данных генной онтологии выбирали биологические процессы и молекулярные функции. В случае обоих статистических анализов рассматривали только классы генов с уровнем ложноположительных результатов <0,05 (фиг. 20).[00183] Gene ontology analysis. All gene ontology analyzes were performed using the online GREAT software (http://bejerano.stanford.edu/great/public/html/). The web page allows downloading genomic coordinates of integrations from each dataset and calculates enrichment levels in the test dataset by matching position information (based on binomial distribution analysis for p-value calculations) and annotated function of genes closest to integration sites (based on analysis hypergeometric distribution for p-value calculations) [Groeschel S, et al. (2011). J Inherit Metab Dis 34: 1095-1102]. Biological processes and molecular functions were selected from the gene ontology database for enrichment analysis. For both statistical analyzes, only gene classes with a false positive rate of <0.05 were considered (FIG. 20).

[00184] Хранение данных. Все данные, как необработанные данные, так и результаты, хранятся в хранилище прикрепленных файлов сети TIGET (NAS) в корневой папке, в которой доступны все выравнивания из технологического процесса, а также матрица обилия и графики. Хранилище NAS защищено политиками аутентификации и авторизации, и оно было построено на надежной и масштабируемой инфраструктуре с применением резервного массива дисковой памяти RAID 5 и подлежит резервному копированию на программном обеспечении настоящего изобретения CrashPlan, зарегистрированном в TIGET.[00184] Data storage. All data, both raw data and results, are stored in the TIGET Network Attached File Storage (NAS) in the root folder, where all alignments from the workflow, as well as the abundance matrix and plots, are available. The NAS is protected by authentication and authorization policies and has been built on a reliable and scalable infrastructure using a redundant RAID 5 disk storage array and is backed up on the TIGET registered CrashPlan software of the present invention.

Пример 1Example 1

Терапевтический лентивирусный вектор с PGK-coRPK приводит к стабильной и долгосрочной коррекции фенотипа анемии у мышей с PKD, подвергнутых генетической коррекцииTherapeutic lentiviral vector with PGK-coRPK leads to stable and long-term correction of the anemia phenotype in genetically corrected PKD mice

[00185] In vivo эффективность LV с PGK-coRPK (фиг. 2a) анализировали путем трансдукции и трансплантации клеток BM, подвергнутых деплеции по линии дифференцировки (клеток Lin-), от мышей с PKD (фиг. 2b). На фиг. 2a представлено схематическое изображение самоинактивирующихся лентивирусных векторов, применяемых на протяжении всех экспериментов по генной терапии, которые содержат промотор гена PGK человека, регулирующий экспрессию трансгена EGFP в контрольном векторе (верхняя диаграмма) или экспрессию кодон-оптимизированной последовательности кДНК гена PKLR (coRPK) (coRPK) в терапевтическом векторе (нижняя диаграмма). Для последовательности coRPK показана 80,4% гомология с кДНК PKLR человека и 76,5% гомология с кДНК Pklr мыши при отсутствии изменений в аминокислотной последовательности. На фигуре 2b представлена схема протокола генной терапии, выполняемого для изучения функциональности разработанного лентивирусного вектора с PGK-coRPK. Коррекцию фенотипа PKD исследовали в течение 4-9 месяцев после трансплантации в PB и BM путем гематологического анализа и метаболического профилирования. Анализ интеграции выполняли в различных тканях и в разные моменты времени у всех мышей для изучения безопасности LV-вектора. Через 280 суток после трансплантации общий BM от мышей, подвергнутых первичной трансплантации, которые несли трансген coRPK, опять трансплантировали облученным летальными дозами самкам мышей с PKD (вторичные реципиенты) для тестирования стабильности и безопасности приживления. У облученных летальными дозами мышей с PKD, подвергнутых трансплантации клеток с недостаточностью, трансдуцированных LV с coRPK, показано значимое улучшение по всем протестированным параметрам крови в отношении эритроидных клеток по сравнению с однопометными мышами с PKD, не подвергнутым трансплантации, или с мышами, подвергнутыми трансплантации клеток, трансдуцированных LV с EGFP (фиг. 3 и таблица 2).[00185] In vivo efficacy of LV with PGK-coRPK (FIG. 2a) was analyzed by transduction and transplantation of lineage-depleted BM cells (Lin cells) from PKD mice (FIG. 2b). In FIG. 2a is a schematic representation of the self-inactivating lentiviral vectors used throughout gene therapy experiments that contain the human PGK gene promoter that regulates the expression of the EGFP transgene in the control vector (upper diagram) or the expression of the codon-optimized PKLR cDNA sequence (coRPK) (coRPK) in the therapeutic vector (lower diagram). The coRPK sequence showed 80.4% homology with the human PKLR cDNA and 76.5% homology with the mouse Pklr cDNA, with no change in amino acid sequence. Figure 2b is a diagram of a gene therapy protocol performed to study the functionality of the designed lentiviral vector with PGK-coRPK. Correction of the PKD phenotype was investigated within 4-9 months after transplantation in PB and BM by hematological analysis and metabolic profiling. Integration analysis was performed in various tissues and at different time points in all mice to study the safety of the LV vector. 280 days after transplantation, total BM from primary transplanted mice carrying the coRPK transgene was transplanted back into lethally irradiated female PKD mice (secondary recipients) to test the stability and safety of engraftment. Lethally irradiated, cell-deficient PKD mice transduced with LV coRPK showed significant improvement in all blood parameters tested for erythroid cells compared to non-transplanted PKD littermates or cells-transplanted mice transduced LV with EGFP (Figure 3 and Table 2).

[00186] Таблица 2. Гематологические показатели, регистрируемые через 140 суток после трансплантации в периферической крови[00186] Table 2. Hematological parameters recorded 140 days after transplantation in peripheral blood

Figure 00000002
Figure 00000002

[00187] Данные представляют среднее ± SEM, и их статистический анализ проводили путем сравнения с мышами, экспрессирующими EGFP, с применением непараметрического критерия Краскела-Уоллиса. *p<0,05; **p<0,01.[00187] Data represent mean±SEM and were statistically analyzed by comparison with mice expressing EGFP using the non-parametric Kruskal-Wallis test. *p<0.05; **p<0.01.

[00188] Число RBC повышалось не позже, чем через 40 суток после трансплантации (фиг. 3a), а конститутивный ретикулоцитоз, который является одним из наиболее распространенных признаков PKD, в значительной степени обращался у мышей, несущих трансген PGK-coRPK, достигая уровней, близких к наблюдаемым у здорового контроля, в течение по меньшей мере 9 месяцев после трансплантации (фиг. 3b). Напротив, у животных с PKD, подвергнутых трансплантации клетками, трансдуцированными LV с EGFP, показана анемия и заметный ретикулоцитоз, аналогичные мышам с PKD, во время всех проанализированных моментов времени. Значения уровней гемоглобина (HGB), индекса гематокрита (HTC), среднего корпускулярного объема (MCV) и среднего корпускулярного гемоглобина (MCH) также подвергались коррекции у мышей, подвергнутых трансплантации клеток, подвергнутых коррекции лентивирусом, по сравнению с однопометными мышами с PKD, не подвергнутыми трансплантации (таблица 2). Данная гематологическая коррекция достигалась при 63,66 ± 4,45% донорском химеризме и эффективности трансдукции, варьирующейся от 60% до 90% (таблица 3).[00188] The number of RBCs increased no later than 40 days after transplantation (Fig. 3a), and constitutive reticulocytosis, which is one of the most common signs of PKD, was largely reversed in mice carrying the PGK-coRPK transgene, reaching levels similar to those observed in healthy controls, for at least 9 months after transplantation (Fig. 3b). In contrast, PKD animals transplanted with EGFP-transduced LV cells showed anemia and marked reticulocytosis similar to PKD mice at all time points analyzed. Hemoglobin (HGB), hematocrit index (HTC), mean corpuscular volume (MCV), and mean corpuscular hemoglobin (MCH) levels were also corrected in lentivirus-corrected cell transplant mice compared to untreated PKD littermates. transplantation (table 2). This hematological correction was achieved with 63.66 ± 4.45% donor chimerism and transduction efficiency ranging from 60% to 90% (Table 3).

[00189] Таблица 3. Релевантные молекулярные параметры у мышей, подвергнутых трансплантации генетически модифицированных клеток[00189] Table 3. Relevant molecular parameters in mice transplanted with genetically modified cells

Figure 00000003
Figure 00000003

[00190] Данные представляют среднее ± SEM, н. о. - не определяли. a подсчитанная процентная доля трансдукции, полученная путем интерполяции в линейной регрессии, построенной на основе эксперимента 1 (ось X: VCN/WBC, ось Y: % КОЕ провирус+).[00190] Data represent mean ± SEM, n. about. - not defined. a Estimated percent transduction obtained by interpolation in linear regression based on Experiment 1 (X-axis: VCN/WBC, Y-axis: % cfu provirus + ).

[00191] Для трансдуцированных клеток показано в среднем 1,65 ± 0,08 интегрированных копий вектора на клетку, что указывает на то, что LV-вектор с PGK-coRPK обеспечил экспрессию трансгена RPK человека, достаточную для обращения гемолитической анемии. Следует отметить, что, экспрессия трансгена coRPK приводила к продлению периода полужизни эритроидных клеток по сравнению с мышами с PKD, не подвергнутыми трансплантации (фиг. 3c, d). В среднем для мышей с PKD показан период полужизни RBC, составляющий 19 суток, тогда как у подвергнутых генетической коррекции мышей он продлевался до 25 суток (продление на 6 суток), достигая значений, близких периоду полужизни RBC дикого типа (фиг. 3d). Таким образом, для RBC от мышей, экспрессирующих coRPK, показана кинетика выживания, промежуточная между клетками от здоровых и контрольных мышей с недостаточностью (фиг. 3c), наиболее вероятно вследствие того, что полный химеризм у этих животных не достигался (таблица 3).[00191] For transduced cells, an average of 1.65 ± 0.08 integrated vector copies per cell was shown, indicating that the LV vector with PGK-coRPK provided sufficient human RPK transgene expression to reverse hemolytic anemia. Of note, expression of the coRPK transgene resulted in an extended half-life of erythroid cells compared to non-transplanted PKD mice (Fig. 3c, d). On average, PKD mice showed an RBC half-life of 19 days, while in genetically corrected mice it was extended to 25 days (an extension of 6 days), reaching values close to the wild-type RBC half-life (Fig. 3d). Thus, RBCs from coRPK-expressing mice showed intermediate survival kinetics between cells from healthy and deficient control mice (Fig. 3c), most likely due to the fact that complete chimerism was not achieved in these animals (Table 3).

[00192] Через девять месяцев после трансплантации гемопоэтических клеток-предшественников от первичных реципиентов трансплантировали вторичным реципиентам, у которых поддерживались уровни приживления (62,89 ± 5,61%) и VCN (1,44 ± 0,08 копий) (таблица 3). Для реципиентов, подвергнутых вторичной трансплантации, показано восстановление гемопоэза множественных линий дифференцировки вплоть до 5 месяцев после трансплантации (фиг. 4) и значимое улучшение всех эритроидных параметров в PB (фиг. 5 и таблица 2). На фигуре 4a представлена диаграмма методики проточной цитометрии, применяемой для идентификации различных гемопоэтических линий дифференцировки путем мечения антителом к CD3, конъюгированным с PE, антителом к B220, конъюгированным с PE, антителом к B220, конъюгированным с PECy5, антителом к Gr1, конъюгированным с биотином, и антителом к Mac1, конъюгированным с биотином, с добавлением SAV-PE-Cy5. На фигуре 4b изображены типичные точечные диаграммы и процентные доли (фигура 4c) каждой линии дифференцировки в PB через 140 суток после трансплантации. Столбики представляют собой среднюю процентную долю ± SEM у контрольных мышей, здоровых (n=2, черный столбик), мышей с PKD (n=2, серый столбик), а также мышей с вторичной трансплантацией, экспрессирующих терапевтический трансген coRPK (n=4, заштрихованный столбик). Кроме того, интеграцию провирусов выявляли у различным образом коммитированных гемопоэтических клеток-предшественников (фиг. 6a, b), и их число оставалось постоянным с течением времени (фиг. 6c), демонстрируя стабильность генетической коррекции и подчеркивая безопасность LV с PGK-coRPK. На фигуре 6a показано число копий вектора на клетку в КОЕ из BM от отдельных мышей, подвергнутых трансплантации, через 120-170 суток после трансплантации. Также показана процентная доля трансдукции и химеризма. На фигуре 6b показано число копий провируса в клетках из различных гемопоэтических компартментов. Колонки представляют среднее ± SEM у разных групп мышей, подвергнутых трансплантации. На фигуре 6c показана кинетика интеграций провируса в клетках ВМ у отдельных подвергнутых трансплантации мышей, экспрессирующих EGFP (серые линии), и мышей, несущих трансген coRPK (черные линии).[00192] Nine months after transplantation, hematopoietic progenitor cells from primary recipients were transplanted into secondary recipients who maintained engraftment levels (62.89 ± 5.61%) and VCN (1.44 ± 0.08 copies) (Table 3) . Secondary transplant recipients showed recovery of multiple lineage hematopoiesis up to 5 months post-transplant (FIG. 4) and a significant improvement in all erythroid parameters in PB (FIG. 5 and Table 2). Figure 4a is a diagram of a flow cytometry technique used to identify different hematopoietic lineages by labeling with PE-conjugated anti-CD3 antibody, PE-conjugated anti-B220, PECy5-conjugated anti-B220, biotin-conjugated anti-Gr1, and an anti-Mac1 antibody conjugated to biotin supplemented with SAV-PE-Cy5. Figure 4b shows typical scatter plots and percentages (Figure 4c) of each lineage in PB 140 days after transplantation. Bars represent the mean percentage ± SEM in control, healthy (n=2, black bar), PKD mice (n=2, gray bar), and secondary transplant mice expressing the therapeutic coRPK transgene (n=4, shaded bar). In addition, provirus integration was detected in variously committed hematopoietic progenitor cells (Fig. 6a,b) and their number remained constant over time (Fig. 6c), demonstrating the stability of genetic modification and highlighting the safety of LV with PGK-coRPK. Figure 6a shows the number of copies of the vector per cell in CFU from BM from individual transplanted mice, 120-170 days after transplantation. The percentage of transduction and chimerism is also shown. Figure 6b shows the number of copies of the provirus in cells from different hematopoietic compartments. The columns represent the mean±SEM of different groups of transplanted mice. Figure 6c shows the kinetics of provirus integrations in BM cells in individual transplanted mice expressing EGFP (gray lines) and mice carrying the coRPK transgene (black lines).

Пример 2Example 2

Экспрессия RPK, осуществляемая с помощью лентивируса, нормализует эритроидную дифференцировку и обеспечивает продуцирование функциональных зрелых эритроцитовExpression of RPK by lentivirus normalizes erythroid differentiation and ensures the production of functional mature erythrocytes

Для мышей с PKD показано характерная экспансия эритроидного компартмента, вызванное компенсаторным механизмом эритропоэза (Min-oo et al 2004). Исследование паттерна эритроидной дифференцировки у мышей, подвергнутых трансплантации, указывало на то, что эктопическая экспрессия RPK обращала этот механизм (фиг. 7a, b). Для мышей, экспрессирующие PKD и EGFP, показано преобладание незрелых эритроидных предшественников (субпопуляция I: проэритробласты, и субпопуляция II: базофильные эритробласты) в BM и селезенке, а также заметное падение числа поздних эритроидных клеток (популяция IV: ретикулоциты и зрелые эритроциты), тогда как для мышей, подвергнутых трансплантации клеток, трансдуцированных LV с coRPK, показано значимое снижение числа незрелых эритроидных предшественников (субпопуляции I и II) в BM и селезенке, а также значимое повышение самого позднего эритроидного компартмента (субпопуляция IV), что эквивалентно здоровым мышам (фиг. 7a, b). Кроме того, в отличие от мышей, экспрессирующих PKD и EGFP, для мышей, несущих трансген coRPK, показано значимое снижение уровней эритропоэтина (Epo) в плазме крови (фиг. 7c). На фигуре 8a показаны общее число КОЕ для селезенки, а на фигуре 8b оно показано для костного мозга через 140 суток после трансплантации. Точки представляют число колоний на анализируемую мышь, а линии представляют среднее ± SEM в каждой группе. Статистический анализ данных проводили с помощью непараметрического критерия Краскела-Уоллиса. Нормализация эритропоэза у мышей с PKD, обработанных терапевтическим вектором, сопровождалась снижением содержания числа предшественников в селезенке до нормальных уровней (фиг. 8a), хотя изменения содержания КОЕ в BM не отмечалось (фиг. 8b).PKD mice show a characteristic expansion of the erythroid compartment caused by a compensatory mechanism of erythropoiesis (Min-oo et al 2004). Examination of the pattern of erythroid differentiation in transplanted mice indicated that ectopic expression of RPK reversed this mechanism (Fig. 7a,b). For mice expressing PKD and EGFP, a predominance of immature erythroid progenitors (subpopulation I: proerythroblasts, and subpopulation II: basophilic erythroblasts) in the BM and spleen is shown, as well as a marked drop in the number of late erythroid cells (population IV: reticulocytes and mature erythrocytes), then both mice transplanted with cells transduced with LV with coRPK showed a significant decrease in the number of immature erythroid progenitors (subpopulations I and II) in the BM and spleen, as well as a significant increase in the latest erythroid compartment (subpopulation IV), equivalent to healthy mice (Fig. 7a, b). In addition, in contrast to mice expressing PKD and EGFP, mice carrying the coRPK transgene showed a significant decrease in plasma erythropoietin (Epo) levels (Fig. 7c). Figure 8a shows the total number of CFU for the spleen, and figure 8b shows it for the bone marrow 140 days after transplantation. The dots represent the number of colonies per mouse analyzed, and the lines represent the mean ± SEM in each group. Statistical analysis of the data was performed using the nonparametric Kruskal-Wallis test. Normalization of erythropoiesis in PKD mice treated with the therapeutic vector was accompanied by a decrease in the number of progenitors in the spleen to normal levels (Fig. 8a), although there was no change in the content of CFU in BM (Fig. 8b).

Пример 3Example 3

Трансплантация клеток, трансдуцированных лентивирусным вектором с coRPK, обращает экстрамедуллярный эритропоэз и патологию органаTransplantation of cells transduced with coRPK lentiviral vector reverses extramedullary erythropoiesis and organ pathology

[00193] Вследствие активного разрушения эритроцитов с недостаточностью RPK у мышей, экспрессирующие PKD и EGFP, проявляется острая спленомегалия с повышением массы и размера селезенки, составляющим более 200% по сравнению со здоровыми контролями (фиг. 9a, b). Также у этих животных наблюдали дезорганизованную структуру ткани селезенки и расширение красной пульпы селезенки, это указывает на интенсивный экстрамедуллярный эритропоэз, что также подтверждается присутствием кластеров эритроидных клеток на срезах печени у животных, экспрессирующих PKD и EGFP (фиг. 9c). Следует отметить, что эктопическая экспрессия трансгена coRPK полностью обращала патологию селезенки и печени у мышей, подвергнутых генетической коррекции, с уменьшением скоплений RBC и нормализацией гистологической структуры и размера селезенки (фиг. 9). Кроме того, гистологические исследования показали полное отсутствие отложений железа в печени мышей, подвергнутых генетической коррекции, тогда как у мышей с PKD как из группы, не подвергнутой трансплантации, так и из группы, подвергнутой трансплантации HSC, трансдуцированными вектором, несущим EGFP, проявлялось интенсивное перенасыщение железом вследствие непрерывного процесса гемолиза (фиг. 9c). В целом, трансплантация HSC, подвергнутых генетической коррекции, мышам с PKD восстанавливала нормальный статус эритропоэза и все вторичные эффекты, вызванные гемолитической анемией.[00193] Due to the active destruction of RPK-deficient erythrocytes, mice expressing PKD and EGFP exhibit acute splenomegaly with an increase in spleen mass and size greater than 200% compared to healthy controls (Fig. 9a, b). Also in these animals, a disorganized structure of the splenic tissue and expansion of the red pulp of the spleen was observed, indicating intense extramedullary erythropoiesis, which is also confirmed by the presence of clusters of erythroid cells on liver sections in animals expressing PKD and EGFP (Fig. 9c). Of note, ectopic expression of the coRPK transgene completely reversed spleen and liver pathology in genetically corrected mice, with a reduction in RBC aggregations and normalization of the histological structure and size of the spleen (Fig. 9). In addition, histological studies showed a complete absence of iron deposits in the liver of genetically corrected mice, while PKD mice from both the non-transplanted group and the HSC transplanted group transduced with the EGFP-carrying vector showed intense supersaturation. iron due to the continuous process of hemolysis (Fig. 9c). Overall, transplantation of genetically corrected HSCs into PKD mice restored the normal status of erythropoiesis and all secondary effects caused by hemolytic anemia.

Пример 4Example 4

Экспрессия, осуществляемая с помощью LV с PGK-coRPK, восстанавливает путь гликолиза в RBC без модификации метаболического равновесия WBCExpression driven by LV with PGK-coRPK restores the glycolysis pathway to RBC without modifying WBC metabolic equilibrium

Далее выполняли расширенный метаболомный анализ всех мышей, подвергнутых трансплантации, и контрольных мышей для исследования функциональной коррекции ферментативной активности RPK. Следуя стратегии нецелевого профилирования, наблюдали значимые изменения промежуточных соединений гликолиза в RBC у разных групп, с идентификацией трех широких кластеров паттернов метаболитов с отличающимися тенденциями (фиг. 10a). Для RBC от мышей, экспрессирующих coRPK, показано повышение уровней метаболитов из кластера 1, аналогично здоровым контролям, но в отличие от мышей, подвергнутых трансплантации, которые несли трансген EGFP. Подобный образом, кластер 3 отражал тенденцию снижения метаболитов у мышей, подвергнутых генетической коррекции, аналогично мышам дикого типа, и но в отличие от мышей, экспрессирующих EGFP. Однако для кластера 2 из анализа 1 показано отсутствие различий профиля метаболитов у групп мышей, подвергнутых трансплантации (мышей, экспрессирующих EGFP и coRPK) (фиг. 10a). Нецелевое метаболическое профилирование также показало, что генетическая модификация была способна модифицировать некоторые важные промежуточные соединения гликолиза с достижением повышения уровней ATФ (фиг. 10b), AДФ (фиг. 10c) и пирувата (фиг. 10d) в эритроцитах, выделенных от мышей, подвергнутых трансплантации HSC, трансдуцированными LV с PGK-coRPK. Учитывая тенденции для данных метаболитов, затем анализировали другие метаболиты, локализованные вблизи реакции, катализируемой PK, с применением подхода целевого профилирования. Уровни прямого субстрата PK, фосфоенолпирувата (PEP) (фиг. 10e), и 3-фосфоглицерата (3-PG) (фиг. 10f), локализованного в противоположном направлении от катализируемой PK реакции, приближались к уровням у здоровых контрольных мышей. Эритроциты с недостаточностью, экспрессирующие трансген coRPK, также продуцировали повышенное количество D-лактата (фиг. 10g), конечного продукта анаэробного гликолиза, по сравнению с мышами, экспрессирующими PKD и EGFP. Чтобы протестировать, была ли компенсация метаболитов гликолиза результатом нормализации активности PK в зрелых эритроцитах, измеряли активность этого фермента и нормализовали ее относительно активности гексокиназы, чтобы избежать влияния высоких количеств ретикулоцитов у животных с недостаточностью. RBC очищали, пропуская через колонку c целлюлозой, чтобы предотвратить контаминацию активностью лейкоцитарной PK. Полную компенсацию активности PK наблюдали у животных, экспрессирующих coRPK, у которых достигались отношения, подобные таковым, полученным у здоровых животных дикого типа и нормальных здоровых добровольных доноров крови (фиг. 11). На фиг. 11a показана активность пируваткиназы, на фиг. 11b показана активность гексокиназы, а на фиг. 11c показано отношение ферментативных активностей пируваткиназы и гексокиназы в RBC от контрольных мышей и мышей, подвергнутых трансплантации трансдуцированных клеток. RBC выделяли из образцов крови путем пропускания через колонку с целлюлозой, чтобы избавиться от посторонней активности лейкоцитарной PK, и подвергали оценке ферментативной активности. Черные столбики - здоровые мыши (n=2); белые столбики - мыши, подвергнутые трансплантации клеток, трансдуцированных экспрессирующим EGFP вектором (n=3); заштрихованные столбики - мыши, подвергнутые трансплантации клеток, трансдуцированных экспрессирующим coRPK вектором (n=3). Столбики с заливкой клетками представляют значения здорового волонтера (n=1). Данные представлены в виде среднего ± SEM каждой группы.Next, an extended metabolomic analysis of all transplanted and control mice was performed to investigate the functional correction of RPK enzymatic activity. Following a non-targeted profiling strategy, significant changes in RBC glycolysis intermediates were observed across groups, with the identification of three broad clusters of metabolite patterns with distinct trends (Fig. 10a). RBCs from coRPK-expressing mice showed increased levels of metabolites from cluster 1, similar to healthy controls, but in contrast to transplanted mice that carried the EGFP transgene. Similarly, cluster 3 showed a trend towards reduced metabolites in genetically corrected mice, similar to wild-type mice, but in contrast to mice expressing EGFP. However, cluster 2 from analysis 1 showed no difference in metabolite profile between groups of transplanted mice (mice expressing EGFP and coRPK) (FIG. 10a). Non-targeted metabolic profiling also showed that genetic modification was able to modify several important glycolysis intermediates to achieve increased levels of ATP (Fig. 10b), ADP (Fig. 10c), and pyruvate (Fig. 10d) in erythrocytes isolated from transplanted mice. HSC transduced with LV with PGK-coRPK. Given the trends for these metabolites, other metabolites localized near the PK catalyzed reaction were then analyzed using a targeted profiling approach. Levels of the direct PK substrate, phosphoenolpyruvate (PEP) (FIG. 10e), and 3-phosphoglycerate (3-PG) (FIG. 10f), located in the opposite direction from the PK catalyzed reaction, approached levels in healthy control mice. Deficient erythrocytes expressing the coRPK transgene also produced increased amounts of D-lactate (Fig. 10g), an end product of anaerobic glycolysis, compared to mice expressing PKD and EGFP. To test whether the compensation of glycolysis metabolites was the result of normalization of PK activity in mature erythrocytes, the activity of this enzyme was measured and normalized to that of hexokinase to avoid the influence of high reticulocyte counts in deficient animals. RBCs were purified by passing through a cellulose column to prevent contamination with leukocyte PK activity. Complete compensation of PK activity was observed in coRPK expressing animals, which achieved ratios similar to those obtained in healthy wild-type animals and normal healthy voluntary blood donors (Fig. 11). In FIG. 11a shows pyruvate kinase activity, FIG. 11b shows hexokinase activity and FIG. 11c shows the ratio of pyruvate kinase and hexokinase enzyme activities in RBCs from control mice and mice transplanted with transduced cells. RBC was isolated from blood samples by passing through a cellulose column to get rid of extraneous leukocyte PK activity and subjected to enzymatic activity evaluation. Black bars - healthy mice (n=2); white bars - mice transplanted with cells transduced with an EGFP-expressing vector (n=3); shaded bars - mice transplanted with cells transduced with coRPK-expressing vector (n=3). Bars filled with cells represent healthy volunteer values (n=1). Data are presented as mean ± SEM of each group.

[00194] Анализ главных компонент показал, что паттерн метаболитов в RBC отличался в зависимости от группы и заметно отличался от профиля WBC (фиг. 12a). Напротив, подгруппы WBC группировались вместе при очень незначительном различии между группами, что указывает на отсутствие изменений в метаболическом равновесии лейкоцитов при экспрессии эктопической coRPK (фиг. 12a). Кроме того, специфические изменения метаболитов, наблюдаемые при нецелевом профилировании RBC, отсутствовали в WBC (фиг. 12b-d).[00194] Principal component analysis showed that the pattern of metabolites in RBC differed depending on the group and differed markedly from the WBC profile (Fig. 12a). In contrast, WBC subgroups clustered together with very little difference between groups, indicating no change in leukocyte metabolic balance when ectopic coRPK was expressed (Fig. 12a). In addition, the specific metabolite changes seen with non-targeted RBC profiling were absent in WBC (Fig. 12b-d).

Пример 5Example 5

Клетки, трансдуцированные LV с PGK-coRPK, обеспечивают поликлональное гемопоэтическое восстановление без доказательств генотоксичности вектораCells transduced with LV with PGK-coRPK provide polyclonal hematopoietic recovery without evidence of vector genotoxicity

[00195] Профиль интеграции LV, несущих один из трансгенов coRPK или EGFP, анализировали у мышей, подвергнутых трансплантации. Исходя из профиля интеграции LV по всему геному, каждая вставка создает уникальную генетическую метку, которую можно использовать для отслеживания клонального поведения в отдельных трансдуцированных клетках. Геномную ДНК (гДНК) получали из WBC и клеток BM от мышей, подвергнутых первичной и вторичной трансплантации, а также из пулов трансдуцированных клеток перед трансплантацией (клетки Lin-). Опосредованную линейной амплификацией ПЦР (LAM-PCR) (фиг. 13 и 14) применяли для амплификации мест соединений вектор/геном и для идентификации сайтов вставки (IS) вектора. На фигуре 13 показаны сайты интеграции вектора, идентифицированные путем LAM-PCR-амплификации мест соединения 3’-LTR вектора-геном. Использовали автоматизированную систему MultiNA с получением паттерна, характеризующегося несколькими полосками. Полоска внутреннего контроля (IC), полученного на основе векторного остова Tsp509I, показана стрелкой. На фигуре 14 показаны сайты интеграции вектора, идентифицированные путем LAM-PCR-амплификации мест соединения 3’-LTR вектора-геном. Использовали автоматизированную систему MultiNA с получением паттерна, характеризующегося несколькими полосками. Полоска внутреннего контроля (IC), полученного на основе векторного остова HpyCH4IV5, показана стрелкой.[00195] The integration profile of LVs carrying one of the coRPK or EGFP transgenes was analyzed in transplanted mice. Based on the genome-wide integration profile of LV, each insert creates a unique genetic tag that can be used to track clonal behavior in individual transduced cells. Genomic DNA (gDNA) was obtained from WBC and BM cells from mice subjected to primary and secondary transplantation, as well as from pools of transduced cells before transplantation (cells Lin - ). Linear amplification-mediated PCR (LAM-PCR) (FIGS. 13 and 14) was used to amplify vector/genome junctions and to identify insertion sites (IS) of the vector. Figure 13 shows vector integration sites identified by LAM-PCR amplification of vector-genome 3'-LTR junctions. An automated MultiNA system was used to obtain a pattern characterized by several stripes. An internal control (IC) strip derived from the Tsp509I vector backbone is indicated by an arrow. Figure 14 shows vector integration sites identified by LAM-PCR amplification of vector-genome 3'-LTR junctions. An automated MultiNA system was used to obtain a pattern characterized by several stripes. An internal control (IC) strip derived from the HpyCH4IV5 vector backbone is indicated by an arrow.

[00196] Продукты ПЦР секвенировали с помощью платформы MiSeq Illumina и полученные последовательности картировали в геноме мыши с помощью биоинформационного технологического процесса и фильтровали в отношении конфликтов, как описано выше в разделе Способы (фиг. 15). На фигуре 15 изображена общая схема анализа картирования сайта интеграции, выполненного на мышах, подвергнутых трансплантации генетически модифицированных гемопоэтических клеток-предшественников. Анализировали образцы костного мозга и белых кровяных клеток от мышей, подвергнутых трансплантации, относящиеся к двум независимым экспериментам (таблица 3) и собранные в разные моменты времени после трансплантации, как описано во вспомогательных способах после показанного технологического процесса.[00196] The PCR products were sequenced using the MiSeq Illumina platform and the resulting sequences were mapped into the mouse genome using a bioinformatics workflow and filtered for conflicts as described above in Methods (FIG. 15). Figure 15 depicts a general outline of an integration site mapping assay performed on mice transplanted with genetically modified hematopoietic progenitor cells. Bone marrow and white blood cell samples from transplanted mice were analyzed, referring to two independent experiments (Table 3) and collected at different time points after transplantation, as described in the auxiliary methods following the shown workflow.

[00197] Всего картировали 5173892 ридов секвенирования в геноме мыши, подвергнутой трансплантации, с получением 2220 уникальных сайтов интеграции вектора. Геномное распределение IS из двух независимых экспериментов соответствовало сообщаемой ранее предпочтительной интеграции LV в пределах единиц транскрипции (особенно в пределах первых 50 т. о. в направлении по ходу транскрипции от сайта начала транскрипции -TSS-) (фиг. 16a), что показывает отсутствие отклонения в сторону какой-либо конкретной хромосомы в геноме мыши (фиг. 16b). На фигуре 16a представлена плотность распределения сайтов интеграции (IS) вблизи сайта начала транскрипции (TSS) ближайшего гена RefSeq с охватом 500 т. о. в направлении против хода транскрипции и в направлении по ходу транскрипции от TSS. Числа вверху представляют собой число IS, выявленных для всех образцов и моментов времени. На фигуре 16b показано распределение сайтов интеграции LV по хромосомам у мышей, подвергнутых трансплантации, экспрессирующих трансген EGFP (черные столбики) или терапевтический трансген coRPK (серые столбики), не показывающее отклонения в сторону какой-либо конкретной хромосомы.[00197] A total of 5,173,892 sequencing reads were mapped into the transplanted mouse genome, yielding 2220 unique vector integration sites. The genomic distribution of IS from two independent experiments was consistent with the previously reported preferential integration of LV within transcription units (especially within the first 50 kb downstream of the transcription start site -TSS-) (Fig. 16a), showing no bias towards any particular chromosome in the mouse genome (Fig. 16b). Figure 16a shows the distribution density of integration sites (IS) near the transcription start site (TSS) of the nearest RefSeq gene covering 500 kb. upstream and downstream of the TSS. The numbers at the top represent the number of ISs found for all samples and time points. Figure 16b shows the chromosomal distribution of LV integration sites in transplanted mice expressing the EGFP transgene (black bars) or the coRPK therapeutic transgene (gray bars), showing no bias towards any particular chromosome.

[00198] Безопасность генной терапии на основе LV с PGK-coRPK исследовали с помощью оценки обилия клонов, вычисляя процентную долю числа последовательностей для каждого IS (клональная метка) относительно общего числа последовательностей в наборе данных. Точечные диаграммы и представления в виде тепловой карты относительного обилия каждого IS, полученные для каждой мыши (фиг. 17, 18 и 19), показали большие флуктуации клонального состава у разных мышей и в in vitro культивируемых клетках Lin-. На фигуре 17 представлена диаграмма отслеженных интеграций, которые были общими для мышей, представляющих собой первичных и вторичных реципиентов, несущих терапевтический LV-вектор с PGK-coRPK. Объединены интеграции, выявленные у каждой мыши в любом органе и в любой момент времени. Вторичные реципиенты получали объединенный BM от мышей, подвергнутых трансплантации coRPK11-14. Остальные из выявленных IS выявляли либо у первичных, либо у вторичных реципиентов. Числа в ячейках показывают представленность соответствующей интеграции в виде процентной доли у упомянутой мыши. В дополнение к фильтру >5%, применяемому в анализе интеграции, исключали все интеграции с числом последовательностей <3. На фигуре 19 представлена в виде точечной диаграммы обилие клонов объединенных интеграций у каждой мыши в костном мозге. Относительная процентная доля (ось y) каждого сайта интеграции подсчитана относительно общего числа ридов последовательностей, полученных в каждом наборе данных. Аналогично клеткам, трансдуцированными co-RPK (фиг. 17), диаграмма показывает, что у подавляющего большинства мышей, подвергнутых трансплантации, показан поликлональный паттерн репопуляции гемопоэтических клеток.[00198] The safety of LV-based gene therapy with PGK-coRPK was investigated by assessing the abundance of clones, calculating the percentage of the number of sequences for each IS (clonal tag) relative to the total number of sequences in the data set. Dot plots and heat map representations of the relative abundance of each IS obtained for each mouse (FIGS. 17, 18 and 19) showed large fluctuations in clonal composition across mice and in in vitro cultured Lin cells. Figure 17 is a graph of traced integrations that were common between primary and secondary recipient mice carrying the therapeutic LV vector with PGK-coRPK. The integrations identified in each mouse in any organ and at any point in time are combined. Secondary recipients received pooled BM from mice transplanted with coRPK11-14. The rest of the identified IS were detected either in primary or secondary recipients. The numbers in the cells show the representation of the corresponding integration as a percentage in the mentioned mouse. In addition to the >5% filter applied in the integration assay, all integrations with <3 sequences were excluded. The figure 19 presents in the form of a scatter plot the abundance of clones of pooled integrations in each mouse in the bone marrow. The relative percentage (y-axis) of each integration site is calculated relative to the total number of sequence reads obtained in each dataset. Similar to cells transduced with co-RPK (FIG. 17), the diagram shows that the vast majority of transplanted mice show a polyclonal hematopoietic cell repopulation pattern.

[00199] Кроме того, можно было понять, что в случае некоторых образцов небольшое число интеграций приводило к большому количеству ридов последовательностей (фиг. 17 и 18), выявляя поликлональный паттерн репопуляции трансдуцированных HSC. Кроме того, отслеженная интеграция, общая для мышей, подвергнутых первичной трансплантации, несущих терапевтический LV с PGK-coRPK, и мышей, подвергнутых последующей вторичной трансплантации, показывала отсутствие большого совместного присутствия интеграций у разных групп, что подтверждает отсутствие клонального доминирования (фиг. 18).[00199] In addition, it could be understood that in the case of some samples, a small number of integrations led to a large number of sequence reads (Fig. 17 and 18), revealing a polyclonal repopulation pattern of transduced HSCs. In addition, tracked integration shared between primary transplanted mice bearing therapeutic LV with PGK-coRPK and post-secondary transplanted mice showed no large co-presence of integrations across groups, confirming the absence of clonal dominance (Fig. 18) .

[00200] Чтобы определить, присутствовали ли отличительные признаки инсерционного мутагенеза у мышей, подвергнутых трансплантации, оценивали появление общих сайтов вставки (CIS), аналогично проводящимся клиническим испытаниям, связанными с LV. CIS представляют собой инсерционные горячие точки, которые могут возникать в результате смещения интеграции во время трансдукции или in vivo отбора клонов, содержащих интеграции вектора, которые придают преимущество для роста. CIS идентифицировали с применением алгоритма из работы Abel и соавт. и критерия Граббса для выбросов, при этом не были выявлены CIS и, таким образом, отсутствовали какие-либо тревожные признаки генотоксичности при таком считывании данных. Более того, анализ генной онтологии (GO) не выявил смещения в сторону классов генов, вовлеченных в рак, пролиферацию клеток или регуляцию апоптоза в каких-либо из наборов данных по интеграции, отсортированных по распределению в тканях, моменту времени или обилию клонов репопулирующих гемопоэтических клеток (фиг. 20). На фигуре 20 представлен профиль геномной интеграции LV. Анализ генной онтологии (GO) выполняли с применением программного обеспечения GREAT на образцах от мыши, подвергнутой трансплантации. Все данные по интеграциям, полученные в данном исследовании (N=2220), показали превалирование генных функций, указанных в левой части фигуры. Чтобы изучить, были ли наиболее распространенные интеграции обогащены с точки зрения определенных классов генов, выбирали все сайты интеграции с относительным числом последовательностей >5% от всего набора данных (показаны на фиг. 17), что показало отсутствие превалирования классов генов GO.[00200] To determine whether hallmarks of insertional mutagenesis were present in transplanted mice, the appearance of common insertion sites (CIS) was assessed, similar to ongoing clinical trials associated with LV. CISs are insertional hot spots that can result from integration bias during transduction or in vivo selection of clones containing vector integrations that confer a growth advantage. CIS was identified using the algorithm from Abel et al. and Grubbs' test for outliers, no CIS was detected and thus there were no warning signs of genotoxicity in this reading. Moreover, gene ontology (GO) analysis did not reveal bias towards gene classes involved in cancer, cell proliferation, or regulation of apoptosis in any of the integration datasets sorted by tissue distribution, time point, or abundance of repopulating hematopoietic cell clones. (Fig. 20). Figure 20 shows the genomic integration profile of LV. Gene ontology analysis (GO) was performed using GREAT software on transplanted mouse samples. All data on integrations obtained in this study (N=2220) showed the prevalence of gene functions indicated on the left side of the figure. To examine whether the most common integrations were enriched in terms of certain gene classes, all integration sites with relative sequence numbers >5% of the total dataset were selected (shown in Fig. 17), showing no predominance of GO gene classes.

[00201] Данные результаты означают нейтральность интеграции вектора и демонстрируют безопасность LV с PGK-coRPK в доклинических исследованиях.[00201] These results indicate neutral vector integration and demonstrate the safety of LV with PGK-coRPK in preclinical studies.

Пример 6Example 6

Клиническое испытание на людяхHuman clinical trial

[00202] Клиническое испытание проводили для оценки безопасности и предварительной эффективности трансплантации аутологических гемопоэтических стволовых клеток (HSCT) с применением лекарственного продукта EU/3/14/1130 (аутологические CD34+ гемопоэтические стволовые клетки, трансдуцированные лентивирусным вектором, содержащим ген RPK) у пациентов с недостаточностью пируваткиназы с тяжелой и зависимой от переливания крови анемией, не поддающейся лечению с помощью спленэктомии, в анамнезе.[00202] A clinical trial was conducted to evaluate the safety and preliminary efficacy of autologous hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) using drug product EU/3/14/1130 (autologous CD34+ hematopoietic stem cells transduced with a lentiviral vector containing the RPK gene) in patients with deficiency pyruvate kinase with a history of severe and transfusion-dependent anemia refractory to treatment with splenectomy.

[00203] ODD EU/3/14/1130 содержит самоинактивирующийся лентивирусный вектор, экспрессирующий кодон-оптимизированный вариант терапевтического гена PKLR человека (фигура 21).[00203] ODD EU/3/14/1130 contains a self-inactivating lentiviral vector expressing a codon-optimized variant of the therapeutic human PKLR gene (Figure 21).

[00204] Самоинактивирующиеся лентивирусные векторы (SIN-LV) обеспечивают более надежную экспрессию (Ellis 2005) и являются менее восприимчивыми к транскрипционному сайленсингу, чем гамма-ретровирусные векторы (Pfeifer, Ikawa et al. 2002). Для них также показан намного более безопасный профиль интеграции (Schroder, Shinn et al. 2002), (Mitchell, Beitzel et al. 2004), (Wu, Li et al. 2003), а также вследствие делеции размером 400 п. о., которую они несут в последовательности 3’-LTR (Miyoshi, Blomer et al. 1998) (Zufferey, Dull et al. 1998), экспрессия трансгена регулируется внутренними промоторами, что повышает безопасность генетической модификации на основе LV.[00204] Self-inactivating lentiviral vectors (SIN-LV) provide more robust expression (Ellis 2005) and are less susceptible to transcriptional silencing than gamma retroviral vectors (Pfeifer, Ikawa et al. 2002). They also show a much safer integration profile (Schroder, Shinn et al. 2002), (Mitchell, Beitzel et al. 2004), (Wu, Li et al. 2003), and due to a 400 bp deletion, which they carry in the 3'-LTR sequence (Miyoshi, Blomer et al. 1998) (Zufferey, Dull et al. 1998), transgene expression is regulated by internal promoters, which increases the safety of LV-based genetic modification.

[00205] Векторная последовательность приемлемого лентивирусного вектора также включает несколько модификаций для улучшения экспрессии и безопасности трансгена в клетках-мишенях.[00205] The vector sequence of the acceptable lentiviral vector also includes several modifications to improve the expression and safety of the transgene in target cells.

[00206] Одна модификация заключается в применении промотора гена фосфоглицераткиназы (PGK) человека, и так характеризующегося своей стабильной in vivo активностью и улучшенными свойствами безопасности по сравнению с другими промоторами, применяемыми в генной терапии (Montini, Cesana et al. 2006, Modlich, Navarro et al. 2009, Montini, Cesana et al. 2009, Biffi, Montini et al. 2013). PGK приводит к более физиологической экспрессии трансгена и более низкой восприимчивостью к транскрипционному сайленсингу (Gerolami, Uch et al. 2000, Zychlinski, Schambach et al. 2008).[00206] One modification is the use of the human phosphoglycerate kinase (PGK) gene promoter, already characterized by its stable in vivo activity and improved safety properties compared to other promoters used in gene therapy (Montini, Cesana et al. 2006, Modlich, Navarro et al. 2009, Montini, Cesana et al. 2009, Biffi, Montini et al. 2013). PGK results in more physiological transgene expression and lower susceptibility to transcriptional silencing (Gerolami, Uch et al. 2000, Zychlinski, Schambach et al. 2008).

[00207] Другой модификацией является кодон-оптимизированный вариант кДНК PKLR (coRPK) человека для усиления стабильности мРНК после транскрипции. Для оптимизации использовали программное обеспечение GeneArt®, повышая содержание GC и удаляя криптические сайты сплайсинга, чтобы исключить транскрипционный сайленсинг, с увеличением тем самым экспрессии трансгена. Для оптимизированной последовательности coRPK показана 80,4% гомология с геном PKLR человека, при этом отсутствовали изменения в аминокислотной последовательности белка.[00207] Another modification is a codon-optimized human PKLR (coRPK) cDNA variant to enhance mRNA stability after transcription. GeneArt® software was used for optimization, increasing the GC content and removing cryptic splicing sites to eliminate transcriptional silencing, thereby increasing transgene expression. The optimized coRPK sequence showed 80.4% homology with the human PKLR gene, with no changes in the amino acid sequence of the protein.

[00208] Другой модификацией также является мутантный посттранскрипционный регуляторный элемент вируса гепатита сурков (Wpre), без какой-либо остаточной открытой рамки считывания (Schambach, Bohne et al. 2006), чтобы улучшить уровень экспрессии и стабильности терапевтического гена. Последовательности остова, промотора и Wpre* данного лентивирусного вектора (LV с PGK-coRPK) являются такими же, как последовательность, соответствующая лекарственному продукту в испытании «Lentiviral vector containing the Fanconi anemia A (FANCA) gene for the therapy of Fanconi anemia Type A patients» (№ 141/2000), а также векторный остов, используемый в проводящемся в настоящее время клиническом испытании в отношении метахроматической лейкодистрофии (MLD) (Biffi, Montini et al. 2013).[00208] Another modification is also a mutant woodchuck hepatitis virus post-transcriptional regulatory element (Wpre), without any residual open reading frame (Schambach, Bohne et al. 2006) to improve the expression level and stability of the therapeutic gene. The backbone, promoter and Wpre* sequences of this lentiviral vector (LV with PGK-coRPK) are the same as the sequence corresponding to the drug product in the Lentiviral vector containing the Fanconi anemia A (FANCA) gene for the therapy of Fanconi anemia Type A patients trial » (No. 141/2000), as well as the vector backbone used in the ongoing clinical trial for metachromatic leukodystrophy (MLD) (Biffi, Montini et al. 2013).

[00209] Механизм действия[00209] Mechanism of action

[00210] После сбора CD34+ клеток-предшественников, либо из костного мозга (BM), либо мобилизированных клеток периферической крови пациентов с PKD, их будут трансдуцировать ex vivo лекарственным продуктом, и терапевтический вектор будет интегрироваться в геном клеток. После интеграции терапевтический ген человека (coRPK) будет транскрибироваться и транслироваться в клетках с недостаточностью с продуцированием терапевтического белка RPK, которого отсутствует или снижен в зрелых эритроцитах при PKD. Трансдуцированные гемопоэтические клетки-предшественники с PKD затем будут подвергнуты генетической коррекции и, таким образом, приобретут способность продуцировать RBC с достаточными количествами ATФ для выполнения своих функций (фигура 22). Данные подвергнутые генетической коррекции гемопоэтические клетки-предшественники (которые будут входить в состав лекарственного продукта) затем будут трансплантировать обратно пациенту, при этом после приживления они будут давать нормальные эритроциты, излечивающие заболевание на всю жизнь.[00210] Once CD34 + progenitor cells have been harvested, either from bone marrow (BM) or mobilized peripheral blood cells from PKD patients, they will be transduced ex vivo with the drug product and the therapeutic vector integrated into the cells' genome. Once integrated, the human therapeutic gene (coRPK) will be transcribed and translated in deficient cells to produce the therapeutic RPK protein, which is absent or reduced in mature erythrocytes in PKD. Transduced hematopoietic progenitor cells with PKD will then be genetically corrected and thus acquire the ability to produce RBCs with sufficient amounts of ATP to perform their functions (Figure 22). These genetically corrected hematopoietic progenitor cells (which will be part of the drug product) will then be transplanted back into the patient, and after engraftment, they will give normal red blood cells that cure the disease for life.

[00211] Активное начало будет состоять из клеточной суспензии из подвергнутых коррекции гемопоэтических стволовых клеток (CD34+) с терапевтическим лентивирусным вектором PGK.coRPK.wpre, разработанным в качестве лекарственного средства для лечения редкого заболевания Европейской комиссией (ODD EU/3/14/1130) для лечения недостаточности пируваткиназы. Таким образом, данный новый медикамент должен быть включен в группу усовершенствованных терапевтических разработок в пределах подкласса генной терапии.[00211] The active principle will consist of a cell suspension of corrected hematopoietic stem cells (CD34 + ) with the therapeutic lentiviral vector PGK.coRPK.wpre developed as a rare disease drug by the European Commission (ODD EU/3/14/1130 ) for the treatment of pyruvate kinase deficiency. Thus, this new drug should be included in the group of advanced therapeutic developments within the subclass of gene therapy.

[00212] В состав активного начала будет входить суспензия генетически модифицированных клеток из расчета по меньшей мере 2 х 106 CD34+ клеток/кг массы тела, содержащих по меньшей мере 0,1 копии терапевтического вектора на клетку. Клетки будут суспендированы в солевом буфере с 2% HSA.[00212] The composition of the active principle will include a suspension of genetically modified cells at the rate of at least 2 x 10 6 CD34 + cells/kg of body weight, containing at least 0.1 copies of the therapeutic vector per cell. Cells will be suspended in saline with 2% HSA.

[00213] Конечный терапевтический продукт будут получать согласно правилам GMP, поэтому требования к продукту по его высвобождению и его инфузии у пациенту будут связаны с качеством продукта. В связи с этим такими спецификациями будут жизнеспособность клеток >30%, стерильность (тест Грама и стерильность согласно фармакопее), отсутствие микоплазмы, отсутствие репликативных конкурирующих лентивирусных частиц и демонстрация эффективности терапевтического потенциала путем выявления наличия по меньшей мере 0,1 копии вектора на клетку с помощью количественной ПЦР. Кроме того, будет проводиться изучение и научные исследования содержания гемопоэтических клеток-предшественников и числа копий вектора в них. Будут выполнены три независимых валидации со здоровыми контрольными клетками, чтобы гарантировать, что процедура достигает описанных выше требований.[00213] The final therapeutic product will be produced according to GMP rules, so the product requirements for its release and infusion into the patient will be related to the quality of the product. Therefore, these specifications would be >30% cell viability, sterility (Gram test and pharmacopeia sterility), absence of mycoplasma, absence of replicative competing lentiviral particles, and demonstration of effective therapeutic potential by detecting the presence of at least 0.1 copy of the vector per cell with using quantitative PCR. In addition, studies and scientific studies of the content of hematopoietic progenitor cells and the number of copies of the vector in them will be carried out. Three independent validations will be performed with healthy control cells to ensure that the procedure achieves the requirements described above.

[00214] Конечный продукт будет окончательно упакован в пакет для переливания, запаянный нагреванием, и, особенно в случае замораживания и хранения до инфузии его пациенту, до проведения этого будут отбираться образцы для точных контролей соответствия качеству.[00214] The final product will be finally packaged in a heat-sealed transfusion bag and, especially if frozen and stored prior to infusion into the patient, samples will be taken prior to this for precise quality control checks.

[00215] Мобилизация[00215] Mobilization

[00216] Пациентов будут мобилизовать в их соответствующих больницах, хотя двух первых пациентов будут мобилизовать в Hospital del Niño Jesús, Мадрид (Испания). Процесс мобилизации будет заключаться в применении рекомбинантного гранулоцитарного колониестимулирующего фактора (G-CSF, Neupogen, Amgen, Таузанд-Окс, Калифорния, США) при дозах, составляющих 12 мг/кг, два раза в сутки вплоть до восьми суток от рождения, плериксафора, 4-е сутки, 240 мг/кг/сутки (Mozobil®, Genzyme Europe BV, Наарден, Нидерланды), в виде четырех подкожных доз в течение 4 последовательных суток. Гемопоэтические клетки-предшественники из периферической крови будут собирать путем лейкафереза больших объемов от дня 5 мобилизации через клеточный сепаратор и согласно стандартным протоколам в Hospital Niño Jesús в Мадриде. Все инструменты и растворы маркированы согласно CE и отвечают спецификациям законодательства в отношении медицинских устройств.[00216] Patients will be mobilized at their respective hospitals, although the first two patients will be mobilized at Hospital del Niño Jesús, Madrid (Spain). The mobilization process will consist of administering recombinant granulocyte colony stimulating factor (G-CSF, Neupogen, Amgen, Thousand Oaks, CA, USA) at doses of 12 mg/kg twice daily up to eight days from birth, plerixaphora, 4 Day 2, 240 mg/kg/day (Mozobil®, Genzyme Europe BV, Naarden, The Netherlands), as four subcutaneous doses for 4 consecutive days. Hematopoietic progenitor cells from peripheral blood will be collected by high volume leukapheresis from day 5 of mobilization through a cell separator and according to standard protocols at the Hospital Niño Jesús in Madrid. All instruments and solutions are CE marked and comply with legal specifications for medical devices.

[00217] Очистка CD34+ клеток[00217] Purification of CD34 + cells

[00218] В соответствии с процессом мобилизации аферез будет проходить в больнице, где пациента подвергают мобилизации. Аферез будет обрабатываться немедленно для отбора гемопоэтических клеток-предшественников (CD34+ клеток) с помощью технологии «магнитная сортировка клеток» MACS (Miltenyi Biotec, Германия), которая позволяет разделять клетки с помощью высокого градиента магнитного поля посредством мощного постоянного магнита и разделительной колонки с ферромагнитной матрицей. Система CliniMACS (Miltenyi Biotec, Брегиш-Гладбах, Германия) состоит из компьютера (устройство CliniMACS®plus), специального программного обеспечения для отбора CD34+ клеток, набора стерильных пробирок (наборы пробирок CliniMACS), контролируемого магнитным полем реактивного стерильного устройства (набор реагентов для выделения CD34 клеток CliniMACS) и стерильного буфера (буфер PBS/EDTA CliniMACS). Используемое устройство и реагенты будут маркированы согласно СЕ и будут соответствовать спецификациям законодательства для медицинских устройств. Во время этой фазы и при последующих промывках используется неспецифический иммуноглобулин (внутривенный препарат флебогамма 5%, 0,5 г, Grifols) и человеческий альбумин (человеческий альбумин Grifols® 20%, Grifols), которые позднее удаляют путем промывки после центрифугирования. Затем будут количественно оценивать CD34+ клетки. Микробиологические контроли полученных продуктов будут выполнять путем отбора стандартных образцов на грибки, аэробные бактерии и анаэробные микроорганизмы для культивирования согласно определенным протоколам.[00218] In accordance with the mobilization process, the apheresis will take place in a hospital where the patient is being mobilized. Apheresis will be processed immediately to select hematopoietic progenitor cells (CD34 + cells) using the MACS "magnetic cell sorting" technology (Miltenyi Biotec, Germany), which allows cells to be separated using a high magnetic field gradient through a powerful permanent magnet and a separation column with a ferromagnetic matrix. The CliniMACS system (Miltenyi Biotec, Bregisch Gladbach, Germany) consists of a computer (the CliniMACS®plus device), dedicated CD34 + cell sampling software, a set of sterile tubes (CliniMACS tube sets), a magnetically controlled reactive sterile device (reagent kit for isolation of CD34 CliniMACS cells) and sterile buffer (PBS/EDTA buffer CliniMACS). The device and reagents used will be CE marked and will comply with legal specifications for medical devices. During this phase and subsequent washes, non-specific immunoglobulin (phlebogamma 5% intravenous, 0.5 g, Grifols) and human albumin (Grifols® human albumin 20%, Grifols) are used, which are later removed by washing after centrifugation. The CD34+ cells will then be quantified. Microbiological controls of the obtained products will be carried out by taking standard samples for fungi, aerobic bacteria and anaerobic microorganisms for cultivation according to certain protocols.

[00219] Трансдукция CD34+ клеток[00219] Transduction of CD34 + cells

[00220] Трансдукцию очищенных CD34+ клеток с помощью ODD EU/3/14/1130 будут выполнять в условиях GMP в пределах временного промежутка 48 часов с момента извлечения клеток из пациента (аферез). Ex-vivo культивирование клеток будет продолжаться меньше 48 часов и будет происходить согласно установленным стандартам, включая применение правильным образом составленной среды X-vivo-20 (Lonza), добавление гемопоэтических ростовых факторов (100 нг/мл hrSCF, 100 нг/мл hrFlt-3, 100 нг/мл TPO и 20 нг/мл IL-3 (все от Prepotech), 1 мкг/мл пульмозима и контролируемой концентрации 5% O2. Трансдукцию будут выполнять с помощью GMP-партии лентивируса ODD EU/3/14/1130, полученной в VIVEbiotech (Сан-Себастьян, Испания). После трансдукции клетки будут промывать в X-vivo-20 (Lonza) для конечной упаковки в пакет для переливаний, подходящий для криоконсервации. Специфические образцы будут собирать для определения того, отвечает ли конечный продукт всем уже упомянутым спецификациям для его окончательного выпуска. Для оценки стабильности продукта будут проводиться три независимые валидации. Все продукты и растворы, включая вектор, будут соответствовать спецификациям законодательства для медицинских устройств и клинического применения. Перед получением все сырье (включая расходные материалы, биологические реактивы и химические порошки) будут проверяться группой контроля качества (QC) CliniStem согласно стандартным рабочим процедурам (SOP).[00220] Transduction of purified CD34 + cells using ODD EU/3/14/1130 will be performed under GMP conditions within a time period of 48 hours from the time of extraction of cells from the patient (apheresis). Ex-vivo cell culture will last less than 48 hours and will be performed according to established standards, including the use of properly formulated X-vivo-20 medium (Lonza), the addition of hematopoietic growth factors (100 ng/ml hrSCF, 100 ng/ml hrFlt-3 , 100 ng/mL TPO and 20 ng/mL IL-3 (all from Prepotech), 1 µg/mL Pulmozyme and controlled concentration of 5% O 2. Transduction will be performed with a GMP batch of lentivirus ODD EU/3/14/1130 obtained from VIVEbiotech (San Sebastian, Spain) After transduction, cells will be washed in X-vivo-20 (Lonza) for final packaging in a transfusion bag suitable for cryopreservation Specific samples will be collected to determine if the final product meets all the specifications already mentioned for its final release.Three independent validations will be carried out to evaluate the stability of the product.All products and solutions, including the vector, will meet the specifications of the legislation for medical devices and clinical applications. Prior to receipt, all raw materials (including consumables, biological reagents, and chemical powders) will be inspected by CliniStem's Quality Control (QC) team according to Standard Operating Procedures (SOPs).

[00221] Кондиционирование[00221] Conditioning

[00222] Пациентов будут кондиционировать согласно стандартизированным и специфическим протоколам, предусматриваемым для испытания. С учетом пациента, проходящего кондиционирование, альтернативный резерв из 2 х 106 необработанных CD34+ клеток/кг будут хранить замороженными для использования в том случае, если полученный продукт не полностью восстановит гематопоэз у получающего лечение пациента.[00222] Patients will be conditioned according to standardized and specific protocols provided for testing. Considering the patient undergoing conditioning, an alternative reserve of 2 x 10 6 untreated CD34 + cells/kg will be kept frozen for use in the event that the resulting product does not completely restore hematopoiesis in the treated patient.

[00223] Инфузия[00223] Infusion

[00224] Перед проведением инфузии пациента, отвечающего критериям выбора, будут проверять на соответствие требованиям исследования. Будет регистрироваться день проведения инфузии, премедикация и используемые профилактические лекарства.[00224] Prior to infusion, an eligible patient will be screened for study eligibility. The day of infusion, premedication and prophylactic medications used will be recorded.

Пример 7Example 7

Доклиническая разработкаPreclinical development

[00225] В предыдущей работе продемонстрирована пригодность генной терапии HSC для лечения PKD у мышей при трансплантации свыше 25% клеток, подвергнутых генной коррекции. Эти результаты означают, что для достижения терапевтического эффекта в отношении PKD необходимо значительное число HSC, подвергнутых коррекции с помощью донорского гена (Zaucha, Yu et al. 2001), и высокие уровни экспрессии трансгена. Авторы настоящего изобретения разработали новый терапевтический лентивирусный вектор, предлагаемый для данного клинического испытания, который содержит эукариотический промотор гена hPGK, управляющий экспрессией кДНК PKLR, который был разработан в качестве лекарственного средства для лечения редких заболеваний в августе 2014 года (EU/3/14/1130). В отношении данного вектора провели доклинический протокол генной терапии PKD на мышиной модели заболевания. При дозировках лентивируса, основанных на клинических стандартах, эктопическая экспрессия RPK была способна нормализовать эритроидный компартмент, корректируя гематологический фенотип и обращая патологию органа. Метаболомные исследования продемонстрировали функциональную коррекцию пути гликолиза в RBC, подвергнутых генетической коррекции, при отсутствии метаболических нарушений, наблюдаемых в лейкоцитах. Следует отметить, что в случае WBC, анализируемых параллельно, показано отсутствие изменений метаболического равновесия в лейкоцитах при эктопической экспрессии RPK под действием убиквитарного промотора, такого как PGK, что исключает метаболическое преимущество лейкоцитов в качестве возможной проблемы безопасности и усиливает терапевтический потенциал вектора EU/3/14/1130.[00225] Previous work has demonstrated the suitability of HSC gene therapy for the treatment of PKD in mice transplanted with over 25% gene-corrected cells. These results imply that a significant number of HSCs corrected with the donor gene (Zaucha, Yu et al. 2001) and high levels of transgene expression are required to achieve a therapeutic effect on PKD. The present inventors have developed a new therapeutic lentiviral vector proposed for this clinical trial, which contains the eukaryotic hPGK gene promoter driving the expression of the PKLR cDNA, which was developed as a drug for the treatment of rare diseases in August 2014 (EU/3/14/1130 ). This vector was used in a preclinical PKD gene therapy protocol in a mouse model of the disease. At lentivirus dosages based on clinical standards, ectopic RPK expression was able to normalize the erythroid compartment, correcting the hematologic phenotype and reversing organ pathology. Metabolic studies have demonstrated a functional correction of the glycolysis pathway in RBCs subjected to genetic correction, in the absence of metabolic disorders observed in leukocytes. It should be noted that in the case of WBCs analyzed in parallel, no changes in the metabolic equilibrium in leukocytes were shown during ectopic expression of RPK under the action of a ubiquitous promoter such as PGK, which excludes the metabolic advantage of leukocytes as a possible safety problem and enhances the therapeutic potential of the EU/3/ vector. 14/1130.

[00226] Восстановление множественных линий дифференцировки и отсутствие какого-либо лейкозного осложнения или клональной экспансии у вторичных реципиентов после пролиферативного стресса, индуцированного ретрансплантацией BM, демонстрируют долгосрочную стабильность и безопасность протокола на основе вектора LV с PGK-coRPK. Применение эукариотического промотора гена PGK человека, который i) по-видимому, приводит к более физиологической экспрессии трансгена RPK, ii) как было доказано, является слабым трансактиватором, и iii) в настоящее время используется в клиническом испытании в отношении метахроматической лейкодистрофии (MLD), также может объяснять безопасность процедуры в целом.[00226] The recovery of multiple lineages and the absence of any leukemic complication or clonal expansion in secondary recipients after proliferative stress induced by BM retransplantation demonstrate the long-term stability and safety of the LV vector-based protocol with PGK-coRPK. The use of a eukaryotic human PGK gene promoter that i) appears to result in more physiological expression of the RPK transgene, ii) has been shown to be a weak transactivator, and iii) is currently being used in a clinical trial for metachromatic leukodystrophy (MLD), can also explain the safety of the procedure as a whole.

[00227] Чтобы оценить долгосрочную безопасность генной терапии HSC посредством анализа сайтов интеграции вектора, использовали секвенирование нового поколения для прогнозирования риска инсерционного онкогенеза в HSC. В мышином геноме картировали более чем 5173892 ридов последовательностей с получением в общей сложности 2220 уникальных IS вектора, при этом не были выявлены доказательства in vivo экспансии или отбора клонов, содержащих IS. Напротив, данные настоящего изобретения указывают на клональный состав и динамику гемопоэза после трансплантации трансдуцированных HSC у мышей, что означает истинную и стабильную генетическую in vivo модификацию HSC с течением времени. В целом, анализ паттерна интеграции вектора подчеркивает свойства безопасности LV-вектора с PGK-coRPK, который обеспечивает генетические коррекцию PKD, при отсутствии доказательств генотоксичности.[00227] To assess the long-term safety of HSC gene therapy by analyzing vector integration sites, next generation sequencing was used to predict the risk of insertional oncogenesis in HSC. More than 5,173,892 sequence reads were mapped into the mouse genome, resulting in a total of 2220 unique IS vectors, with no evidence of in vivo expansion or selection of clones containing IS. In contrast, the data of the present invention indicate the clonal composition and dynamics of hematopoiesis after transplantation of transduced HSCs in mice, implying a true and stable in vivo genetic modification of HSCs over time. Overall, the analysis of the vector integration pattern highlights the safety properties of the LV vector with PGK-coRPK, which provides a genetic correction of PKD, in the absence of evidence of genotoxicity.

Пример 8Example 8

Клиническая разработкаClinical Development

[00228] До настоящего момента никаких клинических исследований данного лекарственного продукта не проводили. Впервые заявка на предоставление помощи в составлении протоколов исследований передается в регуляторный орган. Цель авторов настоящего изобретения заключается в выполнении клинического испытания, спонсируемого Еврокомиссией. Консорциум ForGeTPKD, состоящий из различных врачей и фундаментальных исследователей Европы, был создан, чтобы сосредоточиться на исследовании PKD и разработке новых стратегий терапии. Клиническое испытание ForGeTPKD будет первым применением данного лекарственного продукта в отношении людей. Оно разработано как международное многоцентровое открытое исследование фазы I/II для оценки безопасности и эффективности трансплантации аутологических CD34+ клеток, трансдуцированных ex vivo лентивирусным вектором, содержащим ген пируваткиназы (RPK) эритроцитов (EU/3/14/1130), у пациентов с тяжелой недостаточностью пируваткиназы.[00228] To date, no clinical studies of this medicinal product have been conducted. For the first time, an application for assistance in drafting study protocols is submitted to the regulatory authority. The purpose of the authors of the present invention is to perform a clinical trial sponsored by the European Commission. The ForGeTPKD consortium, made up of various physicians and fundamental researchers from Europe, was formed to focus on PKD research and the development of new therapeutic strategies. The ForGeTPKD clinical trial will be the first human use of this medicinal product. It is designed as an international, multicentre, open-label phase I/II trial to evaluate the safety and efficacy of transplantation of autologous CD34+ cells transduced ex vivo with a lentiviral vector containing the erythrocyte pyruvate kinase (RPK) gene (EU/3/14/1130) in patients with severe pyruvate kinase deficiency. .

[00229] Регуляторный статус[00229] Regulatory status

[00230] В настоящее время лекарственный продукт не имеет разрешения на продажу. Целью Консорциума PKD является продвижение вперед клинической разработки лекарственного продукта, чтобы в конечном итоге получить разрешение на продажу.[00230] The medicinal product is not currently marketed. The aim of the PKD Consortium is to advance the clinical development of a drug product in order to eventually obtain marketing authorization.

[00231] Указанный конечный продукт будут получать с лентивирусным вектором, который получил статус лекарственного средства для лечения редких заболеваний.[00231] This final product will be produced with a lentiviral vector that has received drug designation for the treatment of orphan diseases.

[00232] Показание. Лечение недостаточности пируваткиназы.[00232] Indication. Treatment of pyruvate kinase deficiency.

[00233] Критерии. Единственным радикальным лечением PKD является аллогенная BMT, которую применяли у пациентов с зависимой от переливания тяжелой анемией, не поддающейся лечению другими способами. Однако аллогенная BMT не является широко принятым методом лечения PKD (только один пациент, о котором сообщается в литературе (Tanphaichitr, Suvatte et al. 2000)), поскольку она ассоциирована с тяжелыми осложнениями, связанными с интенсивным кондиционированием перед проведением аллогенной BMT с помощью химиотерапии или химиолучевой терапии, а также острой и хронической болезнью «трансплантат против хозяина» (GVHD). Гипотеза авторов настоящего изобретения заключается в том, что генная терапия с применением аутологических гемопоэтических стволовых клеток, трансдуцированных вирусными векторами, содержащими вариант гена дикого типа, представленная как ODD EU/3/14/1130, может предоставить потенциальную возможность для излечения таких пациентов, при этом избегая рисков GVHD, основной причины неудачи при трансплантации гемопоэтических клеток-предшественников.[00233] Criteria. The only definitive treatment for PKD is allogeneic BMT, which has been used in patients with transfusion-dependent severe anemia refractory to other treatments. However, allogeneic BMT is not a widely accepted treatment for PKD (only one patient reported in the literature (Tanphaichitr, Suvatte et al. 2000)) because it is associated with severe complications associated with intensive conditioning before allogeneic BMT with chemotherapy or chemoradiotherapy; and acute and chronic graft-versus-host disease (GVHD). The hypothesis of the present inventors is that gene therapy using autologous hematopoietic stem cells transduced with viral vectors containing the wild-type gene variant presented as ODD EU/3/14/1130 may offer the potential to cure such patients, while avoiding the risks of GVHD, a major cause of failure in hematopoietic progenitor transplantation.

[00234] Действующее вещество. Аутологические CD34+ гемопоэтические стволовые клетки, трансдуцированные лентивирусным вектором, содержащим ген пируваткиназы (RPK) эритроцитов (ODD EU/3/14/1130), которые экспрессируют вариант белка дикого типа.[00234] Active ingredient. Autologous CD34 + hematopoietic stem cells transduced with a lentiviral vector containing the erythrocyte pyruvate kinase (RPK) gene (ODD EU/3/14/1130) that express the wild-type protein variant.

[00235] Готовый продукт. Замороженные пакет, содержащий по меньшей мере 2 х 106 действующего вещества/кг массы тела пациента, которое суспендировано в солевом буфере с 2% HAS.[00235] Finished product. Frozen sachet containing at least 2 x 10 6 active ingredient/kg patient body weight, which is suspended in saline buffer with 2% HAS.

Пример 9Example 9

ФармакологияPharmacology

[00236] Завершенные исследования. Разрабатываемый лекарственный продукт включает несколько модификаций в своей последовательности, которые обеспечивают некоторые преимущества генной терапии PKD: 1) применение дизайна вектора SIN-LV обеспечило возможность относительно легко и безопасно получать исходные вирусные материалы, способные эффективно трансдуцировать HSC; 2) применение слабого и эукариотического промотора, такого как hPGK, который менее восприимчив к сайленсингу под действием метилирования (Gerolami, Uch et al. 2000), приводит к более физиологической экспрессии трансгена, с достижением терапевтических уровней при дозировке вируса (1,65 VCN) в пределах клинических стандартов (Matrai, Chuah et al. 2010); и 3) кодон-оптимизированная последовательность трансгена и присутствие мутантной последовательности Wpre повышают стабильность мРНК трансгена: в последовательность терапевтического вектора не включен репортерный ген, что предотвращает возможные проблемы с иммуногенностью (Morris, Conerly et al. 2004); (Stripecke, Carmen Villacres et al. 1999).[00236] Completed studies. The drug product under development includes several modifications in its sequence that provide some of the advantages of PKD gene therapy: 1) the use of the SIN-LV vector design made it possible to relatively easily and safely obtain viral starting materials capable of efficiently transducing HSC; 2) the use of a weak and eukaryotic promoter such as hPGK, which is less susceptible to silencing by methylation (Gerolami, Uch et al. 2000), results in more physiological expression of the transgene, reaching therapeutic levels at viral dosing (1.65 VCN) within clinical standards (Matrai, Chuah et al. 2010); and 3) the codon-optimized sequence of the transgene and the presence of the mutant Wpre sequence increase the stability of the transgene mRNA: the reporter gene is not included in the therapeutic vector sequence, which prevents possible problems with immunogenicity (Morris, Conerly et al. 2004); (Stripecke, Carmen Villacres et al. 1999).

[00237] Разрабатываемый лекарственный продукт LV с hPGK-coRPK эффективно обращал патологию PKD как у мышей с недостаточностью, подвергнутых как первичной, так и вторичной трансплантации предшественников, трансдуцированных и подвергнутых коррекции с помощью ODD EU/3/14/1130. Коррекцию осуществляли клетки, несущие в среднем 1,65 копии терапевтического трансгена на клетку.[00237] The developmental LV drug product with hPGK-coRPK effectively reversed PKD pathology in both primary and secondary progenitor transplant deficient mice transduced and corrected with ODD EU/3/14/1130. Correction was performed by cells carrying an average of 1.65 copies of the therapeutic transgene per cell.

[00238] Промотор гена PGK человека был достаточно эффективным для экспрессии клинически соответствующих уровней белка coRPK с компенсацией гемолитического фенотипа у мышей, подвергнутых трансплантации.[00238] The human PGK gene promoter was sufficiently efficient to express clinically appropriate levels of coRPK protein to compensate for the hemolytic phenotype in transplanted mice.

[00239] Генетическая коррекция была способна продлевать период полужизни RBC; нормализовать гематологические показатели и уровни ретикулоцитов; обращать компенсаторный эритропоэз, конститутивно активируемый у мышей с PKD; избавлять от патологии селезенки и печени, заметно снижать перенасыщение железом, которое является одним из осложнений PKD, опасных для жизни. Кроме того, эктопическая экспрессия RPK человека корректировала энергетический дефект в RBC без изменения метаболического равновесия в WBC, что подчеркивает эффективность и безопасность лекарственного продукта.[00239] Genetic modification was able to extend the half-life of RBC; normalize hematological parameters and reticulocyte levels; reverse compensatory erythropoiesis constitutively activated in PKD mice; get rid of the pathology of the spleen and liver, significantly reduce iron overload, which is one of the life-threatening complications of PKD. In addition, human RPK ectopic expression corrected the energy defect in the RBC without altering the metabolic balance in the WBC, highlighting the efficacy and safety of the drug product.

Пример 10Example 10

Проводящиеся исследованияOngoing research

[00240] Трансдукция гемопоэтических клеток-предшественников человека от здоровых доноров и пациенты с PKD для исследования: 1) эффективности трансдукции ODD EU/3/14/1130 в человеческие клетки; 2) определения оптимального числа копий вектора/клетка для получения эффективной и терапевтической экспрессии терапевтического белка RPK и 3) определения оптимальных условий для получения терапевтических уровней трансдукции без потери потенциала гемопоэтических стволовых клеток.[00240] Transduction of human hematopoietic progenitor cells from healthy donors and PKD patients to study: 1) transduction efficiency of ODD EU/3/14/1130 into human cells; 2) determining the optimal vector copy number/cell to obtain efficient and therapeutic expression of the therapeutic RPK protein; and 3) determining the optimal conditions to obtain therapeutic levels of transduction without loss of hematopoietic stem cell potential.

[00241] Планируемые исследования включают создание условий для крупномасштабной трансдукции на оборудовании GMP, а также предварительную валидацию и 3 валидационных исследования для установки оптимальных условий для достижения требуемых спецификаций, определенных для конечного терапевтического продукта.[00241] Planned studies include setting up large-scale transduction on GMP equipment, as well as pre-validation and 3 validation studies to establish optimal conditions to achieve the required specifications defined for the final therapeutic product.

[00242] Токсикология[00242] Toxicology

[00243] Завершенные исследования включают следующее: 1) эктопическая экспрессия RPK человека корректировала энергетический дефект в RBC без изменения метаболического равновесия в WBC; 2) анализ геномной интеграции вектора продемонстрировал, что (i) анализ относительного обилия клонов специфических клеток выявил олигоклональное восстановление гемопоэтических клеток у некоторых мышей, что показывает отсутствие клонального доминирования у любых мышей, подвергнутых первичной и вторичной трансплантации; (ii) общие сайты интеграции (CIS, плотные кластеры интеграций вектора в определенных промежутках генома), считающиеся отличительным признаком инсерционного мутагенеза, не показали признаков генотоксичности, отсутствовало аномальное обогащение CIS с течением времени, а CIS, выявленные в двух независимых экспериментах по генной терапии, выполненных на мышах, не были представлены большим числом последовательностей и не были нацелены преимущественно на онкогены; (iii) анализ генной онтологии (GO) генов, на которые нацеливалась интеграция лентивируса, и исследование положения интеграций вектора в специфические области генома продемонстрировали отсутствие смещения в сторону класса генов, вовлеченных в рак, пролиферацию клеток или регуляцию апоптоза; и (iv) общий анализ интеграции лекарственного продукта не показал никаких признаков генотоксичности.[00243] Completed studies include the following: 1) human RPK ectopic expression corrected the energy defect in the RBC without altering the metabolic balance in the WBC; 2) analysis of genomic integration of the vector showed that (i) analysis of the relative abundance of specific cell clones revealed oligoclonal recovery of hematopoietic cells in some mice, indicating the absence of clonal dominance in any mice subjected to primary and secondary transplantation; (ii) common integration sites (CIS, dense clusters of vector integrations at specific intervals of the genome), considered a hallmark of insertional mutagenesis, did not show signs of genotoxicity, there was no abnormal enrichment of CIS over time, and CIS identified in two independent gene therapy experiments, performed on mice were not represented by a large number of sequences and were not targeted primarily at oncogenes; (iii) gene ontology (GO) analysis of genes targeted by lentivirus integration and examination of the position of vector integrations in specific regions of the genome demonstrated no bias towards the class of genes involved in cancer, cell proliferation, or regulation of apoptosis; and (iv) overall drug product integration analysis showed no evidence of genotoxicity.

[00244] Планируемые исследования включают следующее: 1) анализ получения рекомбинантных компетентных лентивирусов (RCL): T-лимфоциты человека от здоровых доноров и от пациентов с PKD будут трансдуцировать ODD EU/3/14/1130 и культивировать in vitro в течение длительных периодов времени; присутствие вирусного белка p24 будут анализировать в супернатантах с помощью ELISA для оценки потенциального получения RCL, и 2) биораспределение лекарственного продукта: гемопоэтические клетки-предшественники мыши будут трансдуцировать с помощью ODD EU/3/14/1130 и трансплантировать облученным летальными дозами реципиентам; Животных будут умерщвлять через один месяц после трансплантации и различные органы (половые железы, печень, почка, головной мозг, костный мозг, селезенка и периферическая кровь) будут анализировать в отношении присутствия ДНК вектора; и 3) интегром вектора в клетках человека: гемопоэтические клетки-предшественники от здоровых доноров и от пациентов с PKD будут трансдуцировать с помощью ODD EU/3/14/1130 и трансплантировать мышам с тяжелым иммунодефицитом для обеспечения возможности приживления и пролиферации человеческих гемопоэтических клеток. В разные моменты времени (через 1, 2 и 3 месяца после трансплантации) будут отбирать образцы крови и BM, сортировать клетки человека и подвергать анализу на интегрома вектора, как уже выполняли с клетками мыши.[00244] Planned studies include the following: 1) Recombinant competent lentivirus (RCL) production assay: Human T-lymphocytes from healthy donors and from PKD patients will be transduced with ODD EU/3/14/1130 and cultured in vitro for long periods of time ; the presence of p24 viral protein will be analyzed in supernatants by ELISA to assess potential RCL production, and 2) drug product biodistribution: mouse hematopoietic progenitor cells will be transduced with ODD EU/3/14/1130 and transplanted into lethally irradiated recipients; Animals will be sacrificed one month after transplantation and various organs (gonads, liver, kidney, brain, bone marrow, spleen and peripheral blood) will be analyzed for the presence of vector DNA; and 3) vector integre in human cells: hematopoietic progenitors from healthy donors and from PKD patients will be transduced with ODD EU/3/14/1130 and transplanted into severely immunocompromised mice to allow engraftment and proliferation of human hematopoietic cells. At various time points (1, 2 and 3 months after transplantation) blood and BM samples will be taken, human cells sorted and analyzed for vector integrome, as already done with mouse cells.

Пример 11Example 11

Клиническое испытание на людяхHuman clinical trial

[00245] Для тестирования клинической эффективности будет проводиться испытание ForgetPKD. Целью предлагаемого клинического испытания служит оценка безопасности и предварительной эффективности аутологической трансплантации гемопоэтических стволовых клеток (HSCT) с применением лекарственного продукта EU/3/14/1130 (аутологические CD34+ гемопоэтические стволовые клетки, трансдуцированные лентивирусным вектором, содержащим ген пируваткиназы (RPK) эритроцитов) у пациентов с недостаточностью пируваткиназы с тяжелой и зависимой от переливания анемией, не поддающейся лечению с помощью спленэктомии, в анамнезе.[00245] A ForgetPKD trial will be conducted to test clinical efficacy. The aim of the proposed clinical trial is to evaluate the safety and preliminary efficacy of autologous hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) using the drug product EU/3/14/1130 (autologous CD34 + hematopoietic stem cells transduced with a lentiviral vector containing the erythrocyte pyruvate kinase (RPK) gene) in patients with pyruvate kinase deficiency with a history of severe and transfusion-dependent anemia that cannot be treated with splenectomy.

[00246] Главная цель заключается в оценке безопасности и переносимости/пригодности лечения. В связи с этим будут измеряться следующие конечные точки: 1) возникновение и характеристика нежелательных явлений (AE), включая AE, связанные с инфузией трансдуцированных клеток, AE, происходящие в результате кондиционирования перед инфузией клеток, и AE, происходящие в результате клональной эволюции, связанной с трансдуцированными клетками; и 2) число пациентов с приживлением стволовых клеток через 30 суток после трансплантации.[00246] The main goal is to evaluate the safety and tolerability/suitability of the treatment. In this regard, the following endpoints will be measured: 1) occurrence and characterization of adverse events (AEs), including AEs associated with infusion of transduced cells, AEs resulting from conditioning prior to cell infusion, and AEs resulting from clonal evolution associated with transduced cells; and 2) the number of patients with stem cell engraftment 30 days after transplantation.

[00247] Вторичные цели заключаются в предварительной оценке эффективности лечения. В связи с этим будут измеряться следующие конечные точки: число пациентов, которые стали «независимыми от переливания» в конце исследования; у пациентов, которые все еще нуждаются в переливаниях после лечения, отношение среднего числа переливаний, необходимых на протяжении периода исследования (1 год), к среднему числу переливаний за последние 1,5 года перед оценкой исходного уровня; клинически значимое снижение анемии, определяемое как число пациентов с повышением уровней гемоглобина на 2 г/дл от исходного уровня в конце исследования; клинически значимое снижение ретикулоцитоза, определяемое как число пациентов со снижением на 50% от оценки исходного уровня в конце исследования; и число пациентов с приживлением стволовых клеток, при этом 1% трансдуцированных клеток может выявляться через 6 и 12 месяцев после инфузии клеток и в конце исследования.[00247] Secondary goals are a preliminary assessment of the effectiveness of treatment. In this regard, the following endpoints will be measured: the number of patients who became “transfusion independent” at the end of the study; in patients who still need transfusions after treatment, the ratio of the average number of transfusions needed during the study period (1 year) to the average number of transfusions in the last 1.5 years before baseline assessment; a clinically significant reduction in anemia, defined as the number of patients with an increase in hemoglobin levels of 2 g/dl from baseline at the end of the study; a clinically significant reduction in reticulocytosis, defined as the number of patients with a 50% reduction from baseline at the end of the study; and the number of patients with stem cell engraftment, with 1% of transduced cells detectable at 6 and 12 months after cell infusion and at the end of the study.

[00248] Поисковая цель заключается в оценке влияния лечения на качество жизни пациента. В связи с этим будут измеряться следующие конечные точки: улучшение качества жизни от исходного уровня в конце исследования с применением опросника качества жизни (SF-36 для взрослых или PEDSQL для детей) и его валидированных вариантов, переведенных на язык стран-участников (итальянский, голландский и испанский).[00248] The search goal is to evaluate the effect of treatment on the patient's quality of life. In this regard, the following endpoints will be measured: improvement in quality of life from baseline at the end of the study using a quality of life questionnaire (SF-36 for adults or PEDSQL for children) and its validated versions translated into the language of the participating countries (Italian, Dutch and Spanish).

[00249] Испытание ForGetPKD представляет собой многоцентровое, международное испытание, которое будет выполняться в 3 странах-членах ЕС: Испании, Италии и Нидерландах. Центры, принимающие участие, включают компетентных национальных исследователей и институты в отношении диагностики и лечения PKD.[00249] The ForGetPKD trial is a multicenter, international trial that will be performed in 3 EU member states: Spain, Italy, and the Netherlands. Participating centers include competent national researchers and institutes regarding the diagnosis and treatment of PKD.

[00250] Испытание будет представлять собой первое применение в отношении людям описываемого продукта. Оно разработано как несравнительное открытое исследование фазы I/II.[00250] The test will be the first human application of the described product. It is designed as a Phase I/II non-comparative, open-label study.

[00251] Продолжительность глобального исследования составит 2 года от момента первого визита первого пациента до последнего визита последнего пациента. Оно включает 1 год периода набора и 1 год периода лечения и раннего (немедленного) последующего наблюдения. После окончания испытания включенным субъектам будет предложено принять участие в исследовании на основе последующего наблюдения, которое будет контролировать безопасность и эффективность вплоть до 5 лет после трансплантации.[00251] The duration of the global study will be 2 years from the first visit of the first patient to the last visit of the last patient. It includes 1 year recruitment period and 1 year treatment and early (immediate) follow-up period. After the end of the trial, the included subjects will be asked to participate in a follow-up study that will monitor safety and efficacy up to 5 years after transplantation.

[00252] В соответствии с частотой встречаемости заболевания и схемой исследования авторы настоящего изобретения планируют включить 6 пациентов в течение одного года. Эта оценка была сделана с учетом того, что уже идентифицированы 3 потенциальных участника.[00252] In accordance with the incidence of the disease and the design of the study, the authors of the present invention plan to enroll 6 patients within one year. This assessment was made taking into account that 3 potential participants have already been identified.

[00253] Процедуры исследования включают период скрининга, период лечения и период последующего наблюдения. Подробная информация о визитах на каждой фазе и связанных процедурах исследования подробно описана ниже и обобщена в таблице 4.[00253] The study procedures include a screening period, a treatment period, and a follow-up period. Details of visits in each phase and associated study procedures are detailed below and summarized in Table 4.

[00254] Таблица 4.[00254] Table 4.

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

[00255] Период скрининга[00255] Screening period

[00256] Визит -1. Визит прескрининга[00256] Visit -1. Prescreening visit

[00257] Потенциальных кандидатов проинформируют о целях и характеристиках испытания, и будут получать письменное информированное согласие, заполненное и подписанное пациентом (или его законным представителем, в случае несовершеннолетия пациента) в двух экземплярах. Чтобы подходить для участия для исследования, пациенты должны полностью отвечать всем критериям включения и ни одному из критериев исключения, которые будут проверяться. Он включает процедуру предварительной обработки для мобилизации и получения жизнеспособных CD34+ клеток для осуществления: A. хранения 2 х 106 CD34+ клеток/кг массы тела в качестве резерва в случае отсутствия приживления, B. трансдукции по меньшей мере 6 х 106 CD34+ клеток/кг массы тела с помощью вектора EU/3/14/1130 для получения лекарственного продукта и для выполнения всех контролей качества, необходимых для выпуска лекарственного продукта. В исследование будут включены только пациенты с достаточным количеством трансдуцированных клеток, доступных после выпуска лекарственного продукта (2 х 106 трансдуцированных CD34+ клеток/кг массы тела).[00257] Potential candidates will be informed of the purpose and characteristics of the trial, and will receive written informed consent completed and signed by the patient (or their legal representative, if the patient is underage) in duplicate. To be eligible for study participation, patients must fully meet all of the inclusion criteria and none of the exclusion criteria to be tested. It includes a pre-treatment procedure to mobilize and obtain viable CD34 + cells to carry out: A. storage of 2 x 10 6 CD34+ cells/kg body weight as a reserve in case of lack of engraftment, B. transduction of at least 6 x 10 6 CD34+ cells/ kg of body weight using the vector EU/3/14/1130 to obtain a medicinal product and to perform all quality controls necessary for the release of a medicinal product. Only patients with a sufficient number of transduced cells available after drug product release (2 x 10 6 transduced CD34 + cells/kg body weight) will be included in the study.

[00258] При этом визите также будут выполнены следующие процедуры:[00258] This visit will also include the following procedures:

- регистрация соответствующего медицинского анамнеза или хирургических операций в анамнезе;- registration of the relevant medical anamnesis or surgical operations in the anamnesis;

- регистрация демографических данных и клинически значимых результатов физикального обследования;- registration of demographic data and clinically significant results of the physical examination;

- регистрация соответствующих сопутствующих лекарственных препаратов;- registration of relevant concomitant medicinal products;

- тестирование периферической крови с проведением стандартного клинического анализа крови (CBC), биохимического анализа, определение коагуляции и серологии;- testing of peripheral blood with a standard clinical blood test (CBC), biochemical analysis, determination of coagulation and serology;

- выполнение эхокардиограммы, теста на функцию легких и рентгенологического анализа грудной клетки;- performing an echocardiogram, a lung function test and a chest X-ray;

- заполнение опросника качества жизни (SF-36 или PEDSQL);- filling in the quality of life questionnaire (SF-36 or PEDSQL);

- генетическая диагностика PKD.- genetic diagnosis of PKD.

[00259] Чтобы подходить для участия в исследовании, пациенты должны полностью отвечать всем из следующих критериев включения и ни одному из критериев исключения.[00259] To be eligible for study participation, patients must fully meet all of the following inclusion criteria and none of the exclusion criteria.

[00260] Критерии включения являются следующими: пациенты мужского или женского пола, возраст >2 лет на момент набора, готовность дать подписанное информированное согласие (которое будет подписано родителями или законным представителем в случае детей возрастом до 18 лет), ранее поставленный диагноз PKD, подтвержденный генетическим тестированием, в анамнезе тяжелая зависимая от переливания анемия, не реагирующая на спленэктомию, кандидат для аутологической трансплантации гемопоэтических стволовых клеток, доступность ≥ 2 х 106 трансдуцированных CD34+ клеток/кг массы тела, а также лечение и последующее наблюдение в течение по меньшей мере 2 последних лет в специализированном центре, в котором сохранились подробные медицинские записи, включая историю переливаний.[00260] Inclusion criteria are as follows: male or female patients, age >2 years at time of recruitment, willingness to give signed informed consent (to be signed by parents or legal guardian in the case of children under 18 years of age), previously diagnosed PKD, confirmed genetic testing, history of severe transfusion-dependent anemia unresponsive to splenectomy, candidate for autologous hematopoietic stem cell transplantation, availability of ≥ 2 x 10 6 transduced CD34 + cells/kg body weight, and treatment and follow-up for at least last 2 years in a referral center with detailed medical records including history of transfusions.

[00261] Критериями исключения являются следующие: положительные результаты теста на наличие вируса иммунодефицита человека типа 1 или 2 (HIV 1 и HIV 2), нескорректированное нарушение свертываемости крови, наличие других причин гемолиза, любое предшествующее или текущее злокачественное, или миелопролиферативное, или иммунодефицитное нарушение, близкий родственник с известным или подозреваемым семейным раковым синдромом (включая без ограничения наследственный синдром рака молочной железы и яичника, наследственный синдром неполипозного колоректального рака и семейный аденоматозный полипозом), в случае пациентов с предшествующей аллогенной трансплантацией наличие остаточных клеток донорского происхождения, пациенты с тяжелыми осложнениями, которые после медицинской оценки считаются страдающими патологиями сердечной, легочной, печеночной или почечной функции III/IV степени, неконтролируемое припадочное расстройство, диффузионная способность легких для монооксида углерода (DLco) < 50% от прогнозируемой (скорректированной по гемоглобину), любое другое доказательство тяжелого перенасыщения железом, которое по мнению исследователя гарантирует исключение, участие в другом клиническом исследовании с экспериментальным лекарственным средством не позднее 30 суток до проведения скрининга, доступность HLA-идентичного донора-родственника для аллогенной трансплантации костного мозга, для женщин беременность или кормление грудью, пациенты, которые по критериям исследователя не смогут понять цели исследования, преимущества и риски и/или не смогут соблюдать процедуры исследования, неудовлетворительный функциональный статус, о чем свидетельствует индекс Камофского <80 у взрослых или балл по шкале Лански <80 у детей.[00261] Exclusion criteria are as follows: positive test results for human immunodeficiency virus type 1 or 2 (HIV 1 and HIV 2), uncorrected bleeding disorder, presence of other causes of hemolysis, any previous or current malignant, or myeloproliferative, or immunodeficiency disorder , a close relative with a known or suspected familial cancer syndrome (including, but not limited to, hereditary breast and ovarian cancer syndrome, hereditary non-polyposis colorectal cancer syndrome, and familial adenomatous polyposis), in the case of patients with a previous allogeneic transplant, the presence of residual cells of donor origin, patients with severe complications who, after medical evaluation, are considered to be suffering from pathologies of cardiac, pulmonary, hepatic or renal function III / IV degree, uncontrolled seizure disorder, diffusing capacity of the lungs for carbon monoxide (DLco) < 50% of pro predictable (hemoglobin-adjusted), any other evidence of severe iron overload that in the investigator's opinion warrants exclusion, participation in another clinical trial with an experimental drug within 30 days prior to screening, availability of an HLA-identical donor relative for allogeneic bone marrow transplantation , for women, pregnancy or lactation, patients who, according to the investigator's criteria, fail to understand the study objectives, benefits and risks, and/or fail to comply with study procedures, poor functional status as evidenced by a Kamofsky index <80 in adults or a Lansky score <80 in children.

[00262] Статистический анализ исследования будет описательным. Качественные конечные точки будут описываться в виде частот и процентов. Качественные конечные точки включают нежелательные явления, число пациентов с приживлением стволовых клеток, число пациентов, которые стали «независимыми от переливания», число пациентов, у которых наблюдается клинически значимое снижение анемии, число пациентов, у которых наблюдается клинически значимое снижение ретикулоцитоза, число пациентов с приживлением стволовых клеток, у которых может быть выявлено присутствие трансдуцированных клеток, и улучшение качества жизни по сравнению с исходным уровнем, измеренное с помощью опросника SF-36 или PEDSQL. Качественные конечные точки будут описываться с помощью среднего и стандартного отклонения или с помощью медианы и квартилей. Качественные конечные точки включают снижение анемии и ретикулоцитоза по сравнению с исходным уровнем, число переливаний, необходимых на протяжении периода исследования, относительно числа переливаний за последний 1 год перед исходной оценкой и число копий вектора в клетках периферической крови и костного мозга. Все конечные точки будут описываться в конце исследования.[00262] The statistical analysis of the study will be descriptive. Qualitative endpoints will be described as frequencies and percentages. Qualitative endpoints include adverse events, number of patients with engraftment of stem cells, number of patients who become "transfusion independent", number of patients who have a clinically significant reduction in anemia, number of patients who have a clinically significant decrease in reticulocytosis, number of patients with engraftment of stem cells, which can be detected by the presence of transduced cells, and improvement in quality of life compared to baseline, measured using the SF-36 questionnaire or PEDSQL. Qualitative endpoints will be described using the mean and standard deviation, or using the median and quartiles. Qualitative endpoints include reduction in anemia and reticulocytosis from baseline, the number of transfusions needed during the study period relative to the number of transfusions in the last 1 year before baseline, and the number of copies of the vector in peripheral blood and bone marrow cells. All endpoints will be described at the end of the study.

[00263] В предыдущей работе продемонстрирована пригодность генной терапии HSC для лечения PKD у мышей при трансплантации свыше 25% клеток, подвергнутых генной коррекции. Эти результаты означают, что для достижения терапевтического эффекта в отношении PKD необходимо значительное число HSC, подвергнутых коррекции с помощью донорского гена (Zaucha, Yu et al. 2001), и высокие уровни экспрессии трансгена. Авторы настоящего изобретения разработали новый терапевтический лентивирусный вектор, предлагаемый для данного клинического испытания, который содержит эукариотический промотор гена hPGK, управляющий экспрессией кДНК PKLR, который был разработан в качестве лекарственного средства для лечения редких заболеваний в августе 2014 года (EU/3/14/1130). В отношении данного вектора провели доклинический протокол генной терапии PKD на мышиной модели заболевания. При дозировках лентивируса, основанных на клинических стандартах, эктопическая экспрессия RPK была способна нормализовать эритроидный компартмент, корректируя гематологический фенотип и обращая патологию органа. Метаболомные исследования продемонстрировали функциональную коррекцию пути гликолиза в RBC, подвергнутых генетической коррекции, при отсутствии метаболических нарушений, наблюдаемых в лейкоцитах. Следует отметить, что в случае WBC, анализируемых параллельно, показано отсутствие изменений метаболического равновесия в лейкоцитах при эктопической экспрессии RPK под действием убиквитарного промотора, такого как PGK, что исключает метаболическое преимущество лейкоцитов в качестве возможной проблемы безопасности и усиливает терапевтический потенциал вектора EU/3/14/1130.[00263] Previous work has demonstrated the suitability of HSC gene therapy for the treatment of PKD in mice transplanted with over 25% gene-corrected cells. These results imply that a significant number of HSCs corrected with the donor gene (Zaucha, Yu et al. 2001) and high levels of transgene expression are required to achieve a therapeutic effect on PKD. The present inventors have developed a new therapeutic lentiviral vector proposed for this clinical trial, which contains the eukaryotic hPGK gene promoter driving the expression of the PKLR cDNA, which was developed as a drug for the treatment of rare diseases in August 2014 (EU/3/14/1130 ). This vector was used in a preclinical PKD gene therapy protocol in a mouse model of the disease. At lentivirus dosages based on clinical standards, ectopic RPK expression was able to normalize the erythroid compartment, correcting the hematologic phenotype and reversing organ pathology. Metabolic studies have demonstrated a functional correction of the glycolysis pathway in RBCs subjected to genetic correction, in the absence of metabolic disorders observed in leukocytes. It should be noted that in the case of WBCs analyzed in parallel, there is no change in the metabolic balance in leukocytes during ectopic expression of RPK under the action of a ubiquitous promoter such as PGK, which excludes the metabolic advantage of leukocytes as a possible safety problem and enhances the therapeutic potential of the EU/3/ vector. 14/1130.

[00264] Восстановление множественных линий дифференцировки и отсутствие какого-либо лейкозного осложнения или клональной экспансии у вторичных реципиентов после пролиферативного стресса, индуцированного ретрансплантацией BM, демонстрируют долгосрочную стабильность и безопасность протокола на основе вектора LV с PGK-coRPK. Применение эукариотического промотора гена PGK человека, который, по-видимому, приводит к более физиологической экспрессии трансгена RPK, который, как было доказано, является слабым трансактиватором, и в настоящее время используется в клиническом испытании в отношении метахроматической лейкодистрофии (MLD), также может объяснять безопасность процедуры в целом.[00264] The recovery of multiple lineages and the absence of any leukemic complication or clonal expansion in secondary recipients after proliferative stress induced by BM retransplantation demonstrate the long-term stability and safety of the LV vector-based protocol with PGK-coRPK. The use of the eukaryotic human PGK gene promoter, which appears to result in more physiological expression of the RPK transgene, which has been shown to be a weak transactivator and is currently being used in a metachromatic leukodystrophy (MLD) clinical trial, may also explain overall safety of the procedure.

[00265] Чтобы оценить долгосрочную безопасность генной терапии HSC посредством анализа сайтов интеграции вектора, использовали секвенирование нового поколения для прогнозирования риска инсерционного онкогенеза в HSC. В мышином геноме картировали более чем 5173892 ридов последовательностей с получением в общей сложности 2220 уникальных IS вектора, при этом не были выявлены доказательства in vivo экспансии или отбора клонов, содержащих IS. Напротив, данные настоящего изобретения указывают на клональный состав и динамику гемопоэза после трансплантации трансдуцированных HSC у мышей, что означает истинную и стабильную генетическую in vivo модификацию HSC с течением времени. В целом, анализ паттерна интеграции вектора подчеркивает свойства безопасности LV-вектора с PGK-coRPK, который обеспечивает генетические коррекцию PKD, при отсутствии доказательств генотоксичности.[00265] To evaluate the long-term safety of HSC gene therapy by analyzing vector integration sites, next generation sequencing was used to predict the risk of insertional oncogenesis in HSC. More than 5,173,892 sequence reads were mapped into the mouse genome, resulting in a total of 2220 unique IS vectors, with no evidence of in vivo expansion or selection of clones containing IS. In contrast, the data of the present invention indicate the clonal composition and dynamics of hematopoiesis after transplantation of transduced HSCs in mice, implying a true and stable in vivo genetic modification of HSCs over time. Overall, the analysis of the vector integration pattern highlights the safety properties of the LV vector with PGK-coRPK, which provides a genetic correction of PKD, in the absence of evidence of genotoxicity.

--->--->

ПЕРЕЧЕНЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ SEQUENCE LIST

<110> СЕНТРО ДЕ ИНВЕСТИГАСЬОНЕС ЭНЕРХЕТИКАС, МЕДИОАМБЬЕНТАЛЕС И ТЕКНОЛОХИКАС<110> CENTRO DE INVESTIGACIONES ENERGETICAS, MEDIOAMBIENTALES AND TEKNOLOJICAS

ФУНДАСЬОН ИНСТИТУТО ДЕ ИНВЕСТИГАСЬОН САНИТАРИА ФУНДАСЬОН ХИМЕНЕС ДИАС FUNDACION INSTITUTO DE INVESTIGACION SANITARIA FUNDACION GIMENES DIAZ

СЕНТРО ДЕ ИНВЕСТИГАСЬОН БИОМЕДИКА ЭН РЕД CENTRO DE INVESTIGACION BIOMEDIC EN RED

СЕГОВИЯ, Хосе С. SEGOVIA, Jose S.

ГОМЕС, Мария Г. GOMEZ, Mary G.

НАВАРРО, Сусана NAVARRO, Susana

МЕСА, Нестор MESA, Nestor

БУЭРЕН, Хуан BUEREN, Juan

БРАВО, Мария Г. Bravo, Mary G.

<120> КОМПОЗИЦИИ И СПОСОБЫ УСИЛЕНИЯ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА PKLR<120> COMPOSITIONS AND METHODS FOR ENHANCED PKLR GENE EXPRESSION

<130> ROPA-001/01US 329592-2034<130> ROPA-001/01US 329592-2034

<140> PCT/US2017/028695<140> PCT/US2017/028695

<141> 2017-04-20<141> 2017-04-20

<150> US 62/325,397<150> US 62/325,397

<151> 2016-04-20<151> 2016-04-20

<160> 9 <160> 9

<170> PatentIn версия 3.5<170> PatentIn version 3.5

<210> 1<210> 1

<211> 677<211> 677

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Химерный модифицированный посттранскрипционный регуляторный элемент <223> Chimeric modified post-transcriptional regulatory element

вируса гепатита сурков (Wpre)woodchuck hepatitis virus (Wpre)

<400> 1<400> 1

cgagcatctt accgccattt attcccatat ttgttctgtt tttcttgatt tgggtataca 60cgagcatctt accgccattt attcccatat ttgttctgtt tttcttgatt tgggtataca 60

tttaaatgtt aataaaacaa aatggtgggg caatcattta catttttagg gatatgtaat 120tttaaatgtt aataaaacaa aatggtgggg caatcattta catttttagg gatatgtaat 120

tactagttca ggtgtattgc cacaagacaa acatgttaag aaactttccc gttatttacg 180tactagttca ggtgtattgc cacaagacaa acatgttaag aaactttccc gttatttacg 180

ctctgttcct gttaatcaac ctctggatta caaaatttgt gaaagattga ctgatattct 240ctctgttcct gttaatcaac ctctggatta caaaatttgt gaaagattga ctgatattct 240

taactatgtt gctcctttta cgctgtgtgg atatgctgct ttaatgcctc tgtatcatgc 300taactatgtt gctcctttta cgctgtgtgg atatgctgct ttaatgcctc tgtatcatgc 300

tattgcttcc cgtacggctt tcgttttctc ctccttgtat aaatcctggt tgctgtctct 360tattgcttcc cgtacggctt tcgttttctc ctccttgtat aaatcctggt tgctgtctct 360

ttatgaggag ttgtggcccg ttgtccgtca acgtggcgtg gtgtgctctg tgtttgctga 420ttatgaggag ttgtggccg ttgtccgtca acgtggcgtg gtgtgctctg tgtttgctga 420

cgcaaccccc actggctggg gcattgccac cacctgtcaa ctcctttctg ggactttcgc 480cgcaaccccc actggctggg gcattgccac cacctgtcaa ctcctttctg ggactttcgc 480

tttccccctc ccgatcgcca cggcagaact catcgccgcc tgccttgccc gctgctggac 540tttccccctc ccgatcgcca cggcagaact catcgccgcc tgccttgccc gctgctggac 540

aggggctagg ttgctgggca ctgataattc cgtggtgttg tcggggaagg gcctgctgcc 600aggggctagg ttgctgggca ctgataattc cgtggtgttg tcggggaagg gcctgctgcc 600

ggctctgcgg cctcttccgc gtcttcgcct tcgccctcag acgagtcgga tctccctttg 660ggctctgcgg ccctcttccgc gtcttcgcct tcgccctcag acgagtcgga tctccctttg 660

ggccgcctcc ccgcctg 677ggccgcctcc ccgcctg 677

<210> 2<210> 2

<211> 28<211> 28

<212> ДНК<212> DNA

<213> Вирус иммунодефицита человека 1<213> Human Immunodeficiency Virus 1

<400> 2<400> 2

tttaaaagaa aaggggggat tggggggt 28tttaaaagaaaaggggggat tggggggt 28

<210> 3<210> 3

<211> 205<211> 205

<212> ДНК<212> DNA

<213> Вирус иммунодефицита человека 1<213> Human Immunodeficiency Virus 1

<400> 3<400> 3

tccttgggtt cttgggagca gcaggaagca ctatgggcgc agcgtcaatg acgctgacgg 60tccttgggtt cttgggagca gcaggaagca ctatgggcgc agcgtcaatg acgctgacgg 60

tacaggccag acaattattg tctggtatag tgcagcagca gaacaatttg ctgagggcta 120tacaggccag acaattattg tctggtatag tgcagcagca gaacaatttg ctgagggcta 120

ttgaggcgca acagcatctg ttgcaactca cagtctgggg catcaagcag ctccaggcaa 180ttgaggcgca acagcatctg ttgcaactca cagtctgggg catcaagcag ctccaggcaa 180

gaatcctggc tgtggaaaga tacct 205gaatcctggc tgtggaaaga tacct 205

<210> 4<210> 4

<211> 566<211> 566

<212> ДНК<212> DNA

<213> Homo sapiens<213> Homo sapiens

<400> 4<400> 4

attatggtaa atccacttac tgtctgccct cgtagccatc gagataaacc ctaccgggta 60attatggtaa atccacttac tgtctgccct cgtagccatc gagataaacc ctaccgggta 60

ggggaggcgc ttttcccaag gcagtctgga gcatgcgctt tagcagcccc gctgggcact 120ggggaggcgc ttttcccaag gcagtctgga gcatgcgctt tagcagcccc gctgggcact 120

tggcgctaca caagtggcct ctggcctcgc acacattcca catccaccgg taggcgccaa 180tggcgctaca caagtggcct ctggcctcgc acacattcca catccaccgg taggcgccaa 180

ccggctccgt tctttggtgg ccccttcgcg ccaccttcta ctcctcccct agtcaggaag 240ccggctccgt tctttggtgg ccccttcgcg ccaccttcta ctcctcccct agtcaggaag 240

ttcccccccg ccccgcagct cgcgtcgtgc aggacgtgac aaatggaagt agcacgtctc 300ttcccccccg ccccgcagct cgcgtcgtgc aggacgtgac aaatggaagt agcacgtctc 300

actagtctcg tgcagatgga cagcaccgct gagcaatgga agcgggtagg cctttggggc 360actagtctcg tgcagatgga cagcaccgct gagcaatgga agcgggtagg cctttggggc 360

agcggccaat agcagctttg ctccttcgct ttctgggctc agaggctggg aaggggtggg 420agcggccaat agcagctttg ctccttcgct ttctgggctc agaggctggg aaggggtggg 420

tccgggggcg ggctcagggg cgggctcagg ggcggggcgg gcgcccgaag gtcctccgga 480tccggggggcg ggctcagggg cgggctcagg ggcggggcgg gcgcccgaag gtcctccgga 480

ggcccggcat tctgcacgct tcaaaagcgc acgtctgccg cgctgttctc ctcttcctca 540ggcccggcat tctgcacgct tcaaaagcgc acgtctgccg cgctgttctc ctcttcctca 540

tctccgggcc tttcgacctg cagccc 566tctccgggcc tttcgacctg cagccc 566

<210> 5<210> 5

<211> 138<211> 138

<212> ДНК<212> DNA

<213> Вирус иммунодефицита человека 1<213> Human Immunodeficiency Virus 1

<400> 5<400> 5

tcgacgcagg actcggcttg ctgaagcgcg cacggcaaga ggcgaggggc ggcgactggt 60tcgacgcagg actcggcttg ctgaagcgcg cacggcaaga ggcgaggggc ggcgactggt 60

gagtacgcca aaaattttga ctagcggagg ctagaaggag agagatgggt gcgagagcgt 120120

cagtattaag cgggggag 138cagtattaag cgggggag 138

<210> 6<210> 6

<211> 236<211> 236

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Модифицированная нуклеотидная последовательность LTR<223> Modified LTR nucleotide sequence

<400> 6<400> 6

tggaagggct aattcactcc caacgaagac aagatctgct ttttgcttgt actgggtctc 60tggaagggct aattcactcc caacgaagac aagatctgct ttttgcttgt actgggtctc 60

tctggttaga ccagatctga gcctgggagc tctctggcta actagggaac ccactgctta 120tctggttaga ccagatctga gcctgggagc tctctggcta actagggaac ccactgctta 120

agcctcaata aagcttgcct tgagtgcttc aagtagtgtg tgcccgtctg ttgtgtgact 180agcctcaata aagcttgcct tgagtgcttc aagtagtgtg tgcccgtctg ttgtgtgact 180

ctggtaacta gagatccctc agaccctttt agtcagtgtg gaaaatctct agcagt 236ctggtaacta gagatccctc agaccctttt agtcagtgtg gaaaatctct agcagt 236

<210> 7<210> 7

<211> 235<211> 235

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Модифицированная нуклеотидная последовательность LTR<223> Modified LTR nucleotide sequence

<400> 7<400> 7

tggaagggct aattcactcc caacgaagac aagatctgct ttttgcttgt actgggtctc 60tggaagggct aattcactcc caacgaagac aagatctgct ttttgcttgt actgggtctc 60

tctggttaga ccagatctga gcctgggagc tctctggcta actagggaac ccactgctta 120tctggttaga ccagatctga gcctgggagc tctctggcta actagggaac ccactgctta 120

agcctcaata aagcttgcct tgagtgcttc aagtagtgtg tgcccgtctg ttgtgtgact 180agcctcaata aagcttgcct tgagtgcttc aagtagtgtg tgcccgtctg ttgtgtgact 180

ctggtaacta gagatccctc agaccctttt agtcagtgtg gaaaatctct agcag 235ctggtaacta gagatccctc agaccctttt agtcagtgtg gaaaatctct agcag 235

<210> 8<210> 8

<211> 516<211> 516

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная последовательность<213> Artificial sequence

<220><220>

<223> Синтезированная кодон-оптимизированная промоторная последовательность <223> Synthesized codon-optimized promoter sequence

PKLR человекаHuman PKLR

<400> 8<400> 8

tccacggggt tggggttgcg ccttttccaa ggcagccctg ggtttgcgca gggacgcggc 60tccacggggt tggggttgcg ccttttccaa ggcagccctg ggtttgcgca gggacgcggc 60

tgctctgggc gtggttccgg gaaacgcagc ggcgccgacc ctgggtctcg cacattcttc 120tgctctgggc gtggttccgg gaaacgcagc ggcgccgacc ctgggtctcg cacattcttc 120

acgtccgttc gcagcgtcac ccggatcttc gccgctaccc ttgtgggccc cccggcgacg 180acgtccgttc gcagcgtcac ccggatcttc gccgctaccc ttgtgggccc cccggcgacg 180

cttcctcgtc cgcccctaag tcgggaaggt tccttgcggt tcgcggcgtg ccggacgtga 240cttcctcgtc cgcccctaag tcgggaaggt tccttgcggt tcgcggcgtg ccggacgtga 240

caaacggaag ccgcacgtct cactagtacc ctcgcagacg gacagcgcca gggagcaatg 300caaacggaag ccgcacgtct cactagtacc ctcgcagacg gacagcgcca gggagcaatg 300

gcagcgcgcc gaccgcgatg ggctgtggcc aatagcggct gctcagcagg ggcgcccgag 360gcagcgcgcc gaccgcgatg ggctgtggcc aatagcggct gctcagcagg ggcgcccgag 360

agcagcggcc gggaaggggc ggtgcgggag gcggggtgtg gggcggtagt gtgggccctg 420agcagcggcc gggaaggggc ggtgcgggag gcggggtgtg gggcggtagt gtgggccctg 420

ttcctgcccg cgcggtgttc cgcattctgc aagcctccgg agcgcacgtc ggcagtcggc 480ttcctgcccg cgcggtgttc cgcattctgc aagcctccgg agcgcacgtc ggcagtcggc 480

tccctcgttg accgaatcac cgacctctct ccccag 516tccctcgttg accgaatcac cgacctctct ccccag 516

<210> 9<210> 9

<211> 677<211> 677

<212> ДНК<212> DNA

<213> Вирус гепатита сурков<213> Woodchuck hepatitis virus

<400> 9<400> 9

cgagcatctt accgccattt attcccatat ttgttctgtt tttcttgatt tgggtataca 60cgagcatctt accgccattt attcccatat ttgttctgtt tttcttgatt tgggtataca 60

tttaaatgtt aataaaacaa aatggtgggg caatcattta catttttagg gatatgtaat 120tttaaatgtt aataaaacaa aatggtgggg caatcattta catttttagg gatatgtaat 120

tactagttca ggtgtattgc cacaagacaa acatgttaag aaactttccc gttatttacg 180tactagttca ggtgtattgc cacaagacaa acatgttaag aaactttccc gttatttacg 180

ctctgttcct gttaatcaac ctctggatta caaaatttgt gaaagattga ctgatattct 240ctctgttcct gttaatcaac ctctggatta caaaatttgt gaaagattga ctgatattct 240

taactatgtt gctcctttta cgctgtgtgg atatgctgct ttaatgcctc tgtatcatgc 300taactatgtt gctcctttta cgctgtgtgg atatgctgct ttaatgcctc tgtatcatgc 300

tattgcttcc cgtacggctt tcgttttctc ctccttgtat aaatcctggt tgctgtctct 360tattgcttcc cgtacggctt tcgttttctc ctccttgtat aaatcctggt tgctgtctct 360

ttatgaggag ttgtggcccg ttgtccgtca acgtggcgtg gtgtgctctg tgtttgctga 420ttatgaggag ttgtggccg ttgtccgtca acgtggcgtg gtgtgctctg tgtttgctga 420

cgcaaccccc actggctggg gcattgccac cacctgtcaa ctcctttctg ggactttcgc 480cgcaaccccc actggctggg gcattgccac cacctgtcaa ctcctttctg ggactttcgc 480

tttccccctc ccgatcgcca cggcagaact catcgccgcc tgccttgccc gctgctggac 540tttccccctc ccgatcgcca cggcagaact catcgccgcc tgccttgccc gctgctggac 540

aggggctagg ttgctgggca ctgataattc cgtggtgttg tcggggaagg gcctgctgcc 600aggggctagg ttgctgggca ctgataattc cgtggtgttg tcggggaagg gcctgctgcc 600

ggctctgcgg cctcttccgc gtcttcgcct tcgccctcag acgagtcgga tctccctttg 660ggctctgcgg ccctcttccgc gtcttcgcct tcgccctcag acgagtcgga tctccctttg 660

ggccgcctcc ccgcctg 677ggccgcctcc ccgcctg 677

<---<---

Claims (27)

1. Рекомбинантный вектор доставки гена, содержащий кассету экспрессии, содержащую полинуклеотидную последовательность, содержащую следующее в 5’-3’-направлении:1. Recombinant gene delivery vector containing an expression cassette containing a polynucleotide sequence containing the following in the 5'-3' direction: a) промоторную последовательность;a) a promoter sequence; b) последовательность, кодирующую терапевтический продукт гена, где терапевтический продукт гена представляет собой полипептид пируваткиназы печени и эритроцитов (PKLR) человека; иb) a sequence encoding the therapeutic gene product, wherein the therapeutic gene product is a human erythrocyte and liver pyruvate kinase (PKLR) polypeptide; and c) сигнал экспорта рибонуклеиновой кислоты (РНК),c) ribonucleic acid (RNA) export signal, где промоторная последовательность функционально связана с последовательностью, кодирующей полипептид PKLR, и где рекомбинантный вектор доставки гена представляет собой лентивирус (LV).wherein the promoter sequence is operably linked to a sequence encoding a PKLR polypeptide, and wherein the recombinant gene delivery vector is a lentivirus (LV). 2. Рекомбинантный вектор доставки гена по п. 1, где промотор представляет собой промотор фосфоглицераткиназы (PGK).2. The recombinant gene delivery vector of claim 1, wherein the promoter is a phosphoglycerate kinase (PGK) promoter. 3. Рекомбинантный вектор доставки гена по п. 1 или 2, где последовательность, кодирующая продукт гена, является кодон-оптимизированной.3. The recombinant gene delivery vector according to claim 1 or 2, wherein the sequence encoding the gene product is codon-optimized. 4. Рекомбинантный вектор доставки гена по любому из пп. 1-3, где сигнал экспорта РНК представляет собой мутантный посттранскрипционный регуляторный элемент вируса гепатита сурков (Wpre).4. Recombinant gene delivery vector according to any one of paragraphs. 1-3, where the RNA export signal is a mutant woodchuck hepatitis virus post-transcriptional regulatory element (Wpre). 5. Рекомбинантный вектор доставки гена по п. 4, где мутантный Wpre представляет собой химерный Wpre, содержащий последовательность, характеризующуюся по меньшей мере 80% идентичностью с SEQ ID NО: 1.5. The recombinant gene delivery vector of claim 4, wherein the mutant Wpre is a chimeric Wpre containing a sequence at least 80% identical to SEQ ID NO: 1. 6. Рекомбинантный вектор доставки гена по любому из пп. 1-5, дополнительно содержащий одну или более энхансерных последовательностей.6. Recombinant gene delivery vector according to any one of paragraphs. 1-5, additionally containing one or more enhancer sequences. 7. Рекомбинантный вектор доставки гена по любому из пп. 1-6, дополнительно содержащий последовательность полипуринового тракта (PPT) или последовательность сигнала полиаденилирования (polyA).7. Recombinant gene delivery vector according to any one of paragraphs. 1-6 further comprising a polypurine tract (PPT) sequence or a polyadenylation signal (polyA) sequence. 8. Рекомбинантный вектор доставки гена по любому из пп. 1-7, дополнительно содержащий одну или более из следующих последовательностей:8. Recombinant gene delivery vector according to any one of paragraphs. 1-7, additionally containing one or more of the following sequences: i) последовательность сигнала упаковки;i) packing signal sequence; ii) усеченную последовательность Gag;ii) a truncated Gag sequence; iii) Rev-чувствительный элемент (RRE);iii) Rev-sensing element (RRE); iv) центральный полипуриновый тракт (cPPT);iv) central polypurine tract (cPPT); v) центральную терминальную последовательность (CTS) иv) Central Terminal Sequence (CTS) and vi) элемент последовательности (USE), расположенный против хода транскрипции, необязательно из вируса обезьян 40 (SV40-USE).vi) a sequence element (USE) located upstream of transcription, optionally from simian virus 40 (SV40-USE). 9. Рекомбинантный вектор доставки гена по любому из пп. 1-8, дополнительно содержащий последовательности длинного концевого повтора 5’- и 3’-конца.9. Recombinant gene delivery vector according to any one of paragraphs. 1-8, additionally containing 5'- and 3'-terminal long terminal repeat sequences. 10. Фармацевтическая композиция для лечения или предупреждения недостаточности пируваткиназы (PKD), содержащая эффективное количество клеток, содержащих рекомбинантный вектор доставки гена по любому из пп. 1-9.10. Pharmaceutical composition for the treatment or prevention of pyruvate kinase deficiency (PKD), containing an effective amount of cells containing a recombinant gene delivery vector according to any one of paragraphs. 1-9. 11. Фармацевтическая композиция по п. 10, где клетки представляют собой гемопоэтические стволовые клетки.11. Pharmaceutical composition according to claim 10, wherein the cells are hematopoietic stem cells. 12. Фармацевтическая композиция по п. 11, где клетки представляют собой коммитированные гемопоэтические эритроидные клетки-предшественники.12. The pharmaceutical composition of claim 11 wherein the cells are committed hematopoietic erythroid progenitor cells. 13. Фармацевтическая композиция по любому из пп. 10-12, где клетки являются аутологическими по отношению к субъекту.13. Pharmaceutical composition according to any one of paragraphs. 10-12, where the cells are autologous to the subject. 14. Фармацевтическая композиция по любому из пп. 10-12, где клетки являются аллогенными по отношению к субъекту.14. Pharmaceutical composition according to any one of paragraphs. 10-12, where the cells are allogeneic with respect to the subject. 15. Фармацевтическая композиция для лечения или предупреждения недостаточности пируваткиназы (PKD), содержащая фармацевтически приемлемый наполнитель и эффективное количество рекомбинантного вектора доставки гена по любому из пп. 1-9.15. Pharmaceutical composition for the treatment or prevention of pyruvate kinase deficiency (PKD), containing a pharmaceutically acceptable excipient and an effective amount of a recombinant gene delivery vector according to any one of paragraphs. 1-9. 16. Способ экспрессии трансгена в эритроидных клетках in vitro, предусматривающий приведение одной или более эритроидных клеток в контакт с эффективным количеством рекомбинантного вектора доставки гена по любому из пп. 1-9.16. A method for expressing a transgene in erythroid cells in vitro , comprising bringing one or more erythroid cells into contact with an effective amount of a recombinant gene delivery vector according to any one of paragraphs. 1-9. 17. Способ экспрессии трансгена в эритроидных клетках in vitro, предусматривающий приведение одной или более эритроидных клеток в контакт с эффективным количеством рекомбинантного вектора доставки гена по любому из пп. 1-9, где после указанного приведения в контакт PKLR экспрессируется на выявляемых уровнях в одной или более эритроидных клетках.17. A method for expressing a transgene in erythroid cells in vitro , comprising bringing one or more erythroid cells into contact with an effective amount of a recombinant gene delivery vector according to any one of paragraphs. 1-9, wherein after said contacting, PKLR is expressed at detectable levels in one or more erythroid cells.
RU2018140783A 2016-04-20 2017-04-20 Compositions and methods for enhancing pklr gene expression RU2773358C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662325397P 2016-04-20 2016-04-20
US62/325,397 2016-04-20
PCT/US2017/028695 WO2017184903A1 (en) 2016-04-20 2017-04-20 Compositions and methods for enhanced gene expression of pklr

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018140783A RU2018140783A (en) 2020-05-20
RU2018140783A3 RU2018140783A3 (en) 2020-08-17
RU2773358C2 true RU2773358C2 (en) 2022-06-02

Family

ID=

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2233333C2 (en) * 1993-05-18 2004-07-27 Рон-Пуленк Роре С.А. Viral vectors and their application in genetic therapy

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2233333C2 (en) * 1993-05-18 2004-07-27 Рон-Пуленк Роре С.А. Viral vectors and their application in genetic therapy

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZITA GARATE et al., Generation of a High Number of Healthy Erythroid Cells from Gene-Edited Pyruvate Kinase Deficiency Patient-Specific Induced Pluripotent Stem Cells, Stem Cell Reports, 2015, Vol.5, N.6, p.1053-1066. NESTOR W MEZA et al., Rescue of Pyruvate Kinase Deficiency in Mice by Gene Therapy Using the Human Isoenzyme, Mol Ther., 2009, Vol.17, N.12, p.2000-2009. SALMON P.et al., High-level transgene expression in human hematopoietic progenitors and differentiated blood lineages after transduction with improved lentiviral vectors, Blood, 2000, Vol.96, N.10, p.3392-3398. ZUFFEREY R. et al., Woodchuck hepatitis virus posttranscriptional regulatory element enhances expression of transgenes delivered by retroviral vectors, J Virol, 1999, Vol.73, N.4, p.2886-2892. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11642422B2 (en) Lentiviral vectors for delivery of PKLR to treat pyruvate kinase deficiency
JP7522782B2 (en) Compositions and methods for enhancing gene expression of PKLR
US20190203225A1 (en) Gene therapy for patients with fanconi anemia
RU2773358C2 (en) Compositions and methods for enhancing pklr gene expression
US12496359B2 (en) Lentiviral vectors for delivery of PKLR to treat Pyruvate Kinase Deficiency
HK40092267A (en) Compositions and methods for enhanced gene expression of pklr
HK40001448B (en) Compositions and methods for enhanced gene expression of pklr