改良されたデュアルAAVベクターを用いて発現を抑制し、スターガルト病モデルマウスの網膜に安全かつ効果的に発現させることができた

Improved dual AAV vectors with reduced expression of truncated proteins are safe and effective in the retina of a mouse model of Stargardt disease.

• Ivana Trapani
• Elisabetta Toriello
• Sonia de Simone
• Pasqualina Colella
• Carolina Iodice
• Elena V Polishchuk
• Andrea Sommella
• Linda Colecchi
• Settimio Rossi
• Francesca Simonelli
• Massimo Giunti
• Maria L Bacci
• Roman S Polishchuk
• Alberto Auricchio

抄録

大型ABCA4遺伝子の変異によるスターガルト病（STGD1）は、ヒトにおける最も一般的な遺伝性黄斑変性症である。我々は、デュアルアデノ随伴ウイルス（ＡＡＡＶ）ベクターがＡＢＣＡ４をＡＢＣＡ４-/-マウスの網膜に効果的に導入することを示した。しかし、それらは、単一のAAVに比べて低いレベルのトランスジーンと切り捨てられたタンパク質の両方を発現する。これらの制限を克服するであろう生産的なデュアルＡＡＶのコンカテマー化を増加させるために、相同性の様々な領域または異種の倒立末端リピート（ＩＴＲ）のいずれかの使用を探索してきた。さらに、我々は、切断されたタンパク質の発現を減少させる様々な分解シグナルの能力を試験した。アルカリホスファターゼまたはＦ１ファージ（ＡＫ）のいずれかに基づく相同性の領域を用いて、最も高いレベルのトランスジーン発現を見出した。異種ＩＴＲの使用は、完全長ＡＢＣＡ４と比較して切り捨てられたタンパク質のレベルを低下させず、ＡＡＶベクターの産生を損なう。逆に、CL1分解シグナルの封入は、全長タンパク質生産に影響を与えることなく、5'-ハーフからの切り捨てられたタンパク質の選択的分解をもたらす。そこで、我々は、相同性の高いITR2、光受容体特異的Gタンパク質共役型受容体キナーゼ1プロモーター、相同性の高いAK領域、およびCL1分解シグナルを含むデュアルAAVハイブリッドABCA4ベクターを開発した。我々は、これらのベクターが網膜下投与により、ブタでは安全であり、Abca4-/-マウスでは有効であることを示している。我々のデータは、STGD1の遺伝子治療のための改良されたデュアルAAVベクターの使用をサポートしています。

Stargardt disease (STGD1) due to mutations in the large ABCA4 gene is the most common inherited macular degeneration in humans. We have shown that dual adeno-associated viral (AAV) vectors effectively transfer ABCA4 to the retina of Abca4-/- mice. However, they express both lower levels of transgene compared with a single AAV and truncated proteins. To increase productive dual AAV concatemerization, which would overcome these limitations, we have explored the use of either various regions of homology or heterologous inverted terminal repeats (ITR). In addition, we tested the ability of various degradation signals to decrease the expression of truncated proteins. We found the highest levels of transgene expression using regions of homology based on either alkaline phosphatase or the F1 phage (AK). The use of heterologous ITR does not decrease the levels of truncated proteins relative to full-length ABCA4 and impairs AAV vector production. Conversely, the inclusion of the CL1 degradation signal results in the selective degradation of truncated proteins from the 5'-half without affecting full-length protein production. Therefore, we developed dual AAV hybrid ABCA4 vectors including homologous ITR2, the photoreceptor-specific G protein-coupled receptor kinase 1 promoter, the AK region of homology and the CL1 degradation signal. We show that upon subretinal administration these vectors are both safe in pigs and effective in Abca4-/- mice. Our data support the use of improved dual AAV vectors for gene therapy of STGD1.

© The Author 2015. Published by Oxford University Press.