DE102022124232A1 - Antisense oligonucleotides for the treatment of Joubert syndrome - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Exon-Skipping-Molekül, das an ein Polynukleotid mit der in SEQ ID NO: 29, vorzugsweise SEQ ID NO: 30, noch bevorzugter SEQ ID NO: 31 oder SEQ ID NO: 32 gezeigten Nukleotidsequenz, oder einen Teil davon bindet und/oder dazu komplementär ist; einen viralen Vektor, der das Exon-Skipping-Molekül exprimiert; eine pharmazeutische Zusammensetzung, die das Exon-Skipping-Molekül oder den viralen Vektor und einen pharmazeutisch annehmbaren Hilfsstoff umfasst, und damit zusammenhängende Verwendungen und Verfahren. The present invention relates to an exon skipping molecule that is linked to a polynucleotide with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 29, preferably SEQ ID NO: 30, more preferably SEQ ID NO: 31 or SEQ ID NO: 32, or a part binds to it and/or is complementary to it; a viral vector expressing the exon skipping molecule; a pharmaceutical composition comprising the exon skipping molecule or viral vector and a pharmaceutically acceptable excipient, and uses and methods related thereto.
Description
HINTERGRUNDBACKGROUND
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Exon-Skipping-Molekül, das an ein Polynukleotid mit der in SEQ ID NO: 29, vorzugsweise SEQ ID NO: 30, noch bevorzugter SEQ ID NO: 31 oder SEQ ID NO: 32 gezeigten Nukleotidsequenz, oder einen Teil davon bindet und/oder dazu komplementär ist,; einen viralen Vektor, der das Exon-Skipping-Molekül exprimiert; eine pharmazeutische Zusammensetzung, die das Exon-Skipping-Molekül oder den viralen Vektor und einen pharmazeutisch annehmbaren Hilfsstoff umfasst, und damit zusammenhängende Verwendungen und Verfahren.The present invention relates to an exon skipping molecule that is linked to a polynucleotide with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 29, preferably SEQ ID NO: 30, more preferably SEQ ID NO: 31 or SEQ ID NO: 32, or a part of which binds and/or is complementary thereto; a viral vector expressing the exon skipping molecule; a pharmaceutical composition comprising the exon skipping molecule or viral vector and a pharmaceutically acceptable excipient, and uses and methods related thereto.
Das Joubert-Syndrom (JS, OMIM #616490) ist eine seltene genetische Störung. Die Diagnose JS kann durch eine axiale Magnetresonanztomographie (MRT) bestätigt werden, bei der eine Hypoplasie oder Agenesie des Kleinhirns in Kombination mit Fehlbildungen des Hirnstamms und des Kleinhirns festgestellt wird, was zu dem so genannten „Backenzahnzeichen“ (MTS) führt (Maria et al. 1997). Weitere wichtige diagnostische Kriterien sind eine allgemeine Entwicklungsverzögerung mit Hypotonie bei Säuglingen. Später in der Entwicklung kann die Krankheit in eine Ataxie übergehen. Darüber hinaus wurde bei JS ein breites Spektrum an phänotypischen Befunden beschrieben, darunter Netzhautphänotypen, Atemstörungen, Nieren- oder Leberveränderungen sowie Polydaktylie oder ein reduziertes Brustkorbvolumen (Alby et al. 2015; Bachmann-Gagescu et al. 2015; Parisi und Glass 2003; Brancati et al. 2010).Joubert syndrome (JS, OMIM #616490) is a rare genetic disorder. The diagnosis of JS can be confirmed by axial magnetic resonance imaging (MRI), which reveals hypoplasia or agenesis of the cerebellum in combination with malformations of the brainstem and cerebellum, resulting in the so-called “molar tooth sign” (MTS) (Maria et al . 1997). Other important diagnostic criteria include general developmental delay with hypotonia in infants. Later in development, the disease can progress to ataxia. In addition, a wide range of phenotypic findings have been described in JS, including retinal phenotypes, respiratory disorders, renal or hepatic changes, and polydactyly or reduced chest volume (Alby et al. 2015; Bachmann-Gagescu et al. 2015; Parisi and Glass 2003; Brancati et al. 2010).
JS wird durch Funktionsstörungen der primären Zilien und/oder der Basalkörper (BB) verursacht, sodass JS als Ziliopathie eingestuft wird. In der Tat umfassen Ziliopathien eine wachsende Zahl genetischer Erkrankungen, die durch Mutationen in mindestens 200 Genen verursacht werden, die für die Ziliogenese, Zilienstruktur und -funktion relevant sind (Reiter und Leroux 2017).JS is caused by dysfunction of the primary cilia and/or basal bodies (BB), so JS is classified as a ciliopathy. Indeed, ciliopathies include a growing number of genetic diseases caused by mutations in at least 200 genes relevant to ciliogenesis, cilia structure and function (Reiter and Leroux 2017).
Primärzilien sind unbewegliche subzelluläre Organellen, die auf der Oberfläche fast aller Zelltypen vorkommen. Das primäre Zilium ist eine längliche Struktur, die an der Plasmamembran verankert ist und einen BB und ein Axonem mit einer Übergangszone enthält. Das Axonem besteht aus neun gepaarten Mikrotubuli und bildet den strukturellen Kern, der von einer Zilienmembran umgeben ist (Carvalho-Santos et al. 2011; Fisch und Dupuis-Williams 2011). Primäre Zilien spielen eine wichtige Rolle bei Signalwegen wie Hedgehog, PDGF und Wnt. Es ist bekannt, dass Zilien extrazelluläre Signale wahrnehmen und modulieren sowie Signale weiterleiten, um z. B. die Proliferation, Entwicklung oder Polarität von Geweben zu regulieren (Singla und Reiter 2006; D'Angelo und Franco 2009; Park et al. 2019). Die Eigenschaften von Zilien sind für sensorische Zellen von Bedeutung, insbesondere für das Zilium, das die Photorezeptoren verbindet. Daher treten bei einer zunehmenden Zahl von Ziliopathien Symptome auf, die mit degenerativen Erkrankungen der Netzhaut einhergehen (Adams et al. 2007).Primary cilia are non-motile subcellular organelles found on the surface of almost all cell types. The primary cilium is an elongated structure anchored to the plasma membrane and contains a BB and an axoneme with a transition zone. The axoneme consists of nine paired microtubules and forms the structural core surrounded by a ciliary membrane (Carvalho-Santos et al. 2011; Fisch and Dupuis-Williams 2011). Primary cilia play an important role in signaling pathways such as Hedgehog, PDGF and Wnt. It is known that cilia sense and modulate extracellular signals and transmit signals, e.g. B. to regulate the proliferation, development or polarity of tissues (Singla and Reiter 2006; D'Angelo and Franco 2009; Park et al. 2019). The properties of cilia are important for sensory cells, particularly the cilium that connects the photoreceptors. Therefore, an increasing number of ciliopathies are experiencing symptoms associated with degenerative diseases of the retina (Adams et al. 2007).
Mehr als 40 Gene, die mit der Bildung oder Aufrechterhaltung der primären Zilien in Verbindung stehen, wurden als Träger pathogener Varianten beschrieben, die JS verursachen. Die JS-assoziierten Mutationen werden überwiegend autosomal rezessiv vererbt. Nur Varianten in OFD1 werden X-chromosomal vererbt (Coene et al. 2009; Reiter und Leroux 2017). Dominante Vererbungsmuster sind bei JS noch nicht identifiziert worden.More than 40 genes associated with primary cilia formation or maintenance have been described as carriers of pathogenic variants that cause JS. The JS-associated mutations are predominantly inherited in an autosomal recessive manner. Only variants in OFD1 are inherited in an X-linked manner (Coene et al. 2009; Reiter and Leroux 2017). Dominant inheritance patterns have not yet been identified in JS.
Das menschliche KIAA0586/TALPID3-Gen (14q23.1) ist das Ortholog des Talpid3-Gens im Huhn und in der Maus und weist 13 bekannte Transkriptvarianten mit bis zu 34 Exons auf (UCSC Genome Browser on human GRCh37/hg19).The human KIAA0586/TALPID3 gene (14q23.1) is the ortholog of the Talpid3 gene in chicken and mouse and has 13 known transcript variants with up to 34 exons (UCSC Genome Browser on human GRCh37/hg19).
KIAA0586/TALPID3 kodiert für ein konserviertes Protein am distalen Ende der Zentriole, das eine wichtige Rolle bei der zentrosomalen Migration, der Zilienbildung und der Hedgehog-Signalübertragung spielt (Yin et al. 2009; Ben et al. 2011; Davey et al. 2006). Es bildet eine ringförmige Struktur am distalen Ende der Zentriolen. Das Fehlen von KIAA0586/TALPID3 führt zu einer abweichenden Verteilung der zentriolären Satelliten, die für den Proteinverkehr wichtig sind. Infolgedessen wurden in KIAA0586/TALPID3-defizienten Zelllinien Defekte in der Ziliogenese festgestellt (Yin et al. 2009; Ben et al. 2011; Bangs et al. 2011; Stephen et al. 2013; Alby et al. 2015). KIAA0586/TALPID3 scheint ein Interaktionspartner von Proteinen zu sein, die für den Zusammenbau von Zilien, die Reifung von Zentriolen und die Zellpolarität wichtig sind, d.h. CP110, CEP120 und Rab8a (Kobayashi et al. 2014; Tsai et al. 2019; Wu et al. 2014).KIAA0586/TALPID3 encodes a conserved protein at the distal end of the centriole that plays an important role in centrosomal migration, cilia formation, and hedgehog signaling (Yin et al. 2009; Ben et al. 2011; Davey et al. 2006) . It forms a ring-shaped structure at the distal end of the centrioles. The absence of KIAA0586/TALPID3 results in aberrant distribution of centriolar satellites important for protein trafficking. As a result, defects in ciliogenesis have been identified in KIAA0586/TALPID3-deficient cell lines (Yin et al. 2009; Ben et al. 2011; Bangs et al. 2011; Stephen et al. 2013; Alby et al. 2015). KIAA0586/TALPID3 appears to be an interaction partner of proteins important for cilia assembly, centriole maturation, and cell polarity, i.e., CP110, CEP120, and Rab8a (Kobayashi et al. 2014; Tsai et al. 2019; Wu et al . 2014).
KIAA0586/TALPID3-Nullmutationen in verschiedenen Tiermodellen, wie Mäusen, Hühnern und Zebrafischen, führten zu einer Störung des Andockens der BB und zum Verlust der Zilien, was zu einem frühen embryonalen Tod führte.KIAA0586/TALPID3 null mutations in various animal models, such as mice, chickens, and zebrafish, resulted in disruption of BB docking and loss of cilia, resulting in early embryonic death.
Im Jahr 2015 wurde KIAA0586/TALPID3 als ein neues JS-Gen beschrieben. Es wurde festgestellt, dass biallelische wahrscheinlich pathogene Varianten in mehreren unabhängigen Familien einen relativ milden JS-Phänotyp verursachen (Bachmann-Gagescu et al. 2015b). Darüber hinaus wurden einige Fälle mit einzelnen heterozygoten Mutationen beschrieben, bei denen eine zweite Mutation in KIAA0586/TALPID3 nicht nachgewiesen wurde (Bachmann-Gagescu et al. 2015b; Roosing et al. 2015). Diese Fälle blieben auf genetischer Ebene unerklärt.In 2015, KIAA0586/TALPID3 was described as a new JS gene. Biallelic likely pathogenic variants have been found to cause a relatively mild JS phenotype in several independent families (Bachmann-Gagescu et al. 2015b). In addition, some cases with single heterozygous mutations have been described in which a second mutation in KIAA0586/TALPID3 was not detected (Bachmann-Gagescu et al. 2015b; Roosing et al. 2015). These cases remained unexplained at the genetic level.
Aufgrund der genetischen Heterogenität und der klinischen Variabilität von JS ist die Behandlung der Patienten eine Herausforderung. Bislang besteht die einzige therapeutische Option in der Behandlung der Symptome. Daher ist es von großem Interesse, neue therapeutische Ansätze zur Behandlung der durch KIAA0586/TALPID3-Mutationen verursachten JS-Symptome zu entwickeln.Due to the genetic heterogeneity and clinical variability of JS, treating patients is challenging. So far, the only therapeutic option is to treat the symptoms. Therefore, it is of great interest to develop new therapeutic approaches to treat JS symptoms caused by KIAA0586/TALPID3 mutations.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an neuen therapeutischen Ansätzen zur Behandlung der JS-Symptome, die insbesondere durch KIAA0586/TALPID3-Mutationen verursacht werden. Darüber hinaus besteht ein Bedarf an Ansätzen zur Modulation des Spleißens von KIAA0586/TALPID3-Mutationen.Accordingly, there is a need for new therapeutic approaches to treat the JS symptoms caused particularly by KIAA0586/TALPID3 mutations. Furthermore, there is a need for approaches to modulate splicing of KIAA0586/TALPID3 mutations.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht also darin, Produkte und/oder Verfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, die JS-Symptome zu behandeln, die insbesondere durch KIAA0586/TALPID3-Mutationen verursacht werden.The object underlying the present invention is therefore to provide products and/or methods that make it possible to treat the JS symptoms caused in particular by KIAA0586/TALPID3 mutations.
Ein weiteres Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist die Bereitstellung von Produkten und/oder Verfahren, die es ermöglichen, das Spleißen von KIAA0586/TALPID3-Mutationen zu modulieren.Another problem underlying the present invention is the provision of products and/or methods that make it possible to modulate the splicing of KIAA0586/TALPID3 mutations.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Diese Anforderungen werden durch die vorliegende Erfindung mit dem in den unabhängigen und abhängigen Ansprüchen angegebenen Gegenstand erfüllt. Überraschenderweise konnte nun gezeigt werden, dass spezifische Antisense-Oligonukleotide (AONs) in der Lage sind, das aberrante Spleißen von KIAA0586/TALPID3 zu blockieren, das durch die intronische Mutation verursacht wird.These requirements are met by the present invention with the subject matter specified in the independent and dependent claims. Surprisingly, it has now been shown that specific antisense oligonucleotides (AONs) are able to block the aberrant splicing of KIAA0586/TALPID3 caused by the intronic mutation.
In einem ersten Aspekt wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Exon-Skipping-Molekül gelöst, das an ein Polynukleotid mit der in SEQ ID NO: 29, vorzugsweise SEQ ID NO: 30, noch bevorzugter SEQ ID NO: 31 oder SEQ ID NO: 32 gezeigten Nukleotidsequenz oder einen Teil davon bindet und/oder dazu komplementär ist.In a first aspect, the object on which the present invention is based is achieved by an exon skipping molecule which is attached to a polynucleotide with the type in SEQ ID NO: 29, preferably SEQ ID NO: 30, more preferably SEQ ID NO: 31 or SEQ ID NO: 32 shown nucleotide sequence or a part thereof binds and / or is complementary thereto.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Exon-Skipping-Molekül ein Nukleinsäuremolekül.In a preferred embodiment, the exon skipping molecule is a nucleic acid molecule.
In einer anderen Ausführungsform ist das Exon-Skipping-Molekül ein Nukleinsäuremolekül, das ein Antisense-Oligonukleotid umfasst, wobei das Antisense-Oligonukleotid eine Länge von etwa 8 bis etwa 179 Nukleotiden aufweist.In another embodiment, the exon skipping molecule is a nucleic acid molecule comprising an antisense oligonucleotide, the antisense oligonucleotide having a length of from about 8 to about 179 nucleotides.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Antisense-Oligonukleotid eine Sequenz oder besteht aus einer Sequenz, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38 und SEQ ID NO: 39.In another preferred embodiment, the antisense oligonucleotide comprises or consists of a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38 and SEQ ID NO: 39.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Exon-Skipping-Molekül ein 2'-O-Alkylphosphorothioat-Antisense-Oligonukleotid, vorzugsweise 2'-O-Methyl-modifizierte Ribose (RNA), 2'-O-Ethyl-modifizierte Ribose, 2'-O-Propyl-modifizierte Ribose und/oder substituierte Derivate dieser Modifikationen, besonders bevorzugt als halogenierte Derivate, oder einen Teil davon.In a further preferred embodiment, the exon skipping molecule comprises a 2'-O-alkylphosphorothioate antisense oligonucleotide, preferably 2'-O-methyl modified ribose (RNA), 2'-O-ethyl modified ribose, 2' -O-Propyl-modified ribose and/or substituted derivatives of these modifications, particularly preferably as halogenated derivatives, or a part thereof.
In einem zweiten Aspekt wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch einen viralen Vektor gelöst, der ein Exon-Skipping-Molekül, wie es durch die vorliegende Erfindung definiert ist, exprimiert, vorzugsweise wenn er unter Bedingungen platziert wird, die die Expression des Moleküls begünstigen.In a second aspect, the object on which the present invention is based is achieved by a viral vector which expresses an exon skipping molecule as defined by the present invention, preferably when placed under conditions that promote the expression of the molecule favor.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der virale Vektor ein AAV-Vektor oder ein Lentivirus-Vektor, vorzugsweise ein AAV2/5, AAV2/8, AAV2/9, AAV2/2 oder ein Lentivirus-Vektor.In a preferred embodiment, the viral vector is an AAV vector or a lentivirus vector, preferably an AAV2/5, AAV2/8, AAV2/9, AAV2/2 or a lentivirus vector.
In einem dritten Aspekt wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch eine pharmazeutische Zusammensetzung gelöst, die ein Exon-Skipping-Molekül gemäß der vorliegenden Erfindung oder einen viralen Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung und einen pharmazeutisch annehmbaren Hilfsstoff enthält.In a third aspect, the object on which the present invention is based is achieved by a pharmaceutical composition which contains an exon skipping molecule according to the present invention or a viral vector according to the present invention and a pharmaceutically acceptable excipient.
In einem vierten Aspekt wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch das Exon-Skipping-Molekül gemäß der vorliegenden Erfindung, den viralen Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung oder die pharmazeutische Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung als Medikament gelöst.In a fourth aspect, the object on which the present invention is based is achieved by the exon skipping molecule according to the present invention, the viral vector according to the present invention or the pharmaceutical composition according to the present invention for use as a drug.
In einem fünften Aspekt wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch das Exon-Skipping-Molekül gemäß der vorliegenden Erfindung, den viralen Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung oder die pharmazeutische Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung bei der Behandlung einer mit KIAA0586/TALPID3 zusammenhängenden Krankheit oder eines Zustands, die oder der eine Modulation des Spleißens von KIAA0586/TALPID3 erfordert, vorzugsweise zur Verwendung bei der Behandlung des Joubert-Syndroms, gelöst.In a fifth aspect, the object underlying the present invention is achieved by the exon skipping molecule according to the present invention, the viral vector according to the present invention or the pharmaceutical composition according to the present invention for use in the treatment of KIAA0586/TALPID3-related Disease or condition requiring modulation of KIAA0586/TALPID3 splicing, preferably for use in the treatment of Joubert syndrome.
In einem sechsten Aspekt wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zur Modulation des Spleißens von KIAA0586/TALPID3 in einer Zelle gelöst, wobei das Verfahren den Schritt des Inkontaktbringens der Zelle mit einem Exon-Skipping-Molekül gemäß der vorliegenden Erfindung, dem viralen Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung oder der pharmazeutischen Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.In a sixth aspect, the object on which the present invention is based is achieved by a method for modulating the splicing of KIAA0586/TALPID3 in a cell, the method comprising the step of contacting the cell with an exon skipping molecule according to the present invention, the viral vector according to the present invention or the pharmaceutical composition according to the present invention.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben mittels Sequenzierungstechnologien bei allen verfügbaren Verwandten von zwei Familien jeweils zwei genetische Varianten im KIAA0586/TALPID3-Gen analysiert. In
In allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Begriffe „modulierendes Spleißen“ und „Exon-Skipping“ synonym. In Bezug auf KIAA0586/TALPID3 sind „modulierendes Spleißen“ oder „Exon-Skipping“ als der Ausschluss des aberranten 132-Nukleotid-Exons (SEQ ID NO: 28) aus der KIAA0586/TALPID3-mRNA zu verstehen. Der Begriff „Exon-Skipping“ ist hier definiert als die Induktion einer reifen mRNA in einer Zelle, die ein bestimmtes Exon nicht enthält, das ohne Exon-Skipping in der aberranten mRNA vorhanden wäre. Exon-Skipping wird erreicht, indem eine Zelle, die die pre-mRNA der reifen mRNA exprimiert, mit einem Molekül versorgt wird, das in der Lage ist, Sequenzen wie zum Beispiel die (kryptische) Spleiß-Donor- oder (kryptische) Spleiß-Akzeptor-Sequenz zu stören, die erforderlich sind, um den enzymatischen Prozess des Spleißens zu ermöglichen, oder mit einem Molekül, das in der Lage ist, ein Exon-Inklusionssignal zu stören, das für die Erkennung eines Abschnitts von Nukleotiden als ein in die reife mRNA einzuschließendes Exon erforderlich ist; solche Moleküle werden hier als „Exon-Skipping-Moleküle“ bezeichnet. Der Begriff „pre-mRNA“ bezieht sich auf eine nicht oder nur teilweise prozessierte VorläufermRNA, die von einer DNA-Vorlage im Zellkern durch Transkription synthetisiert wird.In all embodiments of the present invention, the terms “modulatory splicing” and “exon skipping” are synonymous. With respect to KIAA0586/TALPID3, “modulatory splicing” or “exon skipping” is to be understood as the exclusion of the aberrant 132-nucleotide exon (SEQ ID NO: 28) from the KIAA0586/TALPID3 mRNA. The term “exon skipping” is defined here as the induction of a mature mRNA in a cell that does not contain a particular exon that would be present in the aberrant mRNA without exon skipping. Exon skipping is achieved by supplying a cell that expresses the pre-mRNA of the mature mRNA with a molecule capable of deleting sequences such as the (cryptic) splice donor or (cryptic) splice to disrupt the acceptor sequence required to enable the enzymatic process of splicing, or with a molecule capable of disrupting an exon inclusion signal required for the recognition of a stretch of nucleotides as one in the mature mRNA to be included is required; such molecules are referred to here as “exon skipping molecules”. The term “pre-mRNA” refers to an unprocessed or only partially processed precursor mRNA that is synthesized by transcription from a DNA template in the cell nucleus.
Der Begriff „Antisense-Oligonukleotid“ bezieht sich in allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf eine Nukleotidsequenz, die im Wesentlichen komplementär zu einer Ziel-Nukleotidsequenz in einem prä-mRNA-Molekül, einer hrRNA (heterogene nukleare RNA) oder einem mRNA-Molekül ist. Der Grad der Komplementarität (oder wesentlichen Komplementarität) der Antisense-Sequenz ist vorzugsweise so, dass ein Molekül, das die Antisense-Sequenz enthält, unter physiologischen Bedingungen ein stabiles Hybrid mit der Ziel-Nukleotidsequenz im RNA-Molekül bilden kann. Vorzugsweise bezieht sich der Begriff auf eine Nukleotidsequenz, die vollständig komplementär zu einer Ziel-Nukleotidsequenz in einem pre-mRNA-Molekül, einer hrRNA (heterogene nukleare RNA) oder einem mRNA-Molekül ist.The term “antisense oligonucleotide” in all embodiments of the present invention refers to a nucleotide sequence that is substantially complementary to a target nucleotide sequence in a pre-mRNA molecule, an hrRNA (heterogeneous nuclear RNA), or an mRNA molecule. The degree of complementarity (or substantial complementarity) of the antisense sequence is preferably such that a molecule containing the antisense sequence can form a stable hybrid with the target nucleotide sequence in the RNA molecule under physiological conditions. Preferably, the term refers to a nucleotide sequence that is completely complementary to a target nucleotide sequence in a pre-mRNA molecule, an hrRNA (heterogeneous nuclear RNA) or an mRNA molecule.
Die Begriffe „Antisense-Oligonukleotid“ und „Oligonukleotid“ im Sinne der vorliegenden Erfindung werden hier austauschbar verwendet und beziehen sich auf ein Oligonukleotid mit einer Antisense-Sequenz.The terms “antisense oligonucleotide” and “oligonucleotide” within the meaning of the present invention are used interchangeably here and refer to an oligonucleotide with an antisense sequence.
In einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Exon-Skipping-Molekül, wie hierin definiert, ein zusammengesetztes Molekül sein, das an die angegebene Sequenz bindet und/oder zu ihr komplementär ist, oder ein Protein wie ein RNA-bindendes Protein oder ein nicht-natürliches Zink-Finger-Protein, das so modifiziert wurde, dass es an die angegebene Nukleotidsequenz auf einem RNA-Molekül binden kann. Methoden zum Screening von Verbindungsmolekülen, die spezifische Nukleotidsequenzen binden, sind beispielsweise in
In den Ausführungsformen der Erfindung ist ein Exon-Skipping-Molekül vorzugsweise ein Nukleinsäuremolekül, vorzugsweise ein Oligonukleotid. Vorzugsweise ist ein Exon-Skipping-Molekül gemäß der Erfindung ein Nukleinsäuremolekül, vorzugsweise ein Oligonukleotid, das komplementär oder im Wesentlichen komplementär zu einer Nukleotidsequenz ist, wie sie in SEQ ID NO: 29, vorzugsweise SEQ ID NO: 30, noch bevorzugter SEQ ID NO: 31 oder SEQ ID NO: 32 gezeigt ist, oder einem Teil davon, wie hierin später definiert.In embodiments of the invention, an exon skipping molecule is preferably a nucleic acid molecule, preferably an oligonucleotide. Preferably, an exon skipping molecule according to the invention is a nucleic acid molecule, preferably an oligonucleotide, which is complementary or substantially complementary to a nucleotide sequence as shown in SEQ ID NO: 29, preferably SEQ ID NO: 30, more preferably SEQ ID NO : 31 or SEQ ID NO: 32, or a portion thereof, as later defined herein.
Der im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendete Begriff „im Wesentlichen komplementär“ bedeutet, dass einige Fehlpaarungen in der Antisense-Sequenz zulässig sind, solange die Funktionalität, d. h. das Skippen des aberranten 132-Nukleotid-KIAA0586ITALPID3-Exons (SEQ ID NO: 28), noch akzeptabel ist. Vorzugsweise liegt die Komplementarität zwischen 90 % und 100 %. Dies erlaubt im Allgemeinen 1 oder 2 Fehlanpassungen in einem Oligonukleotid von 20 Nukleotiden oder 1, 2, 3 oder 4 Fehlanpassungen in einem Oligonukleotid von 40 Nukleotiden oder 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 Fehlanpassungen in einem Oligonukleotid von 60 Nukleotiden, usw.The term “substantially complementary” as used in the context of the present invention means that some mismatches in the antisense sequence are permitted as long as the functionality, i.e. H. skipping the aberrant 132 nucleotide KIAA0586ITALPID3 exon (SEQ ID NO: 28) is still acceptable. Preferably the complementarity is between 90% and 100%. This generally allows 1 or 2 mismatches in a 20 nucleotide oligonucleotide, or 1, 2, 3, or 4 mismatches in a 40 nucleotide oligonucleotide, or 1, 2, 3, 4, 5, or 6 mismatches in a 60 nucleotide oligonucleotide, etc .
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Entwerfen eines Exon-Skipping-Moleküls bereit, vorzugsweise eines Oligonukleotids, das in der Lage ist, das Skippen des aberranten 132-Nukleotid-KIAA0586/TALPID3-Exons (SEQ ID NO: 28) zu induzieren. Zunächst wird das Oligonukleotid so ausgewählt, dass es an eine der SEQ ID NO: 29, 30, 31 oder 32 oder einen Teil davon, wie hierin später definiert, bindet. Anschließend muss in einem bevorzugten Verfahren mindestens einer der folgenden Aspekte berücksichtigt werden, um das Exon-Skipping-Molekül weiter zu entwickeln und zu verbessern:
- - Das Exon-Skipping-Molekül enthält vorzugsweise kein CpG oder einen CpG-Abschnitt,
- - Das Exon-Skipping-Molekül hat eine akzeptable RNA-Bindungskinetik und/oder thermodynamische Eigenschaften.
- - The exon skipping molecule preferably contains no CpG or a CpG section,
- - The exon skipping molecule has acceptable RNA binding kinetics and/or thermodynamic properties.
Das Vorhandensein eines CpG oder eines CpG-Abschnitts in einem Oligonukleotid ist in der Regel mit einer erhöhten Immunogenität des Oligonukleotids verbunden (Dorn und Kippenberger, 2008). Diese erhöhte Immunogenität ist unerwünscht, da sie zu einer Schädigung des zu behandelnden Gewebes führen kann, d. h. des Auges, der Netzhaut, des Gehirns, der Lunge, der Niere, der Leber, der Extremitäten oder Teilen davon, der oralen Hamartome, der Muskeln, der peripheren Nerven, des endokrinen Gewebes oder anderer betroffener Gewebe. Die Immunogenität kann in einem Tiermodell anhand des Vorhandenseins von CD4+- und/oder CD8+-Zellen und/oder einer entzündlichen Mononukleozyteninfiltration beurteilt werden. Die Immunogenität kann auch im Blut eines mit einem erfindungsgemäßen Oligonukleotid behandelten Tieres oder Menschen beurteilt werden, indem die Anwesenheit eines neutralisierenden Antikörpers und/oder eines Antikörpers, der das Oligonukleotid erkennt, mit einem dem Fachmann bekannten Standard-Immunoassay nachgewiesen wird.The presence of a CpG or a CpG section in an oligonucleotide is usually associated with increased immunogenicity of the oligonucleotide (Dorn and Kippenberger, 2008). This increased immunogenicity is undesirable because it can lead to damage to the tissue to be treated, i.e. H. the eye, retina, brain, lung, kidney, liver, extremities or parts thereof, oral hamartomas, muscles, peripheral nerves, endocrine tissue or other affected tissues. Immunogenicity can be assessed in an animal model by the presence of CD4+ and/or CD8+ cells and/or inflammatory mononucleocyte infiltration. Immunogenicity can also be assessed in the blood of an animal or human treated with an oligonucleotide according to the invention by detecting the presence of a neutralizing antibody and/or an antibody that recognizes the oligonucleotide using a standard immunoassay known to those skilled in the art.
Eine Zunahme der Immunogenität kann durch den Nachweis des Vorhandenseins oder einer zunehmenden Menge eines neutralisierenden Antikörpers oder eines Antikörpers, der das Oligonukleotid erkennt, unter Verwendung eines Standard-Immunoassays beurteilt werden.An increase in immunogenicity can be assessed by detecting the presence or increasing amount of a neutralizing antibody or an antibody that recognizes the oligonucleotide using a standard immunoassay.
Die Erfindung ermöglicht das Entwerfen eines Oligonukleotids mit akzeptabler RNA-Bindungskinetik und/oder thermodynamischen Eigenschaften. Die RNA-Bindungskinetik und/oder die thermodynamischen Eigenschaften werden zumindest teilweise durch die Schmelztemperatur eines Oligonukleotids (Tm; berechnet mit dem Oligonukleotid-Eigenschaftsrechner (www.unc.edul-caillbiotool/oligo/index.html) für einzelsträngige RNA unter Verwendung des Basis-Tm und des Modells des nächsten Nachbarn) und/oder die freie Energie des AON-Ziel-Exon-Komplexes (unter Verwendung der RNA structure version 4.5) bestimmt. Ist der Tm-Wert zu hoch, wird das Oligonukleotid voraussichtlich weniger spezifisch sein. Eine akzeptable Tm und freie Energie hängen von der Sequenz des Oligonukleotids ab. Daher ist es schwierig, bevorzugte Bereiche für jeden dieser Parameter anzugeben. Eine akzeptable Tm kann zwischen 35 und 70°C und eine akzeptable freie Energie kann zwischen 15 und 45 kcal/mol liegen.The invention enables the design of an oligonucleotide with acceptable RNA binding kinetics and/or thermodynamic properties. The RNA binding kinetics and/or the thermodynamic properties are determined at least in part by the melting temperature of an oligonucleotide (Tm; calc net with the Oligonucleotide Property Calculator (www.unc.edul-caillbiotool/oligo/index.html) for single-stranded RNA using the base Tm and nearest neighbor model) and/or the free energy of the AON target exon Complex determined (using RNA structure version 4.5). If the Tm value is too high, the oligonucleotide is likely to be less specific. An acceptable Tm and free energy depend on the sequence of the oligonucleotide. Therefore, it is difficult to specify preferred ranges for each of these parameters. An acceptable Tm can be between 35 and 70°C and an acceptable free energy can be between 15 and 45 kcal/mol.
Der Fachmann kann daher zunächst ein Oligonukleotid als potenzielle therapeutische Verbindung auswählen, das an SEQ ID NO: 29, 30, 31 oder 32 oder einen Teil davon, wie hierin später definiert, bindet und/oder komplementär dazu ist. Der Fachmann kann überprüfen, ob das Oligonukleotid in der Lage ist, an die oben definierten Sequenzen zu binden. Optional kann er in einem zweiten Schritt die Erfindung nutzen, um das Oligonukleotid weiter zu optimieren, indem er das Fehlen von CpG überprüft und/oder seine Tm und/oder die freie Energie des AON-Target-Komplexes optimiert. Er kann versuchen, ein Oligonukleotid zu entwerfen, in dem vorzugsweise kein CpG vorhanden ist und/oder in dem eine akzeptablere Tm und/oder freie Energie erhalten wird, indem eine andere Sequenz von KIAA0586/TALPID3 (einschließlich SEQ ID NO: 29, 30, 31 oder 32) gewählt wird, zu der das Oligonukleotid komplementär ist. Wenn ein Oligonukleotid, das zu einem bestimmten Abschnitt innerhalb der SEQ ID NO: 29, 30, 31 oder 32 komplementär ist, ein CpG umfasst und/oder keine akzeptable Tm und/oder freie Energie aufweist, kann der Fachmann alternativ jeden dieser Parameter verbessern, indem er die Länge des Oligonukleotids verringert und/oder einen anderen Abschnitt innerhalb einer der SEQ ID NO: 29, 30, 31 oder 32 wählt, zu dem das Oligonukleotid komplementär ist, und/oder indem er die Chemie des Oligonukleotids verändert.The person skilled in the art may therefore initially select as a potential therapeutic compound an oligonucleotide that binds to and/or is complementary to SEQ ID NO: 29, 30, 31 or 32 or a portion thereof, as later defined herein. The person skilled in the art can check whether the oligonucleotide is able to bind to the sequences defined above. Optionally, in a second step, he can use the invention to further optimize the oligonucleotide by checking the absence of CpG and/or optimizing its Tm and/or the free energy of the AON-target complex. He may attempt to design an oligonucleotide in which CpG is preferentially absent and/or in which a more acceptable Tm and/or free energy is obtained by using a different sequence of KIAA0586/TALPID3 (including SEQ ID NO: 29, 30, 31 or 32) is chosen, to which the oligonucleotide is complementary. Alternatively, if an oligonucleotide complementary to a particular portion within SEQ ID NO: 29, 30, 31 or 32 includes a CpG and/or does not have an acceptable Tm and/or free energy, one skilled in the art may improve any of these parameters, by reducing the length of the oligonucleotide and/or selecting a different portion within one of SEQ ID NO: 29, 30, 31 or 32 to which the oligonucleotide is complementary and/or by changing the chemistry of the oligonucleotide.
In jedem Schritt des Verfahrens ist ein Oligonukleotid der Erfindung vorzugsweise ein Oligonukleotid, das noch ein akzeptables Maß an funktioneller Aktivität aufweisen kann. Eine funktionelle Aktivität des Oligonukleotids besteht vorzugsweise darin, das Skippen des aberranten 132-Nukleotid-KIAA0586/TALPID3-Exons (SEQ ID NO: 28) bis zu einem gewissen Grad zu induzieren, um ein Individuum mit einem funktionellen KIAA0586/TALPID3-Protein und/oder einer funktionellen mRNA auszustatten und/oder die Produktion eines aberranten KIAA0586/TALPID3-Proteins und/oder einer aberranten mRNA zumindest teilweise zu verringern. In einer bevorzugten Ausführungsform wird von einem Oligonukleotid gesagt, dass es das Skippen des aberranten 132-Nukleotids KIAA0586/TALPID3-Exon (SEQ ID NO: 28) induziert, wenn der aberrante 132-Nukleotid-KIAA0586/TALPID3-Exon (SEQ ID NO: 28)-Skipping-Prozentsatz, gemessen durch quantitative RT-PCR-Analyse in Echtzeit, mindestens 1 %, oder mindestens 5 %, oder mindestens 10 %, oder mindestens 15 %, oder mindestens 20 %, oder mindestens 25 %, oder mindestens 30 %, oder mindestens 35 %, oder mindestens 40 %, oder mindestens 45 %, oder mindestens 50 %, oder mindestens 55 %, oder mindestens 60 %, oder mindestens 65 %, oder mindestens 70 %, oder mindestens 75 %, oder mindestens 80 %, oder mindestens 85 %, oder mindestens 90 %, oder mindestens 95 %, oder 100 % beträgt.In each step of the process, an oligonucleotide of the invention is preferably an oligonucleotide that can still have an acceptable level of functional activity. A functional activity of the oligonucleotide is preferably to induce skipping of the aberrant 132-nucleotide KIAA0586/TALPID3 exon (SEQ ID NO: 28) to some extent to provide an individual with a functional KIAA0586/TALPID3 protein and/or or a functional mRNA and/or to at least partially reduce the production of an aberrant KIAA0586/TALPID3 protein and/or an aberrant mRNA. In a preferred embodiment, an oligonucleotide is said to induce skipping of the aberrant 132-nucleotide KIAA0586/TALPID3 exon (SEQ ID NO: 28) when the aberrant 132-nucleotide KIAA0586/TALPID3 exon (SEQ ID NO: 28) Skipping percentage measured by real-time quantitative RT-PCR analysis, at least 1%, or at least 5%, or at least 10%, or at least 15%, or at least 20%, or at least 25%, or at least 30 %, or at least 35%, or at least 40%, or at least 45%, or at least 50%, or at least 55%, or at least 60%, or at least 65%, or at least 70%, or at least 75%, or at least 80 %, or at least 85%, or at least 90%, or at least 95%, or 100%.
Vorzugsweise ist ein erfindungsgemäßes Nukleinsäuremolekül, vorzugsweise ein Oligonukleotid, das eine Sequenz umfasst, die komplementär oder im Wesentlichen komplementär zu einer Nukleotidsequenz, wie sie in SEQ ID NO: 29, vorzugsweise SEQ ID NO: 30, besonders bevorzugt SEQ ID NO: 31 oder SEQ ID NO: 32, oder einem Teil davon von KIAA0586/TALPID3 so ist, dass der (im Wesentlichen) komplementäre Teil mindestens 50 % der Länge des erfindungsgemäßen Oligonukleotids ausmacht, bevorzugter mindestens 60 %, noch bevorzugter mindestens 70 %, noch bevorzugter mindestens 80 %, noch bevorzugter mindestens 90 % oder noch bevorzugter mindestens 95 %, oder noch bevorzugter 98 % oder noch bevorzugter mindestens 99 % oder noch bevorzugter 100 %. Vorzugsweise umfasst ein erfindungsgemäßes Oligonukleotid eine Sequenz oder besteht aus einer Sequenz, die komplementär zu einem Teil von SEQ ID NO: 29, 30, 31 oder 32 ist. Beispielsweise kann ein Oligonukleotid eine Sequenz umfassen, die zu einem Teil von SEQ ID NO: 29, 30, 31 oder 32 komplementär ist, sowie zusätzliche flankierende Sequenzen. In einer mehr bevorzugten Ausführungsform beträgt die Länge des komplementären Teils des Oligonukleotids mindestens 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 176, 177, 178 oder 179 Nukleotide. Zusätzliche flankierende Sequenzen können verwendet werden, um die Bindung eines Proteins an das Oligonukleotid zu modifizieren oder um eine thermodynamische Eigenschaft des Oligonukleotids zu modifizieren, vorzugsweise um die Ziel-RNA-Bindungsaffinität zu modifizieren.Preferably, a nucleic acid molecule according to the invention, preferably an oligonucleotide, which comprises a sequence that is complementary or substantially complementary to a nucleotide sequence as shown in SEQ ID NO: 29, preferably SEQ ID NO: 30, particularly preferably SEQ ID NO: 31 or SEQ ID NO: 32, or a part thereof of KIAA0586/TALPID3 is such that the (substantially) complementary part makes up at least 50% of the length of the oligonucleotide according to the invention, more preferably at least 60%, more preferably at least 70%, more preferably at least 80% , more preferably at least 90% or even more preferably at least 95%, or even more preferably 98% or even more preferably at least 99% or even more preferably 100%. Preferably, an oligonucleotide according to the invention comprises or consists of a sequence that is complementary to a part of SEQ ID NO: 29, 30, 31 or 32. For example, an oligonucleotide may include a sequence complementary to a portion of SEQ ID NO: 29, 30, 31 or 32, as well as additional flanking sequences. In a more preferred embodiment, the length of the complementary part of the oligonucleotide is at least 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 176, 177, 178 or 179 nucleotides. Additional flanking sequences can be used to modify the binding of a protein to the oligonucleotide or to modify a thermodynamic property of the oligonucleotide, preferably to modify the target RNA binding affinity.
Es ist daher nicht unbedingt erforderlich, dass alle Basen in der Region der Komplementarität mit Basen des Gegenstrangs paaren können. So kann man beim Entwurf des Oligonukleotids beispielsweise einen Rest einbauen wollen, der nicht mit der Base des komplementären Strangs paart. Fehlpaarungen können bis zu einem gewissen Grad zulässig sein, wenn der Nukleotidabschnitt unter den Bedingungen in der Zelle ausreichend in der Lage ist, mit dem komplementären Teil zu hybridisieren. In diesem Zusammenhang bedeutet „ausreichend“ vorzugsweise, dass die Bindung eines Oligonukleotids mit einem Gel-Mobilitätsverschiebungstest, wie in Beispiel 1 von
Optional kann das Oligonukleotid auch durch Transfektion in vom Patienten stammende Zellen, vorzugsweise Fibroblasten, Lymphoblastoide, Netzhautzellen, Stammzellen oder differenzierte Zellen davon, getestet werden. Das Skippen eines gezielten Exons kann durch RT-PCR (wie in
Ein Exon-Skipping-Molekül im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein isoliertes Molekül.An exon skipping molecule in the sense of the invention is preferably an isolated molecule.
Ein Exon-Skipping-Molekül im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein Nukleinsäuremolekül oder ein Molekül auf Nukleotidbasis, vorzugsweise ein (Antisense-)Oligonukleotid, das komplementär zu einer Sequenz ist, die aus SEQ ID NO: 29, 30, 31 und 32 ausgewählt ist.An exon skipping molecule in the context of the invention is preferably a nucleic acid molecule or a nucleotide-based molecule, preferably an (antisense) oligonucleotide, which is complementary to a sequence selected from SEQ ID NO: 29, 30, 31 and 32 .
Ein bevorzugtes Exon-Skipping-Molekül gemäß der Erfindung ist ein Nukleinsäuremolekül, das ein Antisense-Oligonukleotid umfasst, wobei das Antisense-Oligonukleotid eine Länge von etwa 8 bis etwa 179 Nukleotiden, bevorzugter von etwa 8 bis 70, bevorzugter von etwa 10 bis 50 Nukleotiden, bevorzugter von etwa 10 bis etwa 40 Nukleotiden, bevorzugter von etwa 12 bis etwa 30 Nukleotiden hat, bevorzugter etwa 14 bis etwa 28 Nukleotide, Nukleotide, am meisten bevorzugt etwa 20 Nukleotide, wie 15 Nukleotide, 16 Nukleotide, 17 Nukleotide, 18 Nukleotide, 19 Nukleotide, 20 Nukleotide, 21 Nukleotide, 22 Nukleotide, 23 Nukleotide, 24 Nukleotide, 25 Nukleotide, 40 Nukleotide, 41 Nukleotide, 42 Nukleotide, 45 Nukleotide, 47 Nukleotide, 49 Nukleotide, 50 Nukleotide, 51 Nukleotide oder 52 Nukleotide.A preferred exon skipping molecule according to the invention is a nucleic acid molecule comprising an antisense oligonucleotide, the antisense oligonucleotide having a length of from about 8 to about 179 nucleotides, more preferably from about 8 to 70, more preferably from about 10 to 50 nucleotides , more preferably from about 10 to about 40 nucleotides, more preferably from about 12 to about 30 nucleotides, more preferably from about 14 to about 28 nucleotides, nucleotides, most preferably about 20 nucleotides, such as 15 nucleotides, 16 nucleotides, 17 nucleotides, 18 nucleotides, 19 nucleotides, 20 nucleotides, 21 nucleotides, 22 nucleotides, 23 nucleotides, 24 nucleotides, 25 nucleotides, 40 nucleotides, 41 nucleotides, 42 nucleotides, 45 nucleotides, 47 nucleotides, 49 nucleotides, 50 nucleotides, 51 nucleotides or 52 nucleotides kleotides.
Ein bevorzugtes Exon-Skipping-Molekül der Erfindung ist ein Antisense-Oligonukleotid, das 8 bis 179 Nukleotide, bevorzugter etwa 10 bis 50 Nukleotide, bevorzugter etwa 10 bis 40 Nukleotide, bevorzugter 12 bis 30 Nukleotide, bevorzugter 14 bis 22 Nukleotide umfasst oder daraus besteht, oder vorzugsweise 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 176, 177, 178 oder 179 Nukleotide umfasst oder daraus besteht.A preferred exon skipping molecule of the invention is an antisense oligonucleotide comprising or consisting of 8 to 179 nucleotides, more preferably about 10 to 50 nucleotides, more preferably about 10 to 40 nucleotides, more preferably 12 to 30 nucleotides, more preferably 14 to 22 nucleotides , or preferably 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 , 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 , 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145 , 150, 155, 160, 165, 170, 175, 176, 177, 178 or 179 nucleotides or consists of them.
In allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen ein Exon-Skipping-Molekül ein Antisense-Oligonukleotid umfasst oder daraus besteht, das an mindestens den Teil von SEQ ID NO: 29 bindet oder komplementär dazu ist, der die c.4149+3186G>A-Mutation umfasst, umfasst das Exon-Skipping-Molekül vorzugsweise ein „T/U“-Nukleotid an der Position, die komplementär zu dem mutierten „G“-Nukleotid in SEQ ID NO: 29 ist.In all embodiments of the present invention, in which an exon skipping molecule comprises or consists of an antisense oligonucleotide that binds to or is complementary to at least the portion of SEQ ID NO: 29 that contains the c.4149+3186G>A mutation, the exon skipping molecule preferably comprises a “T/U” nucleotide at the position complementary to the mutated “G” nucleotide in SEQ ID NO: 29.
In bestimmten Ausführungsformen stellt die Erfindung ein Exon-Skipping-Molekül bereit, das ein Antisense-Oligonukleotid umfasst oder vorzugsweise aus einem Antisense-Oligonukleotid besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38 und SEQ ID NO: 39.In certain embodiments, the invention provides an exon skipping molecule comprising, or preferably consisting of, an antisense oligonucleotide selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38 and SEQ ID NO: 39.
In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Exon-Skipping-Molekül zur Verfügung, das das Antisense-Oligonukleotid SEQ ID NO: 33 umfasst oder vorzugsweise daraus besteht. Es wurde festgestellt, dass dieses Molekül sehr effizient bei der Modulation des Spleißens des aberranten 132-Nukleotid-KIAA0586/TALPID3-Exons ist. Dieses bevorzugte Exon-Skipping-Molekül der Erfindung, das SEQ ID NO: 33 umfasst vorzugsweise 24 bis 179 Nukleotide, noch bevorzugter 24 bis 40 Nukleotide, noch bevorzugter 24 bis 30 Nukleotide, noch bevorzugter 24 bis 22 Nukleotide, oder umfasst oder besteht vorzugsweise aus 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 176, 177, 178 oder 179 Nukleotiden.In a preferred embodiment, the invention provides an exon skipping molecule which comprises or preferably consists of the antisense oligonucleotide SEQ ID NO: 33. This molecule was found to be very efficient in modulating splicing of the aberrant 132-nucleotide KIAA0586/TALPID3 exon. This preferred exon skipping molecule of the invention, SEQ ID NO: 33 preferably comprises or preferably consists of 24 to 179 nucleotides, more preferably 24 to 40 nucleotides, even more preferably 24 to 30 nucleotides, even more preferably 24 to 22
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Exon-Skipping-Molekül zur Verfügung, das das Antisense-Oligonukleotid SEQ ID NO: 34 umfasst oder vorzugsweise daraus besteht. Es wurde festgestellt, dass dieses Molekül sehr effizient bei der Modulation des Spleißens des aberranten 132-Nukleotid-KIAA0586/TALPID3-Exons ist. Dieses bevorzugte Exon-Skipping-Molekül der Erfindung, das SEQ ID NO: 34 umfasst vorzugsweise 19 bis 143 Nukleotide, noch bevorzugter 19 bis 40 Nukleotide, noch bevorzugter 19 bis 30 Nukleotide, noch bevorzugter 19 bis 20 Nukleotide, oder umfasst oder besteht vorzugsweise aus 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 176, 177, 178 oder 179 Nukleotiden.In a further preferred embodiment, the invention provides an exon skipping molecule which comprises or preferably consists of the antisense oligonucleotide SEQ ID NO: 34. This molecule was found to be very efficient in modulating splicing of the aberrant 132-nucleotide KIAA0586/TALPID3 exon. This preferred exon skipping molecule of the invention, SEQ ID NO: 34 preferably comprises or preferably comprises or consists of 19 to 143 nucleotides, more preferably 19 to 40 nucleotides, even more preferably 19 to 30 nucleotides, even more preferably 19 to 20
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Exon-Skipping-Molekül bereit, das das Antisense-Oligonukleotid SEQ ID NO: 35 umfasst oder vorzugsweise daraus besteht. Es wurde festgestellt, dass dieses Molekül sehr effizient bei der Modulation des Spleißens des aberranten 132-Nukleotid-KIAA0586/TALPID3-Exons ist. Dieses bevorzugte Exon-Skipping-Molekül der Erfindung, das SEQ ID NO: 35 umfasst vorzugsweise 20 bis 143 Nukleotide, noch bevorzugter 20 bis 40 Nukleotide, noch bevorzugter 20 bis 30 Nukleotide, noch bevorzugter 20 bis 21 Nukleotide, oder umfasst oder besteht vorzugsweise aus 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 176, 177, 178 oder 179 Nukleotiden.In a further preferred embodiment, the invention provides an exon skipping molecule which comprises or preferably consists of the antisense oligonucleotide SEQ ID NO: 35. This molecule was found to be very efficient in modulating splicing of the aberrant 132-nucleotide KIAA0586/TALPID3 exon. This preferred exon skipping molecule of the invention, SEQ ID NO: 35 preferably comprises or preferably comprises or consists of 20 to 143 nucleotides, more preferably 20 to 40 nucleotides, even more preferably 20 to 30 nucleotides, even more preferably 20 to 21
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Exon-Skipping-Molekül zur Verfügung, das das Antisense-Oligonukleotid SEQ ID NO: 36 umfasst oder vorzugsweise daraus besteht. Es wurde festgestellt, dass dieses Molekül sehr effizient bei der Modulation des Spleißens des aberranten 132-Nukleotid-KIAA0586/TALPID3-Exons ist. Dieses bevorzugte Exon-Skipping-Molekül der Erfindung, das SEQ ID NO: 36 umfasst vorzugsweise 21 bis 143 Nukleotide, noch bevorzugter 21 bis 40 Nukleotide, noch bevorzugter 21 bis 30 Nukleotide, noch bevorzugter 21 bis 20 Nukleotide, oder umfasst oder besteht vorzugsweise aus 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 176, 177, 178 oder 179 Nukleotiden.In a further preferred embodiment, the invention provides an exon skipping molecule which comprises or preferably consists of the antisense oligonucleotide SEQ ID NO: 36. This molecule was found to be very efficient in modulating splicing of the aberrant 132-nucleotide KIAA0586/TALPID3 exon. This preferred exon skipping molecule of the invention, SEQ ID NO: 36 preferably comprises or preferably comprises or consists of 21 to 143 nucleotides, more preferably 21 to 40 nucleotides, even more preferably 21 to 30 nucleotides, even more preferably 21 to 20
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Exon-Skipping-Molekül zur Verfügung, das das Antisense-Oligonukleotid SEQ ID NO: 37 umfasst oder vorzugsweise daraus besteht. Es wurde festgestellt, dass dieses Molekül sehr effizient bei der Modulation des Spleißens des aberranten 132-Nukleotid-KIAA0586ITALPID3-Exons ist. Dieses bevorzugte Exon-Skipping-Molekül der Erfindung, das SEQ ID NO: 37 umfasst vorzugsweise 20 bis 143 Nukleotide, noch bevorzugter 20 bis 40 Nukleotide, noch bevorzugter 20 bis 30 Nukleotide, noch bevorzugter 20 bis 21 Nukleotide, oder umfasst oder besteht vorzugsweise aus 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 176, 177, 178 oder 179 Nukleotiden.In a further preferred embodiment, the invention provides an exon skipping molecule which comprises or preferably consists of the antisense oligonucleotide SEQ ID NO: 37. This molecule was found to be very efficient in modulating splicing of the aberrant 132-nucleotide KIAA0586ITALPID3 exon. This preferred exon skipping molecule of the invention, SEQ ID NO: 37 preferably comprises or preferably consists of 20 to 143 nucleotides, more preferably 20 to 40 nucleotides, even more preferably 20 to 30 nucleotides, even more preferably 20 to 21
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Exon-Skipping-Molekül zur Verfügung, das das Antisense-Oligonukleotid SEQ ID NO: 38 umfasst oder vorzugsweise daraus besteht. Es wurde festgestellt, dass dieses Molekül sehr effizient bei der Modulation des Spleißens des aberranten 132-Nukleotid-KIAA0586/TALPID3-Exons ist. Dieses bevorzugte Exon-Skipping-Molekül der Erfindung, das SEQ ID NO: 38 umfasst vorzugsweise 21 bis 143 Nukleotide, noch bevorzugter 21 bis 40 Nukleotide, noch bevorzugter 21 bis 30 Nukleotide, noch bevorzugter 21 bis 22 Nukleotide, oder umfasst oder besteht vorzugsweise aus 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 176, 177, 178 oder 179 Nukleotiden.In a further preferred embodiment, the invention provides an exon skipping molecule which comprises or preferably consists of the antisense oligonucleotide SEQ ID NO: 38. This molecule was found to be very efficient in modulating splicing of the aberrant 132-nucleotide KIAA0586/TALPID3 exon. This preferred exon skipping molecule of the invention, SEQ ID NO: 38 preferably comprises or preferably comprises or consists of 21 to 143 nucleotides, more preferably 21 to 40 nucleotides, even more preferably 21 to 30 nucleotides, even more preferably 21 to 22
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Exon-Skipping-Molekül zur Verfügung, das das Antisense-Oligonukleotid SEQ ID NO: 39 umfasst oder vorzugsweise daraus besteht. Es wurde festgestellt, dass dieses Molekül sehr effizient bei der Modulation des Spleißens des aberranten 132-Nukleotid-KIAA0586/TALPID3-Exons ist. Dieses bevorzugte Exon-Skipping-Molekül der Erfindung, das SEQ ID NO: 39 umfasst vorzugsweise 19 bis 143 Nukleotide, noch bevorzugter 22 bis 40 Nukleotide, noch bevorzugter 22 bis 30 Nukleotide, noch bevorzugter 22 bis 23 Nukleotide, oder umfasst oder besteht vorzugsweise aus 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 176, 177, 178 oder 179 Nukleotiden.In a further preferred embodiment, the invention provides an exon skipping molecule which comprises or preferably consists of the antisense oligonucleotide SEQ ID NO: 39. This molecule was found to be very efficient in modulating splicing of the aberrant 132-nucleotide KIAA0586/TALPID3 exon. This preferred exon skipping molecule of the invention, SEQ ID NO: 39 preferably comprises or preferably comprises or consists of 19 to 143 nucleotides, more preferably 22 to 40 nucleotides, even more preferably 22 to 30 nucleotides, even more preferably 22 to 23
Ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül kann einen oder mehrere RNA-Reste (folglich ist ein „t“-Rest ein „u“-Rest als RNA-Gegenstück) oder einen oder mehrere DNA-Reste und/oder ein oder mehrere Nukleotidanaloga oder -äquivalente enthalten, wie nachstehend näher erläutert wird.An exon skipping molecule according to the invention can have one or more RNA residues (consequently a "t" residue is a "u" residue as an RNA counterpart) or one or more DNA residues and / or one or more nucleotide analogues or - equivalents, as explained in more detail below.
Es ist bevorzugt, dass ein Exon-Skipping-Molekül der Erfindung einen oder mehrere Reste umfasst, die modifiziert sind, um die Nuklease-Resistenz zu erhöhen und/oder die Affinität des Antisense-Oligonukleotids für die Zielsequenz zu erhöhen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Antisense-Nukleotidsequenz daher mindestens ein Nukleotidanalogon oder -äquivalent, wobei ein Nukleotidanalogon oder -äquivalent definiert ist als ein Rest mit einer modifizierten Base und/oder einem modifizierten Rückgrat und/oder einer nicht natürlichen Internukleosidbindung oder einer Kombination dieser Modifikationen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Nukleotidanalogon oder -äquivalent ein modifiziertes Rückgrat. Beispiele für solche Rückgrate sind Morpholino-Rückgrate, Carbamat-Rückgrate, Siloxan-Rückgrate, Sulfid-, Sulfoxid- und Sulfon-Rückgrate, Formacetyl- und Thioformacetyl-Rückgrate, Methylenformacetyl-Rückgrate, Riboacetyl-Rückgrate, Alkenhaltige Rückgrate, Sulfamat-, Sulfonat- und Sulfonamid-Rückgrate, Methylenimino- und Methylenhydrazino-Rückgrate und Amid-Rückgrate. Phosphorodiamidat-Morpholino-Oligomere sind Oligonukleotide mit modifiziertem Rückgrat, die bereits als Antisense-Mittel untersucht wurden. Morpholino-Oligonukleotide haben ein ungeladenes Rückgrat, bei dem der Desoxyribose-Zucker der DNA durch einen sechsgliedrigen Ring und die Phosphodiester-Bindung durch eine Phosphordiamidat-Bindung ersetzt ist. Morpholino-Oligonukleotide sind resistent gegen enzymatischen Abbau und scheinen als Antisense-Wirkstoffe zu fungieren, indem sie die Translation stoppen oder das Spleißen der prä-mRNA stören, anstatt die RNase H zu aktivieren. Morpholino-Oligonukleotide wurden erfolgreich durch Methoden, die die Zellmembran physikalisch zerstören, in Gewebekulturzellen eingebracht, und eine Studie, die mehrere dieser Methoden verglich, ergab, dass das Aufschaben die effizienteste Einbringungsmethode war; da das Morpholino-Rückgrat jedoch ungeladen ist, sind kationische Lipide keine wirksamen Vermittler der Aufnahme von Morpholino-Oligonukleotiden in Zellen. In einem kürzlich erschienenen Bericht wurde die Triplexbildung durch ein Morpholino-Oligonukleotid nachgewiesen, und aufgrund des nicht-ionischen Rückgrats zeigten diese Studien, dass das Morpholino-Oligonukleotid in Abwesenheit von Magnesium zur Triplexbildung fähig war.It is preferred that an exon skipping molecule of the invention comprises one or more residues modified to increase nuclease resistance and/or increase the affinity of the antisense oligonucleotide for the target sequence. In a preferred embodiment, the antisense nucleotide sequence therefore comprises at least one nucleotide analogue or equivalent, where a nucleotide analogue or equivalent is defined as a residue with a modified base and/or a modified backbone and/or an unnatural internucleoside bond or a combination of these modifications . In a preferred embodiment, the nucleotide analog or equivalent comprises a modified backbone. Examples of such backbones are morpholino backbones, carbamate backbones, siloxane backbones, sulfide, sulfoxide and sulfone backbones, formacetyl and thioformacetyl backbones, methyleneformacetyl backbones, riboacetyl backbones, alkene-containing backbones, sulfamate, sulfonate backbones. and sulfonamide backbones, methyleneimino and methylenehydrazino backbones, and amide backbones. Phosphorodiamidate morpholino oligomers are backbone-modified oligonucleotides that have been studied as antisense agents. Morpholino oligonucleotides have an uncharged backbone in which the deoxyribose sugar of DNA is replaced by a six-membered ring and the phosphodiester bond is replaced by a phosphodiamidate bond. Morpholino oligonucleotides are resistant to enzymatic degradation and appear to function as antisense agents by stopping translation or interfering with pre-mRNA splicing rather than activating RNase H. Morpholino oligonucleotides have been successfully delivered into tissue culture cells by methods that physically disrupt the cell membrane, and a study comparing several of these methods found that scraping was the most efficient delivery method; however, because the morpholino backbone is uncharged, cationic lipids are not effective mediators of morpholino oligonucleotide uptake into cells. In a recent report, triplex formation was demonstrated by a morpholino oligonucleotide, and due to the nonionic backbone, these studies demonstrated that the morpholino oligonucleotide was capable of triplex formation in the absence of magnesium.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Bindung zwischen den Resten in einem Rückgrat kein Phosphoratom enthält, wie z. B. eine Bindung, die durch kurzkettige Alkyl- oder Cycloalkyl-Internucleosid-Bindungen, gemischte Heteroatom- und Alkyl- oder Cycloalkyl-Internucleosid-Bindungen oder eine oder mehrere kurzkettige heteroatomische oder heterocyclische Internucleosid-Bindungen gebildet wird.It is further preferred that the bond between residues in a backbone does not contain a phosphorus atom, such as: B. a bond formed by short chain alkyl or cycloalkyl internucleoside bonds, mixed heteroatom and alkyl or cycloalkyl internucleoside bonds, or one or more short chain heteroatomic or heterocyclic internucleoside bonds.
Ein bevorzugtes Nukleotid-Analogon oder Äquivalent ist eine Peptid-Nukleinsäure (PNA) mit einem modifizierten Polyamid-Rückgrat (Nielsen, et al. (1991) Science 254, 1497-1500). Moleküle auf PNA-Basis sind echte Nachahmer von DNA-Molekülen in Bezug auf die Erkennung von Basenpaaren. Das Rückgrat der PNA besteht aus N-(2-Aminoethyl)-Glycin-Einheiten, die durch Peptidbindungen verbunden sind, wobei die Nukleobasen durch Methylencarbonylbindungen an das Rückgrat gebunden sind. Ein alternatives Rückgrat besteht aus einem mit einem Kohlenstoff verlängerten Pyrrolidin-PNA-Monomer (Govindaraju und Kumar (2005) Chem. Commun, 495-497). Da das Rückgrat eines PNA-Moleküls keine geladenen Phosphatgruppen enthält, sind PNA-RNA-Hybride in der Regel stabiler als RNA-RNA- bzw. RNA-DNA-Hybride (Egholm et al. (1993) Nature 365, 566-568).A preferred nucleotide analog or equivalent is a peptide nucleic acid (PNA) with a modified polyamide backbone (Nielsen, et al. (1991) Science 254, 1497-1500). PNA-based molecules are true mimics of DNA molecules in terms of base pair recognition. The backbone of PNA consists of N-(2-aminoethyl)-glycine units linked by peptide bonds, with the nucleobases linked to the backbone by methylenecarbonyl bonds. An alternative backbone consists of a one-carbon extended pyrrolidine PNA monomer (Govindaraju and Kumar (2005) Chem. Commun, 495-497). Since the backbone of a PNA molecule does not contain any charged phosphate groups, PNA-RNA hybrids are generally more stable than RNA-RNA or RNA-DNA hybrids (Egholm et al. (1993) Nature 365, 566-568).
Ein weiteres bevorzugtes Rückgrat umfasst ein Morpholino-Nukleotid-Analogon oder ein Äquivalent, bei dem der Ribose- oder Desoxyribose-Zucker durch einen 6-gliedrigen Morpholinoring ersetzt ist. Ein besonders bevorzugtes Nukleotidanalogon oder Äquivalent umfasst ein Phosphordiamidat-Morpholino-Oligomer (PMO), bei dem der Ribose- oder Desoxyribose-Zucker durch einen 6-gliedrigen Morpholinoring ersetzt ist und die anionische Phosphodiester-Bindung zwischen benachbarten Morpholinoringen durch eine nichtionische Phosphordiamidat-Bindung ersetzt ist.Another preferred backbone comprises a morpholino nucleotide analog or equivalent in which the ribose or deoxyribose sugar is replaced by a 6-membered morpholino ring. A particularly preferred nucleotide analog or equivalent comprises a phosphorodiamidate morpholino oligomer (PMO) in which the ribose or deoxyribose sugar is replaced by a 6-membered morpholino ring and the anionic phosphodiester bond between adjacent morpholino rings is replaced by a nonionic phosphorodiamidate bond is.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein erfindungsgemäßes Nucleotidanalogon oder - äquivalent eine Substitution eines der nicht verbrückenden Sauerstoffatome in der Phosphodiesterbindung. Diese Modifikation destabilisiert die Basenpaarung geringfügig, erhöht aber die Resistenz gegen Nukleaseabbau erheblich. Ein bevorzugtes Nukleotidanalogon oder Äquivalent umfasst Phosphorothioat, chirales Phosphorothioat, Phosphorodithioat, Phosphotriester, Aminoalkylphosphotriester, H-Phosphonat, Methyl- und andere Alkylphosphonate einschließlich 3'-Alkylenphosphonat, 5'-Alkylenphosphonat und chirales Phosphonat, Phosphinat, Phosphoramidat einschließlich 3'-Aminophosphoramidat und Aminoalkylphosphoramidat, Thionophosphoramidat, Thionoalkylphosphonat, Thionoalkylphosphotriester, Selenophosphat oder Boranophosphat.In a further embodiment, a nucleotide analog or equivalent according to the invention comprises a substitution of one of the non-bridging oxygen atoms in the phosphodiester bond. This modification slightly destabilizes base pairing but significantly increases resistance to nuclease degradation. A preferred nucleotide analog or equivalent includes phosphorothioate, chiral phosphorothioate, phosphorodithioate, phosphotriester, aminoalkylphosphotriester, H-phosphonate, methyl and other alkyl phosphonates including 3'-alkylene phosphonate, 5'-alkylene phosphonate and chiral phosphonate, phosphinate, phosphoramidate including 3'-aminophosphoramidate and aminoalkylphosphorame idat , thionophosphoramidate, thionoalkylphosphonate, thionoalkylphosphotriester, selenophosphate or boranophosphate.
Ein weiteres bevorzugtes Nucleotidanalogon oder -äquivalent der Erfindung umfasst eine oder mehrere Zuckereinheiten, die an der 2'-, 3'- und/oder 5'-Position mono- oder disubstituiert sind, wie z. B. -OH; -F; substituiertes oder unsubstituiertes, lineares oder verzweigtes niederes (C1-C10) Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Alkaryl, Allyl oder Aralkyl, das durch ein oder mehrere Heteroatome unterbrochen sein kann; 0-, S- oder N-Alkyl; 0-, S- oder N-Alkenyl; 0-, S- oder N-Alkinyl; 0-, S- oder N-Allyl; O-Alkyl-O-Alkyl, -Methoxy, -Aminopropoxy; Methoxyethoxy; - Dimethylaminooxyethoxy; und -Dimethylaminoethoxyethoxy. Die Zuckerkomponente kann eine Pyranose oder ein Derivat davon oder eine Desoxypyranose oder ein Derivat davon, vorzugsweise Ribose oder ein Derivat davon oder Desoxyribose oder ein Derivat davon sein. Eine bevorzugte derivatisierte Zuckerkomponente umfasst eine Locked Nucleic Acid (LNA), bei der das 2'-Kohlenstoffatom mit dem 3'- oder 4'-Kohlenstoffatom des Zuckerrings verbunden ist, wodurch eine bicyclische Zuckerkomponente gebildet wird. Eine bevorzugte LNA umfasst 2'-0,4'-C-Ethylen-verbrückte Nukleinsäure (Morita et al. 2001. Nucleic Acid Res Supplement No. 1: 241-242). Diese Substitutionen machen das Nukleotidanalogon oder das Äquivalent resistent gegen RNase H und Nuklease und erhöhen die Affinität für die Ziel-RNA.Another preferred nucleotide analog or equivalent of the invention comprises one or more sugar moieties mono- or di-substituted at the 2', 3' and/or 5' positions, such as: B. -OH; -F; substituted or unsubstituted, linear or branched lower (C1-C10) alkyl, alkenyl, alkynyl, alkaryl, allyl or aralkyl, which may be interrupted by one or more heteroatoms; 0-, S- or N-alkyl; 0-, S- or N-alkenyl; 0-, S- or N-alkynyl; 0-, S- or N-allyl; O-alkyl-O-alkyl, -methoxy, -aminopropoxy; methoxyethoxy; - Dimethylaminooxyethoxy; and -dimethylaminoethoxyethoxy. The sugar component may be a pyranose or a derivative thereof or a deoxypyranose or a derivative thereof, preferably ribose or a derivative thereof or deoxyribose or a derivative thereof. A preferred derivatized sugar component comprises a locked nucleic acid (LNA) in which the 2' carbon atom is linked to the 3' or 4' carbon atom of the sugar ring, thereby forming a bicyclic sugar component. A preferred LNA includes 2'-0,4'-C-ethylene bridged nucleic acid (Morita et al. 2001. Nucleic Acid Res Supplement No. 1: 241-242). These substitutions make the nucleotide analog or equivalent resistant to RNase H and nuclease and increase the affinity for the target RNA.
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Nukleotidanalogon oder -äquivalent der Erfindung eine oder mehrere Basenmodifikationen oder -substitutionen. Modifizierte Basen umfassen synthetische und natürliche Basen wie Inosin, Xanthin, Hypoxanthin und andere - aza-, -deaza-, -hydroxy-, -halo-, -thio-, -thiol-, -alkyl-, -alkenyl-, -alkinyl- und Thioalkylderivate von Pyrimidin- und Purinbasen, die in der Technik bekannt sind oder werden.In another embodiment, a nucleotide analog or equivalent of the invention comprises one or more base modifications or substitutions. Modified bases include synthetic and natural bases such as inosine, xanthine, hypoxanthine and others - aza-, -deaza-, -hydroxy-, -halo-, -thio-, -thiol-, -alkyl-, -alkenyl-, -alkynyl- and thioalkyl derivatives of pyrimidine and purine bases that are or will be known in the art.
Der Fachmann versteht, dass nicht alle Positionen in einem Antisense-Oligonukleotid gleichmäßig modifiziert sein müssen. Darüber hinaus kann mehr als eines der oben genannten Analoga oder Äquivalente in ein einziges Antisense-Oligonukleotid oder sogar an einer einzigen Position innerhalb eines Antisense-Oligonukleotids eingebaut werden. In bestimmten Ausführungsformen weist ein Antisense-Oligonukleotid der Erfindung mindestens zwei verschiedene Arten von Analoga oder Äquivalenten auf.One skilled in the art will understand that not all positions in an antisense oligonucleotide need to be uniformly modified. Furthermore, more than one of the above analogues or equivalents can be incorporated into a single antisense oligonucleotide or even at a single position within an antisense oligonucleotide. In certain embodiments, an antisense oligonucleotide of the invention has at least two different types of analogs or equivalents.
Ein bevorzugtes Exon-Skipping-Molekül gemäß der Erfindung umfasst ein 2'-O-Alkyl-Phosphorothioat-Antisense-Oligonukleotid, wie z. B. 2'-O-Methyl-modifizierte Ribose (RNA), 2'-O-Ethyl-modifizierte Ribose, 2'-O-Propyl-modifizierte Ribose und/oder substituierte Derivate dieser Modifikationen wie halogenierte Derivate. Ein wirksames Antisense-Oligonukleotid gemäß der Erfindung umfasst eine 2'-O-Methyl-Ribose mit einem Phosphorothioat-Rückgrat.A preferred exon skipping molecule according to the invention comprises a 2'-O-alkyl phosphorothioate antisense oligonucleotide, such as. B. 2'-O-methyl-modified ribose (RNA), 2'-O-ethyl-modified ribose, 2'-O-propyl-modified ribose and / or substituted derivatives of these modifications such as halogenated derivatives. An effective antisense oligonucleotide according to the invention comprises a 2'-O-methyl ribose with a phosphorothioate backbone.
Der Fachmann wird auch verstehen, dass verschiedene Antisense-Oligonukleotide zum effizienten Skippen des aberranten 132-Nukleotid-Exons von KIAA0586/TALPID3 kombiniert werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren eine Kombination von mindestens zwei Antisense-Oligonukleotiden verwendet, beispielsweise zwei verschiedene Antisense-Oligonukleotide, drei verschiedene Antisense-Oligonukleotide, vier verschiedene Antisense-Oligonukleotide oder fünf verschiedene Antisense-Oligonukleotide.Those skilled in the art will also understand that various antisense oligonucleotides can be combined to efficiently skip the aberrant 132-nucleotide exon of KIAA0586/TALPID3. In a preferred embodiment, a combination of at least two antisense oligonucleotides is used in a method according to the invention, for example two different antisense oligonucleotides, three different antisense oligonucleotides, four different antisense oligonucleotides or five different antisense oligonucleotides.
Ein Antisense-Oligonukleotid kann mit einer Komponente verknüpft werden, die die Aufnahme des Antisense-Oligonukleotids in die Zellen verbessert. Beispiele für solche Einheiten sind Cholesterine, Kohlenhydrate, Vitamine, Biotin, Lipide, Phospholipide, zelldurchdringende Peptide, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Antennapedia, TAT, Transportan und positiv geladene Aminosäuren wie Oligoarginin, Polyarginin, Oligolysin oder Polylysin, antigenbindende Domänen, wie sie von einem Antikörper, einem Fab-Fragment eines Antikörpers oder einer einkettigen antigenbindenden Domäne wie einer cameloiden einkettigen antigenbindenden Domäne bereitgestellt werden.An antisense oligonucleotide can be linked to a component that improves the uptake of the antisense oligonucleotide into cells. Examples of such entities are cholesterols, carbohydrates, vitamins, biotin, lipids, phospholipids, cell-penetrating peptides including, but not limited to, antennapedia, TAT, transportan and positively charged amino acids such as oligoarginine, polyarginine, oligolysine or polylysine, antigen binding domains such as those from an antibody, a Fab fragment of an antibody, or a single-chain antigen-binding domain such as a cameloid single-chain antigen-binding domain.
Ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül kann indirekt mit Hilfe geeigneter, auf dem Gebiet der Technik bekannter Mittel verabreicht werden. Handelt es sich bei dem Exon-Skipping-Molekül um ein Oligonukleotid, kann es beispielsweise einem Individuum oder einer Zelle, einem Gewebe oder einem Organ des Individuums in Form eines Expressionsvektors verabreicht werden, wobei der Expressionsvektor für ein Transkript kodiert, das das Oligonukleotid umfasst. Der Expressionsvektor wird vorzugsweise über ein Gentransportvehikel in eine Zelle, ein Gewebe, ein Organ oder ein Individuum eingeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Expressionsvektor auf viraler Basis bereitgestellt, der eine Expressionskassette oder eine Transkriptionskassette umfasst, die die Expression oder Transkription eines Exon-Skipping-Moleküls, wie hierin identifiziert, steuert. Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung einen viralen Vektor bereit, der ein Exon-Skipping-Molekül gemäß der Erfindung exprimiert, wenn er unter Bedingungen platziert wird, die die Expression des Exon-Skipping-Moleküls begünstigen. Eine Zelle kann mit einem Exon-Skipping-Molekül versehen werden, das in der Lage ist, mit essentiellen Sequenzen zu interferieren, die zu hocheffizientem Skippen des aberranten 132-Nukleotid-KIAA0586/TALPID3-Exons führen, und zwar durch plasmid-abgeleitete Antisense-Oligonukleotid-Expression oder virale Expression, die durch Adenovirus- oder Adenoassoziierte Virus-basierte Vektoren bereitgestellt wird. Die Expression kann durch einen Polymerase-III-Promotor wie einen U1-, einen U6- oder einen U7-RNA-Promotor gesteuert werden. Ein bevorzugtes Verabreichungsvehikel ist ein viraler Vektor wie ein adenoassoziierter Virusvektor (AAV) oder ein retroviraler Vektor wie ein Lentivirus-Vektor und dergleichen. Auch Plasmide, künstliche Chromosomen und Plasmide, die für die gezielte homologe Rekombination und Integration in das menschliche Genom von Zellen geeignet sind, können für die Übertragung eines hier definierten Oligonukleotids verwendet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden solche Vektoren bevorzugt, bei denen die Transkription von Pollll-Promotoren angetrieben wird und/oder bei denen die Transkripte in Form von Fusionen mit U1- oder U7-Transkripten vorliegen, die gute Ergebnisse bei der Bereitstellung kleiner Transkripte liefern. Die Entwicklung geeigneter Transkripte liegt in der Hand des Fachmanns. Bevorzugt sind Pollll-gesteuerte Transkripte. Vorzugsweise in Form eines Fusions-Transkripts mit einem U1- oder U7-Transkript. Solche Fusionen können wie beschrieben erzeugt werden (Gorman L et al, 1998 oder Suter D et al, 1999).An exon skipping molecule according to the invention can be administered indirectly using suitable means known in the art. If the exon skipping molecule is an oligonucleotide, it can, for example, be assigned to an individual or a cell, a tissue or an organ Individuals are administered in the form of an expression vector, the expression vector encoding a transcript comprising the oligonucleotide. The expression vector is preferably introduced into a cell, tissue, organ or individual via a gene delivery vehicle. In a preferred embodiment, a viral-based expression vector is provided comprising an expression cassette or a transcription cassette that directs expression or transcription of an exon skipping molecule as identified herein. Accordingly, the present invention provides a viral vector that expresses an exon skipping molecule according to the invention when placed under conditions that favor expression of the exon skipping molecule. A cell can be provided with an exon skipping molecule capable of interfering with essential sequences that result in highly efficient skipping of the aberrant 132-nucleotide KIAA0586/TALPID3 exon through plasmid-derived antisense Oligonucleotide expression or viral expression provided by adenovirus or adeno-associated virus-based vectors. Expression can be controlled by a polymerase III promoter such as a U1, a U6 or a U7 RNA promoter. A preferred delivery vehicle is a viral vector such as an adeno-associated virus vector (AAV) or a retroviral vector such as a lentivirus vector and the like. Plasmids, artificial chromosomes and plasmids that are suitable for targeted homologous recombination and integration into the human genome of cells can also be used for the transfer of an oligonucleotide defined here. In the context of the present invention, preference is given to vectors in which transcription is driven by PollII promoters and/or in which the transcripts are in the form of fusions with U1 or U7 transcripts, which provide good results in providing small transcripts. The development of suitable transcripts is in the hands of the expert. PollII-controlled transcripts are preferred. Preferably in the form of a fusion transcript with a U1 or U7 transcript. Such fusions can be created as described (Gorman L et al, 1998 or Suter D et al, 1999).
Das erfindungsgemäße Exon-Skipping-Molekül, vorzugsweise ein Antisense-Oligonukleotid, kann als solches geliefert werden. Das Exon-Skipping-Molekül kann jedoch auch durch den viralen Vektor kodiert werden. Typischerweise geschieht dies in Form eines RNA-Transkripts, das die Sequenz eines erfindungsgemäßen Oligonukleotids in einem Teil des Transkripts enthält.The exon skipping molecule according to the invention, preferably an antisense oligonucleotide, can be supplied as such. However, the exon skipping molecule can also be encoded by the viral vector. Typically this occurs in the form of an RNA transcript which contains the sequence of an oligonucleotide according to the invention in part of the transcript.
Ein bevorzugtes System zur Expression von Antisense-Oligonukleotiden ist ein Vektor auf der Basis von Adenovirus-assoziierten Viren (AAV). Es wurden einkettige und zweikettige AAVbasierte Vektoren entwickelt, die für die verlängerte Expression von kleinen Antisense-Nukleotidsequenzen zum hocheffizienten Skippen des aberranten 132-Nukleotid-KIAA0586/TALPID3-Exons verwendet werden können.A preferred system for expressing antisense oligonucleotides is an adenovirus-associated virus (AAV)-based vector. Single-chain and double-chain AAV-based vectors have been developed that can be used for extended expression of small antisense nucleotide sequences for highly efficient skipping of the aberrant 132-nucleotide KIAA0586/TALPID3 exon.
Ein AAV-Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein rekombinanter AAV-Vektor und bezieht sich auf einen AAV-Vektor, der einen Teil eines AAV-Genoms umfasst, das ein kodiertes Exon-Skipping-Molekül gemäß der Erfindung umfasst, das in einer Proteinhülle aus Capsid-Protein verkapselt ist, das von einem AAV-Serotyp stammt, wie an anderer Stelle hierin beschrieben.An AAV vector according to the present invention is a recombinant AAV vector and refers to an AAV vector comprising a portion of an AAV genome comprising an encoded exon skipping molecule according to the invention contained in a protein coat Capsid protein derived from an AAV serotype as described elsewhere herein.
Ein Teil des AAV-Genoms kann die invertierten terminalen Repeats (ITR) enthalten, die von einem Adeno-assoziierten Virus-Serotyp wie AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV8, AAV9 und anderen stammen. Die Proteinhülle aus Kapsidprotein kann von einem AAV-Serotyp wie AAV1, 2, 3, 4, 5, 8, 9 und anderen stammen. Eine Proteinhülle kann auch als Capsidproteinhülle bezeichnet werden. Bei einem AAV-Vektor können ein oder vorzugsweise alle Wildtyp-AAV-Gene deletiert sein, er kann jedoch noch funktionelle ITR-Nukleinsäuresequenzen enthalten. Funktionelle ITR-Sequenzen sind für die Replikation, Rettung und Verpackung von AAV-Virionen erforderlich. Die ITR-Sequenzen können Wildtyp-Sequenzen sein oder eine Sequenzidentität von mindestens 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % mit Wildtyp-Sequenzen aufweisen oder z. B. durch Insertion, Mutation, Deletion oder Substitution von Nukleotiden verändert sein, solange sie funktionell bleiben. In diesem Zusammenhang bezieht sich Funktionalität auf die Fähigkeit, das Genom direkt in die Kapsidhülle zu verpacken und dann die Expression in der zu infizierenden Wirtszelle oder Zielzelle zu ermöglichen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine Kapsidproteinhülle von einem anderen Serotyp sein als das AAV-Vektorgenom ITR. Ein AAV-Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher aus einer Capsidproteinhülle, d. h. dem ikosaedrischen Capsid, bestehen, das Capsidproteine (VP1, VP2 und/oder VP3) eines AAV-Serotyps, z. B. des AAV-Serotyps 2, umfasst, während die in diesem AAVS-Vektor enthaltenen ITR-Sequenzen von einem beliebigen der oben beschriebenen AAV-Serotypen, einschließlich eines AAV2-Vektors, stammen können. Ein „AAV2-Vektor“ umfasst also eine Kapsidproteinhülle des Serotyps 2, während z. B. ein „AAV5-Vektor“ eine Kapsidproteinhülle des AAV-Serotyps 5 umfasst, wobei beide jedes beliebige AAV-Vektorgenom-ITR gemäß der Erfindung einkapseln können.Part of the AAV genome may contain the inverted terminal repeats (ITR) derived from an adeno-associated virus serotype such as AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV8, AAV9 and others. The protein coat of capsid protein can be from an AAV serotype such as AAV1, 2, 3, 4, 5, 8, 9 and others. A protein coat can also be called a capsid protein coat. An AAV vector may have one or preferably all wild-type AAV genes deleted, but may still contain functional ITR nucleic acid sequences. Functional ITR sequences are required for replication, rescue, and packaging of AAV virions. The ITR sequences can be wild-type sequences or have a sequence identity of at least 80%, 85%, 90%, 95% or 100% with wild-type sequences or e.g. B. can be changed by insertion, mutation, deletion or substitution of nucleotides as long as they remain functional. In this context, functionality refers to the ability to package the genome directly into the capsid shell and then enable expression in the host cell or target cell to be infected. Within the scope of the present invention, a capsid protein coat may be of a different serotype than the AAV vector genome ITR. An AAV vector according to the present invention can therefore consist of a capsid protein coat, i.e. H. the icosahedral capsid, which contains capsid proteins (VP1, VP2 and/or VP3) of an AAV serotype, e.g.
Vorzugsweise umfasst ein rekombinanter AAV-Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kapsidproteinhülle des AAV-Serotyps 2, 5, 8 oder des AAV-Serotyps 9, wobei das in dem AAV-Vektor vorhandene AAV-Genom oder die ITRs vom AAV-Serotyp 2, 5, 8 oder AAV-Serotyp 9 stammen; ein solcher AAV-Vektor wird als AAV2/2-, AAV2/5-, AAV2/8-, AAV2/9-, AAV5/2-, AAV5/5-, AAV5/8-, AAV5/9-, AAV8/2-, AAV 8/5-, AAV8/8-, AAV8/9-, AAV9/2-, AAV9/5-, AAV9/8- oder AAV9/9-Vektor bezeichnet.Preferably, a recombinant AAV vector according to the present invention comprises a capsid protein coat of
Vorzugsweise umfasst ein rekombinanter AAV-Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kapsidproteinhülle des AAV-Serotyps 2, und das AAV-Genom oder die ITRs, die in diesem Vektor vorhanden sind, stammen vom AAV-Serotyp 5; ein solcher Vektor wird als AAV2/5-Vektor bezeichnet.Preferably, a recombinant AAV vector according to the present invention comprises a capsid protein coat of
Vorzugsweise umfasst ein rekombinanter AAV-Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kapsidproteinhülle des AAV-Serotyps 2, und das AAV-Genom oder die ITRs, die in diesem Vektor vorhanden sind, stammen vom AAV-Serotyp 8; ein solcher Vektor wird als AAV2/8-Vektor bezeichnet.Preferably, a recombinant AAV vector according to the present invention comprises a capsid protein coat of
Vorzugsweise umfasst ein rekombinanter AAV-Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kapsidproteinhülle des AAV-Serotyps 2, und das AAV-Genom oder die ITRs, die in diesem Vektor vorhanden sind, stammen vom AAV-Serotyp 9; ein solcher Vektor wird als AAV2/9-Vektor bezeichnet.Preferably, a recombinant AAV vector according to the present invention comprises a capsid protein coat of
Vorzugsweise umfasst ein rekombinanter AAV-Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kapsidproteinhülle des AAV-Serotyps 2, und das AAV-Genom oder die ITRs, die in diesem Vektor vorhanden sind, stammen vom AAV-Serotyp 2; ein solcher Vektor wird als AAV2/2-Vektor bezeichnet.Preferably, a recombinant AAV vector according to the present invention comprises a capsid protein coat of
Ein Nukleinsäuremolekül, das für ein Exon-Skipping-Molekül gemäß der vorliegenden Erfindung kodiert und durch eine beliebige Nukleinsäuresequenz repräsentiert wird, wird vorzugsweise zwischen das AAV-Genom oder die oben genannten ITR-Sequenzen eingefügt, z. B. ein Expressionskonstrukt, das ein Expressionsregulationselement umfasst, das funktionell mit einer kodierenden Sequenz und einer 3'-Terminationssequenz verbunden ist.A nucleic acid molecule encoding an exon skipping molecule according to the present invention and represented by any nucleic acid sequence is preferably inserted between the AAV genome or the above-mentioned ITR sequences, e.g. B. an expression construct comprising an expression regulatory element operably linked to a coding sequence and a 3' termination sequence.
„AAV-Helferfunktionen“ beziehen sich im Allgemeinen auf die entsprechenden AAV-Funktionen, die für die AAV-Replikation und -Verpackung erforderlich sind und dem AAV-Vektor in trans. AAV-Helferfunktionen ergänzen die AAV-Funktionen, die im AAV-Vektor fehlen, aber ihnen fehlen die AAV-ITRs (die vom AAV-Vektorgenom bereitgestellt werden). Zu den AAV-Helferfunktionen gehören die beiden Haupt-ORFs von AAV, nämlich die repkodierende Region und die cap-kodierende Region oder funktionell im Wesentlichen identische Sequenzen davon. Rep- und Cap-Regionen sind in der Fachwelt gut bekannt, siehe z. B. Chiorini et al. (1999, J. ofVirology, Vol 73(2): 1309-1319) oder
Vorzugsweise enthält ein AAV-Genom, wie es in einem rekombinanten AAV-Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung vorhanden ist, keine Nukleotidsequenzen, die für virale Proteine kodieren, wie z. B. die rep- (Replikations-) oder cap- (Capsid-) Gene von AAV. Ein AAV-Genom kann ferner ein Marker- oder Reportergen enthalten, wie z. B. ein Gen, das für ein Antibiotikaresistenzgen kodiert, ein fluoreszierendes Protein (z. B. gfp) oder ein Gen, das für ein chemisch, enzymatisch oder anderweitig nachweisbares und/oder selektierbares Produkt (z. B. lacZ, aph usw.) kodiert, das in der Technik bekannt ist.Preferably, an AAV genome, as present in a recombinant AAV vector according to the present invention, does not contain nucleotide sequences encoding viral proteins, such as: B. the rep (replication) or cap (capsid) genes of AAV. An AAV genome may also contain a marker or reporter gene, such as B. a gene encoding an antibiotic resistance gene, a fluorescent protein (e.g. gfp) or a gene encoding a chemically, enzymatically or otherwise detectable and/or selectable product (e.g. lacZ, aph, etc.) coded, which is known in the art.
Ein bevorzugter AAV-Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein AAV-Vektor, vorzugsweise ein AAV2/5-, AAV2/8-, AAV2/9- oder AAV2/2-Vektor, der ein Exon-Skipping-Molekül gemäß der vorliegenden Erfindung exprimiert, das ein Antisense-Oligonukleotid umfasst, wobei das Antisense-Oligonukleotid eine Sequenz umfasst oder aus einer Sequenz besteht, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38 und SEQ ID NO: 39. Noch bevorzugter ist, dass das Antisense-Oligonukleotid eine Sequenz umfasst oder aus einer Sequenz besteht, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus: SEQ ID NO: 33 und SEQ ID NO: 34 besteht.A preferred AAV vector according to the present invention is an AAV vector, preferably an AAV2/5, AAV2/8, AAV2/9 or AAV2/2 vector, which expresses an exon skipping molecule according to the present invention , which comprises an antisense oligonucleotide, wherein the antisense oligonucleotide comprises or consists of a sequence selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38 and SEQ ID NO: 39. More preferably, the antisense oligonucleotide comprises or consists of a sequence selected from the group consisting of : SEQ ID NO: 33 and SEQ ID NO: 34.
In einer bevorzugten Ausführungsform exprimiert ein viraler Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung zwei oder mehr Exon-Skipping-Moleküle gemäß der vorliegenden Erfindung, vorzugsweise wenn er unter Bedingungen platziert wird, die die Expression der Moleküle begünstigen.In a preferred embodiment, a viral vector according to the present invention expresses two or more exon skipping molecules according to the present invention, preferably when placed under conditions that favor expression of the molecules.
In Anbetracht des bereits erzielten Fortschritts sind Verbesserungen hinsichtlich der Versorgung eines Individuums oder einer Zelle, eines Gewebes oder eines Organs dieses Individuums mit einem Exon-Skipping-Molekül gemäß der Erfindung zu erwarten. Solche zukünftigen Verbesserungen können natürlich eingebaut werden, um die erwähnte Wirkung auf die Restrukturierung von mRNA unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu erreichen. Ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül kann einem Individuum, einer Zelle, einem Gewebe oder einem Organ dieses Individuums verabreicht werden, wie es ist. Bei der Verabreichung eines erfindungsgemäßen Exon-Skipping-Moleküls wird das Molekül vorzugsweise in einer Lösung gelöst, die mit der Verabreichungsmethode kompatibel ist. Zellen können mit einem Plasmid für die Expression von Antisense-Oligonukleotiden versehen werden, indem das Plasmid in einer wässrigen Lösung bereitgestellt wird. Alternativ kann ein Plasmid auch durch Transfektion mit bekannten Transfektionsmitteln bereitgestellt werden. Bei intravenöser, subkutaner, intramuskulärer, subretinaler, intravitrealer, intrathekaler und/oder intraventrikulärer Verabreichung ist es bevorzugt, dass die Lösung eine physiologische Salzlösung ist. Besonders bevorzugt ist bei der Erfindung die Verwendung eines Hilfsstoffs oder Transfektionsmittels, das die Abgabe jedes der hier definierten Bestandteile an eine Zelle und/oder in eine Zelle unterstützt. Bevorzugt sind Hilfsstoffe oder Transfektionsmittel, die in der Lage sind, Komplexe, Nanopartikel, Mizellen, Vesikel und/oder Liposomen zu bilden, die jeden hierin definierten Bestandteil, komplexiert oder eingeschlossen in einem Vesikel oder Liposom, durch eine Zellmembran hindurch transportieren. Viele dieser Hilfsstoffe sind in der Fachwelt bekannt. Geeignete Hilfsstoffe oder Transfektionsmittel umfassen Polyethylenimin (PEI; ExGen500 (MBI Fermentas)), LipofectAMINE™ 2000 (Invitrogen) oder Derivate davon oder ähnliche kationische Polymere, einschließlich Polypropylenimin oder Polyethylenimin-Copolymere (PECs) und Derivate, synthetische Amphiphile (SAINT-18), Lipofectin™, DOTAP und/oder virale Kapsidproteine, die in der Lage sind, sich selbst zu Partikeln zusammenzufügen, die jeden hier definierten Bestandteil in eine Zelle einbringen können. Es hat sich gezeigt, dass solche Hilfsstoffe ein Oligonukleotid wie Antisense-Nukleinsäuren effizient an eine Vielzahl von kultivierten Zellen abgeben können. Ihr hohes Transfektionspotenzial ist mit einer geringen bis mäßigen Toxizität in Bezug auf das Gesamtüberleben der Zellen verbunden. Die Leichtigkeit der strukturellen Modifikation kann genutzt werden, um weitere Modifikationen und die Analyse ihrer weiteren (in vivo) Nukleinsäuretransfereigenschaften und Toxizität zu ermöglichen.In view of the progress already made, improvements can be expected in terms of providing an individual or a cell, a tissue or an organ of this individual with an exon skipping molecule according to the invention. Such future improvements can of course be incorporated to achieve the mentioned effect on the restructuring of mRNA using a method according to the invention. An exon skipping molecule according to the invention can be administered to an individual, a cell, a tissue or an organ of that individual as it is. When administering an exon skipping molecule according to the invention, the molecule is preferably dissolved in a solution that is compatible with the method of administration. Cells can be provided with a plasmid for the expression of antisense oligonucleotides by providing the plasmid in an aqueous solution. Alternatively, a plasmid can also be provided by transfection with known transfection agents. For intravenous, subcutaneous, intramuscular, subretinal, intravitreal, intrathecal and/or intraventricular administration, it is preferred that the solution is a physiological saline solution. Particularly preferred in the invention is the use of an adjuvant or transfection agent which supports the delivery of each of the components defined here to a cell and/or into a cell. Preferred are adjuvants or transfection agents capable of forming complexes, nanoparticles, micelles, vesicles and/or liposomes that transport any component defined herein, complexed or enclosed in a vesicle or liposome, through a cell membrane. Many of these excipients are known in the professional world. Suitable adjuvants or transfection agents include polyethyleneimine (PEI; ExGen500 (MBI Fermentas)), LipofectAMINE™ 2000 (Invitrogen) or derivatives thereof, or similar cationic polymers, including polypropylenimine or polyethyleneimine copolymers (PECs) and derivatives, synthetic amphiphiles (SAINT-18), Lipofectin™, DOTAP and/or viral capsid proteins capable of self-assembling into particles capable of delivering any component defined herein into a cell. It has been shown that such adjuvants can efficiently deliver an oligonucleotide such as antisense nucleic acids to a variety of cultured cells. Their high transfection potential is associated with low to moderate toxicity in terms of overall cell survival. The ease of structural modification can be exploited to enable further modifications and analysis of their further (in vivo) nucleic acid transfer properties and toxicity.
Lipofectin ist ein Beispiel für ein liposomales Transfektionsmittel. Es besteht aus zwei Lipidkomponenten, einem kationischen Lipid N-[1-(2,3-Dioleoyloxy)propyl]-N,N,N-trimethylammoniumchlorid (DOTMA) (vgl. DOTAP, das Methylsulfat-Salz) und einem neutralen Lipid Dioleoylphosphatidylethanolamin (DOPE). Die neutrale Komponente vermittelt die intrazelluläre Freisetzung.Lipofectin is an example of a liposomal transfection agent. It consists of two lipid components, a cationic lipid N-[1-(2,3-dioleoyloxy)propyl]-N,N,N-trimethylammonium chloride (DOTMA) (cf. DOTAP, the methyl sulfate salt) and a neutral lipid dioleoylphosphatidylethanolamine ( DOPE). The neutral component mediates intracellular release.
Eine weitere Gruppe von Trägersystemen sind polymere Nanopartikel. Polykationen wie Diethylaminoethylaminoethyl (DEAE)-Dextran, die als DNA-Transfektionsreagenz bekannt sind, können mit Butylcyanoacrylat (PBCA) und Hexylcyanoacrylat (PHCA) kombiniert werden, um kationische Nanopartikel zu formulieren, die jeden hier definierten Bestandteil, vorzugsweise ein Oligonukleotid, über Zellmembranen in Zellen einbringen können.Another group of carrier systems are polymeric nanoparticles. Polycations such as diethylaminoethylaminoethyl (DEAE)-dextran, known as a DNA transfection reagent, can be combined with butyl cyanoacrylate (PBCA) and hexyl cyanoacrylate (PHCA) to formulate cationic nanoparticles that carry any component defined herein, preferably an oligonucleotide, across cell membranes cells can be introduced.
Zusätzlich zu diesen üblichen Nanopartikelmaterialien bietet das kationische Peptid Protamin einen alternativen Ansatz zur Formulierung eines Oligonukleotids mit Kolloiden. Dieses kolloidale Nanopartikelsystem kann sogenannte Protikel bilden, die durch ein einfaches Selbstmontageverfahren hergestellt werden können, um ein Oligonukleotid zu verpacken und seine intrazelluläre Freisetzung zu vermitteln. Der Fachmann kann jeden der oben genannten oder andere handelsübliche alternative Hilfsstoffe und Verabreichungssysteme auswählen und anpassen, um ein Exon-Skipping-Molekül zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung zu verpacken und freizusetzen, um es zur Vorbeugung, Behandlung oder Verzögerung einer KIAA0586/TALPID3-zusammenhängenden Krankheit oder eines Zustands zu verabreichen. „Vorbeugung, Behandlung oder Verzögerung einer KIAA0586/TALPID3-zusammenhängenden Krankheit oder eines Zustands“ ist hier vorzugsweise definiert als Verhinderung, Anhalten, Beendigung des Fortschreitens oder Umkehr des partiellen oder vollständigen Joubert-Syndroms, das durch einen genetischen Defekt im KIAA0586/TALPID3-Gen verursacht wird.In addition to these common nanoparticle materials, the cationic peptide protamine offers an alternative approach to formulating an oligonucleotide with colloids. This colloidal nanoparticle system can form so-called proticules, which can be prepared through a simple self-assembly process to package an oligonucleotide and mediate its intracellular release. One skilled in the art may select and adapt any of the above or other commercially available alternative adjuvants and delivery systems to package and deliver an exon skipping molecule for use in the present invention to prevent, treat or delay KIAA0586/TALPID3-related disease to administer an illness or condition. “Prevention, treatment or delay of a KIAA0586/TALPID3-related disease or condition” is preferably defined herein as preventing, stopping, terminating the progression or reversing partial or complete Joubert syndrome caused by a genetic defect in the KIAA0586/TALPID3 gene is caused.
Darüber hinaus könnte ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül kovalent oder nichtkovalent an einen Targeting-Liganden gebunden sein, der speziell dafür ausgelegt ist, die Aufnahme in die Zelle, das Zytoplasma und/oder den Zellkern zu erleichtern. Ein solcher Ligand könnte (i) eine Verbindung (einschließlich, aber nicht beschränkt auf Peptid(-ähnliche)-Strukturen), die zell-, gewebe- oder organspezifische Elemente erkennt, die die zelluläre Aufnahme erleichtern, und/oder (ii) eine chemische Verbindung umfassen, die die Aufnahme in Zellen und/oder die intrazelluläre Freisetzung eines Oligonukleotids aus Vesikeln, z. B. Endosomen oder Lysosomen, erleichtern kann.In addition, an exon skipping molecule according to the invention could be covalently or noncovalently linked to a targeting ligand that is specifically designed to facilitate uptake into the cell, cytoplasm and/or nucleus. Such a ligand could be (i) a compound (including, but not limited to, peptide (like) structures) that has cell, tissue or organ-specific Ele ments that facilitate cellular uptake, and/or (ii) comprise a chemical compound that facilitates uptake into cells and/or intracellular release of an oligonucleotide from vesicles, e.g. B. endosomes or lysosomes, can facilitate.
Daher ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül in einer Zusammensetzung oder einem Medikament oder einer Zusammensetzung formuliert, die mit mindestens einem Hilfsstoff und/oder einem Zielliganden zur Abgabe und/oder einer Abgabevorrichtung an eine Zelle und/oder zur Verbesserung der intrazellulären Abgabe versehen ist.Therefore, in a preferred embodiment, an exon skipping molecule according to the invention is formulated in a composition or a drug or a composition containing at least one adjuvant and/or a targeting ligand for delivery and/or a delivery device to a cell and/or for improving the intracellular delivery.
Enthält eine Zusammensetzung einen zusätzlichen Bestandteil, wie z. B. eine Zusatzverbindung, wie sie später hier definiert wird, so muss nicht jeder Bestandteil der Zusammensetzung in einer einzigen Kombination oder Zusammensetzung oder Zubereitung formuliert werden. Je nach ihrer Identität wird der Fachmann wissen, welche Art der Formulierung für jeden hier definierten Bestandteil am besten geeignet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung eine Zusammensetzung oder ein Präparat zur Verfügung, das in Form eines Kits vorliegt, das ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül und eine weitere Zusatzverbindung, wie hierin später definiert, enthält.If a composition contains an additional ingredient, such as: B. an additional compound as defined later herein, not each component of the composition need be formulated in a single combination or composition or preparation. Depending on their identity, the person skilled in the art will know which type of formulation is most suitable for each ingredient defined here. In a preferred embodiment, the invention provides a composition or preparation which is in the form of a kit containing an exon skipping molecule according to the invention and a further additional compound as defined later herein.
Bei Bedarf kann ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül oder ein Vektor, vorzugsweise ein viraler Vektor, der ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül exprimiert, durch Zugabe eines pharmazeutisch akzeptablen Trägers in eine pharmazeutisch aktive Mischung eingebracht werden. Dementsprechend stellt die Erfindung auch eine Zusammensetzung, vorzugsweise eine pharmazeutische Zusammensetzung, zur Verfügung, die ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül oder einen erfindungsgemäßen viralen Vektor und einen pharmazeutisch annehmbaren Hilfsstoff enthält. Eine solche Zusammensetzung kann ein einzelnes Exon-Skipping-Molekül gemäß der Erfindung umfassen, kann aber auch mehrere unterschiedliche Exon-Skipping-Moleküle gemäß der Erfindung umfassen. Eine solche pharmazeutische Zusammensetzung kann jeden pharmazeutisch annehmbaren Hilfsstoff enthalten, einschließlich eines Trägers, einer Kapsel, eines Füllstoffs, eines Konservierungsmittels, eines Adjuvans, eines Lösungsvermittlers und/oder eines Verdünnungsmittels. Solche pharmazeutisch annehmbaren Träger, Füllstoffe, Konservierungsmittel, Hilfsstoffe, Lösungsvermittler und/oder Verdünnungsmittel finden sich beispielsweise in Remington, 2000. Jedes Merkmal der Zusammensetzung wurde bereits hier definiert. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst eine Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung zwei oder mehr Exon-Skipping-Moleküle gemäß der vorliegenden Erfindung oder einen viralen Vektor gemäß der vorliegenden Erfindung, der zwei oder mehr Exon-Skipping-Moleküle gemäß der vorliegenden Erfindung exprimiert, oder zwei oder mehr virale Vektoren gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die zwei oder mehr viralen Vektoren beide oder alle gemäß der vorliegenden Erfindung sind, sich aber voneinander unterscheiden.If necessary, an exon skipping molecule according to the invention or a vector, preferably a viral vector, which expresses an exon skipping molecule according to the invention, can be introduced into a pharmaceutically active mixture by adding a pharmaceutically acceptable carrier. Accordingly, the invention also provides a composition, preferably a pharmaceutical composition, which contains an exon skipping molecule according to the invention or a viral vector according to the invention and a pharmaceutically acceptable excipient. Such a composition may comprise a single exon skipping molecule according to the invention, but may also comprise several different exon skipping molecules according to the invention. Such a pharmaceutical composition may contain any pharmaceutically acceptable excipient, including a carrier, a capsule, a filler, a preservative, an adjuvant, a solubilizer and/or a diluent. Such pharmaceutically acceptable carriers, fillers, preservatives, excipients, solubilizers and/or diluents can be found, for example, in Remington, 2000. Each feature of the composition has already been defined herein. In a preferred embodiment, a composition according to the present invention comprises two or more exon skipping molecules according to the present invention, or a viral vector according to the present invention expressing two or more exon skipping molecules according to the present invention, or two or more viral vectors according to the present invention, wherein the two or more viral vectors are both or all according to the present invention but are different from each other.
Wenn mehrere unterschiedliche Exon-Skipping-Moleküle gemäß der Erfindung verwendet werden, kann sich die hier definierte Konzentration oder Dosis auf die Gesamtkonzentration oder -dosis aller verwendeten Oligonukleotide oder auf die Konzentration oder Dosis jedes verwendeten oder zugesetzten Exon-Skipping-Moleküls beziehen. Daher wird in einer Ausführungsform eine Zusammensetzung bereitgestellt, in der jedes oder die Gesamtmenge der erfindungsgemäß verwendeten Exon-Skipping-Moleküle in einer Menge zwischen 0,1 und 20 mg/kg, vorzugsweise zwischen 0,5 und 20 mg/kg, dosiert ist.When several different exon skipping molecules are used according to the invention, the concentration or dose defined herein may refer to the total concentration or dose of all oligonucleotides used or to the concentration or dose of each exon skipping molecule used or added. Therefore, in one embodiment, a composition is provided in which each or the total amount of the exon skipping molecules used according to the invention is dosed in an amount between 0.1 and 20 mg/kg, preferably between 0.5 and 20 mg/kg.
Ein bevorzugtes Exon-Skipping-Molekül gemäß der Erfindung ist für die Behandlung einer mit KIAA0586/TALPID3 zusammenhängenden Krankheit oder Zustands eines Individuums bestimmt. In allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Begriff „Behandlung“ so zu verstehen, dass er die Vorbeugung und/oder Verzögerung der mit KIAA0586/TALPID3 zusammenhängenden Krankheit oder des Zustands einschließt. Bei einem Individuum, das mit einem erfindungsgemäßen Exon-Skipping-Molekül behandelt werden kann, kann bereits eine mit KIAA0586/TALPID3 zusammenhängende Krankheit oder ein solcher Zustand diagnostiziert worden sein. Alternativ kann ein Individuum, das mit einem erfindungsgemäßen Exon-Skipping-Molekül behandelt werden kann, noch nicht mit einer KIAA0586/TALPID3-zusammenhängenden Krankheit oder einem Zustand diagnostiziert worden sein, kann aber ein Individuum sein, das aufgrund seines genetischen Hintergrunds ein erhöhtes Risiko hat, in Zukunft eine KIAA0586/TALPID3-zusammenhängende Krankheit oder einen Zustand zu entwickeln. Ein bevorzugtes Individuum ist ein Mensch oder ein Tier, besonders bevorzugt ein Mensch. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mit KIAA0586/TALPID3 zusammenhängende Krankheit oder der Zustand das Joubert-Syndrom.A preferred exon skipping molecule according to the invention is intended for the treatment of a KIAA0586/TALPID3-related disease or condition of an individual. In all embodiments of the present invention, the term “treatment” is intended to include preventing and/or delaying the KIAA0586/TALPID3-related disease or condition. An individual who can be treated with an exon skipping molecule of the invention may have already been diagnosed with a KIAA0586/TALPID3-related disease or condition. Alternatively, an individual who can be treated with an exon skipping molecule according to the invention may not have yet been diagnosed with a KIAA0586/TALPID3-related disease or condition, but may be an individual who is at increased risk due to their genetic background , to develop a KIAA0586/TALPID3-related disease or condition in the future. A preferred individual is a human or an animal, particularly preferably a human. In a preferred embodiment, the disease or condition associated with KIAA0586/TALPID3 is Joubert syndrome.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ferner ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül oder einen erfindungsgemäßen viralen Vektor oder eine erfindungsgemäße Zusammensetzung zur Verwendung als Medikament zur Behandlung einer mit KIAA0586/TALPID3-zusammenhängenden Krankheit oder eines Zustands, die eine Modulation des Spleißens von KIAA0586/TALPID3 erfordern, und zur Verwendung als Medikament zur Prävention, Behandlung oder Verzögerung einer mit KIAA0586/TALPID3-zusammenhängenden Krankheit oder eines Zustands bereit. Eine bevorzugte mit KIAA0586/TALPID3-zusammenhängende Krankheit oder ein solcher Zustand ist das Joubert-Syndrom. Jedes Merkmal dieser Verwendung wurde hier bereits definiert.Accordingly, the present invention further provides an exon skipping molecule or viral vector or composition of the invention for use as a medicament for treating a KIAA0586/TALPID3-related disease or a condition requiring modulation of KIAA0586/TALPID3 splicing and for use as a drug to prevent, treat or delay a KIAA0586/TALPID3-related disease or condition. A preferred KIAA0586/TALPID3-related disease or condition is Joubert syndrome. Each feature of this use has already been defined here.
Die Erfindung sieht ferner die Verwendung eines erfindungsgemäßen Exon-Skipping-Moleküls oder eines erfindungsgemäßen viralen Vektors oder einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Behandlung einer mit KIAA0586/TALPID3-zusammenhängenden Krankheit oder eines Zustands vor, die oder der eine Modulation des Spleißens von KIAA0586/TALPID3 erfordert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mit KIAA0586/TALPID3-zusammenhängende Krankheit oder der Zustand das Joubert-Syndrom. The invention further contemplates the use of an exon skipping molecule or a viral vector or composition of the invention for treating a KIAA0586/TALPID3-related disease or condition that requires modulation of KIAA0586/TALPID3 splicing. In a preferred embodiment, the KIAA0586/TALPID3-related disease or condition is Joubert syndrome.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner die Verwendung eines erfindungsgemäßen Exon-Skipping-Moleküls oder eines erfindungsgemäßen viralen Vektors oder einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Herstellung eines Medikaments, zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung einer mit KIAA0586/TALPID3-zusammenhängenden Krankheit oder eines Zustands, die oder der eine Modulation des Spleißens von KIAA0586/TALPID3 erfordert, und zur Herstellung eines Medikaments zur Vorbeugung, Behandlung oder Verzögerung einer mit KIAA0586/TALPID3-zusammenhängenden Krankheit oder eines Zustands bereit. Eine bevorzugte mit KIAA0586/TALPID3-zusammenhängenden Krankheit oder ein solcher Zustand ist das Joubert-Syndrom. Daher wird in einem weiteren Aspekt die Verwendung eines Exon-Skipping-Moleküls, eines viralen Vektors oder einer Zusammensetzung, wie hierin definiert, für die Herstellung eines Medikaments, für die Herstellung eines Medikaments zur Behandlung eines Zustands, der die Modulation des Spleißens von KIAA0586/TALPID3 erfordert, und für die Herstellung eines Medikaments zur Vorbeugung, Behandlung oder Verzögerung einer mit KIAA0586/TALPID3-zusammenhängenden Krankheit oder eines Zustands bereitgestellt. Eine bevorzugte mit KIAA0586/TALPID3-zusammenhängenden Krankheit oder ein solcher Zustand ist das Joubert-Syndrom. Jedes Merkmal dieser Verwendung wurde hier bereits definiert. Ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül oder ein erfindungsgemäßer viraler Vektor oder eine erfindungsgemäße Zusammensetzung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Medikaments wird vorzugsweise systemisch, in utero, intravitreal, subretinal, intrathekal oder intraventrikulär verabreicht.The present invention further provides the use of an exon skipping molecule according to the invention or a viral vector or a composition according to the invention for the manufacture of a medicament, for the manufacture of a medicament for the treatment of a KIAA0586/TALPID3-related disease or condition, the or the one modulation of KIAA0586/TALPID3 splicing and for the manufacture of a medicament for the prevention, treatment or delay of a KIAA0586/TALPID3-related disease or condition. A preferred KIAA0586/TALPID3-related disease or condition is Joubert syndrome. Therefore, in a further aspect, the use of an exon skipping molecule, a viral vector or a composition as defined herein for the manufacture of a medicament for the manufacture of a medicament for treating a condition which involves the modulation of splicing of KIAA0586/ TALPID3 requires and is provided for the manufacture of a medicament to prevent, treat or delay a KIAA0586/TALPID3-related disease or condition. A preferred KIAA0586/TALPID3-related disease or condition is Joubert syndrome. Each feature of this use has already been defined here. An exon skipping molecule according to the invention or a viral vector according to the invention or a composition according to the invention for producing a medicament according to the invention is preferably administered systemically, in utero, intravitreal, subretinal, intrathecal or intraventricular.
Eine Behandlung in einer erfindungsgemäßen Anwendung oder in einem erfindungsgemäßen Verfahren dauert mindestens eine Woche, mindestens einen Monat, mindestens mehrere Monate, mindestens ein Jahr, mindestens 2, 3, 4, 5, 6 Jahre oder länger. Jedes Exon-Skipping-Molekül oder Exon-Skipping-Oligonukleotid oder ein Äquivalent davon, wie hierin zur Verwendung gemäß der Erfindung definiert, kann für die direkte Verabreichung an eine Zelle, ein Gewebe und/oder ein Organ in vivo von Individuen geeignet sein, die bereits betroffen sind oder bei denen das Risiko besteht, eine mit KIAA0586/TALPID3 zusammenhängende Krankheit oder einen damit zusammenhängenden Zustand zu entwickeln, und kann direkt in vivo, ex vivo oder in vitro verabreicht werden. Die Häufigkeit der Verabreichung eines erfindungsgemäßen Oligonukleotids, einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung, einer erfindungsgemäßen Verbindung oder eines erfindungsgemäßen Zusatzstoffs kann von verschiedenen Parametern abhängen, wie dem Alter des Patienten, der Mutation des Patienten, der Anzahl der Exon-Skipping-Moleküle (d. h. der Dosis) und der Formulierung des Moleküls. Die Häufigkeit kann zwischen mindestens einmal in zwei Wochen oder drei Wochen oder vier Wochen oder fünf Wochen oder einem längeren Zeitraum liegen.A treatment in an application according to the invention or in a method according to the invention lasts at least one week, at least one month, at least several months, at least one year, at least 2, 3, 4, 5, 6 years or longer. Any exon skipping molecule or exon skipping oligonucleotide or an equivalent thereof, as defined herein for use according to the invention, may be suitable for direct administration to a cell, tissue and/or organ in vivo from individuals who are already affected or are at risk of developing a KIAA0586/TALPID3-related disease or condition and can be administered directly in vivo, ex vivo or in vitro. The frequency of administration of an oligonucleotide according to the invention, a composition according to the invention, a compound according to the invention or an additive according to the invention may depend on various parameters such as the age of the patient, the mutation of the patient, the number of exon skipping molecules (i.e. the dose) and the formulation of the molecule. The frequency can range from at least once in two weeks, or three weeks, or four weeks, or five weeks, or a longer period.
Die Dosisbereiche eines erfindungsgemäßen Exon-Skipping-Moleküls, vorzugsweise eines Oligonukleotids, werden vorzugsweise auf der Grundlage von Studien mit ansteigender Dosis in klinischen Versuchen (in vivo-Anwendung) festgelegt, für die strenge Protokollanforderungen bestehen. Ein Exon-Skipping-Molekül oder ein Oligonukleotid gemäß der vorliegenden Definition kann in einer Dosis zwischen 0,1 und 20 mg/kg, vorzugsweise zwischen 0,5 und 20 mg/kg, verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Konzentration eines hier definierten Oligonukleotids verwendet, die zwischen 0,1 nM und 1 µM liegt. Vorzugsweise ist dieser Bereich für die In-vitro-Verwendung in einem zellulären Modell wie Zellen oder Gewebe vorgesehen. Vorzugsweise liegt die verwendete Konzentration im Bereich von 1 bis 400 nM, noch bevorzugter im Bereich von 10 bis 200 nM, noch bevorzugter im Bereich von 50 bis 100 nM. Werden mehrere Oligonukleotide verwendet, kann sich diese Konzentration oder Dosis auf die Gesamtkonzentration oder -dosis der Oligonukleotide oder auf die Konzentration oder Dosis jedes einzelnen zugesetzten Oligonukleotids beziehen.The dose ranges of an exon skipping molecule according to the invention, preferably an oligonucleotide, are preferably determined on the basis of increasing dose studies in clinical trials (in vivo use) for which there are strict protocol requirements. An exon skipping molecule or an oligonucleotide according to the present definition can be used at a dose between 0.1 and 20 mg/kg, preferably between 0.5 and 20 mg/kg. In a preferred embodiment, a concentration of an oligonucleotide defined here that is between 0.1 nM and 1 μM is used. Preferably, this region is intended for in vitro use in a cellular model such as cells or tissue. Preferably the concentration used is in the range of 1 to 400 nM, more preferably in the range of 10 to 200 nM, even more preferably in the range of 50 to 100 nM. If multiple oligonucleotides are used, this concentration or dose may refer to the total concentration or dose of the oligonucleotides or to the concentration or dose of each individual oligonucleotide added.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein viraler Vektor, vorzugsweise ein AAV-Vektor, wie oben beschrieben, als Träger für ein erfindungsgemäßes Molekül in einer Dosis von 1×109 - 1×1017 Viruspartikel pro Injektion, bevorzugter von 1×1010 - 1×1014 und am meisten bevorzugt 1×1010 - 1×1012 Viruspartikel pro Injektion verabreicht.In a preferred embodiment, a viral vector, preferably an AAV vector, as described above, is used as a carrier for a molecule according to the invention in a dose of 1×10 9 - 1×10 17 virus particles per injection, more preferably from 1x10 10 - 1x10 14 and most preferably 1x10 10 - 1x10 12 virus particles administered per injection.
Die oben angegebenen Konzentrations- oder Dosisbereiche der Oligonukleotide sind bevorzugte Konzentrationen oder Dosen für In-vitro- oder Ex-vivo-Anwendungen. Der Fachmann wird verstehen, dass je nach dem verwendeten Oligonukleotid bzw. den verwendeten Oligonukleotiden, der zu behandelnden Zielzelle, dem Zielgen und seinem Expressionsniveau, dem verwendeten Medium und den Transfektions- und Inkubationsbedingungen die Konzentration bzw. Dosis des bzw. der verwendeten Oligonukleotide weiter variieren kann und möglicherweise weiter optimiert werden muss.The concentration or dose ranges of the oligonucleotides given above are preferred concentrations or doses for in vitro or ex vivo applications. The person skilled in the art will understand that depending on the oligonucleotide or oligonucleotides used, the target cell to be treated, the target gene and its expression level, the medium used and the transfection and incubation conditions, the concentration or dose of the oligonucleotide(s) used will vary further can and may need to be further optimized.
Ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül oder ein erfindungsgemäßer viraler Vektor oder eine erfindungsgemäße Zusammensetzung zur erfindungsgemäßen Verwendung kann zur Verabreichung an eine Zelle, ein Gewebe und/oder ein Organ in vivo von Individuen geeignet sein, die bereits an einer mit KIAA0586/TALPID3 zusammenhängenden Krankheit oder einem damit zusammenhängenden Zustand erkrankt sind oder bei denen das Risiko besteht, dass sie eine solche entwickeln, und kann in vivo, ex vivo oder in vitro verabreicht werden. Das erfindungsgemäße Exon-Skipping-Molekül oder ein erfindungsgemäßer viraler Vektor oder eine erfindungsgemäße Zusammensetzung kann direkt oder indirekt an eine Zelle, ein Gewebe und/oder ein Organ in vivo eines Individuums verabreicht werden, das bereits von einer mit KIAA0586/TALPID3 zusammenhängenden Krankheit oder einem damit zusammenhängenden Zustand betroffen oder gefährdet ist, und kann direkt oder indirekt in vivo, ex vivo oder in vitro verabreicht werden. Ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül oder ein erfindungsgemäßer viraler Vektor oder eine erfindungsgemäße Zusammensetzung zur Verwendung gemäß der Erfindung wird vorzugsweise systemisch, in utero, intravitreal, subretinal, intrathekal oder intraventrikulär verabreicht.An exon skipping molecule according to the invention or a viral vector according to the invention or a composition according to the invention for use according to the invention may be suitable for administration to a cell, a tissue and / or an organ in vivo of individuals already suffering from a KIAA0586 / TALPID3-related disease or a related condition or who are at risk of developing one and may be administered in vivo, ex vivo or in vitro. The exon skipping molecule or a viral vector or composition according to the invention can be administered directly or indirectly to a cell, a tissue and / or an organ in vivo of an individual already suffering from a KIAA0586 / TALPID3-related disease or a related condition is affected or at risk and can be administered directly or indirectly in vivo, ex vivo or in vitro. An exon skipping molecule according to the invention or a viral vector according to the invention or a composition according to the invention for use according to the invention is preferably administered systemically, in utero, intravitreal, subretinal, intrathecal or intraventricular.
Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Modulation des Spleißens von KIAA0586/TALPID3 in einer Zelle bereit, bei dem die Zelle mit einem erfindungsgemäßen Exon-Skipping-Molekül oder einem erfindungsgemäßen viralen Vektor oder einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung in Kontakt gebracht wird. Die Merkmale dieses Aspekts sind vorzugsweise die zuvor hierin definierten. Das Inkontaktbringen der Zelle mit einem erfindungsgemäßen Exon-Skipping-Molekül oder einem erfindungsgemäßen viralen Vektor oder einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann nach jeder dem Fachmann bekannten Methode durchgeführt werden. Die Verwendung der hierin beschriebenen Methoden zur Verabreichung von Exon-Skipping-Molekülen, viralen Vektoren und Zusammensetzungen ist eingeschlossen. Die Kontaktierung kann direkt oder indirekt und in vivo, ex vivo oder in vitro erfolgen. In einem bevorzugten Verfahren zur Modulation des Spleißens von KIAA0586/TALPID3 in einer Zelle umfasst das Verfahren das In-Kontakt-Bringen der Zelle mit zwei oder mehr Exon-Skipping-Molekülen gemäß der vorliegenden Erfindung, oder zwei oder mehr viralen Vektoren gemäß der vorliegenden Erfindung, oder zwei oder mehr Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung.The invention further provides a method for modulating splicing of KIAA0586/TALPID3 in a cell, comprising contacting the cell with an exon skipping molecule or a viral vector or composition according to the invention. The features of this aspect are preferably those previously defined herein. Bringing the cell into contact with an exon skipping molecule according to the invention or a viral vector according to the invention or a composition according to the invention can be carried out using any method known to those skilled in the art. The use of the methods described herein for administering exon skipping molecules, viral vectors and compositions is included. The contacting can take place directly or indirectly and in vivo, ex vivo or in vitro. In a preferred method for modulating splicing of KIAA0586/TALPID3 in a cell, the method comprises contacting the cell with two or more exon skipping molecules according to the present invention, or two or more viral vectors according to the present invention , or two or more compositions according to the present invention.
Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Behandlung einer mit KIAA0586/TALPID3-zusammenhängenden Krankheit oder eines Zustands bereit, das die Modulation des Spleißens von KIAA0586/TALPID3 eines Individuums, das dessen bedarf, erfordert, wobei das Verfahren das Inkontaktbringen einer Zelle des Individuums mit einem Exon-Skipping-Molekül gemäß der Erfindung oder einem viralen Vektor gemäß der Erfindung oder einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung umfasst. Die Merkmale dieses Aspekts sind vorzugsweise die zuvor hierin definierten. Das Inkontaktbringen der Zelle mit einem erfindungsgemäßen Exon-Skipping-Molekül oder einem erfindungsgemäßen viralen Vektor oder einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann nach jeder dem Fachmann bekannten Methode durchgeführt werden. Die Verwendung der hier beschriebenen Methoden zur Verabreichung von Molekülen, viralen Vektoren und Zusammensetzungen ist eingeschlossen. Die Kontaktierung kann direkt oder indirekt und in vivo, ex vivo oder in vitro erfolgen. Eine bevorzugte mit KIAA0586/TALPID3-zusammenhängende Krankheit oder ein solcher Zustand ist das Joubert-Syndrom. Dementsprechend wird ein erfindungsgemäßes Exon-Skipping-Molekül oder ein erfindungsgemäßer viraler Vektor oder eine erfindungsgemäße Zusammensetzung in einem erfindungsgemäßen Behandlungsverfahren vorzugsweise systemisch, in utero, intravitreal, subretinal, intrathekal oder intraventrikulär verabreicht. In einem bevorzugten Verfahren zur Behandlung einer mit KIAA0586/TALPID3-zusammenhängenden Krankheit oder eines Zustands, die oder der die Modulation des Spleißens von KIAA0586/TALPID3 eines Individuums, das dessen bedarf, erfordert, umfasst das Verfahren das Inkontaktbringen der Zelle mit zwei oder mehr Exon-Skipping-Molekülen gemäß der vorliegenden Erfindung oder zwei oder mehr viralen Vektoren gemäß der vorliegenden Erfindung oder zwei oder mehr Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung.The invention further provides a method for treating a KIAA0586/TALPID3-related disease or condition that requires modulating the splicing of KIAA0586/TALPID3 of an individual in need thereof, the method comprising contacting a cell of the individual with a Exon skipping molecule according to the invention or a viral vector according to the invention or a composition according to the invention. The features of this aspect are preferably those previously defined herein. Bringing the cell into contact with an exon skipping molecule according to the invention or a viral vector according to the invention or a composition according to the invention can be carried out using any method known to those skilled in the art. The use of the methods described herein for delivery of molecules, viral vectors and compositions is included. The contacting can take place directly or indirectly and in vivo, ex vivo or in vitro. A preferred KIAA0586/TALPID3-related disease or condition is Joubert syndrome. Accordingly, an exon skipping molecule according to the invention or a viral vector according to the invention or a composition according to the invention is preferably administered systemically, in utero, intravitreal, subretinal, intrathecally or intraventricularly in a treatment method according to the invention. In a preferred method for treating a KIAA0586/TALPID3-related disease or condition that requires modulation of KIAA0586/TALPID3 splicing of an individual in need thereof, the method comprises contacting the cell with two or more exons -Skipping molecules according to the present invention or two or more viral vectors according to the present invention or two or more compositions according to the present invention.
Sofern nicht anders angegeben, kann jede hier beschriebene Ausführungsform mit einer anderen hier beschriebenen Ausführungsform kombiniert werden.Unless otherwise stated, each embodiment described herein may be combined with another embodiment described herein.
In diesem Dokument und in den Ansprüchen wird das Verb „umfassen“ und seine Konjugationen in seiner nicht einschränkenden Bedeutung verwendet, was bedeutet, dass die auf das Wort folgenden Elemente eingeschlossen sind, aber nicht ausdrücklich erwähnte Elemente nicht ausgeschlossen sind. Darüber hinaus schließt die Bezugnahme auf ein Element durch den unbestimmten Artikel „a“ oder „an“ nicht aus, dass mehr als eines der Elemente vorhanden ist, es sei denn, der Kontext erfordert eindeutig, dass es sich um ein einziges Element handelt. Der unbestimmte Artikel „a“ oder „an“ bedeutet daher in der Regel „mindestens eines“. Das Wort „etwa“ oder „ungefähr“, wenn es in Verbindung mit einem Zahlenwert (z. B. etwa 10) verwendet wird, bedeutet vorzugsweise, dass der Wert den angegebenen Wert (von 10) mehr oder weniger als 0,1 % des Wertes betragen kann.In this document and in the claims, the verb "comprise" and its conjugations are used in their non-limiting meaning, meaning that the elements following the word are included, but elements not expressly mentioned are not excluded. Furthermore, reference to an element by the indefinite article “a” or “an” does not preclude the presence of more than one of the elements, unless the context clearly requires that it be a single element. The indefinite article “a” or “an” therefore usually means “at least one”. The word “about” or “approximately,” when used in conjunction with a numerical value (e.g., about 10), preferably means that the value is more or less than 0.1% of the stated value (of 10). value can be.
Die hier bereitgestellten Sequenzinformationen sollten nicht so eng ausgelegt werden, dass sie die Einbeziehung fehlerhaft identifizierter Basen erfordern. Der Fachmann ist in der Lage, solche fehlerhaft identifizierten Basen zu erkennen und weiß, wie er solche Fehler korrigieren kann. Im Falle von Sequenzfehlern sollte die Sequenz des Polypeptids, das durch Expression des Gens in SEQ ID NO: 1, das die für das Polypeptid kodierende Nukleinsäuresequenz enthält, erhältlich ist, maßgeblich sein.The sequence information provided here should not be construed so narrowly as to require the inclusion of incorrectly identified bases. The person skilled in the art is able to recognize such incorrectly identified bases and knows how to correct such errors. In the event of sequence errors, the sequence of the polypeptide obtainable by expression of the gene in SEQ ID NO: 1 containing the nucleic acid sequence encoding the polypeptide should prevail.
Die vorliegende Erfindung wird ferner durch die folgenden Figuren und Beispiele veranschaulicht, denen weitere Merkmale, Ausführungsformen, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung entnommen werden können.The present invention is further illustrated by the following figures and examples, from which additional features, embodiments, aspects and advantages of the present invention can be seen.
BESCHREIBUNG DER FIGURENDESCRIPTION OF THE FIGURES
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zeigt Joubert-Syndrom-Familien, die eine neuartige tief-intronische Sequenzveränderung in KIAA0586/TALPID3 tragen. shows Joubert syndrome families carrying a novel deep intronic sequence alteration in KIAA0586/TALPID3. -
In
ist ein Stammbaum der Familie 1 einschließlich der Ko-Segregation der Genotypen unter den Familienmitgliedern dargestellt. Der Indexpatient ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. Die MRT-Aufnahmen des Indexpatienten und des Geschwisterkindes sind unter dem Stammbaum dargestellt. Die axialen T1-gewichteten MRT-Aufnahmen dokumentierten das für JS charakteristische Backenzahnzeichen (Pfeilspitze) mit verlängerten und verdickten oberen Kleinhirnstielen und einer vertieften Fossa interpeduncularis bei beiden Geschwistern der Familie 1. In ist die Sanger-Sequenzierung der beiden genetischen Varianten im KIAA0586/TALPID3-Gen bei allen verfügbaren Verwandten der Familie 1 dargestellt. In ist eine RT-PCR-Analyse von Patienten- und Kontrollzellen (Familie 1, Indexpatient) der kodierenden Region von Exon 28 bis Exon 30 dargestellt. Es wurde ein 454 bp langes Fragment identifiziert, das ausschließlich in der Patientin exprimiert wird. Das 322 bp RT-PCR-Fragment wurde in Kontroll- und Patientenproben identifiziert. In ist ein Stammbaum der Familie 2 mit den Genotypen der verfügbaren Familienmitglieder dargestellt. In ist die Sanger-Sequenzierung der beiden genetischen Varianten im KIAA0586/TALPID3-Gen bei allen verfügbaren Verwandten der Familie 2 dargestellt. In ist eine Darstellung der genetischen Veränderungen in KIAA0586/TALPID3 (Chr. 14q23.1; 58.427.385-58.551.297; GRCh38:CM000676.2) zu sehen. Die Variante c.[1446delA],[=];p.[ p.Val483*] befindet sich im Exon 12. Die Mutation c.[2512C>T],[=];p.[Arg838*] befindet sich in Exon 18. Die tiefe intronische Veränderung c.[4149+3186G>A],[=]; p.[Asp1384Arg.fs*15] befindet sich im Intron 28. Die Nomenklatur basiert auf der KIAA0586/TALPID3-Transkriptvariante NM_001244189.2. NTC: Nicht-Template-Kontrolle; Ref. seq.: Referenzsequenz; BP: Verzweigungspunkt; SAS: Spleißakzeptorstelle; SDS: Spleißdonorstelle; I.I: Vater; II.I: Mutter; II.I; erstes Kind; II.II: zweites Kind. Weibliche und männliche Personen sind durch Kreise bzw. Quadrate dargestellt. Ausgefüllte Symbole zeigen betroffene Familienmitglieder.In A family tree offamily 1 is shown including the co-segregation of genotypes among family members. The index patient is indicated by an arrow. The MRI scans of the index patient and the sibling are shown below the family tree. Axial T1-weighted MRI images documented the molar sign (arrowhead) characteristic of JS with elongated and thickened superior cerebellar peduncles and a deepened interpeduncular fossa in both siblings offamily 1. In Sanger sequencing of the two genetic variants in the KIAA0586/TALPID3 gene in all available relatives offamily 1 is shown. In an RT-PCR analysis of patient and control cells (family 1, index patient) of the coding region fromexon 28 to exon 30 is shown. A 454 bp long fragment was identified that was exclusively expressed in the patient. The 322 bp RT-PCR fragment was identified in control and patient samples. In A family tree ofFamily 2 is shown with the genotypes of the available family members. In Sanger sequencing of the two genetic variants in the KIAA0586/TALPID3 gene in all available relatives offamily 2 is shown. In a representation of the genetic changes in KIAA0586/TALPID3 (Chr. 14q23.1; 58.427.385-58.551.297; GRCh38:CM000676.2) can be seen. The variant c.[1446delA],[=];p.[ p.Val483*] is located in exon 12. The mutation c.[2512C>T],[=];p.[Arg838*] is located in exon 18. The deep intronic change c.[4149+3186G>A],[=]; p.[Asp1384Arg.fs*15] is located inintron 28. The nomenclature is based on the KIAA0586/TALPID3 transcript variant NM_001244189.2. NTC: non-template control; Ref. seq.: reference sequence; BP: branch point; SAS: splice acceptor site; SDS: splice donor site; II: father; II.I: mother; II.I; first child; II.II: second child. Female and male people are represented by circles and squares, respectively. Solid symbols indicate affected family members. -
zeigt die Position der AONs in und um das kryptische Exon im intron 28 von KIAA0586/TALPID3. shows the position of the AONs in and around the cryptic exon inintron 28 of KIAA0586/TALPID3. -
zeigt die therapeutische Wirkung von AON-Behandlungen zur Korrektur des mutationsbedingten kryptischen Spleißens der von Patienten stammenden KIAA0586/TALPID3-Transkripte. demonstrates the therapeutic effect of AON treatments to correct mutational cryptic splicing of patient-derived KIAA0586/TALPID3 transcripts. -
In
ist die Region des Introns 28 dargestellt, die die tiefe intronische Alteration KIAA0586: c.4149+3186G>A (NM_001244189.2) trägt. Die Mutation erzeugt einen Verzweigungspunkt (rot), der bei den Patienten zu einem Spleißdefekt von Teilen von Intron 28 und einem kryptischen Exon (blauer Balken) führt. Der frühe Stopp innerhalb des Leserasters des kryptischen Exons ist durch Fettdruck und Sternchen dargestellt. Die Bindungsstellen von AON_+26 und AON_+57 sind durch grüne Klammern oberhalb des kryptischen Exons markiert. In sind RT-PCR-Analysen von Patienten- und Kontrollfibroblasten unter verschiedenen Behandlungsbedingungen dargestellt. Die Fibroblasten wurden mit AON_+26 und/oder AON_+57 inkubiert, um den durch die Mutation verursachten Spleißdefekt zu korrigieren. Das größere PCR-Produkt (454 bp) entspricht dem falsch gespleißten Transkript, das das kryptische Exon trägt. Das untere PCR-Fragment (322 bp) stellt das Referenztranskript dar. Kontroll-PCR-Reaktionen ohne reverse Transkriptase (-RT) oder Template (NTC) sind auf der rechten Seite dargestellt. In bestätigen semiquantitative Analysen durch Fragmentintensitätsmessungen, dass das kryptische Exon (blau) im Verhältnis zum korrekt gespleißten Produkt durch die AON-Behandlung reduziert wird. *: p-Wert < 0,05; ***: p-Wert < 0,001; ns: nicht signifikant; NTC: Nicht-Template-Kontrolle; PBS: nur mit PBS behandelte Zellen; BP: Verzweigungspunkt; SAS: Spleißakzeptorstelle; SDS: Spleißdonorstelle.In the region ofintron 28 is shown, which carries the deep intronic alteration KIAA0586: c.4149+3186G>A (NM_001244189.2). The mutation creates a branch point (red) that leads to a splicing defect of parts ofintron 28 and a cryptic exon (blue bar) in patients. The early in-frame stop of the cryptic exon is shown in bold and asterisks. The binding sites of AON_+26 and AON_+57 are marked by green brackets above the cryptic exon. In are RT-PCR analyzes of patient and control fi broblasts presented under different treatment conditions. The fibroblasts were incubated with AON_+26 and/or AON_+57 to correct the splicing defect caused by the mutation. The larger PCR product (454 bp) corresponds to the mis-spliced transcript carrying the cryptic exon. The lower PCR fragment (322 bp) represents the reference transcript. Control PCR reactions without reverse transcriptase (-RT) or template (NTC) are shown on the right. In semiquantitative analyzes using fragment intensity measurements confirm that the cryptic exon (blue) is reduced relative to the correctly spliced product by AON treatment. *: p-value <0.05; ***: p-value <0.001; ns: not significant; NTC: non-template control; PBS: cells treated with PBS only; BP: branch point; SAS: splice acceptor site; SDS: splice donor site. -
zeigt die Messung der Flimmerhärchenlänge. shows the measurement of cilia length. -
In
sind Bilder von primären Zilien aus Patientenfibroblasten im Vergleich zu zwei unbehandelten Kontrollen zu sehen (Skalenbalken: 5 µm, 1 µm für den Einlass). In wurde die Länge der primären Zilien von patientenstämmigen Fibroblasten und von nicht verwandten Kontrollen quantifiziert. Insgesamt wurden 750 Zilien pro Zelllinie in drei unabhängigen Experimenten gemessen (250 Zilien pro Experiment). Der Median der Boxblots betrug 2,6 µm bei den Kontrollen und 1,4 µm bei der Patientin. Die statistische Analyse wurde mit Hilfe des Kruskal-Wallis-Tests durchgeführt. ***: p-value < 0,001. ns: nicht signifikant.In , images of primary cilia from patient fibroblasts compared to two untreated controls are shown (scale bars: 5 µm, 1 µm for inlet). In The length of the primary cilia of patient-derived fibroblasts and unrelated controls was quantified. A total of 750 cilia per cell line were measured in three independent experiments (250 cilia per experiment). The median of the boxblots was 2.6 µm in the controls and 1.4 µm in the patient. Statistical analysis was performed using the Kruskal-Wallis test. ***: p-value < 0.001. ns: not significant.
SEQUENZENSEQUENCES
Alle Sequenzen werden hier von 5'-> 3' dargestellt. Tabelle 1. Sequenzen wie im Sequenzprotokoll angegeben
Gemäß WIPO ST.26 werden Uracil und Thymin in einer Sequenz des Sequenzprotokolls beide durch „t“ und ohne weitere Anmerkung dargestellt; „t“ steht für Uracil in RNA und Thymin in DNA. Da die Sequenzen gemäß SEQ ID NOs 33 bis 39 in Tabelle 1 RNA-Sequenzen sind und somit „u“ für Uracil enthalten, enthalten die entsprechenden Sequenzen SEQ ID NOs 33 bis 39 im geforderten Sequenzprotokoll gemäß WIPO ST.26 jeweils ein „t“, wenn die RNA-Sequenz ein „u“ gemäß SEQ ID NOs 33 bis 39 in Tabelle 1 enthält. Tabelle 2. Sequenzen der Primer wie im Sequenzprotokoll angegeben
„KIAA0586_ex1-2_fwd“ bedeutet, dass der Vorwärtsprimer im KIAA0586-Gen im Exon 1 bindet und „KIAA0586_ex1-2_rev“ bedeutet, dass der Rückwärtsprimer im Exon 2 bindet. Analoges gilt für die anderen Primer bis einschließlich Exon 34.“KIAA0586_ex1-2_fwd” means that the forward primer in the KIAA0586 gene binds in
Die Primer gemäß SEQ ID NOs 69 bis 73 sind genomische Primer, d. h. sie binden im Intron, das die Sequenz flankiert, die durch Sanger-Sequenzierung analysiert werden soll.The primers according to SEQ ID NOs 69 to 73 are genomic primers, i.e. H. they bind in the intron flanking the sequence to be analyzed by Sanger sequencing.
Sofern nicht anders angegeben, werden bei der Durchführung der Erfindung herkömmliche Standardverfahren der Molekularbiologie, Virologie, Mikrobiologie oder Biochemie eingesetzt. Solche Techniken sind beschrieben in Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual (2nd edition), Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press; in Sambrook und Russell (2001) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY; in den Bänden 1 und 2 von Ausubel et al. (1994) Current Protocols in Molecular Biology, Current Protocols, USA; und in den Bänden I und II von Brown (1998) Molecular Biology LabFax, Second Edition, Academic Press (UK); Oligonucleotide Synthesis (N. Gait editor); Nucleic Acid Hybridization (Hames und Higgins, eds.).Unless otherwise stated, conventional standard methods of molecular biology, virology, microbiology or biochemistry are used in carrying out the invention. Such techniques are described in Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual (2nd edition), Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press; in Sambrook and Russell (2001) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY; in
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele, die nicht als Einschränkung des Anwendungsbereichs der Erfindung zu verstehen sind, näher beschrieben.The present invention will be described in more detail using the following examples, which should not be construed as limiting the scope of the invention.
BEISPIELEEXAMPLES
BEISPIEL 1EXAMPLE 1
Materialien und MethodenMaterials and methods
DNA-ExtraktionDNA extraction
EDTA-Blutproben von verfügbaren Familienmitgliedern oder Zellpellets von aus Patienten gewonnenen Fibroblasten wurden entnommen und für molekulargenetische Analysen eingesandt. Die DNA-Proben wurden gemäß den Anweisungen des Herstellers mit dem Gentra Puregene Kit (QIAGEN, Hilden, Deutschland) vorbereitet. Quantität und Qualität der DNA-Proben wurden mittels UV-Spektrometrie (Biospectrometer, Eppendorf, Hamburg, Deutschland) analysiert.EDTA blood samples from available family members or cell pellets from patient-derived fibroblasts were collected and submitted for molecular genetic analysis. The DNA samples were prepared using the Gentra Puregene Kit (QIAGEN, Hilden, Germany) according to the manufacturer's instructions. Quantity and quality of the DNA samples were analyzed using UV spectrometry (Biospectrometer, Eppendorf, Hamburg, Germany).
Primer, PCR-Amplifikation und Sanger-SequenzierungPrimers, PCR amplification and Sanger sequencing
Vorwärts- und Rückwärtsprimer (SEQ ID NOs: 40 - 73), die sich in den interessierenden Regionen des menschlichen KIAA0586/TALPID3 (NM_001244189.2) befinden, wurden mit Primer Input3 (http://primer3.ut.ee/) entworfen. Zusätzlich wurden die Primer-Bindungsstellen im menschlichen Genom (GRCh37/hg19) mit SNPCheck (https://secure.ngrl.org.uk/SNPCheck/) auf bekannte Einzelnukleotid-Polymorphismen überprüft. Die PCR-Amplifikation der Zielregionen wurde mit 20 ng genomischer DNA unter Verwendung von HotFirePol DNA Polymerase (Solis BioDyne, Tartu, Estland) nach Standardprotokollen durchgeführt. Für die Sanger-Sequenzierung wurden die PCR-Amplikons enzymatisch mit Exo-SAP (New England Biolabs (NEB), Frankfurt, Deutschland) gereinigt und mit dem BigDye® Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit auf dem ABI Prism 3130x) Genetic Analyzer (Applied Biosystem, Carlsbad, Kalifornien, USA) sequenziert. Die Sequenzierdaten wurden mit der SnapGene-Software (GLS Biotech, Chicago, Illinois, USA) analysiert.Forward and reverse primers (SEQ ID NOs: 40 - 73) located in the regions of interest of human KIAA0586/TALPID3 (NM_001244189.2) were designed using Primer Input3 (http://primer3.ut.ee/). Additionally, the primer binding sites in the human genome (GRCh37/hg19) were checked for known single nucleotide polymorphisms using SNPCheck (https://secure.ngrl.org.uk/SNPCheck/). PCR amplification of target regions was performed with 20 ng of genomic DNA using HotFirePol DNA polymerase (Solis BioDyne, Tartu, Estonia) according to standard protocols. For Sanger sequencing, the PCR amplicons were enzymatically purified with Exo-SAP (New England Biolabs (NEB), Frankfurt, Germany) and analyzed using the BigDye® Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit on the ABI Prism 3130x) Genetic Analyzer (Applied Biosystem, Carlsbad, California, USA). Sequencing data were analyzed using SnapGene software (GLS Biotech, Chicago, Illinois, USA).
AON-DesignAON design
Zwei verschiedene AONs, die zu Teilen des kryptischen Exons komplementär sind, wurden entworfen (AON_+26:5'-GCGGUCAGAAGUUGGAGAUCAGCC-3', = SEQ ID NO: 33, hierin weiter beschrieben als „AON_+26“; AON_+57:5'-GGAAGGCUGAGGCAGGAGG-3', = SEQ ID NO: 34, hierin weiter beschrieben als „AON_+57“). Die AONs wurden mit einer 2'-O-Methylgruppe und mit einer Phosphorothioatbindung modifiziert, um die Aufnahme und Stabilität zu unterstützen (Beltinger et al. 1995; Geary R. S. et al. 2000; Eckstein 2014). Nach der Synthese (Eurogentec, Köln, Deutschland) wurden die AONs in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS; Chemsolute, Renningen, Deutschland) aufgelöst und bei -80 °C gelagert.Two different AONs complementary to portions of the cryptic exon were designed (AON_+26:5'-GCGGUCAGAAGUUGGAGAUCAGCC-3', = SEQ ID NO: 33, further described herein as “AON_+26”; AON_+57:5 '-GGAAGGCUGAGGCAGGAGG-3', = SEQ ID NO: 34, further described herein as “AON_+57”). The AONs were modified with a 2'-O-methyl group and with a phosphorothioate bond to aid uptake and stability (Beltinger et al. 1995; Geary R. S. et al. 2000; Eckstein 2014). After synthesis (Eurogentec, Cologne, Germany), the AONs were dissolved in phosphate-buffered saline (PBS; Chemsolute, Renningen, Germany) and stored at −80 °C.
Zellkultur und AON-BehandlungCell culture and AON treatment
Primäre Fibroblasten von Patienten und nicht verwandten Kontrollpersonen wurden aus einer Hautbiopsie gewonnen, wie zuvor beschrieben (Glaus et al. 2011). Humane dermale Fibroblasten wurden bei 37 °C und 5 % CO2 in Minimum Essential Medium (MEM; L0440-500, Biowest, Nuaillé, Frankreich) mit 20 % fötalem Rinderserum (Biowest), 1,4 % -L-Glutamin (Biowest) und 1 % Penicillin-Streptomycin-Lösung (Biowest) kultiviert. 1,6 oder 2,5 × 105 Zellen pro Vertiefung wurden in eine Platte mit zwölf oder sechs Vertiefungen eingebracht. Die AONs wurden ohne Transfektionsreagenz in einer Konzentration von 10 nM in das Medium gegeben. Primary fibroblasts from patients and unrelated controls were obtained from a skin biopsy as previously described (Glaus et al. 2011). Human dermal fibroblasts were grown at 37 °C and 5% CO 2 in Minimum Essential Medium (MEM; L0440-500, Biowest, Nuaillé, France) with 20% fetal bovine serum (Biowest), 1.4% -L-glutamine (Biowest). and 1% penicillin-streptomycin solution (Biowest). 1.6 or 2.5 x 10 5 cells per well were placed in a twelve or six well plate. The AONs were added to the medium without transfection reagent at a concentration of 10 nM.
Nach einer Inkubationszeit von 48 Stunden wurden die Zellen mit PBS gewaschen und für die weitere Analyse verwendet.After an incubation period of 48 hours, the cells were washed with PBS and used for further analysis.
RNA-Isolierung und RT-PCR-AnalysenRNA isolation and RT-PCR analyses
Nach 48 Stunden Inkubation mit oder ohne AONs wurden die Fibroblasten mit eiskaltem PBS gewaschen und anschließend mit 350 µl Lysispuffer RA1 (Macherey & Nagel, Düren, Deutschland), der 3,5 µl β-Mercaptoethanol (Serva, Heidelberg, Deutschland) enthielt, lysiert. Die Lysate wurden durch Abschaben mit einer Pipettenspitze in Kombination mit mindestens 5-maligem Auf- und Abpipettieren gewonnen. Die Gesamt-RNA wurde gemäß der Anleitung des Herstellers gereinigt (Nucleospin RNA Isolation Kit, Macherey & Nagel). Die cDNA-Erststrangsequenz wurde unter Verwendung von 500 ng RNA und zufälligen Primern (Metabion, Planegg, Deutschland) und reverser Transkriptase (SuperScript III, Invitrogen) hergestellt. Die reverse Transkription wurde nach den Standardprotokollen durchgeführt. Zur Amplifikation des gewünschten Transkripts wurde 1 µl cDNA verwendet. Die Amplifikation wurde mit HotFire Taq Polymerase (Solis Biodyne, Tartu, Estland) gemäß den Empfehlungen des Herstellers durchgeführt. Die PCR-Produkte wurden mittels Agarosegel-Elektrophorese (1 bis 1,5 %ige Agarosegele in TAE-Puffer) analysiert. Die verwendeten Primer sind in Tabelle 2 aufgeführt.After 48 hours of incubation with or without AONs, the fibroblasts were washed with ice-cold PBS and then lysed with 350 μl of lysis buffer RA1 (Macherey & Nagel, Düren, Germany) containing 3.5 μl of β-mercaptoethanol (Serva, Heidelberg, Germany). . The lysates were obtained by scraping with a pipette tip in combination with pipetting up and down at least 5 times. Total RNA was purified according to the manufacturer's instructions (Nucleospin RNA Isolation Kit, Macherey & Nagel). The cDNA first-strand sequence was prepared using 500 ng RNA and random primers (Metabion, Planegg, Germany) and reverse transcriptase (SuperScript III, Invitrogen). Reverse transcription was performed following standard protocols. To amplify the desired 1 µl cDNA was used to create the transcript. Amplification was performed using HotFire Taq Polymerase (Solis Biodyne, Tartu, Estonia) according to the manufacturer's recommendations. The PCR products were analyzed using agarose gel electrophoresis (1 to 1.5% agarose gels in TAE buffer). The primers used are listed in Table 2.
ImmunzytochemieImmunocytochemistry
Fibroblasten wurden in 12-Well-Platten auf Deckgläsern (12 mm) in supplementiertem MEM mit AONs eingebracht und 24 h bei 37 °C und 5 % CO2 inkubiert, gefolgt von 48 h Nährstoffentzug bei 37 °C, 5 % CO2 in MEM ohne FBS, aber mit 1,25 % Penicillin-Streptomycin-Lösung und 1,75 % L-Glutamin und AONs). Nach 48 Stunden Inkubation wurden die Zellen mit 4 % Paraformaldehyd (Carl Roth) fixiert und in PBS mit 2,5 % Rinderserumalbumin (BSA, Fraktion V, Carl Roth) und 0,1 % Tween-20 (AppliChem, Darmstadt, Deutschland) blockiert. Die immunzytochemische Färbung wurde mit primären Antikörpern gegen D-Tubulin (1:1000; Merck, Darmstadt, Deutschland) und γ-Tubulin (1:500; Abcam, Cambridge, UK) durchgeführt. Als Sekundärantikörper wurden Anti-Maus AF 488 (1:2000; Life Technologies, Carlsbad, CA, USA) und Anti-Kaninchen AF 568 oder AF 647 (beide 1:1000; Life Technologies) verwendet. Die Deckgläser wurden mit einem 4',6-Diamidin-2-phenylindol (DAPI) enthaltenden Einbettungsmittel (Fluoromount-G, SouthernBiotech, Birmingham, Alabama, USA) aufgezogen. Die Objektträger wurden mit einem Zeiss Axio Observer 7 Mikroskop (Carl Zeiss, Oberkochen, Deutschland) mit einem 40x/0,6 Korr Ph2 M27 plan apochromat Objektiv analysiert. Alle Bilder wurden mit der gleichen Beleuchtungsintensität und Belichtungszeit aufgenommen. Die Bildverarbeitung erfolgte mit der Software ZEN 3.4 (blue edition) (Zeiss) und Fiji-lmageJ (ImageJ 1.53c; https://fiji.sc/).Fibroblasts were placed in 12-well plates on coverslips (12 mm) in supplemented MEM with AONs and incubated for 24 h at 37 °C and 5% CO 2 , followed by 48 h of nutrient deprivation at 37 °C, 5% CO 2 in MEM without FBS, but with 1.25% penicillin-streptomycin solution and 1.75% L-glutamine and AONs). After 48 hours of incubation, cells were fixed with 4% paraformaldehyde (Carl Roth) and blocked in PBS containing 2.5% bovine serum albumin (BSA, fraction V, Carl Roth) and 0.1% Tween-20 (AppliChem, Darmstadt, Germany). . Immunocytochemical staining was performed with primary antibodies against D-tubulin (1:1000; Merck, Darmstadt, Germany) and γ-tubulin (1:500; Abcam, Cambridge, UK). Anti-mouse AF 488 (1:2000; Life Technologies, Carlsbad, CA, USA) and anti-rabbit AF 568 or AF 647 (both 1:1000; Life Technologies) were used as secondary antibodies. The coverslips were mounted with a mounting agent containing 4′,6-diamidine-2-phenylindole (DAPI) (Fluoromount-G, SouthernBiotech, Birmingham, Alabama, USA). The slides were analyzed using a Zeiss Axio Observer 7 microscope (Carl Zeiss, Oberkochen, Germany) with a 40x/0.6 corr Ph2 M27 plan apochromat objective. All images were taken with the same illumination intensity and exposure time. Image processing was carried out using the software ZEN 3.4 (blue edition) (Zeiss) and Fiji-lmageJ (ImageJ 1.53c; https://fiji.sc/).
Messungen der primären FlimmerhärchenMeasurements of primary cilia
Um die Länge der primären Zilien zu analysieren, wurden 250 Zilien pro Zelllinie in drei unabhängigen Experimenten gemessen (insgesamt 750 Zilien pro Zelllinie), wie zuvor beschrieben (Da Costa et al. 2015). Für jedes Experiment wurden die Zellen unabhängig voneinander an verschiedenen Tagen bei unterschiedlichen Passagenzahlen zwischen 6 und 12 eingebracht. Die Länge des Axonems der primären Zilien wurde mit Fiji-ImageJ (Segmented Line Tool) bestimmt.To analyze the length of primary cilia, 250 cilia per cell line were measured in three independent experiments (a total of 750 cilia per cell line) as previously described (Da Costa et al. 2015). For each experiment, cells were introduced independently on different days at different passage numbers between 6 and 12. The length of the axoneme of the primary cilia was determined using Fiji-ImageJ (Segmented Line Tool).
Statistische AnalyseStatistical analysis
Die statistische Analyse wurde mit der IBM SPSS Statistics Software, Version 27 und GraphPad PRISM9 (2020) durchgeführt. Die statistische Signifikanz wurde anhand des nichtparametrischen Kruskal-Wallis-Tests analysiert. Ein p-Wert von <0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen.Statistical analysis was performed using IBM SPSS Statistics Software, version 27 and GraphPad PRISM9 (2020). Statistical significance was analyzed using the nonparametric Kruskal-Wallis test. A p value of <0.05 was considered statistically significant.
ErgebnisseResults
Klinische BefundeClinical findings
Die beiden hier beschriebenen unabhängigen Familien wiesen nur eine einzige heterozygote wahrscheinlich pathogene Variante in KIAA0586/TALPID3 auf, zeigten aber deutliche Symptome des Joubert-Syndroms. Der Indexpatient (II.I) der Familie 1 wurde von nicht verwandten gesunden Eltern geboren (
Mithilfe der Paneldiagnostik, die mehr als 30 verschiedene JS-Gene auf Exomebene untersuchte, wurde die heterozygote genetische Veränderung KIAA0586/TALPID3: c.[2512C>T],[=];p.Arg838* (NM_001244189.2) bei dem Indexpatienten und dem Vater von Familie 1 identifiziert. Die Sanger-Sequenzierung bestätigte die Veränderung (
In ähnlicher Weise wurde in Familie 2 die heterozygote Sequenzveränderung KIAA0586/TALPID3: c.[1446delA]; p.Val483* (NM_001244189.1) bei dem Patienten und beim Vater (
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ergebnisse der Gendiagnostik in beiden Familien nicht schlüssig waren, um den JS-Phänotyp der betroffenen Kinder zu bestätigen, und nur eine einzige heterozygote Stopp-Mutation auf einem Allel des KIAA0586/TALPID3-Gens nachgewiesen wurde.In conclusion, the results of genetic diagnostics in both families were inconclusive to confirm the JS phenotype of the affected children and only a single heterozygous stop mutation was detected on one allele of the KIAA0586/TALPID3 gene.
Die Transkriptionsanalyse in von Patienten stammenden Zellen ergab eine neue tiefe intronische SequenzveränderungTranscriptional analysis in patient-derived cells revealed a novel deep intronic sequence change
Wir spekulierten, dass die fehlende(n) Mutation(en) auf dem zweiten Allel in einer tiefintronischen Region des KIAA0586/TALPID3-Gens aufgetreten sein könnte(n), da die Gendiagnostik solche Arten von Mutationen normalerweise übersehen würde. Um die Suche nach einer tiefen intronischen Mutation in KIAA0586/TALPID3 fortzusetzen, haben wir aus Biopsien von Patienten der Familie 1 Fibroblasten-Zelllinien aus der Haut hergestellt. Die Transkriptionsanalyse wurde mittels Reverse-Transkriptions-PCR (RT-PCR) durchgeführt und die von den Patienten stammenden Zelllinien mit gesunden, nicht verwandten Kontrollen verglichen. Wir analysierten die KIAA0586/TALPID3-Transkripte mit Primern, die alle kodierenden Exons von KIAA0586/TALPID3 amplifizieren. Die RT-PCR-Analysen zwischen Exon 28 und Exon 30 zeigten ein zusätzliches Transkript in den Patientenproben, das in den Kontrollen fehlte (
Die gezielte Sanger-Sequenzierung der entsprechenden intronischen Region in den verfügbaren Familienmitgliedern von Familie 2 ergab dieselbe tief-intronische Veränderung. Das betroffene Kind und die Mutter der Familie 2 trugen die tief-intronische Mutation c.[4149+3186G>A]. Eine Hautbiopsie des betroffenen Kindes der Familie 2 war nicht verfügbar.Targeted Sanger sequencing of the corresponding intronic region in the available family members of
Ziliare Defekte in von Patienten stammenden FibroblastenCiliary defects in patient-derived fibroblasts
Zur Analyse der ziliären Eigenschaften der von Patienten stammenden Fibroblasten im Vergleich zu nicht verwandten Kontrollen wurden die BBs und die Axoneme der primären Zilien mittels Immunzytochemie angefärbt (
Behandlungen mit kleinen Nukleinsäuren korrigieren die Folgen dertief-intronischen MutationTreatments with small nucleic acids correct the consequences of the deep intronic mutation
Die tiefe intronische Mutation KIAA0586: c.4149+3186G>A (NM_001244189.2) verursacht einen Spleißdefekt, der in KIAA0586/TALPID3-Transkripten ein kryptisches Exon mit Rahmenverschiebung erzeugt. Wir haben zwei modifizierte kleine Nukleinsäuren, d.h. Antisense-Oligonukleotide (AON), eingesetzt, um den durch die tief-intronische Mutation verursachten Spleißdefekt zu korrigieren. Beide AONs sind so konzipiert, dass sie an das kryptische Exon binden (
Jedes der beiden in
AON-Behandlungen verbessern den ziliaren Defekt in von Patienten stammenden ZellenAON treatments improve the ciliary defect in patient-derived cells
Die ziliären Eigenschaften von AON-behandelten Fibroblasten wurden mit Hilfe von Immunfluoreszenz-Bildgebung untersucht. Wir haben die Zilienlänge von Patienten- und Kontrollzelllinien gemessen und festgestellt, dass eine AON-Behandlung, die sowohl AON_+26 als auch AON_+57 kombiniert, die Zilienlänge in Patientenfibroblasten signifikant erhöht (p≤0,001) (
Zusammengenommen zeigen unsere Daten, dass die kleinen Nukleinsäuren/AONs effiziente therapeutische Optionen zur Korrektur krankheitsbedingter Spleißdefekte sind. Die Behandlung ist in der Lage, die funktionellen Korrelate von Ziliopathien zu verbessern, d.h. die Zilienlänge als Maß für die Stabilität oder Erhaltung der Zilien.Taken together, our data demonstrate that the small nucleic acids/AONs are efficient therapeutic options for correcting disease-related splicing defects. The treatment is able to improve the functional correlates of ciliopathies, i.e. cilia length as a measure of cilia stability or maintenance.
Diskussiondiscussion
Ziliopathien werden häufig durch genetische Veränderungen in hochkonservierten Genen verursacht. Eine zunehmende Zahl von Genen kodiert für Proteine, die am Cilium, den BB oder den Zentrosomen wirken und interagieren, z. B. indem sie Komplexe bilden, die für die Bildung, den Erhalt oder die Funktion der Zilien wichtig sind. Mutationen in solchen Genen können die Zilienfunktionen in verschiedenen Organen und Geweben beeinträchtigen (Hildebrandt et al. 2011). Da Zilien an einer Vielzahl verschiedener Prozesse beteiligt sind, leiden Patienten mit einer ziliären Dysfunktion häufig an Kombinationen verschiedener Symptome, d. h. an Syndromen. Gut beschriebene Beispiele sind das Bardet-Biedl-Syndrom, das Orofaciodigital-Syndrom 1, das Meckel-Gruber-Syndrom und JS. Zu den Merkmalen, die häufig bei Ziliopathien auftreten, gehören Retinopathien, Nieren- und Lungenerkrankungen sowie Anomalien/Fehlbildungen des Gehirns. Andere Manifestationen können Skelettdysplasie, Diabetes, mentale Retardierung und/oder Polydaktylie umfassen (Waters und Beales 2011; Gerdes et al. 2009). Daher stellen Ziliopathien eine enorme Belastung für Patienten und Familien dar. Therapeutische Anwendungen sind kaum bekannt.Ciliopathies are often caused by genetic changes in highly conserved genes. An increasing number of genes encode proteins that act and interact at the cilium, the BB or the centrosomes, e.g. B. by forming complexes that are important for the formation, maintenance or function of cilia. Mutations in such genes can affect cilia functions in various organs and tissues (Hildebrandt et al. 2011). Since cilia are involved in a variety of different processes, patients with ciliary dysfunction often suffer from combinations of different symptoms, i.e. H. of syndromes. Well-described examples include Bardet-Biedl syndrome,
Mutationen im Gen KIAA0586/TALPID3 wurden mit schweren ziliaren Defekten in Verbindung gebracht (Yin et al. 2009; Stephen et al. 2013). Die Rolle des Gens bei der zentriolären Organisation und der Bildung einer Keimzelle für das Wachstum von Axonomen wurde mit den Symptomen von Ziliopathien bei Patienten in Verbindung gebracht. Obwohl die genaue Funktion von KIAA0586/TALPID3 noch unklar ist, scheint es mit mehreren ziliären Proteinen zu interagieren und sich am distalen Ende der Zentriolen zu lokalisieren (Wu et al. 2014; Kobayashi et al. 2014; Stephen et al. 2015; Wang et al. 2016; Wang et al. 2018; Ojeda Naharros et al. 2018; Tsai et al. 2019; Wang et al. 2020; Yan et al. 2020). Es wurde gezeigt, dass der Verlust funktioneller KIAA0586/TALPID3-Proteine die Dissoziation zentriolärer Proteine verhindert, die an der Montage des distalen Fortsatzes, der Zentriolenreifung und der Zilienbildung in verschiedenen Modellen und Zelllinien beteiligt sind (Wang et al. 2018; Yan et al. 2020; Kobayashi et al. 2014). Das KIAA0586/TALPID3-Protein wurde mit dem korrekten Zilien-Gating, dem intraflagellaren Transport (IFT) und dem Aufbau von Primärzilien in Verbindung gebracht. Zusammengenommen ist das KIAA0586/TALPID3-Protein wahrscheinlich an mehreren Prozessen beteiligt, die für die Zilienstabilität und/oder -erhaltung relevant sind, und liefert die molekulare Grundlage für das Verständnis der verheerenden Krankheiten, die mit KIAA0586ITALPID3-Mutationen bei Patienten einhergehen.Mutations in the KIAA0586/TALPID3 gene have been associated with severe ciliary defects (Yin et al. 2009; Stephen et al. 2013). The gene's role in centriolar organization and formation of a germ cell for axonome growth has been linked to the symptoms of ciliopathies in patients. Although the exact function of KIAA0586/TALPID3 is still unclear, it appears to interact with several ciliary proteins and localize to the distal end of centrioles sier (Wu et al. 2014; Kobayashi et al. 2014; Stephen et al. 2015; Wang et al. 2016; Wang et al. 2018; Ojeda Naharros et al. 2018; Tsai et al. 2019; Wang et al. 2020 ; Yan et al. 2020). Loss of functional KIAA0586/TALPID3 proteins has been shown to prevent the dissociation of centriolar proteins involved in distal process assembly, centriole maturation, and cilia formation in various models and cell lines (Wang et al. 2018; Yan et al. 2020; Kobayashi et al. 2014). The KIAA0586/TALPID3 protein has been associated with proper cilia gating, intraflagellar transport (IFT), and primary cilia assembly. Taken together, the KIAA0586/TALPID3 protein is likely involved in multiple processes relevant to cilia stability and/or maintenance and provides the molecular basis for understanding the devastating diseases associated with KIAA0586ITALPID3 mutations in patients.
Das JS kann durch eine Fehlbildung des Kleinhirns, die so genannte MTS, diagnostiziert werden, die häufig in MRT-Analysen gefunden wird. Sie ist auch durch eine psychomotorische Verzögerung und eine Störung der Atemregulation gekennzeichnet, Symptome, die bei den hier beschriebenen Patienten vorliegen. JS wird autosomal rezessiv vererbt, und bisher wurden Mutationen in über 40 Genen beschrieben, die mit JS in Verbindung gebracht werden (Reiter und Leroux 2017). Zusammen mit AHI1, CC2D2A, CEP290, CPLANE1 und TMEM67 ist KIAA0586/TALPID3 eines der am häufigsten mutierten JS-Gene (Parisi und Glass 2003; Mitchison und Valente 2017). Biallelische Mutationen in KIAA0586/TALPID3 wurden 2015 erstmals mit JS in Verbindung gebracht (Bachmann-Gagescu et al. 2015b).JS can be diagnosed by a malformation of the cerebellum called MTS, which is often found in MRI analyses. It is also characterized by psychomotor delay and impaired respiratory regulation, symptoms that are present in the patients described here. JS is inherited in an autosomal recessive manner, and mutations in over 40 genes associated with JS have been described to date (Reiter and Leroux 2017). Together with AHI1, CC2D2A, CEP290, CPLANE1 and TMEM67, KIAA0586/TALPID3 is one of the most frequently mutated JS genes (Parisi and Glass 2003; Mitchison and Valente 2017). Biallelic mutations in KIAA0586/TALPID3 were first linked to JS in 2015 (Bachmann-Gagescu et al. 2015b).
Da die Diagnose JS mit einer Vielzahl unterschiedlicher Symptome einhergehen kann - die meisten davon stellen schwere Diagnosen dar - ist es besonders wünschenswert, therapeutische Ansätze zu entwickeln, die an der Ursache der Krankheit ansetzen und damit die Möglichkeit eröffnen, viele der verschiedenen JS-Symptome zu behandeln. Wir haben hier eine kleine Nukleinsäure/AON-basierte Behandlung untersucht, die in der Lage ist, eine signifikante Menge an korrekt gespleißten KIAA0586/TALPID3-Transkripten wiederherzustellen. Die Behandlung führt zu einer teilweisen Korrektur des ziliären Defekts und einer anschließenden Zunahme der ziliären Länge. Der rezessive Pathomechanismus, der der Krankheit zugrunde liegt, lässt den Schluss zu, dass effiziente Therapien keine vollständige Wiederherstellung der KIAA0586/TAPLID3-Funktion erfordern. Bei rezessiv vererbten Genen ist ein Funktionsverlust beider Allele erforderlich, um Krankheiten auszulösen. Heterozygote Träger von KIAA0586/TALPID3-Mutationen sind nicht betroffen. Daher könnte eine teilweise Korrektur der Zilienlänge bereits ausreichen, um die physiologischen Folgen von KIAA0586/TALPID3-Mutationen zu behandeln. Unterstützend dazu führte ein KIAA0586/TALPID3-Knockdown von etwa 80 % zu keinen oder nur geringen Defekten bei der Zentriolenreifung und Ziliengenese in menschlichen Pigmentepithelzellen der Netzhaut (Yan et al. 2020). Sowohl Wang et al. als auch Yan et al. beschrieben, dass die Rolle von KIAA0586/TALPID3 dosisabhängig ist (Wang et al. 2018; Yan et al. 2020). Obwohl die genaue Menge an KIAA0586/TALPID3, die erforderlich ist, um das Fortschreiten der Krankheitssymptome zu verhindern, nicht bekannt ist, scheint es wahrscheinlich, dass eine weniger als 50-prozentige Wiederherstellung der KIAA0586/TALPID3-Funktion ausreicht, um die Zentriolenreifung und die ziliären Eigenschaften zu gewährleisten und somit die Krankheitssymptome zu verbessern oder zu verhindern.Since the diagnosis of JS can be accompanied by a variety of different symptoms - most of which are serious diagnoses - it is particularly desirable to develop therapeutic approaches that target the cause of the disease and thus open up the possibility of treating many of the different JS symptoms treat. Here, we investigated a small nucleic acid/AON-based treatment capable of restoring a significant amount of correctly spliced KIAA0586/TALPID3 transcripts. Treatment results in partial correction of the ciliary defect and subsequent increase in ciliary length. The recessive pathomechanism underlying the disease suggests that efficient therapies do not require complete restoration of KIAA0586/TAPLID3 function. With recessively inherited genes, loss of function of both alleles is required to cause disease. Heterozygous carriers of KIAA0586/TALPID3 mutations are not affected. Therefore, partial correction of cilia length might be sufficient to treat the physiological consequences of KIAA0586/TALPID3 mutations. In support of this, a KIAA0586/TALPID3 knockdown of approximately 80% resulted in no or only minor defects in centriole maturation and ciliogenesis in human retinal pigment epithelial cells (Yan et al. 2020). Both Wang et al. as well as Yan et al. described that the role of KIAA0586/TALPID3 is dose-dependent (Wang et al. 2018; Yan et al. 2020). Although the exact amount of KIAA0586/TALPID3 required to prevent progression of disease symptoms is not known, it seems likely that less than 50% restoration of KIAA0586/TALPID3 function is sufficient to prevent centriole maturation and the ciliary properties and thus improve or prevent the symptoms of the disease.
Die enormen Fortschritte bei den Sequenzierungstechnologien, die in der Genforschung und -diagnostik eingesetzt werden, vereinfachten die Identifizierung von krankheitsassoziierten Mutationen und Genen. Im Jahr 2009 waren Mutationen in etwa 40 Genen bekannt, die Zilien beeinträchtigen (Gerdes et al. 2009). In den letzten Jahren wurde eine große Zahl neuer Ziliengene identifiziert. Insgesamt sind bis heute über 200 Gene bekannt, die mit Ziliopathien in Verbindung stehen (Focşa et al. 2021). Dennoch kann es vorkommen, dass standardisierte Gendiagnosemethoden tief liegende Varianten nicht erkennen. Obwohl die Sequenzierung des gesamten Genoms oder des Transkriptoms verspricht, diese Einschränkungen zu überwinden, sind intensive Forschungsansätze erforderlich, um das Wissen in die Routinediagnostik zu übertragen.The enormous advances in sequencing technologies used in genetic research and diagnostics have simplified the identification of disease-associated mutations and genes. In 2009, mutations in approximately 40 genes affecting cilia were known (Gerdes et al. 2009). In recent years, a large number of new cilia genes have been identified. In total, over 200 genes are known to date that are associated with ciliopathies (Focşa et al. 2021). However, it may happen that standardized genetic diagnostic methods do not detect deep variants. Although whole genome or transcriptome sequencing promises to overcome these limitations, intensive research approaches are required to translate knowledge into routine diagnostics.
Wir beschreiben zwei nicht verwandte Familien, in denen dieselbe tiefe intronische Mutation bei betroffenen Familienmitgliedern ko-segregiert wurde. Die Familien stammten aus unterschiedlichen geografischen Regionen (Deutschland und Schweden). Folglich könnte es sich bei der Mutation c.[4149+3186G>A] um eine Gründermutation handeln, eine Spekulation, die weitere Analysen zusätzlicher, bisher ungeklärter Fälle mit einer einzigen heterozygoten Mutation in KIAA0586/TALPID3 erfordert.We describe two unrelated families in which the same deep intronic mutation co-segregated in affected family members. The families came from different geographical regions (Germany and Sweden). Consequently, the mutation c.[4149+3186G>A] could be a founder mutation, a speculation that requires further analysis of additional, as yet unexplained cases with a single heterozygous mutation in KIAA0586/TALPID3.
Gemeinsam haben wir eine effiziente AON-vermittelte Behandlungsoption für KIAA0586/TALPID3-Mutationen entwickelt und die Behandlung erfolgreich zur Korrektur ziliärer Phänotypen in von Patienten abgeleiteten Zelllinien eingesetzt. Unsere Ergebnisse werden zur Entwicklung von Therapeutika beitragen, um Patienten mit genetisch bedingten Krankheiten zu helfen.Together, we developed an efficient AON-mediated treatment option for KIAA0586/TALPID3 mutations and successfully used the treatment to correct ciliary phenotypes in patient-derived cell lines. Our findings will contribute to the development of therapeutics to help patients with genetic diseases.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 6875736 [0030]US 6875736 [0030]
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Legal Events
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| R163 | Identified publications notified |