KR20200090889A - Cdkl5 발현 변이체 및 cdkl5 융합 단백질 - Google Patents

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Abstract

신규한 CDKL5 효소 변이체뿐만 아니라 전장 CDKL5 폴리펩티드 또는 CDKL5 변이체를 포함하는 융합 단백질이 제공된다. 그러한 융합 단백질은 세포-침투 폴리펩티드를 포함할 수 있으며 선택적으로 리더 신호 폴리펩티드 및/또는 태그를 포함한다. 또한, 그러한 CDKL5 변이체 및 융합 단백질의 제조 방법뿐만 아니라 약학 조성물, 치료 방법, 및 그러한 재조합 단백질의 용도가 제공된다.

Description

CDKL5 발현 변이체 및 CDKL5 융합 단백질
본 발명은 전반적으로 키나제 결핍 장애의 치료에 관한 것이고, 특히 CDKL5의 결핍과 관련된 장애의 치료를 위한 신규한 재조합 단백질에 관한 것이다.
CDKL5는 세린/트레오닌 키나제이며, 과거에 STK9로 알려져 있었다. 이 유전자의 돌연변이는 최근 정신 지체, 의사 소통 및 운동 능력의 상실, 유아 경련 및 발작, 비정형 레트 증후군(Rett Syndrome), 및 X-연관 웨스트 증후군(West Syndrome)과 같은 다수의 신경계 장애와 관련되어 왔다. X-연관 유전자 사이클린-의존성 키나제-유사 5(CDKL5)의 돌연변이 또는 결실은 조기 발생 중증 신경학적 손상 및 난치성 발작을 동반하는 간질성 뇌병증을 유발하는 것으로 밝혀졌다.
현재, CDKL5 결핍을 갖는 의료 문헌에 기재된 알려진 최고령자들은 41세가 되었다. 많은 다른 사람들은 20대 및 10대이지만, 이 질병은 지난 15년 동안 확인되었을 뿐이기 때문에 새로 진단된 대다수는 걸음마 단계의 유아(toddler) 또는 유아(infant)이다. CDKL5 결핍 장애로 진단된 개체는 일반적으로 신경 발달의 지연을 겪고 발작 위험이 높으며, 발병 연령 중앙값은 6주이다. 111명의 참가자로 이루어진 한 연구에 따르면, 개체의 85.6%가 발작이 매일 발생하는 간질을 가졌으며 발작은 하루 평균 6건이었다.
현재의 치료법은 발작 약물 치료로부터 케톤생성 식이요법, 미주 신경 자극, 및 수술에 이르기까지 다양하다. 일반적으로 투여되는 항-간질 약물에는 클로바잠, 발프로산 및 토피라메이트가 포함되고, 많은 경우에 둘 이상의 약물 요법이 동시에 사용된다. 개체는 새로운 유형의 약물 치료를 시작한 후 일정 기간 동안 발작이 없는 "허니문 기간(honeymoon period)"을 갖는 것으로 보였지만, 궁극적으로 발작의 재발이 있게 된다. 관찰된 허니문의 지속 기간은 2개월 내지 7년이며, 중앙값은 6개월이다. 예를 들어, 연구에 따르면, 111명의 참가자 중 16명은 현재 발작이 없었고, 1명의 개체는 발작을 일으킨 적이 없었다.
병원성 발현에 대한 정확한 메카니즘은 여전히 명확하지 않다. 일부 실험 데이터는 C-말단에서의 특정 넌센스(non-sense) 돌연변이가 단백질이 핵에 항시적으로 위치하게 하는 한편, 다른 미스센스 돌연변이가 세포질에서 높게 표현됨을 시사한다. 핵 위치 신호 및 핵 배출 신호가 모두 단백질의 C-말단에서 확인되었다.
일부 돌연변이 효소 변이체는 인산화 기능의 부분적 또는 완전한 상실을 가져오는 한편, 다른 돌연변이 및 트렁케이션(truncation)은 인산화 능력의 증가를 가져오며, 이는 기능 상실 및 획득 둘 모두가 병원성일 수 있음을 시사한다. 효소 활성 상실/기능 획득 및 효소 핵 위치 대 세포질 내 체류에 기인하는 상호 작용 및 병원성 효과는 여전히 불명확하다. 광범위한 CDKL5 돌연변이를 가지며 임상 증상을 나타내는 환자의 분석은 임상 증상을 유발하는 돌연변이가 C-말단 또는 키나제 활성 도메인에서 발견될 가능성이 높음을 시사하고, 이는 CDKL5의 키나제 활성 및 단백질 전위 능력 둘 모두가 증상의 임상 발현에 영향을 줄 수 있음을 시사한다.
따라서, 본 발명의 다양한 양태는 신규한 CDKL5 변이체 및 CDKL5 융합 단백질에 관한 것이며, 이들은 CDKL5 결핍 또는 CDKL5 돌연변이 또는 결핍에 의해 야기된 비정형 레트 증후군과 같은 CDKL5-매개 신경계 장애를 치료하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 양태는 그러한 CDKL5 변이체 및 융합 단백질의 제조 방법뿐만 아니라 약학 조성물, 치료 방법, 및 그러한 재조합 단백질의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태는 본원에 기재된 바와 같은 CDKL5 폴리펩티드에 관한 것이다. 하나 이상의 구현예에서, CDKL5 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11 또는 SEQ ID NO: 12에 대해 적어도 98%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, CDKL5 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11 또는 SEQ ID NO: 12에 대해 적어도 99%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, CDKL5 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11 또는 SEQ ID NO: 12에 대해 100%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 핵 배출 신호(NES)를 결여한 CDKL5 폴리펩티드에 관한 것이다. 하나 이상의 구현예에서, CDKL5 폴리펩티드는 핵 위치 신호(NLS)를 함유한다.
본 발명의 다른 양태는 핵 위치 신호(NLS)를 결여하고 핵 배출 신호(NES)를 함유하는 CDKL5 폴리펩티드에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는 본원에 기재된 바와 같은 CDKL5 폴리펩티드 및 세포-침투 폴리펩티드를 포함하는 융합 단백질에 관한 것이다. 하나 이상의 구현예에서, 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 적어도 90%의 서열 동일성을 갖는다. 하나 이상의 구현예에서, 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 적어도 95%의 서열 동일성을 갖는다. 하나 이상의 구현예에서, 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 100%의 서열 동일성을 갖는다. 하나 이상의 구현예에서, 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17 또는 SEQ ID NO: 18에 대해 적어도 90%의 서열 동일성을 갖는다. 하나 이상의 구현예에서, 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17 또는 SEQ ID NO: 18에 대해 적어도 95%의 서열 동일성을 갖는다. 하나 이상의 구현예에서, 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17 또는 SEQ ID NO: 18에 대해 적어도 100%의 서열 동일성을 갖는다. 하나 이상의 구현예에서, 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17 또는 SEQ ID NO: 18에 대해 적어도 90%의 서열 동일성을 갖는다. 하나 이상의 구현예에서, 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17 또는 SEQ ID NO: 18에 대해 적어도 95%의 서열 동일성을 갖는다. 하나 이상의 구현예에서, 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17 또는 SEQ ID NO: 18에 대해 적어도 100%의 서열 동일성을 갖는다. 다양한 구현예에서, CDKL5 폴리펩티드는 (예를 들어, SEQ ID NO. 1 또는 SEQ ID NO: 47에 제시된 바와 같은) 전장 CDKL5 폴리펩티드이다. 다른 구현예에서, CDKL5 폴리펩티드는 (예를 들어, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11 또는 SEQ ID NO: 12에 제시된 바와 같은) 본원에 기재된 바와 같은 변이체이다.
본 발명의 다른 양태는 본원에 기재된 바와 같은 CDKL5 폴리펩티드 또는 본원에 기재된 바와 같은 융합 단백질, 및 약학적으로 허용되는 담체를 포함하는 약학 제형에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는 본원에 기재된 바와 같은 CDKL5 폴리펩티드 또는 본원에 기재된 바와 같은 융합 단백질; 및 약학적으로 허용되는 담체를 포함하는 제형을 투여하는 단계를 포함하는, CDKL5-매개 신경계 장애를 치료하는 방법에 관한 것이다. 하나 이상의 구현예에서, 제형은 척수강내 투여된다. 하나 이상의 구현예에서, 제형은 정맥내 투여된다. 하나 이상의 구현예에서, 제형은 수조내 투여된다. 하나 이상의 구현예에서, 제형은 뇌실내 투여된다. 하나 이상의 구현예에서, 제형은 실질내 투여된다. 하나 이상의 구현예에서, CDKL5-매개 신경계 장애는 CDKL5 결핍, 또는 CDKL5 돌연변이 또는 결핍에 의해 야기된 비정형 레트 증후군 중 하나 이상이다.
본 발명의 다른 양태는 본원에 기재된 바와 같은 CDKL5 폴리펩티드 또는 본원에 기재된 바와 같은 융합 단백질의 제조 방법에 관한 것이다. 하나 이상의 구현예에서, 방법은 CDKL5 폴리펩티드 또는 융합 단백질을 발현시키는 단계; 및 CDKL5 폴리펩티드 또는 융합 단백질을 정제하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, CDKL5 폴리펩티드 또는 융합 단백질은 차이니즈 햄스터 난소(CHO) 세포, HeLa 세포, 인간 배아 신장(HEK) 세포 또는 대장균 세포에서 발현된다.
본 발명의 다른 양태는 본원에 기재된 바와 같은 CDKL5 폴리펩티드 또는 본원에 기재된 바와 같은 융합 단백질을 인코딩하는 폴리뉴클레오티드에 관한 것이다. 본 발명의 다른 양태는 그러한 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터에 관한 것이다.
도 1a는 CDKL5107의 폴리펩티드 맵(map)을 나타낸다. 맵은 ATP 결합 부위, 키나제 도메인 및 키나제 활성 부위, 2개의 핵 위치 신호, 및 핵 배출 신호를 비롯한 폴리펩티드의 중요한 특징을 확인해준다.
도 1b 및 도 1c는 합성된 CDKL5 작제물 변이체를 도시한 그래프를 나타내고(도 1b), 범례는 작제물이 어떻게 합성되었는지를 설명하기 위해 관련 아미노산 결실 정보와 함께 폴리펩티드의 길이를 기술한다(도 1c).
도 2a 내지 도 2ad는 CHO 세포 또는 대장균 세포와 같은 세포에서 다양한 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 나타낸다.
본 발명의 몇몇 예시적인 구현예를 설명하기 전에, 본 발명은 다음의 설명에 제시된 구성 또는 공정 단계의 세부 사항으로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 구현예가 가능하며 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다.
본 발명의 다양한 양태는 신규한 CDKL5 변이체 및 CDKL5 융합 단백질에 관한 것이다. 본 발명의 다른 양태는 그러한 CDKL5 변이체 및 융합 단백질의 제조 방법뿐만 아니라 약학 조성물, 치료 방법, 및 그러한 재조합 단백질의 용도에 관한 것이다.
임의의 특정 이론에 구속시키고자 함이 없이, 기능적 활성을 유지하는 짧은 CDKL5 변이체는, 특히 CDKL5 폴리펩티드를 포함하는 융합 단백질에 통합될 때, 전장 CDKL5 폴리펩티드에 비해 이점을 제공할 수 있는 것으로 여겨진다. 하나 이상의 구현예에서, 그러한 이점은 단백질 생성 동안 숙주 세포로부터의 분비 개선, 용해도 개선, 혈액-뇌 장벽(BBB)을 횡단하는 능력 향상, 및/또는 표적 세포에 침투하는 능력 향상을 포함할 수 있다.
정의
본원에 사용되는 바와 같이, "CDKL5-매개 신경계 장애"는 CDKL5 단백질의 발현 또는 과발현에 의해 치료될 수 있는 임의의 질병 또는 장애를 지칭한다.
본원에 사용되는 바와 같이, "CDKL5 결핍"은 단백질의 생물학적 기능에서의 임의의 결핍을 지칭한다. 결핍은 단백질을 코딩하는 DNA 또는 DNA 관련 조절 영역에서의 임의의 DNA 돌연변이, 또는 DNA 메틸화 또는 히스톤 변형을 포함하지만 이로 제한되지 않는 후성학적 DNA 변형에서의 임의의 변화, CDKL5 단백질의 2차, 3차, 또는 4차 구조의 임의의 변화, 또는 야생형 또는 정상 대상체와 비교되는 생물학적 기능을 수행하는 CDKL5 단백질의 능력의 임의의 변화로 인한 단백질 기능의 임의의 변화에 기인할 수 있다. 결핍은 CDKL5 단백질의 결여, 예컨대 완전히 기능하는 단백질의 널(null) 돌연변이 또는 저발현을 또한 포함할 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "CDKL5 돌연변이 또는 결핍에 의해 야기된 비정형 레트 증후군"은 레트 증후군과 유사한 임상 징후를 갖는 비정형 형태의 레트 증후군을 지칭하지만 CDKL5 돌연변이 또는 결핍에 의해 야기된다.
CDKL5 결핍, 레트 증후군, 또는 비정형 레트 증후군의 증상 또는 마커는 발작, 인지 장애, 저산소증뿐만 아니라 자율신경, 수면, 및 위장 장애를 포함하지만 이로 제한되지는 않는다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "담체"는 화합물과 함께 투여되는 희석제, 애주번트, 부형제, 또는 비히클을 지칭하는 것으로 의도된다. 적합한 약학적 담체는 당업계에 공지되어 있으며, 적어도 하나의 구현예에서, 문헌["Remington's Pharmaceutical Sciences" by E. W. Martin](제18 판) 또는 이 문헌의 다른 판본에 기재되어 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "효소 대체 요법" 또는 "ERT"는 정제된 외인성 효소가 그러한 효소의 결핍을 갖는 개체로 도입되는 것을 지칭하는 것으로 의도된다. 투여된 단백질은 천연 공급원으로부터 얻거나 재조합 발현에 의해 얻을 수 있다. 이 용어는 또한 정제된 효소의 투여를 달리 필요로 하거나 이로부터 이익을 얻는 개체로의 정제된 효소의 도입을 지칭한다. 적어도 하나의 구현예에서, 그러한 개체는 효소 부족을 겪는다. 도입된 효소는 시험관내에서 생성된 정제된 재조합 효소, 또는 예를 들어 태반 또는 동물 젖과 같은 분리된 조직 또는 유체로부터 정제되거나 식물로부터 정제된 단백질일 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "대상체" 또는 "환자"는 인간 또는 비-인간 동물을 지칭하는 것으로 의도된다. 적어도 하나의 구현예에서, 대상체는 포유 동물이다. 적어도 하나의 구현예에서, 대상체는 인간이다.
본원에 사용되는 바와 같이, "치료적 유효량" 및 "유효량"은 대상체에서 치료 반응을 가져오기에 충분한 재조합 단백질(예를 들어, CDKL5 변이체 또는 융합 단백질)의 양을 지칭하는 것으로 의도된다. 치료 반응은, 본원에 기재되고 당업계에 공지된 임의의 대용 임상 마커 또는 증상을 비롯한, 사용자(예를 들어, 임상의)가 요법에 대한 효과적인 반응으로 인식할 임의의 반응일 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 구현예에서, 치료 반응은 당업계에 공지된 것들과 같은 CDKL5 결핍, 레트 증후군, 또는 비정형 레트 증후군의 하나 이상의 증상 또는 마커의 개선 또는 억제일 수 있다.
CDKL5 단백질의 기능
인간 CDKL5 유전자는 24개의 엑손으로 구성되며, 이들 중 처음 3개(엑손 1, 엑손 1a 및 엑손 1b)는 번역되지 않는다.
원래 발견된 인간 CDKL5 변이체는 분자량이 115 kDa인 1030개의 아미노산(CDKL5115)이었다. 다른 두드러진 변이체인 CDKL5107은 변경된 C-말단 영역을 함유하는데, 이는 선택적 스플라이싱이 CDKL5115 변이체의 경우와는 상이한 엑손들을 조합하기 때문이다. CDKL5107(107 kDa)은 더 짧은데, 이는 그것이 엑손 19의 대안적 버전(alternate version)을 보유하며 CDKL5115 변이체에 존재하는 엑손 20 내지 엑손 21을 함유하지 않기 때문이다. hCDKL5107 mRNA는 hCDKL5115 전사체보다 인간 뇌에서 37배 더 풍부한 것으로 밝혀졌고, 뮤린 CDKL5107은 뮤린 뇌에서 뮤린 CDKL5105 변이체보다 160배 더 풍부한 것으로 밝혀졌다. 인간 및 뮤린 CDKL5107 아이소형 둘 모두는 인간 CDKL5115 변이체와 비교하여 더 긴 반감기 및 분해 내성을 나타냈다.
CDKL5 녹아웃 마우스 모델은 Lox-Cre 재조합 시스템을 사용하여 생성되었고, 이들 마우스는 사회적 상호 작용에서의 자폐-유사 결함, 운동 조절 장애, 및 공포 기억의 상실의 증상을 나타낸다(문헌[Wang et al., Proc Natl Acad Sci U.S.A, 109(52), 21516-21521]). 예를 들어, 녹아웃 CDKL5 마우스는 운동 협응 감소의 증상을 가지며 자극에 반복적으로 노출될 때 기억력 및 공포 반응 장애를 나타낸다. 이러한 변화로 인해 과학자들은 CDKL5 키나제 활성의 상실이 뉴런 네트워크 발달 장애를 초래한다는 가설을 세웠다. 이전 데이터는 CDKL5가 메틸-CpG 결합 단백질 2(MeCP2)를 인산화하고, MeCP2에서의 독립적인 기능 상실 돌연변이가 레트 증후군 표현형을 가져온다는 것을 시사하였다. CDKL5의 다른 기질은 네트린(Netrin) G1 리간드(NGL-1), 슈틴(Shootin)1(SHTN1), 마인드밤(Mindbomb) 1(MIB1), DNA (시토신-5)-메틸트랜스퍼라제 1(DNMT1), 암피피신(Amphiphysin) 1(AMPH1), 말단-결합 단백질 EB2, 미세소관 관련 단백질 1S(MAP1S) 및 히스톤 데아세틸라제 4(HDAC4)를 포함한다. CDKL5의 정확한 역할이 아직 밝혀지지 않았지만, 이들 데이터는 CDKL5가 MeCP2를 비롯한 올바른 뉴런 발달에 중요한 다운스트림 표적의 인산화에서 역할을 한다는 것을 시사한다. 인간에서, CDKL5의 돌연변이는 레트 증후군과 중첩되며 추가로 조기 발생 발작을 나타내는 표현형과 관련된다. CDKL5 KO 마우스는 임의의 조기 발생 발작 증상을 나타내지 않았지만, 운동 결함, 사교성 감소, 및 학습 및 기억력 장애를 나타냈다(문헌[Chen et al. CDKL5, a protein associated with Rett Syndrome, regulates neuronal morphogenesis via Rac1 signaling, J Neurosci 30: 12777-12786]).
2개의 CDKL5 아이소형이 래트에서 발견되는데, 하나는 CDKL5a로 일컬어지고 다른 하나는 CDKL5b로 일컬어진다(문헌[Chen et al.]). 일반적으로, C-말단 근처의 마지막 100개 내지 150개 아미노산을 제외하면, 인간, 래트, 및 마우스 종에 걸쳐 CDKL5 유전자에서 높은 수준의 서열 보존이 존재한다. 웨스턴 블롯 데이터에 따르면, 래트 발달 동안 두 변이체 모두가 존재하지만 성체는 단일 변이체를 우세하게 발현하는 것으로 보인다. 또한, CDKL5는 뇌, 간, 및 폐에 확인 가능한 양으로 존재한다.
CDKL5는 핵에서 기능하지만 배양된 뉴런의 수상 돌기에서도 발견되며, 이는 가능한 대안적 세포질 역할을 시사한다. 배양된 피질 뉴런에서의 RNAi(RNA 간섭)에 의한 CDKL5 발현의 하향 조절은 신경 돌기 성장 및 수상 돌기 분지(dendritic arborization)(분지형성(branching))를 억제하였고, CDKL5의 과발현은 반대 효과를 가졌다(문헌[Chen et al.]). CDKL5의 핵 및 세포질 효과 둘 모두를 특성규명하기 위해, 핵 배출 서열(NES)을 갖는 CDKL5a의 변이체를 배양된 피질 뉴런 RNAi 모델에서 발현시켰다. 이 NES-CDKL5a 변이체는 야생형 유전자 발현을 침묵시키는 데 사용된 RNAi에 내성이 있으므로, 세포질에서만 발현될 때 CDKL5a를 모델링하는 데 사용되었다. 이 CDKL5 변이체가 오로지 세포질에 존재한다는 것을 확인하기 위해 GFP 태그를 사용한 후, 신경 돌기 길이 및 신경 돌기 분지 수의 증가가 관찰되었다. 내인성 CDKL5 발현을 녹다운시키기 위해 RNAi가 사용될 때 관찰되는 질병 표현형을 부분적으로 구제하는 NES-GFP-CDKL5a의 능력은 세포질에서의 CDKL5의 발현이 신경 돌기의 발달 및 성장에서 중요한 인자임을 시사한다.
CDKL5의 인간 돌연변이는 레트 증후군과 유사한 표현형과 관련이 있으며, CDKL5 돌연변이를 갖는 개체는 또한 조기 발생 발작을 나타낸다. 이러한 발작의 발생은 레트 증상의 발생 전에 초기 정상 발달 기간이 존재하는 고전적인 레트 증후군 표현형과 다르다. 고전적인 레트 증후군(RTT)을 갖는 환자는 6개월령 내지 18개월령까지 정상적으로 발달하는 것으로 보이고, 이어서 이들 환자는 언어 및 운동 상실을 비롯한 신경학적 증상을 나타내기 시작한다. RTT 뇌의 부검은 운동 및 전두 피질에서 더 짧은 수상 돌기를 갖는 더 작고 더 조밀하게 팩킹된 뉴런을 나타내며, 이는 뉴런 발달이 손상되어 있음을 시사한다. 대부분의 고전적 RTT 사례는 MECP2 유전자의 돌연변이에 기인하며, 이 유전자는 포유 동물 게놈에서 CpG 디뉴클레오티드에 선택적으로 결합하고 복합체의 동원을 통해 전사를 조절하는 핵 단백질을 인코딩하는 X-연관 유전자이다. 불충분하게 이해되어 있지만, MECP2의 돌연변이에 의해 유발된 유전자 발현의 조절 이상이 레트 증후군의 근본 원인인 것으로 일반적으로 생각된다. 고전적 레트 증후군 사례의 대략 20% 및 다른 레트 증후군 변이체의 60% 내지 80%는 MECP2에 돌연변이를 지니지 않으며, 이는 병인에 대한 대안적인 유전적 원인을 시사한다. 최근에, 일부 CDKL5 돌연변이가 RTT의 특정 변이체 및 다른 중증 뇌병증을 갖는 환자에서 확인되었으며, CDKL5는 생체내 및 시험관내 모두에서 MeCP2와 상호 작용하는 것으로 밝혀졌다. MeCP2 이외에, CDKL5는 NGL-1을 비롯한 다수의 다운스트림 표적과 상호 작용하고 이를 인산화하는 것으로 밝혀졌다. 인산화될 때, NGL-1은 PSD95와 상호 작용하고 수상돌기 가시 및 시냅스 형성의 올바른 발생 및 발달에 중요하다(문헌[Ricciardi S, et al. "CDKL5 ensures excitatory synapse stability by reinforcing NGL-1-PSD95 interaction in the postsynaptic compartment and is impaired in patient iPSC-derived neurons." Nat Cell Biol 14(9):911-923]).
CDKL5는 또한 단백질 DNA 메틸트랜스퍼라제 1(DNMT1)을 인산화하는 것으로 밝혀졌다(문헌[Kameshita I, et al. "Cyclin-dependent kinase-like 5 binds and phosphorylates DNA methyltransferase 1." Biochem Biophys Res Commun 377:1162-1167]). 이 인산화는 DNMT1의 활성화를 가져오며, DNMT1는 헤미메틸화된(hemimethylated) DNA를 우선적으로 메틸화하는 유지형(maintenance-type) 메틸화 단백질이다. 이 공정은 DNA 복제 동안 DNA 메틸화 패턴의 유지에 유용하여, 새로 합성된 딸(daughter) DNA 가닥이 그것이 대체한 모 가닥의 메틸화 패턴을 유지할 수 있게 한다. DNA의 메틸화가 일반적으로 유전자 발현을 침묵시키는 후성학적 메커니즘인 것으로 생각됨에 따라, DNMT1의 이러한 유지 기능은 세포 세대에 걸쳐 유전자 발현 패턴을 보존하는 데 중요하다.
현재의 모델은 CDKL5 키나제 도메인이 GSK-3β를 인산화하고, GSK-3β의 인산화가 그의 비활성화를 가져온다는 것을 시사한다. 그에 따라 CDKL5 활성이 결핍된 개체는 증가된 GSK-3β 활성을 나타내는 것으로 보인다. 이전의 연구에 따르면, GSK-3β는 해마 신경발생을 조절하고, GSK-3β의 증가된 활성이 신생아 해마 뉴런의 수상돌기 형태를 심각하게 손상시키는 것으로 밝혀졌다. 또한, GSK-3β는 뉴런 생존 및 성숙과 같은 주요 발달 사건의 음성 조절 인자로서 작용하는 것으로 보인다. CDKL5 KO 마우스를 사용하여 수행된 연구는 GSK-3β 억제제에 의한 처리가 CDKL5 활성이 결핍된 마우스에서 해마 발달 및 행동 결함을 거의 완전히 구제할 수 있음을 입증했다(문헌[Fuchs et al. "Inhibition of GSK3β Rescues Hippocampal Development and Learning in a Mouse Model of CDKL5 Disorder." Neurobiology of Disease 82: 298-310]). 이 발달 구제는 또한 치료 이후에도 지속되는 것으로 보였다.
CDKL5 107 폴리펩티드 작제물
도 1a는 CDKL5107의 폴리펩티드 맵을 나타낸다. 야생형 전장 인간 CDKL5107 아이소형의 아미노산 서열은 SEQ ID NO: 1에 제공된다. CDKL5107 단백질은 960개의 아미노산으로 구성되고, 키나제 도메인은 처음 약 300개의 아미노산에 포함된다. 960개 중 잔기 42는 인산화 반응 동안 ATP 결합에 참여하는 키나제 도메인 내에 위치한 주요 리신 잔기이고, 이 잔기의 돌연변이는 일반적으로 키나제 활성의 상실("키나제 사멸")을 가져온다. 또한, 2개의 핵 위치 신호가 스패닝 잔기 312-315(NLS1) 및 스패닝 잔기 784-789(NLS2)에 존재하고, 핵 배출 신호(NES)가 스패닝 잔기 836-845에 존재한다. 잔기 905 내지 960에 걸쳐 있는 C-말단의 아미노산은 CDKL5107에 고유하며 CDKL5115에는 존재하지 않는다. 아미노산 잔기 1-904는 CDKL5115와 CDKL5107 사이에 동일하다. 야생형 전장 인간 CDKL5115 아이소형의 아미노산 서열은 SEQ ID NO: 47에 제공된다.
본 발명의 다양한 구현예는 신규한 CDKL5 변이체를 제공한다. 도 1b 및 도 1c는 전장 인간 CDKL5107 아이소형(작제물 1) 및 신규한 CDKL5 작제물(작제물 2 내지 작제물 12로 표시됨)의 폴리펩티드를 나타낸다. 이들 CDKL5 작제물은 일반적으로 두 가지 범주에 속한다: C-말단에서 몇 개의 아미노산이 결여된 것(작제물 2 내지 작제물 7) 및 폴리펩티드 사슬의 중간에서 몇 개의 아미노산이 결여된 것(작제물 8 내지 작제물 12). 더욱이, CDKL5가 추가의 N-말단 아미노산 서열에 C-말단적으로 융합된 작제물에서, CDKL5의 개시 메티오닌이 제거된다. 이들 작제물에서, CDKL5 폴리펩티드는 제2 아미노산인 리신으로 시작한다. 작제물 1은 전장 인간 CDKL5107 아이소형의 모든 960개의 아미노산을 함유한다. 전체 960개 아미노산 사슬 중 처음 851개 아미노산을 함유하는 작제물 2는, CDKL5107과 CDKL5115 사이에 상이한 꼬리 서열이 제거되지만 키나제 도메인, 핵 위치 신호(NLS1 및 NLS2), 및 핵 배출 신호(NES)는 온전히 유지되는 단축된 CDKL5 폴리펩티드를 나타낸다. 작제물 3은 추가로 단축되며, 여기서 핵 위치 신호(NLS2) 및 핵 배출 신호(NES)가 추가로 제거된다. 도 1b 및 도 1c에 나타낸 바와 같이, 작제물 4 내지 작제물 7은 훨씬 더 단축된다. 작제물 2 내지 작제물 7은 모두 활성 키나제 도메인을 함유하는 한편, 작제물 3 내지 작제물 7은 NLS2 또는 NES 서열을 함유하지 않는다. 작제물 7은 NLS1 서열까지 추가로 단축된다. 나머지 작제물(작제물 8 내지 작제물 12)은 모두 CDKL5107에 고유한 C-말단 아미노산을 보유하면서 폴리펩티드 사슬의 중간 부분에서 결실을 갖는다. 이들 작제물 중, 작제물 12는 NES 및 NLS2 서열을 결여하고 있다. 작제물 1 내지 작제물 12의 아미노산 서열은 각각 SEQ ID NO: 1 내지 SEQ ID NO: 12에 제공된다.
하나 이상의 구현예에서, CDKL5 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11 또는 SEQ ID NO: 12에 대해 적어도 98%, 적어도 98.5%, 적어도 99% 또는 적어도 99.5%의 서열 동일성을 갖는다. CDKL5 폴리펩티드는, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11 또는 SEQ ID NO: 12로 기재된 아미노산 서열에 대해 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7 개, 8개, 9개, 10개, 11개, 12개, 13개, 14개, 15개 또는 그 초과의 결실, 치환 및/또는 삽입을 갖는 것과 같은, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11 또는 SEQ ID NO: 12에 대한 결실, 치환 및/또는 삽입을 함유할 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, CDKL5 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 1 또는 SEQ ID NO: 47에 대해 적어도 98%, 적어도 98.5%, 적어도 99% 또는 적어도 99.5%의 서열 동일성을 갖는다. CDKL5 폴리펩티드는, SEQ ID NO: 1 또는 SEQ ID NO: 47로 기재된 아미노산 서열에 대해 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7 개, 8개, 9개, 10개, 11개, 12개, 13개, 14개, 15개 또는 그 초과의 결실, 치환 및/또는 삽입을 갖는 것과 같은, SEQ ID NO: 1 또는 SEQ ID NO: 47에 대한 결실, 치환 및/또는 삽입을 함유할 수 있다.
GCG 서열 분석 패키지(미국 위스콘신주 매디슨 소재의 University of Wisconsin)의 일부로서 이용 가능하며, 예를 들어, 초기 설정으로 사용될 수 있는 FASTA 또는 BLAST를 비롯한 다양한 정렬 알고리즘 및/또는 프로그램이 2개의 서열 사이의 동일성을 계산하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 특정 폴리펩티드에 대해 적어도 98%, 98.5%, 99% 또는 99.5%의 동일성을 가지며 바람직하게는 실질적으로 동일한 기능을 나타내는 폴리펩티드뿐만 아니라 그러한 폴리펩티드를 인코딩하는 폴리뉴클레오티드가 고려된다. 달리 지시되지 않는 한, 유사성 점수는 BLOSUM62의 사용에 기초할 것이다. BLASTP가 사용될 때, 유사성 퍼센트는 BLASTP 양성 스코어에 기초하고, 서열 동일성 퍼센트는 BLASTP 동일성 스코어에 기초한다. BLASTP "동일성"은 높은 스코어링 서열 쌍에서의 동일한 총 잔기의 수 및 분율을 나타내고; BLASTP "양성"은 정렬 스코어가 양의 값을 가지며 서로 유사한 잔기의 수 및 분율을 나타낸다. 본원에 개시된 아미노산 서열과 이러한 정도의 동일성 또는 유사성 또는 임의의 중간 정도의 동일성 또는 유사성을 갖는 아미노산 서열이 본 개시에 의해 고려되고 포함된다. 유사한 폴리펩티드의 폴리뉴클레오티드 서열은 유전자 코드를 사용하여 추론되고, 통상적인 수단, 특히 유전자 코드를 사용하여 그의 아미노산 서열을 역 번역함으로써 얻을 수 있다.
당업자는 특정 폴리펩티드 서열을 인코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열을 용이하게 유도할 수 있다. 그러한 폴리뉴클레오티드 서열은, OptimumGeneTM 코돈 최적화 도구(미국 뉴저지주 피스카터웨이 소재의 GenScript)를 사용하는 것과 같이, 시판되는 제품을 사용하여 표적 세포에서의 발현을 위해 코돈 최적화될 수 있다.
세포-침투 펩티드(CPP)
다양한 바이러스 및 세포 단백질은 세포막을 가로지르는 전위를 매개하는 기본 폴리펩티드 서열을 보유한다. 세포막을 가로질러 전위하는 능력은 막을 가로지르는 고분자량 폴리펩티드의 전달을 위한 중요한 도구가 되었다. "단백질 전달 도메인(protein transduction domain)"(PTD) 및 "세포-침투 펩티드"(CPP)라는 문구는 전부는 아니지만 다수의 포유 동물 세포의 원형질 막을 통과할 수 있는 짧은 펩티드(30개 미만의 아미노산)를 지칭하기 위해 일반적으로 사용된다. 이들이 원형질막을 집합적으로 횡단하게 하는 도메인의 특정 특성을 확인하기 위한 연구 후, 연구자들은 이들 도메인이 리신 및 아르기닌과 같은 다수의 염기성 아미노산 잔기를 함유한다는 것을 관찰하였다. 따라서, 세포-침투 펩티드는 두 가지 부류로 분류되는데, 첫 번째 부류는 양전하에 기여하는 리신 잔기를 함유하는 양친매성 나선형 펩티드로 구성되는 한편, 두 번째 부류는 아르기닌이 풍부한 펩티드를 포함한다. 이들 펩티드는 세포내 표적에 전달하기 어려운 다른 단백질과 함께 사용되는 경우 치료 가능성을 가질 수 있다. PTD의 가장 빈번한 실험 용도는 TAT, 안테나페디아(Antennapedia)(Antp), 및 기타 폴리-아르기닌 펩티드이다.
지금까지, TAT는 PTD의 가장 잘 특성규명된 것이며, 짧은 펩티드 및 올리고뉴클레오티드와 같은 작은 카고(cargo)를 세포간 표적에 성공적으로 전달하는 데 사용되어 왔다. HIV-TAT(HIV 전사 활성화제)는 인간 면역 결핍 바이러스 타입 1(HIV-1)의 복제에 관여하는 86개 아미노산 단백질이며, 많은 연구에 의하면 TAT는 바이러스 게놈의 전사를 활성화시키기 위해 원형질막을 통해 전위하여 핵에 도달할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 연구에 의하면 TAT는 몇몇 상이한 단백질에 커플링될 때 그의 침투 특성을 유지하는 것으로 또한 밝혀졌다. TAT 단백질의 어느 영역이 전위 특성에 중요한지를 이해하기 위해, TAT의 다양한 길이의 펩티드 단편이 합성되고 그들의 침투 능력이 평가되는 실험이 수행되었다(문헌[Lebleu et al. "A Truncated HIV-1 TAT Protein Basic Domain Rapidly Translocates through the Plasma Membrane and Accumulates in the Cell Nucleus." J. Biol. Chem. 1997, 272:16010-16017]). 염기성 아미노산의 영역은 이러한 침투 특성을 유지하는 TAT의 양태로서 확인되었으며, 이러한 염기성 아미노산 클러스터가 없는 TAT 단백질이 세포 원형질막을 침투할 수 없는 실험이 수행되었다. 일부 경우에, 더 짧은 서열의 세포-침투 펩티드는 퓨린(furin)과 같은 엔도프로테아제 효소에 의한 분비 동안의 절단을 방지하도록 변형되었다. 이러한 변형은 단축된 세포-침투 TAT 아미노산 서열을 YGRKKRRQRRR에서 YARKAARQARA로 변화시키며, 이 짧은 펩티드는 TATκ로 지칭된다.
TAT가 원형질막을 가로질러 전위할 수 있는 정확한 메커니즘은 여전히 불확실하다. 최근의 연구는 특별한 유형의 세포내이입이 TAT 흡수와 관련될 가능성을 탐구하였고, TAT 침투에 내성인 것으로 보이는 몇몇 세포주가 확인되었다. TAT에 의해 전달될 특정 카고는 전달의 효율에서 또한 역할을 할 수 있다. 이전의 연구 데이터는 TAT 융합 단백질이 변성 조건에서 제조될 때 세포 흡수가 더 우수하다는 것을 시사하였는데, 이는 올바르게 폴딩된 단백질 카고가 구조적 제약으로 인해 원형질막을 횡단하는 데 훨씬 더 많은 에너지(델타-G)를 필요로 할 가능성이 있기 때문이다.
TAT 카고를 리폴딩하는 세포내 단백질 샤페론(chaperone)의 능력은 리폴딩될 단백질 카고의 아이덴티티(identity) 및 크기에 따라 달라질 가능성이 있다. 일부 경우에, TAT-융합 단백질은 수성 환경에 놓일 때 침전되므로, 변성되는 방식으로 제조될 수도 없고 본래의 입체 형태로 매우 오랫동안 안정적으로 유지될 수도 없다. TAT-융합 단백질의 설계는 또한 전달될 특정 카고에 맞추어져야 한다. 카고 단백질이 N-말단에서 밀접하게 관련되고 TAT 도메인이 N-말단에서 또한 발견되는 경우, TAT 전위 도메인은 카고 단백질에 묻힐 수 있고 전달이 불량할 수 있다.
다수의 TAT-카고 변이체는 1차 배양 세포, 형질 전환된 세포, 및 마우스 조직에 존재하는 세포를 비롯한 다양한 세포 유형 내로 성공적으로 전달되었다. 배양 시에, TAT-융합 단백질은 일반적으로 세포 내외로 쉽게 확산되어, 균일한 농도의 매우 빠른 확립을 가져온다.
효소, 항체, 다른 단백질, 또는 심지어 약물 로딩된 담체 입자와 같은 많은 약학 제제는 세포질, 핵, 또는 다른 특정 소기관 내에서 치료 작용을 발휘하기 위해 세포내로 전달될 필요가 있다. 따라서, 이들 상이한 유형의 큰 분자의 전달은 생물학적 제제의 개발에서 중요한 도전을 나타낸다. 현재 데이터는 TAT가 하나 초과의 메커니즘을 통해 원형질막을 횡단할 수 있음을 시사한다.
TAT 전달 도메인은 효소인 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(SOD)에 또한 융합되었다(문헌[Torchilin, "Intracellular delivery of protein and peptide therapeutics." Protein Therapeutics. 2008. 5(2-3):e95-e103]). 이 융합 단백질은 그것이 세포내 환경으로 SOD 효소를 전달하기 위해 세포막을 가로질러 전위할 수 있음을 입증하기 위해 사용되었고, 그에 따라 여기서 융합 단백질은 숙주 세포에 대한 반응성 산소 종 및 산화 스트레스의 더 높은 축적을 가져오는 효소 결핍 장애를 치료하는 데 있어서 치료 가능성을 갖는다.
TAT 융합 단백질은 혈액 뇌 장벽을 가로질러 전달되는 것으로 또한 밝혀졌다. 신경보호 단백질인 Bcl-xL에 융합된 TAT 도메인은 배양 시에 세포에 빠르게 침투할 수 있었고, 뇌 허혈을 겪고 있는 마우스에 투여될 때, 융합 단백질은 1시간 내지 2시간 내에 뇌 세포에 전달되었다. 전달 후, 뇌경색은 용량-의존적 방식으로 크기가 감소되었다(문헌[Cao, G. et al., "In Vivo Delivery of a Bcl-xL Fusion Protein Containing the TAT Protein Transduction Domain Protects against Ischemic Brain Injury and Neuronal Apoptosis." J. Neurosci. 22, 5423, 2002]).
다양한 구현예에서, 본원에 기재된 CDKL5 변이체는 TAT, 변형된 TAT(TATκ), 트랜스포탄(Transportan), 안테나페디아 또는 P97과 같은 CPP에 작동적으로 연결된다. 본원에 사용되는 바와 같이, TAT는 11개 아미노산을 갖는 원래의 TAT 펩티드(TAT11로 표시됨)를 지칭할 수 있거나, 클로닝에 사용되는 플라스미드의 폴리링커로부터 유래된 추가의 16개 N-말단 아미노산을 갖는 TAT 펩티드(TAT28으로 표시됨)를 지칭할 수 있다. 유사하게, TATκ는 TAT11의 변형된 버전(TATκ11로 표시됨) 또는 TAT28의 변형된 버전(TATκ28로 표시됨)을 지칭할 수 있다. CPP인 TAT28, TATκ28, TAT11, TATκ11, 트랜스포탄, 안테나피디아 및 P97의 아미노산 서열은 각각 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 및 SEQ ID NO: 50에 제공된다.
일부 구현예에서, CPP는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 적어도 90%의 서열 동일성을 갖는다. 일부 구현예에서, CPP는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 적어도 95%의 서열 동일성을 갖는다. 일부 구현예에서, CPP는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 100%의 서열 동일성을 갖는다. 일부 구현예에서, CPP는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17 또는 SEQ ID NO: 18에 대해 적어도 90%의 서열 동일성을 갖는다. 일부 구현예에서, CPP는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17 또는 SEQ ID NO: 18에 대해 적어도 95%의 서열 동일성을 갖는다. 일부 구현예에서, CPP는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17 또는 SEQ ID NO: 18에 대해 100%의 서열 동일성을 갖는다. 다양한 구현예에서, CPP는 SEQ ID NO: 16의 서열을 갖지 않는다.
다양한 구현예에서, CPP에는 N-말단 글리신이 첨가될 수 있다. 예를 들어, TATκ28 및 TAT28은 낮은 안정성을 갖는 N-말단 아스파테이트 잔기를 달리 가질 것이다. 서열에 N-말단 글리신을 첨가하면 N-말단 규칙을 통해 단백질 안정성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 일부 구현예에서, 리더 신호 폴리펩티드를 갖는 융합 단백질들 중 임의의 것에는 리더 신호 폴리펩티드의 C-말단부에 글리신이 첨가될 수 있어서, 리더 신호 폴리펩티드의 절단 시에 융합 단백질의 새로운 N-말단은 글리신으로 시작할 것이다. 유사한 방식으로, 리더 신호 폴리펩티드를 결여한 융합 단백질에는 N-말단 메티오닌과 융합 단백질의 나머지 사이에 글리신이 또한 첨가될 수 있다. 또한 유사한 방식으로, TAT28 또는 TATκ28 이외의 CPP를 갖는 융합 단백질에는 리더 신호 폴리펩티드와 CPP 사이에 글리신이 또한 첨가될 수 있다.
CDKL5 변이체를 포함하는 융합 단백질
전술한 바와 같이, CDKL5 변이체는 CPP를 또한 함유하는 단백질과 같은 융합 단백질에 사용될 수 있다. 단백질 분비를 향상시키기 위한 리더 신호 폴리펩티드 또는 융합 단백질을 검출하고/검출하거나 정제하기 위한 태그뿐만 아니라 기능성 폴리펩티드들을 연결하는 데 사용될 수 있는 링커 폴리펩티드와 같은 다른 폴리펩티드가 그러한 융합 단백질에 또한 통합될 수 있다.
리더 신호 폴리펩티드의 예에는 인간 면역 글로불린 중쇄 결합 단백질의 변형된 단편(변형된 BiP, 예를 들어, SEQ ID NO: 48, SEQ ID NO: 51, SEQ ID NO: 52 또는 SEQ ID NO: 53) 또는 뮤린 Igκ 사슬 리더 폴리펩티드(SEQ ID NO: 49, 예를 들어, ThermoFisher 벡터로부터의 pSecTag2)가 포함되지만 이로 제한되지 않는다. 변형된 BiP 신호 폴리펩티드의 예에는 전문이 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제9,279,007호에 기재된 것들이 포함된다.
융합 단백질에 첨가될 수 있는 태그의 예에는 에피토프 태그(예를 들어, MYC, HA, V5, NE), 글루타티온 S-트랜스퍼라제(GST), 말토스-결합 단백질(MBP), 칼모둘린-결합 펩티드(CBP), FLAG®, 3xFLAG® 및 폴리히스티딘이 포함되지만 이로 제한되지 않는다.
제형, 치료 방법 및 용도
재조합 단백질(예를 들어, CDKL5 변이체 또는 융합 단백질)은 일상적인 절차에 따라 인간에게 투여하기에 적합한 약학 조성물로서 제형화될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 구현예에서, 정맥내 투여용 조성물은 멸균 등장성 수성 완충제 중의 용액이다. 필요한 경우, 조성물은 주사 부위에서의 통증을 완화시키기 위해 가용화제 및 국소 마취제를 또한 포함할 수 있다. 일반적으로, 성분들은 단위 투여 형태로, 예를 들어, 활성 제제의 양을 나타내는 앰풀 또는 사세(sachet)와 같은 기밀 밀봉된 용기 중의 건식 동결 건조된 분말 또는 수분 비함유 농축물로서, 개별적으로 또는 함께 혼합되어 공급된다. 조성물이 주입에 의해 투여되는 경우, 이는 멸균 의약 등급의 물, 식염수 또는 덱스트로스/물을 함유하는 주입 병으로 분배될 수 있다. 조성물이 주사에 의해 투여되는 경우, 성분들이 투여 전에 혼합될 수 있도록 주사용 멸균수 또는 식염수의 앰풀이 제공될 수 있다.
재조합 단백질(예를 들어, CDKL5 변이체 또는 융합 단백질)(또는 재조합 단백질을 함유하는 조성물 또는 의약)은 적절한 경로로 투여된다. 하나 이상의 구현예에서, 재조합 단백질은 정맥내 투여된다. 다른 구현예에서, 재조합 단백질은 표적 조직, 예컨대 심장 또는 골격근(예를 들어, 근육내; 심실내), 또는 신경계(예를 들어, 뇌 내로의 직접 주사; 척수강내)로의 직접 투여에 의해 투여된다. 원하는 경우, 하나 초과의 경로가 동시에 사용될 수 있다.
재조합 단백질(예를 들어, CDKL5 변이체 또는 융합 단백질)(또는 재조합 단백질을 함유하는 조성물 또는 의약)은 치료적 유효량(예를 들어, 규칙적인 간격으로 투여될 때, 질병과 관련된 증상을 개선하고, 질병의 발병을 예방하거나 지연시키고/지연시키거나, 질병의 중증도 또는 질병 증상의 빈도를 감소시키는 것과 같이 질병을 치료하기에 충분한 투여량)으로 투여된다. 질병의 치료에 치료적으로 유효한 양은 질병의 영향의 본질 및 정도에 좌우될 것이다. 또한, 최적의 투여량 범위를 확인하는 데 도움을 주기 위해 시험관내 또는 생체내 검정이 선택적으로 사용될 수 있다. 사용되는 정확한 용량은 또한 투여 경로 및 질병의 심각성에 따라 달라질 것이며, 의사의 판단 및 각 환자의 상황에 따라 결정되어야 한다. 시험관내 또는 동물 모델 시험 시스템으로부터 유도된 용량-반응 곡선으로부터 유효량이 추정될 수 있다.
치료적 유효량의 재조합 단백질(예를 들어, CDKL5 변이체 또는 융합 단백질)(또는 재조합 단백질을 함유하는 조성물 또는 의약)은, 질병의 영향의 본질 및 정도에 따라 및/또는 지속적으로, 규칙적인 간격으로 투여될 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같은 "규칙적인 간격"으로 투여는 치료적 유효량이 (일회 용량과 구별되는 바와 같이) 주기적으로 투여됨을 나타낸다. 단일 개체에 대한 투여 간격은 고정된 간격일 필요는 없으며, 개체의 필요에 따라 시간이 지나면서 변할 수 있다.
재조합 단백질(예를 들어, CDKL5 변이체 또는 융합 단백질)은 추후 사용을 위해, 예컨대 단위 용량 바이알 또는 주사기, 또는 정맥내 투여용 병 또는 백에 넣어져 제조될 수 있다. 재조합 단백질(예를 들어, CDKL5 변이체 또는 융합 단백질)뿐만 아니라 선택적인 부형제 또는 다른 약물과 같은 다른 활성 성분을 함유하는 키트는 포장재에 봉입될 수 있고, CDKL5 결핍, 레트 증후군, 또는 레트 증후군 변종을 갖는 환자와 같은 치료가 필요한 대상체를 치료하기 위한 재구성, 희석 또는 투여에 대한 설명서가 딸려 있을 수 있다.
제조 방법
재조합 단백질(예를 들어, CDKL5 변이체 또는 융합 단백질)은 적절한 벡터를 사용하여 숙주 세포에서 발현되고 그로부터 분비될 수 있다. 예를 들어, 포유 동물 세포(예를 들어, CHO, HeLa 또는 HEK 세포) 또는 세균 세포(예를 들어, 대장균 또는 슈도모나스 할로플랑크티스(P. haloplanktis) TAC 125 세포)가 사용될 수 있다. 예시적인 플라스미드는 하기 실시예에 기재되어 있고, 도 2a 내지 도 2ad에 도시되어 있다. 당업자는 본원에 기재된 CDKL5 변이체 및 융합 단백질을 생성하기 위해 세포의 형질전환, 형질감염, 또는 형질도입에 적합한 대안적인 벡터를 선택할 수 있다.
발현 및 분비 후, 재조합 단백질은 표준 기법을 사용하여 주위의 세포 배양 배지로부터 회수되고 정제될 수 있다. 대안적으로, 재조합 단백질은 배지보다는 세포로부터 직접 단리되고 정제될 수 있다.
실시예
실시예 1 - CDKL5 융합 단백질
도 2a 내지 도 2ad는 포유 동물 세포(예를 들어, CHO 세포) 또는 세균 세포(예를 들어, 대장균 세포)와 같은 적합한 세포에서 융합 단백질을 발현하기 위한 플라스미드를 도시한다. 이들 단백질은 SEQ ID NO: 19 내지 SEQ ID NO: 46에 제시된 아미노산 서열을 갖는다. 결실 또는 트렁케이션의 번호 매김은 전장 CDKL5107 폴리펩티드(1-960)에 대한 것이다. CDKL5가 추가의 N-말단 아미노산 서열에 C-말단적으로 융합된 작제물에서, CDKL5의 개시 메티오닌(아미노산 1)이 제거된다. 이들 작제물에서, CDKL5 폴리펩티드는 제2 아미노산인 리신으로 시작한다. 도 2a 내지 도 2ad 및 SEQ ID NO: 19 내지 SEQ ID NO: 46과 SEQ ID NO: 54 내지 SEQ ID NO: 55에 사용된 약어는 하기 표 1에 요약되어 있다:
[표 1]
Figure pct00001
Figure pct00002
도 2a는 CHO 세포에서 SEQ ID NO: 19의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 변형된 BiP 리더 신호 폴리펩티드, TATκ28 및 전장 인간 CDKL5107 아이소형을 포함한다.
도 2b는 CHO 세포에서 SEQ ID NO: 20의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 뮤린 Igκ 사슬 리더 폴리펩티드, TATκ28 및 전장 인간 CDKL5107 아이소형을 포함한다.
도 2c는 CHO 세포에서 SEQ ID NO: 21의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 변형된 BiP 리더 신호 폴리펩티드, TATκ28 및 전장 인간 CDKL5115 아이소형을 포함한다.
도 2d는 CHO 세포에서 SEQ ID NO: 22의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 뮤린 Igκ 사슬 리더 폴리펩티드, TATκ28 및 전장 인간 CDKL5115 아이소형을 포함한다.
도 2e는 CHO 세포에서 SEQ ID NO: 23의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 전장 인간 CDKL5107 아이소형을 포함한다.
도 2f는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 24의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 전장 인간 CDKL5107 아이소형을 포함한다.
도 2g는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 25의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 작제물 2의 CDKL5107 변이체를 포함한다.
도 2h는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 26의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 작제물 3의 CDKL5107 변이체를 포함한다.
도 2i는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 27의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 작제물 4의 CDKL5107 변이체를 포함한다.
도 2j는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 28의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 작제물 5의 CDKL5107 변이체를 포함한다.
도 2k는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 29의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 작제물 6의 CDKL5107 변이체를 포함한다.
도 2l은 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 30의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 작제물 7의 CDKL5107 변이체를 포함한다.
도 2m은 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 31의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 작제물 8의 CDKL5107 변이체를 포함한다.
도 2n은 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 32의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 작제물 9의 CDKL5107 변이체를 포함한다.
도 2o는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 33의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 작제물 10의 CDKL5107 변이체를 포함한다.
도 2p는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 34의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 작제물 11의 CDKL5107 변이체를 포함한다.
도 2q는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 35의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 작제물 12의 CDKL5107 변이체를 포함한다.
도 2r은 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 36의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TAT28 및 전장 인간 CDKL5107 아이소형을 포함한다.
도 2s는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 37의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ28 및 강화 녹색 형광 단백질(eGFP)을 포함한다.
도 2t는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 38의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 CPP가 없는 eGFP를 포함한다.
도 2u는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 39의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 인간 암피피신 1(AMPH1)을 포함한다.
도 2v는 CHO 세포에서 SEQ ID NO: 40의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 인간 암피피신 1(AMPH1)을 포함한다.
도 2w는 CHO 세포에서 SEQ ID NO: 41의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 변형된 BiP 리더 신호 폴리펩티드, TATκ11 및 전장 인간 CDKL5107 아이소형을 포함한다.
도 2x는 CHO 세포에서 SEQ ID NO: 42의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 뮤린 Igκ 사슬 리더 폴리펩티드, TATκ11 및 전장 인간 CDKL5107 아이소형을 포함한다.
도 2y는 CHO 세포에서 SEQ ID NO: 43의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ11, 및 리더 신호 폴리펩티드가 없는 전장 인간 CDKL5107 아이소형을 포함한다.
도 2z는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 44의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TATκ11, 및 리더 신호 폴리펩티드가 없는 전장 인간 CDKL5107 아이소형을 포함한다.
도 2aa는 대장균 세포에서 SEQ ID NO: 45의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TAT11, 및 리더 신호 폴리펩티드가 없는 전장 인간 CDKL5107 아이소형을 포함한다.
도 2ab는 CHO 세포에서 SEQ ID NO: 46의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 TAT11, 및 리더 신호 폴리펩티드가 없는 전장 인간 CDKL5107 아이소형을 포함한다.
도 2ac는 CHO 세포에서 SEQ ID NO: 54의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 안테나페디아 CPP, 및 리더 신호 폴리펩티드가 없는 전장 인간 CDKL5107 아이소형을 포함한다.
도 2ad는 CHO 세포에서 SEQ ID NO: 55의 융합 단백질을 발현하기 위한 예시적인 플라스미드를 도시한다. 이 융합 단백질은 트랜스포탄 CPP, 및 리더 신호 폴리펩티드가 없는 전장 인간 CDKL5107 아이소형을 포함한다.
SEQ ID NO: 19 내지 SEQ ID NO: 36 및 SEQ ID NO: 41 내지 SEQ ID NO: 46의 CDKL5 융합 단백질은 각각 도 2a 내지 도 2r 및 도 2w 내지 도 2ab의 플라스미드를 사용하여 발현되고 활성이 평가될 것이다. 인간 암피피신 1(AMPH1)은 CDKL5 키나제 검정에서 기질이 될 것이다. 도 2u 및 도 2v의 플라스미드는 CDKL5 키나제 검정을 위해 친화성-태깅된 AMPH1(SEQ ID NO: 39 및 SEQ ID NO: 40)을 발현시키는 데 사용될 것이다. 친화성-태깅된 eGFP 단독(SEQ ID NO: 38)뿐만 아니라 친화성-태깅된 TATk28-eGFP(SEQ ID NO: 37)는 CDKL5 융합 단백질에 대한 대조군으로서 작용할 것이며, 이들은 각각 도 2s 및 도 2t의 플라스미드를 사용하여 발현될 것이다.
다양한 CDKL5 융합 단백질을 CHO 및 HEK 세포에서뿐만 아니라 HeLa 세포 용해물과 함께 시험관내 전사/번역을 사용하여 발현시켰다. 간략하게 말하면, CHO-S 세포(20x106개 세포)를 Maxcyte STX를 사용하여 8개의 플라스미드로 전기 천공하였다: (1) pOptiVec 빈(empty) 벡터; 2) TATk28-CDKL5-107-3xFlagHis; 3) TATk11-CDKL5-107-3xFlagHis; 4) TAT11-CDKL5-107-3xFlagHis; 5) TAT28-CDKL5-107-3xFlagHis; 6) ANTP-CDKL5-107-3xFlagHis; 7) TRANSP-CDKL5-107-3xFlagHis 및 8) MBiP-TATK28-CDKL5-107-3xFlagHis(코딩 서열은 CHO 코돈-최적화됨). 세포를 배양 배지에서 회수하고, 하루 동안 배양하였다. 세포를 수거하고 용해시켰다. 각각의 형질감염을 위해, 20 ㎍의 용해물을 4% 내지 12% BisTris SDS-PAGE에 적용하고, iBlot2 시스템을 사용하여 니트로셀룰로오스 블롯으로 옮겼다. 블롯을 1xTBS-T 중의 5% 우유로 차단시켰다. 토끼 항-His 항체의 1:2000 희석물과 함께 밤새 인큐베이션함으로써 블롯을 웨스턴 블롯에 적용하였다. 일련의 세척 후, 블롯을 1:10000 항-토끼 IgG DyaLight 680 2차 항체와 함께 인큐베이션하였다. 추가 세척을 수행하였다. 블롯을 Licor Odyssey 스캐너에서 이미지화하였다. 블롯은 CDKL5 융합 단백질의 발현을 확인해주었다.
HEK293F 세포(8x106개 세포)를 FuGeneHD(24 μl의 FuGeneHD : 8 μg의 DNA 비) 및 7개의 플라스미드로 형질감염시켰다: 1) 빈 pOptiVec; 2) TATk11-CDKL5_107-3xFlagHis; 3) TAT11-CDKL5_1-FH; 4) TAT28-CDKL5_1-FH; 5) ANTP-CDKL5_107-3xFlagHis; 6) TRANSP-CDKL5_107-3xFlagHis 및 7) TATk28-CDKL5_107-3xFlagHis(코딩 서열은 인간 코돈-최적화됨). 세포를 인큐베이션하고, 형질감염 후 2일차에 수거하였다. 세포를 용해시키고, 20 ㎍의 용해물을 4% 내지 12% BisTris SDS-PAGE에 적용하고, iBlot2 시스템을 사용하여 니트로셀룰로스 블롯으로 옮겼다. 블롯을 1xTBS-T 중의 5% 우유로 차단시켰다. 토끼 항-His 항체의 1:2000 희석물과 함께 밤새 인큐베이션함으로써 블롯을 웨스턴 블롯에 적용하였다. 일련의 세척 후, 블롯을 1:10000 항-토끼 IgG DyaLight 680 2차 항체와 함께 인큐베이션하였다. 추가 세척을 수행하였다. 블롯을 Licor Odyssey 스캐너에서 이미지화하였다. 블롯은 CDKL5 융합 단백질의 발현을 확인해주었다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "일 구현예", "특정 구현예", "다양한 구현예", "하나 이상의 구현예" 또는 "구현예"에 대한 언급은 구현예와 관련하여 기재된 특정한 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 개시의 적어도 하나의 구현예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 여러 곳에서 "하나 이상의 구현예에서", "특정 구현예에서", "다양한 구현예에서", "일 구현예에서" 또는 "구현예에서"와 같은 문구의 출현은 반드시 본 개시의 동일한 구현예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조, 재료, 또는 특성은 하나 이상의 구현예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
본원의 개시는 특정한 구현예를 참조로 설명을 제공했지만, 이들 구현예는 단지 본 개시의 원리 및 응용을 예시하는 것으로 이해해야 한다. 본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 본 개시에 대해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시는 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범주 내에 있는 수정 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
<110> Amicus Therapeutics, Inc. <120> CDKL5 EXPRESSION VARIANTS AND CDKL5 FUSION PROTEINS <130> AT17-013 <160> 55 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 960 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> CDKL5107 isoform polypeptide 1-960 (full-length) <400> 1 Met Lys Ile Pro Asn Ile Gly Asn Val Met Asn Lys Phe Glu Ile Leu 1 5 10 15 Gly Val Val Gly Glu Gly Ala Tyr Gly Val Val Leu Lys Cys Arg His 20 25 30 Lys Glu Thr His Glu Ile Val Ala Ile Lys Lys Phe Lys Asp Ser Glu 35 40 45 Glu Asn Glu Glu Val Lys Glu Thr Thr Leu Arg Glu Leu Lys Met Leu 50 55 60 Arg Thr Leu Lys Gln Glu Asn Ile Val Glu Leu Lys Glu Ala Phe Arg 65 70 75 80 Arg Arg Gly Lys Leu Tyr Leu Val Phe Glu Tyr Val Glu Lys Asn Met 85 90 95 Leu Glu Leu Leu Glu Glu Met Pro Asn Gly Val Pro Pro Glu Lys Val 100 105 110 Lys Ser Tyr Ile Tyr Gln Leu Ile Lys Ala Ile His Trp Cys His Lys 115 120 125 Asn Asp Ile Val His Arg Asp Ile Lys Pro Glu Asn Leu Leu Ile Ser 130 135 140 His Asn Asp Val Leu Lys Leu Cys Asp Phe Gly Phe Ala Arg Asn Leu 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Claims (44)

  1. CDKL5 폴리펩티드로서, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11 또는 SEQ ID NO: 12에 대해 적어도 98%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, CDKL5 폴리펩티드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 CDKL5 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11 또는 SEQ ID NO: 12에 대해 적어도 99%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, CDKL5 폴리펩티드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 CDKL5 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11 또는 SEQ ID NO: 12에 대해 100%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, CDKL5 폴리펩티드.
  4. 핵 배출 신호(NES)를 결여한 CDKL5 폴리펩티드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 CDKL5 폴리펩티드는 핵 위치 신호(NLS)를 함유하는, CDKL5 폴리펩티드.
  6. 제4항에 있어서, 상기 CDKL5 폴리펩티드는 핵 위치 신호(NLS)를 함유하지 않는, CDKL5 폴리펩티드.
  7. 핵 위치 신호(NLS)를 결여하며 핵 배출 신호(NES)를 함유하는, CDKL5 폴리펩티드.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 CDKL5 폴리펩티드 및 상기 CDKL5 폴리펩티드에 작동적으로 연결된 리더 신호 폴리펩티드를 포함하는, 융합 단백질.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 CDKL5 폴리펩티드 및 상기 CDKL5 폴리펩티드에 작동적으로 연결된 세포-침투 폴리펩티드를 포함하는, 융합 단백질.
  10. 제9항에 있어서, 상기 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 적어도 90%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  11. 제9항에 있어서, 상기 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 100%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항의 융합 단백질에 작동적으로 연결된 리더 신호 폴리펩티드를 추가로 포함하는, 융합 단백질.
  13. 제8항 또는 제12항에 있어서, 상기 리더 신호 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 48, SEQ ID NO: 49, SEQ ID NO: 51, SEQ ID NO: 52 또는 SEQ ID NO: 53에 대해 적어도 90%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  14. 제8항 또는 제12항에 있어서, 상기 리더 신호 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 48, SEQ ID NO: 49, SEQ ID NO: 51, SEQ ID NO: 52 또는 SEQ ID NO: 53에 대해 100%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  15. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 CDKL5 폴리펩티드 또는 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항의 융합 단백질; 및
    약학적으로 허용되는 담체를 포함하는, 약학 제형.
  16. 제15항의 제형을 이를 필요로 하는 환자에게 투여하는 단계를 포함하는, CDKL5-매개 신경계 장애의 치료 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제형은 척수강내, 정맥내, 수조내, 뇌실내 또는 실질내 투여되는, 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 제형은 척수강내 또는 정맥내 투여되는, 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CDKL5-매개 신경계 장애는 CDKL5 결핍, 또는 CDKL5 돌연변이 또는 결핍에 의해 야기된 비정형 레트 증후군(Rett Syndrome) 중 하나 이상인, 방법.
  20. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 CDKL5 폴리펩티드 또는 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항의 융합 단백질을 제조하는 방법으로서,
    상기 CDKL5 폴리펩티드 또는 상기 융합 단백질을 발현시키는 단계; 및
    상기 CDKL5 폴리펩티드 또는 상기 융합 단백질을 정제하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 CDKL5 폴리펩티드 또는 상기 융합 단백질은 차이니즈 햄스터 난소(CHO) 세포, HeLa 세포, 인간 배아 신장(HEK) 세포 또는 대장균 세포에서 발현되는, 방법.
  22. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 CDKL5 폴리펩티드 또는 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항의 융합 단백질을 인코딩하는, 폴리뉴클레오티드.
  23. 제22항의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터.
  24. CDKL5 폴리펩티드 및 함께 작동적으로 연결된 세포-침투 폴리펩티드를 포함하는 융합 단백질로서, 상기 CDKL5 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 1 또는 SEQ ID NO: 47에 대해 적어도 98%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하고, 상기 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 적어도 90%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  25. 제24항에 있어서, 상기 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 적어도 95%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  26. 제25항에 있어서, 상기 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 100%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 리더 신호 폴리펩티드를 추가로 포함하는, 융합 단백질.
  28. 제27항에 있어서, 상기 리더 신호 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 48, SEQ ID NO: 49, SEQ ID NO: 51, SEQ ID NO: 52 또는 SEQ ID NO: 53에 대해 적어도 90%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  29. 제28항에 있어서, 상기 리더 신호 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 48, SEQ ID NO: 49, SEQ ID NO: 51, SEQ ID NO: 52 또는 SEQ ID NO: 53에 대해 100%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  30. CDKL5 폴리펩티드 및 함께 작동적으로 연결된 리더 신호 폴리펩티드를 포함하는 융합 단백질로서, 상기 CDKL5 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 1 또는 SEQ ID NO: 47에 대해 적어도 98%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하고, 상기 리더 신호 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 48, SEQ ID NO: 51, SEQ ID NO: 52 또는 SEQ ID NO: 53에 대해 적어도 90%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  31. 제30항에 있어서, 상기 리더 신호 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 48, SEQ ID NO: 51, SEQ ID NO: 52 또는 SEQ ID NO: 53에 대해 100%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서, 세포-침투 폴리펩티드를 추가로 포함하는, 융합 단백질.
  33. 제32항에 있어서, 상기 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 적어도 90%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  34. 제33항에 있어서, 상기 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 적어도 95%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  35. 제34항에 있어서, 상기 세포-침투 폴리펩티드는 SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 또는 SEQ ID NO: 50에 대해 100%의 서열 동일성을 갖는 서열을 포함하는, 융합 단백질.
  36. 제24항 내지 제35항 중 어느 한 항의 융합 단백질; 및 약학적으로 허용되는 담체를 포함하는, 약학 제형.
  37. 제36항의 제형을 이를 필요로 하는 환자에게 투여하는 단계를 포함하는, CDKL5-매개 신경계 장애의 치료 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 제형은 척수강내, 정맥내, 수조내, 뇌실내 또는 실질내 투여되는, 방법.
  39. 제37항 또는 제38항에 있어서, 상기 제형은 척수강내 또는 정맥내 투여되는, 방법.
  40. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CDKL5-매개 신경계 장애는 CDKL5 결핍, 또는 CDKL5 돌연변이 또는 결핍에 의해 야기된 비정형 레트 증후군 중 하나 이상인, 방법.
  41. 제24항 내지 제35항 중 어느 한 항에 따른 융합 단백질을 제조하는 방법으로서,
    상기 융합 단백질을 발현시키는 단계; 및
    상기 융합 단백질을 정제하는 단계를 포함하는, 방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 융합 단백질은 차이니즈 햄스터 난소(CHO) 세포, HeLa 세포, 인간 배아 신장(HEK) 세포 또는 대장균 세포에서 발현되는, 방법.
  43. 제24항 내지 제35항 중 어느 한 항의 융합 단백질을 인코딩하는 폴리뉴클레오티드.
  44. 제43항의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터.
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