神経学的障害を治療するために遺伝子改変を伴わずに細胞を再プログラミングするための組成物および方法
本発明は、外因性遺伝子の導入を伴わずに他の細胞（例えばグリア細胞）をニューロンに再プログラミングするための組成物および方法に関する。特に本発明は、生体サンプルへの形質導入が可能であるが、遺伝子ではない、または遺伝学的改変を起こさない形質導入可能物質に関する。本発明はまた、その形質導入可能な組成物を用いる生体サンプルの経路の再プログラミングおよび疾病の治療に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願の相互参照
本出願は米国特許仮出願第61/337,522号（2010年2月4日出願）および米国特許仮出願第61/360,841号（2010年7月1日）（いずれも、参照により本明細書に組み込まれる）に基づく優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
胚性幹細胞はヒト体内の多くのタイプの細胞に分化する能力を有する。体細胞の大部分は最終分化しており、他のタイプの体細胞に変化する能力を失っていると信じられていた。近年の人工多能性幹細胞（iPSC）および分化転換分野の進歩により、このパラダイムは変化した。ウィルスによる形質導入を介する４つの転写因子、すなわちOct4（例えばSEQ ID NO:1)、Sox2（例えばSEQ ID NO:2）、Klf4（SEQ ID NO:3）、およびcMyc（例えばSEQ ID NO:4）の異所性発現によって、体細胞を人工多能性幹細胞（iPSC）に再プログラミングすることができる（Okitaら,Nature 448, 313-317 (2007)；TakahashiおよびYamanaka, Cell 126, 663-676 (2006)）。潜在的にリスクが低いiPSCを作製するための、多くの改変された遺伝学的手法が更に開発されたが、それらには、再プログラミング遺伝子を運搬するための非組み込み型アデノウィルス（Stadtfeldら, Science 322, 945-949 (2008)）、再プログラミング・プラスミドの一過性トランスフェクション（Okitaら, Science 322, 949-953 (2008)）、piggyBac転移システムおよびCre切除可能ウィルス（Cre-excisable viruses）（Soldnerら, Cell 136, 964-977 (2009)；Woltjenら, Nature 458, 766-770 (2009)）がある。また、特定のタイプの細胞における内因性遺伝子発現を利用する戦略により、より簡易かつ／または少ない外因性遺伝子を必要とする再プログラミングも可能となった（Aasenら, Nat Biotechnol 26, 1276-1284 (2008)；Kimら, Nature 454, 646-650 (2008)；Shiら, Cell Stem Cell 2, 525-528 (2008)）。更に、再プログラミング効率を向上し，ある特定の再プログラミング因子の代替となる小分子が同定されている（Huangfuら, Nat Biotechnol 26, 795-797 (2008)；Huangfuら, Nat Biotechnol 26, 1269-1275 (2008)；Liら, Cell Stem Cell 4, 16-19 (2009)；Shiら, Cell Stem Cell 3, 568-574 (2008)；Shiら, Cell Stem Cell 2, 525-528 (2008)）。しかしながら、これまでの方法は全て、なおも遺伝物質の使用を伴い、標的細胞における外因性配列による未知の、所望しない、または有害なゲノム改変が導入され、導入遺伝子の発現レベルを十分制御することができないという欠点を有する。これらの問題に対処するため、当該分野では外因性遺伝物質（例えば外因性遺伝子もしくはDNAフラグメントまたは外因性DNAもしくは遺伝子を含有するベクター）に依存しない、またはそれらを導入しない再プログラム細胞が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示のある観点は、エフェクタードメインを含有する形質導入可能物質に関する。エフェクタードメインは、生体サンプルへ形質導入されると生体サンプルの再プログラミングを変更する能力を有する。ある特定の態様では、エフェクタードメインは本質的に（inherently）生体サンプルに形質導入される能力を有する。
【０００４】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は、エフェクタードメインと共有的または非共有的に会合または結合した形質導入ドメインを更に含む。ある特定の態様では、形質導入ドメインはリンカーを介してエフェクタードメインに共有結合で連結されている。
【０００５】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は、１つもしくはそれ以上の特定の生体サンプルに選択的に形質導入される能力を有するか、または特定の生体サンプル周辺環境において形質導入可能となる能力を有する。
【０００６】
本開示の別の観点は生体サンプルおよび形質導入可能物質を含有する組成物に関し、ここで、形質導入可能物質は生体物質に形質導入されている。
【０００７】
本開示の別の観点は、形質導入可能物質を含有する組成物に生体サンプルを暴露することによって生体サンプルを再プログラミングする方法に関する。
【０００８】
本開示の別の観点は生物体における疾病または症状の治療法に関し、該方法は形質導入可能物質を含有する医薬組成物を生物体に投与することを含む。
【０００９】
本開示の別の観点は種々の疾病または症状の、細胞に基づく治療の開発法に関し、該方法は、形質導入可能物質を用いて、iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞に再プログラミングする段階を含む。
【００１０】
本開示の別の観点は疾病モデルの開発法に関し、該方法は形質導入可能物質を用いて、iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞に再プログラミングする段階を含む。
【００１１】
本開示の別の観点はエフェクタードメインの同定法に関し、該方法は、被験エフェクタードメインを形質導入ドメインに共有結合または非共有結合させて被験形質導入分子を形成すること；被験分子を生体サンプルに曝露すること；および生体サンプルの再プログラミング・レベルを測定することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】形質導入可能物質のキャラクタリゼーション（I）。（A）形質導入可能物質：Oct4-11R（SEQ ID NO:12）、Sox2-11R（SEQ ID NO:13）、Klf4-11R（SEQ ID NO:14）、およびcMyc-11R（SEQ ID NO:15）のタンパク質発現ベクターの概略図。リンカー：SEQ ID NO:55；エフェクタードメイン：Oct4（SEQ ID NO:1）、Sox2（SEQ ID NO:2）、Klf4（SEQ ID NO:3）、またはcMyc（SEQ ID NO:4）。（B）ウェスタンブロット分析で測定した、細胞培養条件下での４つの形質導入可能物質（Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11R）の安定性。
【図２】形質導入可能物質のキャラクタリゼーション（II）。免疫細胞化学によって測定した、11R標識した形質導入可能物質のOG2-MEF細胞へのタンパク質形質導入。Oct4：Oct4-11Rを形質導入したMEF細胞（緑色）、Sox2：Sox2-11Rを形質導入したMEF細胞（赤色）、Klf4：Klf4-11Rを形質導入したMEF細胞（赤色）、およびcMyc：cMyc-11Rを形質導入したMEF細胞（緑色）。DAPI：DAPI染色で核を可視化した細胞（青色）。画像をマージさせた。
【図３】形質導入可能物質のキャラクタリゼーション（III）。タンパク質誘導性幹細胞（protein induced pluripotent stem cell；piPS細胞）はコロニーを形成して増殖し、既知組成培地中、支持細胞未含有条件下で自己複製した。
【図４】形質導入可能物質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11RによるpiPS細胞の作製。（A）piPS細胞作製のタイムライン。（B）Oct4-GFP+ piPS細胞のコロニーは30-35日目に初めて観察された。位相：代表的な位相コントラスト画像、GFP：蛍光画像。（C）Oct4-GFP+ piPS細胞は慣例的なmESC培養条件下で長期にわたって自己複製を保持した。（D）長期間増殖させたpiPS細胞は、緻密なドーム型のコロニーを形成し、典型的な多能性マーカーであるALPを強く発現した。（E）免疫蛍光による測定で、piPS細胞は他の典型的な多能性マーカーを発現した：SEA-1（赤色）、Sox2（赤色）、Oct4（赤色）、およびNanog（赤色）。DAPI：DAPI染色によって可視化した核（青色）。画像をマージさせた。（F）piPS細胞における内因性多能性遺伝子発現のRT-PCR分析。（G）亜硫酸水素ゲノムシークエンシングによるOct4プロモーターのメチル化分析。○（白丸）および●（黒丸）はそれぞれ、非メチル化およびメチル化CpGを表す。
【図５】インビトロおよびインビボにおけるpiPS細胞の多能性（I）。piPS細胞はインビトロにおいて、３つの胚葉で効率的に細胞に分化した。Tuj1：特徴的なTUJ1+神経細胞-外胚葉（赤色）；Bryt：ブラキュリ+中胚葉細胞（赤色）；およびSox17：最終的なSox17+ 内胚葉細胞（Sox17+ definitive endoderm cells）。画像をDAPI染色（青色）とマージさせた。
【図６】インビトロおよびインビボにおけるpiPS細胞の多能性（II）。（A）インビトロにおけるpiPS細胞分化のRT-PCR分析。（B）piPS細胞と凝集させた胚を偽妊娠マウスに移植した後、キメラ胚（13.5 dpc、7検体中2検体、左（left））を得た（上段）。それらのpiPS細胞は、キメラ胚から単離した生殖隆起組織において生殖細胞に寄与した（Oct4-GFP陽性）（下段）。
【図７】形質導入可能物質のタンパク質発現ベクターの概略図。His6：SEQ ID NO:59；エフェクタードメイン：Ngn3（SEQ ID NO:8）、PDX1（SEQ ID NO:9）、MafA（SEQ ID NO:10）、またはFoxp3（SEQ ID NO:11）；リンカー：SEQ ID NO:55。
【図８】マウスにおける形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R（SEQ ID NO:30）、His6-PDX1-11R（SEQ ID NO:31）、およびHis6-MafA-11R（SEQ ID NO:32）による肝および膵外分泌細胞のインスリン産生β細胞への再プログラミング（I）。マウス-1、マウス-2、およびマウス-3はウシ血清アルブミン（BSA）タンパク質で処理した（コントロール群）。マウス-4、マウス-5、およびマウス-6はHis6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rで処理した（処理群）。A）マウス-1の肝臓の免疫蛍光分析（IFA）；B）マウス-2の肝臓のIFA；およびC）マウス-3の肝臓のIFA。
【図９】マウスにおける形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rによる肝および膵外分泌細胞のインスリン産生β細胞への再プログラミング（II）。マウス-1、マウス-2、およびマウス-3はウシ血清アルブミン（BSA）タンパク質で処理した（コントロール群）。マウス-4、マウス-5、およびマウス-6はHis6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rで処理した（処理群）。A）マウス-4の肝臓のIFA（1）；B）マウス-4の肝臓のIFA（2）；C）マウス-5の肝臓のIFA（1）；D）マウス-5の肝臓のIFA（2）；E）マウス-6の肝臓のIFA（1）；F）マウス-6の肝臓のIFA（2）。
【図１０】マウスにおける形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rによる肝および膵外分泌細胞のインスリン産生β細胞への再プログラミング（III）。マウス-1、マウス-2、およびマウス-3はウシ血清アルブミン（BSA）タンパク質で処理した（コントロール群）。マウス-4、マウス-5、およびマウス-6はHis6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rで処理した（処理群）。A）マウス-1の膵臓のIFA；B）マウス-2の膵臓のIFA（1）；C）マウス-2の膵臓のIFA（2）；D）マウス-3の膵臓のIFA。
【図１１】マウスにおける形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rによる肝および膵外分泌細胞のインスリン産生β細胞への再プログラミング（IV）。マウス-1、マウス-2、およびマウス-3はウシ血清アルブミン（BSA）タンパク質で処理した（コントロール群）。マウス-4、マウス-5、およびマウス-6はHis6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rで処理した（処理群）。A）マウス-4の膵臓のIFA（1）；B）マウス-4の膵臓のIFA（2）；C）マウス-5の膵臓のIFA（1）；D）マウス-5の膵臓のIFA（2）；E）マウス-6の膵臓のIFA。
【図１２】形質導入可能物質、His6-Foxp3-11R（SEQ ID NO:33）によるT細胞のTreg細胞への再プログラミング（IA）。CD14単球未含有でのPBMCにおけるCD4およびCD25タンパク質発現のフローサイトメトリー分析：アイソタイプ・コントロール、PBSコントロール、サンプルバッファー・コントロール、およびタンパク質（BSA 100μg/ml）コントロール。
【図１３】形質導入可能物質、His6-Foxp3-11RによるT細胞のTreg細胞への再プログラミング（IB）。His16-Foxp3-11R（10μg/ml、20μg/ml、または50μg/ml）で処理したCD14単球未含有でのPBMCにおけるCD4およびCD25タンパク質発現のフローサイトメトリー分析。
【図１４】形質導入可能物質、His6-Foxp3-11RによるT細胞のTreg細胞への再プログラミング（IIA）。PBMCにおけるCD4およびCD25タンパク質発現のフローサイトメトリー分析：アイソタイプ・コントロールおよびPBSコントロール。
【図１５】形質導入可能物質、His6-Foxp3-11RによるT細胞のTreg細胞への再プログラミング（IIB）。PBMCにおけるCD4およびCD25タンパク質発現のフローサイトメトリー分析：サンプルバッファー・コントロールおよびタンパク質（BSA 100μg/ml）コントロール。
【図１６】形質導入可能物質、His6-Foxp3-11RによるT細胞のTreg細胞への再プログラミング（IIC）。His16-Foxp3-11R（10μg/mlまたは50μg/ml）で処理したPBMCにおけるCD4およびCD25タンパク質発現のフローサイトメトリー分析。
【図１７】形質導入可能物質、His6-Foxp3-11RによるT細胞のTreg細胞への再プログラミング（IID）。His16-Foxp3-11R（100μg/ml）で処理したPBMCにおけるCD4およびCD25タンパク質発現のフローサイトメトリー分析。
【図１８】形質導入可能物質His-Dlx2-11R（b）、His-Ngn2-11R（c）、His-Dlx2-11R およびHis-Ngn2-11R（d）、およびバッファー（コントロール）（a）による星状膠細胞からニューロンへの再プログラミング。形質導入した細胞のIFAはTuj1抗体（緑色。ニューロンマーカーに結合。）を用いて染色した。
【図１９】代表的なエフェクタードメインの配列。
【図２０】代表的な形質導入可能物質：エフェクタードメイン-11Rの配列。
【図２１】代表的な形質導入可能物質：His6-エフェクタードメイン-11Rの配列。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明の詳細な説明
本開示のある観点は、エフェクタードメインを含有する形質導入可能物質に関する。
【００１４】
ある特定の態様では、本明細書で使用する形質導入可能物質は、DNAまたはDNAから誘導されたものではないが、生体サンプルの膜（例えば細胞膜）を通過するか、膜を通じて形質導入するか、または膜を通過させられることが可能な物質または分子であり、これによって形質導入可能物質が生体サンプルの外部から生体サンプルの内部に侵入または移動し、再プログラミングを生じさせる。例えば、形質導入可能物質は、受容体介在型エンドサイトーシスによって細胞への物質の侵入を促進する細胞表面受容体と相互作用してもよい。
【００１５】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は、他の生体サンプルに比較して特定のタイプの生体サンプル（例えば癌または腫瘍細胞）に形質導入される可能性が高い、または生体サンプル中もしくはその周辺の特定の微小環境（例えば癌または腫瘍周辺の微小環境）において形質導入可能となる。例えば、選択的形質導入可能物質は、好ましくは選択的形質導入可能物質を特定のタイプの生体サンプル中に運搬する、または生体サンプル周辺の微小環境において形質導入可能となる形質導入ドメイン（例えば細胞標的化ペプチドまたは活性化可能な細胞侵入性（penetrating）ペプチド）を含有する。
【００１６】
いかなる理論にも拘束されることはないが、形質導入可能物質は細胞膜を通過し、細胞質に入り込み、細胞質活性（例えば翻訳、翻訳後修飾、シグナル伝達経路、アポトーシス経路）を再プログラミングしうると考えられる。更に、形質導入可能物質は核膜を通過し、DNAまたは染色体複製、遺伝子転写、およびRNAスプライシングを再プログラミングまたは調節しうると考えられる。
【００１７】
エフェクタードメインは、生体サンプル内部に入ると生体サンプルの再プログラミングを変更する能力を有するモチーフまたは分子である。エフェクタードメインは生体サンプル中（例えば細胞質または核中）で分子（例えばタンパク質、DNA、RNA、糖、および脂質）と相互作用し、増殖、分化、脱分化、分化転換、逆分化、決定転換、アポトーシス、および形態形成のような変化を起こしうる。エフェクタードメインは以下であってもよい：１）ポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは模倣物；２）生体サンプルのゲノム中に形質導入もしくは導入されると遺伝子を発現できない、または遺伝子修飾を起こせないが、生体サンプル中の分子と相互作用するポリヌクレオチド（例えばリボザイム、アンチセンス分子、siRNAまたはmiRNA、オリゴヌクレオチドなど）；および３）小分子または他の化学物質（例えば化学療法薬）。
【００１８】
ある特定の態様では、エフェクタードメインは本質的に形質導入可能である（例えばPDX1（例えばSEQ ID NO:9）およびNeuroD（例えばSEQ ID NO:7））。
【００１９】
エフェクタードメインの一例はポリペプチド（転写因子、染色体再構築タンパク質、抗体、またはそれらのフラグメントもしくは模倣物）である。エフェクタードメインの別の例は、ポリマーではなく、生体ポリマー（例えばタンパク質、核酸、または多糖）と結合し、その生体ポリマーの活性または機能を改変する小分子である。小分子の例には、限定されるわけではないがアセチル化阻害剤、転写活性化剤、シグナル経路活性化剤、シグナル経路阻害剤およびメチル化阻害剤がある。
【００２０】
別の態様では、エフェクタードメインは体細胞を幹細胞に再プログラミングさせる、またはある細胞状態を別の状態に変化させる、少なくとも１つのポリペプチドであってもよい。例えばエフェクタードメインは以下であってもよい：１）Klf4（例えばSEQ ID NO:3）、Sox2（例えばSEQ ID NO:2）、Lin28（例えばSEQ ID NO:5）、Oct4（例えばSEQ ID NO:1）、cMyc（例えばSEQ ID NO:4）、Nanog（例えばSEQ ID NO:6）、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド；２）Klf4、Sox2、Oct4、cMyc、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド；３）Sox2、Oct4、Lin28、Nanog、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド；４）Ngn3（例えばSEQ ID NO:8）、PDX1（例えばSEQ ID NO:9）、MafA（例えばSEQ ID NO:10）、NeuroD（例えばSEQ ID NO:7）、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド；５）Foxp3（SEQ ID NO:11）を含有するポリペプチド；６）Oct4、Sox2、Klf4、Lin28、Nanog、cMyc、Ngn3、PDX1、MafA、NeuroD、Foxp3、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド；７）ポリペプチドOct4、Sox2、Klf4、およびcMycを組み合わせたもの；８）ポリペプチドNgn3、PDX1、およびMafAを組み合わせたもの；９）pax6、ASCL1、Brn2、MYT1L、Neurod1、Neurod6、Prdm8、Npas4、Mef2c、Dlx1、Tbr1、ISL1、Foxp1、Foxp2、Nhlh2、Sox2、Brn4、Hes1、Hes5、Lhx2、Oligo2、Ngn2（例えばSEQ ID NO: 67）、Dlx2（例えばSEQ ID NO: 68）、Zic1、NAP1L2、Nrip3、Satb2、Chd5、Smarca1、Brm（Smarca2）、Brg1（Smarca4）、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド（代表的な配列を表１に示す）；１０）Neurod6、Satb2、Zic1、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド；および１１）Dlx2、Ngn2、およびそれらを組み合わせたものから成る群から選択されるペプチド。
【００２１】
【表１−１】
【表１−２】
【００２２】
本明細書に記載するポリペプチドには、そのホモログ配列が包含される。本明細書で使用する「ホモログ配列」とは、ホモログの対象となる参照ポリペプチドと十分なパーセンテージのアミノ酸配列同一性を有するポリペプチドを意味する。ある特定の態様では、ホモログ配列は、本明細書に記載する、エフェクタードメインとして有用なポリペプチドの１つと少なくとも70％、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも88%、少なくとも90%、少なくとも93%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、または少なくとも99%のアミノ酸配列同一性を有する。ホモログ配列を有するポリペプチドは、本明細書に開示するエフェクタードメインと実質的に同じ活性を有する。
【００２３】
アミノ酸配列の同一性パーセンテージは、参照アミノ酸配列および候補アミノ酸配列をアラインし、必要によりギャップを挿入して、同一アミノ酸の数を最大にした後、参照アミノ酸配列中のアミノ酸残基と同一である候補アミノ酸配列中のアミノ酸残基のパーセンテージとして表すことができる。アミノ酸残基の保存的置換は同一残基と見なしてもよいし、同一残基と見なさなくてもよい。本明細書で使用する「保存的置換」とは、あるアミノ酸が類似の生理化学的特性（例えば側鎖の疎水性および分子体積）を有する別のアミノ酸残基で置換されることを意味する。
【００２４】
アミノ酸配列同一性のパーセンテージを測定するためのアラインメントは、当該分野で公知の種々の方法で行うことができる。例えばアミノ酸配列のアラインメントは、以下のような公開ツールを用いて行ってもよい：BLASTp（U.S. National Center for Biotechnology Information (NCBI)のウェブサイト：http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgiから入手可。また、Altschul S.F.ら, J. Mol. Biol., 215:403-410 (1990)；Stephen F.ら, Nucleic Acids Res., 25:3389-3402 (1997)も参照されたい）、ClustalW2（European Bioinformatics Instituteのウェブサイト：http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalw2/から入手可。また、Higgins D.G.ら, Methods in Enzymology, 266:383-402 (1996)；Larkin M.A.ら, Bioinformatics (Oxford, England), 23(21): 2947-8 (2007)も参照されたい）、およびTCoffee（Swiss Institute of Bioinformaticsのウェブサイトから入手可。また、Poirot O.ら, Nucleic Acids Res., 31(13): 3503-6 (2003)；Notredame C.ら, J. Mol. Boil., 302(1): 205-17 (2000)も参照されたい）。当業者はそれらのツールで提供される初期設定パラメータを使用してもよいし、あるいは、（例えば好適なアルゴリズムを選択することによって）そのアラインメントに適したパラメータをカスタマイズしてもよい。
【００２５】
本明細書に記載するポリペプチドは、その機能的同等物を更に包含する。本明細書で使用する「機能的同等物」とは、親ポリペプチドの全部または一部と実質的に同様の機能的または構造的特性を有するポリペプチドを意味する。本明細書に記載するポリペプチドには、実質的に同様の機能を有する、すなわち体細胞から幹細胞への再プログラミングまたはある細胞状態から別の細胞状態への変更を行うことができる機能的同等物が包含される。本明細書に記載するポリペプチド（すなわち親ポリペプチド）の機能的同等物は、親ポリペプチドのフラグメント、突然変異体、誘導体、変種、または類似体であってもよく、また、化学的または生物学的改変を含有してもよい。機能的同等物は親ポリペプチドの１つまたはそれ以上のアミノ酸の置換、付加、欠失、挿入、トランケーション、改変（例えばリン酸化、グリコシル化、標識など）、またはそれらを任意に組み合わせたものを有してもよい。機能的同等物には親ポリペプチドの天然に存在する変異体および人工のポリペプチド配列（例えば組換え法または化学合成によって得られたもの）が含まれてもよい。機能的同等物は、天然に存在しないアミノ酸残基を含有してもよい。
【００２６】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は形質導入ドメインを更に含有する。形質導入ドメインは、形質導入可能物質の生体サンプル（例えば細胞）への侵入を促進する能力があるモチーフである。形質導入可能ドメインはエフェクタードメインと共有結合、非共有結合、またはリンカーを介して結合している。ある特定の態様では、形質導入ドメインはリンカーを介してエフェクタードメインに共有結合している。ある特定の態様では、リンカーは、１つまたはそれ以上のグリシン残基を含有するグリシン・リッチ・リンカーである（例えばesggggspg（SEQ ID NO:55））。
【００２７】
形質導入ドメインの例には、限定されるわけではないが以下がある：ポリマー（例えばカチオン性脂質ポリマーおよびナノ粒子）、タンパク質形質導入ドメイン（PTD）、細胞侵入性（cell penetrating）ペプチド（CPP1）、細胞浸透性（cell permeating）ペプチド（CPP2）、活性化可能細胞透過性ペプチドまたはコンジュゲート（ACPP）、および細胞標的化ペプチド（CTP）。
【００２８】
CPP1、CPP2、およびPTDは、それと結合するカーゴ分子の細胞への運搬を促進することが知られているペプチドである。CPP1、CPP2、またはPTDとカーゴ分子との結合は共有結合または非共有結合的相互作用であってもよい。カーゴ分子は小化学分子、ペプチド、タンパク質、DNAフラグメント、RNA（例えばsiRNAおよびmiRNA）またはナノ粒子であってもよい。例えば、CPP1およびPTDは、表面輸送体および細胞周期に依存せずに細胞に侵入する能力を有する5から20個のアミノ酸ペプチド・モチーフを含有する。また、CPP1およびPTDは血液脳関門を通過する能力も有する。CPP1およびPTDはインビトロおよびインビボで、非経口投与後、タンパク質およびペプチドを生体全体に均一に運搬する。カチオン性PTDは核局在化シグナルとして作用し、結合する分子カーゴを細胞核に運搬する。タンパク質形質導入ドメインの例には、それに制限されるわけではないが以下がある：TAT（例えばYGRKKRRQRRR、SEQ ID NO:34）、ポリアルギニン（例えば7-11個のアルギニン残基を有するポリアルギニン(RRRRRRR、RRRRRRRR、RRRRRRRRR、RRRRRRRRRR（SEQ ID NO: 35）およびRRRRRRRRRRR（SEQ ID NO:36）など)）、ペネトラチン（アンテナペディア、例えばRQIKIWFQNRRMKWKK（SEQ ID NO:38））、VP22（例えばDAATATRGRSAASRPTQRPRAPARSASRPRRPVQ（SEQ ID NO:39））、トランスポータン（例えばGWTLNSAGYLLGKINLKALAALAKKIL（SEQ ID NO:40））、MAP（例えばKLALKLALKALKAALKLA（SEQ ID NO:41））、MTS（例えばAAVALLPAVLLALLP（SEQ ID NO:42））、PEP-1（例えばKETWWETWWTEWSQPKKKRKV（SEQ ID NO:43））、Arg/Trp類似体（例えばRRWRRWWRRWWRRW（SEQ ID NO:44））、ポリグアニジン・ペプトイド（例えば、バックボーンとグアニジン基の間に6-メチレン・スペーサーを有するポリグアニジン・ペプトイド（N-arg 5、7、または9ペプトイド）、HIV-1 Rev（例えばTRQARRNRRRRWRERQR（SEQ ID NO:60））、フロックハウスウィルス外殻ペプチド（例えばRRRRNRTRRNRRRVR（SEQ ID NO:61））、DNA結合ペプチド、例えばc-Fos（例えばKRRIRRERNKMAAAKSRNRRRELTDT（SEQ ID NO:62））、c-Jun（例えばRIKAERKRMRNRIAASKSRKRKLERIAR（SEQ ID NO:63））、および酵母GCN4（例えばKRARNTEAARRSRARKLQRMKQ（SEQ ID NO:64））、および融合HA2ペプチド（例えばGLFGAIAGFIENGWEGMIDG（SEQ ID NO: 65）またはGDIMGEWGNEIFGAIAGFLG（SEQ ID NO: 66））。
【００２９】
細胞標的化ペプチドは細胞表面受容体に結合するタンパク質またはペプチドであり、エンドサイトーシスによって細胞に侵入する。ある特定の態様では、細胞標的化ペプチドは特定の組織または細胞タイプを標的とし、例えばGnRHペプチド（例えばSEQ ID NO:58）はGnRH受容体を発現する生体サンプル（例えば固形腫瘍およびホルモン応答性癌細胞系）を標的とする。細胞標的化ペプチドおよび標的とされる特定の生体サンプルの更なる例を表２に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】
活性化可能細胞侵入性ペプチドまたはコンジュゲート（ACPP）はカチオン性CPP1、CPP2、またはPTD、およびそれを中和するアニオン性カウンターパートを含有する。ある特定の態様では、カチオン性CPP1、CPP2、またはPTD、およびアニオン性カウンターパートは非共有結合性相互作用（例えば電荷-電荷相互作用）および／または共有結合性開裂可能リンカー（例えばマトリックスメタロプロテアーゼ（MMP）開裂可能配列）を介して結合している。細胞へのACPPの形質導入は、非共有結合性相互作用が崩壊されるまで、そして／または開裂可能リンカーが開裂されるまで阻害される。例えば、いかなる理論にも拘束されることはないが、アニオン性カウンターパートは、pH 7.4（血流中のpH）でプロトン化され弱酸性（例えばpH 6.8）で中和される１つまたはそれ以上のpH感応性基（例えばスルホンアミド基）を含有する。従って、カチオン性CPP1、CPP2、またはPTDおよびアニオン性カウンターパート間の電荷-電荷相互作用は弱酸性微小環境（例えば腫瘍または癌の内部または周辺）で崩壊する。MMPの血中濃度は、腫瘍または癌周辺の微小環境中の濃度より低い。従って、MMP開裂可能配列は血流中では開裂されないが、腫瘍または癌周辺の環境中では開裂される。カチオン性CPP1、CPP2、またはPTDはもはやアニオン性カウンターパートでは中和されず、従って、暴露されて細胞（例えば腫瘍または癌細胞）への転移を促進される。ある特定の態様では、CPP1、CPP2、またはPTDはTATである。ある特定の態様では、アニオン性カウンターパートはpH感応性基（例えばスルホンアミド基）を含有するpH感応性ポリマー（例えばジブロック・コポリマー）を含有する。
【００３２】
別の例では、活性化可能細胞侵入性コンジュゲートは、慣例的なポリマー製の疎水性コア（これにエフェクタードメインを導入する）、ポリエチレングリコールおよび１つまたはそれ以上のカチオン性CPP1、CPP2、またはPTDから成る親水性の周辺層、そして、電荷-電荷相互作用によってカチオン性CPP1、CPP2、またはPTDを中和する１つまたはそれ以上のアニオン性カウンターパートを含有する。それらの電荷-電荷相互作用により、運搬の間、形質導入物質が弱酸性の微小環境（例えば腫瘍または癌）に到達してアニオン性カウンターパートのプロトン化が引き起こされ、電荷-電荷結合が崩壊されるまで、カチオン性電荷が遮蔽されると考えられる。その結果、アニオン性カウンターパートによってクエンチングされていたカチオン性CPP1、CPP2、またはPTDは、周辺細胞（例えば腫瘍または癌細胞）内へのエフェクタードメインの運搬を促進する能力を有するようになる。
【００３３】
ある特定の態様では、選択的形質導入可能物質は細胞標的化ペプチド、活性化可能細胞侵入性ペプチド、および活性化可能細胞侵入性コンジュゲートから成る群から選択される形質導入ドメインを含有する。
【００３４】
形質導入ドメインは共有結合、非共有結合性相互作用、またはリンカーを介してエフェクターに結合していてもよい。従って、形質導入可能物質の作製は、形質導入ドメインおよびエフェクタードメインを別々に得、それらを共有結合または非共有結合性相互作用（例えば反発相互作用、双極子相互作用、水素結合相互作用、分散型相互作用、電荷-電荷相互作用、溶媒効果、カウンターイオン効果、エントロピー効果、親水性効果、および疎水性効果）によって結合させて行ってもよい。ある特定の態様では、形質導入物質はエフェクタードメインおよび形質導入可能ドメインを混合することによって作製してもよい。あるいはまた、形質導入可能物質は、天然の供与源からの物質の単離または組換えによって調製してもよい。両方のドメインがペプチドまたはポリペプチドである場合、エフェクタードメインが形質導入ドメインのN-末端またはC-末端に結合していてもよく、形質導入可能ポリペプチドは化学合成または組み換え技術によって作製してもよい。
【００３５】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は本質的に形質導入可能であるエフェクタードメイン、およびエフェクタードメインと共有結合または非共有結合性相互作用によって結合した形質導入ドメインを含む。
【００３６】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は、エフェクタードメインまたは形質導入ドメインの機能を妨害しない１つまたはそれ以上のモチーフを更に含有する。ある特定の態様では、これらのモチーフは共有結合、非共有結合、またはリンカーを介してエフェクタードメインおよび／または形質導入ドメインと結合している。ある特定の態様では、これらのモチーフは、形質導入可能物質の調製および／または精製を容易にする。それらのモチーフの一例は、形質導入可能物質の調製においてタンパク質精製を容易にするためのポリヒスチジン・タグである。ある特定の態様では、ポリヒスチジン・タグは少なくとも６個のヒスチジン残基を含有する（例えばMGSSHHHHHHSSGLVPRGSH（“His6”、SEQ ID NO:59））。
【００３７】
ある特定の態様では、形質導入可能物質には、例えば以下がある：Oct4-11R（SEQ ID NO:12）、Sox2-11R（SEQ ID NO:13）、Klf4-11R（SEQ ID NO:14）、Lin28-11R（SEQ ID NO:16）、Nanog-11R（SEQ ID NO:17）、cMyc-11R（SEQ ID NO:15）、Ngn3-11R（SEQ ID NO:19）、PDX1-11R（SEQ ID NO:20）、MafA-11R（SEQ ID NO:21）、NeuroD-11R（SEQ ID NO:18）、Foxp3-11R（SEQ ID NO:22）、pax6-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、MYT1L-11R、Neurod1-11R、Neurod6-11R、Prdm8-11R、Npas4-11R、Mef2c-11R、Dlx1-11R、Tbr1-11R、ISL1-11R、Foxp1-11R、Foxp2-11R、Nhlh2-11R、Brn4-11R、Hes1-11R、Hes5-11R、Lhx2-11R、Oligo2-11R、Ngn2-11R（SEQ ID NO: 69）、Dlx2-11R（SEQ ID NO: 70）、Zic1-11R、NAP1L2-11R、Nrip3-11R、Satb2-11R、Chd5-11R、Smarca1-11R、Brm-11R、およびBrg1-11R（ここで、11R（SEQ ID NO:37）はリンカーに結合する、11個のアルギニン残基から成るポリアルギニン配列を表し、このリンカーを介してポリアルギニン配列がエフェクタードメインに共有結合している）。ある特定の態様では、「11R」はエフェクタードメインのC末端に共有結合している。ある特定の態様では、形質導入可能物質には、例えば以下がある：His6-Oct4-11R（SEQ ID NO:23）、His6-Sox2-11R（SEQ ID NO:24）、His6-Klf4-11R（SEQ ID NO:25）、His6-Lin28-11R（SEQ ID NO:27）、His6-Nanog-11R（SEQ ID NO:28）、His6-cMyc-11R（SEQ ID NO:26）、His6-Ngn3-11R（SEQ ID NO:30）、His6-PDX1-11R（SEQ ID NO:31）、His6-MafA-11R（SEQ ID NO:32）、His6-NeuroD-11R（SEQ ID NO:29）、His6-Foxp3-11R（SEQ ID NO:33）、His6-pax6-11R、His6-ASCL1-11R、His6-Brn2-11R、His6-MYT1L-11R、His6-Neurod1-11R、His6-Neurod6-11R、His6-Prdm8-11R、His6-Npas4-11R、His6-Mef2c-11R、His6-Dlx1-11R、His6-Tbr1-11R、His6-ISL1-11R、His6-Foxp1-11R、His6-Foxp2-11R、His6-Nhlh2-11R、His6-Brn4-11R、His6-Hes1-11R、His6-Hes5-11R、His6-Lhx2-11R、His6-Oligo2-11R、His6-Ngn2-11R（SEQ ID NO: 71）、His6-Dlx2-11R（SEQ ID NO: 72）、His6-Zic1-11R、His6-NAP1L2-11R、His6-Nrip3-11R、His6-Satb2-11R、His6-Chd5-11R、His6-Smarca1-11R、His6-Brm-11R、およびHis6-Brg1-11R。ある特定の態様では、「His6」はエフェクタードメインのN末端に共有結合している。代表的な形質導入可能物質の配列を表３に示す。
【００３８】
【表３−１】
【表３−２】
【表３−３】
【００３９】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は１つまたはそれ以上のアジュバント（例えば小分子エピジェネティック薬）と結合してもよい。好適なエピジェネティック薬には、それらに限定されるわけではないが、ヒストンデアセチラーゼ阻害剤およびDNAメチル化阻害剤がある。好適なアジュバントの例には、それらに限定されるわけではないが、トリコスタチンA（ヒストンデアセチラーゼ阻害剤およびDNAメチル化阻害剤である）、バルプロ酸（ヒストンデアセチラーゼ阻害剤およびDNAメチル化阻害剤である）、およびアザ-2'-デオキシチジン（DNAメチル化阻害剤である）がある。
【００４０】
本開示の別の観点は、生体サンプルおよび少なくとも１つの形質導入可能物質を含有する組成物に関する（ここで、形質導入可能物質は生体サンプルに形質導入されている）。例えば組成物は以下を含有する：Foxp3を含有する形質導入可能物質（例えば、形質導入可能物質はFoxp3、Foxp3-11R、またはHis6-Foxp3-11Rである）およびT細胞（形質導入可能物質はT細胞に形質導入されている）；piPS細胞、および、１つまたはそれ以上の、Oct4、Klf4、Sox2、およびcMycおよびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチドを含有する形質導入可能物質（例えば形質導入可能物質はOct4、Klf4、Sox2、cMyc、Oct4-11R、Klf4-11R、Sox2-11R、cMyc-11R、His6-Oct4-11R、His6-Klf4-11R、His6-Sox2-11R、またはHis6-cMyc-11Rである）；肝または膵外分泌細胞、および１つまたはそれ以上の、Ngn3、PDX1、MafA、NeuroD、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択されるポリペプチドを含有する形質導入可能物質（例えば形質導入可能物質はNgn3, PDX1、MafA、NeuroD、Ngn3-11R、PDX1-11R、MafA-11R、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、またはHis6-MafA-11Rである）（ここで、形質導入可能物質は肝または膵外分泌細胞に形質導入されている）；そして、グリア細胞、および１つまたはそれ以上の、pax6、ASCL1、Brn2、MYT1L、Neurod1、Neurod6、Prdm8、Npas4、Mef2c、Dlx1、Tbr1、ISL1、Foxp1、Foxp2、Nhlh2、Sox2、Brn4、Hes1、Hes5、Lhx2、Oligo2、Ngn2、Dlx2、Zic1、NAP1L2、Nrip3、Satb2、Chd5、Smarca1、Brm（Smarca2）、Brg1 （Smarca4）、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択されるポリペプチドを含有する形質導入可能物質（例えば形質導入可能物質はpax6、ASCL1、Brn2、MYT1L、Neurod1、Neurod6、Prdm8、Npas4、Mef2c、Dlx1、Tbr1、ISL1、Foxp1、Foxp2、Nhlh2、Sox2、Brn4、Hes1、Hes5、Lhx2、Oligo2、Ngn2、Dlx2、Zic1、NAP1L2、Nrip3、Satb2、Chd5、Smarca1、Brm、Brg1、pax6-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、MYT1L-11R、Neurod1-11R、Neurod6-11R、Prdm8-11R、Npas4-11R、Mef2c-11R、Dlx1-11R、Tbr1-11R、ISL1-11R、Foxp1-11R、Foxp2-11R、Nhlh2-11R、Sox2-11R、Brn4-11R、Hes1-11R、Hes5-11R、Lhx2-11R、Oligo2-11R、Ngn2-11R、Dlx2-11R、Zic1-11R、NAP1L2-11R、Nrip3-11R、Satb2-11R、Chd5-11R、Smarca1-11R、Brm-11R、Brg1-11R、His6-pax6-11R、His6-ASCL1-11R、His6-Brn2-11R、His6-MYT1L-11R、His6-Neurod1-11R、His6-Neurod6-11R、His6-Prdm8-11R、His6-Npas4-11R、His6-Mef2c-11R、His6-Dlx1-11R、His6-Tbr1-11R、His6-ISL1-11R、His6-Foxp1-11R、His6-Foxp2-11R、His6-Nhlh2-11R、His6-Sox2-11R、His6-Brn4-11R、His6-Hes1-11R、His6-Hes5-11R、His6-Lhx2-11R、His6-Oligo2-11R、His6-Ngn2-11R、His6-Dlx2-11R、His6-Zic1-11R、His6-NAP1L2-11R、His6-Nrip3-11R、His6-Satb2-11R、His6-Chd5-11R、His6-Smarca1-11R、His6-Brm-11R、またはHis6-Brg1-11Rである）（ここで、形質導入可能物質はグリア細胞に形質導入されている）。
【００４１】
本開示の別の観点は、形質導入可能物質を含有する組成物に生体サンプルを暴露することによって生体サンプルを再プログラミングする方法に関する。ある特定の態様では、好ましくは該方法は、選択的形質導入可能物質を含有する組成物に生体サンプルを暴露することによって、他の生体サンプルではなく、生物体内の特定の微小環境（例えば癌または腫瘍周辺の微小環境）内、またはその周辺の特定のタイプの生体サンプル（例えば癌または腫瘍細胞）（単数または複数）を再プログラミングする。
【００４２】
ある態様では、生体サンプルには生物体由来の細胞、細胞塊、組織、器官、生体が含まれる。生体サンプルは正常な健常サンプル、または異常を有する疾病サンプル（例えは癌または腫瘍）であってもよい。
【００４３】
生物体には、例えば微生物（例えば細菌）、真菌、植物、および動物（例えばヒト）が含まれる。
【００４４】
動物（例えばヒト）由来の器官には例えば以下がある：循環器（例えば心臓、血液、および血管）、消化器（例えば唾液腺、食道、胃、肝臓、胆嚢、膵臓、腸管、直腸、および肛門）、内分泌器官（例えば内分泌腺、例えば視床下部、下垂体、松果体、甲状腺、副甲状腺、および副腎）、外皮系（例えば皮膚、毛髪、および爪）、リンパ器官（例えばリンパ節、リンパ管、扁桃腺、咽頭扁桃腺、胸腺、および脾臓）、筋肉器官（例えば筋肉）、神経器官（例えば脳、脊髄、末梢神経、および神経）、生殖器官（例えば卵巣、卵管、子宮、膣、乳腺、精巣、精管、精嚢、前立腺、および陰茎）、呼吸器官（例えば咽頭、喉頭、気管、気管支、肺、および横隔膜）、骨格器官（例えば骨、軟骨、靱帯、および腱）、泌尿器系（例えば腎臓、尿管、膀胱、および尿道）。器官は正常または健常であるか、あるいは異常または非健常（例えば癌性）であってもよい。
【００４５】
植物体由来の器官には、例えば根、茎、葉、花、種子、および果実がある。
【００４６】
生体サンプル（例えば動物）由来の組織には結合組織、筋肉組織、神経組織、および上皮組織がある。組織は正常または健常であるか、あるいは異常または非健常（例えば癌性）であってもよい。生体サンプル（例えば植物）由来の組織には表皮、維管束組織、および基本組織がある。
【００４７】
細胞は原核細胞または真核細胞であってもよい。原核細胞には、例えば細菌がある。真核細胞には、例えば真菌、植物細胞、および動物細胞がある。動物細胞（例えば哺乳動物細胞またはヒト細胞）のタイプには、例えば以下がある：循環／免疫系または器官の細胞（例えばB細胞、T細胞（細胞傷害性T細胞、ナチュラルキラーT細胞、制御性T細胞、ヘルパーT細胞）、ナチュラルキラー細胞、顆粒球（例えば好塩基性顆粒球、好酸性顆粒球、好中性顆粒球、および過分葉好中球）、単球またはマクロファージ、赤血球（例えば網赤血球）、マスト細胞、血小板または巨核球、および樹状細胞）；内分泌系または器官の細胞（例えば甲状腺細胞（例えば甲状腺上皮細胞、傍濾胞細胞）、上皮小体細胞（例えば上皮小体主細胞、好酸性細胞）、副腎細胞（例えばクロム親和性細胞）、および松果腺細胞（例えば松果体細胞））；神経系または器官の細胞（例えばグリア芽細胞、（例えば星状膠細胞および乏突起膠細胞）、小膠細胞、巨大神経分泌細胞、星状細胞、ベッチェル細胞（boettcher cell）、および下垂体細胞（例えばゴナドトロピン産生細胞、副腎皮質刺激因子、甲状腺刺激ホルモン産生細胞、成長ホルモン産生細胞、および乳腺刺激ホルモン分泌細胞））；呼吸器系または器官の細胞（例えば肺細胞（I型肺細胞およびII型肺細胞）、クララ細胞、杯細胞、肺胞マクロファージ）；循環系または器官の細胞（例えば心筋細胞および周皮細胞）；消化系または器官の細胞（例えば胃主細胞、壁細胞、杯細胞、パネート細胞、G細胞、D細胞、ECL細胞、I細胞、K細胞、S細胞、腸管内分泌細胞、 腸クロム親和性細胞、APUD細胞、肝細胞（例えば 肝実質細胞およびクッパ-細胞））；外皮系または器官の細胞（例えば骨細胞（例えば骨芽細胞、骨細胞、および破骨細胞）、歯細胞（例えばセメント芽細胞およびエナメル芽細胞）、軟骨細胞（例えば軟骨芽細胞および軟骨細胞）、皮膚／毛細胞（例えば基質細胞、ケラチノサイト、およびメラニン形成細胞（母斑細胞））、筋肉細胞（例えば筋細胞）、含脂肪細胞、線維芽細胞、および腱細胞）、泌尿系または器官の細胞（例えば有足細胞、傍糸球体細胞、糸球体内メサンギウム細胞、糸球体外メサンギウム細胞、近位尿細管刷子縁細胞、および緻密斑細胞）、および生殖系または器官の細胞（例えば精子、セルトリ細胞、ライディッヒ細胞、卵子、卵母細胞）。
【００４８】
更に、細胞には哺乳動物幹細胞（胚性幹細胞、胎児幹細胞、人工多能性幹細胞、および成人幹細胞）が含まれる。幹細胞は、細胞周期の間も未分化の状態を保持し、特定のタイプの細胞に分化する能力を有する細胞である。幹細胞は全能性（omnipotent）幹細胞、多能性（pluripotent）幹細胞、複能性（multipotent）幹細胞、少能性（oligopotent）幹細胞、および単能性（unipotent）幹細胞であってもよく（Hans R. Scholer（2007）"The Potential of Stem Cells: An Inventory" in Nikolaus Knoepffler, Dagmar Schipanski、and Stefan Lorenz Sorgner. Humanbiotechnology as Social Challenge. Ashgate Publishing社、28頁参照）、これらはいずれも体細胞から誘導してもよい。幹細胞には癌幹細胞が含まれる。
【００４９】
ある特定の態様では、細胞はグリア細胞である。グリア細胞は神経細胞ではなく、ニューロンを取り巻き、これを支持、保護、および／または栄養補給を行う。グリア細胞にはマイクログリア、アストロサイト、オリゴデンドロサイト、上衣細胞、放射状グリア、シュワン細胞、衛星細胞、および腸管グリア細胞がある。ある特定の態様では、グリア細胞はアストロサイトである。
【００５０】
別の態様では、本明細書で使用する「生体サンプルの再プログラミング」は、生体サンプル（例えば細胞）の生体活性の調節、改変、もしくは変更、または生体サンプルの状態もしくは状況の調節、改変、もしくは変更と同義である、またはそれを指す。例えば、生体サンプル（例えば細胞）を形質導入可能物質に暴露することにより、細胞の生体活性（例えば細胞増殖、細胞分化、細胞代謝、細胞周期、細胞シグナル伝達、DNA複製、転写、RNAスプライシング、タンパク質合成、翻訳後修飾）が調節または改変されて、以下が生ずる：細胞増殖、（例えば前駆細胞から最終分化した細胞への）分化、（例えば最終分化した細胞から多能性幹細胞への）脱分化、（例えばあるタイプの最終分化した細胞から別のタイプの最終分化した細胞への）分化転換、（例えば最終分化した細胞から前駆細胞への）逆分化、（例えばあるタイプの前駆細胞から別のタイプの最終分化した細胞（天然の条件下では通常別のタイプの前駆細胞から誘導されるもの）への）決定転換、アポトーシス（例えば細胞または癌細胞の細胞死）、形態形成、および細胞運命の変更。別の例では、生体サンプルの状態は以下のように改変または変更されうる：異常または疾病状態から正常または健常状態へ（例えば癌細胞から非癌細胞へ）、あるタイプの細胞から別のタイプの細胞へ（例えば未分化幹細胞から分化した幹細胞または特殊化した細胞へ）、分化または特殊化した細胞から未分化細胞または幹細胞（例えば全能性幹細胞、多能性幹細胞、複能性幹細胞、少能性幹細胞、および単能性幹細胞）へ（例えば線維芽細胞から人工多能性幹細胞（iPSC）へ）、体細胞から幹細胞または人工幹細胞へ、ある状態の幹細胞から別の状態の幹細胞へ（例えば全能性幹細胞から多能性幹細胞へ）、あるタイプの分化した細胞から別のタイプの分化した細胞へ（例えばT細胞から制御性T細胞へ、膵外分泌細胞からインスリン産生β細胞へ）。
【００５１】
別の態様では、生体サンプルを形質導入可能物質に暴露し、再プログラミングさせる。生体サンプルはインビトロ、インビボ、またはエキソビボで暴露してもよい。例えば、生体サンプルのインビトロ暴露は、生存する生物体の外部環境中で（例えば細胞培養系または試験管内で）サンプルを形質導入可能物質と接触させることによって行う。生体サンプルのインビボ暴露は、サンプルを含有する生物体と物質を接触させるか、または（例えば投与によって）物質を生物内に導入することによって行う。形質導入可能物質は任意の既知の投与経路、例えば非経口（例えば皮下、腹腔内、静脈内（静脈内輸液、筋肉内注射、または皮内注射など）または非経口以外の（例えば経口、経鼻、眼内、舌下、直腸、または局所）経路で投与してもよい。生体サンプルのエキソビボ暴露は、生体サンプル（例えば細胞、組織、または器官）を生物体の体外に取り出し、形質導入可能物質と接触させ、同じ、または別の生物体に再び配することによって行う。エキソビボ暴露の例には、生体サンプルを生物体から取り出すこと、生体サンプルを形質導入可能物質に暴露すること、形質導入可能物質が形質導入された生体サンプルを生物体に再移植することが含まれる。
【００５２】
ある特定の態様では、OG2-MEF細胞をタンパク質Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11Rを含有する組成物に暴露し、人工多能性幹細胞（iPSC）に再プログラミングさせる。
【００５３】
ある特定の態様では、T細胞をFoxp3-11RまたはHis6-Foxp3-11Rを含有する組成物に暴露し、制御性T細胞（Treg細胞）に再プログラミングさせる。
【００５４】
ある特定の態様では、肝および／または膵外分泌細胞を、Ngn3-11R、PDX1-11R、MafA-11R、NeuroD-11R、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、His6-MafA-11R、およびHis6-NeuroD-11Rから成る群から選択される１つまたはそれ以上のタンパク質を含有する組成物に暴露し、インスリン産生細胞（例えばβ細胞）に再プログラミングさせる。ある特定の態様では、組成物は１つまたはそれ以上のアジュバント（例えば膵島増殖因子（例えばβセルリン））を更に含む。ある特定の態様では、組成物はHis6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rを含有する。ある特定の態様では、組成物はHis6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、His6-MafA-11R、およびβセルリンを含有する。特定の機構に拘束されることは意図しないが、それらの再プログラミングが決定転換および／または分化転換によって生ずることも企図される。
【００５５】
ある特定の態様では、グリア細胞（例えばアストロサイト）を、以下から成る群から選択される１つまたはそれ以上のタンパク質を含有する組成物に暴露し：pax6-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、MYT1L-11R、Neurod1-11R、Neurod6-11R、Prdm8-11R、Npas4-11R、Mef2c-11R、Dlx1-11R、Tbr1-11R、ISL1-11R、Foxp1-11R、Foxp2-11R、Nhlh2-11R、Sox2-11R、Brn4-11R、Hes1-11R、Hes5-11R、Lhx2-11R、Oligo2-11R、Ngn2-11R、Dlx2-11R、Zic1-11R、NAP1L2-11R、Nrip3-11R、Satb2-11R、Chd5-11R、Smarca1-11R、Brm-11R、Brg1-11R、His6-pax6-11R、His6-ASCL1-11R、His6-Brn2-11R、His6-MYT1L-11R、His6-Neurod1-11R、His6-Neurod6-11R、His6-Prdm8-11R、His6-Npas4-11R、His6-Mef2c-11R、His6-Dlx1-11R、His6-Tbr1-11R、His6-ISL1-11R、His6-Foxp1-11R、His6-Foxp2-11R、His6-Nhlh2-11R、His6-Sox2-11R、His6-Brn4-11R、His6-Hes1-11R、His6-Hes5-11R、His6-Lhx2-11R、His6-Oligo2-11R、His6-Ngn2-11R、His6-Dlx2-11R、His6-Zic1-11R、His6-NAP1L2-11R、His6-Nrip3-11R、His6-Satb2-11R、His6-Chd5-11R、His6-Smarca1-11R、His6-Brm-11R、およびHis6-Brg1-11R；そして、ニューロンに再プログラミングする。ある特定の態様では、組成物は１つまたはそれ以上のアジュバント、例えばエピジェネティック薬（例えばトリコスタチンA、バルプロ酸、アザ-2'-デオキシチジン）を更に含有する。ある特定の態様では、組成物はNgn2-11R、Dlx2-11R、Neurod6-11R、Satb2-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、Zic1-11R、Npas4-11R、His6-Ngn2-11R、His6-Dlx2-11R、His6-Neurod6-11R、His6-Satb2-11R、His6-ASCL1-11R、His6-Brn2-11R、His6-Zic1-11R、His6-Npas4-11R、または任意のそれらの組み合わせを含有する。特定の機構に拘束されることは意図しないが、それらの再プログラミングが決定転換および／または分化転換によって生ずることも企図される。
【００５６】
本開示の別の観点は、形質導入可能物質を含有する組成物を生物体に投与することによって生物体における疾病または症状を治療、予防、または低減させる方法に関する。ある態様では、組成物は形質導入可能物質を含有する医薬組成物である。ある特定の態様では、組成物は選択的形質導入可能物質を含有する。疾病または症状の治療、予防、または低減は生物体中の生体サンプル（例えば細胞、組織、または器官）の変化または再プログラミングを伴う。
【００５７】
本開示はまた、生物体における疾病または症状を治療、予防、または低減するための薬剤の製造における形質導入可能物質の使用法を提供する。ある特定の態様では、形質導入可能物質は選択可能な形質導入可能物質である。疾病または症状の治療、予防、または低減は、生物中の生体サンプル（例えば細胞、組織、または器官）の変化または再プログラミングを伴う。
【００５８】
ある特定の態様では、該方法または該薬剤によって治療できる疾病または症状には、限定されるわけではないが以下がある：腫瘍、癌、代謝障害または症状（例えば１型糖尿病、２型糖尿病、および肥満）、炎症性症状、心臓病、神経変性疾患（例えば貧血、筋萎縮性側索硬化症、脊髄損傷、熱傷、または関節炎）、自己免疫疾患または症状（例えば急性播種性脳脊髄炎（ADEM）、アジソン病、円形脱毛症、強直性脊椎炎、抗リン脂質抗体症候群（APS）、貧血症(例えば自己免疫性溶血性貧血および悪性貧血)、関節炎、乾癬性関節炎、リウマチ性関節炎、１型糖尿病、自己免疫性肝炎、自己免疫性内耳疾患、水疱性類天疱瘡、セリアック病、シャーガス病、慢性閉塞性肺疾患、クローン病、皮膚筋炎、子宮内膜症、グッドパスチャー症候群、グレーブス病、ギラン・バレー症候群（GBS）、橋本病、化膿性汗腺炎、川崎病、IgA腎症、特発性血小板減少性紫斑病、間質性膀胱炎、エリテマトーデス、混合性結合組織病、モルフェア、多発性硬化症（MS）、重症筋無力症、ナルコレプシー、神経性筋強直症、尋常性天疱瘡、乾癬、多発性筋炎、原発性胆汁性肝硬変、統合失調症、強皮症、シェーグレン症候群、全身硬直症候群、側頭動脈炎（“巨細胞性動脈炎”）、潰瘍性大腸炎、血管炎、白斑、およびウェゲナー肉芽腫症）。
【００５９】
例えば、腫瘍を有する生物体に形質導入可能物質、または形質導入可能物質から製造した薬剤を投与し、腫瘍細胞のアポトーシスを活性化する、または腫瘍細胞の化学療法、放射線療法、もしくは癌治療薬に対する感受性を高めてもよいことが企図される。
【００６０】
ある特定の態様では、形質導入可能物質、または形質導入可能物質から製造した薬剤を生物体に投与して免疫系を亢進または減弱させ、それによって免疫関連疾患または炎症性疾患を治療または予防してもよい。例えば、タンパク質Foxp3-11RまたはHis6-Foxp3-11RがT細胞に形質導入され、プログラミングされてTreg細胞となり、それによって免疫系の過剰反応が抑制され、自己免疫疾患の治療となる。
【００６１】
ある特定の態様では、形質導入可能物質、または形質導入可能物質から製造した薬剤を生物体に投与し、神経学的疾患または症状、例えば虚血性および出血性脳卒中、脊髄損傷、脳外傷、ハンチントン病、アルツハイマー病、パーキンソン病、統合失調症、自閉症、運動失調、筋萎縮性側索硬化症、ルー・ゲリック病、ライム病、髄膜炎、片頭痛、運動ニューロン疾患、ニューロパシー、疼痛、脳損傷（前頭葉損傷、頭頂葉損傷、側頭葉損傷、および後頭葉損傷）、脳機能障害（例えば失語症、構音障害、失行症、失認症、健忘症）、脊髄障害（例えば脊髄損傷、脊髄炎症、脊髄病変）、末梢神経系障害、脳神経障害、自律神経系障害、発作性疾患（例えばてんかん）、運動障害（例えばパーキンソン病）、睡眠障害、頭痛（例えば片頭痛）、腰痛、頸部痛、神経障害性疼痛、せん妄および認知症（例えばアルツハイマー病）、浮動性および回転性めまい、昏迷および昏睡、頭部損傷、卒中（例えば脳血管発作）、神経系腫瘍（例えば神経膠腫）、多発性硬化症（MS）および他の脱髄疾患、脳または脊髄の感染症（例えば髄膜炎）、およびプリオン病（例えば狂牛病）を治療してもよい。
【００６２】
例えば、神経学的疾患を治療するため、または損傷したニューロンを治療するために、以下から成る群から選択されるポリペプチドまたはそれらのポリヌクレオチドを含有する組成物をグリア細胞に形質導入して、それらの細胞をニューロンに再プログラミングさせる：pax6-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、MYT1L-11R、Neurod1-11R、Neurod6-11R、Prdm8-11R、Npas4-11R、Mef2c-11R、Dlx1-11R、Tbr1-11R、ISL1-11R、Foxp1-11R、Foxp2-11R、Nhlh2-11R、Sox2-11R、Brn4-11R、Hes1-11R、Hes5-11R、Lhx2-11R、Oligo2-11R、Ngn2-11R、Dlx2-11R、Zic1-11R、NAP1L2-11R、Nrip3-11R、Satb2-11R、Chd5-11R、Smarca1-11R、Brm-11R、Brg1-11R、His6-pax6-11R、His6-ASCL1-11R、His6-Brn2-11R、His6-MYT1L-11R、His6-Neurod1-11R、His6-Neurod6-11R、His6-Prdm8-11R、His6-Npas4-11R、His6-Mef2c-11R、His6-Dlx1-11R、His6-Tbr1-11R、His6-ISL1-11R、His6-Foxp1-11R、His6-Foxp2-11R、His6-Nhlh2-11R、His6-Sox2-11R、His6-Brn4-11R、His6-Hes1-11R、His6-Hes5-11R、His6-Lhx2-11R、His6-Oligo2-11R、His6-Ngn2-11R、His6-Dlx2-11R、His6-Zic1-11R、His6-NAP1L2-11R、His6-Nrip3-11R、His6-Satb2-11R、His6-Chd5-11R、His6-Smarca1-11R、His6-Brm-11R、およびHis6-Brg1-11R、およびそれらを任意に組み合わせたもの。特定の機構に拘束されることは意図しないが、それらの再プログラミングが決定転換および／または分化転換によって生ずることも企図される。ある特定の態様では、Ngn2-11R、Dlx2-11R、Neurod6-11R、Satb2-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、Zic1-11R、Npas4-11R、His6-Ngn2-11R、His6-Dlx2-11R、His6-Neurod6-11R、His6-Satb2-11R、His6-ASCL1-11R、His6-Brn2-11R、His6-Zic1-11R、His6-Npas4-11R、またはそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチドを含有する組成物をアストロサイトに形質導入し、それらの細胞をニューロンに再プログラミングさせる。
【００６３】
ある特定の態様では、１つまたはそれ以上のアジュバント、例えばエピジェネティック薬（例えばトリコスタチンA、バルプロ酸、アザ-2'-デオキシチジン）も生物体に投与する。
【００６４】
本開示の別の観点は、iPSC、胚性幹細胞、または他のタイプの幹細胞もしくは前駆細胞を特定のタイプの体細胞または前駆細胞に再プログラミングする方法に関し、これは種々の疾病または症状（例えば神経学的障害、貧血、神経変性疾患、癌、筋萎縮性側索硬化症、脊髄損傷、熱傷、心臓病、糖尿病、および関節炎）の細胞療法として開発することができる。幹細胞または前駆細胞は、制御された分化または再プログラミングのために形質導入可能物質に暴露する前は、患者特異的または患者非特異的であってもよく、分子の欠損が修復されてもされなくてもよい。再プログラミングされた細胞は、濃縮、精製、または操作した後、患者に再移植してもよい。
【００６５】
本開示の別の観点は、iPSC、胚性幹細胞、または他のタイプの幹細胞もしくは前駆細胞を再プログラミングしてある特定のタイプの体細胞または前駆細胞にする方法に関し、該方法は薬剤スクリーニング、メカニズム研究、毒性アッセイ、または他の研究のための疾病モデルとして、また、創薬および薬剤開発の手段として使用することができる。例えば、該方法は以下を含む：iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を形質導入可能物質を含有する組成物に暴露し、iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞へ再プログラミングさせること；移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞を生体サンプルまたは生物体に移植すること；生体サンプルまたは生物体を分化させて疾病モデルとすること。別の例では、該方法は以下を含む：形質導入可能物質を用いて患者に特異的な細胞をiPSCへ再プログラミングさせること；形質導入可能物質を用いて、または用いずに患者特異的iPSCと異なるタイプの細胞を更に作製すること；および、患者特異的iPSCまたはiPSCから誘導された細胞を用いて疾病モデルを開発すること。別の例では、薬剤スクリーニングまたは毒性モデルを開発する方法は以下を含む：形質導入可能物質を用いて体細胞、前駆細胞、または多能性細胞をiPSCへ再プログラミングさせること；形質導入可能物質への暴露を用いて、または用いずにiPSCと異なるタイプの細胞を更に作製すること；および、iPSCおよび／またはiPSCから誘導された細胞を用いて種々の化合物の効果および／または毒性をスクリーニングすること。
【００６６】
本開示の別の観点は、種々の疾病または症状のための細胞療法の開発法に関し、該方法は以下の段階を含む：形質導入可能物質を用いてiPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を移植可能な体細胞または前駆細胞へ再プログラミングすること；移植可能な体細胞または前駆細胞を生体サンプルまたは生物体に移植すること；移植可能な体細胞または前駆細胞の治療効果を評価すること。
【００６７】
本開示の別の観点は、エフェクタードメインを同定する方法に関し、該方法は以下の段階を含む：被験エフェクタードメインを既知の形質導入ドメインに共有結合させて被験形質導入可能分子を作製すること；被験分子を生体サンプルに暴露させること；および生体サンプルの再プログラミングを測定して、被験エフェクタードメインが生体サンプルに変化を与えるか否かを明らかにすること。また、本開示の別の観点は、形質導入可能ドメインを同定する方法に関し、該方法は以下の段階を含む：既知のエフェクタードメインを被験形質導入ドメインに共有結合させて被験形質導入可能分子を作製すること；被験分子を生体サンプルに暴露させること；被験分子の位置または生体サンプルの再プログラミング効率を測定して、被験形質導入ドメインが生体サンプル内にエフェクタードメインを形質導入できるか否かを明らかにすること。
【実施例】
【００６８】
以下の実施例は請求する本明細書をより良く説明するために提供するものであり、いかなる様にも本発明の範囲を制限するものと解釈すべきではない。以下に記載する具体的な組成物、物質、および方法は全て、全部または一部として、本発明の範囲内に含まれる。それらの具体的な組成物、物質、および方法は本発明を制限することを意図するものではなく、単に本発明の範囲内に含まれる具体的な態様の例証である。当業者は発明に関する能力を駆使することなく、また、本発明の範囲から逸脱することなく、同等の組成物、物質、および方法を開発しうる。理解されるように、本明細書に記載する方法に多くの改変を、本発明の範囲内に留まりつつ、施与することができる。出願人は、それらの改変が本発明の範囲内に包含されることを意図する。
【００６９】
実施例１：体細胞から人工多能性幹細胞（iPSC）への再プログラミング
１．ａ 形質導入可能物質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11Rの作製
ポリアルギニン・タンパク質形質導入ドメインを再プログラミング・タンパク質、Oct4、Sox2、Klf4、およびcMycのそれぞれのC末端にSEQ ID NO:55を介して融合させ、融合タンパク質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11Rを作製した（図１Ａ）。これらのポリアルギニン融合タンパク質をE. coli中で封入体として発現させ、その後可溶化、リフォールディング、および更なる精製を行って、形質導入可能物質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11Rを得た。質量分析およびウェスタンブロッティングによってタンパク質の同一性を確認した（図１Ｂ）。
【００７０】
１．ｂ．形質導入可能物質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11Rの細胞侵入性および安定性
形質導入可能物質（Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、またはcMyc-11R）を種々の濃度で6-72時間、マウス胎児線維芽（MEF）細胞に添加した。免疫細胞化学により、細胞の形態およびタンパク質の存在を測定した。形質導入可能物質は0.5-8μg/mlの濃度で6時間以内に細胞に入り込み、核に移行することが観察された（図２)。更に、形質導入されたタンパク質は48時間までの間、細胞内でかなり安定であった（図３）。
【００７１】
１．ｃ．OG2/Oct4-GFPレポーターMEF細胞の再プログラミング
上述のタンパク質形質導入条件を用いてOG2/Oct4-GFPレポーターMEF細胞を再プログラミングした。細胞には4サイクルの処理を行った。各サイクルで、まず線維芽細胞（最初に6ウェルプレートに5x104細胞／ウェルの密度で播種した）を形質導入可能物質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11R（mESC培養液（1mM バルプロ酸（VPA。ヒストン脱アセチル化酵素１（HDAC1）の阻害剤）含有または未含有）中、8μg/ml）で一晩処理した後、形質導入可能物質およびVPAを含有しない同培養液に交換し、更に36時間培養してから次の処理サイクルに移行した。形質導入可能物質のタンパク質形質導入の反復が完了した後、処理した細胞を放射線照射したMEF支持細胞上に移し、コロニーが現れるまで（およそ30-35日目）mESC培養液中に保持した（図４Ａ）。細胞にOct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11Rを形質導入し、VPAで処理した場合は、5x104細胞当たり３個のGFP+コロニーが得られ、細胞にそれぞれOct4-11R、Sox2-11R、またはKlf4-11Rを形質導入し、VPAで処理した場合は、5x104細胞当たり１個のGFP+コロニーが得られた。次いで、これらのGFP+コロニーを慣例的なmESC培養条件下で継代してpiPS細胞を得、更にキャラクタライズを行った。
【００７２】
精製したマウスpiPS細胞は20継代以上の間、安定に増殖し、標準的なmES細胞と形態学的に識別不能であり、緻密なドーム型の小型コロニーを形成した（図４Ｂおよび４Ｃ）。それらは、免疫細胞化学および染色によって試験される典型的な多能性マーカー（ALP（図４Ｄ）、Oct4、Nanog、Sox2、およびSSEA1（図４Ｅ））を発現した。RT-PER分析によって、これらの多能性マーカーおよび更なる多能性遺伝子の内因性遺伝子発現を確認した（図４Ｆ）。単一細胞生存アッセイでも、支持細胞未含有およびN2/B27既知組成条件でpiPS細胞がOct4陽性コロニーとして効率的にコロニーを形成することが確認された。更に、Oct4プロモーターの亜硫酸水素ゲノムシークエンシングにより、piPS細胞ではmES細胞と同様にジメチル化が起こるが、MEFのOct4プロモーターは高メチル化されることが明らかになった（図４Ｇ）。この結果は、これらのpiPS細胞における多能性転写プログラムの再活性化を更に支持している。
【００７３】
piPS細胞の発生能を試験するため、胚葉体（EB）を用いる標準的なインビトロ分化または既知組成培地での単層培養による段階的分化、並びにインビボのキメラ形成能アッセイを行った。piPS細胞は懸濁液中で効率的にEBを形成し、３つの一次胚葉で細胞に分化したが、それらには以下がある：原始内胚葉（AFP、Sox17）、前腸内胚葉（FoxA2）、膵臓細胞-内胚葉（PDX1、Pax6）、中胚葉（ブラキュリ）、および、神経細胞（Sox1）およびニューロン（βIII-チューブリン）-外胚葉（図５および６Ａ）。これらのpiPS細胞は８細胞期胚との凝集後、胚盤胞の内部細胞塊に効率的に導入され、凝集した胚をマウスに移植した後、インビボで生殖系の寄与を受けてキメラを形成することが、７つの胚のうち２つの生殖腺組織でOct4-GFP+細胞が観察されたことから示唆された（図６Ｂ下段）。これらのインビトロおよびインビボでの特性を考え合わせ、精製された形質導入物質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11RによってMEFを慣例的なmES細胞と形態学的および機能的に類似したpiPS細胞へ再プログラミングすることが可能であることが裏付けられる。
【００７４】
実施例２ マウスにおける形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rによる肝および膵外分泌細胞からインスリン産生β細胞への再プログラミング
ポリアルギニン・タンパク質形質導入ドメインを各再プログラミング・タンパク質（Ngn3、PDX1、およびMafA）のC末端にリンカー（SEQ ID NO:55）を介して融合させ、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rを作製した（図７）。His6（SEQ ID NO:59）はタンパク質精製を容易にするために含有させた。これらのポリアルギニン融合タンパク質を封入体としてE. coliで発現させ、その後可溶化、リフォールディング、および更なる精製を行って、形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rを作製した。質量分析およびウェスタンブロッティングによってタンパク質の同一性を確認した。
【００７５】
６検体のCD-1マウス（Charles River Laboratory）を２群（処理群およびコントロール群）に分けた。形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R（1mg/kg）、His6-PDX1-11R（1mg/kg）、His6-MafA-11R（1mg/kg）を処理群（マウス-4、マウス-5、およびマウス-6）の各マウスに腹腔内（IP）注射し、コントロール群（マウス-1、マウス-2、およびマウス-3）の各マウスにはBSA（1mg/kg）を注射した。針を各マウスの腹膜内に穿通させた際、緑褐色または黄色の吸引液は観察されなかった。注射は毎日、7日間反復した。処理群およびコントロール群のいずれのマウスも、全ての注射の完了後３日目に屠殺した。マウス肝臓および膵臓を1X PBSで洗浄し、4% パラホルムアルデヒドで一晩固定した。その後、肝臓および膵臓組織を標準的なパラフィン包埋プロトコルによって処理した。組織用ミクロトームを用いて通常の方法で厚さ5マイクロの組織切片を調製し、標準的な組織ガラススライド上にマウントした。組織切片の処理の際、組織中のワックスをキシレンで溶解した。組織の切片化、組織染色、および免疫組織化学的染色を慣例的な方法を用いて行った。間接蛍光抗体（IFA）アッセイでは、スライドを0.05% Tween-20（TBST）および3% BSAを用いて室温で１時間ブロッキングし、マウス抗インスリン抗体（Invitrogen）と共に４℃で一晩インキュベートした。スライドをPBS（室温、15分間）で３回洗浄し、フルオレセインイソチオシアネート（FITC）コンジュゲート・ブタ抗マウス抗体（KPL）と共に室温で２時間インキュベートした。同じ濃度のマウスIgGをアイソタイプ・コントロールとして用いた。抗DAPI抗体を核マーカーとしてスライドに添加した。上記と同様にスライドを洗浄し、水性マウント液（Biomeda、カリフォルニア州フォスターシティ）でマウントした。内皮マーカーを顕微鏡（Olympus BX51、カリフォルニア州サンディエゴ）下で同定し、マージした細胞をMicrosuite Biological Suiteプログラム（Olympus BX51、カリフォルニア州サンディエゴ）で分析した（図８-１１）。結果は、コントロール群（図８）に比較して処理群では肝臓においてより多くのインスリン産生細胞が見られることを示している（図９）。コントロール群の膵臓ではインスリン産生細胞塊が観察されたが（図１０）、処理群の膵臓ではより広い範囲でインスリン産生細胞が観察された（図１１）。従って、結果は、形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rでの処理によって肝臓および／または膵臓細胞がインスリン産生細胞に転換されたことを示している。
【００７６】
実施例３ T細胞の再プログラミングおよび形質導入可能物質Foxp3を用いるそれらのTreg細胞へのプログラム
ポリアルギニン・タンパク質形質導入ドメインを各再プログラミング・タンパク質Fox3のC末端にリンカー（SEQ ID NO:55）を介して融合させ、His6-Foxp3-11Rを作製した（図７）。タンパク質精製を容易にするために,His6（SEQ ID NO:59）を含有させた。ポリアルギニン融合タンパク質を封入体としてE. coliで発現させ、その後可溶化、リフォールディング、および更なる精製を行って、形質導入可能物質、His6-Foxp3-11Rを得た。ウェスタンブロッティングによってタンパク質の同一性を確認した。
【００７７】
100mlの健常ヒト血液をドナーから採取し、Histopaque-1077（Sigma-Aldrich、ミズーリ州セントルイス）を用い、密度勾配遠心分離によって末梢血単核細胞（PBMC）を単離した。磁気ビーズ分離（Miltenyi Biotec、カリフォルニア州オーバーン）によってCD14+単球を分離した。簡潔に記載すると、108個のPBMCを200μLの抗CD14マイクロビーズ（Miltenyi Biotec）と共に氷中で30分間インキュベートした。細胞を冷1X PBS（2% FCS含有）で洗浄し、300gで10分間遠心分離した後、1X PBS（2% FCS含有）に再懸濁した。細胞懸濁液を磁気カラムに適用し、1X PBS（2% FCS含有）で3回洗浄して未結合の細胞を溶出除去した。300gで10分間遠心分離し、PBMC/mono-を回収した。
【００７８】
PBMC/mono-を6ウェルプレート（Becton Dickinson、メリーランド州ゲイサーズバーグ）で、10% FBS、非必須アミノ酸、2mM グルタミン、1mM ピルビン酸ナトリウム、25mM HEPES、200ユニット/ml ペニシリン、およびストレプトマイシンを含有する培養液中、37℃、5% CO2でインキュベートした。1時間培養後、His6-Foxp3-11R（10μg/ml、20μg/ml、または50μg/ml）を細胞に添加した。別のウェルにBSA（100μg/ml）を添加してコントロールとした。2日間培養後、同じ濃度のHis6-Foxp3-11RまたはBSAを添加した。5日間培養後、細胞をPBSで2回洗浄した。細胞を100μLに再懸濁し、ウサギ抗ヒトCD25を添加した（90分間）。細胞を冷1X PBS（2% FBS含有）で3回洗浄した後、PEコンジュゲート・マウス抗ヒトCD4およびFITCコンジュゲート・ヤギ抗ウサギIgGを、氷中60分間、細胞に添加した。PEコンジュゲート・マウスIgGおよびウサギIgGを別の群の細胞と共にインキュベートし、アイソタイプ・コントロールとした。細胞をPBSで洗浄し、Beckman Coulter FC500血球計数器とCytomics CXPソフトウェア（Beckman Coulterカリフォルニア州フラートン）を用いてフローサイトメトリー分析を行った（図１２および１３）。結果から、形質導入可能物質、His6-Foxp3-11Rでの処理によってCD4+CD25+T細胞（Treg細胞）が劇的に増加し、増加はタンパク質用量依存的であることが明らかになった。
【００７９】
100mlの健常ヒト血液をドナーから採取し、Histopaque-1077（Sigma-Aldrich、ミズーリ州セントルイス）を用い、密度勾配遠心分離によって末梢血単核細胞（PBMC）を単離した。PBMC/mono-を6ウェルプレート（Becton Dickinson、メリーランド州ゲイサーズバーグ）で、10% FBS、非必須アミノ酸、2mM グルタミン、1mM ピルビン酸ナトリウム、25mM HEPES、200ユニット/ml ペニシリン、およびストレプトマイシンを含有する培養液中、37℃、5% CO2でインキュベートした。1時間培養後、Foxp3（10μg/ml、50μg/ml、または100μg/ml）を細胞に添加した。別のウェルにBSA（100μg/ml）を添加してコントロールとした。2日間培養後、同じ濃度のFoxp3またはBSAを添加した。5日間培養後、細胞をPBSで2回洗浄した。細胞を100μLに再懸濁し、ウサギ抗ヒトCD25を添加した（90分間）。細胞を冷1X PBS（2% FBS含有）で3回洗浄した後、PEコンジュゲート・マウス抗ヒトCD4およびFITCコンジュゲート・ヤギ抗ウサギIgGを、氷中60分間、細胞に添加した。PEコンジュゲート・マウスIgGおよびウサギIgGを別の群の細胞と共にインキュベートし、アイソタイプ・コントロールとした。細胞をPBSで洗浄し、Beckman Coulter FC500血球計数器とCytomics CXPソフトウェア（Beckman Coulterカリフォルニア州フラートン）を用いてフローサイトメトリー分析を行った（図１４-１７）。結果から、形質導入可能物質、His6-Foxp3-11Rでの処理によってCD4+CD25+T細胞（Treg細胞）が劇的に増加し、増加はタンパク質用量依存的であることが明らかになった。
【００８０】
実施例４ 形質導入可能物質を用いるアストロサイトの再プログラミングおよびニューロンへの再プログラム
ポリアルギニンタンパク質形質導入ドメインを、各再プログラミングタンパク質（Ngn2およびDlx2）のC末端にリンカー（SEQ ID NO:55）を介して融合させ、His6-Ngn2-11R（SEQ ID NO: 71）およびHis6-Dlx2-11R（SEQ ID NO: 72）を作製した（図７）。タンパク質の精製を容易にするために、His6（SEQ ID NO:59）を含有させた。これらのポリアルギニン融合タンパク質を封入体としてE. coliで発現させ、その後可溶化、リフォールディング、および更なる精製を行って、形質導入可能物質、His6-Ngn2-11RおよびHis6-Dlx2-11Rを得た。ウェスタンブロッティングによってタンパク質の同一性を確認した。
【００８１】
マウス・アストロサイトを24ウェルプレートに播種し、形質導入タンパク質（His-Ngn2-11R、His-Dlx2-11R、またはその両方）を1μg/mlの濃度で含有する神経再プログラミング培地中で連続10日間培養した。培地は毎日交換した。11日目に細胞を神経分化培地に転換した。18日目に細胞を固定し、免疫染色によって分析した。
【００８２】
細胞をTuj1抗体およびDAPIで染色した。Tuj1（β-チューブリンIII）はニューロンのマーカーであり、DAPIはDNAに化学的に結合する核マーカーである。図１８に示すように、His-Ngn2-11RまたはHis-Dlx2-11Rタンパク質での単独処理では、アストロサイトの一部がニューロンに再プログラミングされる（Tuj1抗体からの緑色蛍光で標識されている部分）。しかしながら、最も顕著な再プログラミング効果を示したのは両方のタンパク質で共処理した場合であった。また、His-Ngn2-11RおよびHis-Dlx2-11Rでの処理によって新たに生成されたニューロンは、より成熟した段階を示している。
【図１９ａ−ｅ】
【図１９ｆ−ｊ】
【図１９ｋ−ｏ】
【図１９ｐ−ｖ】
【図１９ｗ−ｚ】
【図１９ａａ】
【図１９ａｂ−ａｃ】
【図１９ａｄ−ａｅ】
【図２０ａ−ｄ】
【図２０ｅ−ｈ】
【図２０ｉ−ｍ】
【図２０ｎ−ｓ】
【図２０ｔ−ｙ】
【図２０ｚ】
【図２０ａａ−ａｂ】
【図２０ａｃ−ａｄ】
【図２０ａｅ】
【図２１ａ−ｄ】
【図２１ｅ−ｈ】
【図２１ｎ−ｓ】
【図２１ｔ−ｙ】
【図２１ｚ】
【図２１ａａ−ａｂ】
【図２１ａｃ−ａｄ】
【図２１ａｅ】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願の相互参照
本出願は米国特許仮出願第61/337,522号（2010年2月4日出願）および米国特許仮出願第61/360,841号（2010年7月1日）（いずれも、参照により本明細書に組み込まれる）に基づく優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
胚性幹細胞はヒト体内の多くのタイプの細胞に分化する能力を有する。体細胞の大部分は最終分化しており、他のタイプの体細胞に変化する能力を失っていると信じられていた。近年の人工多能性幹細胞（iPSC）および分化転換分野の進歩により、このパラダイムは変化した。ウィルスによる形質導入を介する４つの転写因子、すなわちOct4（例えばSEQ ID NO:1)、Sox2（例えばSEQ ID NO:2）、Klf4（SEQ ID NO:3）、およびcMyc（例えばSEQ ID NO:4）の異所性発現によって、体細胞を人工多能性幹細胞（iPSC）に再プログラミングすることができる（Okitaら,Nature 448, 313-317 (2007)；TakahashiおよびYamanaka, Cell 126, 663-676 (2006)）。潜在的にリスクが低いiPSCを作製するための、多くの改変された遺伝学的手法が更に開発されたが、それらには、再プログラミング遺伝子を運搬するための非組み込み型アデノウィルス（Stadtfeldら, Science 322, 945-949 (2008)）、再プログラミング・プラスミドの一過性トランスフェクション（Okitaら, Science 322, 949-953 (2008)）、piggyBac転移システムおよびCre切除可能ウィルス（Cre-excisable viruses）（Soldnerら, Cell 136, 964-977 (2009)；Woltjenら, Nature 458, 766-770 (2009)）がある。また、特定のタイプの細胞における内因性遺伝子発現を利用する戦略により、より簡易かつ／または少ない外因性遺伝子を必要とする再プログラミングも可能となった（Aasenら, Nat Biotechnol 26, 1276-1284 (2008)；Kimら, Nature 454, 646-650 (2008)；Shiら, Cell Stem Cell 2, 525-528 (2008)）。更に、再プログラミング効率を向上し，ある特定の再プログラミング因子の代替となる小分子が同定されている（Huangfuら, Nat Biotechnol 26, 795-797 (2008)；Huangfuら, Nat Biotechnol 26, 1269-1275 (2008)；Liら, Cell Stem Cell 4, 16-19 (2009)；Shiら, Cell Stem Cell 3, 568-574 (2008)；Shiら, Cell Stem Cell 2, 525-528 (2008)）。しかしながら、これまでの方法は全て、なおも遺伝物質の使用を伴い、標的細胞における外因性配列による未知の、所望しない、または有害なゲノム改変が導入され、導入遺伝子の発現レベルを十分制御することができないという欠点を有する。これらの問題に対処するため、当該分野では外因性遺伝物質（例えば外因性遺伝子もしくはDNAフラグメントまたは外因性DNAもしくは遺伝子を含有するベクター）に依存しない、またはそれらを導入しない再プログラム細胞が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示のある観点は、エフェクタードメインを含有する形質導入可能物質に関する。エフェクタードメインは、生体サンプルへ形質導入されると生体サンプルの再プログラミングを変更する能力を有する。ある特定の態様では、エフェクタードメインは本質的に（inherently）生体サンプルに形質導入される能力を有する。
【０００４】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は、エフェクタードメインと共有的または非共有的に会合または結合した形質導入ドメインを更に含む。ある特定の態様では、形質導入ドメインはリンカーを介してエフェクタードメインに共有結合で連結されている。
【０００５】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は、１つもしくはそれ以上の特定の生体サンプルに選択的に形質導入される能力を有するか、または特定の生体サンプル周辺環境において形質導入可能となる能力を有する。
【０００６】
本開示の別の観点は生体サンプルおよび形質導入可能物質を含有する組成物に関し、ここで、形質導入可能物質は生体物質に形質導入されている。
【０００７】
本開示の別の観点は、形質導入可能物質を含有する組成物に生体サンプルを暴露することによって生体サンプルを再プログラミングする方法に関する。
【０００８】
本開示の別の観点は生物体における疾病または症状の治療法に関し、該方法は形質導入可能物質を含有する医薬組成物を生物体に投与することを含む。
【０００９】
本開示の別の観点は種々の疾病または症状の、細胞に基づく治療の開発法に関し、該方法は、形質導入可能物質を用いて、iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞に再プログラミングする段階を含む。
【００１０】
本開示の別の観点は疾病モデルの開発法に関し、該方法は形質導入可能物質を用いて、iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞に再プログラミングする段階を含む。
【００１１】
本開示の別の観点はエフェクタードメインの同定法に関し、該方法は、被験エフェクタードメインを形質導入ドメインに共有結合または非共有結合させて被験形質導入分子を形成すること；被験分子を生体サンプルに曝露すること；および生体サンプルの再プログラミング・レベルを測定することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】形質導入可能物質のキャラクタリゼーション（I）。（A）形質導入可能物質：Oct4-11R（SEQ ID NO:12）、Sox2-11R（SEQ ID NO:13）、Klf4-11R（SEQ ID NO:14）、およびcMyc-11R（SEQ ID NO:15）のタンパク質発現ベクターの概略図。リンカー：SEQ ID NO:55；エフェクタードメイン：Oct4（SEQ ID NO:1）、Sox2（SEQ ID NO:2）、Klf4（SEQ ID NO:3）、またはcMyc（SEQ ID NO:4）。（B）ウェスタンブロット分析で測定した、細胞培養条件下での４つの形質導入可能物質（Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11R）の安定性。
【図２】形質導入可能物質のキャラクタリゼーション（II）。免疫細胞化学によって測定した、11R標識した形質導入可能物質のOG2-MEF細胞へのタンパク質形質導入。Oct4：Oct4-11Rを形質導入したMEF細胞（緑色）、Sox2：Sox2-11Rを形質導入したMEF細胞（赤色）、Klf4：Klf4-11Rを形質導入したMEF細胞（赤色）、およびcMyc：cMyc-11Rを形質導入したMEF細胞（緑色）。DAPI：DAPI染色で核を可視化した細胞（青色）。画像をマージさせた。
【図３】形質導入可能物質のキャラクタリゼーション（III）。タンパク質誘導性幹細胞（protein induced pluripotent stem cell；piPS細胞）はコロニーを形成して増殖し、既知組成培地中、支持細胞未含有条件下で自己複製した。
【図４】形質導入可能物質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11RによるpiPS細胞の作製。（A）piPS細胞作製のタイムライン。（B）Oct4-GFP+ piPS細胞のコロニーは30-35日目に初めて観察された。位相：代表的な位相コントラスト画像、GFP：蛍光画像。（C）Oct4-GFP+ piPS細胞は慣例的なmESC培養条件下で長期にわたって自己複製を保持した。（D）長期間増殖させたpiPS細胞は、緻密なドーム型のコロニーを形成し、典型的な多能性マーカーであるALPを強く発現した。（E）免疫蛍光による測定で、piPS細胞は他の典型的な多能性マーカーを発現した：SEA-1（赤色）、Sox2（赤色）、Oct4（赤色）、およびNanog（赤色）。DAPI：DAPI染色によって可視化した核（青色）。画像をマージさせた。（F）piPS細胞における内因性多能性遺伝子発現のRT-PCR分析。（G）亜硫酸水素ゲノムシークエンシングによるOct4プロモーターのメチル化分析。○（白丸）および●（黒丸）はそれぞれ、非メチル化およびメチル化CpGを表す。
【図５】インビトロおよびインビボにおけるpiPS細胞の多能性（I）。piPS細胞はインビトロにおいて、３つの胚葉で効率的に細胞に分化した。Tuj1：特徴的なTUJ1+神経細胞-外胚葉（赤色）；Bryt：ブラキュリ+中胚葉細胞（赤色）；およびSox17：最終的なSox17+ 内胚葉細胞（Sox17+ definitive endoderm cells）。画像をDAPI染色（青色）とマージさせた。
【図６】インビトロおよびインビボにおけるpiPS細胞の多能性（II）。（A）インビトロにおけるpiPS細胞分化のRT-PCR分析。（B）piPS細胞と凝集させた胚を偽妊娠マウスに移植した後、キメラ胚（13.5 dpc、7検体中2検体、左（left））を得た（上段）。それらのpiPS細胞は、キメラ胚から単離した生殖隆起組織において生殖細胞に寄与した（Oct4-GFP陽性）（下段）。
【図７】形質導入可能物質のタンパク質発現ベクターの概略図。His6：SEQ ID NO:59；エフェクタードメイン：Ngn3（SEQ ID NO:8）、PDX1（SEQ ID NO:9）、MafA（SEQ ID NO:10）、またはFoxp3（SEQ ID NO:11）；リンカー：SEQ ID NO:55。
【図８】マウスにおける形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R（SEQ ID NO:30）、His6-PDX1-11R（SEQ ID NO:31）、およびHis6-MafA-11R（SEQ ID NO:32）による肝および膵外分泌細胞のインスリン産生β細胞への再プログラミング（I）。マウス-1、マウス-2、およびマウス-3はウシ血清アルブミン（BSA）タンパク質で処理した（コントロール群）。マウス-4、マウス-5、およびマウス-6はHis6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rで処理した（処理群）。A）マウス-1の肝臓の免疫蛍光分析（IFA）；B）マウス-2の肝臓のIFA；およびC）マウス-3の肝臓のIFA。
【図９】マウスにおける形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rによる肝および膵外分泌細胞のインスリン産生β細胞への再プログラミング（II）。マウス-1、マウス-2、およびマウス-3はウシ血清アルブミン（BSA）タンパク質で処理した（コントロール群）。マウス-4、マウス-5、およびマウス-6はHis6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rで処理した（処理群）。A）マウス-4の肝臓のIFA（1）；B）マウス-4の肝臓のIFA（2）；C）マウス-5の肝臓のIFA（1）；D）マウス-5の肝臓のIFA（2）；E）マウス-6の肝臓のIFA（1）；F）マウス-6の肝臓のIFA（2）。
【図１０】マウスにおける形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rによる肝および膵外分泌細胞のインスリン産生β細胞への再プログラミング（III）。マウス-1、マウス-2、およびマウス-3はウシ血清アルブミン（BSA）タンパク質で処理した（コントロール群）。マウス-4、マウス-5、およびマウス-6はHis6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rで処理した（処理群）。A）マウス-1の膵臓のIFA；B）マウス-2の膵臓のIFA（1）；C）マウス-2の膵臓のIFA（2）；D）マウス-3の膵臓のIFA。
【図１１】マウスにおける形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rによる肝および膵外分泌細胞のインスリン産生β細胞への再プログラミング（IV）。マウス-1、マウス-2、およびマウス-3はウシ血清アルブミン（BSA）タンパク質で処理した（コントロール群）。マウス-4、マウス-5、およびマウス-6はHis6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rで処理した（処理群）。A）マウス-4の膵臓のIFA（1）；B）マウス-4の膵臓のIFA（2）；C）マウス-5の膵臓のIFA（1）；D）マウス-5の膵臓のIFA（2）；E）マウス-6の膵臓のIFA。
【図１２】形質導入可能物質、His6-Foxp3-11R（SEQ ID NO:33）によるT細胞のTreg細胞への再プログラミング（IA）。CD14単球未含有でのPBMCにおけるCD4およびCD25タンパク質発現のフローサイトメトリー分析：アイソタイプ・コントロール、PBSコントロール、サンプルバッファー・コントロール、およびタンパク質（BSA 100μg/ml）コントロール。
【図１３】形質導入可能物質、His6-Foxp3-11RによるT細胞のTreg細胞への再プログラミング（IB）。His16-Foxp3-11R（10μg/ml、20μg/ml、または50μg/ml）で処理したCD14単球未含有でのPBMCにおけるCD4およびCD25タンパク質発現のフローサイトメトリー分析。
【図１４】形質導入可能物質、His6-Foxp3-11RによるT細胞のTreg細胞への再プログラミング（IIA）。PBMCにおけるCD4およびCD25タンパク質発現のフローサイトメトリー分析：アイソタイプ・コントロールおよびPBSコントロール。
【図１５】形質導入可能物質、His6-Foxp3-11RによるT細胞のTreg細胞への再プログラミング（IIB）。PBMCにおけるCD4およびCD25タンパク質発現のフローサイトメトリー分析：サンプルバッファー・コントロールおよびタンパク質（BSA 100μg/ml）コントロール。
【図１６】形質導入可能物質、His6-Foxp3-11RによるT細胞のTreg細胞への再プログラミング（IIC）。His16-Foxp3-11R（10μg/mlまたは50μg/ml）で処理したPBMCにおけるCD4およびCD25タンパク質発現のフローサイトメトリー分析。
【図１７】形質導入可能物質、His6-Foxp3-11RによるT細胞のTreg細胞への再プログラミング（IID）。His16-Foxp3-11R（100μg/ml）で処理したPBMCにおけるCD4およびCD25タンパク質発現のフローサイトメトリー分析。
【図１８】形質導入可能物質His-Dlx2-11R（b）、His-Ngn2-11R（c）、His-Dlx2-11R およびHis-Ngn2-11R（d）、およびバッファー（コントロール）（a）による星状膠細胞からニューロンへの再プログラミング。形質導入した細胞のIFAはTuj1抗体（緑色。ニューロンマーカーに結合。）を用いて染色した。
【図１９】代表的なエフェクタードメインの配列。
【図２０】代表的な形質導入可能物質：エフェクタードメイン-11Rの配列。
【図２１】代表的な形質導入可能物質：His6-エフェクタードメイン-11Rの配列。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明の詳細な説明
本開示のある観点は、エフェクタードメインを含有する形質導入可能物質に関する。
【００１４】
ある特定の態様では、本明細書で使用する形質導入可能物質は、DNAまたはDNAから誘導されたものではないが、生体サンプルの膜（例えば細胞膜）を通過するか、膜を通じて形質導入するか、または膜を通過させられることが可能な物質または分子であり、これによって形質導入可能物質が生体サンプルの外部から生体サンプルの内部に侵入または移動し、再プログラミングを生じさせる。例えば、形質導入可能物質は、受容体介在型エンドサイトーシスによって細胞への物質の侵入を促進する細胞表面受容体と相互作用してもよい。
【００１５】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は、他の生体サンプルに比較して特定のタイプの生体サンプル（例えば癌または腫瘍細胞）に形質導入される可能性が高い、または生体サンプル中もしくはその周辺の特定の微小環境（例えば癌または腫瘍周辺の微小環境）において形質導入可能となる。例えば、選択的形質導入可能物質は、好ましくは選択的形質導入可能物質を特定のタイプの生体サンプル中に運搬する、または生体サンプル周辺の微小環境において形質導入可能となる形質導入ドメイン（例えば細胞標的化ペプチドまたは活性化可能な細胞侵入性（penetrating）ペプチド）を含有する。
【００１６】
いかなる理論にも拘束されることはないが、形質導入可能物質は細胞膜を通過し、細胞質に入り込み、細胞質活性（例えば翻訳、翻訳後修飾、シグナル伝達経路、アポトーシス経路）を再プログラミングしうると考えられる。更に、形質導入可能物質は核膜を通過し、DNAまたは染色体複製、遺伝子転写、およびRNAスプライシングを再プログラミングまたは調節しうると考えられる。
【００１７】
エフェクタードメインは、生体サンプル内部に入ると生体サンプルの再プログラミングを変更する能力を有するモチーフまたは分子である。エフェクタードメインは生体サンプル中（例えば細胞質または核中）で分子（例えばタンパク質、DNA、RNA、糖、および脂質）と相互作用し、増殖、分化、脱分化、分化転換、逆分化、決定転換、アポトーシス、および形態形成のような変化を起こしうる。エフェクタードメインは以下であってもよい：１）ポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは模倣物；２）生体サンプルのゲノム中に形質導入もしくは導入されると遺伝子を発現できない、または遺伝子修飾を起こせないが、生体サンプル中の分子と相互作用するポリヌクレオチド（例えばリボザイム、アンチセンス分子、siRNAまたはmiRNA、オリゴヌクレオチドなど）；および３）小分子または他の化学物質（例えば化学療法薬）。
【００１８】
ある特定の態様では、エフェクタードメインは本質的に形質導入可能である（例えばPDX1（例えばSEQ ID NO:9）およびNeuroD（例えばSEQ ID NO:7））。
【００１９】
エフェクタードメインの一例はポリペプチド（転写因子、染色体再構築タンパク質、抗体、またはそれらのフラグメントもしくは模倣物）である。エフェクタードメインの別の例は、ポリマーではなく、生体ポリマー（例えばタンパク質、核酸、または多糖）と結合し、その生体ポリマーの活性または機能を改変する小分子である。小分子の例には、限定されるわけではないがアセチル化阻害剤、転写活性化剤、シグナル経路活性化剤、シグナル経路阻害剤およびメチル化阻害剤がある。
【００２０】
別の態様では、エフェクタードメインは体細胞を幹細胞に再プログラミングさせる、またはある細胞状態を別の状態に変化させる、少なくとも１つのポリペプチドであってもよい。例えばエフェクタードメインは以下であってもよい：１）Klf4（例えばSEQ ID NO:3）、Sox2（例えばSEQ ID NO:2）、Lin28（例えばSEQ ID NO:5）、Oct4（例えばSEQ ID NO:1）、cMyc（例えばSEQ ID NO:4）、Nanog（例えばSEQ ID NO:6）、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド；２）Klf4、Sox2、Oct4、cMyc、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド；３）Sox2、Oct4、Lin28、Nanog、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド；４）Ngn3（例えばSEQ ID NO:8）、PDX1（例えばSEQ ID NO:9）、MafA（例えばSEQ ID NO:10）、NeuroD（例えばSEQ ID NO:7）、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド；５）Foxp3（SEQ ID NO:11）を含有するポリペプチド；６）Oct4、Sox2、Klf4、Lin28、Nanog、cMyc、Ngn3、PDX1、MafA、NeuroD、Foxp3、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド；７）ポリペプチドOct4、Sox2、Klf4、およびcMycを組み合わせたもの；８）ポリペプチドNgn3、PDX1、およびMafAを組み合わせたもの；９）pax6、ASCL1、Brn2、MYT1L、Neurod1、Neurod6、Prdm8、Npas4、Mef2c、Dlx1、Tbr1、ISL1、Foxp1、Foxp2、Nhlh2、Sox2、Brn4、Hes1、Hes5、Lhx2、Oligo2、Ngn2（例えばSEQ ID NO: 67）、Dlx2（例えばSEQ ID NO: 68）、Zic1、NAP1L2、Nrip3、Satb2、Chd5、Smarca1、Brm（Smarca2）、Brg1（Smarca4）、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド（代表的な配列を表１に示す）；１０）Neurod6、Satb2、Zic1、およびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチド；および１１）Dlx2、Ngn2、およびそれらを組み合わせたものから成る群から選択されるペプチド。
【００２１】
【表１−１】
【表１−２】
【００２２】
本明細書に記載するポリペプチドには、そのホモログ配列が包含される。本明細書で使用する「ホモログ配列」とは、ホモログの対象となる参照ポリペプチドと十分なパーセンテージのアミノ酸配列同一性を有するポリペプチドを意味する。ある特定の態様では、ホモログ配列は、本明細書に記載する、エフェクタードメインとして有用なポリペプチドの１つと少なくとも70％、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも88%、少なくとも90%、少なくとも93%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、または少なくとも99%のアミノ酸配列同一性を有する。ホモログ配列を有するポリペプチドは、本明細書に開示するエフェクタードメインと実質的に同じ活性を有する。
【００２３】
アミノ酸配列の同一性パーセンテージは、参照アミノ酸配列および候補アミノ酸配列をアラインし、必要によりギャップを挿入して、同一アミノ酸の数を最大にした後、参照アミノ酸配列中のアミノ酸残基と同一である候補アミノ酸配列中のアミノ酸残基のパーセンテージとして表すことができる。アミノ酸残基の保存的置換は同一残基と見なしてもよいし、同一残基と見なさなくてもよい。本明細書で使用する「保存的置換」とは、あるアミノ酸が類似の生理化学的特性（例えば側鎖の疎水性および分子体積）を有する別のアミノ酸残基で置換されることを意味する。
【００２４】
アミノ酸配列同一性のパーセンテージを測定するためのアラインメントは、当該分野で公知の種々の方法で行うことができる。例えばアミノ酸配列のアラインメントは、以下のような公開ツールを用いて行ってもよい：BLASTp（U.S. National Center for Biotechnology Information (NCBI)のウェブサイト：http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgiから入手可。また、Altschul S.F.ら, J. Mol. Biol., 215:403-410 (1990)；Stephen F.ら, Nucleic Acids Res., 25:3389-3402 (1997)も参照されたい）、ClustalW2（European Bioinformatics Instituteのウェブサイト：http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalw2/から入手可。また、Higgins D.G.ら, Methods in Enzymology, 266:383-402 (1996)；Larkin M.A.ら, Bioinformatics (Oxford, England), 23(21): 2947-8 (2007)も参照されたい）、およびTCoffee（Swiss Institute of Bioinformaticsのウェブサイトから入手可。また、Poirot O.ら, Nucleic Acids Res., 31(13): 3503-6 (2003)；Notredame C.ら, J. Mol. Boil., 302(1): 205-17 (2000)も参照されたい）。当業者はそれらのツールで提供される初期設定パラメータを使用してもよいし、あるいは、（例えば好適なアルゴリズムを選択することによって）そのアラインメントに適したパラメータをカスタマイズしてもよい。
【００２５】
本明細書に記載するポリペプチドは、その機能的同等物を更に包含する。本明細書で使用する「機能的同等物」とは、親ポリペプチドの全部または一部と実質的に同様の機能的または構造的特性を有するポリペプチドを意味する。本明細書に記載するポリペプチドには、実質的に同様の機能を有する、すなわち体細胞から幹細胞への再プログラミングまたはある細胞状態から別の細胞状態への変更を行うことができる機能的同等物が包含される。本明細書に記載するポリペプチド（すなわち親ポリペプチド）の機能的同等物は、親ポリペプチドのフラグメント、突然変異体、誘導体、変種、または類似体であってもよく、また、化学的または生物学的改変を含有してもよい。機能的同等物は親ポリペプチドの１つまたはそれ以上のアミノ酸の置換、付加、欠失、挿入、トランケーション、改変（例えばリン酸化、グリコシル化、標識など）、またはそれらを任意に組み合わせたものを有してもよい。機能的同等物には親ポリペプチドの天然に存在する変異体および人工のポリペプチド配列（例えば組換え法または化学合成によって得られたもの）が含まれてもよい。機能的同等物は、天然に存在しないアミノ酸残基を含有してもよい。
【００２６】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は形質導入ドメインを更に含有する。形質導入ドメインは、形質導入可能物質の生体サンプル（例えば細胞）への侵入を促進する能力があるモチーフである。形質導入可能ドメインはエフェクタードメインと共有結合、非共有結合、またはリンカーを介して結合している。ある特定の態様では、形質導入ドメインはリンカーを介してエフェクタードメインに共有結合している。ある特定の態様では、リンカーは、１つまたはそれ以上のグリシン残基を含有するグリシン・リッチ・リンカーである（例えばesggggspg（SEQ ID NO:55））。
【００２７】
形質導入ドメインの例には、限定されるわけではないが以下がある：ポリマー（例えばカチオン性脂質ポリマーおよびナノ粒子）、タンパク質形質導入ドメイン（PTD）、細胞侵入性（cell penetrating）ペプチド（CPP1）、細胞浸透性（cell permeating）ペプチド（CPP2）、活性化可能細胞透過性ペプチドまたはコンジュゲート（ACPP）、および細胞標的化ペプチド（CTP）。
【００２８】
CPP1、CPP2、およびPTDは、それと結合するカーゴ分子の細胞への運搬を促進することが知られているペプチドである。CPP1、CPP2、またはPTDとカーゴ分子との結合は共有結合または非共有結合的相互作用であってもよい。カーゴ分子は小化学分子、ペプチド、タンパク質、DNAフラグメント、RNA（例えばsiRNAおよびmiRNA）またはナノ粒子であってもよい。例えば、CPP1およびPTDは、表面輸送体および細胞周期に依存せずに細胞に侵入する能力を有する5から20個のアミノ酸ペプチド・モチーフを含有する。また、CPP1およびPTDは血液脳関門を通過する能力も有する。CPP1およびPTDはインビトロおよびインビボで、非経口投与後、タンパク質およびペプチドを生体全体に均一に運搬する。カチオン性PTDは核局在化シグナルとして作用し、結合する分子カーゴを細胞核に運搬する。タンパク質形質導入ドメインの例には、それに制限されるわけではないが以下がある：TAT（例えばYGRKKRRQRRR、SEQ ID NO:34）、ポリアルギニン（例えば7-11個のアルギニン残基を有するポリアルギニン(RRRRRRR、RRRRRRRR、RRRRRRRRR、RRRRRRRRRR（SEQ ID NO: 35）およびRRRRRRRRRRR（SEQ ID NO:36）など)）、ペネトラチン（アンテナペディア、例えばRQIKIWFQNRRMKWKK（SEQ ID NO:38））、VP22（例えばDAATATRGRSAASRPTQRPRAPARSASRPRRPVQ（SEQ ID NO:39））、トランスポータン（例えばGWTLNSAGYLLGKINLKALAALAKKIL（SEQ ID NO:40））、MAP（例えばKLALKLALKALKAALKLA（SEQ ID NO:41））、MTS（例えばAAVALLPAVLLALLP（SEQ ID NO:42））、PEP-1（例えばKETWWETWWTEWSQPKKKRKV（SEQ ID NO:43））、Arg/Trp類似体（例えばRRWRRWWRRWWRRW（SEQ ID NO:44））、ポリグアニジン・ペプトイド（例えば、バックボーンとグアニジン基の間に6-メチレン・スペーサーを有するポリグアニジン・ペプトイド（N-arg 5、7、または9ペプトイド）、HIV-1 Rev（例えばTRQARRNRRRRWRERQR（SEQ ID NO:60））、フロックハウスウィルス外殻ペプチド（例えばRRRRNRTRRNRRRVR（SEQ ID NO:61））、DNA結合ペプチド、例えばc-Fos（例えばKRRIRRERNKMAAAKSRNRRRELTDT（SEQ ID NO:62））、c-Jun（例えばRIKAERKRMRNRIAASKSRKRKLERIAR（SEQ ID NO:63））、および酵母GCN4（例えばKRARNTEAARRSRARKLQRMKQ（SEQ ID NO:64））、および融合HA2ペプチド（例えばGLFGAIAGFIENGWEGMIDG（SEQ ID NO: 65）またはGDIMGEWGNEIFGAIAGFLG（SEQ ID NO: 66））。
【００２９】
細胞標的化ペプチドは細胞表面受容体に結合するタンパク質またはペプチドであり、エンドサイトーシスによって細胞に侵入する。ある特定の態様では、細胞標的化ペプチドは特定の組織または細胞タイプを標的とし、例えばGnRHペプチド（例えばSEQ ID NO:58）はGnRH受容体を発現する生体サンプル（例えば固形腫瘍およびホルモン応答性癌細胞系）を標的とする。細胞標的化ペプチドおよび標的とされる特定の生体サンプルの更なる例を表２に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】
活性化可能細胞侵入性ペプチドまたはコンジュゲート（ACPP）はカチオン性CPP1、CPP2、またはPTD、およびそれを中和するアニオン性カウンターパートを含有する。ある特定の態様では、カチオン性CPP1、CPP2、またはPTD、およびアニオン性カウンターパートは非共有結合性相互作用（例えば電荷-電荷相互作用）および／または共有結合性開裂可能リンカー（例えばマトリックスメタロプロテアーゼ（MMP）開裂可能配列）を介して結合している。細胞へのACPPの形質導入は、非共有結合性相互作用が崩壊されるまで、そして／または開裂可能リンカーが開裂されるまで阻害される。例えば、いかなる理論にも拘束されることはないが、アニオン性カウンターパートは、pH 7.4（血流中のpH）でプロトン化され弱酸性（例えばpH 6.8）で中和される１つまたはそれ以上のpH感応性基（例えばスルホンアミド基）を含有する。従って、カチオン性CPP1、CPP2、またはPTDおよびアニオン性カウンターパート間の電荷-電荷相互作用は弱酸性微小環境（例えば腫瘍または癌の内部または周辺）で崩壊する。MMPの血中濃度は、腫瘍または癌周辺の微小環境中の濃度より低い。従って、MMP開裂可能配列は血流中では開裂されないが、腫瘍または癌周辺の環境中では開裂される。カチオン性CPP1、CPP2、またはPTDはもはやアニオン性カウンターパートでは中和されず、従って、暴露されて細胞（例えば腫瘍または癌細胞）への転移を促進される。ある特定の態様では、CPP1、CPP2、またはPTDはTATである。ある特定の態様では、アニオン性カウンターパートはpH感応性基（例えばスルホンアミド基）を含有するpH感応性ポリマー（例えばジブロック・コポリマー）を含有する。
【００３２】
別の例では、活性化可能細胞侵入性コンジュゲートは、慣例的なポリマー製の疎水性コア（これにエフェクタードメインを導入する）、ポリエチレングリコールおよび１つまたはそれ以上のカチオン性CPP1、CPP2、またはPTDから成る親水性の周辺層、そして、電荷-電荷相互作用によってカチオン性CPP1、CPP2、またはPTDを中和する１つまたはそれ以上のアニオン性カウンターパートを含有する。それらの電荷-電荷相互作用により、運搬の間、形質導入物質が弱酸性の微小環境（例えば腫瘍または癌）に到達してアニオン性カウンターパートのプロトン化が引き起こされ、電荷-電荷結合が崩壊されるまで、カチオン性電荷が遮蔽されると考えられる。その結果、アニオン性カウンターパートによってクエンチングされていたカチオン性CPP1、CPP2、またはPTDは、周辺細胞（例えば腫瘍または癌細胞）内へのエフェクタードメインの運搬を促進する能力を有するようになる。
【００３３】
ある特定の態様では、選択的形質導入可能物質は細胞標的化ペプチド、活性化可能細胞侵入性ペプチド、および活性化可能細胞侵入性コンジュゲートから成る群から選択される形質導入ドメインを含有する。
【００３４】
形質導入ドメインは共有結合、非共有結合性相互作用、またはリンカーを介してエフェクターに結合していてもよい。従って、形質導入可能物質の作製は、形質導入ドメインおよびエフェクタードメインを別々に得、それらを共有結合または非共有結合性相互作用（例えば反発相互作用、双極子相互作用、水素結合相互作用、分散型相互作用、電荷-電荷相互作用、溶媒効果、カウンターイオン効果、エントロピー効果、親水性効果、および疎水性効果）によって結合させて行ってもよい。ある特定の態様では、形質導入物質はエフェクタードメインおよび形質導入可能ドメインを混合することによって作製してもよい。あるいはまた、形質導入可能物質は、天然の供与源からの物質の単離または組換えによって調製してもよい。両方のドメインがペプチドまたはポリペプチドである場合、エフェクタードメインが形質導入ドメインのN-末端またはC-末端に結合していてもよく、形質導入可能ポリペプチドは化学合成または組み換え技術によって作製してもよい。
【００３５】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は本質的に形質導入可能であるエフェクタードメイン、およびエフェクタードメインと共有結合または非共有結合性相互作用によって結合した形質導入ドメインを含む。
【００３６】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は、エフェクタードメインまたは形質導入ドメインの機能を妨害しない１つまたはそれ以上のモチーフを更に含有する。ある特定の態様では、これらのモチーフは共有結合、非共有結合、またはリンカーを介してエフェクタードメインおよび／または形質導入ドメインと結合している。ある特定の態様では、これらのモチーフは、形質導入可能物質の調製および／または精製を容易にする。それらのモチーフの一例は、形質導入可能物質の調製においてタンパク質精製を容易にするためのポリヒスチジン・タグである。ある特定の態様では、ポリヒスチジン・タグは少なくとも６個のヒスチジン残基を含有する（例えばMGSSHHHHHHSSGLVPRGSH（“His6”、SEQ ID NO:59））。
【００３７】
ある特定の態様では、形質導入可能物質には、例えば以下がある：Oct4-11R（SEQ ID NO:12）、Sox2-11R（SEQ ID NO:13）、Klf4-11R（SEQ ID NO:14）、Lin28-11R（SEQ ID NO:16）、Nanog-11R（SEQ ID NO:17）、cMyc-11R（SEQ ID NO:15）、Ngn3-11R（SEQ ID NO:19）、PDX1-11R（SEQ ID NO:20）、MafA-11R（SEQ ID NO:21）、NeuroD-11R（SEQ ID NO:18）、Foxp3-11R（SEQ ID NO:22）、pax6-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、MYT1L-11R、Neurod1-11R、Neurod6-11R、Prdm8-11R、Npas4-11R、Mef2c-11R、Dlx1-11R、Tbr1-11R、ISL1-11R、Foxp1-11R、Foxp2-11R、Nhlh2-11R、Brn4-11R、Hes1-11R、Hes5-11R、Lhx2-11R、Oligo2-11R、Ngn2-11R（SEQ ID NO: 69）、Dlx2-11R（SEQ ID NO: 70）、Zic1-11R、NAP1L2-11R、Nrip3-11R、Satb2-11R、Chd5-11R、Smarca1-11R、Brm-11R、およびBrg1-11R（ここで、11R（SEQ ID NO:37）はリンカーに結合する、11個のアルギニン残基から成るポリアルギニン配列を表し、このリンカーを介してポリアルギニン配列がエフェクタードメインに共有結合している）。ある特定の態様では、「11R」はエフェクタードメインのC末端に共有結合している。ある特定の態様では、形質導入可能物質には、例えば以下がある：His6-Oct4-11R（SEQ ID NO:23）、His6-Sox2-11R（SEQ ID NO:24）、His6-Klf4-11R（SEQ ID NO:25）、His6-Lin28-11R（SEQ ID NO:27）、His6-Nanog-11R（SEQ ID NO:28）、His6-cMyc-11R（SEQ ID NO:26）、His6-Ngn3-11R（SEQ ID NO:30）、His6-PDX1-11R（SEQ ID NO:31）、His6-MafA-11R（SEQ ID NO:32）、His6-NeuroD-11R（SEQ ID NO:29）、His6-Foxp3-11R（SEQ ID NO:33）、His6-pax6-11R、His6-ASCL1-11R、His6-Brn2-11R、His6-MYT1L-11R、His6-Neurod1-11R、His6-Neurod6-11R、His6-Prdm8-11R、His6-Npas4-11R、His6-Mef2c-11R、His6-Dlx1-11R、His6-Tbr1-11R、His6-ISL1-11R、His6-Foxp1-11R、His6-Foxp2-11R、His6-Nhlh2-11R、His6-Brn4-11R、His6-Hes1-11R、His6-Hes5-11R、His6-Lhx2-11R、His6-Oligo2-11R、His6-Ngn2-11R（SEQ ID NO: 71）、His6-Dlx2-11R（SEQ ID NO: 72）、His6-Zic1-11R、His6-NAP1L2-11R、His6-Nrip3-11R、His6-Satb2-11R、His6-Chd5-11R、His6-Smarca1-11R、His6-Brm-11R、およびHis6-Brg1-11R。ある特定の態様では、「His6」はエフェクタードメインのN末端に共有結合している。代表的な形質導入可能物質の配列を表３に示す。
【００３８】
【表３−１】
【表３−２】
【表３−３】
【００３９】
ある特定の態様では、形質導入可能物質は１つまたはそれ以上のアジュバント（例えば小分子エピジェネティック薬）と結合してもよい。好適なエピジェネティック薬には、それらに限定されるわけではないが、ヒストンデアセチラーゼ阻害剤およびDNAメチル化阻害剤がある。好適なアジュバントの例には、それらに限定されるわけではないが、トリコスタチンA（ヒストンデアセチラーゼ阻害剤およびDNAメチル化阻害剤である）、バルプロ酸（ヒストンデアセチラーゼ阻害剤およびDNAメチル化阻害剤である）、およびアザ-2'-デオキシチジン（DNAメチル化阻害剤である）がある。
【００４０】
本開示の別の観点は、生体サンプルおよび少なくとも１つの形質導入可能物質を含有する組成物に関する（ここで、形質導入可能物質は生体サンプルに形質導入されている）。例えば組成物は以下を含有する：Foxp3を含有する形質導入可能物質（例えば、形質導入可能物質はFoxp3、Foxp3-11R、またはHis6-Foxp3-11Rである）およびT細胞（形質導入可能物質はT細胞に形質導入されている）；piPS細胞、および、１つまたはそれ以上の、Oct4、Klf4、Sox2、およびcMycおよびそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチドを含有する形質導入可能物質（例えば形質導入可能物質はOct4、Klf4、Sox2、cMyc、Oct4-11R、Klf4-11R、Sox2-11R、cMyc-11R、His6-Oct4-11R、His6-Klf4-11R、His6-Sox2-11R、またはHis6-cMyc-11Rである）；肝または膵外分泌細胞、および１つまたはそれ以上の、Ngn3、PDX1、MafA、NeuroD、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択されるポリペプチドを含有する形質導入可能物質（例えば形質導入可能物質はNgn3, PDX1、MafA、NeuroD、Ngn3-11R、PDX1-11R、MafA-11R、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、またはHis6-MafA-11Rである）（ここで、形質導入可能物質は肝または膵外分泌細胞に形質導入されている）；そして、グリア細胞、および１つまたはそれ以上の、pax6、ASCL1、Brn2、MYT1L、Neurod1、Neurod6、Prdm8、Npas4、Mef2c、Dlx1、Tbr1、ISL1、Foxp1、Foxp2、Nhlh2、Sox2、Brn4、Hes1、Hes5、Lhx2、Oligo2、Ngn2、Dlx2、Zic1、NAP1L2、Nrip3、Satb2、Chd5、Smarca1、Brm（Smarca2）、Brg1 （Smarca4）、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択されるポリペプチドを含有する形質導入可能物質（例えば形質導入可能物質はpax6、ASCL1、Brn2、MYT1L、Neurod1、Neurod6、Prdm8、Npas4、Mef2c、Dlx1、Tbr1、ISL1、Foxp1、Foxp2、Nhlh2、Sox2、Brn4、Hes1、Hes5、Lhx2、Oligo2、Ngn2、Dlx2、Zic1、NAP1L2、Nrip3、Satb2、Chd5、Smarca1、Brm、Brg1、pax6-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、MYT1L-11R、Neurod1-11R、Neurod6-11R、Prdm8-11R、Npas4-11R、Mef2c-11R、Dlx1-11R、Tbr1-11R、ISL1-11R、Foxp1-11R、Foxp2-11R、Nhlh2-11R、Sox2-11R、Brn4-11R、Hes1-11R、Hes5-11R、Lhx2-11R、Oligo2-11R、Ngn2-11R、Dlx2-11R、Zic1-11R、NAP1L2-11R、Nrip3-11R、Satb2-11R、Chd5-11R、Smarca1-11R、Brm-11R、Brg1-11R、His6-pax6-11R、His6-ASCL1-11R、His6-Brn2-11R、His6-MYT1L-11R、His6-Neurod1-11R、His6-Neurod6-11R、His6-Prdm8-11R、His6-Npas4-11R、His6-Mef2c-11R、His6-Dlx1-11R、His6-Tbr1-11R、His6-ISL1-11R、His6-Foxp1-11R、His6-Foxp2-11R、His6-Nhlh2-11R、His6-Sox2-11R、His6-Brn4-11R、His6-Hes1-11R、His6-Hes5-11R、His6-Lhx2-11R、His6-Oligo2-11R、His6-Ngn2-11R、His6-Dlx2-11R、His6-Zic1-11R、His6-NAP1L2-11R、His6-Nrip3-11R、His6-Satb2-11R、His6-Chd5-11R、His6-Smarca1-11R、His6-Brm-11R、またはHis6-Brg1-11Rである）（ここで、形質導入可能物質はグリア細胞に形質導入されている）。
【００４１】
本開示の別の観点は、形質導入可能物質を含有する組成物に生体サンプルを暴露することによって生体サンプルを再プログラミングする方法に関する。ある特定の態様では、好ましくは該方法は、選択的形質導入可能物質を含有する組成物に生体サンプルを暴露することによって、他の生体サンプルではなく、生物体内の特定の微小環境（例えば癌または腫瘍周辺の微小環境）内、またはその周辺の特定のタイプの生体サンプル（例えば癌または腫瘍細胞）（単数または複数）を再プログラミングする。
【００４２】
ある態様では、生体サンプルには生物体由来の細胞、細胞塊、組織、器官、生体が含まれる。生体サンプルは正常な健常サンプル、または異常を有する疾病サンプル（例えは癌または腫瘍）であってもよい。
【００４３】
生物体には、例えば微生物（例えば細菌）、真菌、植物、および動物（例えばヒト）が含まれる。
【００４４】
動物（例えばヒト）由来の器官には例えば以下がある：循環器（例えば心臓、血液、および血管）、消化器（例えば唾液腺、食道、胃、肝臓、胆嚢、膵臓、腸管、直腸、および肛門）、内分泌器官（例えば内分泌腺、例えば視床下部、下垂体、松果体、甲状腺、副甲状腺、および副腎）、外皮系（例えば皮膚、毛髪、および爪）、リンパ器官（例えばリンパ節、リンパ管、扁桃腺、咽頭扁桃腺、胸腺、および脾臓）、筋肉器官（例えば筋肉）、神経器官（例えば脳、脊髄、末梢神経、および神経）、生殖器官（例えば卵巣、卵管、子宮、膣、乳腺、精巣、精管、精嚢、前立腺、および陰茎）、呼吸器官（例えば咽頭、喉頭、気管、気管支、肺、および横隔膜）、骨格器官（例えば骨、軟骨、靱帯、および腱）、泌尿器系（例えば腎臓、尿管、膀胱、および尿道）。器官は正常または健常であるか、あるいは異常または非健常（例えば癌性）であってもよい。
【００４５】
植物体由来の器官には、例えば根、茎、葉、花、種子、および果実がある。
【００４６】
生体サンプル（例えば動物）由来の組織には結合組織、筋肉組織、神経組織、および上皮組織がある。組織は正常または健常であるか、あるいは異常または非健常（例えば癌性）であってもよい。生体サンプル（例えば植物）由来の組織には表皮、維管束組織、および基本組織がある。
【００４７】
細胞は原核細胞または真核細胞であってもよい。原核細胞には、例えば細菌がある。真核細胞には、例えば真菌、植物細胞、および動物細胞がある。動物細胞（例えば哺乳動物細胞またはヒト細胞）のタイプには、例えば以下がある：循環／免疫系または器官の細胞（例えばB細胞、T細胞（細胞傷害性T細胞、ナチュラルキラーT細胞、制御性T細胞、ヘルパーT細胞）、ナチュラルキラー細胞、顆粒球（例えば好塩基性顆粒球、好酸性顆粒球、好中性顆粒球、および過分葉好中球）、単球またはマクロファージ、赤血球（例えば網赤血球）、マスト細胞、血小板または巨核球、および樹状細胞）；内分泌系または器官の細胞（例えば甲状腺細胞（例えば甲状腺上皮細胞、傍濾胞細胞）、上皮小体細胞（例えば上皮小体主細胞、好酸性細胞）、副腎細胞（例えばクロム親和性細胞）、および松果腺細胞（例えば松果体細胞））；神経系または器官の細胞（例えばグリア芽細胞、（例えば星状膠細胞および乏突起膠細胞）、小膠細胞、巨大神経分泌細胞、星状細胞、ベッチェル細胞（boettcher cell）、および下垂体細胞（例えばゴナドトロピン産生細胞、副腎皮質刺激因子、甲状腺刺激ホルモン産生細胞、成長ホルモン産生細胞、および乳腺刺激ホルモン分泌細胞））；呼吸器系または器官の細胞（例えば肺細胞（I型肺細胞およびII型肺細胞）、クララ細胞、杯細胞、肺胞マクロファージ）；循環系または器官の細胞（例えば心筋細胞および周皮細胞）；消化系または器官の細胞（例えば胃主細胞、壁細胞、杯細胞、パネート細胞、G細胞、D細胞、ECL細胞、I細胞、K細胞、S細胞、腸管内分泌細胞、 腸クロム親和性細胞、APUD細胞、肝細胞（例えば 肝実質細胞およびクッパ-細胞））；外皮系または器官の細胞（例えば骨細胞（例えば骨芽細胞、骨細胞、および破骨細胞）、歯細胞（例えばセメント芽細胞およびエナメル芽細胞）、軟骨細胞（例えば軟骨芽細胞および軟骨細胞）、皮膚／毛細胞（例えば基質細胞、ケラチノサイト、およびメラニン形成細胞（母斑細胞））、筋肉細胞（例えば筋細胞）、含脂肪細胞、線維芽細胞、および腱細胞）、泌尿系または器官の細胞（例えば有足細胞、傍糸球体細胞、糸球体内メサンギウム細胞、糸球体外メサンギウム細胞、近位尿細管刷子縁細胞、および緻密斑細胞）、および生殖系または器官の細胞（例えば精子、セルトリ細胞、ライディッヒ細胞、卵子、卵母細胞）。
【００４８】
更に、細胞には哺乳動物幹細胞（胚性幹細胞、胎児幹細胞、人工多能性幹細胞、および成人幹細胞）が含まれる。幹細胞は、細胞周期の間も未分化の状態を保持し、特定のタイプの細胞に分化する能力を有する細胞である。幹細胞は全能性（omnipotent）幹細胞、多能性（pluripotent）幹細胞、複能性（multipotent）幹細胞、少能性（oligopotent）幹細胞、および単能性（unipotent）幹細胞であってもよく（Hans R. Scholer（2007）"The Potential of Stem Cells: An Inventory" in Nikolaus Knoepffler, Dagmar Schipanski、and Stefan Lorenz Sorgner. Humanbiotechnology as Social Challenge. Ashgate Publishing社、28頁参照）、これらはいずれも体細胞から誘導してもよい。幹細胞には癌幹細胞が含まれる。
【００４９】
ある特定の態様では、細胞はグリア細胞である。グリア細胞は神経細胞ではなく、ニューロンを取り巻き、これを支持、保護、および／または栄養補給を行う。グリア細胞にはマイクログリア、アストロサイト、オリゴデンドロサイト、上衣細胞、放射状グリア、シュワン細胞、衛星細胞、および腸管グリア細胞がある。ある特定の態様では、グリア細胞はアストロサイトである。
【００５０】
別の態様では、本明細書で使用する「生体サンプルの再プログラミング」は、生体サンプル（例えば細胞）の生体活性の調節、改変、もしくは変更、または生体サンプルの状態もしくは状況の調節、改変、もしくは変更と同義である、またはそれを指す。例えば、生体サンプル（例えば細胞）を形質導入可能物質に暴露することにより、細胞の生体活性（例えば細胞増殖、細胞分化、細胞代謝、細胞周期、細胞シグナル伝達、DNA複製、転写、RNAスプライシング、タンパク質合成、翻訳後修飾）が調節または改変されて、以下が生ずる：細胞増殖、（例えば前駆細胞から最終分化した細胞への）分化、（例えば最終分化した細胞から多能性幹細胞への）脱分化、（例えばあるタイプの最終分化した細胞から別のタイプの最終分化した細胞への）分化転換、（例えば最終分化した細胞から前駆細胞への）逆分化、（例えばあるタイプの前駆細胞から別のタイプの最終分化した細胞（天然の条件下では通常別のタイプの前駆細胞から誘導されるもの）への）決定転換、アポトーシス（例えば細胞または癌細胞の細胞死）、形態形成、および細胞運命の変更。別の例では、生体サンプルの状態は以下のように改変または変更されうる：異常または疾病状態から正常または健常状態へ（例えば癌細胞から非癌細胞へ）、あるタイプの細胞から別のタイプの細胞へ（例えば未分化幹細胞から分化した幹細胞または特殊化した細胞へ）、分化または特殊化した細胞から未分化細胞または幹細胞（例えば全能性幹細胞、多能性幹細胞、複能性幹細胞、少能性幹細胞、および単能性幹細胞）へ（例えば線維芽細胞から人工多能性幹細胞（iPSC）へ）、体細胞から幹細胞または人工幹細胞へ、ある状態の幹細胞から別の状態の幹細胞へ（例えば全能性幹細胞から多能性幹細胞へ）、あるタイプの分化した細胞から別のタイプの分化した細胞へ（例えばT細胞から制御性T細胞へ、膵外分泌細胞からインスリン産生β細胞へ）。
【００５１】
別の態様では、生体サンプルを形質導入可能物質に暴露し、再プログラミングさせる。生体サンプルはインビトロ、インビボ、またはエキソビボで暴露してもよい。例えば、生体サンプルのインビトロ暴露は、生存する生物体の外部環境中で（例えば細胞培養系または試験管内で）サンプルを形質導入可能物質と接触させることによって行う。生体サンプルのインビボ暴露は、サンプルを含有する生物体と物質を接触させるか、または（例えば投与によって）物質を生物内に導入することによって行う。形質導入可能物質は任意の既知の投与経路、例えば非経口（例えば皮下、腹腔内、静脈内（静脈内輸液、筋肉内注射、または皮内注射など）または非経口以外の（例えば経口、経鼻、眼内、舌下、直腸、または局所）経路で投与してもよい。生体サンプルのエキソビボ暴露は、生体サンプル（例えば細胞、組織、または器官）を生物体の体外に取り出し、形質導入可能物質と接触させ、同じ、または別の生物体に再び配することによって行う。エキソビボ暴露の例には、生体サンプルを生物体から取り出すこと、生体サンプルを形質導入可能物質に暴露すること、形質導入可能物質が形質導入された生体サンプルを生物体に再移植することが含まれる。
【００５２】
ある特定の態様では、OG2-MEF細胞をタンパク質Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11Rを含有する組成物に暴露し、人工多能性幹細胞（iPSC）に再プログラミングさせる。
【００５３】
ある特定の態様では、T細胞をFoxp3-11RまたはHis6-Foxp3-11Rを含有する組成物に暴露し、制御性T細胞（Treg細胞）に再プログラミングさせる。
【００５４】
ある特定の態様では、肝および／または膵外分泌細胞を、Ngn3-11R、PDX1-11R、MafA-11R、NeuroD-11R、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、His6-MafA-11R、およびHis6-NeuroD-11Rから成る群から選択される１つまたはそれ以上のタンパク質を含有する組成物に暴露し、インスリン産生細胞（例えばβ細胞）に再プログラミングさせる。ある特定の態様では、組成物は１つまたはそれ以上のアジュバント（例えば膵島増殖因子（例えばβセルリン））を更に含む。ある特定の態様では、組成物はHis6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rを含有する。ある特定の態様では、組成物はHis6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、His6-MafA-11R、およびβセルリンを含有する。特定の機構に拘束されることは意図しないが、それらの再プログラミングが決定転換および／または分化転換によって生ずることも企図される。
【００５５】
ある特定の態様では、グリア細胞（例えばアストロサイト）を、以下から成る群から選択される１つまたはそれ以上のタンパク質を含有する組成物に暴露し：pax6-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、MYT1L-11R、Neurod1-11R、Neurod6-11R、Prdm8-11R、Npas4-11R、Mef2c-11R、Dlx1-11R、Tbr1-11R、ISL1-11R、Foxp1-11R、Foxp2-11R、Nhlh2-11R、Sox2-11R、Brn4-11R、Hes1-11R、Hes5-11R、Lhx2-11R、Oligo2-11R、Ngn2-11R、Dlx2-11R、Zic1-11R、NAP1L2-11R、Nrip3-11R、Satb2-11R、Chd5-11R、Smarca1-11R、Brm-11R、Brg1-11R、His6-pax6-11R、His6-ASCL1-11R、His6-Brn2-11R、His6-MYT1L-11R、His6-Neurod1-11R、His6-Neurod6-11R、His6-Prdm8-11R、His6-Npas4-11R、His6-Mef2c-11R、His6-Dlx1-11R、His6-Tbr1-11R、His6-ISL1-11R、His6-Foxp1-11R、His6-Foxp2-11R、His6-Nhlh2-11R、His6-Sox2-11R、His6-Brn4-11R、His6-Hes1-11R、His6-Hes5-11R、His6-Lhx2-11R、His6-Oligo2-11R、His6-Ngn2-11R、His6-Dlx2-11R、His6-Zic1-11R、His6-NAP1L2-11R、His6-Nrip3-11R、His6-Satb2-11R、His6-Chd5-11R、His6-Smarca1-11R、His6-Brm-11R、およびHis6-Brg1-11R；そして、ニューロンに再プログラミングする。ある特定の態様では、組成物は１つまたはそれ以上のアジュバント、例えばエピジェネティック薬（例えばトリコスタチンA、バルプロ酸、アザ-2'-デオキシチジン）を更に含有する。ある特定の態様では、組成物はNgn2-11R、Dlx2-11R、Neurod6-11R、Satb2-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、Zic1-11R、Npas4-11R、His6-Ngn2-11R、His6-Dlx2-11R、His6-Neurod6-11R、His6-Satb2-11R、His6-ASCL1-11R、His6-Brn2-11R、His6-Zic1-11R、His6-Npas4-11R、または任意のそれらの組み合わせを含有する。特定の機構に拘束されることは意図しないが、それらの再プログラミングが決定転換および／または分化転換によって生ずることも企図される。
【００５６】
本開示の別の観点は、形質導入可能物質を含有する組成物を生物体に投与することによって生物体における疾病または症状を治療、予防、または低減させる方法に関する。ある態様では、組成物は形質導入可能物質を含有する医薬組成物である。ある特定の態様では、組成物は選択的形質導入可能物質を含有する。疾病または症状の治療、予防、または低減は生物体中の生体サンプル（例えば細胞、組織、または器官）の変化または再プログラミングを伴う。
【００５７】
本開示はまた、生物体における疾病または症状を治療、予防、または低減するための薬剤の製造における形質導入可能物質の使用法を提供する。ある特定の態様では、形質導入可能物質は選択可能な形質導入可能物質である。疾病または症状の治療、予防、または低減は、生物中の生体サンプル（例えば細胞、組織、または器官）の変化または再プログラミングを伴う。
【００５８】
ある特定の態様では、該方法または該薬剤によって治療できる疾病または症状には、限定されるわけではないが以下がある：腫瘍、癌、代謝障害または症状（例えば１型糖尿病、２型糖尿病、および肥満）、炎症性症状、心臓病、神経変性疾患（例えば貧血、筋萎縮性側索硬化症、脊髄損傷、熱傷、または関節炎）、自己免疫疾患または症状（例えば急性播種性脳脊髄炎（ADEM）、アジソン病、円形脱毛症、強直性脊椎炎、抗リン脂質抗体症候群（APS）、貧血症(例えば自己免疫性溶血性貧血および悪性貧血)、関節炎、乾癬性関節炎、リウマチ性関節炎、１型糖尿病、自己免疫性肝炎、自己免疫性内耳疾患、水疱性類天疱瘡、セリアック病、シャーガス病、慢性閉塞性肺疾患、クローン病、皮膚筋炎、子宮内膜症、グッドパスチャー症候群、グレーブス病、ギラン・バレー症候群（GBS）、橋本病、化膿性汗腺炎、川崎病、IgA腎症、特発性血小板減少性紫斑病、間質性膀胱炎、エリテマトーデス、混合性結合組織病、モルフェア、多発性硬化症（MS）、重症筋無力症、ナルコレプシー、神経性筋強直症、尋常性天疱瘡、乾癬、多発性筋炎、原発性胆汁性肝硬変、統合失調症、強皮症、シェーグレン症候群、全身硬直症候群、側頭動脈炎（“巨細胞性動脈炎”）、潰瘍性大腸炎、血管炎、白斑、およびウェゲナー肉芽腫症）。
【００５９】
例えば、腫瘍を有する生物体に形質導入可能物質、または形質導入可能物質から製造した薬剤を投与し、腫瘍細胞のアポトーシスを活性化する、または腫瘍細胞の化学療法、放射線療法、もしくは癌治療薬に対する感受性を高めてもよいことが企図される。
【００６０】
ある特定の態様では、形質導入可能物質、または形質導入可能物質から製造した薬剤を生物体に投与して免疫系を亢進または減弱させ、それによって免疫関連疾患または炎症性疾患を治療または予防してもよい。例えば、タンパク質Foxp3-11RまたはHis6-Foxp3-11RがT細胞に形質導入され、プログラミングされてTreg細胞となり、それによって免疫系の過剰反応が抑制され、自己免疫疾患の治療となる。
【００６１】
ある特定の態様では、形質導入可能物質、または形質導入可能物質から製造した薬剤を生物体に投与し、神経学的疾患または症状、例えば虚血性および出血性脳卒中、脊髄損傷、脳外傷、ハンチントン病、アルツハイマー病、パーキンソン病、統合失調症、自閉症、運動失調、筋萎縮性側索硬化症、ルー・ゲリック病、ライム病、髄膜炎、片頭痛、運動ニューロン疾患、ニューロパシー、疼痛、脳損傷（前頭葉損傷、頭頂葉損傷、側頭葉損傷、および後頭葉損傷）、脳機能障害（例えば失語症、構音障害、失行症、失認症、健忘症）、脊髄障害（例えば脊髄損傷、脊髄炎症、脊髄病変）、末梢神経系障害、脳神経障害、自律神経系障害、発作性疾患（例えばてんかん）、運動障害（例えばパーキンソン病）、睡眠障害、頭痛（例えば片頭痛）、腰痛、頸部痛、神経障害性疼痛、せん妄および認知症（例えばアルツハイマー病）、浮動性および回転性めまい、昏迷および昏睡、頭部損傷、卒中（例えば脳血管発作）、神経系腫瘍（例えば神経膠腫）、多発性硬化症（MS）および他の脱髄疾患、脳または脊髄の感染症（例えば髄膜炎）、およびプリオン病（例えば狂牛病）を治療してもよい。
【００６２】
例えば、神経学的疾患を治療するため、または損傷したニューロンを治療するために、以下から成る群から選択されるポリペプチドまたはそれらのポリヌクレオチドを含有する組成物をグリア細胞に形質導入して、それらの細胞をニューロンに再プログラミングさせる：pax6-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、MYT1L-11R、Neurod1-11R、Neurod6-11R、Prdm8-11R、Npas4-11R、Mef2c-11R、Dlx1-11R、Tbr1-11R、ISL1-11R、Foxp1-11R、Foxp2-11R、Nhlh2-11R、Sox2-11R、Brn4-11R、Hes1-11R、Hes5-11R、Lhx2-11R、Oligo2-11R、Ngn2-11R、Dlx2-11R、Zic1-11R、NAP1L2-11R、Nrip3-11R、Satb2-11R、Chd5-11R、Smarca1-11R、Brm-11R、Brg1-11R、His6-pax6-11R、His6-ASCL1-11R、His6-Brn2-11R、His6-MYT1L-11R、His6-Neurod1-11R、His6-Neurod6-11R、His6-Prdm8-11R、His6-Npas4-11R、His6-Mef2c-11R、His6-Dlx1-11R、His6-Tbr1-11R、His6-ISL1-11R、His6-Foxp1-11R、His6-Foxp2-11R、His6-Nhlh2-11R、His6-Sox2-11R、His6-Brn4-11R、His6-Hes1-11R、His6-Hes5-11R、His6-Lhx2-11R、His6-Oligo2-11R、His6-Ngn2-11R、His6-Dlx2-11R、His6-Zic1-11R、His6-NAP1L2-11R、His6-Nrip3-11R、His6-Satb2-11R、His6-Chd5-11R、His6-Smarca1-11R、His6-Brm-11R、およびHis6-Brg1-11R、およびそれらを任意に組み合わせたもの。特定の機構に拘束されることは意図しないが、それらの再プログラミングが決定転換および／または分化転換によって生ずることも企図される。ある特定の態様では、Ngn2-11R、Dlx2-11R、Neurod6-11R、Satb2-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、Zic1-11R、Npas4-11R、His6-Ngn2-11R、His6-Dlx2-11R、His6-Neurod6-11R、His6-Satb2-11R、His6-ASCL1-11R、His6-Brn2-11R、His6-Zic1-11R、His6-Npas4-11R、またはそれらを任意に組み合わせたものから成る群から選択されるポリペプチドを含有する組成物をアストロサイトに形質導入し、それらの細胞をニューロンに再プログラミングさせる。
【００６３】
ある特定の態様では、１つまたはそれ以上のアジュバント、例えばエピジェネティック薬（例えばトリコスタチンA、バルプロ酸、アザ-2'-デオキシチジン）も生物体に投与する。
【００６４】
本開示の別の観点は、iPSC、胚性幹細胞、または他のタイプの幹細胞もしくは前駆細胞を特定のタイプの体細胞または前駆細胞に再プログラミングする方法に関し、これは種々の疾病または症状（例えば神経学的障害、貧血、神経変性疾患、癌、筋萎縮性側索硬化症、脊髄損傷、熱傷、心臓病、糖尿病、および関節炎）の細胞療法として開発することができる。幹細胞または前駆細胞は、制御された分化または再プログラミングのために形質導入可能物質に暴露する前は、患者特異的または患者非特異的であってもよく、分子の欠損が修復されてもされなくてもよい。再プログラミングされた細胞は、濃縮、精製、または操作した後、患者に再移植してもよい。
【００６５】
本開示の別の観点は、iPSC、胚性幹細胞、または他のタイプの幹細胞もしくは前駆細胞を再プログラミングしてある特定のタイプの体細胞または前駆細胞にする方法に関し、該方法は薬剤スクリーニング、メカニズム研究、毒性アッセイ、または他の研究のための疾病モデルとして、また、創薬および薬剤開発の手段として使用することができる。例えば、該方法は以下を含む：iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を形質導入可能物質を含有する組成物に暴露し、iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞へ再プログラミングさせること；移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞を生体サンプルまたは生物体に移植すること；生体サンプルまたは生物体を分化させて疾病モデルとすること。別の例では、該方法は以下を含む：形質導入可能物質を用いて患者に特異的な細胞をiPSCへ再プログラミングさせること；形質導入可能物質を用いて、または用いずに患者特異的iPSCと異なるタイプの細胞を更に作製すること；および、患者特異的iPSCまたはiPSCから誘導された細胞を用いて疾病モデルを開発すること。別の例では、薬剤スクリーニングまたは毒性モデルを開発する方法は以下を含む：形質導入可能物質を用いて体細胞、前駆細胞、または多能性細胞をiPSCへ再プログラミングさせること；形質導入可能物質への暴露を用いて、または用いずにiPSCと異なるタイプの細胞を更に作製すること；および、iPSCおよび／またはiPSCから誘導された細胞を用いて種々の化合物の効果および／または毒性をスクリーニングすること。
【００６６】
本開示の別の観点は、種々の疾病または症状のための細胞療法の開発法に関し、該方法は以下の段階を含む：形質導入可能物質を用いてiPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を移植可能な体細胞または前駆細胞へ再プログラミングすること；移植可能な体細胞または前駆細胞を生体サンプルまたは生物体に移植すること；移植可能な体細胞または前駆細胞の治療効果を評価すること。
【００６７】
本開示の別の観点は、エフェクタードメインを同定する方法に関し、該方法は以下の段階を含む：被験エフェクタードメインを既知の形質導入ドメインに共有結合させて被験形質導入可能分子を作製すること；被験分子を生体サンプルに暴露させること；および生体サンプルの再プログラミングを測定して、被験エフェクタードメインが生体サンプルに変化を与えるか否かを明らかにすること。また、本開示の別の観点は、形質導入可能ドメインを同定する方法に関し、該方法は以下の段階を含む：既知のエフェクタードメインを被験形質導入ドメインに共有結合させて被験形質導入可能分子を作製すること；被験分子を生体サンプルに暴露させること；被験分子の位置または生体サンプルの再プログラミング効率を測定して、被験形質導入ドメインが生体サンプル内にエフェクタードメインを形質導入できるか否かを明らかにすること。
【実施例】
【００６８】
以下の実施例は請求する本明細書をより良く説明するために提供するものであり、いかなる様にも本発明の範囲を制限するものと解釈すべきではない。以下に記載する具体的な組成物、物質、および方法は全て、全部または一部として、本発明の範囲内に含まれる。それらの具体的な組成物、物質、および方法は本発明を制限することを意図するものではなく、単に本発明の範囲内に含まれる具体的な態様の例証である。当業者は発明に関する能力を駆使することなく、また、本発明の範囲から逸脱することなく、同等の組成物、物質、および方法を開発しうる。理解されるように、本明細書に記載する方法に多くの改変を、本発明の範囲内に留まりつつ、施与することができる。出願人は、それらの改変が本発明の範囲内に包含されることを意図する。
【００６９】
実施例１：体細胞から人工多能性幹細胞（iPSC）への再プログラミング
１．ａ 形質導入可能物質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11Rの作製
ポリアルギニン・タンパク質形質導入ドメインを再プログラミング・タンパク質、Oct4、Sox2、Klf4、およびcMycのそれぞれのC末端にSEQ ID NO:55を介して融合させ、融合タンパク質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11Rを作製した（図１Ａ）。これらのポリアルギニン融合タンパク質をE. coli中で封入体として発現させ、その後可溶化、リフォールディング、および更なる精製を行って、形質導入可能物質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11Rを得た。質量分析およびウェスタンブロッティングによってタンパク質の同一性を確認した（図１Ｂ）。
【００７０】
１．ｂ．形質導入可能物質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11Rの細胞侵入性および安定性
形質導入可能物質（Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、またはcMyc-11R）を種々の濃度で6-72時間、マウス胎児線維芽（MEF）細胞に添加した。免疫細胞化学により、細胞の形態およびタンパク質の存在を測定した。形質導入可能物質は0.5-8μg/mlの濃度で6時間以内に細胞に入り込み、核に移行することが観察された（図２)。更に、形質導入されたタンパク質は48時間までの間、細胞内でかなり安定であった（図３）。
【００７１】
１．ｃ．OG2/Oct4-GFPレポーターMEF細胞の再プログラミング
上述のタンパク質形質導入条件を用いてOG2/Oct4-GFPレポーターMEF細胞を再プログラミングした。細胞には4サイクルの処理を行った。各サイクルで、まず線維芽細胞（最初に6ウェルプレートに5x104細胞／ウェルの密度で播種した）を形質導入可能物質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11R（mESC培養液（1mM バルプロ酸（VPA。ヒストン脱アセチル化酵素１（HDAC1）の阻害剤）含有または未含有）中、8μg/ml）で一晩処理した後、形質導入可能物質およびVPAを含有しない同培養液に交換し、更に36時間培養してから次の処理サイクルに移行した。形質導入可能物質のタンパク質形質導入の反復が完了した後、処理した細胞を放射線照射したMEF支持細胞上に移し、コロニーが現れるまで（およそ30-35日目）mESC培養液中に保持した（図４Ａ）。細胞にOct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11Rを形質導入し、VPAで処理した場合は、5x104細胞当たり３個のGFP+コロニーが得られ、細胞にそれぞれOct4-11R、Sox2-11R、またはKlf4-11Rを形質導入し、VPAで処理した場合は、5x104細胞当たり１個のGFP+コロニーが得られた。次いで、これらのGFP+コロニーを慣例的なmESC培養条件下で継代してpiPS細胞を得、更にキャラクタライズを行った。
【００７２】
精製したマウスpiPS細胞は20継代以上の間、安定に増殖し、標準的なmES細胞と形態学的に識別不能であり、緻密なドーム型の小型コロニーを形成した（図４Ｂおよび４Ｃ）。それらは、免疫細胞化学および染色によって試験される典型的な多能性マーカー（ALP（図４Ｄ）、Oct4、Nanog、Sox2、およびSSEA1（図４Ｅ））を発現した。RT-PER分析によって、これらの多能性マーカーおよび更なる多能性遺伝子の内因性遺伝子発現を確認した（図４Ｆ）。単一細胞生存アッセイでも、支持細胞未含有およびN2/B27既知組成条件でpiPS細胞がOct4陽性コロニーとして効率的にコロニーを形成することが確認された。更に、Oct4プロモーターの亜硫酸水素ゲノムシークエンシングにより、piPS細胞ではmES細胞と同様にジメチル化が起こるが、MEFのOct4プロモーターは高メチル化されることが明らかになった（図４Ｇ）。この結果は、これらのpiPS細胞における多能性転写プログラムの再活性化を更に支持している。
【００７３】
piPS細胞の発生能を試験するため、胚葉体（EB）を用いる標準的なインビトロ分化または既知組成培地での単層培養による段階的分化、並びにインビボのキメラ形成能アッセイを行った。piPS細胞は懸濁液中で効率的にEBを形成し、３つの一次胚葉で細胞に分化したが、それらには以下がある：原始内胚葉（AFP、Sox17）、前腸内胚葉（FoxA2）、膵臓細胞-内胚葉（PDX1、Pax6）、中胚葉（ブラキュリ）、および、神経細胞（Sox1）およびニューロン（βIII-チューブリン）-外胚葉（図５および６Ａ）。これらのpiPS細胞は８細胞期胚との凝集後、胚盤胞の内部細胞塊に効率的に導入され、凝集した胚をマウスに移植した後、インビボで生殖系の寄与を受けてキメラを形成することが、７つの胚のうち２つの生殖腺組織でOct4-GFP+細胞が観察されたことから示唆された（図６Ｂ下段）。これらのインビトロおよびインビボでの特性を考え合わせ、精製された形質導入物質、Oct4-11R、Sox2-11R、Klf4-11R、およびcMyc-11RによってMEFを慣例的なmES細胞と形態学的および機能的に類似したpiPS細胞へ再プログラミングすることが可能であることが裏付けられる。
【００７４】
実施例２ マウスにおける形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rによる肝および膵外分泌細胞からインスリン産生β細胞への再プログラミング
ポリアルギニン・タンパク質形質導入ドメインを各再プログラミング・タンパク質（Ngn3、PDX1、およびMafA）のC末端にリンカー（SEQ ID NO:55）を介して融合させ、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rを作製した（図７）。His6（SEQ ID NO:59）はタンパク質精製を容易にするために含有させた。これらのポリアルギニン融合タンパク質を封入体としてE. coliで発現させ、その後可溶化、リフォールディング、および更なる精製を行って、形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rを作製した。質量分析およびウェスタンブロッティングによってタンパク質の同一性を確認した。
【００７５】
６検体のCD-1マウス（Charles River Laboratory）を２群（処理群およびコントロール群）に分けた。形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R（1mg/kg）、His6-PDX1-11R（1mg/kg）、His6-MafA-11R（1mg/kg）を処理群（マウス-4、マウス-5、およびマウス-6）の各マウスに腹腔内（IP）注射し、コントロール群（マウス-1、マウス-2、およびマウス-3）の各マウスにはBSA（1mg/kg）を注射した。針を各マウスの腹膜内に穿通させた際、緑褐色または黄色の吸引液は観察されなかった。注射は毎日、7日間反復した。処理群およびコントロール群のいずれのマウスも、全ての注射の完了後３日目に屠殺した。マウス肝臓および膵臓を1X PBSで洗浄し、4% パラホルムアルデヒドで一晩固定した。その後、肝臓および膵臓組織を標準的なパラフィン包埋プロトコルによって処理した。組織用ミクロトームを用いて通常の方法で厚さ5マイクロの組織切片を調製し、標準的な組織ガラススライド上にマウントした。組織切片の処理の際、組織中のワックスをキシレンで溶解した。組織の切片化、組織染色、および免疫組織化学的染色を慣例的な方法を用いて行った。間接蛍光抗体（IFA）アッセイでは、スライドを0.05% Tween-20（TBST）および3% BSAを用いて室温で１時間ブロッキングし、マウス抗インスリン抗体（Invitrogen）と共に４℃で一晩インキュベートした。スライドをPBS（室温、15分間）で３回洗浄し、フルオレセインイソチオシアネート（FITC）コンジュゲート・ブタ抗マウス抗体（KPL）と共に室温で２時間インキュベートした。同じ濃度のマウスIgGをアイソタイプ・コントロールとして用いた。抗DAPI抗体を核マーカーとしてスライドに添加した。上記と同様にスライドを洗浄し、水性マウント液（Biomeda、カリフォルニア州フォスターシティ）でマウントした。内皮マーカーを顕微鏡（Olympus BX51、カリフォルニア州サンディエゴ）下で同定し、マージした細胞をMicrosuite Biological Suiteプログラム（Olympus BX51、カリフォルニア州サンディエゴ）で分析した（図８-１１）。結果は、コントロール群（図８）に比較して処理群では肝臓においてより多くのインスリン産生細胞が見られることを示している（図９）。コントロール群の膵臓ではインスリン産生細胞塊が観察されたが（図１０）、処理群の膵臓ではより広い範囲でインスリン産生細胞が観察された（図１１）。従って、結果は、形質導入可能物質、His6-Ngn3-11R、His6-PDX1-11R、およびHis6-MafA-11Rでの処理によって肝臓および／または膵臓細胞がインスリン産生細胞に転換されたことを示している。
【００７６】
実施例３ T細胞の再プログラミングおよび形質導入可能物質Foxp3を用いるそれらのTreg細胞へのプログラム
ポリアルギニン・タンパク質形質導入ドメインを各再プログラミング・タンパク質Fox3のC末端にリンカー（SEQ ID NO:55）を介して融合させ、His6-Foxp3-11Rを作製した（図７）。タンパク質精製を容易にするために,His6（SEQ ID NO:59）を含有させた。ポリアルギニン融合タンパク質を封入体としてE. coliで発現させ、その後可溶化、リフォールディング、および更なる精製を行って、形質導入可能物質、His6-Foxp3-11Rを得た。ウェスタンブロッティングによってタンパク質の同一性を確認した。
【００７７】
100mlの健常ヒト血液をドナーから採取し、Histopaque-1077（Sigma-Aldrich、ミズーリ州セントルイス）を用い、密度勾配遠心分離によって末梢血単核細胞（PBMC）を単離した。磁気ビーズ分離（Miltenyi Biotec、カリフォルニア州オーバーン）によってCD14+単球を分離した。簡潔に記載すると、108個のPBMCを200μLの抗CD14マイクロビーズ（Miltenyi Biotec）と共に氷中で30分間インキュベートした。細胞を冷1X PBS（2% FCS含有）で洗浄し、300gで10分間遠心分離した後、1X PBS（2% FCS含有）に再懸濁した。細胞懸濁液を磁気カラムに適用し、1X PBS（2% FCS含有）で3回洗浄して未結合の細胞を溶出除去した。300gで10分間遠心分離し、PBMC/mono-を回収した。
【００７８】
PBMC/mono-を6ウェルプレート（Becton Dickinson、メリーランド州ゲイサーズバーグ）で、10% FBS、非必須アミノ酸、2mM グルタミン、1mM ピルビン酸ナトリウム、25mM HEPES、200ユニット/ml ペニシリン、およびストレプトマイシンを含有する培養液中、37℃、5% CO2でインキュベートした。1時間培養後、His6-Foxp3-11R（10μg/ml、20μg/ml、または50μg/ml）を細胞に添加した。別のウェルにBSA（100μg/ml）を添加してコントロールとした。2日間培養後、同じ濃度のHis6-Foxp3-11RまたはBSAを添加した。5日間培養後、細胞をPBSで2回洗浄した。細胞を100μLに再懸濁し、ウサギ抗ヒトCD25を添加した（90分間）。細胞を冷1X PBS（2% FBS含有）で3回洗浄した後、PEコンジュゲート・マウス抗ヒトCD4およびFITCコンジュゲート・ヤギ抗ウサギIgGを、氷中60分間、細胞に添加した。PEコンジュゲート・マウスIgGおよびウサギIgGを別の群の細胞と共にインキュベートし、アイソタイプ・コントロールとした。細胞をPBSで洗浄し、Beckman Coulter FC500血球計数器とCytomics CXPソフトウェア（Beckman Coulterカリフォルニア州フラートン）を用いてフローサイトメトリー分析を行った（図１２および１３）。結果から、形質導入可能物質、His6-Foxp3-11Rでの処理によってCD4+CD25+T細胞（Treg細胞）が劇的に増加し、増加はタンパク質用量依存的であることが明らかになった。
【００７９】
100mlの健常ヒト血液をドナーから採取し、Histopaque-1077（Sigma-Aldrich、ミズーリ州セントルイス）を用い、密度勾配遠心分離によって末梢血単核細胞（PBMC）を単離した。PBMC/mono-を6ウェルプレート（Becton Dickinson、メリーランド州ゲイサーズバーグ）で、10% FBS、非必須アミノ酸、2mM グルタミン、1mM ピルビン酸ナトリウム、25mM HEPES、200ユニット/ml ペニシリン、およびストレプトマイシンを含有する培養液中、37℃、5% CO2でインキュベートした。1時間培養後、Foxp3（10μg/ml、50μg/ml、または100μg/ml）を細胞に添加した。別のウェルにBSA（100μg/ml）を添加してコントロールとした。2日間培養後、同じ濃度のFoxp3またはBSAを添加した。5日間培養後、細胞をPBSで2回洗浄した。細胞を100μLに再懸濁し、ウサギ抗ヒトCD25を添加した（90分間）。細胞を冷1X PBS（2% FBS含有）で3回洗浄した後、PEコンジュゲート・マウス抗ヒトCD4およびFITCコンジュゲート・ヤギ抗ウサギIgGを、氷中60分間、細胞に添加した。PEコンジュゲート・マウスIgGおよびウサギIgGを別の群の細胞と共にインキュベートし、アイソタイプ・コントロールとした。細胞をPBSで洗浄し、Beckman Coulter FC500血球計数器とCytomics CXPソフトウェア（Beckman Coulterカリフォルニア州フラートン）を用いてフローサイトメトリー分析を行った（図１４-１７）。結果から、形質導入可能物質、His6-Foxp3-11Rでの処理によってCD4+CD25+T細胞（Treg細胞）が劇的に増加し、増加はタンパク質用量依存的であることが明らかになった。
【００８０】
実施例４ 形質導入可能物質を用いるアストロサイトの再プログラミングおよびニューロンへの再プログラム
ポリアルギニンタンパク質形質導入ドメインを、各再プログラミングタンパク質（Ngn2およびDlx2）のC末端にリンカー（SEQ ID NO:55）を介して融合させ、His6-Ngn2-11R（SEQ ID NO: 71）およびHis6-Dlx2-11R（SEQ ID NO: 72）を作製した（図７）。タンパク質の精製を容易にするために、His6（SEQ ID NO:59）を含有させた。これらのポリアルギニン融合タンパク質を封入体としてE. coliで発現させ、その後可溶化、リフォールディング、および更なる精製を行って、形質導入可能物質、His6-Ngn2-11RおよびHis6-Dlx2-11Rを得た。ウェスタンブロッティングによってタンパク質の同一性を確認した。
【００８１】
マウス・アストロサイトを24ウェルプレートに播種し、形質導入タンパク質（His-Ngn2-11R、His-Dlx2-11R、またはその両方）を1μg/mlの濃度で含有する神経再プログラミング培地中で連続10日間培養した。培地は毎日交換した。11日目に細胞を神経分化培地に転換した。18日目に細胞を固定し、免疫染色によって分析した。
【００８２】
細胞をTuj1抗体およびDAPIで染色した。Tuj1（β-チューブリンIII）はニューロンのマーカーであり、DAPIはDNAに化学的に結合する核マーカーである。図１８に示すように、His-Ngn2-11RまたはHis-Dlx2-11Rタンパク質での単独処理では、アストロサイトの一部がニューロンに再プログラミングされる（Tuj1抗体からの緑色蛍光で標識されている部分）。しかしながら、最も顕著な再プログラミング効果を示したのは両方のタンパク質で共処理した場合であった。また、His-Ngn2-11RおよびHis-Dlx2-11Rでの処理によって新たに生成されたニューロンは、より成熟した段階を示している。
【図１９ａ−ｅ】
【図１９ｆ−ｊ】
【図１９ｋ−ｏ】
【図１９ｐ−ｖ】
【図１９ｗ−ｚ】
【図１９ａａ】
【図１９ａｂ−ａｃ】
【図１９ａｄ−ａｅ】
【図２０ａ−ｄ】
【図２０ｅ−ｈ】
【図２０ｉ−ｍ】
【図２０ｎ−ｓ】
【図２０ｔ−ｙ】
【図２０ｚ】
【図２０ａａ−ａｂ】
【図２０ａｃ−ａｄ】
【図２０ａｅ】
【図２１ａ−ｄ】
【図２１ｅ−ｈ】
【図２１ｎ−ｓ】
【図２１ｔ−ｙ】
【図２１ｚ】
【図２１ａａ−ａｂ】
【図２１ａｃ−ａｄ】
【図２１ａｅ】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エフェクタードメインを含有する形質導入可能物質であって、エフェクタードメインは、ポリペプチド、小分子、またはポリヌクレオチドであり、ポリペプチドは、pax6、ASCL1、Brn2、MYT1L、Neurod1、Neurod6、Prdm8、Npas4、Mef2c、Dlx1、Tbr1、ISL1、Foxp1、Foxp2、Nhlh2、Sox2、Brn4、Hes1、Hes5、Lhx2、Oligo2、Ngn2、Dlx2、Zic1、NAP1L2、Nrip3、Satb2、Chd5、Smarca1、Brm、Brg1、それらのホモログ配列、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択される、上記形質導入物質。
【請求項２】
Oct4、Klf4、Lin28、Nanog、cMyc、Ngn3、PDX1、MafA、NeuroD、Foxp3、それらのホモログ配列、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択されるタンパク質を更に含有する、請求項１記載の形質導入可能物質。
【請求項３】
ホモログ配列は群中の少なくとも１つと少なくとも70％のアミノ酸配列同一性を有する配列を意味する、請求項１記載の形質導入可能物質。
【請求項４】
ホモログ配列は郡中の少なくとも１つと実質的に同じ活性を有する、請求項３記載の形質導入可能物質。
【請求項５】
形質導入ドメインを更に含有する、請求項１記載の形質導入可能物質。
【請求項６】
形質導入ドメインは、エフェクタードメインに共有結合、非共有結合、またはリンカーを介して結合している、請求項５記載の形質導入可能物質。
【請求項７】
エフェクタードメインは本質的に形質導入可能である、請求項１記載の形質導入可能物質。
【請求項８】
エフェクタードメインは、Ngn2、Dlx2、それらのホモログ配列、および任意のそれらの組み合わせから選択される、請求項１記載の形質導入可能物質。
【請求項９】
エフェクタードメインは、SEQ ID NO:67、SEQ ID NO:68、それらのホモログ配列、およびそれらの組み合わせから成る群から選択されるアミノ酸配列を有する、請求項８記載の形質導入可能物質。
【請求項１０】
形質導入ドメインは、タンパク質形質導入ドメイン、細胞侵入性ペプチド、細胞浸透性ペプチド、活性化可能細胞侵入性ペプチド、細胞標的化ペプチド、およびポリマーから成る群から選択される、請求項５記載の形質導入可能物質。
【請求項１１】
タンパク質形質導入ドメインは、TAT、ポリアルギニン、ペネトラチン、アンテナペディア、VP22、トランスポータン、MAP、MTS、PEP-1、Arg/Trp類似体、RRWRRWWRRWWRRW、ポリグアニジン・ペプトイド、本質的タンパク質形質導入ドメイン、SEQ ID NO:56、SEQ ID NO:57、HIV-1 Rev、フロックハウスウィルス外殻ペプチド、DNA結合ペプチド、c-Fos、c-Jun、酵母GCN4、および融合HA2ペプチドから成る群から選択される、請求項１０記載の形質導入可能物質。
【請求項１２】
細胞標的化ペプチドは、NGR、RGD、SEQ ID NO:45、SEQ ID NO:46、SEQ ID NO:47、SEQ ID NO:48、SEQ ID NO:49、SEQ ID NO:50、SEQ ID NO:51、SEQ ID NO:52, SEQ ID NO:53、SEQ ID NO:54、およびSEQ ID NO:58から成る群から選択されるアミノ酸配列を有するペプチドである、請求項１０記載の形質導入可能物質。
【請求項１３】
ポリマーは、カチオン性脂質ポリマーおよびナノ粒子から成る群から選択される、請求項１０記載の形質導入可能物質。
【請求項１４】
形質導入可能物質は、１つもしくはそれ以上の特定の生体サンプルに選択的に形質導入される能力を有するか、または特定の生体サンプル周辺環境において形質導入可能となる能力を有する、請求項１記載の形質導入可能物質。
【請求項１５】
リンカーはSEQ ID NO:55のアミノ酸配列を有する、請求項６記載の形質導入可能物質。
【請求項１６】
タンパク質形質導入ドメインはポリアルギニンである、請求項１５記載の形質導入可能物質。
【請求項１７】
形質導入可能物質は、SEQ ID NO:69、SEQ ID NO:70、それらのホモログ配列、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択されるアミノ酸配列を有するポリペプチドを含有する、請求項１６記載の形質導入可能物質。
【請求項１８】
エフェクタードメインまたは形質導入ドメインの機能を妨害しない１つまたはそれ以上のモチーフを更に含有する、請求項５記載の形質導入可能物質。
【請求項１９】
モチーフはエフェクタードメインまたは形質導入ドメインに共有結合で連結されている、請求項１８記載の形質導入可能物質。
【請求項２０】
モチーフはSEQ ID NO:59のアミノ酸配列を有する、請求項１９記載の形質導入可能物質。
【請求項２１】
形質導入可能物質は、SEQ ID NO:71、SEQ ID NO:72、それらのホモログ配列、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択されるアミノ酸配列を有するポリペプチドを含有する、請求項２０記載の形質導入可能物質。
【請求項２２】
生体サンプルを再プログラミングする方法であって、
生体サンプルを少なくとも１つの請求項１記載の形質導入可能物質に暴露すること
を含む、上記方法。
【請求項２３】
生物学的物質は、生物体由来の細胞、組織、または器官である、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
生物体は、微生物、植物、または動物である、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
生体サンプルは、増殖、分化、分化転換、逆分化、決定転換、脱分化、アポトーシス、または形態形成を引き起こすよう再プログラミングされる、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
細胞が再プログラミングされて第１のタイプの細胞から第２のタイプの細胞に変化する、請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
第１のタイプの細胞がグリア細胞であり、第２のタイプの細胞がニューロンである、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
第１のタイプの細胞がアストロサイトであり、第２のタイプの細胞がニューロンである、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
形質導入可能物質は、pax6-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、MYT1L-11R、Neurod1-11R、Neurod6-11R、Prdm8-11R、Npas4-11R、Mef2c-11R、Dlx1-11R、Tbr1-11R、ISL1-11R、Foxp1-11R、Foxp2-11R、Nhlh2-11R、Sox2-11R、Brn4-11R、Hes1-11R、Hes5-11R、Lhx2-11R、Oligo2-11R、Ngn2-11R、Dlx2-11R、Zic1-11R、NAP1L2-11R、Nrip3-11R、Satb2-11R、Chd5-11R、Smarca1-11R、Brm-11R、およびBrg1-11Rから成る群から選択されるポリペプチドを含有する、請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
請求項１記載の形質導入可能物質を含有する医薬組成物。
【請求項３１】
エピジェネティック薬を更に含有する、請求項３０記載の医薬組成物。
【請求項３２】
エピジェネティック薬は、トリコスタチンA、バルプロ酸、またはアザ-２'-デオキシシチジンを含有する、請求項３１記載の医薬組成物。
【請求項３３】
生体サンプルおよび請求項１記載の形質導入可能物質を含有する組成物であって、形質導入可能物質が生体サンプルに形質導入されている、上記組成物。
【請求項３４】
生物体において神経学的障害を治療するための医薬品製造における請求項１記載の形質導入可能物質の使用法。
【請求項３５】
神経学的障害は、虚血性および出血性脳卒中、脊髄損傷、脳外傷、ハンチントン病、アルツハイマー病、パーキンソン病、統合失調症、自閉症、運動失調、筋萎縮性側索硬化症、ルー・ゲリック病、ライム病、髄膜炎、片頭痛、運動ニューロン疾患、ニューロパシー、疼痛、脳損傷、脳機能障害、脊髄障害、末梢神経系障害、脳神経障害、自律神経系障害、発作性疾患（例えばてんかん）、運動障害（例えばパーキンソン病）、睡眠障害、頭痛、腰痛、頸部痛、神経障害性疼痛、せん妄および認知症（例えばアルツハイマー病）、浮動性および回転性めまい、昏迷および昏睡、頭部損傷、卒中、神経系腫瘍、多発性硬化症および他の脱髄疾患、脳または脊髄の感染症、およびプリオン病から成る群から選択される、請求項３４記載の使用法。
【請求項３６】
生物体の疾病または症状の治療法であって、
生物体から生体サンプルを取り出し；
生体サンプルを請求項１記載の形質導入可能物質に暴露し；そして
形質導入可能物質で形質導入された生体サンプルを生物体に再移植する、
ことを含む、上記方法。
【請求項３７】
種々の疾病または症状の、細胞に基づく治療法を開発する方法であって、
iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を請求項１記載の形質導入可能物質の少なくとも１つに暴露することによって、iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞に再プログラミングし；
移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞を生体サンプルまたは生物体に移植し；そして
移植可能な体細胞または前駆細胞の治療効果を評価する、
ことを含む、上記方法。
【請求項３８】
疾病モデルを開発する方法であって、
iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を、移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞に再プログラミングするよう、請求項１記載の形質導入可能物質の少なくとも１つに暴露し；
生体サンプルまたは生物体に移植可能な体細胞または前駆細胞を移植し；そして
移植可能な体細胞または前駆細胞を有する疾病モデルを開発する、
ことを含む、上記方法。
【請求項３９】
薬剤スクリーニングまたは毒性モデルを開発する方法であって、
体細胞、前駆細胞、または多能性細胞を、請求項１記載の形質導入可能物質の少なくとも１つに暴露することによって、iPSCに再プログラミングさせ；
形質導入可能物質を用いて、または用いずに、iPSCからiPSC由来細胞を生成し；そして
iPSCおよび／またはiPSC由来細胞を用いて種々の化合物の効果および／または毒性をスクリーニングする、
ことを含む、上記方法。
【請求項１】
エフェクタードメインを含有する形質導入可能物質であって、エフェクタードメインは、ポリペプチド、小分子、またはポリヌクレオチドであり、ポリペプチドは、pax6、ASCL1、Brn2、MYT1L、Neurod1、Neurod6、Prdm8、Npas4、Mef2c、Dlx1、Tbr1、ISL1、Foxp1、Foxp2、Nhlh2、Sox2、Brn4、Hes1、Hes5、Lhx2、Oligo2、Ngn2、Dlx2、Zic1、NAP1L2、Nrip3、Satb2、Chd5、Smarca1、Brm、Brg1、それらのホモログ配列、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択される、上記形質導入物質。
【請求項２】
Oct4、Klf4、Lin28、Nanog、cMyc、Ngn3、PDX1、MafA、NeuroD、Foxp3、それらのホモログ配列、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択されるタンパク質を更に含有する、請求項１記載の形質導入可能物質。
【請求項３】
ホモログ配列は群中の少なくとも１つと少なくとも70％のアミノ酸配列同一性を有する配列を意味する、請求項１記載の形質導入可能物質。
【請求項４】
ホモログ配列は郡中の少なくとも１つと実質的に同じ活性を有する、請求項３記載の形質導入可能物質。
【請求項５】
形質導入ドメインを更に含有する、請求項１記載の形質導入可能物質。
【請求項６】
形質導入ドメインは、エフェクタードメインに共有結合、非共有結合、またはリンカーを介して結合している、請求項５記載の形質導入可能物質。
【請求項７】
エフェクタードメインは本質的に形質導入可能である、請求項１記載の形質導入可能物質。
【請求項８】
エフェクタードメインは、Ngn2、Dlx2、それらのホモログ配列、および任意のそれらの組み合わせから選択される、請求項１記載の形質導入可能物質。
【請求項９】
エフェクタードメインは、SEQ ID NO:67、SEQ ID NO:68、それらのホモログ配列、およびそれらの組み合わせから成る群から選択されるアミノ酸配列を有する、請求項８記載の形質導入可能物質。
【請求項１０】
形質導入ドメインは、タンパク質形質導入ドメイン、細胞侵入性ペプチド、細胞浸透性ペプチド、活性化可能細胞侵入性ペプチド、細胞標的化ペプチド、およびポリマーから成る群から選択される、請求項５記載の形質導入可能物質。
【請求項１１】
タンパク質形質導入ドメインは、TAT、ポリアルギニン、ペネトラチン、アンテナペディア、VP22、トランスポータン、MAP、MTS、PEP-1、Arg/Trp類似体、RRWRRWWRRWWRRW、ポリグアニジン・ペプトイド、本質的タンパク質形質導入ドメイン、SEQ ID NO:56、SEQ ID NO:57、HIV-1 Rev、フロックハウスウィルス外殻ペプチド、DNA結合ペプチド、c-Fos、c-Jun、酵母GCN4、および融合HA2ペプチドから成る群から選択される、請求項１０記載の形質導入可能物質。
【請求項１２】
細胞標的化ペプチドは、NGR、RGD、SEQ ID NO:45、SEQ ID NO:46、SEQ ID NO:47、SEQ ID NO:48、SEQ ID NO:49、SEQ ID NO:50、SEQ ID NO:51、SEQ ID NO:52, SEQ ID NO:53、SEQ ID NO:54、およびSEQ ID NO:58から成る群から選択されるアミノ酸配列を有するペプチドである、請求項１０記載の形質導入可能物質。
【請求項１３】
ポリマーは、カチオン性脂質ポリマーおよびナノ粒子から成る群から選択される、請求項１０記載の形質導入可能物質。
【請求項１４】
形質導入可能物質は、１つもしくはそれ以上の特定の生体サンプルに選択的に形質導入される能力を有するか、または特定の生体サンプル周辺環境において形質導入可能となる能力を有する、請求項１記載の形質導入可能物質。
【請求項１５】
リンカーはSEQ ID NO:55のアミノ酸配列を有する、請求項６記載の形質導入可能物質。
【請求項１６】
タンパク質形質導入ドメインはポリアルギニンである、請求項１５記載の形質導入可能物質。
【請求項１７】
形質導入可能物質は、SEQ ID NO:69、SEQ ID NO:70、それらのホモログ配列、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択されるアミノ酸配列を有するポリペプチドを含有する、請求項１６記載の形質導入可能物質。
【請求項１８】
エフェクタードメインまたは形質導入ドメインの機能を妨害しない１つまたはそれ以上のモチーフを更に含有する、請求項５記載の形質導入可能物質。
【請求項１９】
モチーフはエフェクタードメインまたは形質導入ドメインに共有結合で連結されている、請求項１８記載の形質導入可能物質。
【請求項２０】
モチーフはSEQ ID NO:59のアミノ酸配列を有する、請求項１９記載の形質導入可能物質。
【請求項２１】
形質導入可能物質は、SEQ ID NO:71、SEQ ID NO:72、それらのホモログ配列、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択されるアミノ酸配列を有するポリペプチドを含有する、請求項２０記載の形質導入可能物質。
【請求項２２】
生体サンプルを再プログラミングする方法であって、
生体サンプルを少なくとも１つの請求項１記載の形質導入可能物質に暴露すること
を含む、上記方法。
【請求項２３】
生物学的物質は、生物体由来の細胞、組織、または器官である、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
生物体は、微生物、植物、または動物である、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
生体サンプルは、増殖、分化、分化転換、逆分化、決定転換、脱分化、アポトーシス、または形態形成を引き起こすよう再プログラミングされる、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
細胞が再プログラミングされて第１のタイプの細胞から第２のタイプの細胞に変化する、請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
第１のタイプの細胞がグリア細胞であり、第２のタイプの細胞がニューロンである、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
第１のタイプの細胞がアストロサイトであり、第２のタイプの細胞がニューロンである、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
形質導入可能物質は、pax6-11R、ASCL1-11R、Brn2-11R、MYT1L-11R、Neurod1-11R、Neurod6-11R、Prdm8-11R、Npas4-11R、Mef2c-11R、Dlx1-11R、Tbr1-11R、ISL1-11R、Foxp1-11R、Foxp2-11R、Nhlh2-11R、Sox2-11R、Brn4-11R、Hes1-11R、Hes5-11R、Lhx2-11R、Oligo2-11R、Ngn2-11R、Dlx2-11R、Zic1-11R、NAP1L2-11R、Nrip3-11R、Satb2-11R、Chd5-11R、Smarca1-11R、Brm-11R、およびBrg1-11Rから成る群から選択されるポリペプチドを含有する、請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
請求項１記載の形質導入可能物質を含有する医薬組成物。
【請求項３１】
エピジェネティック薬を更に含有する、請求項３０記載の医薬組成物。
【請求項３２】
エピジェネティック薬は、トリコスタチンA、バルプロ酸、またはアザ-２'-デオキシシチジンを含有する、請求項３１記載の医薬組成物。
【請求項３３】
生体サンプルおよび請求項１記載の形質導入可能物質を含有する組成物であって、形質導入可能物質が生体サンプルに形質導入されている、上記組成物。
【請求項３４】
生物体において神経学的障害を治療するための医薬品製造における請求項１記載の形質導入可能物質の使用法。
【請求項３５】
神経学的障害は、虚血性および出血性脳卒中、脊髄損傷、脳外傷、ハンチントン病、アルツハイマー病、パーキンソン病、統合失調症、自閉症、運動失調、筋萎縮性側索硬化症、ルー・ゲリック病、ライム病、髄膜炎、片頭痛、運動ニューロン疾患、ニューロパシー、疼痛、脳損傷、脳機能障害、脊髄障害、末梢神経系障害、脳神経障害、自律神経系障害、発作性疾患（例えばてんかん）、運動障害（例えばパーキンソン病）、睡眠障害、頭痛、腰痛、頸部痛、神経障害性疼痛、せん妄および認知症（例えばアルツハイマー病）、浮動性および回転性めまい、昏迷および昏睡、頭部損傷、卒中、神経系腫瘍、多発性硬化症および他の脱髄疾患、脳または脊髄の感染症、およびプリオン病から成る群から選択される、請求項３４記載の使用法。
【請求項３６】
生物体の疾病または症状の治療法であって、
生物体から生体サンプルを取り出し；
生体サンプルを請求項１記載の形質導入可能物質に暴露し；そして
形質導入可能物質で形質導入された生体サンプルを生物体に再移植する、
ことを含む、上記方法。
【請求項３７】
種々の疾病または症状の、細胞に基づく治療法を開発する方法であって、
iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を請求項１記載の形質導入可能物質の少なくとも１つに暴露することによって、iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞に再プログラミングし；
移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞を生体サンプルまたは生物体に移植し；そして
移植可能な体細胞または前駆細胞の治療効果を評価する、
ことを含む、上記方法。
【請求項３８】
疾病モデルを開発する方法であって、
iPSC、胚性幹細胞、または前駆細胞を、移植可能な体細胞または移植可能な前駆細胞に再プログラミングするよう、請求項１記載の形質導入可能物質の少なくとも１つに暴露し；
生体サンプルまたは生物体に移植可能な体細胞または前駆細胞を移植し；そして
移植可能な体細胞または前駆細胞を有する疾病モデルを開発する、
ことを含む、上記方法。
【請求項３９】
薬剤スクリーニングまたは毒性モデルを開発する方法であって、
体細胞、前駆細胞、または多能性細胞を、請求項１記載の形質導入可能物質の少なくとも１つに暴露することによって、iPSCに再プログラミングさせ；
形質導入可能物質を用いて、または用いずに、iPSCからiPSC由来細胞を生成し；そして
iPSCおよび／またはiPSC由来細胞を用いて種々の化合物の効果および／または毒性をスクリーニングする、
ことを含む、上記方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２１ｉ−ｍ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２１ｉ−ｍ】
【公表番号】特表２０１３−５１８５８７（Ｐ２０１３−５１８５８７Ａ）
【公表日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５２０２４（Ｐ２０１２−５５２０２４）
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２３２５９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９７１８１
【国際公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（５１１１５３０６８）ヴィヴォスクリプト，インコーポレイテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２３２５９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９７１８１
【国際公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（５１１１５３０６８）ヴィヴォスクリプト，インコーポレイテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
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