FI107737B - Plasmid for expression of the tyrosine hydroxylase gene in the brain - Google Patents

Plasmid for expression of the tyrosine hydroxylase gene in the brain Download PDF

Info

Publication number
FI107737B
FI107737B FI992771A FI19992771A FI107737B FI 107737 B FI107737 B FI 107737B FI 992771 A FI992771 A FI 992771A FI 19992771 A FI19992771 A FI 19992771A FI 107737 B FI107737 B FI 107737B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
expression
plasmid
brain
disease
gene
Prior art date
Application number
FI992771A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI19992771A (en
Inventor
Atso Raasmaja
Mart Ustav
Pekka T Maennistoe
Original Assignee
Atso Raasmaja
Mart Ustav
Pekka T Maennistoe
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atso Raasmaja, Mart Ustav, Pekka T Maennistoe filed Critical Atso Raasmaja
Priority to FI992771A priority Critical patent/FI107737B/en
Priority to PCT/FI2000/001140 priority patent/WO2001048232A1/en
Priority to AU25186/01A priority patent/AU2518601A/en
Publication of FI19992771A publication Critical patent/FI19992771A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI107737B publication Critical patent/FI107737B/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/43Enzymes; Proenzymes; Derivatives thereof
    • A61K38/44Oxidoreductases (1)
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00Drugs for disorders of the nervous system
    • A61P25/14Drugs for disorders of the nervous system for treating abnormal movements, e.g. chorea, dyskinesia
    • A61P25/16Anti-Parkinson drugs
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/85Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
    • C12N15/86Viral vectors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y114/00Oxidoreductases acting on paired donors, with incorporation or reduction of molecular oxygen (1.14)
    • C12Y114/16Oxidoreductases acting on paired donors, with incorporation or reduction of molecular oxygen (1.14) with reduced pteridine as one donor, and incorporation of one atom of oxygen (1.14.16)
    • C12Y114/16002Tyrosine 3-monooxygenase (1.14.16.2)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2710/00MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA dsDNA viruses
    • C12N2710/00011Details
    • C12N2710/20011Papillomaviridae
    • C12N2710/20041Use of virus, viral particle or viral elements as a vector
    • C12N2710/20043Use of virus, viral particle or viral elements as a vector viral genome or elements thereof as genetic vector
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2800/00Nucleic acids vectors
    • C12N2800/10Plasmid DNA
    • C12N2800/108Plasmid DNA episomal vectors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2820/00Vectors comprising a special origin of replication system
    • C12N2820/60Vectors comprising a special origin of replication system from viruses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2830/00Vector systems having a special element relevant for transcription
    • C12N2830/42Vector systems having a special element relevant for transcription being an intron or intervening sequence for splicing and/or stability of RNA

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Description

107737107737

Plasmidi tyrosiinihydroksylaasigeenin ilmentämiseksi aivoissa Keksinnön alue 5 Tämä keksintö koskee neuraalisten tai nonneuraalisten sairauksien, erityisesti Parkinsonin taudin geeniterapiaa. Keksinnössä esitetään naudan tyypin-1 papilloomavirukseen perustuva ekspressioplasmidi, johon on liitetty terapeuttinen geeni, transfektoitavaksi in vivo kohdeyksilön soluihin.FIELD OF THE INVENTION This invention relates to gene therapy for neural or nonneural disorders, in particular Parkinson's disease. The invention provides an expression plasmid based on bovine type-1 papillomavirus with a therapeutic gene inserted for transfection into cells of a subject in vivo.

10 Keksinnön taustaaBackground of the Invention

Parkinsonin taudissa tapahtuu asteittaista dopaminergisten neuronien degeneraatiota substantia nigra pars compacta'ssa, mikä johtaa dopaminergisen hermotuksen katoamiseen corpus striatum'issa (Homykiewicz, 1982; Homykiewicz et ai, 1986). Nykyinen Parkinso-15 nin taudin hoito perustuu dopamiinin esiasteen antamiseen yhdessä perifeerisen dopade-karboksylaasin eston kanssa (DDC) (Birkmayer & Homykiewicz, 1961; Cotzias et ai, 1967). Useimmissa potilaissa tämä käsittely menettää tehoaan ajan kuluessa, ja hoitoon liittyy myös joukko sivuvaikutuksia (Chase et ai, 1994; Nutt & Holford, 1996).Gradual degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta occurs in Parkinson's disease, leading to the disappearance of dopaminergic nervous system in the Corpus striatum (Homykiewicz, 1982; Homykiewicz et al., 1986). Current treatment for Parkinson's disease is based on the administration of a dopamine precursor in combination with peripheral dopade carboxylase inhibition (DDC) (Birkmayer & Homykiewicz, 1961; Cotzias et al., 1967). In most patients, this treatment loses its effectiveness over time, and the treatment is also associated with a number of side effects (Chase et al., 1994; Nutt & Holford, 1996).

20 Tyrosiinihydroksylaasi (TH) on dopamiinin tuotantoa rajoittava entsyymi, joka muuttaa tyrosiinia L-dopaksi, josta sitten endogeenisen DDC.n vaikutuksesta tuotetaan dopamiinia.Tyrosine hydroxylase (TH) is a dopamine-producing enzyme that converts tyrosine into L-dopa, which is then produced by endogenous DDC to produce dopamine.

• · · · * ‘ Koska aivoissa on runsaasti muita entsyymejä samoin kuin tyrosiinia, toinen mahdollisuus • · • · • 1 ’ lisätä dopamiinin synteesiä on lisätä TH-entsyymin ekspressiota paikallisesti striatumissa • · \ 2 (Elsworth & Roth, 1997). Onkin todella raportoitu, että striatumin solujen transfektio TH- • · · 25 geeniä ilmentävällä virusvektorilla voi johtaa TH:n lähetti-RNA:n tuotantoon ja vastaavan • · · 1.. proteiinin synteesiin striatumissa, joten TH-geeniterapia saattaa todella toimia Parkinsonin • · · • · · taudin eläinmalleissa. Tulokset ovat kuitenkin olleet hyvin vaihtelevia (Jiao et ai 1993; - # During et ai, 1994; Horellou et ai, 1994; Cao et ai, 1995; Geller et ai, 1997; Jiao et ai, • · # · ·. # 1996; Lundberg et ai, 1996). Lisäksi joidenkin vektorisysteemien käytössä on havaittu * 1 1 30 toksisia sivuvaikutuksia, mikä hankaloittaa geeniterapian soveltamista aivosairauksissa ja ,.. lisää tarvetta kehittää käyttökelpoisempia vektoreita (Isacson, 1995; Sabel et ai, 1995).Since the brain is rich in other enzymes as well as tyrosine, another way to increase dopamine synthesis is to increase TH expression locally in the striatum (Elsworth & Roth, 1997). Indeed, it has been reported that transfection of striatal cells with a viral vector expressing the TH- • · 25 gene can lead to the production of TH messenger RNA and the synthesis of the corresponding · · · 1 .. protein in the striatum, so TH gene therapy may actually work for Parkinson's. · • · · in animal models of the disease. However, the results have been very variable (Jiao et al. 1993; - # During et al. 1994; Horellou et al. 1994; Cao et al. 1995; Geller et al. 1997; Jiao et al. Lundberg et al., 1996). In addition, * 1 1 30 toxic side effects have been observed with the use of some vector systems, which complicates the application of gene therapy in brain diseases and, .., the increased need to develop more useful vectors (Isacson, 1995; Sabel et al., 1995).

• · • · ♦ ·· · • · 2 ♦ · m m • m 2 107737• · • · ♦ ·· · • · 2 ♦ · m m • m 2 107737

Erilaiset kiijallisuudessa kuvatut BPV-1 -pohjaiset vektorit perustuvat kokonaiseen BPV-1 -genomiin tai sisältävät ainakin 69 % virusgenomista - välttämättä viruksen ’early region’ -alueen.The various BPV-1 based vectors described in the kernel are based on the entire BPV-1 genome or contain at least 69% of the viral genome - necessarily the 'early region' of the virus.

5 Tämän keksinnön mukaiset BPV-1 -ekspressioplasmidit sisältävät viruksen replikaatiota säätelevien proteiinien geenit siten, että näiden geenien ekspressiota ohjaavat heterologiset promoottorit, minkä vuoksi El-ja E2-proteiinien ekspressio on mahdollista yleisesti alkuperältään muissakin kuin epiteelikudoksen soluissa.The BPV-1 expression plasmids of the present invention contain genes for viral replication-regulating proteins such that expression of these genes is driven by heterologous promoters, which makes expression of E1 and E2 proteins generally non-epithelial tissue cells possible.

10 Keksinnön yhteenvetoSummary of the Invention

Me olemme rakentaneet ja karakterisoineet naudan tyypin-1 papilloomavirus (BPV-1) -vektorin terapeuttisten geenien ekspressoimiseksi kohdeyksilön soluissa, erityisesti tyrosiinihydroksylaasigeenin ekspressoimiseksi aivosoluissa.We have constructed and characterized a bovine type-1 papillomavirus (BPV-1) vector for expressing therapeutic genes in cells of a subject, particularly for expressing the tyrosine hydroxylase gene in brain cells.

1515

Toisin sanoen tämän keksinnön yleinen tarkoitus on BPV-1-plasmidi, jossa on terapeuttinen geeni, käytettäväksi neuraalisten ja nonneuraalisten sairauksien in vivo -geeniterapiassa.In other words, the general object of the present invention is a BPV-1 plasmid carrying a therapeutic gene for use in in vivo gene therapy of neural and nonneural disorders.

20 Menetelmä terapeuttisen geenin ilmentämiseksi kohdeyksilön soluissa on eräs keksinnön kohde. Ekspressio saadaan aikaan infusoimalla kuvattua ekspressioplasmidia yksilön * 1 soluihin.A method of expressing a therapeutic gene in cells of a subject is an object of the invention. Expression is achieved by infusing the described expression plasmid into cells of an individual * 1.

• · • · • «· • 1 • ♦ ; Tämän keksinnön spesifinen kohde on BPV-1-ekspressioplasmidi, joka sisältää • ♦ · 25 tyrosiinihydroksylaasigeenin käytettäväksi Parkinsonin taudin geeniterapiassa.• · • · • «· • 1 • ♦; A specific subject of the present invention is a BPV-1 expression plasmid containing a? 25? Tyrosine hydroxylase gene for use in gene therapy for Parkinson's disease.

• · « • · t ♦ • · · • · · • · · * Edelleen tämän keksinnön kohteena on menetelmä Parkinsonin taudin hoitamiseksi, siten . että terapeuttisesti tehokas määrä BPV-1 -ekspressioplasmidia annostellaan kyseisestä • · ... taudista kärsivään potilaaseen.It is a further object of the present invention to provide a method of treating Parkinson's disease, thus. that a therapeutically effective amount of the BPV-1 expression plasmid is administered to a patient suffering from the disease.

• · « . 30 ’ Parkinsonin taudin hoito saavutetaan ekspressoimalla tyrosiinihydroksylaasigeeniä yksilön * · * 1; · ’ aivoissa, siten että keksinnössä kuvattua BPV-1 -ekspressioplasmidia infusoidaan potilaan • · : '1· corpus striatum'\\n.• · «. 30 'The treatment of Parkinson's disease is achieved by expressing the tyrosine hydroxylase gene in an individual * · * 1; · 'In the brain such that the BPV-1 expression plasmid described in the invention is infused into a patient with a corpus striatum.

• · 3 107737• · 3 107737

Keksinnön yksityiskohtainen kuvausDetailed Description of the Invention

Keksintöä kuvataan yksityiskohtaisesti seuraavassa kokeellisessa osassa viitaten liitteinä oleviin kuviin, joissa 5The invention will be described in detail in the following experimental section with reference to the accompanying drawings, in which:

Kuvassa IA on esitetty pTkBPVTH-ekspressioplasmidin yleinen rakenne. pTkBPVTHin transkriptioyksikössä on Tk (tymidiinikinaasi) -promoottori, rotan TH-cDNA ja SV40 ’early region’ -polyadenylaatiokohta. BPV-E1- ja E2-elementit tarvitaan viraalisten El- ja E2-proteiinien ilmentämiseen, mikä on välttämätöntä ja riittävää pysyvälle ekstrakromoso-10 maaliselle replikaatiolle.Figure IA shows the general structure of the pTkBPVTH expression plasmid. The transcription unit of pTkBPVTH contains the Tk (thymidine kinase) promoter, rat TH-cDNA and SV40 'early region' polyadenylation site. The BPV-E1 and E2 elements are required for expression of viral E1 and E2 proteins, which is necessary and sufficient for sustained extrachromosomal 10 replication.

Kuvassa IB on esitetty pTkBPVlacZ-ekspressioplasmidin yleinen rakenne. Transkriptio-yksikkö on samanlainen kuin pTkBPVTHilla, mutta geeninä on IacZ.Figure IB shows the general structure of the pTkBPVlacZ expression plasmid. The transcriptional unit is similar to pTkBPVTH, but the gene is IacZ.

15 Kuvassa 2 on esitetty pBPVTH-plasmidin transfektio Cos-7-soluviljelmässä. Solut on transfektoitu 3 pg:lla pBPV-SRaTH-plasmidia (kaista 1), pTkBPVTH-plasmidia (kaista 2) tai ainoastaan puhdasta DNA:ta (kaistat 3 ja 4) käyttämällä elektroporaatiotekniikkaa. Cos-7-solut hajotettiin 48 t transfektion jälkeen ja TH-entsyymin ekspressio analysoitiin Westem-hybridisaatiolla käyttämällä kanin polyklonaalisia anti-TH-vasta-aineita.Figure 2 shows transfection of pBPVTH plasmid in Cos-7 cell culture. Cells were transfected with 3 µg of pBPV-SRaTH (lane 1), pTkBPVTH (lane 2) or pure DNA (lanes 3 and 4) using electroporation technique. Cos-7 cells were lysed 48 h after transfection and TH enzyme expression was analyzed by Westem hybridization using rabbit polyclonal anti-TH antibodies.

2020

Kuvassa 3 on esitetty pTkBPVlacZ-plasmidin geeninsiirron vaikutus β-galaktosidaasi- • · · · • « .. entsyymin ekspressioon rotan striatumissa. Transfektiossa infusoitiin 50 ttg pTkBPV-lacZ- 5 ·. sense-plasmidia 20 μΐ: ssa PB S-puskuria rotan striatumiin infuusiopumpun avulla ; nopeudella 1 μΐ/min. Analysoitava β-galaktosidaasientsyymi osoitettiin käyttämällä X-gal- • · · « · ;. 25 histokemiaa ja näkyy sinivihreänä väijäytymisenä infuusiokanavan ympärillä (10 x suurennos).Figure 3 shows the effect of gene transfer of pTkBPVlacZ on the expression of β-galactosidase enzyme in the rat striatum. Transfection was infused with 50 ttg of pTkBPV-lacZ-5 ·. sense plasmid in 20 μΐ PB S buffer to rat striatum by infusion pump; at a rate of 1 μΐ / min. The β-galactosidase enzyme to be analyzed was detected using X-gal-· · · ·; 25 histochemistry and appears as a blue-green ambush around the infusion line (10x magnification).

*:**: Kuvat 4A, 4B, 4C ja 4D esittävät pTkBPBTH-geeniterapian vaikutusta striatumin TH- \ ^ immunohistokemiassa Parkinsonin taudin rottamallissa. TH-ekspressio leesioimattomassa v · 30 ja leesioidussa striatumissa on esitetty transfektoimattomalle rotalle kuvassa 4A (normaali leesioimaton striatum) ja 4B (leesioitu transfektoimaton striatum), ja transfektoidulle «·· : · i rotalle kuvassa 4C (leesioimaton transfektoitu striatum) ja 4D (leesioitu transfektoitu • »· ....: striatum). Rotalle annosteltiin 50 ttg pTkBPVTH-plasmidia transfektioliuoksessa, ja 4 107737 infiisoitiin mikrodialyysipumpulla nopeudella 0,5 μΙ/min. TH-entsyymin analyysiä varten aivot perfusoitiinja kiinnitettiin jääkylmällä PBS- ja PFA-liuoksella. Kiinnittämisen jälkeen aivot leikattiin kryostaatilla 15 pm:n viipaleiksi, ja TH-entsyymi osoitettiin käyttämällä monoklonaalisia anti-TH-vasta-aineita ja Vectastain-immunohistokemiallista 5 kittiä kuten on kuvattu Materiaalit ja menetelmät -osassa (10 x suurennos).*: **: Figures 4A, 4B, 4C and 4D illustrate the effect of pTkBPBTH gene therapy on TH-1 immunohistochemistry of striatum in a rat model of Parkinson's disease. TH expression in untranslated v · 30 and lesioned striatum is shown in the untransfected rat in Figures 4A (normal untransfected striatum) and 4B (transfected in transfected) and in transfected · ····························· • »· ....: striatum). Rat was dosed with 50 ttg of pTkBPVTH plasmid in the transfection solution, and 4,107,737 were infused with a microdialysis pump at a rate of 0.5 μΙ / min. For TH enzyme analysis, the brain was perfused and fixed with ice-cold PBS and PFA. After attachment, the brain was cut with cryostat into 15 µm slices and the TH enzyme was detected using anti-TH monoclonal antibodies and Vectastain immunohistochemistry kit as described in Materials and Methods (10x magnification).

Kuva 5 esittää pTkBPVTH-geeninsiirron vaikutusta apomorfiinilla stimuloituun pyörimiskäyttäytymiseen Parkinsonin taudin eläinmallissa. Kontrollirotille annettiin antisense-TH-cDNA plasmidia ja TH-rotille sense-TH-cDNA-plasmidia. pTkBPVTH-10 plasmidi laimennettiin 20-30 μ1:α3η PBS-puskuria, ja infusoitiin striatumiin infuusio-pumpulla nopeudella 0,5-1 μΐ/min. Transfektoidun plasmidin määrä oli 90 μ^^ΐυπι. Pyörimistulokset ovat prosentteja kontrollista eri ajankohtina kuten mainittu.Figure 5 shows the effect of pTkBPVTH gene transfer on apomorphine-stimulated spin behavior in an animal model of Parkinson's disease. Control rats were given antisense TH-cDNA plasmid and TH rats were given sense TH-cDNA plasmid. Plasmid pTkBPVTH-10 was diluted in 20-30 μ1: α3η PBS buffer and infused into the striatum with an infusion pump at a rate of 0.5-1 μΐ / min. The amount of transfected plasmid was 90 μ ^^^ΐι. Rotation results are percentages of control at different times as mentioned.

Kokeellinen osa 15Experimental part

Materiaalit ja menetelmät EläimetMaterials and Methods Animals

Urospuoliset Wistar-rotat toimitti B&K (Sollentuna, Ruotsi) tai Valtakunnallinen koe- 20 eläinkeskus (Kuopio, Suomi). Rotat painoivat 220-250 g kokeiden alussa, ja saivat . juodakseen vesijohtovettä ja syödäkseen jyrsijäpellettejä vapaasti koko tutkimuksen ajan.Male Wistar rats were supplied by B&K (Sollentuna, Sweden) or the National Experimental Animal Center (Kuopio, Finland). The rats weighed 220-250 g at the start of the experiments and received. to drink tap water and eat rodent pellets freely throughout the study.

• # · · • ·• # · · • ·

Rotat pidettiin huoneenlämmössä, ja vuorokausirytmi oli 12:12 (valoarpimeää). Rottia • · j. ^ pidettiin muovihäkeissä viisi rottaa/häkki ennen kuin toispuoliset leesiot tehtiin ja * ·· yksi/häkki leesioinnin j älkeen.The rats were kept at room temperature and the daily rhythm was 12:12 (light-skinned). Rats • · j. ^ five rats / cage were kept in plastic cages before one-sided lesions were made and * ·· one / cage after lesion.

• «· 25 • · ♦ ♦ ♦ · . 1: ·. Yhdisteet ja kemikaalit • · ·• «· 25 • · ♦ ♦ ♦ ·. 1: ·. Compounds and Chemicals • · ·

Yhdisteet ja kemikaalit hankittiin eri toimittajilta seuraavasti. Apomorfiinihydrokloridi ja 6-OH-dopamiini (Research Biochemical Inc., MA, U.S.A.), X-gal (5-bromi-4-kloori-3- • 1 1 1; indolyyli-p-D-galaktopyranosidi) ja hiiren anti-TH-vasta-aineet (Boehringer Mannheim, * · · 30 Saksa), Vectastain ABC (Vector Laboratories, U.S.A.). pTkBPVlacZ-ja pTkBPVTH- . · · \ ekspressioplasmidit kasvatettiin E. coli -DH5-soluissa ja preparoitiin Qiagen'in • · • · · „. 1 puhdistuskitillä (Qiagen, Saksa) ja CsCl-isopyknisellä sentrifugoinnilla. Kaikki muut • · • ·» » 5 107737 kemikaalit olivat tavanomaista analyyttistä ja molekyylibiologista laatua ja hankittiin yleisistä kaupallisista lähteistä.Compounds and chemicals were obtained from different suppliers as follows. Apomorphine hydrochloride and 6-OH-dopamine (Research Biochemical Inc., MA, USA), X-gal (5-bromo-4-chloro-3-111; indolyl-β-galactopyranoside) and a mouse anti-TH antibody (Boehringer Mannheim, * · · 30 Germany), Vectastain ABC (Vector Laboratories, USA). pTkBPVlacZ and pTkBPVTH-. The expression plasmids were grown in E. coli DH5 cells and prepared by Qiagen. 1 with a purification kit (Qiagen, Germany) and CsCl isopycnic centrifugation. All other chemicals were of conventional analytical and molecular biological quality and were purchased from commercial sources.

Apomorfiinilla indusoitu pyorimiskäyttäytyminen S Leesio mediaaliseen etuaivojen tumakkeeseen sekä pyörimiskäyttäytymisen testausApomorphine-Induced Rotation Behavior S Lesion in Medial Forebrain Nucleus and Testing of Rotation Behavior

Wistar-urosrotilla tehtiin kuten Ungerstedt (1971) on kuvannut lukuun ottamatta joitakin modifikaatioita (Törmvall ja Männistö, 1993). Rotametri (Coulboum Instruments, U.S.A.) rekisteröi sekä oikeaan että vasempaan suuntaan täysiä pyörähdyksiä erikseen kahdeksasta rotasta samanaikaisesti. Apomorfiini (0,1 mg/kg) annettiin subkutaanisesti leesion onnistuit) misen testaamiseksi noin 14 päivää 6-OH-dopamiinin iniuusion jälkeen. Rotat saivat sopeutua pyörimislaitteeseen muutamia minuutteja ennen apomorfiinin injektiota. Pyörimisen monitorointi aloitettiin välittömästi apomorfiinin injektion jälkeen.Male Wistar rats were made as described by Ungerstedt (1971) except for some modifications (Törmvall and Männistö, 1993). The rotameter (Coulboum Instruments, U.S.A.) records full spin in both right and left directions separately for eight rats simultaneously. Apomorphine (0.1 mg / kg) was administered subcutaneously to test for lesion success approximately 14 days after 6-OH-dopamine injection. The rats were allowed to adapt to the rotator a few minutes before the apomorphine injection. Rotation monitoring was started immediately after the injection of apomorphine.

BPV Tk (ja SRa) -ekspressioplasmidit 15 Naudan tyypin-1 papilloomavirus (Bovine papilloma virus type-1 eli BPV-1) -plasmidit valmistettiin IacZ- ja TH-geenien ekspressoimiseksi. Näiden plasmidien rakenteen perustana on käytetty sitä tietoa ja osaamista, mikä on karttunut viime vuosina papilloomavirus-ten replikaatiomekanismeista. Esim. PCT-hakemuksessa n:o WO 97/24451 on kuvattu re-kombinantti-BPV-1-vektoreita, jotka ovat olleet tässä keksinnössä valmistettujen plasmi-20 dien perustana.BPV Tk (and SRa) Expression Plasmids Bovine papilloma virus type-1 (Bovine papilloma virus type-1 or BPV-1) plasmids were constructed to express the IacZ and TH genes. The construction of these plasmids has been based on the knowledge and know-how accumulated in recent years by papillomavirus replication mechanisms. For example, PCT Application No. WO 97/24451 describes recombinant BPV-1 vectors that have been the basis of the plasmids of the present invention.

Plasmidien valmistamisessa sovellettiin kaksivaiheista kloonausta. Ensin, IacZ- tai TH- ·· : 1'* koodaussekvenssit kloonattiin pUE83-plasmidiin, jossa on BPV-1 :n ylävirran säätelyalue φ « • · _ : · (Upstream Regulatory Region, URR) ja siinä replikaation ’minimal origin’ -elementti • · *· 1· 25 (Minimal Origin of Replication, MO) ja minikromosomaalinen kiinnittymiselementti • · · • · ’·’ (Minichromosome Maintenance element, MME), inserttigeenin ekspressiota ohjaava Rous- • · « * · * 1 sarkoomaviruksen 5'-LTR-promoottori ja kanin β-globiinin introni ja polyadenylaatio- signaali viestin prosessoimiseksi. Plasmidi pGEMTH-3, joka sisältää rotan TH-cDNA:n, * · ... joka oli alakloonattu pGEM-2-plasmidinita/wHI-kohtaan, saatiin ystävällisenä lahjoituk- *** 30 sena Dr. Kent E. Vranalta (Wake Forest University, NC, U.S.A). TH-cDNA:n sisältämä * 1 fragmentti digestoitiin pGEMTH-3-plasmidista BamiHin avulla, ja kloonattiin ainoaan • · 2?a/wHI-kohtaan pUE-plasmidin polykloonauskohdassa, ja näin saatiin pUETH-plasmidi.Two-step cloning was used to prepare the plasmids. First, the IacZ or TH ···: 1 '* coding sequences were cloned into pUE83 having the Upstream Regulatory Region (URR) of BPV-1 with the minimal origin of replication. • · * · 1 · 25 (Minimal Origin of Replication, MO) and Minichromosome Maintenance Element (MME), Rous- • «* · * 1 Sarcoma Virus 5 ' -LTR promoter and rabbit β-globin intron and polyadenylation signal for message processing. Plasmid pGEMTH-3 containing rat TH-cDNA * · ... subcloned into pGEM-2 plasmid / wHI was obtained as a friendly donation from Dr. Kent E. Vrana (Wake Forest). University, NC, USA). The * 1 fragment contained in TH cDNA was digested from pGEMTH-3 with BamiH, and cloned at the only? 2? A / wHI site at the polyclonal site of PUE to give pUETH.

• 1 • 1 • · 1 0 6 107737• 1 • 1 • · 1 0 6 107737

Ekspressiokasetti, joka koodaa IacZ- tai TH-geeniä, siirrettiin pTkl .5- tai pSRal4.2-plasmideihin ainoaan Hindlll kohtaan.An expression cassette encoding the IacZ or TH gene was introduced into pTkl .5 or pSRal4.2 plasmids at a single HindIII site.

Näissä plasmideissa voimakas SRa- tai heikko HSV-l-Tk-promoottori kontrolloivat El-5 geenin transkriptiota. Lisäksi pSRaBPV- ja pTkBPV-plasmidit ekspressoivat BPV-1 :n E2-proteiinia, ja tämä tapahtuu heterologisen laaja-alaisen MoMLV LIR-promoottorin alaisena, ja ne sisältävät selektiomarkkerin G418-resistenssille eukaryoottisissa ja kana-mysiiniresistenssille bakteerisoluissa. Plasmidit kasvatettiin E. coli -DH5-kannassa suurina määrinä ja puhdistettiin CsCl-isopyknisellä sentrifugoinnilla tai Qiagen-pylväillä. Puhdis-10 tetut plasmidit liuotettiin sopivaan määrään puskuria ja säilytettiin -20°C:ssa geeninsiirtoja varten.In these plasmids, the strong SRa or weak HSV-1-Tk promoter controls transcription of the E1-5 gene. In addition, pSRaBPV and pTkBPV plasmids express the BPV-1 E2 protein, under the heterologous broad MoMLV LIR promoter, and contain a selectable marker for G418 resistance in eukaryotic and kanamycin resistance. Plasmids were grown in large numbers in E. coli -DH5 and purified by CsCl isopycnic centrifugation or Qiagen columns. Purified plasmids were dissolved in a suitable amount of buffer and stored at -20 ° C for gene transfer.

Geeninsiirto pTkBPVlacZ-ja pTkBPVTH-plasmidit liuotettiin fosfaattipuskuroituun suolaliuokseen 15 (PBS, pH 7,4) korkeina pitoisuuksina (n. 10 mg/ml) ja eri määriä infusoitiin striatumiin mikrodialyysipumpulla (CMA 102, Carnegie Medioin, Ruotsi). Infuusiokanyylit operoitiin yhteen tai kolmeen eri koordinaattiin striatumissa, ja sijoitettiin 2 mm lopullisten koordinaattien yläpuolelle, jotka koordinaatit olivat: 1) A 1,5, L 2, V -5; 2) A 0, L 3, V -5; 3) A 0, 4, V -6 (Paxinos ja Watson, 1982). Striatumin solujen transfektoimiseksi 10-30 μΐ BPV-20 plasmidia sisältävää transfektioliuosta infusoitiin nopeudella 0,5-2 μΐ/min 10-30 minuutin ajan. Infusoidun plasmidin määrä vaihteli 10-90 μg DNA:ta. Kontrollirotille annettiin • « :*.>m plasmidia, jossa oli antisense-sekvenssi, ja/tai pelkkää transfektioliuosta. Apomorfiinilla • * ·,. indusoitua pyörimistä seurattiin koejakson aikana viikoittain aina neljän tunnin ajan.Gene transfer pTkBPVlacZ and pTkBPVTH plasmids were dissolved in phosphate buffered saline 15 (PBS, pH 7.4) at high concentrations (about 10 mg / ml) and infused into the striatum using a microdialysis pump (CMA 102, Carnegie Medio). The infusion cannulas were operated on one or three different coordinates in the striatum and placed 2 mm above the final coordinates, which were: 1) A 1.5, L 2, V -5; 2) A 0, L 3, V -5; 3) A 0, 4, V-6 (Paxinos and Watson, 1982). For transfection of striatum cells, 10-30 μΐ of BPV-20-containing transfection solution was infused at a rate of 0.5-2 μΐ / min for 10-30 minutes. The amount of plasmid infused ranged from 10 to 90 μg of DNA. Control rats were given a plasmid with antisense sequence and / or transfection solution alone. Apomorphine • * ·,. induced rotation was monitored weekly for up to four hours during the test period.

• · • « · • · · • · 25 Histokemia ja immunohistokemia xl: Histokemiallista ja immunohistokemiallista määritystä varten rotat nukutettiin kloraali- hydraatilla (350 mg/kg, i.p.), ja aivot perfusoitiin ensin 100 ml:lla jääkylmää PBS-puskuria (0,1 M PBS, pH 7,4) ja sitten 100 ml:lla 4%:ista paraformaldehydiä (4% PFA, liuotettuna • · · *...: 0,1 M PBS: aan, pH 7,4). Perfuusion jälkeen rotat lopetettiin ja aivot otettiin nopeasti tal- *:**: 30 teen ja jälkikiinnitettiin 21 +4°C:ssa (4% PFA ja 30% sakkaroosi 0,1 M PBS:ssa, pH 7,4).Histochemistry and Immunohistochemistry x1: For histochemical and immunohistochemical determination, rats were anesthetized with chloral hydrate (350 mg / kg, ip) and the brain was first perfused with 100 ml of ice-cold PBS buffer (0, 1 M PBS, pH 7.4) followed by 100 ml of 4% paraformaldehyde (4% PFA dissolved in · · · * ...: 0.1 M PBS, pH 7.4). After perfusion, rats were sacrificed and the brain was rapidly rescued: **: 30 and post-fixed at 21 + 4 ° C (4% PFA and 30% sucrose in 0.1 M PBS, pH 7.4).

Sitten aivot jäädytettiin nopeasti -70°C:ssa ja säilytettiin pakastettuina aivoleikkeiden ·*·.. valmistukseen saakka. Jäätyneet aivot valettiin Tissue Tek OCT-vahiaineeseen, ja aivoista • *:·*: preparoitiin kryostaattimikrotomin (Bright 5030 Microtome, Instrument Company Ltd, 7 107737The brain was then rapidly frozen at -70 ° C and stored frozen until the preparation of brain slices · * · ... Frozen brains were cast on Tissue Tek OCT media, and from the brain • *: · *: cryostat microtome (Bright 5030 Microtome, Instrument Company Ltd, 7 107737) was prepared.

Huntingdon, Englanti) avulla 12 μπι leikkeitä -20 °C:ssaja leikkeet lämpökiinnitettiin polylysiinikäsitellyille (PolyLysine™ Microslides, Menzel Gläser, Saksa) objektilaseille.Huntingdon, England) 12 μπι sections at -20 ° C and the sections were heat fixed to polylysine treated (PolyLysine ™ Microslides, Menzel Gläser, Germany) slides.

Valmiit aivoleikkeet säilytettiin -70 °C:ssa analyysiin saakka. Immunohistokemiallista 5 määritystä varten aivoleikkeet huuhdeltiin PBS.ssa ja inkuboitiin yön yli +4 °C:ssa hiiren monoklonaalisten anti-TH-vasta-aineiden kanssa (1:500 laimennos) kosteassa atmosfäärissä. Sitten aivoleikkeet huuhdeltiin PBS:ssa ja inkuboitiin biotilynoitujen hevosen anti-hiiri-vasta-aineiden kanssa ja väijättiin biotiini/avidiini-immunoperoksidaasimenetelniällä (Vectastain ABC-kitti). Objektilasit peitettiin ksyleenillä näytteiden suojaamiseksi.The finished brain sections were stored at -70 ° C until analysis. For immunohistochemical assays, brain sections were rinsed in PBS and incubated overnight at + 4 ° C with mouse monoclonal anti-TH antibodies (1: 500 dilution) in a humidified atmosphere. The brain slices were then rinsed in PBS and incubated with biotilylated equine anti-mouse antibodies and challenged with the biotin / avidin immunoperoxidase assay (Vectastain ABC kit). The slides were covered with xylene to protect the samples.

1010

Analysoitaessa β-galaktosidaasin ekspressiota aivoleikkeitä inkuboitiin X-gal-substraatissa yön yli 37 °C:ssa, ja entsyymiaktiivisuus todettiin mikroskooppisesti sinivihreänä väqäy-tymisenä.When analyzing β-galactosidase expression, brain sections were incubated on X-gal substrate overnight at 37 ° C, and the enzyme activity was observed microscopically as a blue-green stain.

15 Lopulta immunohistokemiallisesti ja histokemiallisesti käsitellyt aivoleikkeet analysoitiinFinally, immunohistochemically and histochemically treated brain sections were analyzed

Olympus AX70-mikroskoopissa ja kuvattiin SenSys-digitaalikameralla käyttämällä apuna Win95/NT-jäijestelmälle laadittua Image-Pro Plus -ohjelmaa (Media Cybernetics, L.P.).Olympus AX70 microscope and imaged with a SenSys digital camera, using Image-Pro Plus software (Media Cybernetics, L.P.) for Win95 / NT rigid system.

Tulokset 20 >>>; Eri promoottorien merkityksen tutkimiseksi aloituskohdan tunnistustekijän (origin recog- • ·Results 20 >>>; To study the role of different promoters in the origin recog- • ·

;·. nition factor) ja virushelikaasin El ekspression kannalta valmistettiin plasmidit pSRaBPV; ·. nition factor) and viral helicase E1 expression, plasmids pSRaBPV were prepared

» · · ja pTkBPV, ja verrattiin transfektiotehoa Cos-7- ja CV1 -P-soluviljelmissä. pTkBPV eks-»· · And pTkBPV, and transfection efficiency was compared in Cos-7 and CV1-P cell cultures. pTkBPV ex-

: pressioplasmidit, joihin on liitetty rotan TH:n geeni tai IacZ-geeni, on esitetty kuvissa 1A: pression plasmids carrying the rat TH gene or the IacZ gene are shown in Figures 1A

• · 25 ja IB. SRot-plasmideilla on vastaavat rakenteet. Cos-7-soluissa, joihin oli transfektoitu : pTkBPVTH-plasmidia (3 pg) elektroporaation avulla, TH:n ekspressio oli suurempi, kun• · 25 and IB. SRot plasmids have similar structures. In Cos-7 cells transfected with: pTkBPVTH (3 pg) by electroporation, TH expression was higher when

El :n ekspressiota ohjasi HSV-Tk-promoottori kuin SRa-promoottori (Kuva 2). Saman- * · ' * kaltaisia tuloksia saatiin, kun pSRotBPVlacZ- ja pTkBPVlacZ-plasmidia (2,5pg) trans- • · ·♦·* fektoitiin Dosper-liposomien avulla apinan CVl-P-soluihin (Lampela et ai., julkaistavaksi 9 ’ ‘: 30 lähetetty käsikirjoitus). Siksi in vivo -geeninsiirroissa käytettiin ensisijaisesti pTkBPVlacZ- • * · *... * ja pTkBPVTH-plasmideita.Expression of E1 was driven by the HSV-Tk promoter as the SRa promoter (Figure 2). Similar results were obtained when plasmid pSRotBPVlacZ and pTkBPVlacZ (2.5 µg) were transfected with Dosper liposomes into monkey CV1-P cells (Lampela et al., For publication 9 '). ': 30 submitted manuscripts). Therefore, pTkBPVlacZ- * * * * * and pTkBPVTH plasmids were used primarily for in vivo gene transfers.

• m • · • ·· • 0 8 107737• m • · • ·· • 0 8 107737

Ekspressiovektorin toimivuus in vivo varmistettiin rotan aivoissa transfektoimalla pTk-BPVlacZ plasmidia (50 pg) leesioimattomiin kontrollirottiin. PTkBPVlacZ-vektoreita, joihin oli liitetty joko sense- tai antisense-lacZ-koodaussekvessi, infusoitiin rotan stria-tumiin, ja β-galaktosidaasientsyymi analysoitiin in situ X-gal-histokemian avulla. Posi-5 tiivinen vaikutus nähtiin sinivihreänä väijäytymisenä vastaten lacZ-sense-cDNA:n trans-fektiota (Kuva 3). Mitään vaikutusta ei havaittu käytettäessä antisense-lacZ-plasmidia tai pelkkää puskuriliuosta. Nämä tulokset osoittavat, että paljasta DNA:ta fosfaattipusku-roidussa suolaliuoksessa infusoituna voidaan käyttää terapeuttisten geenien ekspressoimi-seen aivoissa.The functionality of the expression vector in vivo was confirmed in rat brain by transfecting pTk-BPVlacZ plasmid (50 µg) into non-lesioned control rats. PTkBPVlacZ vectors with either a sense or an antisense-lacZ coding sequence were infused into rat striatum, and the β-galactosidase enzyme was analyzed in situ by X-gal histochemistry. The dense effect of Posi-5 was seen as a blue-green depletion corresponding to transfection of the lacZ-sense cDNA (Figure 3). No effect was observed with antisense-lacZ plasmid or buffer alone. These results indicate that naked DNA infused in phosphate buffered saline can be used to express therapeutic genes in the brain.

10 TH-entsyymin ekspressiota striatumissa analysoitiin immunohistokemiallisesti kontrolli-ja 6-OHDA-käsitellyistä rotista. TH:n ekspressio näkyi hyvin striatumin leesioimattomalla puolella rotan aivoissa (Kuva 4A ja 4C). Leesioinnin tekeminen rotan aivoihin johtaa TH-ekspression häviämiseen tasolle, joka vastaa immunohistokemiallisen detektion tausta-15 signaalia ilman primaarista vasta-ainetta (vrt. Kuvat 4A, 4B ja 4C). Tämä osoittaa, että 6-OH-dopamiinilla aiheutettu toksisuus inaktivoi tai tappaa useimmat dopaminergiset nigro-striataaliset neuronit johtaen TH:n ja dopamiinisynteesin puuttumiseen striatumista. Tämä heijastuu selvästi myös fysiologisessa vasteessa, mikä näkyy leesioiduilla rotilla apomorfii-nilla indusoituna kontralateraalisena pyörimisenä, minkä saa aikaan toispuolinen dopamin-20 ergisten hermojen leesiointi ja siitä johtuva ipsilateraalisten postsynaptisten dopamiini- reseptorien herkistyminen.Expression of 10 TH enzymes in the striatum was immunohistochemically analyzed in control and 6-OHDA-treated rats. TH expression was well evident on the non-lesioned side of the striatum in the rat brain (Figure 4A and 4C). Performing lesion in rat brain leads to loss of TH expression to a level corresponding to the background signal of immunohistochemical detection in the absence of primary antibody (cf. Figures 4A, 4B and 4C). This indicates that 6-OH dopamine-induced toxicity inactivates or kills most dopaminergic nigro-striatal neurons, leading to a lack of TH and dopamine synthesis in the striatum. This is also clearly reflected in the physiological response, which is evident in apomorphine-induced contralateral rotation in lesioned rats caused by unilateral dopamine-20 ergic nerve lesion and the resulting sensitization of ipsilateral postsynaptic dopamine receptors.

♦ ♦ · # • · «· • · • ** pTkBPVTH-plasmidin geeninsiirron vaikutus oli nähtävissä TH-entsyymin ekspressiona • · : (Kuva 4D). Siten leesiomattomassa striatumissa havaittiin normaali TH-ekspressio (4A, • « · 25 4C). Leesioidun puolen striatumissa, johon ei ollut tehty geeninsiirtoa, ei ollut TH-eks- • · · l.. pressiota (Kuva 4B), kun taas leesioidussa pTkBPVTH-ekspressiovektorilla transfektoi- • · · • · 1 _ dussa striatumissa oli selvä TH-värjäytyminen (Kuva 4D). TH:n ekspressio näkyi lähellä sitä kohtaa, johon DNA-liuosta laitettiin, ja ekspressio oli levinnyt pienelle alueelle aivo- • · ·.. kudosta.The effect of gene transfer on plasmid pTkBPVTH was evident by expression of TH enzyme (Figure 4D). Thus, normal TH expression (4A,? 25C) was observed in the non-lesional striatum. Striatum lesioned side, which was no transfer of the gene was not expressed TH • · · compression of l .. (Figure 4B), while lesioned pTkBPVTH expression vector transfected • • · · · 1 _ buffered in the striatum was a clear TH-staining (Figure 4D). TH expression was evident near the site where the DNA solution was placed, and expression was spread over a small area of brain tissue.

• · 30• · 30

Plasmidin pTkBPVTH infuusion geeniterapeuttista vaikutusta tutkittiin toispuolisesti • · • · * I ’ leesioiduissa rotissa, j oita käytettiin Parkinsonin taudin kokeellisena mallina.The gene therapeutic effect of infusion of pTkBPVTH plasmid was reciprocally studied in • · • · * I 'lesioned rats, which were used as an experimental model of Parkinson's disease.

• 1 • · • 1« 9 107737 pTkBPVTH-sense- tai antisense-konstruktia (90 pg) laimennettiin 20-30 μΐ PBS:een ja infusoitiin nopeudella 0,5-2 μΐ/min. Rotille annettiin joko antisense-cDNA:ta (kontrolli-rotat) tai sense-TH-cDNA:ta (TH-rotat). Geeninsiirron vaikutusta tutkittiin seuraamalla apomorfiinilla indusoitua pyörimiskäyttäytymistä. Tulokset pTkBPVTH-plasmidin trans-5 fektioista on esitetty kuvassa 5. Luvut ovat suhteellisia TH-cDNA-transfektion vaikutuksia apomorfiinilla stimuloituun pyörimiskäyttäytymiseen.107737 pTkBPVTH sense or antisense construct (90 pg) was diluted in 20-30 μΐ PBS and infused at 0.5-2 μΐ / min. Rats were given either antisense cDNA (control rats) or sense-TH cDNA (TH rats). The effect of gene transfer was investigated by monitoring apomorphine-induced rotational behavior. The results of trans-5 transfections of the pTkBPVTH plasmid are shown in Figure 5. The numbers are the relative effects of TH-cDNA transfection on apomorphine-stimulated spin behavior.

Apomorfiinilla indusoitu pyöriminen väheni keskimäärin 25-30 % kolmessa erillisessä koesarjassa kaksi ja neljä viikkoa geeninsiirtojen jälkeen. Pyörimiskäyttäytymisessä ei 10 havaittu muutoksia, kun käytettiin antisense-TH-plasmidia.Apomorphine-induced rotation was reduced by an average of 25-30% in three separate sets of experiments two and four weeks after gene transfer. No change in rotational behavior was observed when using antisense TH plasmid.

Tässä keksinnössä rotan ΊΉ-cDNA liitettiin BPV-ekspressioplasmidiin ja transfektoitiin rotan striatumiin Parkinsonin taudin eläinmallissa, mikä johti TH-entsyymin ekspressioon ja rottien osittaiseen parantumiseen kokeellisesta Parkinsonin taudista.In the present invention, rat α-cDNA was ligated to the BPV expression plasmid and transfected into rat striatum in an animal model of Parkinson's disease, resulting in TH enzyme expression and partial recovery of rats from experimental Parkinson's disease.

15 BPVTH-plasmidi transfektoitiin rotan striatumiin in vivo indusoimalla paljasta DNA:ta rotan normaaleihin tai leesioituihin aivoihin. Havaitsimme, että paljaan DNA:n infuusio aivoihin voi johtaa vektori-DNA:n ottoon soluihin, ja geenien ekspressoitumiseen aivoissa, kuten immunohistokemiallinen määritys osoittaa. Lisäksi pTkBPVTH.n tuottaman TH:n 20 ekspressio leesioiduissa rotan aivoissa aikaansai fysiologisen vasteen, joka todettiin kontralateraalisen pyörimiskäyttäytymisen muutoksena, kun rotille annettiin dopaminergista • · · ·Plasmid BPVTH was transfected into rat striatum in vivo by inducing naked DNA in rat normal or lesioned brain. We found that infusion of naked DNA into the brain can lead to the uptake of vector DNA into cells and the expression of genes in the brain, as evidenced by immunohistochemistry. In addition, the expression of pTkBPVTH-produced TH in the lesioned rat brain elicited a physiological response, which was observed as a change in contralateral rotational behavior when the rats were given a dopaminergic • · · ·

Jl ' agonistia, so. apomorfiinia.J1 'agonist, i.e.. apomorphine.

• · • · · • · • · *. . TkBPV-ekspressioplasmiditja käytetty geeninsiirtomenetelmä vaikuttivat lupaavilta « · · • · ♦ L. 1 25 fysiologisen, nontoksisen ja turvallisen geeniterapian kehittämiseksi. In vitro -geeninsiirrot • · # *... ja ekspressiot onnistuivat seerumin läsnäollessa, pitkillä transfektioajoilla ja pienillä DNA- • · · määrillä, eikä merkittävää solutuhoa havaittu optimaalisissa transfektio-olosuhteissa.• • • • • • *. . The TkBPV expression plasmids and the gene transfer method used seemed promising for the development of physiological, nontoxic and safe gene therapy. In vitro gene transfer and expression were successful in the presence of serum, long transfection times, and low levels of DNA, and no significant cell death was observed under optimal transfection conditions.

....: Lisäksi BPV-plasmideita voitiin transfektoida ja ekspressoida myös jakaantuvissa sub- • · . · · ·. konfluenteissa soluissa ja kontakti-inhiboiduissa konfluenteissa soluissa, eri alkuperää • · · ' . 30 olevissa erilaisten kudosten ja lajien soluissa, so. apinan munuaisen fibroblasteissa ja ... ihmisen neuroblastoomasoluissa. Reportterigeenin hyvä ekspressio tukee sitä, että E2- • » riippuvainen kromatiiniin sitoutuminen takaa vektorimolekyylin tehokkaan sijoittumisen • · 1 tumassa ja johtaa sen tehokkaaseen ekspressioon.....: In addition, BPV plasmids could also be transfected and expressed in the dividing sub- • ·. · · ·. in confluent cells and contact-inhibited confluent cells, of different origin • · · '. 30 cells of various tissues and species, i. monkey kidney fibroblasts and ... human neuroblastoma cells. Good expression of the reporter gene supports that the E2- • dependent chromatin binding ensures efficient location of the vector molecule in the nucleus and results in its efficient expression.

10 10773710 107737

Kokeilimme myös geeninsiirtoja rotan aivoihin käyttämällä paljasta DNA:ta, ja totesimme molempien geenien, so. IacZ ja TH, ekspressoituvan kohtalaisesti in vivo rotan striatumis-sa. Terapeuttisen TH-geenin ekspressioon liittyi myös kohtalainen parantuminen Parkinsonin taudin eläinmallissa. Nämä tulokset tukevat sitä, että aivosolut voivat ottaa paljasta 5 DNA:ta sisälleen, kuljettaa DNA:n tumaan ja ekspressoida siihen liitettyjä vieraita geenejä. Kaikki nämä ominaisuudet ovat tärkeitä in vivo -olosuhteissa, kun proliferoivien solujen määrä kudoksessa on varsin pieni. Täten käyttämämme geeninsiirtomenetelmä ja BPV-ekspressioplasmidit saattavat olla käyttökelpoisia Parkinsonin taudin geeniterapiassa.We also experimented with gene transfer to rat brain using naked DNA, and found that both genes, i. IacZ and TH are moderately expressed in vivo in rat striatum. Expression of the therapeutic TH gene was also associated with moderate improvement in the animal model of Parkinson's disease. These results support that brain cells can take up exposed DNA, transport DNA to the nucleus, and express foreign genes attached to it. All of these properties are important under in vivo conditions when the number of proliferating cells in the tissue is quite small. The gene transfer method and BPV expression plasmids we use may thus be useful in gene therapy for Parkinson's disease.

1010

Viitejulkaisutreference Publications

Birkmayer, W. ja Homykiewicz, O. (1961). Der L-3,4-Dioxyphenylalanin (=DOPA)-EfFekt bei der Parkinson-Akinese. Wien. Klin. Wochenschr., 73: 787-788.Birkmayer, W. and Homykiewicz, O. (1961). Der L-3,4-Dioxyphenylalanine (= DOPA) -Effect and Der Parkinson-Akinese. Vienna. Klin. Wochenschr., 73: 787-788.

1515

Cao, L, Zheng, Z.-C., Zhao, Y.-C., Jiang, Z.-H., Liu, Z.-G., Chen, S.-D., Zhou, C.-F., ja Liu, X.-Y. (1995). Gene Therapy of Parkinson Disease Model Rat by Direct Injection of Plasmid DNA-Lipofectin Complex. Hum. Gen. Ther. 6, 1497-1501.Cao, L, Zheng, Z.-C., Zhao, Y.-C., Jiang, Z.-H., Liu, Z.-G., Chen, S.-D., Zhou, C.-F ., and Liu, X.-Y. (1995). Gene Therapy of Parkinson's Disease Model Rat by Direct Injection of Plasmid DNA-Lipofectin Complex. Hum. Gen. Ther. 6, 1497-1501.

20 Chase, T.N., Engber, T.M. ja Mouradian, M.M. (1994). Palliative and prophylactic benefits of continuously administered dopaminomimetics in Parkinson's disease. Neurology, 44: 15-18.20 Chase, T.N., Engber, T.M. and Mouradian, M.M. (1994). Palliative and prophylactic benefits of continuously administered dopaminomimetics in Parkinson's disease. Neurology, 44: 15-18.

Cotzias, C.G., Van Woert, M.H. ja SchifFer, L.M. (1967). Aromatic amino acids and 25 modification of parkinsonism. N. Engl. J. Med., 276: 374-379.Cotzias, C.G., Van Woert, M.H. and SchifFer, L.M. (1967). Aromatic amino acids and 25 modifications of parkinsonism. N. Engl. J. Med., 276: 374-379.

...: During, M.J., Naegele, J.R., O'Malley K.L. ja Geller, A.I. (1994). Long-Term Behavioural * Recovery in Parkinsonian Rats by an HSV Vector Expressing Tyrosine Hydroxylase....: During, M.J., Naegele, J.R., O'Malley K.L. and Geller, A.I. (1994). Long-Term Behavioral * Recovery in Parkinsonian Rats by an HSV Vector Expressing Tyrosine Hydroxylase.

Science 266, 1399-1403.Science 266, 1399-1403.

Ϊ1. 30 • · · *. . Elsworth, J.D. ja Roth, R.H. (1997). Dopamine synthesis, uptake, metabolism, and receptors: relevance to gene therapy of Parkinson's disease. Exp. Neurol., 144: 4-9.Ϊ1. 30 • · · *. . Elsworth, J.D. and Roth, R.H. (1997). Dopamine Synthesis, uptake, metabolism, and receptors: relevance to gene therapy for Parkinson's disease. Exp. Neurol., 144: 4-9.

»·· • · · j!.1 Geller, A.I., During, M.J., Oh, Y.J., Freese, A. ja O’Malley, K. (1995). AnHSV-1 Vector *·1 1 35 Expressing Tyrosine Hydroxylase Causes production and Release of L-DOPA fromGeller, A.I., During, M.J., Oh, Y.J., Freese, A. and O'Malley, K. (1995). AnHSV-1 Vector * · 1 1 35 Expressing Tyrosine Hydroxylase Causes Production and Release of L-DOPA from

Cultured Rat striatal cells. J. Neurochem. 64, 487-496.Cultured Rat striatal cells. J. Neurochem. 64, 487-496.

44

* ‘ Horellou, P., Vigne, E., Castel, M.-N., Bameoud, P., Colin, P., Perricaudet, M., Delaere, P* 'Horellou, P., Vigne, E., Castel, M.-N., Bameoud, P., Colin, P., Perricaudet, M., Delaere, P.

*,..! ja Mallet, J. (1994). Direct intracerebral gene transfer of adenoviral vector expressing * . 40 tyrosine hydroxylase in a rat model of Parkinson's disease. NeuroRepori 6, 49-53.*, ..! and Mallet, J. (1994). Direct intracerebral gene transfer of adenoviral vector expression *. 40 tyrosine hydroxylase in a rat model of Parkinson's disease. NeuroRepori 6, 49–53.

• ·• ·

Homykiewicz, O. (1982). Brain neurotransmitter changes in Parkinson's disease. In: .1·’ Movement Disorders, Marsden, C.D. and Fahn, S. (Eds.), Butterworth Scientific, London, j’··· ss. 41-558.Homykiewicz, O. (1982). Brain neurotransmitter changes in Parkinson's disease. In: .1 · 'Movement Disorders, Marsden, C.D. and Fahn, S. (Eds.), Butterworth Scientific, London, j '··· ss. 41-558.

....: 45 • · 11 107737....: 45 • · 11 107737

Homykiewicz, 0., Kish, S.J., Becker, L.E., Farley, I. ja Shannak, K. (1986). Brain transmitters in dystonia musculorum deforms. N. Engl. J. Med., 315: 347-353.Homykiewicz, 0., Kish, S.J., Becker, L.E., Farley, I. and Shannak, K. (1986). Brain transmitters in dystonia musculorum deforms. N. Engl. J. Med., 315: 347-353.

Isacson, O. (1995). Behavioural Effects and Gene Delivery in a Rat Model of Parkinson's 5 Disease. Science 269, 856.Isacson, O. (1995). Behavioral Effects and Gene Delivery in a Rat Model of Parkinson's 5 Disease. Science 269, 856.

Jiao, S., Gurevich, V. ja Wolff, J. (1993). Long-term correction of rat model of Parkinson's disease by gene therapy. Nature 362, 450-453.Jiao, S., Gurevich, V. and Wolff, J. (1993). Long-term correction of rat model of Parkinson's disease by gene therapy. Nature 362, 450-453.

10 Jiao, S., Gurevich, V. ja Wolff, J. (1996). Retraction. Long-term correction of rat model of Parkinson's disease by gene therapy. Nature 380, 734.10 Jiao, S., Gurevich, V. and Wolff, J. (1996). Retraction. Long-term correction of rat model of Parkinson's disease by gene therapy. Nature 380, 734.

Lundberg, C., Horellou, P., Mallet, J. ja Björklund, A. (1996). Generation of DOPA-Producing Astrocytes by Retroviral Transduction of Human Tyrosine Hydroxylase Gene: 15 In Vitro Characterization and In Vivo Effects in the Rat Parkinson Model. Exp. Neurol. 139, 39-53.Lundberg, C., Horellou, P., Mallet, J. and Björklund, A. (1996). Generation of DOPA-Producing Astrocytes by Retroviral Transduction of Human Tyrosine Hydroxylase Gene: 15 In Vitro Characterization and In Vivo Effects in the Rat Parkinson Model. Exp. Neurol. 139, 39-53.

Lampela, P., Ustav, E., Ustav, M., Männistö, P.T. ja Raasmaja, A. (1999) Transfection of Bovine Papilloma Virus Plasmids Expressing lacZ and Tyrosine Hydroxylase Genes in 20 Primate Cell Cultures. Toimitettu julkaistavaksi.Lampela, P., Ustav, E., Ustav, M., Männistö, P.T. and Raasmaja, A. (1999) Transfection of Bovine Papilloma Virus Plasmid Expression lacZ and Tyrosine Hydroxylase Genes in Primate Cell Cultures. Submitted for publication.

Nutt, J.G. ja Hoiford, N.H. (1996). The response to levodopa in Parkinson's disease: imposing pharmacological law and order. Ann. Neurol., 39: 561-573.Nutt, J.G. and Hoiford, N.H. (1996). The response to levodopa in Parkinson's disease: Imposing Pharmacological law and order. Ann. Neurol., 39: 561-573.

25 Paxinos, G. ja Watson, C. (1982). The Rat Brain in Stereotazic Coordinates. 1. painos Academic Press, London.25 Paxinos, G. and Watson, C. (1982). The Rat Brain in Stereotazic Coordinates. 1st edition Academic Press, London.

Sabel, B. A., Vick, A. ja Holt, V. (1995). Neurotoxic reactions of CNS cells following gene transfer with defective herpes simplex virus (HSV-1) vector. NeuroReport 6,2447-2449.Sabel, B. A., Vick, A. and Holt, V. (1995). Neurotoxic reactions of CNS cells following gene transfer with defective herpes simplex virus (HSV-1) vector. NeuroReport 6,2447-2449.

3030

Tomwall, M. ja Männistö, P. T. (1993). Effects of three types of catechol O-methylation ...: inhibitors on L-3,4,-dihydroxyphenylalanine-iriduced circling behaviour in rats. Eur. J.Tomwall, M. and Männistö, P. T. (1993). Effects of three types of catechol O-methylation ...: inhibitors on L-3,4, -dihydroxyphenylalanine-iridiated circulating behavior in rats. Eur. J.

.. Pharmacol 250, 77-84... Pharmacol 250, 77-84.

• · • · · • 35 Ungerstedt, (1971). Postsynaptic supersensitivity after 6-hydroxydopamine induced *. . degeneration of the nigro-striatal dopamine system. Acta Physiol. Scand 82(Suppl. 367), 69-93.• · • · · • 35 Ungerstedt, (1971). Postsynaptic supersensitivity after 6-hydroxydopamine induced *. . degeneration of the nigro-striatal dopamine system. Acta Physiol. Scand 82 (Suppl. 367), 69–93.

• · · • · · • « · ♦ ·♦· • · · « · · • · • ·· • · „ ♦·· • · • ·· • · • · «·· • · • · • ·· 1 ·· • · «« «♦ ♦ ♦ ♦ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ·

Claims (6)

107737107737 1. Naudan tyypin-1 papilloomavirus (Bovine Papilloma Virus Type-1, BPV-1) -ekspressioplasmidi, jossa on 5. papilloomaviruksen E1 - ja E2-geenit pysyvän ekstrakromosomaalisen replikaation aikaansaamiseksi, - papilloomaviruksen replikaation minimal origin -elementti (MO), - papilloomaviruksen minikromosomaalinen kiinnittymiselementti (MME), - tyrosiinihydroksylaasientsyymiä (TH) koodaava nukleotidisekvenssi. 101. Bovine Papilloma Virus Type-1 (BPV-1) expression plasmid containing the 5th papilloma virus E1 and E2 genes for stable extrachromosomal replication, - minimal origin of papillomavirus replication (MO), - papillomavirus minichromosomal attachment element (MME), - nucleotide sequence encoding the tyrosine hydroxylase enzyme (TH). 10 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ekspressioplasmidi, joka lisäksi sisältää säätelyalueet ekspression ja transkription kontrolloimiseksi.The expression plasmid of claim 1, further comprising regulatory regions for controlling expression and transcription. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ekspressioplasmidi, jossa säätelyalueet sisältävät 15 promoottoreita, jotka ohjaavat TH:n ekspressiota soluissa.The expression plasmid of claim 2, wherein the regulatory regions contain promoters that direct TH expression in cells. 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ekspressioplasmidi, jossa säätelyalueet sisältävät - BPV-1 :n ylävirran säätelyalueen (URR) ja - tymidiinikinaasin (Tk) promoottorin. 20The expression plasmid of claim 2, wherein the regulatory regions include the upstream regulatory region (URR) of BPV-1 and the thymidine kinase (Tk) promoter. 20 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukaisen ekspressioplasmidin käyttö valmistettaessa * neuraalisten tai nonneuraalisten sairauksien geeniterapeuttiseen hoitoon tarkoitettua ·· : *·* lääkevalmistetta. ·· • · « ·· • · * « · *· *· 25Use of an expression plasmid according to any one of claims 1 to 4 in the preparation of a medicament for the gene therapy of * neural or nonneural diseases. ·· • · «·· • · *« · * · * · 25 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että tauti on Parkinsonin tauti. ·*· • » · i « « ·♦· • · · * · « • » ·*· • · « ·*♦ „ ♦ • · ··· • · • · · ·· • · • »· ♦ • « 107737 3Use according to claim 5, characterized in that the disease is Parkinson's disease. · * · • »· i« «· ♦ • · · *» »» * »» »» »» «107737 3
FI992771A 1999-12-23 1999-12-23 Plasmid for expression of the tyrosine hydroxylase gene in the brain FI107737B (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI992771A FI107737B (en) 1999-12-23 1999-12-23 Plasmid for expression of the tyrosine hydroxylase gene in the brain
PCT/FI2000/001140 WO2001048232A1 (en) 1999-12-23 2000-12-22 A plasmid for the expression of a therapeutic gene in a tissue
AU25186/01A AU2518601A (en) 1999-12-23 2000-12-22 A plasmid for the expression of a therapeutic gene in a tissue

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI992771 1999-12-23
FI992771A FI107737B (en) 1999-12-23 1999-12-23 Plasmid for expression of the tyrosine hydroxylase gene in the brain

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI19992771A FI19992771A (en) 2001-06-24
FI107737B true FI107737B (en) 2001-09-28

Family

ID=8555804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI992771A FI107737B (en) 1999-12-23 1999-12-23 Plasmid for expression of the tyrosine hydroxylase gene in the brain

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2518601A (en)
FI (1) FI107737B (en)
WO (1) WO2001048232A1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994012629A1 (en) * 1992-12-02 1994-06-09 Baylor College Of Medicine Episomal vectors for gene therapy
EP0870047B1 (en) * 1995-12-29 2008-08-06 FIT Biotech Oyj Plc Episomal vector and uses thereof
WO1999020108A1 (en) * 1997-10-23 1999-04-29 Uab Research Foundation Human papillomavirus vectors for the episomal transduction of host cells and method of making same
FI105105B (en) * 1998-02-27 2000-06-15 Finnish Immunotechnology Ltd O A self-replicating DNA vector for immunization against HIV

Also Published As

Publication number Publication date
FI19992771A (en) 2001-06-24
WO2001048232A1 (en) 2001-07-05
AU2518601A (en) 2001-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5108797B2 (en) Pigment epithelium-inducing factor: characterization, genomic organization and sequence of PEDF gene
Klugmann et al. AAV-mediated hippocampal expression of short and long Homer 1 proteins differentially affect cognition and seizure activity in adult rats
Wolff et al. Grafting fibroblasts genetically modified to produce L-dopa in a rat model of Parkinson disease.
Lemkine et al. Adult neural stem cell cycling in vivo requires thyroid hormone and its alpha receptor
US5851832A (en) In vitro growth and proliferation of multipotent neural stem cells and their progeny
Thompson et al. Conditionally immortalized cell lines, engineered to produce and release GABA, modulate the development of behavioral seizures
NO327597B1 (en) Tissue regeneration modulators
Park et al. ATF3 negatively regulates adiponectin receptor 1 expression
AU777187B2 (en) Novel mitogenic regulators
US5998188A (en) Mitogen activated protein kinase phosphatase cDNAS and their biologically active expression products
WO2000012139A1 (en) Hypoxia regulated genes
AU755251B2 (en) Compositions and methods for sensitizing and inhibiting growth of human tumor cells
CN108610409B (en) Application of ETV5 in preparation of medicine for preventing or treating obesity and related metabolic diseases
FI107737B (en) Plasmid for expression of the tyrosine hydroxylase gene in the brain
Barkats et al. Intrastriatal grafts of embryonic mesencephalic rat neurons genetically modified using an adenovirus encoding human Cu/Zn superoxide dismutase
Ikari et al. Adenovirus-mediated gene transfer of dopamine D2 receptor cDNA into rat striatum
JP2008530029A (en) Neuroprotective agents and methods for their use
EP2059598B1 (en) Compositions and methods for modulating ampa receptor-mediated excitotoxicity
US7906637B2 (en) Compositions and methods for inducing or inhibiting activities of selected human cells
JP3761152B2 (en) Human glial cell line-derived neurotrophic factor promoter, vector containing the promoter, and compound screening method using the promoter
GB2400103A (en) Cell lines expressing VGSC, Nav1.8
Sui et al. Neuroprotective roles of HAX-1 in ischemic neuronal injury
KR20140030934A (en) Pharmaceutical composition containing cell-transducing peroxiredoxin 2 fusion protein for brain ischemic damage
WO2006123644A1 (en) Int6 PROTEIN INVOLVED IN HYPOXIA STRESS INDUCTION AND USE THEREOF
WO1994001135A1 (en) Method of producing genetically modified astrocytes and uses thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired