【発明の詳細な説明】
遺伝子SM22の上流の配列、これらの配列を含むベクター、および特に血管疾患の
処置のためのそれらの治療的使用
本発明は、SM22のような平滑筋で発現される遺伝子の上流の配列、およびそれ
らを含むベクターに関する。
他の目的は、それらのベクターおよび配列の、治療のための使用である。例え
ば、局所的または全身的に活性なポリペプチド、特に免疫原性ポリペプチド、サ
イトカインのような内因性調節性ポリペプチドを産生するための、或いは治療目
的用のRNA、例えばアンチ-センスRNAを産生するための使用である。特に、本発
明の目的は、血管疾患の処置におけるヌクレオチドベクターおよび配列の使用で
ある。
アテローム性動脈硬化症は、動脈硬化とアテロームの病変を併有する動脈の変
性疾患であり、従って、動脈の硬化および動脈内膜の脂肪変性を併なう。この冠
動脈不全は、一般に、その先端にバルーンを設けたカテーテルを動脈のネットワ
ークに挿入し、カテーテルを狭窄に到達するまで前進させ、バルーンを膨らませ
て病変を壁に圧縮して、冠動脈の内径を十分な心筋灌流できるように修復するこ
とからなる経皮的冠動脈拡張術によって治療
される。
この心筋の血管再生技術は、非常に広範囲に使用されているが(フランスで年
間50 000件の手術および米国で年間500 000件の手術)、全症例の約30%について
手術後数ヶ月で、拡張された部位に新しい病変が再出現したり、また再狭窄する
ことから限界がある。
このタイプの病変を処置するのに提案された様々な処置は、FELDMANおよびSTE
Gによる"Perspective de la th
ummary,12,47-55)の文献に要約されている。
再狭窄には、2つのメカニズムが関連する:内膜肥厚および動脈再造形である
。これらのメカニズムの第一のもの、内膜肥厚は、大きな細胞外マトリックスの
合成をもたらす内膜の平滑筋細胞の増殖による。この活性化は、増殖因子および
サイトカイニンの局所的放出により、および幾つかの抗増殖性内皮ペプチドの合
成の排除により誘発される。第二のメカニズムである動脈再造形は、壁の厚さを
変化させることなく動脈の内径を減少させることにある。従って、細胞増殖を伴
わない。
これらの著者は、内膜肥厚を遺伝子治療により阻害する様々な試みを記載して
いるが、結果は様々な理由から
余り満足ゆくものではない。転移の不十分さが、これらの結果を説明するのに一
般に示される理由の1つである。この問題は、アデノウイルス・ベクターの使用
により一部解決されたが、他の問題は、制御されないアデノウイルスによる組換
えのリスクまたは全身循環系にこれらのベクターの拡布するリスクを冒して、こ
れらのウイルスの免疫原性に関連するようである。
これらの著者はまた、プレプロエンドセリンまたはアデノウイルス-リガンド
複合体のような、血管細胞が有する特異的プロモーター配列を、これらの側面を
発生することなく、研究に非常に興味のある系として使用することについてに言
及している。
出願WO96/05.321(Rhone Poulenc Rorer S.A.)も、再狭窄の処置のための自殺
遺伝子を構成する欠陥のある組換えアデノウイルスを記載している。自殺遺伝子
は、血管平滑筋細胞中で活性プロモーターの制御下に置かれ得る。平滑筋のアク
チンαプロモーターのみが、この実施態様の目的のために言及される。このタイ
プの構築物の使用のどの例も、この適用を例示していない。
区分的な研究が、平滑筋を構成するタンパク質に対して為された。例えば、平
滑筋細胞の分化の際に現れる最初のマーカーの1つであるタンパク質SM22が研究
され、
その遺伝子のコーディング部分がマウス(SOLWAYら,1995,J,Biol.Chem,270,
22,13460-13469)およびラット(KEMPら,1995,BIOCHEM.J.310,1037-1043)で
配列決定された。
ニワトリ遺伝子およびヒト遺伝子の配列も、決定された(ニワトリ遺伝子につ
いてはNishidaら,1991,Biochem.Int.,23,663-668;ヒト遺伝子についてはTh
weattら,1992,Biochem.Biophyse.Res.Comm.,187,1-7)。
マウスにおけるタンパク質SM22αのコーディング遺伝子は、5個のエクソンか
ら構成され、6.2kbを含む。その単一コピーが、ゲノム内に存在する。SOLWAYら
は、その遺伝子のコーディング領域の上流にある441塩基対が、ラット大動脈の
一次細胞培養物およびA7r5系において、リポーター遺伝子の大きな転写速度を誘
導するのに必要で十分であることを示した。彼らはまた、この遺伝子の多量のメ
ッセンジャーRNAが大動脈、子宮、肺および腸で発現されることを実証した。
KEMPら(1995,BIOCHEM,J.310,1037-1043)は、ラットの遺伝子SM22のコーデ
ィング配列の上流にある1.9kbフラグメントをクローン化し配列決定した。フラ
グメントに為された欠失から、ヌクレオチド+65と-303との間のプロモーター領
域が、遺伝子の非翻訳領域の大部分を含
む1.5kbフラグメントよりも活性であることが示され、そのことは、プロモータ
ーの5'末端に調節配列の存在を示唆するものである。
OSBOURNら(1995,Gene,154,249-253)も、ラット遺伝子SM22の上流にある5'
領域を研究した。彼らは、この領域に2つのイントロンの存在を実証した。
これらの研究は、大動脈の一次細胞の培養物を用いてインビトロで為されたも
のであり、インビボではなかったことが注目される。しかし、これらの実験条件
は、生物の細胞内での遺伝子の活性を示すものではない。
さらに、それらは、5'末端に位置する遺伝子の非コーディング部分の非常に限
られた領域、換言すればヌクレオチド-441より下流の部分に関するのみである。
より最近、Liら(1996,J.Cell Biol,132,849-859)は、トランスジェニック
マウスを用いて遺伝子SM22の調節を研究した。
しかしながら、この文献は、この遺伝子のフラグメントを含むベクターのいか
なる適用も言及しておらず、明らかに治療的適用はない。
さらに、限られた数の構築物が作製され、全般的に胚に対する効果のみがテス
トされ、成体に対しては行なわれていない。
著者は、それらの研究から、ヌクレオチド-2735と-445との間の配列は、いか
なる本質的な筋肉調節性エレメントも含まないと推測する。
出願人は、タンパク質SM22の遺伝子の発現されたコーディング配列の上流にあ
る領域を構成する様々な領域の活性を、成熟した個体について、明らかにするこ
とを試みた。彼はまた、この配列内の修飾が、様々な組織における遺伝子発現の
変化を誘導するかどうか測定を試みた。
驚くべきことに、彼は、マウスタンパク質SM22の5'領域を修飾することによっ
て、動脈とくに大動脈の平滑筋中でのリポーター遺伝子の特異的発現が、個々の
成体で可能であることを実証した。
彼はまた、本質的な調節性配列を含まないものとしてLIらによって同定された
配列(1996,上記)が、実際には遺伝子SM22の成体での特異的発現に欠くことので
きなす配列を含むことを実証した。
最後に、驚くべきことに、彼は、イントロン配列が動脈で特異的発現を誘発す
るのに必要であることを示した。
従って、本発明の目的は、
‐タンパク質SM22の遺伝子のコーディング部分の上流にある配列または高い
ストリンジェントな条件下で該上流配列とハイブリダイズする配列のフラグメン
ト(該フ
ラグメントは動脈細胞でこの遺伝子の特異的インビボ発現を誘発し易い)、およ
び
‐治療的に興味のあるタンパク質のコーディング配列、またはRNA
を含むことを特徴とするDNA配列、である。
本発明はまた、配列番号1と少なくとも70%の類似性を有する、天然起源また
は化学合成によって得られる、任意のヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド配
列に関する。
天然起源のヌクレオチド配列とは、細胞メッセンジャーRNAの逆転写によって
得られるDNAの相補性フラグメント、または制限酵素を用いた細胞DNAの切断後に
得られるゲノムDNAのフラグメントを意味する。
化学合成によって得られるヌクレオチド配列は、例えば、適切な自動化機械を
用いて、ポリヌクレオチドの自動的合成によって作られる公知の配列を有するDN
Aフラグメントを指す。
治療的に興味のあるタンパク質またはRNAとは、平滑筋細胞の成長を阻害し、
内皮細胞の増殖を活性化し、動脈を強化し得る、および/または細胞性もしくは
液性免疫応答を誘発し得る分子を意味する。
本発明の目的のために、「高いストリンジェントな条
件」という用語は、Maniatisら,1982(Molecular cloning,A Laboratory Manual
,Cold Spring Harbor Lab.CSH,N.Y.USA)またはより最近の増刷版の1つに示
されている意味で使用される。好ましくは、ハイブリダイゼーション条件は、Ma
niatis(1982版)に記載されるものである。ハイブリダイズしなかったフラグメン
トを除去するために3回の洗浄が必要であり、0.2 SSCおよび0.1 %SDSの存在下
、ホルムアミドの非存在下に、65℃で行われる。
有利には、該配列は、添付書に配列番号1として示されたヌクレオチド-2126
と+4l35との間の配列、添付書に配列番号2として示されたヌクレオチド-2126と
+65との間の配列、または添付書に配列番号3として示されたヌクレオチド-2126
と-445との間の配列、を含む。
それはまた、配列番号4のフラグメントを含んでも良い。
特に、このタイプのフラグメントは、ヌクレオチド-2126と-1340との間のコー
ディング部分の5'末端の上流にある部分に対応する、配列番号5の配列の少なく
とも一部分を含み得る。この発明の目的の1つは、添付書に配列が示されている
、このタイプの配列番号5の配列である。
配列番号2および配列番号1の配列は、プラスミドp2
126nlzおよびp2126INTnlzにそれぞれ含まれており、パスツール研究所のCNCM(Na
tional Collection of Microorganism Cultures)に、1996年3月25日にそれぞれ
番号I-1685およびI-1686として寄託された菌株に含まれている。
本発明の他の目的は、厳しいストリンジェントな条件下で、配列番号1、配列
番号2、配列番号3および配列番号5の配列とハイブリダイズする配列である。
遺伝子SM22の第1イントロン配列を含む配列、特に配列番号1の配列は、それ
らによって、動脈に特異的な治療的に興味のあるタンパク質またはRNAの成体で
の発現が可能となるので、本発明の特に有利な実施態様を形成する。
しかしながら、本発明は、マウス遺伝子のフラグメントを含む配列に限定され
ず、同じ特性、つまりもっとはっきり言えば動脈細胞において遺伝子の発現を誘
発する性質を有する任意の他の種の任意の他の配列に関する。従って、当分野の
専門家が、タンパク質SM22中のラット遺伝子の上流にある配列を明らかにするKE
MPら(1995,上記)の文献を参照するのは有用である。本発明はまた、タンパク質
SM22中の遺伝子の上流にある配列のフラグメントを含む任意の配列、例えば、完
全な配列中の機能と同一または類似する機能を有する幾つかの構造の欠失によ
って修飾された配列、を包含する。
治療的に興味あるタンパク質は、ヘルペスウイルス中でチミジンキナーゼのよ
うな細胞障害性化合物の形成を誘発するタンパク質であり得る。このタンパク質
は、特別な特徴を有し、グアノシンに類似するガンシクロビルを細胞におけるDN
Aの複製合成を妨害する誘導体に形質転換する(Merck Index,reference 4262)。
このため、このタンパク質のコーディング遺伝子を本発明による配列に導入する
と、内膜肥厚の場合における細胞の増殖をブロックする。チミジンキナーゼをコ
ードする配列は、特にCarusoおよびKlatzmannに記載されてる(1992,Proc.Natl
.Acad.Sci.,USA,89,182-186)。
治療的に興味ある該タンパク質はまた、Rb遺伝子にコードされるか(Changら,
1995,Science,267,518-522)、またはeNOS遺伝子にコードされる(Hamonら,19
94,Circulation,90,1357-1362)タンパク質のような、静細胞性効果を有する
タンパク質であっても良い。
それはまた、リポタンパク質リパーゼのような脂肪分解活性を有するタンパク
質であっても良い。このタイプのタンパク質は、Reyner(1995,Nature Genetics
,10,28)およびMing Sun Liu(1994,J.Biol.Chem,269-11417)により記載され
る配列にコードされる。
それはまた、内皮細胞の増殖因子であっても良い。特に、インターロイキンは
そのようなタンパク質の1つである。
それはまた、ミオシン、またはアクチンのような筋肉タンパク質、或いは、コ
ラーゲンまたはエラスチンのような組織構造を有するタンパク質であり得る。
それは、出願WO 90 11092に記載されるような免疫応答を誘発するタンパク質
、特に糖タンパク質gp120またはHIV Nefタンパク質(ヒト免疫不全ウイルス)のよ
うなウイルス抗原であり得る。
一般に、該タンパク質は、免疫治療的に興味あるタンパク質のような治療的ま
たはワクチン的に興味のあるタンパク質、例えば、インターロイキン、増殖因子
、または例えば、線維芽細胞増殖因子(FGF)もしくは神経増殖因子(NGF);液性、
細胞障害性または細胞性免疫に関する免疫応答を誘発し得るタンパク質;或いは
、遺伝子の活性を正常に補完し得るが、その配列の突然変異または欠失のいずれ
かによって、処置される個体ではもはや発現されないタンパク質の1種または幾
種かのタンパク質であり得る。
この配列はまた、治療的に興味あるRNAをコードし得る。このタイプのRNAは、
タンパク質p53のアンチセンスRNA
またはVICALカンパニーによって寄託された出願WO 9011092に記載されるものの
ようなRNAであり得る。
本発明の他の目的は、上述のような本発明による配列を含むことを特徴とする
ベクターである。このタイプのベクターは、治療的に興味あるタンパク質または
RNAの標的組織での発現に必要な任意の他のDNA配列を含み得、特に、動脈細胞、
とりわけ平滑筋細胞に効率的な複製起点を含み得る。
このタイプのベクターは、処置される生物において対応する組換えを可能にす
る置換されるべき遺伝子に特異的な配列を含み得、該配列は本発明の配列の上流
または下流で置換される。これらの配列の存在により、処置される生物に存在す
る所望されない遺伝子は、生物中で発現することが要求されるベクターまたは配
列に含まれる遺伝子によって、置換される。
このタイプの対応する組換え法は、Le Mouellicら(1990,Proc,Nat.Acad.S
ci.USA,87,4712-4716)によって、または出願PCT WO 91/06.667中に記載され
たタイプであり得る。
このタイプのベクターは、アデノウイルスに由来するベクターであり得る。本
発明の実施態様に特に適合されたアデノウイルスは、FELDMANおよびSTEG(1996,
上記)ま
たはOHNOら(1994,Sciences,265,781-784)または出願FR 94.03.151(Pasteur I
nstitute,Inserm)に記載されている。これらのウイルスは通常、それらの過剰
な免疫原性により、個体によって拒絶される。にもかかわらず、これらのウイル
スの株は、それらの免疫原性特性を減少させるように選択された。いずれの場合
も、これらのベクターは、高い免疫原性を有していても、動脈は宿主免疫系によ
るアデノウイルス拒絶期間に適合する数週間というオーダーの比較的短い期間で
処置されるので、本発明の枠組み内で使用され得る。
それにもかかわらず、本発明による配列を上記のベクターに導入することは不
可欠ではなく、動脈細胞は、これらの配列を構成するDNAによって直接的にトラ
ンスフェクトされ得ることに注意すべきである。
本発明による核酸配列は、核酸を化合物に共有結合させた後に導入することも
できる。該化合物は、細胞へのそれらの浸透または核へのそれらの輸送を促進す
るものであって、得られる複合体は、Meidsorb Technologies Internationalに
よって為された国際出願WO 94/27238に記載されるように、ポリマー微粒子にカ
プセル化することができる。
他の実施態様によれば、核酸配列は、Seikagaku Corp
orationによって為された国際出願WO95/10534のように、細胞へのそれらの浸透
を好都合にさせるポリペプチドを含むトランスフェクション・システムに含まれ
得る。
これらのベクターまたは配列は、当業者に公知の任意の手段によってin situ
で投与され得る。例えば、それらは、FELDMANおよびSTEG(1996,上記)に記載さ
れるように、チャンネルでカバーされたバルーンを有するカテーテルを用いて、
in situで送達され得る。
それらはまた、手術の間、または大動脈を取り除くことにより投与され得る。
他の投与方法は、FELDMANら(1995,J.Clin.Invest.,95,2662-2671)に記載さ
れるように、これらの配列を含むDNAを含浸した小さいメッシュを有するスクリ
ーンを大動脈に添って導入することからなる。
これらの配列またはベクターは、それらを含む組成物の形態、例えば、動脈細
胞でのそれらのトランスフェクションを促進するゲル状で、有利に投与され得る
。このゲルは、MIDOUX(1993,Nucleic Acid Research,21,No.4,871-878)に
記載されるようなポリ-Lリシンとラクトースの複合体またはPASTORE(1994,Circ
ulation,90,I-517)に記載されるようなpoloxamer407であり得る。それらはま
た、緩衝剤溶液中の溶液に入れられ得、または
リポソームと組合せられ得る。
本発明はまた、これらの配列、ベクターまたは組成物を含む薬剤、並びにそれ
らを薬学的に有効な量および薬学的に適合する賦形剤を含む薬学的組成物に関す
る。
これらのタイプの配列、ベクターまたは組成物は、特に心疾患の処置、および
特に再狭窄の処置に興味のあるタンパク質をコードする遺伝子を発現し得るDNA(
cDNAまたはゲノムDNA)を動脈に送達するための薬剤の製造に有利に使用され得る
。にもかかわらず、それらは、また血管が弱くなる突然変異の処置のための薬剤
の製造のためにも使用され得る。例えば、このタイプの薬剤は、デスミンの正常
なタンパク質またはCAMタイプ筋肉接着タンパク質のコーディング遺伝子を発現
し得る本発明の配列またはベクターを含み得るであろう。
本発明の他の目的は、本発明で明らかにした配列およびベクターから発現され
るRNA、特にメッセンジャーRNAを決定することである。
本発明の他の目的は、タンパク質SM22のコーディング遺伝子の調節配列に対す
る分子の活性をテストするための、インビトロでの分子のスクリーニング方法で
ある。例えば、この方法は、タンパク質SM22のコーディング遺伝子のプロモータ
ー配列の全部または一部の制御下に置
かれたリポーター遺伝子を含む、本発明の配列またはベクターで細胞をトランス
フェクトする第1工程を含む。第2工程では、このようにトランスフェクトされ
た細胞を、テストされるべき分子の存在下にインキュベートし、続いてリポータ
ー遺伝子の発現が定量される。
トランスフェクションに使用される細胞は、有利には、一次培養の形態または
安定な細胞系の形態のいずれかである、平滑筋細胞、特に大動脈細胞である。
細胞がp2126nlzまたはp2126INTnlzのような構築物によってトランスフェクト
される場合、産生されるβ-ガラクトシダーゼは、例えばベーリンガーによりリ
ファレンス1 669 893で販売される検出用キット(Boehringer-Mannheim"Biochemi
cals"カタログ,1996,236ページ,beta-Gal Reporter Gene Assay,Chemilumin
escent)を用いて、光学示度により有利に定量される。
本発明によるインビトロでのスクリーニング方法の他の実施態様では、リポー
ター遺伝子は、ルシフェラーゼのコーディング遺伝子である。この場合、ルシフ
ェラーゼの発現の定量化は、例えば、ベーリンガーによりリファレンス1 758 24
1で販売される診断用キット(Boehringer-Mannheim"Biochemicals"カタログ,199
6,Luciferase Reporter Gene Assay)を用いて、化学発光により有利
に表示される。
本発明はまた、上記で明らかにした配列またはベクターを含むトランスジェニ
ック動物、特にマウスに関する。該動物において、治療的に興味あるタンパク質
のコーディング遺伝子は、リポーター遺伝子によって置換されている。
最後に、本発明は、タンパク質SM22遺伝子のコーディング部分の上流にある配
列における、突然変異を検出するための方法に関する。これらの突然変異は、タ
ンパク質SM22コーディング遺伝子の発現を修飾し得、特に平滑筋でのこの遺伝子
の発現を減少またはなくしさえし得た。タンパク質SM22は、カルシウム固定の調
節に関連するカルポニンタイプのタンパク質のファミリーに関連するので、この
タイプの突然変異は、平滑筋に機能的な修飾を引き起こすであろう(Ayme-Southg
ateら,1989,J.Cell.Biol.)。このタイプの突然変異検出方法は、有利には、
フランス特許出願FR-93 10821に記載される方法であり得る。
補完的方法で、本発明はまた、SM22遺伝子の発現の増加を可能にするように修
飾された、本発明の配列を含む。
このタイプのトランスジェニックマウスは、分子についてそれらの、タンパク
質SM22のコーディング遺伝子を
調節する配列に対する活性をスクリーニングするために使用され得る。分子は、
マウスに投与され得、続いて殺された後で、リポーター遺伝子によって着色され
た組織を示すために、組織学的切片が作製される。
本発明の実施態様のために、当業者は有利には、マニュアル"SAMBROKら(Molec
ular Cloning,A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,
New York,1989)"またはその最新増刷版の1つを参照し得る。
本発明を下記の実施例により例示するが、これに限定されるものではない:
図1は、-2474と+6030との間(転写開始部位に関しては測定されている)の領域
を含む、SM22部位の制限およびエクソン/イントロン構造の地図を示す。エクソ
ンは白四角で示され、矢印は繰返し型B1配列の位置を示す。
図2は、3種の繰返し型B1配列の配列を示し、その中の基本的変化を示す。
図3は、転写開始部位の同定を示すオートラジオグラムである。ウェルPは、
使用したプライマーに対応する。
図4Aは、転写開始部位の上流の5'領域の配列、およびSM22遺伝子のエクソン
を示す。様々なファクターの固定部位を、様々なコンセンサス配列とともに示す
。破線は、繰返し型B1配列の位置を示す。
図4Bは、SM22遺伝子の図式的な制限地図である。
図4Cは、SM22遺伝子の詳細な制限地図である。
図5は、プラスミドp352nlzの作製を示す。
図6は、プラスミドp2126nlzの作製を示す。
図7は、プラスミドp2126INTnlzの作製を示す。
図8Aおよび8Bは、トランスジェニックマウス胚での遺伝子lacZの発現を示
す。図8Aおよび8Bは、それぞれ12.5日および15.5日段階での胚を示す。
図9A〜9Dは、lacZを用いて染色された組織学的胚切片を示す。図9Aは、
胚の12.5日段階での心臓の断面図を示すもので、右室(RV)の心筋および動脈壁の
みに強い染色を示す(略語-AA=第4大動脈弓動脈の屈曲部;CA=頸動脈;E=食道;lv=
左室;PA=大動脈の近位部;PT=肺動脈幹;RA=右房;RV=右室;T=気管;V=右および左の
主静脈)。
図9Bは、胚の14.5日段階での腹部領域の断面図を示し、膳動脈(UA)の染色お
よび内臓の標識の欠如を示す(B=膀胱;D=十二指腸;H=大腸;L=肝臓;M=小腸;ST=胃)
。
図9Dは、胚の12.5日段階での尾部の切断図を示し、筋板(my)および尾動脈(a
)の標識を示す。
図9Cは、12.5日段階での瞬動脈に対応する写真の部分の拡大であり、筋層(
m)だけが標識され、内皮(e)の標
識が欠如していることを示す。
図10Aおよび10Cは、成熟マウスでの転移遺伝子の発現を示す。
図10Aは、大動脈(a)および肺動脈(pa)の密な標識ならびに大静脈(cv)の標
識の欠如を示す心臓全体の上部像である。図10Bおよび10Cは、成熟結腸の
平滑筋(sm)の層および隣接腸間膜動脈(ma)の切片である。lacZの標識(図10B)
は、転移遺伝子の発現が動脈に限定されていることを示すが、SM22抗体による免
疫蛍光(図10C)は、動脈および結腸の両方における平滑筋細胞に内因性の遺伝
子SM22の発現を示す。
図11は、SM22遺伝子の調節領域およびヘルペスウイルスのチミジンキナーゼ
をコードする遺伝子を含むベクターを示す。
図12A〜12Dは、交尾から15.5日目の胚(図12A〜12C)および2月齢
成体(図12D)でのSM445nlz構築物の発現を示す。実施例 装置および方法
1.マウス遣伝子SM22のクローンニングおよび特徴付け
デルタ-EMBL 3ファージ(Dr.D.Plachov,ミュンスター,ドイツにより提供さ
れた)中に構築されたゲノムマウス・バンクc57/blの約106個の組換えファージを
、マウスタンパク質SM22(Almendralら,1989;Exp.Cell Res.181,518-530)の
付加的DNAの890bpのBALI/Eco RVフラグメントをプローブとして用いて、スクリ
ーニングした。プローブを、ランダムイニシエーションにより放射性標識し、DN
Aを、チャーチ緩衝剤(Church buffer)中に65℃で終夜放置したフィルター上にハ
イブリダイズさせた。次に、フィルターを、0.2xSSC/0.1%SDS中で65℃で洗浄し
、陽性プレートを同一条件下で3回連続の再スクリーニングにより精製しホモジ
ナイズした。単離されたクローンの1つは、SM22座全体を含むことが示された。
続いて、それを、制限酵素を用いてマップし、サブクローン化した。クローニン
グ手順の間の再アレンジメントを回避するために、マウスゲノムDNAおよびゲノ
ムクローンについてサザンタイプのハイブリダイゼーション分析を行ない、フラ
グメント制限図を比較した。
SM22遺伝子配列を、Sequenase kit V2.0(United States Biochemical,クリー
ブランド,オハイオ州)を使用する鎖停止法を用いて2本のストランドについて
決定した。
2.ノーザンタイプのハイブリダイゼーション、プライマーによる伸長、5'RA CE、およびRNAseによる保護の分析
細胞系および成熟マウス組織の全RNAを、Chirgwinら(1979,Biochemistry,18
,5294-5299)の修飾された方法を用いて単離した。メッセンジャーRNAを、製造
者の指示に従って、Oligotexキット(Quiagen Inc,チャッツワース、カリフォル
ニア州)を用いて単離した。
ノーザンタイプのハイブリダイゼーションによる分析を、ホルムアルデヒドを
含むアガロースゲルを用い、当業者に公知の方法を用いてHybond-N膜(Amersham
Life Science,リトル・チャルフォント、英国)上でキャピラリーハイブリダイ
ゼーションによって行なった。
プライマー伸長による分析のために、配列番号6の配列を示すSM22遺伝子の相
補性DNA配列+36〜+65に相補性である30ヌクレオチドの合成オリゴヌクレオチド(
P27N1)を作製した。
(5'-AAGGCTTGGTCGTTTGTGGACTGGAAGGAG-3)を、ポリヌクレオチドキナーゼT4に
よって標識した。5μgのマウス子宮メッセンジャーRNAを、1-2×105cpmの精製
プローブと55℃でハイブリダイズさせ、プライマ一伸長反応を当業者に公知の実
験手順を用いて行なった。結果を、6%変性
ポリアクリルアミドゲル上で電気泳動して分析した。転写開始部位の直接的決定
を可能にするために、同じプライマーを用いた反応液を、隣接ウェルにロードし
た。
SM22相補性DNAの塩基+112〜+129(プライマー2)および+162〜+179(プライマー
1)に対応する2つの18bpのアンチセンス合成オリゴヌクレオチドを用いて、5'R
ACE法を、FROHMANら(1988,Proc.Natl.Acad.Sci,85,8998-9002)に記載され
るように行なった。
RNase保護の結果に基づき、PCRによって得られたSM22遺伝子の-352〜+65領域
を含む417bpフラグメントを作製し、pBluescript SK+ベクターのHinC II中に粘
着末端法を用いてクローン化した。PCRによって得られたフラグメントの配列を
明らかにした。放射性標識したアンチセンスRNAプローブを作製するために、Sph
Iを用いて構築物をSM22遺伝子の-203位で直線化し、32P-CTPの存在下にポリメ
ラーゼRNA T7を用いて転写した。プローブ(3×105cpm)を、5μgのマウス子宮メ
ッセンジャーRNAと42℃で一晩ハイブリダイズした。ハイブリダイゼーションの
後、サンプルをRNase AおよびTとともにインキュベートし(1時間37℃)、沈殿さ
せて、プライマー伸長に関して記載されるように分析した。
3.細胞培養およびトランスフェクション
細胞系NIH 3T3、10T1/2および8/47を、10%の仔ウシ胎児血清(Hyclone Inc.,
米国)を補足したDMEN(Life Technologies,Inc,ウィーン、オーストリア)中で
、37℃で7%CO2雰囲気で培養した。
トランスフェクション実験のために、コンフルエント細胞を6cmペトリ皿に播
き、トランスフェクション混合物を加える前に約75%のコンフルエンスまで増殖
させた。
Life Technologies Inc.により販売されるLipofectamine試薬を用いて、トラ
ンスフェクションを行なった。
要約すると、超らせん状のリポーター遺伝子を含む6μgのプラスミドおよび内
部コントロールとして2μgのPCMβ galに、24μgのLipofetamineを加えた。3ml
のDMEMを加えた後、トランスフェクション・カクテルを細胞に加えた。6時間後
、この混合物を、10%血清を含む増殖培地と置き換え、12時間後に再度変えた。
リポーター遺伝子産物の発現を、24時間後に分析した。血清によるシミュレーシ
ョンに関する実験のために、トランスフェクトされた細胞を、集められる24時間
前に、20%血清を含むDMEMに入れた。
4.CAT とβ-ガラクトシダーゼの比例化
細胞を、ペトリ皿から細胞スクレイパーを用いて取り、遠心分離し、150μlの
Z緩衝剤(100mMのリン酸ナトリウ
ム,pH7.5,1mM MgCl2,10nM KCI,50nM β-メルカプトエタノール)に再懸濁し
、3回の冷凍/解凍サイクルで溶解した。低速度で遠心分離して破片を取り除き
、当業者に公知のプロセスを用い2〜20μlの浮遊物質を使用して、β-ガラクト
シダーゼ活性を測定した。GORMANら(1982 Mol.Cell.Biol.,2,1044-1051)に
従い、10〜100μlの溶解物を、CAT活性の測定のために使用した。トランスフェ
クション効率の変動を考慮するために、CAT活性をβgal活性により標準化した。
5.トランスジェニックマウスの作製
CNCMに番号I-1685およびI-1686としてそれぞれ寄託されたプラスミドpnlz2126
およびp2126INTnlzの挿入物を、Sal I/PmeIで消化して単離し、続いてゲル上で
電気泳動し、次にGenecleanキット(Bio 101,ラ・ホヤ,カリフォルニア州)を用
いて精製し、その後、10mMのTris HCI pH7.5、0.25mM EDTAに再懸濁した。LIら(
1993,Development,177/3,947-959)により既に記載されたようにして、トラン
スジェニック動物を作製した。
転移遺伝子を含むマウスを、PCRおよびDNAプローブを用いるサザンタイプハイ
ブリダイゼーションによって同定した。pnlz2126構築物は、17匹のマウスのうち
3匹の陽性動物を得、それらのうちの2匹はこの構築物を伝え、
発現する。
構築物p2126INTnlzについては、28匹テストされたうち2匹の陽性動物が得ら
れ、再度、1匹のみがこの構築物を発現し伝えている。
トランスジェニックマウスを、C57/blマウスと戻し交配し、転移遺伝子に関す
る組織化学的染色をヘミ接合体マウスとともに行なった。
6.組織化学的染色
胚全体または成体組織を、15〜30分間4℃で、緩衝剤A(100mMのリン酸ナトリ
ウム,pH7.3,2mM MgCl2,0.1%のデオキシコール酸ナトリウム,および0.2%NP-4
0)中1%ホルムアルデヒドの中で固定した。洗浄した後、標本を、一夜30℃で1mg/
mlのX-gal(Sigma,セントルイス,ミズーリ州)、5mMのフェロシアン化カリウム、
5mMのフェリシアン化カリウム、20mMのTris-Cl pH7.3を含む緩衝剤A中で染色し
た。次に、染色されたサンプルを洗浄し、増加する濃度のエタノールを用いて脱
水し、キシレン中で清澄化し、パラフィンでコートした。組織学的切片を厚さ7
〜10μmで作製し、再度エールリッヒのヘマトキシリンおよびエオジンで染色し
た。次に、胚は、再度ベンジルアルコールおよび安息香酸ベンジルを用いて清澄
化した。
免疫-組織学的染色のために、マウス組織をPBS緩衝液中3%のパラホルムアルデ
ヒドの中で4℃で3時間固定し、続いて、Tissue-Tek培地(Reichert-Jung,ウィ
ーン)中でコートし、クリオ-ミクロトーム(cryo-microtome)上で厚さ5〜10μmに
薄片化した。選択された切片を検鏡板に固定し、SM22に対するモノクローナル抗
体(Dubandら,1993,Differentiations,55,1-11)をl/30の希釈で用い、および
標識第2抗体Cy3(Biological Detection Systems,米国)を用いて染色した。切
片を、蛍光顕微鏡を用いて調べた。
実施例1 SM22 座の特徴化
ゲノムマウスバンクのハイブリダイゼーションによるスクリーニングから、完
全なSM22遺伝子を含む3個の重複するクローンが単離された。図1に一部再現さ
れている制限地図を作製し、エクソンの位置合成オリゴヌクレオチドプローブを
用いるハイブリダイゼーションによって測定した。
興味ある領域をサブクローン化し、配列決定した。
配列は、ポリアデニル化部位の下流の-2474と+110との間に決定され、EMBLデ
ータバンクの中で比較された。ポ
リアデニレーション部位およびコーディング配列が5個のエクソンで共通する限
り、遺伝子は、転写開始部位から始まる5923bpをカバーする(図1)。全てのエク
ソン-イントロン境界は、コンセンサス配列に相当する。
第1エクソンは、5'に1個のリーダー配列を含むのみであり、転写開始コドン
は従って、転写開始部位から、イントロン配列の4kbpよりもそれ以上離れた第2
エクソンに局在する。
2個の潜在的ポリアデニレーションシグナルは、5905位および5913位に局在化
し、ポリアデニレーション部位の後に置かれた幾つかのTGT領域は、恐らく転写
の停止に関与する。
配列の分析はまた、繰返し型B1エレメントとの重要な類似性を有する3個の繰
返し配列の存在(図2)を明示し、その幾っかは、ポリメラーゼIII RNAによって
転写され、5S RNAをコードする。全ての繰返し配列が、SM22座と比較して逆の配
向であることが注目される。
転写開始部位を、プライマー伸長による分析によってマッピングした(図3)。
エクソン1の3'末端で、相補性のアンチセンスのオリゴヌクレオチドは、4個の
伸長産物を生じ、それらは長さで1塩基対(bp)しか違わず、それらのうち最も長
いのは65bpである。従って、転写産物
はGで始まり、転写開始コドン上流域は77bpである。
最短の伸長産物は、恐らく、メッセンジャーRNAの5'末端での修飾(キャッピン
グ)により、プライマー伸長の不完全な停止によって生じた。
これらの結果は、RNAseによる保護による分析によって確認され、それは、65b
pの保護化フラグメントならびに、遺伝子の第2エクソンに位置するアンチセン
スのプライマーとの独立反応から誘導される伸長産物のクローン化および配列決
定をもたらした。
これらの結果は、Solwayら(1995上記)によって得られた結果と一致する。これ
らの2つの結果の間のマイナーな配列の差異は、恐らく、様々なマウス系の間で
のアレリックな変異による。
-28bp位のTTTAAA配列(図4)は、TATAAA配列に密接に関連し、恐らくTATAボッ
クスとして働く。5'での配列のコンピューター分析は、筋肉遺伝子の転写の調節
に寄与するものとして公知であるファクターおよびエレメントに関する、幾つか
の可能性のあるリンク部位の存在を明らかにした(図4)。11個のE型ボックス(CA
NNTG)、4個のMef-2/rSRF型パターン(YTAWAAATAR)、4個の可能性のあるSRFリン
ク・エレメント(CC(A/T)6GG)、5個のAP-2リンク部位(CCCMNSSS)および5個のSP1
パターン(GGGCGG)の全て
の位置が決定された。最後に、TGT3-3パターンと類似し、最近、平滑筋の核性フ
ァクターのリンク部位として同定され、平滑筋アルファ・アクチンの転写の調節
に寄与しているエレメントの位置が決定された(図4)。
実施例2 トランスジェニックマウス創製のための組換えプラスミドのクローニングお よび構築
1.pnlz の作製
プラスミドpGEM7(換言すれば、米国ウィスコンシン州、マディソン、Promega
Corp.によって販売されているプラスミドpGEM-72F(+/-)‐Gen Bankで入手される
配列番号はX65310およびX65311である)は、アンピシリン耐性遺伝子、lac Z遺伝
子、および複製起源を含む。それは、3000塩基対を含む。それを、Nae I/Bsp 12
01で消化した。ベクターの外延性末端Bsp1201を、Klenow酵素を用いて「平滑末
端」に切り、10pb Sal Iリンカーの存在下にプラスミドを再環化した。次に、pG
EM 7のlacZフラグメントを欠失させ、Sal I部位を導入し、そしてBsp 1201部位
を復元した。
一本鎖外延性末端Nsi IとともにPme Iリンカーを挿入することによって、構築
物Nsi I部位にPme I部位を導入した。
最後に、リポーター遺伝子の2個のフラグメントを生じるHind IIIおよびSac
IとともにpDes2.2nlz(LIら,1993,上記)を用いて、核局在シグナルとカップリ
ングしたlacZ遺伝子を単離した。
2個のフラグメントを、修飾pGEM7ベクターのHind IIIとSac Iとの間に挿入し
、それらの配向について明らかにした。この手順により、プロモーターなしでpn
lzベクターを生じる。
2.p352nlz の作製
図5は、このプラスミドの作製を示している。
ヌクレオチド-2126〜+4135の鎖を含む、配列番号1に配列が示される、SM22遺
伝子の領域-352〜+65をカバーする417pb PCRフラグメントを産生し、pBluescrip
tSK+ベクターを用いて、平滑末端に切られたHinc II部位に挿入した。PCRフラグ
メントの配列を明らかにした。Xba IおよびXho I部位によりフラグメントを回収
し、プラスミドpBLCAT 3の対応する部位に挿入し、組換えp352CATを生じる。p35
2CATのXba 1/Xholフラグメントを、対応するpnlz部位に挿入してp352nlzを作製
した。
3.p2126nlz の作製
p2126nlzを作製するために、SM22座の-2126〜-206領域をカバーする1.9kbのBs
p 1201/Sph Iフラグメント(そ
の配列はヌクレオチド-2126〜+4145の鎖を含む配列番号1に含まれている)を、p
352nlzのそれぞれの部位に挿入した。このプラスミドを、CNCMに1996年3月25日
に番号I-1685として寄託した。その作製を、図6に示す。
4.p2126INTnlz の作製
このプラスミドの作製を、図7に示す。
領域(SM22座の2126〜+3651)をカバーするBsp 1201/Hind IIIの5.8kbフラグ
メントを、pnlzの対応する部位に挿入して、plNt-nlzを作った。続いて、SM22座
の+3648〜+4143塩基の496pbのPCRフラグメントを、4135-4140位にHind III部位
を導入するためにデザインされた前部プライマーおよび後部プライマーを用いて
生成した。このPCR産物を、Hind IIIで消化し、pINT-nlz Hind III部位に連結し
て、p2126INT-nlzを生成した。従って、p2126INT-nlz構築物は、転写開始から5'
の領域から2126の塩基対、第1エクソン、第1イントロン全体および、翻訳開始
コドンを除去し上記のHind III部位を導入するために最後の4塩基対がCATGから
GCTTに突然変異された15塩基対の第2エクソンを含む。プラスミドp2126 INTnlz
に含まれるSM22プロモーターに由来する挿入物の部分は、配列番号1の配列から
なる。このプラスミドを、CNCMに1996年3月25日に番号I-1686として寄託した。
その作製を、
図7に示す。
実施例3 トランスジェニックマウスでの構築物p2126 nlzおよびp2126INTnlzの発現
SV40ウイルスの核局在化シグナルを有するlacZリポーター遺伝子を用いて、実
施例2に記載されるように、2個の構築物を作製した。
第1構築物p2l26nlzは、上流の領域の2126bpおよび第1エクソン(65bp)を含む
。第2のp2126INTnlz構築物は、第1イントロンおよび第エクソンの最初の12bp
の付加を除いて、第1と同一である。
装置および方法の部分に記載されるように、これらの構築物のそれぞれは、リ
ポーター遺伝子を発現する少なくとも1匹のトランスジェニックマウスを生み出
した。
交尾の後(dpc)12.5〜15.5日目に得られた胚は、βgal活性を明示するために染
色された。2つの構築物の発現は、観察された全ての状態で同一であるが、p212
6INTnlzは僅かにより強い染色を示す。
発現は、最初8.5日目に、胚の心臓の領域および心膜中の血管に検出された。9
.5日目に、心臓でのlacZの発現が増加し、またその発現は右室、動脈に局限化し
ている。
12.5日目と15.5日目との間、その領域の機能と同様に、
標識の分離(segregation)が明確になり、標識は右室に局限化される(図8Aおよ
ひ8B)。切断面は、発現が右室の心筋に起こり、左室と右房にはマイナーにし
か標識されないことを示す(図9A)。
心臓におけるこの発現は、一時的でしかなく、成体には現れない。それは恐ら
く、胎児の後期発生段階で阻害されるのであろう。初期の発現も、9.5日目から
開始する吻の区域で観察され、それは10.5日目で尾の区域に広がり、11.5日目で
高いレベルに達する。
発現は、吻区域で12.5日目から減少し始め(図8B)、14.5日目にはもはや検出
されない(図10E)。
切断面は、転移遺伝子の発現が、筋板の区域に限定されることを示す(図9D)
。
発現の最も大きな部分は、発生中の胚の血管系に起こる。9.5日目に始まって
、発現は背側大動脈に検出される。10.5日目に背側大動脈および大動脈屈曲部の
着色が増加し、11.5日目には1acZ発現が、背側大動脈、大動脈屈曲部、腸骨動脈
、臍動脈、頸動脈および頭部の主要動脈に明確に見られる。
血管における転移遺伝子の発現は、肋間血管が容易に見られ得る12.5日目から
増加する(図8A)。
15.5日目に(図8B)、四肢および尾の血管を含む主要
血管にlacZは存在し、肺動脈幹の着色が見られるようになる。血管系での発現は
、成体において持続し、大動脈、肺動脈幹およひ右肺動脈(図10A)、腸(図1
0B)、膀胱および子宮の血管に明らかに見られる。
組織学的切片は、動脈および静脈での転移遺伝子の発現の相違をより明らかに
示す。12.5日齢の胚からの切片は(図9A)、大動脈屈曲部、近位肺動脈幹および
上行大動脈での近位部からの第4動脈から、頸動脈の筋層で非常に高いレベルの
発現を示すが、前部主静脈の左および右の部分は着色されずに残る。筋静脈での
転移遺伝子の発現の欠如は、静脈管、ならびに門脈および臍静脈で明らかである
。同じ状態は成体で観察され、それに関する発現は大静脈(図10A)または肺静
脈では決して検出できない。
これらの観察は、動脈および静脈の平滑筋の層の間ではこれまで決して確認さ
れなかった相違を明示する。動脈の他の所見は、発現が筋層に限定され、内皮に
は存在しないことを示す(図9C)。
全ての観察を見ると(図8A、8B)、転移遺伝子の発現が、内臓の平滑筋から
消失していることも明らかである。内因性SM22遺伝子は血管平滑筋組織および内
臓では発現が予想されているので、これは予想外のことである。
胃、腸および発生中の膀胱の筋層は、14.5日目で胚の腹部領域の組織学的切片に
容易に認められる(図9C)。この領域での転移遺伝子の発現は、臍動脈で明らか
に検出されるが、胃、十二指腸、小腸および大腸の内臓の筋層ならびに膀胱の筋
層では検出されず、そこではlacZ発現は全く観察されない。さらに、食道および
気管(図9A)、または肺気管支で発現は観察されない。
成体の筋組織の染色は、主として同じ結果をもたらす。図10Bは、転移遺伝
子発現が結腸の筋肉で欠如しているが、腸間膜血管はlacZによって非常に強力に
染色されることを示す。しかしながら、免疫蛍光法による同様の腸領域の切片の
染色は、内因性タンパク質SM22が両方の組織に存在することを示す(図10C)。
成体の内臓の平滑筋における転移遺伝子の発現の欠如はまた、食道、気管、膀胱
、精管および子宮のβgalに関する染色によって確認される。βgal発現は、これ
らの組織の筋層では決して検出されない。
奇妙なことに、著しい染色が、精管内腔の上皮および腎路の上皮の細胞質に観
察される。染色は、非トランスジェニックのコントロールマウスでも見られるの
で、これは恐らく、内因性ガラクトシダーゼ活性によるものである。実施例4 SM22 遺伝子の調節領域およびヘルペスウイルスのチミジンキナーゼをコード する遺伝子を倉む構築物の産生SM22 INT-TK)
Hind III消化により、HIV-LTRフラグメント(-167,+80)をpLTR-TKプラスミド
から除き、その末端をKlenow酵素によって平滑にし、その後Xho I消化をした。
該プラスミドを、5'にXho1部位、5'→3'の順序にHind IIIおよびBsp1201部位お
よび平滑末端3'を含むリンカーを挿入することによって閉環させて、p-TKベクタ
ーを得た。SM22座の-2126〜+3648領域をカバーする5.8kbのBsp 1201/Hindフラグ
メントをp-TKに挿入して、SM22 INT-TKを得る。このフラグメントは、配列番号
1のヌクレオチド鎖に含まれる。
この構築を、図11に図式的に示す。
実施例5 lacZ 遺伝子と融合したSM22遺伝子の-445〜+65フラグメントを含むプラスミ ドD445 nlzの作製、および転移遺伝子の取得 装置および方法 p445nlz の構築
プラスミドp2126nlzをXba Iによって切ると、SM22の
5'上流の「ポリリンカー」にユニーク部位を有する。フラグメントから突出した
5'末端は、Klenowポリメラーゼを用いて、dNTPによって埋めた。
沈殿後、Pst Iによって転写開始点を+1ヌクレオチドとして、-445の部位にユ
ニーク部位を有するフラグメントが切断された。
Pst I切断から得られた突出3'末端を、dNTPなしに、Klenowポリメラーゼを用
いて加水分解した。プラスミド配列に加えて、lacZ遺伝子と融合した-445〜+65
からのSM22配列を含むフラグメントを、アガロースゲルを用いて精製し、リガー
ゼT4で閉環した。
転移遺伝子実験のために、プラスミドp2126nlzのPstI/Nsi I二重消化を用いて
、マウス卵に注入されたフラグメントを精製した。
この構築物で得られた結果、並びにp2126 INTlacZとp2126lacZとの比較で得ら
れた結果を、下記の表に示す。
ヌクレオチド-445と+65との間の、SM22遺伝子配列の転写調節特性を、トラン
スジェニックマウスでインビボで2つの方法を用いて分析した。一時的分析と呼
ばれる第1の方法は、発生胚FOで直接的に所与の段階でlacZ遺伝子に関する発現
パターンを分析するものである。第2の方法は、成熟FO発生体から始まる安定な
系を創ること
からなるものである。
1.一時的分析
一時的分析は、トータルで13個の胚に対して、p445nlz転移遺伝子をゲノムに
組込んだ4個の胚を生み出した。発生の12.5日後に分析された4個の陽性胚のう
ち1個は、転移遺伝子を発現しなかった。2個の胚は、同じ段階でp2126INTnlz
系のものと同一の、換言すれば動脈の平滑筋細胞に特異的な発現パターンを有し
、最後の3番目の胚は、同じ動脈発現区域を有するとともに主として胚間葉に拡
散した様々な部位の異所性発現を有した。
2.安定な系
2個の安定な独立した系が、オス(系No.1)およびメス(系No.9)スタート樹
立された。
転移遺伝子の発現は、系1に関しては15.5日目の段階の胚で、系9に関しては
発生の17.5日目の胚で分析された。2個の系は、動脈に同じタイプの発現を有し
;心臓において転移遺伝子は、背側大動脈および肺動脈幹で発現される。
転移遺伝子p2126nlzおよびp2126INTnlzで得られた系とは異なり、2つのp445n
lzは、この段階において、平滑筋から構成される食道壁および呼吸器気管で、1a
cZを非常に強力に発現する。
2種の系は、胚の幾つかの領域で互いに同じではない。系No.1では、気管に
続く気管支で15.5日目に転移遺伝子が強力に発現するが、それはlacZが気管に存
在するだけである17.5日目の系No.9では見られない。この相違は、2個の系の
異なる組込み部位に起因する調節の変化、或いは、lacZ発現が15.5日目と17.5日
目との間に抑制され得ることを意味する、段階の相違によるかもしれない。
従って、2つの系は、平滑筋細胞の強力な成分を含む臓器における転移遺伝子
の発現を含む。それは、少なくとも気管支タイプの平滑筋細胞、気管、および幾
つかの内臓タイプの平滑筋細胞、食道に関連することは、興味深く注目に値する
。
最後に、異なる異所性発現を有する部位、換言すればタンパク質または内因性
SM22 RNAの存在が転移されなかった部位は、2つの系で見い出された。系1は、
各肢の2本の後部指に、非常に強力な局限化された発現を含む。系9は、脳の前
部領域に、lacZを強力に発現する。
発生の2段階でのこの構築物の発現は、図12A〜12Dに示される。それら
は、交尾(p.c.)から15.5日目の胚(12A)、12B、12C)および2月齢の成
体(12D)におけるSM445 nlzのβ-ガラクトシダーゼ活性に関する染色を示す。
図12A、BおよびCの動脈、食道および
気管支のの平滑筋組織、脊髄のような異所性部位(12B)または各肢の2本の後
部指(12A)での発現に注目されたい。成体の胸部大動脈または肺動脈幹での発
現の欠如もまた注目されたい(12D)。気管での発現のみが、維持される。
得られた結果は、450塩基対の配列が、胚および胎児で同じ発現を維持するの
に十分であるが、成体では十分でないことを示す。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Sequences upstream of the gene SM22, vectors containing these sequences, and
Their therapeutic use for treatment
The present invention relates to a sequence upstream of a gene expressed in smooth muscle such as SM22, and
A vector comprising the same.
Another object is the use of these vectors and sequences for therapy. example
For example, locally or systemically active polypeptides, especially immunogenic polypeptides,
To produce endogenous regulatory polypeptides such as itokine or
Use to produce targeted RNA, eg, anti-sense RNA. In particular,
A clear objective is to use nucleotide vectors and sequences in the treatment of vascular diseases.
is there.
Atherosclerosis is a disease of the arteries that combines arteriosclerosis and atherosclerotic lesions.
It is a sexual disease and is thus accompanied by hardening of the arteries and steatosis of the intima of the arteries. This crown
Arterial insufficiency is generally caused by connecting a catheter with a balloon at the tip to the arterial network.
The catheter, advance the catheter until it reaches the stenosis, and inflate the balloon.
To restore the coronary artery inner diameter to adequate myocardial perfusion.
Treated by percutaneous coronary dilatation consisting of
Is done.
This myocardial revascularization technique is very widely used (in France,
50 000 surgeries in the United States and 500 000 surgeries per year in the United States), about 30% of all cases
Several months after surgery, new lesions reappear or re-stenosis in the dilated area
There is a limit from that.
Various treatments proposed to treat this type of lesion include FELDMAN and STE
"Perspective de la th by G
ummary, 12, 47-55).
Restenosis involves two mechanisms: intimal thickening and arterial remodeling
. The first of these mechanisms, intimal hyperplasia,
By proliferation of intimal smooth muscle cells leading to synthesis. This activation involves growth factors and
By local release of cytokinins and by combining several antiproliferative endothelial peptides
Triggered by the exclusion of the adult. The second mechanism, arterial remodeling, is to reduce wall thickness
It is to reduce the inner diameter of the artery without changing it. Therefore, accompanying cell growth
I don't know.
The authors described various attempts to inhibit intimal hyperplasia by gene therapy.
But the results may vary for various reasons.
Not very satisfying. Poor metastasis is one way to explain these results.
This is one of the reasons generally shown. This problem is caused by the use of adenovirus vectors.
But another problem was the uncontrolled recombination by adenovirus.
Risk of spreading these vectors into the systemic circulatory system
It appears to be related to the immunogenicity of these viruses.
These authors also report that preproendothelin or adenovirus-ligand
Specific promoter sequences that vascular cells have, such as complexes,
Comment on using it as a system of great interest for research without occurring.
Has been reached.
Application WO 96 / 05.321 (Rhone Poulenc Rorer S.A.) also claims suicide for the treatment of restenosis.
A defective recombinant adenovirus that makes up the gene is described. Suicide gene
Can be placed under the control of an active promoter in vascular smooth muscle cells. Smooth muscle
Only the tin alpha promoter is mentioned for the purposes of this embodiment. This Thailand
None of the examples of the use of loop constructs illustrate this application.
Piecewise studies were performed on proteins that make up smooth muscle. For example, flat
Study of protein SM22, one of the first markers to appear during differentiation of smooth muscle cells
And
The coding portion of the gene is a mouse (SOLWAY et al., 1995, J, Biol. Chem, 270,
22, 13460-13469) and rats (KEMP et al., 1995, BIOCHEM. J. 310, 1037-1043).
Sequenced.
The sequences of the chicken and human genes were also determined (for chicken genes).
And Nishida et al., 1991, Biochem. Int., 23, 663-668; Th for human genes
weatt et al., 1992, Biochem. Biophyse. Res. Comm., 187, 1-7).
Is the coding gene for protein SM22α in mouse 5 exons?
It comprises 6.2 kb. That single copy is present in the genome. SOLWAY et al.
Indicates that 441 base pairs upstream of the coding region of the gene
Primary cell culture and A7rFiveInduces a high transcription rate of the reporter gene
Has been shown to be necessary and sufficient to guide. They also have a large amount of
It has been demonstrated that sussenger RNA is expressed in the aorta, uterus, lung and intestine.
KEMP et al. (1995, BIOCHEM, J. 310, 1037-1043) reported on the coding of the rat gene SM22.
The 1.9 kb fragment upstream of the signaling sequence was cloned and sequenced. Hula
Fragment from the promoter region between nucleotides +65 and -303
Region contains most of the untranslated region of the gene.
Was shown to be more active than the 1.5 kb fragment.
This suggests the presence of a regulatory sequence at the 5 'end of the gene.
OSBOURN et al. (1995, Gene, 154, 249-253) also proposed a 5 'upstream of rat gene SM22.
The area was studied. They have demonstrated the presence of two introns in this region.
These studies were performed in vitro using primary aortic cell cultures.
Note that it was not in vivo. However, these experimental conditions
Does not indicate the activity of the gene in the cells of the organism.
In addition, they are very limited in the non-coding parts of the gene located at the 5 'end.
Region, in other words, the portion downstream of nucleotide -441.
More recently, Li et al. (1996, J. Cell Biol, 132, 849-859)
The regulation of the gene SM22 was studied using mice.
However, this document does not cover the vector containing a fragment of this gene.
No application is mentioned and there is obviously no therapeutic application.
In addition, a limited number of constructs have been produced, and generally only effects on embryos have been tested.
It has not been performed on adults.
The authors have shown from these studies that the sequence between nucleotides -2735 and -445
Speculation does not include any essential muscle regulatory elements.
Applicants believe that the upstream of the expressed coding sequence of the gene for protein SM22
The activities of various regions that make up the region
And tried. He also noted that modifications in this sequence could alter gene expression in various tissues.
An attempt was made to determine whether to induce a change.
Surprisingly, he modifies the 5 'region of the mouse protein SM22 by modifying it.
Thus, the specific expression of the reporter gene in arteries, especially in the aortic smooth muscle, is
Demonstrated that it is possible in adults.
He was also identified by LI et al. As containing no essential regulatory sequences
Since the sequence (1996, supra) actually lacks the specific expression of the SM22 gene in adults,
It has been demonstrated that it contains a kinase sequence.
Finally, surprisingly, he found that intron sequences induce specific expression in arteries.
It is necessary to do it.
Therefore, the object of the present invention is to
-Sequence or high upstream of the coding part of the gene for protein SM22
Fragment of a sequence that hybridizes with the upstream sequence under stringent conditions
G
Fragmentation is likely to induce specific in vivo expression of this gene in arterial cells), and
And
-Coding sequence or RNA of a protein of therapeutic interest
And a DNA sequence comprising:
The present invention also relates to naturally occurring or at least 70% similarities to SEQ ID NO: 1.
Is any nucleotide or oligonucleotide sequence obtained by chemical synthesis.
About the columns.
Naturally occurring nucleotide sequences are derived by reverse transcription of cellular messenger RNA.
Complementary fragments of the resulting DNA, or after cleavage of cellular DNA with restriction enzymes
It means a fragment of the genomic DNA obtained.
Nucleotide sequences obtained by chemical synthesis, for example,
Using a DN having a known sequence produced by automated synthesis of a polynucleotide
Refers to the A fragment.
Proteins or RNAs of therapeutic interest are those that inhibit the growth of smooth muscle cells,
May activate endothelial cell proliferation and strengthen arteries, and / or
A molecule capable of eliciting a humoral immune response.
For the purposes of the present invention, "highly stringent articles
The term “case” is defined in Maniatis et al., 1982 (Molecular cloning, A Laboratory Manual
, Cold Spring Harbor Lab. CSH, N.Y. USA) or one of the more recent reprints
Used in the sense that it is. Preferably, the hybridization conditions are Ma
niatis (1982 edition). Fragments that did not hybridize
3 washes are required to remove the cells, in the presence of 0.2 SSC and 0.1% SDS
At 65 ° C. in the absence of formamide.
Advantageously, the sequence corresponds to nucleotide -2126 shown in the Appendix as SEQ ID NO: 1
And +4135, nucleotides -2126 shown in the Appendix as SEQ ID NO: 2
+65, or nucleotide -2126 shown as SEQ ID NO: 3 in the Appendix
And -445.
It may also include the fragment of SEQ ID NO: 4.
In particular, fragments of this type have a coding between nucleotides -2126 and -1340.
Less of the sequence of SEQ ID NO: 5 corresponding to the portion upstream of the 5 'end of the
And a portion. One of the objects of the invention is that the sequence is given in the appendix
Is the sequence of SEQ ID NO: 5 of this type.
The sequences of SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 1 are based on the plasmid p2
126nlz and p2126INTnlz, respectively, and CNCM (Na
National Collection of Microorganism Cultures) on March 25, 1996
Included in strains deposited under numbers I-1685 and I-1686.
It is another object of the present invention to provide a method for treating SEQ ID NO: 1,
It is a sequence that hybridizes with the sequences of SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 5.
The sequence containing the first intron sequence of gene SM22, in particular the sequence of SEQ ID NO: 1
By an adult of a protein or RNA of therapeutic interest of specific artery
Which form a particularly advantageous embodiment of the present invention.
However, the invention is limited to sequences containing fragments of the mouse gene.
To induce gene expression in arterial cells.
It relates to any other sequence of any other kind that has the property of emitting. Therefore,
Expert reveals sequence upstream of rat gene in protein SM22KE
It is useful to refer to the literature of MP et al. (1995, supra). The invention also relates to proteins
Any sequence, including fragments of sequences upstream of the gene in SM22, e.g., complete
Deletion of several structures with the same or similar function as the function in the entire sequence
And a sequence modified by
A protein of therapeutic interest is thymidine kinase in herpes virus.
Such proteins may induce the formation of such cytotoxic compounds. This protein
Has ganciclovir, which has special features and resembles guanosine, in cells with DN
Transform A into a derivative that interferes with replication synthesis (Merck Index, reference 4262).
For this, the coding gene of this protein is introduced into the sequence according to the invention.
And block cell growth in the case of intimal thickening. Thymidine kinase
The sequences to be loaded are described in particular by Caruso and Klatzmann (1992, Proc. Natl.
. Acad. Sci., USA, 89, 182-186).
The protein of therapeutic interest may also be encoded by the Rb gene (Chang et al.,
1995, Science, 267, 518-522) or encoded by the eNOS gene (Hamon et al., 19
94, Circulation, 90, 1357-1362) has a cytostatic effect, such as protein
It may be a protein.
It is also a protein with lipolytic activity, such as lipoprotein lipase.
It can be quality. This type of protein is available from Reyner (1995, Nature Genetics).
, 10, 28) and Ming Sun Liu (1994, J. Biol. Chem, 269-11417).
Coded into an array.
It may also be a growth factor for endothelial cells. In particular, interleukins
One such protein.
It can also be a muscle protein such as myosin or actin, or
It may be a protein having a tissue structure like lagen or elastin.
It is a protein that elicits an immune response as described in application WO 90 11092
Especially the glycoprotein gp120 or the HIV Nef protein (human immunodeficiency virus)
Virus antigen.
Generally, the protein will be therapeutically active, such as a protein of immunotherapeutic interest.
Or proteins of interest as vaccines, such as interleukins, growth factors
Or, for example, fibroblast growth factor (FGF) or nerve growth factor (NGF);
A protein capable of eliciting an immune response for cytotoxic or cellular immunity; or
Can normally complement the activity of a gene, but either mutate or delete its sequence
Depending on one or more of the proteins that are no longer expressed in the treated individual.
It can be any kind of protein.
This sequence may also encode an RNA of therapeutic interest. This type of RNA
Antisense RNA of protein p53
Or as described in application WO 9011092 deposited by the VICAL Company
Such RNA may be used.
Another object of the invention is characterized in that it comprises an arrangement according to the invention as described above.
Vector. This type of vector is useful for proteins of therapeutic interest or
It may include any other DNA sequence required for expression of the RNA in the target tissue, particularly, arterial cells,
In particular, it may contain an efficient origin of replication for smooth muscle cells.
This type of vector allows for the corresponding recombination in the organism to be treated.
A sequence specific for the gene to be replaced, said sequence being upstream of the sequence of the invention.
Or is substituted downstream. Due to the presence of these sequences, they are present in the treated organism.
Undesired genes can be expressed in vectors or vectors required to be expressed in organisms.
It is replaced by the gene contained in the column.
A corresponding recombinant method of this type is described by Le Mouellic et al. (1990, Proc, Nat. Acad. S.
ci. USA, 87, 4712-4716) or in application PCT WO 91 / 06.667.
Type.
This type of vector can be a vector derived from an adenovirus. Book
Adenoviruses particularly adapted for embodiments of the invention include FELDMAN and STEG (1996,
Above)
(1994, Sciences, 265, 781-784) or application FR 94.03.151 (Pasteur I
nstitute, Inserm). These viruses usually have their excess
Rejected by individuals due to poor immunogenicity. Nevertheless, these will
Strains were selected to reduce their immunogenic properties. In any case
However, even though these vectors are highly immunogenic, the arteries are not affected by the host immune system.
In a relatively short period of the order of a few weeks to accommodate the adenovirus rejection period
As treated, it can be used within the framework of the present invention.
Nevertheless, it is not possible to introduce the sequences according to the invention into the above-mentioned vectors.
Not indispensable, arterial cells are directly transduced by the DNA that makes up these sequences.
It should be noted that it can be transfected.
The nucleic acid sequence according to the invention may also be introduced after the nucleic acid has been covalently linked to the compound.
it can. The compounds promote their penetration into cells or their transport to the nucleus
And the resulting conjugate is to Meidsorb Technologies International
As described in the international application WO 94/27238 filed,
Can be putselled.
According to another embodiment, the nucleic acid sequence is Seikagaku Corp.
their permeation into cells, as in international application WO95 / 10534 filed by oration
Included in the transfection system containing the polypeptide
obtain.
These vectors or sequences can be prepared in situ by any means known to those of skill in the art.
Can be administered. For example, they are described in FELDMAN and STEG (1996, supra).
Using a catheter with a balloon covered by a channel,
It can be delivered in situ.
They can also be administered during surgery or by removing the aorta.
Other methods of administration are described in FELDMAN et al. (1995, J. Clin. Invest., 95, 2662-2671).
Screen with a small mesh impregnated with DNA containing these sequences
And the introduction along the aorta.
These sequences or vectors may be in the form of compositions containing them, for example,
Gels that facilitate their transfection in the vesicles and can be advantageously administered
. This gel was applied to MIDOUX (1993, Nucleic Acid Research, 21, No. 4, 871-878).
Complexes of poly-L-lysine and lactose or PASTORE (1994, Circ
ulation, 90, I-517). They are
Can be placed in a solution in a buffer solution, or
It can be combined with liposomes.
The invention also relates to an agent comprising these sequences, vectors or compositions, as well as
To a pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically effective amount and a pharmaceutically compatible excipient.
You.
These types of sequences, vectors or compositions are particularly useful for treating heart disease, and
DNA capable of expressing a gene encoding a protein of particular interest in the treatment of restenosis (
(cDNA or genomic DNA) can be advantageously used in the manufacture of a medicament for delivering arteries
. Nevertheless, they are also drugs for the treatment of mutations that weaken blood vessels
Can also be used for the production of For example, this type of drug is
Expression of coding genes for various proteins or CAM-type muscle adhesion proteins
Could contain a sequence or vector of the invention.
Another object of the present invention is to express sequences and vectors expressed in the present invention.
To determine RNA, especially messenger RNA.
Another object of the present invention relates to the regulatory sequences of the gene encoding the protein SM22.
Methods for screening molecules in vitro to test the activity of a molecule
is there. For example, this method uses the promoter of the gene encoding the protein SM22.
-Under the control of all or part of the array
Transfecting a cell with a sequence or vector of the invention containing the reporter gene
And a first step of performing the process. In the second step, the transfected
Incubated cells in the presence of the molecule to be tested, followed by a reporter
-Expression of the gene is quantified.
The cells used for transfection are advantageously in primary culture or
Smooth muscle cells, especially aortic cells, which are any of the forms of stable cell lines.
Cells are transfected with constructs such as p2126nlz or p2126INTnlz
When produced, the β-galactosidase produced is, for example, recovered by Boehringer.
Detection kit sold in Reference 1 669 893 (Boehringer-Mannheim "Biochemi
cals "catalog, 1996, p. 236, beta-Gal Reporter Gene Assay, Chemilumin
escent) and is advantageously quantified by optical readings.
In another embodiment of the in vitro screening method according to the present invention,
The target gene is a luciferase coding gene. In this case, Lucif
Quantification of the expression of cellulase is performed, for example, by the method of Boehringer in Reference 1
Diagnostic kit sold in 1 (Boehringer-Mannheim "Biochemicals" catalogue, 199
6, Luciferase Reporter Gene Assay)
Will be displayed.
The present invention also relates to a transgenic vector comprising a sequence or vector as defined above.
The present invention relates to cook animals, particularly mice. A protein of therapeutic interest in said animal
Has been replaced by a reporter gene.
Finally, the present invention relates to a sequence upstream of the coding part of the protein SM22 gene.
A method for detecting a mutation in a column. These mutations
The expression of the protein SM22 coding gene can be modified, especially in smooth muscle.
Could be reduced or even eliminated. Protein SM22 regulates calcium fixation
It is related to a family of knot-related calponin-type proteins,
Mutations of type will cause functional modifications to smooth muscle (Ayme-Southg
ate et al., 1989, J. Mol. Cell. Biol.). This type of mutation detection method advantageously comprises
It may be the method described in French patent application FR-93 10821.
In a complementary manner, the present invention also modifies to allow for increased expression of the SM22 gene.
Including the decorated sequences of the present invention.
This type of transgenic mouse has a molecular
Quality SM22 coding gene
It can be used to screen for activity against regulatory sequences. The molecule is
Mice can be administered and subsequently killed before being colored by a reporter gene.
Histological sections are made to show the affected tissue.
For embodiments of the present invention, one of skill in the art will advantageously recognize the manual "SAMBROK et al. (Molec
ular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press,
New York, 1989) "or one of its latest reprints.
The present invention is illustrated by, but not limited to, the following examples:
Figure 1 shows the region between -2474 and +6030 (measured for transcription start site)
Figure 2 shows a map of the restriction and exon / intron structure of the SM22 site, including Exo
Are indicated by open squares, and arrows indicate the position of the repeating B1 sequence.
FIG. 2 shows the sequences of three types of repetitive B1 sequences, showing the basic changes therein.
FIG. 3 is an autoradiogram showing the identification of the transcription start site. Well P
Corresponds to the primer used.
FIG. 4A shows the sequence of the 5 ′ region upstream of the transcription start site and exons of the SM22 gene.
Is shown. Shows fixation sites for various factors with various consensus sequences
. The dashed line indicates the position of the repeating B1 sequence.
FIG. 4B is a schematic restriction map of the SM22 gene.
FIG. 4C is a detailed restriction map of the SM22 gene.
FIG. 5 shows the construction of plasmid p352nlz.
FIG. 6 shows the construction of plasmid p2126nlz.
FIG. 7 shows the construction of plasmid p2126INTnlz.
8A and 8B show the expression of the gene lacZ in transgenic mouse embryos.
You. Figures 8A and 8B show embryos at the 12.5 and 15.5 day stages, respectively.
9A-9D show histological embryo sections stained with lacZ. FIG. 9A
Shows a cross-section of the heart at the 12.5 day stage of the embryo, showing the myocardium and arterial wall of the right ventricle (RV).
Only a strong staining (abbreviation -AA = flexion of the fourth aortic arch artery; CA = carotid artery; E = esophagus; lv =
Left ventricle; PA = proximal aorta; PT = pulmonary trunk; RA = right atrium; RV = right ventricle; T = trachea; V = right and left
Main vein).
FIG. 9B shows a cross-sectional view of the abdominal region of the embryo at the 14.5 day stage, showing staining of the zen artery (UA).
And lack of visceral markers (B = bladder; D = duodenum; H = large intestine; L = liver; M = small intestine; ST = stomach)
.
FIG. 9D shows a cutaway view of the tail at the 12.5 day stage of the embryo, showing the myocardium (my) and the tail artery (a
) Indicates a label.
FIG. 9C is an enlargement of the portion of the photograph corresponding to the instant artery at the 12.5 day stage.
m) only, and endothelium (e)
Indicates lack of knowledge.
FIGS. 10A and 10C show transgene expression in adult mice.
FIG. 10A shows dense markers for aorta (a) and pulmonary artery (pa) and markers for vena cava (cv).
1 is an upper image of the entire heart showing a lack of insight. FIGS. 10B and 10C show the adult colon.
Sections of the layer of smooth muscle (sm) and adjacent mesenteric artery (ma). Labeling of lacZ (FIG. 10B)
Indicates that the expression of the transgene is restricted to the arteries, but is immunized by the SM22 antibody.
Epidemiological fluorescence (FIG. 10C) shows the inheritance of endogenous smooth muscle cells in both arteries and colon.
3 shows expression of offspring SM22.
FIG. 11 shows the regulatory region of SM22 gene and thymidine kinase of herpes virus.
1 shows a vector containing a gene encoding
12A-12D show embryos 15.5 days after mating (FIGS. 12A-12C) and 2 months of age.
12 shows expression of the SM445nlz construct in adults (FIG. 12D).Example Apparatus and method
1.Cloning and characterization of mouse gene SM22
Delta-EMBL 3 phage (provided by Dr. D. Plachov, Münster, Germany)
About 10 of the genomic mouse bank c57 / bl constructed in6Recombinant phages
Of the mouse protein SM22 (Almendral et al., 1989; Exp. Cell Res. 181, 518-530).
Screening was performed using the 890 bp BALI / Eco RV fragment of the additional DNA as a probe.
Learning. Probes are radiolabeled by random initiation, DN
A was placed on a filter left overnight at 65 ° C in Church buffer.
It was hybridized. The filters are then washed at 65 ° C in 0.2xSSC / 0.1% SDS.
The positive plate was purified by three successive rescreens under the same conditions and homogenized.
I knew it. One of the clones isolated was shown to contain the entire SM22 locus.
Subsequently, it was mapped using restriction enzymes and subcloned. Clonin
Mouse genomic DNA and genomic DNA to avoid re-arrangement during the
Southern blot hybridization analysis was performed on
Segment comparison charts.
The SM22 gene sequence was sequenced using the Sequence kit V2.0 (United States Biochemical,
Brand, Ohio) using two strands using the chain termination method
Were determined.
2.Northern type hybridization, primer extension, 5'RA Analysis of protection by CE and RNAse
Total RNA from cell lines and mature mouse tissues was obtained from Chirgwin et al. (1979, Biochemistry, 18
, 5294-5299). Produce messenger RNA
Oligotex kit (Quiagen Inc, Chatsworth, CA)
(Near State).
Analysis by Northern type hybridization
Using an agarose gel containing Hybond-N membrane (Amersham) using a method known to those skilled in the art.
Life Science, Little Chalfont, UK)
Performed by zation.
For analysis by primer extension, the phase of the SM22 gene
A 30 nucleotide synthetic oligonucleotide that is complementary to the complementary DNA sequence +36 to +65 (
P27N1) was prepared.
(5'-AAGGCTTGGTCGTTTGTGGACTGGAAGGAG-3) to polynucleotide kinase T4
Therefore, it was labeled. 5 μg of mouse uterine messenger RNA was added to 1-2 × 10Fivecpm purification
After hybridization with the probe at 55 ° C, the primer extension
The test procedure was used. Results are 6% denatured
It was analyzed by electrophoresis on a polyacrylamide gel. Direct determination of transcription start site
Load the reaction with the same primers into adjacent wells to allow
Was.
Bases +112 to +129 (primer 2) and +162 to +179 (primer of SM22 complementary DNA)
Using two 18 bp antisense synthetic oligonucleotides corresponding to 1), 5′R
The ACE method is described in FROHMAN et al. (1988, Proc. Natl. Acad. Sci, 85, 8998-9002).
It was performed as follows.
Based on the results of RNase protection, the -352 to +65 region of the SM22 gene obtained by PCR
And a 417 bp fragment containing
Cloned using the terminating method. Sequence of the fragment obtained by PCR
Revealed. To generate a radiolabeled antisense RNA probe, use Sph
Using I to linearize the construct at position -203 of the SM22 gene,32Polymer in the presence of P-CTP
Rahse RNA T7Was used for transcription. Probe (3 × 10Fivecpm) with 5 μg of mouse uterus
Hybridized overnight at 42 ° C. with ssenger RNA. Hybridization
Later, samples were incubated with RNases A and T (1 hour at 37 ° C) and allowed to settle.
And analyzed as described for primer extension.
3.Cell culture and transfection
Cell lines NIH 3T3, 10T1 / 2 and 8/47 were transformed with 10% fetal calf serum (Hyclone Inc.,
In DMEN (Life Technologies, Inc, Vienna, Austria)
7% CO at 37 ° CTwoCultured in an atmosphere.
For transfection experiments, seed confluent cells in 6 cm Petri dishes.
And grow to approximately 75% confluence before adding the transfection mixture
I let it.
Using a Lipofectamine reagent sold by Life Technologies Inc.
The transfection was performed.
In summary, 6 μg of plasmid containing the supercoiled reporter gene and internal
As a part control, 24 μg of Lipofetamine was added to 2 μg of PCMβgal. 3ml
After adding DMEM, the transfection cocktail was added to the cells. 6 hours later
This mixture was replaced with growth medium containing 10% serum and changed again after 12 hours.
The expression of the reporter gene product was analyzed after 24 hours. Simulated by serum
Transfected cells can be collected for 24 hours
Previously, they were placed in DMEM containing 20% serum.
4.CAT Of β and galactosidase
Cells are removed from the Petri dishes using a cell scraper, centrifuged and 150 μl of
Z buffer (100 mM sodium phosphate
PH 7.5, 1mM MgClTwo, 10nM KCI, 50nM β-mercaptoethanol)
Thawed in three freeze / thaw cycles. Centrifuge at low speed to remove debris
Using 2-20 μl of suspended material using processes known to those skilled in the art, β-galacto
Sidase activity was measured. GORMAN et al. (1982 Mol. Cell. Biol., 2, 1044-1051).
Therefore, 10-100 μl of lysate was used for the determination of CAT activity. Transfer
CAT activity was normalized by βgal activity to take into account the variation in the collection efficiency.
5.Production of transgenic mouse
Plasmid pnlz2126 deposited with CNCM under numbers I-1685 and I-1686, respectively
And the insert of p2126INTnlz were isolated by digestion with SalI / PmeI and subsequently
Electrophoresis, then use Geneclean kit (Bio 101, La Jolla, CA)
And then resuspended in 10 mM Tris HCI pH 7.5, 0.25 mM EDTA. LI et al. (
1993, Development, 177/3, 947-959).
Sgenic animals were produced.
Mice containing the transgene were transferred to Southern Type Hi using PCR and DNA probes.
Identified by hybridization. The pnlz2126 construct out of 17 mice
Three positive animals were obtained, two of which transmitted this construct,
Express.
For the construct p2126INTnlz, 2 of the 28 tested positive animals were obtained.
Again, only one animal expresses and transmits this construct.
Transgenic mice were backcrossed with C57 / bl mice to
Histochemical staining was performed with hemizygous mice.
6.Histochemical staining
Whole embryos or adult tissues are treated with Buffer A (100 mM sodium phosphate) for 15-30 minutes at 4 ° C.
Um, pH7.3, 2mM MgClTwo, 0.1% sodium deoxycholate, and 0.2% NP-4
Fixed in 1% formaldehyde in 0). After washing, the specimens were collected at 30
ml X-gal (Sigma, St. Louis, Mo.), 5 mM potassium ferrocyanide,
Stained in buffer A containing 5 mM potassium ferricyanide, 20 mM Tris-Cl pH 7.3
Was. Next, the stained sample is washed and destained with increasing concentrations of ethanol.
Water, clarified in xylene and coated with paraffin. Histological section thickness 7
~ 10 μm and stained again with Ehrlich's hematoxylin and eosin.
Was. Next, the embryos are again clarified using benzyl alcohol and benzyl benzoate.
It has become.
For immuno-histological staining, mouse tissues were treated with 3% paraformaldehyde in PBS buffer.
The cells were fixed at 4 ° C. for 3 hours in a hide, followed by Tissue-Tek medium (Reichert-Jung, Wis.).
) And 5-10 μm thick on a cryo-microtome
Thinned. The selected sections were fixed on a microscopic plate, and a monoclonal antibody against SM22 was used.
Body (Duband et al., 1993, Differentiations, 55, 1-11) at a dilution of 1/30, and
Staining was performed using a labeled second antibody Cy3 (Biological Detection Systems, USA). Off
The sections were examined using a fluorescence microscope.
Example 1 SM22 Characterize the zodiac
Complete screening from genomic mouse bank hybridization
Three overlapping clones containing the entire SM22 gene were isolated. Fig. 1 partially reproduced
A restriction map of the exon,
It was determined by the hybridization used.
The region of interest was subcloned and sequenced.
The sequence was determined between -2474 and +110 downstream of the polyadenylation site and
Data banks. Po
Limitations in which the rear denaturation site and coding sequence are common to the five exons
The gene covers 5923 bp starting from the transcription start site (FIG. 1). All Eku
The son-intron boundary corresponds to the consensus sequence.
The first exon contains only one leader sequence at the 5 'and has a transcription initiation codon.
Therefore, the second, more than 4 kbp intron sequence from the transcription start site
Localized in Exxon.
Two potential polyadenylation signals are localized at positions 5905 and 5913
However, some TGT regions placed after the polyadenylation site are probably transcribed.
Involved in the suspension.
Sequence analysis also reveals three repeats with significant similarity to the repeat B1 element.
The presence of the return sequence (Figure 2) was clearly demonstrated, some of which were
Transcribed and encodes 5S RNA. All repeats have the opposite arrangement compared to the SM22 locus.
It is noted that
The transcription start site was mapped by analysis by primer extension (FIG. 3).
At the 3 'end of exon 1, a complementary antisense oligonucleotide comprises four
Produce extension products, which differ by only one base pair (bp) in length, the longest of them
It is 65bp. Therefore, the transcript
Starts with G and the upstream region of the transcription initiation codon is 77 bp.
The shortest extension product is probably a modification at the 5 'end of the messenger RNA (capping
) Caused by incomplete termination of primer extension.
These results were confirmed by analysis with RNAse protection, which revealed that 65b
Protected fragment of p and antisense located in the second exon of the gene
And sequencing of extension products derived from independent reactions of primers with primers
Brought a decision.
These results are consistent with the results obtained by Solway et al. (1995 supra). this
The minor sequence differences between the two results are probably due to the different mouse strains.
Due to an allelic mutation.
The -28 bp TTTAAA sequence (FIG. 4) is closely related to the TATAAA sequence and is probably
Work as a box. Computer analysis of the sequence at 5 'regulates transcription of muscle genes
Some of the factors and elements that are known to contribute to
(Fig. 4). 11 E-type boxes (CA
NNTG), 4 Mef-2 / rSRF-type patterns (YTAWAAATAR), 4 possible SRF linkers
Element (CC (A / T) 6GG), 5 AP-2 link sites (CCCMNSSS) and 5 SP1
All of the patterns (GGGCGG)
The position was determined. Finally, similar to the TGT3-3 pattern, recently the nuclear muscle
Identified as actor link sites and regulates transcription of smooth muscle alpha-actin
The position of the element contributing to was determined (FIG. 4).
Example 2 Cloning of recombinant plasmids to create transgenic mice And build
1.pnlz Production of
Plasmid pGEM7 (in other words, Promega, Madison, WI, USA)
Obtained at the plasmid pGEM-72F (+/-)-Gen Bank sold by Corp.
(SEQ ID NOs: X65310 and X65311) are the ampicillin resistance gene, lac Z gene.
Children, and the origin of replication. It contains 3000 base pairs. Nae I / Bsp 12
Digested with 01. The extensible terminal Bsp1201 of the vector was ligated to the blunt
The ends were cut off and the plasmid was recircularized in the presence of a 10 pb Sal I linker. Then, pG
The lacZ fragment of EM 7 was deleted, a Sal I site was introduced, and a Bsp 1201 site
Was restored.
Constructed by inserting a PmeI linker with single-stranded extensible terminal NsiI
A Pme I site was introduced at the product Nsi I site.
Finally, Hind III and Sac yielding two fragments of the reporter gene
Using pDes2.2nlz (LI et al., 1993, supra) with I, coupled with nuclear localization signals
The isolated lacZ gene was isolated.
The two fragments were inserted between the modified pGEM7 vector between Hind III and Sac I.
And their orientations were clarified. This procedure allows pn without promoter
This produces the lz vector.
2.p352nlz Production of
FIG. 5 shows the construction of this plasmid.
SEQ ID NO: 1, comprising the strand from nucleotide -2126 to +4135, the SM22 fragment
Produce a 417 pb PCR fragment covering the region -352 to +65 of the gene
The tSK + vector was used to insert into the blunt-ended Hinc II site. PCR flag
The sequence of the statements was revealed. Fragment recovery with Xba I and Xho I sites
And inserted into the corresponding site of plasmid pBLCAT3, resulting in recombinant p352CAT. p35
Insert the 2CAT Xba1 / Xhol fragment into the corresponding pnlz site to create p352nlz
did.
3.p2126nlz Production of
To create p2126nlz, a 1.9 kb Bs covering the -2126 to -206 region of the SM22 locus
p1201 / Sph I fragment (
Is contained in SEQ ID NO: 1 which includes the strand from nucleotides -2126 to +4145).
It was inserted into each site of 352nlz. This plasmid was transferred to CNCM on March 25, 1996.
Deposit No. I-1685. The production is shown in FIG.
4.p2126INTnlz Production of
The construction of this plasmid is shown in FIG.
Bsp 1201 / Hind III 5.8 kb flag covering the region (2126 to +3651 at the SM22 locus)
Was inserted into the corresponding site of pnlz to create plNt-nlz. Then, SM22 seat
The +3648 to +4143 bases 496 pb PCR fragment was added to the Hind III site at positions 4135-4140.
Using front and rear primers designed to introduce
Generated. This PCR product was digested with Hind III and ligated into the pINT-nlz Hind III site.
To generate p2126INT-nlz. Thus, the p2126INT-nlz construct is 5 ′ from the start of transcription.
2126 base pairs from the region, exon 1, entire intron 1 and translation initiation
The last four base pairs are removed from CATG to remove the codon and introduce the above Hind III site.
It contains a 15 base pair second exon mutated to GCTT. Plasmid p2126 INTnlz
The part of the insert derived from the SM22 promoter contained in
Become. This plasmid was deposited with the CNCM on March 25, 1996 under the number I-1686.
The production
As shown in FIG.
Example 3 Expression of constructs p2126 nlz and p2126INTnlz in transgenic mice
SV40Using the lacZ reporter gene with the viral nuclear localization signal,
Two constructs were made as described in Example 2.
The first construct, p2l26nlz, contains the upstream region 2126 bp and the first exon (65 bp)
. The second p2126INTnlz construct contains the first 12 bp of the first intron and exon.
Is the same as the first, except for the addition of
As described in the apparatus and method sections, each of these constructs
Generate at least one transgenic mouse expressing the porter gene
did.
Embryos obtained on days 12.5-15.5 after mating (dpc) were stained to demonstrate βgal activity.
Was colored. Expression of the two constructs is identical in all conditions observed, but p212
6INTnlz shows slightly stronger staining.
Expression was first detected at 8.5 days in regions of the embryonic heart and in blood vessels in the pericardium. 9
At day 5, lacZ expression in the heart increased and was localized to the right ventricle and arteries.
ing.
Between day 12.5 and day 15.5, as well as the function of the area,
The segregation of the label becomes clear and the label is localized to the right ventricle (Fig.
(8B). The cut plane shows that expression occurs in the right ventricular myocardium and minor in the left ventricle and right atrium.
Or no labeling (FIG. 9A).
This expression in the heart is only temporary and does not appear in adults. It probably
It may be inhibited at a later stage of fetal development. Early onset from day 9.5
Observed in the area of the starting snout, it spreads to the area of the tail at day 10.5 and at day 11.5
Reach high levels.
Expression began to decrease in the rostral zone from day 12.5 (FIG. 8B) and was no longer detected at day 14.5
Not performed (FIG. 10E).
Cross sections show that transgene expression is restricted to the area of the muscle plate (FIG. 9D).
.
The largest portion of expression occurs in the vasculature of the developing embryo. Starting on day 9.5
, Expression is detected in the dorsal aorta. On day 10.5, dorsal aorta and aortic flexion
Increased coloration, 1acZ expression on day 11.5, dorsal aorta, aortic flexion, iliac artery
It is clearly seen in the umbilical, carotid and main arteries of the head.
Transgene expression in blood vessels begins at day 12.5, when intercostal vessels can be easily seen
Increase (FIG. 8A).
On day 15.5 (FIG. 8B), the primary including limb and tail vessels
LacZ is present in the blood vessels and the pulmonary trunk becomes colored. Expression in the vascular system
, Sustained in the adult, aorta, pulmonary trunk and right pulmonary artery (FIG. 10A), intestine (FIG. 1).
OB), clearly seen in the bladder and uterine vessels.
Histological sections reveal differences in transgene expression in arteries and veins
Show. Sections from 12.5 day old embryos (FIG. 9A) were obtained from the aortic flexure, proximal pulmonary trunk and
From the fourth artery from the proximal part in the ascending aorta, very high levels of carotid muscularis
Although showing expression, the left and right portions of the anterior main vein remain uncolored. In the muscle vein
Lack of transgene expression is evident in venous ducts, and in portal and umbilical veins
. The same condition was observed in adults, for which the expression was in vena cava (FIG. 10A) or pulmonary
Pulses can never detect it.
These observations have never been confirmed between layers of arterial and venous smooth muscle.
Identify any differences that were not made. Other findings in the artery are that expression is restricted to the muscle layer and
Indicates that it does not exist (FIG. 9C).
Looking at all the observations (FIGS. 8A and 8B), the expression of the transgene was found to be
It is clear that it has disappeared. Endogenous SM22 gene is found in vascular smooth muscle tissue
This is unexpected, as expression is expected in the gut.
Muscle layers of the stomach, intestine and developing bladder were histologically sectioned in the abdominal region of the embryo at day 14.5
It is easily recognized (FIG. 9C). Transgene expression in this region is evident in the umbilical artery
In the stomach, duodenum, small and large intestine, visceral muscle layer and bladder muscle
No detectable in the layer, where no lacZ expression is observed. In addition, the esophagus and
No expression is observed in the trachea (FIG. 9A) or in the lung bronchi.
Staining of adult muscle tissue yields primarily the same results. FIG. 10B shows translocation inheritance.
Mesenteric vasculature is very potent by lacZ, although offspring expression is absent in colonic muscle
Indicates that it is stained. However, sections of similar intestinal sections by immunofluorescence were
Staining shows that the endogenous protein SM22 is present in both tissues (FIG. 10C).
Lack of transgene expression in adult visceral smooth muscle is also associated with esophagus, trachea, bladder
, Confirmed by staining for βgal in the vas deferens and uterus. βgal expression is
It is never detected in the muscle layers of these tissues.
Oddly, significant staining was seen in the cytoplasm of the epithelium of the vas deferens and of the renal tract.
Be guessed. Staining is also seen in non-transgenic control mice
This is probably due to endogenous galactosidase activity.Example 4 SM22 Encodes the regulatory region of the gene and the herpesvirus thymidine kinase SM22 INT-TK production of constructs containing genes
By Hind III digestion, HIV-LTR fragment (-167, +80) was converted to pLTR-TK plasmid.
And its ends were blunted by the Klenow enzyme followed by XhoI digestion.
The plasmid was placed 5 ′ with an Xho1 site, 5 ′ → 3 ′ in the order of HindIII and Bsp1201 sites.
And closed by inserting a linker containing a blunt end 3 'to give the p-TK vector
I got it. 5.8 kb Bsp 1201 / Hind flag covering the region -2126 to +3648 of the SM22 locus
Inserts the p-TK into SM22 INT-TK. This fragment has the sequence number
Contained in one nucleotide chain.
This construction is shown schematically in FIG.
Example 5 lacZ Plasmid containing the -445 to +65 fragment of the SM22 gene fused to the gene Of D445 nlz and acquisition of transgene Apparatus and method p445nlz Building
Plasmid p2126nlz was cut with XbaI to give SM22
It has a unique site in the 5 'upstream "polylinker". Protruding from the fragment
The 5 'end was filled in with dNTPs using Klenow polymerase.
After precipitation, the transcription start site was set to +1 nucleotide by Pst I, and the
The fragment with the neak site was cut.
The protruding 3 'end obtained from Pst I digestion uses Klenow polymerase without dNTPs
And hydrolyzed. -445 to +65 fused to the lacZ gene in addition to the plasmid sequence
The fragment containing the SM22 sequence from was purified using an agarose gel and ligated.
Ring closed with ze T4.
For transgene experiments, use the PstI / NsiI double digestion of plasmid p2126nlz
The fragments injected into mouse eggs were purified.
The results obtained with this construct as well as the comparison between p2126 INTlacZ and p2126lacZ
The results obtained are shown in the table below.
Transcriptional regulatory properties of the SM22 gene sequence between nucleotides -445 and +65
Sgenic mice were analyzed in vivo using two methods. Temporary analysis and call
The first method involves expressing the lacZ gene directly at a given stage in the developing embryo FO.
It analyzes patterns. The second approach is to start with a stable FO
Creating a system
It consists of
1. Temporary analysis
Temporary analysis revealed that the p445nlz transgene was integrated into the genome for a total of 13 embryos.
Four integrated embryos were produced. 4 positive embryos analyzed 12.5 days after development
One did not express the transgene. Two embryos were p2126INTnlz at the same stage
Has the same expression pattern as that of the system, in other words, a specific expression pattern of arterial smooth muscle cells.
The last third embryo has the same area of arterial expression and has spread primarily to the embryonic mesenchyme.
It had ectopic expression of various sites scattered.
2.Stable system
Two stable independent systems are male (system No. 1) and female (system No. 9) start trees
Erect.
The expression of the transgene was in embryos at day 15.5 for line 1 and for line 9 for line 9.
Analyzed on embryos at 17.5 days of development. The two systems have the same type of expression in the arteries
Transgenes in the heart are expressed in the dorsal aorta and pulmonary trunk.
Unlike the system obtained with the transgenes p2126nlz and p2126INTnlz, two p445n
lz is, at this stage, the esophageal wall and respiratory trachea composed of smooth muscle, 1a
Expresses cZ very strongly.
The two systems are not identical to each other in some regions of the embryo. System No. In 1, the trachea
In the subsequent bronchi, the transgene is strongly expressed on day 15.5, but lacZ is present in the trachea.
It is not seen in strain No. 9 on day 17.5, which is only present. This difference is the difference between the two systems.
Altered regulation due to different integration sites or lacZ expression between day 15.5 and 17.5
May be due to a difference in stages, meaning that it can be suppressed between the eyes.
Therefore, the two systems are based on transgenes in organs that contain a strong component of smooth muscle cells.
Expression. It consists of at least bronchial-type smooth muscle cells, trachea, and
Several visceral types of smooth muscle cells, associated with the esophagus, are interesting and noteworthy
.
Finally, sites with different ectopic expression, in other words proteins or endogenous
Sites where the presence of SM22 RNA was not transferred were found in two systems. Corollary 1 is
The two posterior fingers of each limb contain very strong localized expression. System 9 is before the brain
LacZ is strongly expressed in some regions.
Expression of this construct at two stages of development is shown in FIGS. Those
Embryos (12A), 12B, 12C) at 15.5 days after mating (p.c.) and 2 month old adults.
Figure 5 shows staining for β-galactosidase activity of SM445 nlz in the body (12D).
12A, B and C arteries, esophagus and
Bronchial smooth muscle tissue, ectopic site such as spinal cord (12B) or after two of each limb
Note the expression on the finger (12A). In the adult thoracic aorta or pulmonary trunk
Note also the lack of current (12D). Only tracheal expression is maintained.
The results obtained indicate that the 450 base pair sequence maintains the same expression in embryos and fetuses.
Is sufficient, but not enough for adults.
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(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
A61K 48/00 A61K 48/00
C07K 14/475 C07K 14/475
14/54 14/54
C12N 5/10 C12N 9/12
9/12 9/20
9/20 C12Q 1/68 A
C12Q 1/68 C12N 5/00 B
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S
D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ
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CZ,EE,GE,HU,IL,IS,JP,KE,K
G,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT
,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,
NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SG,SI,S
K,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ
,VN
(72)発明者 スモール ヴィクター
オーストリア国 エー―5411 オベラルム
シュルストラーセ 870
(72)発明者 モズラー ヘルベル
オーストリア国 エー―5201 ジーキルヒ
ェン ヴァインベルクシュトラーセ 23
(72)発明者 リー ツェーリン
フランス国 エフ―75006 パリ リュ
マザリン 33
(72)発明者 メリクスケイ マチアス
フランス国 エフ―94700 メゾン―アル
フォール アベニュ ドゥ ジェネラル―
ド―ゴール 9──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) A61K 48/00 A61K 48/00 C07K 14/475 C07K 14/475 14/54 14/54 C12N 5/10 C12N 9/12 9/12 9/20 9/20 C12Q 1/68 A C12Q 1/68 C12N 5/00 B (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB , GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, KE, LS, MW, SD, SZ, UG), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AU, AZ, BA, BB , BG, R, BY, CA, CN, CU, CZ, EE, GE, HU, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LV, MD, MG , MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SG, SI, SK, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN (72) Inventor Small Victor Austria A-5411 Oberalm Schulstraße 870 (72) Inventor Mosler Herbel Austria A-5201 Siekirchen Weinbergstrasse 23 (72) Inventor Lee Zellin France E-75006 Paris Rue Mazarin 33 ( 72) Inventor Merix Cay Mathias France France 94700 Maison-Alfort Avenue de General de Gaulle 9