JP2000510326A - 移植および炎症状態に対する抗アポトーシス性遺伝子療法 - Google Patents
移植および炎症状態に対する抗アポトーシス性遺伝子療法Info
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Abstract
(57)【要約】
哺乳類、特に内皮細胞に遺伝子修飾を加えることにより、炎症または他の免疫学的活性化刺激因子に対するそれらの感受性を低下させる方法であって、その細胞またはその先祖細胞においてNF−κBを阻害し得る抗アポトーシス性ポリペプチドをコード化するDNAを挿入し、タンパク質を発現させることにより、細胞におけるNF−κBが細胞活性化刺激因子の存在下で実質的に阻害されることを含む方法が記載されている。適当なポリペプチドは、天然タンパク質の相同体および先端切除形態を含む、哺乳類A20、BCL−2、BCL−XL(MCL−1)またはA1タンパク質の活性を有するものから選択される。BCL−2、BCL−XLまたはA1活性ポリペプチドはまた、ホモ二量体またはBCL群の別の抗アポトーシス性ポリペプチドとのヘテロ二量体として使用され得る。この方法は、インビボまたはエクスビボまたはインビトロで行われ得、同種異系または特に異種間移植に関して、および全身的または局所的炎症状態の処置に特に有用である。内皮細胞により調節可能な方法で上記ポリペプチドを発現するヒト以外のトランスジェニックまたは体細胞組換え哺乳類が製造され得ることにより、上記細胞および上記細胞を含む組織または器官が哺乳類レシピエントへの移植用に得られる。
Description
【発明の詳細な説明】
移植および炎症状態に対する抗アポトーシス性遺伝子療法
発明の分野
この発明は、移植および炎症状態に対する抗アポトーシス性遺伝子療法分野に関
するものである。この発明は、遺伝子療法並びに組織および器官移植分野に改善
をもたらす。この発明は、その広い態様において、細胞活性化プロセスの処置方
法に関するものである。特にこの発明は、炎症性、免疫学的または他の活性化刺
激因子に対する内皮細胞の感受性を低下させるための前記細胞の遺伝子修飾に関
するものである。
この発明は、具体的には細胞アポトーシスを阻害し得るポリペプチドを発現し
得るものにするための細胞、特に内皮細胞の遺伝子修飾、およびそのための組換
えベクター関するものである。哺乳類細胞においてアポトーシスを阻害し得るポ
リペプチドの例には、哺乳類A20タンパク質の活性を有するポリペプチド、お
よびさらに一般的には抗アポトーシス活性を有するポリペプチド、特にBCL群
に属するある種のタンパク質がある。
この発明はまた、生成した遺伝子修飾細胞、またはこれらの細胞を含む組織ま
たは器官、およびそうして修飾されたヒト以外のトランスジェニックまたは体細
胞組換え動物に関するものである。
この発明は、さらに特定すれば、哺乳類レシピエントへの遺伝子修飾細胞また
は前記細胞を含む移植可能組織または器官の移植に関するものである。哺乳類レ
シピエントは、細胞に関して同種異系または異種であり得る。
発明の背景
移植器官に対する受容者抗体および補体系の即時免疫学的応答を含め、不調和
な種間における器官移植に伴う「過度急性拒絶」という十分に特性確認された問
題については、免疫抑制剤、および受容者の補体系を阻害する因子を発現するド
ナー器官の使用を含め、様々な手段で取り組まれてきた(ダルマッソ、A.P.、
「イムノファーマコロジー」24(2)[1992]149−160)。
しかしながら、移植された組織または器官、および炎症プロセスを被った細胞
に一般に伴うさらに別の状態は、「活性化」として知られる病的状態である。特
に、内皮細胞「活性化」は、刺激因子、例えば細胞傷害性サイトカイン[例、腫
瘍壊死因子(TNF)]、炎症または感染状態、再潅流損傷、アテローム性動脈
硬化、脈管炎または移植拒絶に曝された内皮細胞の特性を表す変化の連続を包含
する。内皮(「脈管内皮」とも称する)は、心臓および血管およびリンパ管の内
面を覆う細胞の層により構成される。活性化刺激因子に対する上記細胞の初期細
胞応答(「I型」活性化と称されることが多い)は、典型的には細胞表現型の変
化、例えば互いの細胞の退縮、出血および浮腫、および内皮を通る白血球の移行
を含む。細胞活性化のさらに別の局面(「II型」活性化)は、インターロイキン
、接着性分子、および凝固系の前凝固性、前血栓性成分をコードする様々な遺伝
子の転写アップレギュレーションを含む。例えば、E−セレクチンは、活性化時
内皮細胞(EC)により独占的に発現される組織特異分子であるため、一般に認
められているII型EC活性化の指標である(ポーバー、J.S.およびコトラン、
R.S.、「トランスプランテーション」50[1990]537−544)。
正常な細胞機能を犠牲にして、上記活性化タンパク質の連続過剰発現に伴うこ
とが認められている現象は、細胞において「アポトーシス」として知られる能動
細胞枯死プロセスが起こりやすい傾向である(G.T.ウィリアムズおよびC.A.
スミス、「セル」74[1993]777−779、D.L.ヴォーら、「セル」
76[1994]777−779)。アポトーシスは、組織の発生、分化または
代謝回転過程で見られる予めプログラムされた細胞死としてみなされ得る(ウィ
リー、A.H.ら、「インターナショナル・レビュー・オブ・サイトロジー」68
[1980]251−306)。細胞が外因性または内因性シグナルの結果とし
て内部コード化自死プログラムを活性化すると、アポトーシスによる細胞死が起
こる。形態学的には、アポトーシスは、近隣細胞との接触の喪失、細胞質の濃化
、エンドヌクレアーゼ活性付随染色質凝縮および核凝縮、および特に核の分割を
特徴とする。細胞表面からの微絨毛の消失および細胞表面における小胞形成(膜
小気胞形成)もまた観察される。アポトーシス体細胞の残りの断片は、最終的に
は近隣細胞により捕食される(デュバル、E.およびウィリー、A.H.、「イム
ノロジー・テュデー」7(4)[1986]115−119、トラウス、B.C.
ら、「サイエンス」245[1989]301−305)。アポトーシス細胞死
は、
炎症、胚形成およびリンパ球選択において基本的に重要である。一般に炎症に伴
い、特に器官移植に伴う細胞活性化およびアポトーシス細胞死の回避は、当業界
従事者にとっての主要目標となっている。移植片保存技術に伴い、そして移植片
拒絶に付随して生じる移植片損傷および喪失は、内皮細胞が上記プロセスに弱い
ことを示している。
活性化刺激因子、例えばTNFαに応じた転写アップレギュレーションに感受
性がある遺伝子の多くについて同定された転写因子は、「核因子κB」、すなわ
ちNF−κBである(M.グリリら、「インターナショナル・レビュー・オブ・
サイトロジー」143[1993]1−61)。NF−κBは細胞の細胞質に予
め形成された転写因子として存在し、IκB群のタンパク質阻害剤との会合によ
り不活化される。細胞活性化刺激因子、例えばリポ多糖(LPS)、TNFまた
は酸素基に暴露されると、IκBタンパク質は急速にリン酸化され、次いで分解
されることにより、前形成NF−κBを遊離させ、それを核へ移行させる。核に
おいて、核DNAのプロモーター領域におけるある種のNF−κB結合部位(「
κB成分」とも称する)へNF−κBが結合することにより、前記プロモーター
の制御下で直接的または間接的に遺伝子の転写が開始される。TNFによる細胞
の刺激時NF−κBによりアップレギュレーションが行われる遺伝子は、特にE
−セレクチン、IL−8および組織因子を含む(F.H.バッハら、「イムノロジ
カル・レビューズ」141[1994]1−30、T.コリンズ、「ラボラトリ
ー・インヴェスティゲーション」68[1993]499−508、M.A.リー
ドら、「ジャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディシン」179[199
4]503−512)。
例えば、A20遺伝子は、TNFまたは他の細胞活性化因子により誘導され得
ることが見いだされた(A.W.オピパリら、「ジャーナル・オブ・バイオロジカ
ル・ケミストリー」265[1990]14705−14708、C.D.ラハー
ティーら、「ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー」268[19
93]5032−5039)。A20は、最終的にTNF−誘導アポトーシスに
対する抵抗力を付与するのを助けるTNF−誘導性遺伝子のサブセットに属する
という証拠がある(M.テワリら、「ジャーナル・オブ・イムノロジー」154
[1995]1699−1706、A.W.オピパリら、「ジャーナル・オブ・バ
イオロジカル・ケミストリー」267[1992]12424−12427、A
.W.オピパリら、「ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー」265
[1990]14705−14708、ディキシットら[1989]、前掲)。
A.クリコスおよび共同研究者ら(「ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミ
ストリー」267[1992]17971−17976)は、TNFαによるA
20遺伝子の誘導がA20プロモーターのNF−κB結合性部位によっても伝達
されることを立証した(C.D.ラハーティーら、「ジャーナル・オブ・バイオロ
ジカル・ケミストリー」268[1993]5032−5039も参照)。
A20タンパク質以外に、タンパク質のBCL(BCL−2とも称する)群の
ある種のタンパク質も、抗アポトーシス効果を発揮する。上記タンパク質には、
BCL−2、BCL−XL、MCL−1およびA1がある。しかしながら、A2
0タンパク質またはBCLタンパク質が抗アポトーシス効果を発揮する正確な機
構について完全には解明されていない。
発明の要約
細胞のNF−κB−介在活性化を抑制する重要な手段は現時点では見いだされ
ていない。意外なことに、遺伝子転写のNF−κB調節はアポトーシス阻害性(
すなわち「抗アポトーシス性」)タンパク質の発現に関連があることが見いださ
れた。さらに特定すれば、こういったタンパク質はNF−κB伝達遺伝子転写に
対して負のフィードバック制御力を発揮し得、すなわち抗アポトーシス性タンパ
ク質はNF−κB転写因子の阻害剤として機能することが見いだされた。この観
察された負のフィードバック効果は、場合によっては、見かけ上IKB分解の上
流に作用することより、解離から直接的または間接的にNF−κB−IκB複合
体を保護する抗酸化機構を介して発揮され得ると考えられる。上記の阻害機能は
、通常アポトーシス細胞死の阻止を補助し得る。しかしながら、例えば移植およ
び特に異種間移植に伴って起こる場合のような、過酷な細胞攻撃条件下では、細
胞における抗アポトーシス性タンパク質の発現は不十分なレベルであるか、また
は細胞におけるNF−κBの急速な活性化に対して遅延し得るため、NF−κB
の阻害は細胞活性化およびアポトーシスの阻止に効果的ではなくなる。
この発見を用いることにより、炎症性または他の活性化刺激因子に感受性があ
る内皮または他の細胞を処置し、および特に移植拒絶に曝されている細胞、組織
または器官を処置する方法が考え出された。この発明の方法および他の態様を用
いることにより、炎症または炎症に伴う病状、例えば敗血症ショック、慢性拒絶
、異種間移植拒絶、アテローム性動脈硬化(再狭窄)、脈管炎、心不全または自
己免疫疾患が処置され得る。
この発明は、遺伝子療法技術により、抗アポトーシス性遺伝子およびその発現
産物を用いて、活性化刺激因子に感受性がある哺乳類細胞においてNF−κB活
性化を阻止するものである。
従って、この発明は第1の態様において、遺伝子修飾が加えられたことにより
、細胞活性化刺激因子の存在下NF−κB活性化を実質的に阻害し得る抗アポト
ーシス性タンパク質を発現する哺乳類細胞(特に、内皮細胞)を提供する。「細
胞活性化刺激因子」の一例は、腫瘍壊死因子、TNF(すなわちTNFα)であ
る。
「NF−κB活性化」は、直接的または間接的にNF−κB結合部位の制御下
にある遺伝子、例えば内皮細胞におけるE−セレクチンのNF−κB−伝達アッ
プレギュレーションを意味する。機能的な意味では、NF−κB活性化は、κB
調節配列と機能し得るように会合した遺伝子の転写開始に十分な状態で(単独ま
たは他の因子と組み合わせて)細胞のDNAにおけるNF−κBと上記配列の結
合を構成する。
「NF−κB阻害」は、核DNAにおけるNF−κB結合部位へのNF−κB
の結合が阻害されることを意味する。例えば本発明に従い遺伝子修飾され、TN
Fαで刺激された内皮細胞によるE−セレクチン遺伝子の転写が、同様にTNF
αによる刺激を受けた非修飾細胞(すなわち本発明による遺伝子操作を受けてい
ない細胞)と比べて60%またはそれより大きく、好ましくは80%またはそれ
より大きく、さらには90%またはそれより大きく、例えば95%、さらには9
9%またはそれより大きく低減化されたとき、NF−κBは「実質的に阻害され
た」とみなされる。
この発明はまた、そのさらに広い態様において、哺乳類(例、内皮)細胞に遺
伝子修飾を加え、これらの細胞またはその先祖において、NF−κBを阻害し得
る抗アポトーシス性タンパク質をコード化するDNAを挿入し、上記タンパク質
を発現させることにより、細胞におけるNF−κBが細胞活性化刺激因子の存在
下でも実質的に阻害される結果、炎症性または他の免疫学的活性化刺激因子に対
する上記細胞の感受性が低減化される方法に関するものである。
遺伝子修飾細胞における抗アポトーシス性タンパク質、例えばA20タンパク
質によるNF−κB開始転写の阻害は、対応するA20遺伝子によるインビトロ
での中程度のトランスフェクションレベル(例、約5×105細胞当たり0.5μ
gプラスミドDNA)でさえ予想外にも強力であり、サイトカイン誘導性遺伝子
、例えば組織因子、E−セレクチンおよびIκBα(これらは全て炎症に伴う)
の誘導を効果的に抑制することが見いだされた。
この治療法が、NF−κB活性化の阻害が有益であり得る状態、例えば炎症に
苦しむ患者の処置に一般に有用であることは明白である。また、この治療法は、
特に移植片レシピエントがヒトである場合、さらに特定すれば移植片がレシピエ
ントにとって異種関係である場合、器官移植に付随して起こる合併症を和らげる
のに有用である。
すなわち本発明は、さらに別の態様において、供与内皮または他の補乳類細胞
(例、単核球、NK細胞またはリンパ球の前駆体としての骨髄幹細胞、または島
細胞)または上記細胞を含む移植可能な組織または器官を、全血または血漿にお
いてこれらの細胞、組織または器官が活性化を被っている哺乳類受容者に移植す
る方法であって、(a)供与細胞またはその先祖細胞に対し、NF−κBを阻害
し得る抗アポトーシス性タンパク質をコードするDNAをそこに挿入することに
より遺伝子修飾を加え、(b)生成した修飾供与細胞またはこれらの細胞を含む
組織または器官を受容者に移植し、細胞において抗アポトーシス性タンパク質を
発現させることにより、細胞におけるNF−κB活性化が細胞活性化刺激因子の
存在下で実質的に阻害されることを含む方法を包含する。
段階(b)の「修飾供与細胞」は、段階(a)で細胞自体に遺伝子修飾が加え
られた細胞およびその子孫を包含するものと理解すべきである。
本発明のさらに別の態様によると、供与内皮細胞、および上記細胞を含む組織
および器官が提供され、この場合、上記細胞は、レシピエント種への移植を目的
として、遺伝子修飾が加えられた結果、移植片レシピエントにおいて抗アポトー
シス性タンパク質を調節可能にまたは構成的に発現することにより、NF−κB
は実質的に阻害される。移植片レシピエントは、供与細胞、組織または器官に関
して同種異系または異種であり得る。その追加的態様において、この発明は、異
なる種類の抗アポトーシス性タンパク質をコードするDNAを含むヒト以外のト
ランスジェニックまたは体細胞組換え哺乳類、およびヒト以外のトランスジェニ
ックまたは体細胞組換え哺乳類の製造方法を提供する。また、抗アポトーシス性
タンパク質コード化ポリヌクレオチドの挿入により細胞を遺伝子修飾するための
ベクター、例えばレトロウイルス性ベクターおよび特にアデノウイルスベクター
もこの発明の範囲内に含まれる。
図面の説明
図1:TNFαによる刺激後にA20ベクター(「A20」)によりトランス
フェクションされたBAEC、エンプティーpACベクター(「PAC」)によ
りトランスフェクションされたBAEC)または非トランスフェクションBAE
C(「NT」)から抽出された抗体アフィニティー精製タンパク質の分析。また
、非刺激(「NS」)またはTNFαにより刺激された(「TNF」)HUVE
Cについても比較分析している。
図2:ルシフェラーゼ発現ベクターへクローン化されたブタE−セレクチンプ
ロモーター領域(「ブタE−セレクチンリポーター」)と共にA20および/ま
たはpACベクター(「pAC」)により同時トランスフェクションされたBA
ECにおける相対光単位(RLU)でのルシフェラーゼレベル。BAECは、非
刺激(「NS」または「対照」)またはTNFα(「TNF」)またはリポ多糖
(「LPS」)により刺激されている。
図3A−3C:A20またはpACベクター(「pAC」)およびルシフェラ
ーゼベクターへクローン化された次のプロモーター:(a)ヒトIL−8プロモ
ーター(「IL−8リポーター」)(図3A)、(b)ブタIκBαプロモータ
ー(「IKBαリポーター」)(図3B)および(c)ブタ組織因子(TF)プ
ロモーター(「組織因子リポーター」)(図3C)のうちの1つにより同時トラ
ンスフェクションされ、次いでTNFαまたはLPSにより刺激されるかまたは
対照として維持されたBAECにおけるルシフェラーゼレベル。
図4:A20またはpACおよびルシフェラーゼベクターにクローン化された
ブタE−セレクチンプロモーターから誘導されたκB成分(「NFκBリポーター」
)により同時トランスフェクションされ、次いでTNFαまたはLPSにより刺
激されたかまたは対照として維持されたBAECにおけるルシフェラーゼレベル
。
図5A:A20またはpACおよびRSV−LTR推進ルシフェラーゼベクタ
ー(「RSV−LUCリポーター」)により同時トランスフェクションされたB
AECにおけるルシフェラーゼレベル。
図5B:A20および/またはpACおよびHIVLTR推進CATベクター
(「HIV−CATリポーター」)により同時トランスフェクションされたBA
ECにおける、1分当たりの数(CPM)での14C-標識クロラムフェニコール
レベル。細胞をウイルスc−Tatタンパク質(「C−Tat」)により刺激す
るかまたは対照として維持する。
図6A、6B、6C:ルシフェラーゼベクターへクローン化されたE−セレク
チンリポーター(図6a)、IKBαリポーター(図6B)またはNFκBリポ
ーター(図6C)と共に、pACおよびBcl−2またはBcl−XLにより同
時トランスフェクションされ、次いでTNFまたはLPSにより刺激されるかま
たは非刺激対照として維持されたBAECにおけるルシフェラーゼレベル。
図7:ルシフェラーゼベクターへクローン化されたE-セレクチンリポーター
と共に、pAC、完全長A20または先端切除A20クローン#3[「tA20
(3)」]または#7[「tA20(7)」]により同時トランスフェクション
され、次いでTNFまたはLPSにより刺激されるかまたは非刺激(「NT」)
対照として維持されたBAECにおけるルシフェラーゼレベル。
図8:ヒト免疫グロブリン(Ig)κプロモーターから誘導されたκB結合オ
リゴヌクレオチドおよび、比較用に、低温野生型NFκB−特異的プローブ(sp
-comp.)および非特異的競合物質(「nsp.comp.」)(AP−1)を用いて、ア
デノウイルスBcl−2(「rAd.Bc1−2」)または対照としてβ-gal
(「rAd.β−GaU)により感染したTNF−刺激(+)または非刺激(−
)PAECからの核抽出物のEMSA。
図9:示されているとおりTNF、Iκβαによる刺激の前(「0」)、また
は10分(「10」)または120分(「120」)後に採取したrAd.Bc
l−2−(または対照として、rAd.β−gal−)感染PAECのウエスタ
ンブロット。
図10:プローブとして転写因子cAMP応答成分(「CRE」)および、比
較用に、低温野生型CRE−特異的プローブ(sp-comp.)および非特異的競合物
質(「nsp.comp.」)を用いた、TNF刺激の前(「−」)または2時間後(+
)のrAd.Bcl−2−(または対照として、rAd.β−gal−)感染PA
ECからの核抽出物のEMSA。
図11:A1またはpACおよび0.7μgの(A)E−セレクチンまたは(
B)NFκBリポーターを含むルシフェラーゼベクターにより同時トランスフェ
クションされたBAECにおけるルシフェラーゼレベル。細胞はTNFまたはL
PSにより刺激されているかまたは刺激されていない(対照)。
図12:アデノウイルスIκBα(「rAd.IKB」α)またはA20(「
rAd.A20」)または対照としてrAd.β−galにより感染したTNF刺
激(+)または非刺激(−)HUVECのノーザンブロット。
定義
「移植(片)」と訳される「graft」、「transplant」または「implant」は、レ
シピエントへの移植用に提供者から摘出された生物材料、および上記生物材料を
レシピエントに定着させる行為を包含するものとして互換的に使用される。
「宿主」または「レシピエント」は、供与生物材料が移植される患者の体を指
す。
「同種異系の」は、提供者および受容者が同種に属する場合(「同種移植」と
もいう)を指す。そのサブセットとして、「同系の」は、提供者および受容者が
遺伝学的に同一である状況を意味する。「オートロガス」は、提供者および受容
者が同一個体であることを意味する。「異種間の」(および「異種移植」)は、
移植片提供者と受容者が異なる種に属する場合の状況を指す。
「A20」は、天然哺乳類A20遺伝子(そのcDNAを含む)またはタンパ
ク質を意味し、例えば天然タンパク質がNF−κB活性化を遮断する能力を損な
うことのないDNA(またはアミノ酸)配列の改変(例えば5個以下のアミノ酸
のサイレント突然変異または欠失)を有するその誘導体が含まれる。A20遺伝
子(タンパク質)は、修飾される細胞の性質および移植が計画されているレシピ
エントの種によっては、例えばブタ、ウシまたはヒトであり得るか、またはヒト
以外の霊長類に属するものであり得る。
「A20タンパク質の活性を有するポリペプチド」または「A20活性タンパ
ク質」は、NF−κB活性化を遮断または抑制し得、天然哺乳類(例、ヒト)A
20タンパク質のタンパク質配列(例、後記配列番号1)に対して少なくとも7
0%、好ましくは少なくとも80%、およびさらに好ましくは少なくとも90%
(最も好ましくは少なくとも95%)の相同性を示すタンパク質を包含する。好
ましい態様において、本発明のA20タンパク質はヒトであり、後記配列番号1
に対応するアミノ酸配列を有する(A.J.オピパリら[1990]により開示さ
れている、前掲)。さらに別の態様では、この発明のA20遺伝子は、後記配列
番号2に対して少なくとも70%、およびさらに好ましくは少なくとも80%、
または少なくとも90%(例、少なくとも95%)の相同性を示すか、またはこ
れに対応する。
「Bcl−2」は、天然哺乳類Bcl−2遺伝子(そのcDNAを含む)また
はタンパク質(大文字で示されている)を包含し、例えば天然タンパク質がNF
−κB活性化を遮断する能力を損なうことのないDNA(またはアミノ酸)配列
の改変(例えば5個以下のアミノ酸のサイレント突然変異または欠失)を有する
その誘導体が含まれる。Bcl−2遺伝子(タンパク質)は、修飾される細胞の
性質および移植が計画されているレシピエントの種によっては、例えばブタ、ウ
シまたはヒトであり得るか、またはヒト以外の霊長類に属するものであり得る。
「BCL−2タンパク質の活性を有するポリペプチド」または「BCL−2活
性タンパク質」は、NF−κB活性化を遮断または抑制し得、天然哺乳類(例、
ヒト)BCL−2のタンパク質配列(例、後記配列番号3)に対して少なくとも
70%、好ましくは少なくとも80%、およびさらに好ましくは少なくとも90
%(最も好ましくは少なくとも95%)の相同性を示すタンパク質を包含する。
本発明の好ましい態様において、本発明のBCL−2ポリペプチドはヒトであり
、
後記配列番号3に対応するアミノ酸配列を有する(ツジモト、Y.およびクロー
チェ、C.M.、PNAS 83[1986]5214−5218、およびWO9
5/00642に開示されている)。
同様に、「Bcl−xL」は、天然哺乳類Bcl−xL遺伝子(そのcDNAを
含む)またはタンパク質(大文字で示されている)を包含し、例えば天然タンパ
ク質がNF−κB活性化を遮断する能力を損なうことのないDNA(またはアミ
ノ酸)配列の改変(例えば5個以下のアミノ酸のサイレント突然変異または欠失
)を有するその誘導体が含まれる。Bcl−xL遺伝子(タンパク質)は、修飾
される細胞の性質および移植が計画されているレシピエントの種によっては、例
えばブタ、ウシまたはヒトであり得るか、またはヒト以外の霊長類に属するもの
であり得る。
「BCL−XLタンパク質の活性を有するポリペプチド」または「BCL−XL
活性タンパク質」は、NF−κB活性化を遮断または抑制し得、天然哺乳類(例
、ヒト)BCL−XLタンパク質のタンパク質配列(例、後記配列番号4)に対
して少なくとも70%、好ましくは少なくとも80%、およびさらに好ましくは
少なくとも90%(最も好ましくは少なくとも95%)の相同性を示すタンパク
質を包含する。本発明の好ましい態様において、本発明のBCL−XLポリペプ
チドはヒトであり、後記配列番号4に対応するアミノ酸配列を有する(WO95
/00642にも開示されている)。
「A1」は、天然哺乳類A1遺伝子(そのcDNAを含む)またはタンパク質
を包含し、例えば天然タンパク質がNF−κB活性化を遮断する能力を損なうこ
とのないDNA(またはアミノ酸)配列の改変(例えば5個以下のアミノ酸のサ
イレント突然変異または欠失)を有するその誘導体が含まれる。この発明で使用
されるA1遺伝子(タンパク質)は、修飾される細胞の性質および移植が計画さ
れているレシピエントの種によっては、例えばブタ、ウシまたはヒトであり得る
か、またはヒト以外の霊長類に属するものであり得る。
「A1タンパク質の活性を有するポリペプチド」または「A1活性タンパク質
」は、NF−κB活性化を遮断または抑制し得、天然哺乳類(例、ヒト)A1の
タンパク質配列(例、後記配列番号5)に対して少なくとも70%、好ましく
は少なくとも80%、およびさらに好ましくは少なくとも90%(最も好ましく
は少なくとも95%)の相同性を示すタンパク質を包含する。本発明の好ましい
態様において、本発明のA1ポリペプチドはヒトであり、後記配列番号5に対応
するアミノ酸配列を有する(A.カーサンら、「ブラッド」87、ナンバー8[
1996年4月15日]3089−3096に開示されている)。
詳細な記載
ヒトA20遺伝子は、初めはヒト臍静脈内皮細胞(HUVEC)のTNF処理
後急速ではあるが一時的に発現される即時型応答遺伝子としてクローン化された
(オピパリら、[1990]、前掲)。現在、A20活性を有するタンパク質は
また、他の刺激因子、例えばHUVEC中IL−1(ディキシットら[1989
]、前掲)、B細胞中CD4O架橋(テワリら、[1995]、前掲)、または
ジャーカットT細胞中ホルボール12−ミリステート13−アセテート(PMA
)またはHTLV−I Taxタンパク質(ラハーティーら、[1993]、前
掲)によっても誘導され得ることが知られている。A20タンパク質はまた、成
熟休止T細胞にも構成的に存在する。
HUVECから得られるヒトA20遺伝子のcDNA配列、および推定される
アミノ酸配列は、上記で示されている通り、オピパリら[1990](前掲)に
より発表されている。A20のTNF−誘導は、遺伝子の−45から−54(5
'-GGAAATCCCC-3')および−57から−66(5'-GGAAAGTC
CC-3')へ伸長する、A20プロモーターにおけるNF−κB結合部位を介し
て伝達されることが示された。このタンパク質レベルでは、推定された790ア
ミノ酸の配列(配列番号1)は、そのカルボキシル末端ハーフ内に7Cys2/
Cys2亜鉛フィンガ一繰り返し体;立体配置Cys-X4-Cys-X11-Cys-
X2-Cysをもつ6体および立体配置Cys-X2-Cys-X11-Cys-X2-Cy
s(式中、Xはいずれかのアミノ酸であり、下付き文字は示された各システイン
間のアミノ酸の数を表す)をもつ1体を含む。11アミノ酸残基により構成され
る新規フィンガーループドメインもまた同定されている(クリコスら、[199
2]、前掲)。
この発明の一態様では、「A20活性を有するタンパク質」は、配列番号1の
アミノ酸残基386−790を含み、天然タンパク質配列の亜鉛フィンガー領域
(すなわち7亜鉛結合ドメインを有する)、または上記残基との相同性が少なく
とも80%である領域が含まれる。天然ヒトタンパク質の別の適当な先端切除形
態は、本質的に後記配列番号1の残基373−790により構成される。NFκ
Bを阻害し得ることが見いだされた他の欠失突然変異体は、ポリペプチドのN−
末端および2亜鉛結合性ドメイン、例えば配列番号1のアミノ酸1−538を含
む。
A20タンパク質は、NFκBを阻害すべく特異的に作用することが見いださ
れた。例えば、JunB、別のTNFまたはLPS−誘導性タンパク質の発現は
、NFκBが上記要領で阻害される条件下でもA20発現により阻害されること
は見いだされていない。
bcl−2遺伝子は、初めは多くのヒトB細胞リンパ種に存在するt(14;
18)転位の切断点からクローン化された。インビトロで、BCL−2タンパク
質は、選択的にある種のセルラインでアポトーシス細胞死を阻害することが示さ
れたことから、アポトーシスの多重独立細胞内機構が存在すると思われ、それら
の中には、BCL−2により阻害され得るものもあれば、見たところ遺伝子によ
り影響されないものもある(WO95/00642)。BCL(すなわちBCL
−2)群の未変性タンパク質は、BCL−2相同領域1、2および3(略してB
H−1、BH−2およびBH−3)と称される、3つの保存領域を特徴とし、ア
ポトーシスの調節およびタンパク質−タンパク質相互作用に要求される。BCL
群のタンパク質は、抗アポトーシス性ポリペプチド、例えばBCL−2、BCL
−XL(BCL−Xのスプライス変異型の長鎖形態)、MCL−1およびBAG
−1を含む。
BCL群の別の構成員はA1タンパク質を含む。ヒトA1は、BCL群特有の
BH1およびBH2領域を含むことが見いだされた(A.カーサンら、「ブラッ
ド」87、ナンバー8[1996年4月15日]3089−3096、A.カー
サンら、「ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー」271(44)
[1996年11月1日]2720
1−27204)。この発明で使用される適当な抗アポトーシス性ポリペプチド
は、本質的に天然(例、ヒト)A1タンパク質の領域BH1およびBH2、また
は凝集体で、天然A1タンパク質のBH1およびBH2領域の凝集体に対する相
同性が少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%、およびさらに好ましく
は少なくとも95%であるアミノ酸配列を含むかまたはそれらにより構成され得
る。
一般に、BCL群の適当な欠失突然変異体は、例えば未変性タンパク質のBH
1、BH2、BH3およびBH4領域の少なくとも1つ、例えば各タンパク質に
ついて、下記ペプチド配列の1つまたはそれ以上を含み得る(a.a.=アミノ酸位
置番号):
BCL−2:配列番号3の約a.a.10〜約a.a.30、約a.a.93〜約a.a.10
7、約a.a.135〜約155、約a.a.187〜約a.a.202、
BCL−XL:配列番号4の約a.a.5〜約a.a.24、約a.a.86〜約a.a.10
0、約a.a.129〜約148、約a.a.180〜約a.a.195、
A1:配列番号5の約a.a.27〜約a.a.45、約a.a.66〜約a.a.99、約a.
a.133〜約145。
この発明において有用であるさらに他のBCL群アポトーシス−調節性ポリペ
プチドは、CDN−1およびCDN−2(WO95/15084)、MCL−1
(ヤングら、「ジャーナル・オブ・セルラー・フィジオロジー」166[199
6]523−536)、特にそのアミノ酸残基6−25、209−223、25
2−272および304−319の1個またはそれ以上を含むポリペプチド、お
よびBAG−1(またはBCL−2または他のBCL群構成員とのそのホモ−ま
たはヘテロニ量体)(タカヤマら、「セル」80[1995]279−284)
を含み得る。
これらの抗アポトーシス性ポリペプチドは、BCL群の別の抗アポトーシス性
ポリペプチドとのホモ二量体またはヘテロ二量体形態でインビボで存在し得る。
上記抗アポトーシス性ポリペプチドはまた、BCL群
の拮抗体ポリペプチド、例えばBCL−Xs(BCL−Xの別の方法でスプライ
スした短鎖形態)、BAXおよびBADとのヘテロ二量体の組み合わせから見い
だされ得る。
この発明はまた、炎症性または他の活性化刺激因子に対する細胞の機能不全ま
たは活性化応答の処置方法であって、上記細胞に対し、適当なプロモーターを機
能し得るように組み合わせて抗アポトーシス性タンパク質をコードするDNAを
そこに挿入することにより修飾を加え、上記細胞におけるNF−κB活性化が実
質的に阻害される有効レベルで上記抗アポトーシス性タンパク質を発現させるこ
とを含む方法を包含する。
特定の態様において、この発明は、炎症性または他の活性化刺激因子に対する
細胞の機能不全または活性化応答の処置方法であって、上記細胞に対し、適当な
プロモーターを機能し得るように組み合わせてA20タンパク質の抗アポトーシ
ス活性を有するポリペプチドをコードするDNAをそこに挿入することにより修
飾を加え、上記細胞における活性化が実質的に阻害される有効レベルでポリペプ
チドを発現させることを含む方法を包含する。
さらにこの発明は、炎症または免疫学的刺激因子に対する感受性がある哺乳類
対象における細胞活性化を阻害する方法であって、NF−κBを阻害し得る抗ア
ポトーシス性タンパク質をコードするDNAの挿入により対象の内皮細胞に遺伝
子修飾を加え、そのタンパク質を発現させることにより、NF−κBが細胞活性
化刺激因子の存在下でも細胞において実質的に阻害されることを含む方法を包含
する。
別の態様において、この発明は、炎症性または他の刺激因子に対する細胞の活
性化応答の処置方法であって、その細胞に対し、BCLタンパク質(例えばBC
L−2およびBCL−XLタンパク質)の抗アポトーシス活性を有するボリペプ
チド、上記ポリペプチドのホモ二量体、またはBCL群の別の抗アポトーシス性
タンパク質との上記ポリペプチドのヘテロ二量体をコードするDNAをそこに挿
入することにより修飾を加え、上記細胞における活性化が実質的に阻害される有
効レベルでポリペプチドまたは二量体を発現させることを含む方法を包含する。
この発明はまた、上記要領で修飾された細胞、および上記細胞を含む対応する
組織または器官を包含する。
挿入されたDNAのタンパク質コード化領域および/またはプロモーター領域
は、細胞にとって異種、すなわち非天然のものであり得る。別法として、プロモ
ーターが細胞において抗アポトーシス性(例、A20)発現を通常制御するプロ
モーター以外の場合、タンパク質コード化領域およびプロモーター領域の一方ま
たは両方は細胞にとって天然であり得る。タンパク質暗号化配列は、適当なシグ
ナル配列、例えば核特異シグナル配列の制御下にあり得る。
好ましくはタンパク質コード化領域は、構成的または調節可能なプロモーター
の制御下にある。「構成的」とは、細胞の生存期間中における実質的に連続した
遺伝子の転写およびタンパク質の発現を意味する。「調節可能な」とは、遺伝子
の転写およびタンパク質の発現が所定の物質の存在または非存在と関係があるこ
とを意味する。「調節可能な」発現の一具体例は、「誘導可能な」発現、すなわ
ちそれにより転写(すなわちタンパク質発現)が刺激因子に反応し要求に応じて
行われる場合を含む。刺激因子は、内皮細胞活性化刺激因子または予め定められ
た外部刺激因子を含み得る。内皮細胞活性化刺激因子は、凝固を刺激する供与組
織または器官の内皮において変化を生じさせる刺激因子であればそのいずれでも
あり得る。予め定められた外部刺激因子は、薬物、サイトカインまたは他の薬剤
であり得る。
移植目的用の誘導可能なプロモーターを用いる利点は、(例、A20)活性タ
ンパク質の所望の高レベル発現が、予め定められた刺激因子、例えば細胞環境に
おけるテトラサイクリンの存在に応答し要求に応じて得られることである。この
発明での使用に適したテトラサイクリン誘導性プロモーターの一例は、P.A.フ
ァースら、PNAS91[1994]9302−9306に開示されている。別
法として、転写がテトラサイクリンの投与中止により開始される調節可能なプロ
モーター系の一例は、M.ゴッセンおよびH.ブジャード、PNAS89[199
2]5547−5551に記載されている。
好ましくは、(例、A20)活性タンパク質の発現は、予め定められた外部刺
激因子に応じて誘導され、刺激因子の適用は細胞を活性化刺激因子に曝す直前か
ら始められるため、発現は既にNF−κB活性化の遮断に有効なレベルとなって
いる。例えば、供与哺乳類(例、ブタ)の細胞は、薬剤、例えばテトラサイクリ
ンにより誘導され得るプロモーターの制御下抗アポトーシス性遺伝子(例、ブタ
またはヒト)の挿入により本発明に従い遺伝子修飾され得る。動物は、体細胞組
換え動物であろうと形質転換動物であろうと、テトラサイクリン不含有条件下で
所望の成熟レベルまで高められ得、その時点で上記細胞または上記細胞を含む組
織または器官は移植目的用として外科的に除去される。その場合、器官の外科的
摘出前に、ドナー動物にテトラサイクリンを投与することにより、高レベルの抗
アポトーシス性(例、A20)タンパク質発現が誘導され始め得る。次いで、器
官はレシピエント(例、ヒト)に移植され得、テトラサイクリンは、NF−κB
活性化を阻害するため移植細胞において所望レベルにタンパク質を維持するのに
十分な時間レシピエントに投与続行され得る。別法として、ドナーから外科的に
摘出された後、レシピエントへの移植が適当となる時点まで器官はテトラサイク
リン含有培地中エクスビボで維持され得る。
別の態様では、発現は、細胞環境からテトラサイクリンを控えた結果、行われ
得る。すなわち、ドナー動物の細胞は、テトラサイクリンにより遮断され、テト
ラサイクリンの非存在下で誘導されるプロモーターの制御下抗アポトーシス性(
例、A20)タンパク質をコードする遺伝子の挿入により本発明に従い遺伝子修
飾され得る。その場合、動物は、テトラサイクリンを投与されながらも所望の成
熟レベルまで高められ得、その時点で動物の細胞、組織または器官は採取される
。外科的摘出前、ドナー動物からテトラサイクリンを除くことにより、タンパク
質の発現が誘導され始め得、その後細胞、組織または器官が移植される患者はま
た、適当な発現レベルを維持するのに十分な時間テトラサイクリン不含有状態に
維持され得る。
好ましくは、挿入されたDNA配列は、細胞のゲノムへ組み込まれる。
別法として、挿入された配列は、染色体外的に安定してまたは限られた期間細胞
中で維持され得る。
この発明による内皮または他の哺乳類細胞の修飾は、インビボまたはエクスビ
ボで行われ得る。
すなわちこの発明はまた、治療を必要とする患者におけるインビボでの炎症性
または他の活性化刺激因子に対する内皮細胞の機能不全または活性化応答の阻害
方法であって、患者の上記細胞に対し、構成的または誘導可能なプロモーターを
機能し得るように組み合わせて抗アポトーシス性タンパク質をコードするDNA
を細胞に挿入することにより修飾を加え、NF−κB活性化が実質的に阻害され
る有効レベルでタンパク質を発現させることを含む方法を包含する。例えば、器
官(例、腎臓)の血管を患者の血液循環系から一時的にクランプで止め、抗アポ
トーシス性(例、A20)遺伝子を含む伝達性ベクター構築物を含む溶液を用い
て、器官の少なくともある程度の細胞がベクター構築物の挿入により遺伝子修飾
されるのに十分な時間血管を潅流することができ、クランプを除去すると、器官
への血流は回復され、その正常な機能が再開され得る。
別の態様において、細胞集団は、患者またはドナー動物から摘出され、ベクタ
ーDNAの挿入によりエクスビボで遺伝子修飾され、次いで患者へ再移植または
別のレシピエントへ移植され得る。例えば、器官は患者またはドナーから摘出さ
れ、エクスビボで上記再潅流処置にかけられ、その器官は患者に再移植または同
一もしくは異なる種に属する異なるレシピエントへ移植され得る。
遺伝子送達について、レトロウイルスベクター、および特にレトロウイルス複
製に要求されるgag、polおよびenv配列の1つまたはそれ以上を欠く複
製欠失レトロウイルスベクターは、当業界ではよく知られており、内皮または他
の哺乳類細胞の形質転換に使用され得る。ヘルパー不含有ウイルスベクターを生
産するPA317または他の生産セルラインについては、文献に詳記されている
(A.D.ミラーおよびC.ブッティモア、Mol..Cell.Biology6[1986]28
95−2902)。代表的なレトロウイルス構築物は、治療物質のヌクレオチド
配列の上流
に少なくとも1個のウイルス性長末端繰り返し体およびプロモーター配列および
ヌクレオチド配列の下流に少なくとも1個のウイルス性長末端繰り返し体および
ポリアデニル化シグナルを含む。
アデノウイルス、すなわち霊長類において上部呼吸器系疾患を誘発し、潜伏期
感染にも存在するウイルスに由来するベクターについても当業界では公知である
。アデノウイルスが低周囲温度で細胞に付着する能力は、組織または器官の低温
保存中における遺伝子移動を容易にし得るという移植環境では有利な点である。
上記要領の形質導入潅流手段による脈管または器官中へのアデノウイルス伝達性
遺伝子移動は、インビボまたはエクスビボで細胞を遺伝子修飾する手段でもある
。
標的遺伝子送達の別の手段は、DNA−タンパク質複合体、リポソームなどを
含む。
さらに別の態様において、この発明は、細胞が活性化を被りやすい哺乳類レシ
ピエントへの移植時、供与細胞、または上記細胞を含む組織または器官の活性化
応答を抑制する方法であって、
(a)供与細胞に対し、抗アポトーシス性タンパク質をコードするDNAをそこ
に導入することにより修飾を加え、そして
(b)修飾された供与細胞、または上記細胞を含む組織または器官をレシピエン
トへ移植し、タンパク質を発現させることにより、細胞のNF−κB活性化が実
質的に阻害される
ことを含む方法を包含する。
ドナーの種は、レシピエントの種と同一または異なり、レシピエント種への移
植に適当な細胞、組織または器官を提供し得るものであればいずれの哺乳類でも
あり得る。
ドナーは、レシピエントの種に対して同種または異種である種に属し得る。レ
シピエントは哺乳類、例えば霊長類であり、好ましくはヒトである。ヒトレシピ
エントの場合、ヒト(すなわち同種異系)およびブタ(すなわち異種)ドナーは
適当であるが、他のいずれかの哺乳類種(例、ウシまたはヒト以外の霊長類)で
もドナーとして適当であると考えられる。
例えば、ブタ大動脈内皮細胞(PAEC)またはその先祖細胞は、ヒトレシピ
エントへの移植を目的として、有効レベルでブタまたはヒト抗アポトーシス性、
例えばA20タンパク質を発現すべく遺伝子修飾され得る。A20または他の抗
アポトーシス性タンパク質をコード化する異種DNAは、単細胞または初期桑実
胚段階で動物または動物の祖先へ挿入され得る。この方法は2〜8細胞段階間で
行われ得るが、好ましい段階は単細胞段階である。その要領でヒト以外のトラン
スジェニック動物が得られ、異種DNAは子孫へ伝えられる。別の態様において
、遺伝子は、供与動物の体細胞/ボディー細胞へ挿入され、体細胞組換え動物が
もたらされるが、そこからDNA構築物は子孫へ伝えられ得ない(例えばミラー
、A.D.およびロスマン、G.J.、「バイオテクニクス」7[1989]980
−990参照)。
外来細胞またはDNAを動物組織へ挿入する適当な公知方法には、微量注入、
胚幹細胞操作、エレクトロポレーション、細胞ガン、形質導入、トランスフェク
ション、レトロウイルス感染、アデノウイルスなどがある。一態様では、遺伝子
は特定の座、例えばトロンボモデュリン(thrombomodulin)座に挿入される。そ
れに続いて、構築物は胚幹細胞へ導入され、導入された子孫は、すなわち血管内
皮におけるトロンボモデュリンの発現と平行して、組織特異的に構築物を発現す
る。
トランスジェニックブタの製造方法は、例えばピンカートら、「キセノ」2、
ナンバー1[1994]10−15に開示されている。
遺伝子修飾内皮細胞は、限定条件下静脈内または動脈内注射により投与され得
る。それから成る組織または器官はまた、熟知された外科的方法によりドナーか
ら摘出され、レシピエントへ移植され得る。移植に先立ち、処置された内皮細胞
、組織または器官は、構築物を含み発現する遺伝子修飾細胞についてスクリーニ
ングされ得る。この目的の場合、ベクター構築物にはまた、選択可能なマーカー
物質に耐性を付与する発現産物をコード化する第2のヌクレオチド配列が組み込
まれ得る。スクリーニングに適した選択マーカーには、neo遺伝子があり、ネ
オマイシンまたはネオマイシン類似体、G418に対する耐性を与える。
いずれの哺乳類細胞、例えば単核球、NK細胞、リンパ球または島細胞でも、
抗アポトーシス性遺伝子挿入用の標的とされ得るが、操作に好ましい細胞は内皮
細胞である。レシピエント種は第一にヒトであるが、他の哺乳類、例えばヒト以
外の霊長類も適当なレシピエントであり得る。
この発明の別の態様においては、医薬的に許容し得る担体中で抗アポトーシス
性ポリペプチドは、インビボで細胞、組織または器官へ直接適用され得る。
補体伝達事象はまた異種間移植の超急性拒絶に関与するため、上記の修飾され
た供与細胞および組織および器官は、上記移植の拒絶阻止において補充的機能を
有することは明かである(A.P.ダルマッソら、「トランスプランテーション」
52[1991]530−533)。従って、供与器官の細胞の遺伝物質も、レ
シピエントにおける補体経路の活性化が阻止されるように、典型的に改変される
。これは、レシピエント種の補体阻害因子を発現するトランスジェニック動物を
提供することにより行われ得る。上記動物から得られた供与器官の内皮細胞は、
遺伝子治療技術により修飾され、その結果上記内皮細胞が提供され得る。別法と
して、抗アポトーシス(例、A20)活性を有するタンパク質をコード化するD
NAを含むベクターは、単細胞または初期桑実胚段階でトランスジェニック動物
へ導入され得る。こうして、得られたトランスジェニック動物は、補体阻害因子
を発現し、上記内皮細胞を有する。
すなわちさらに別の態様で、この発明はまた、1種またはそれ以上のヒト補体
阻害因子を発現する上記の内皮細胞、組織、供与器官およびヒト以外のトランス
ジェニックまたは体細胞組換え動物を提供する。
下記実施例は、本発明を単に説明するためであって、限定を意図したものでは
ない。培養したBAECを、EC活性化時アップレギュレーションされることが
知られている遺伝子、すなわちE−セレクチン、IκBα、IL−8および組織
因子のプロモーターから成るリポーター構築物によりトランスフェクションする
。
実施例
材料および方法:
次のベクターを実施例では使用する。
「pAC」:CMVプロモーター、pUC19ポリリンカー部位およびSV4
0スプライス/ポリA部位を含む8.8kBプラスミドベクター(J.ハーズお
よびR.D.ジェラード、PNAS90[1993]2812−2816)。
A20発現プラスミド(図における「A20」):XBaI制限部位でpAC
発現ベクターへサブクローン化された、ヒトA20 cDNA(オピパリら[1
990]、前掲)(配列番号2)。
Bcl−2およびBcl−xL発現プラスミド:ネズミbcl−2およびbc
l−xL遺伝子(W.ファングら、「ジャーナル・オブ・イムノロジー」155
[1995]66−75)。830bp完全長bcl−2cDNAにフラッグ標
識し、PAWneo−3発現ベクターでClaI/XbaI発現ベクターへクロ
ーン化した。700bp完全長Bcl−xLcDNAについてもフラッグ標識し
、PAWneo−3発現ベクター(PAW neo−3は、アンピシリンおよび
ネオマイシン耐性部位およびポリリンカークローニング部位前にSFFV−LT
Rプロモーターを含む7kb発現プラスミドである)(SFFV=脾臓フォーカ
ス形成ウイルス)のClaI/BamHI部位へクローン化した。
ブタE−セレクチンリポーター:mmTVプロモーター(クローンテク、パロ
・アルト、カリフォルニア)を置き換えることによりpMAMneo−lucプ
ラスミドベクターへクローン化されたブタE−セレクチンプロモーターのbp−
1286〜+484(これは、第1の完全イントロンおよびエキソン、並びにA
TG部位までの第2エキソンの始まりを含む)。
ブタNF−κBリポーター:pT3/T7−lucベクター(クローンテク)
において完全長ルシフェラーゼ遺伝子を推進するTK最小プロモーターの上流に
挿入されたブタE−セレクチンプロモーターから誘導されたNF−κB結合部位
の4コピー。
ベクターのバックボーンは、Bluescript KS+プラスミド(ストラタジーン
、ラ・ジョラ、カリフォルニア、アメリカ合衆国)である。
ヒトIL−8リポーター:p−UBTlucへクローン化されたヒトIL−8
(hIL−8)プロモーター。
ブタTFリポーター:T.モールら、「ジャーナル・オブ・バイオロジカル・
ケミストリー」270[1995]3849−3857の方法に従い、p−UB
T luc、ルシフェラーゼリポーター遺伝子ベクター(R.ド・マーチンら、
「ジーン」124[1993]137−138)へクローン化されたブタTFプ
ロモーターの−4000〜+34フラグメント。
ブタIκBα(「ECI−6」とも称される)リポーター:R.ド・マーチン
らにより、EMBOジャーナル、12[1993]2773−2779に報告さ
れた、追加的HindIII部位の作製により、p−UBT−lucへライゲーシ
ョンされたブタECI−6/IκBαプロモーターの600bpフラグメント。
HIV−CATリポーター:K.ツィマーマンら、「ヴァイロロジー」182
[1991]874−878の記載に従い製造された、CAT遺伝子(CAT3
Nポリリンカー)の上流にクローン化された、HIV−wtLTRの−117b
p〜TATAボックス開始点。
RSVβ−galリポーター:Not1部位でpRc/RSVベクター(イン
ビトロゲン、サンディエゴ、カリフォルニア、アメリカ合衆国)へ挿入されたエ
シェリヒア・コリβ−gal遺伝子。
RSV−LUCリポーター:pRc/RSVベクターへクローン化された完全
長ルシフェラーゼ遺伝子。
検定法:
細胞抽出物をルシフェラーゼ(またはCAT)およびガラクトシダーゼレベル
について検定した。
a)ルシフェラーゼレベル(E−セレクチン、NF−κB、IL−8、TFお
よびIκBα[ECI−6]プロモーター):
24ミリモルのグリシルグリシン(pH7.8)、2ミリモルのATP(pH
7.5)および10ミリモルのMgSO4を含む溶液90μlに、10μlの細胞
抽出物を加える。24ミリモルのグリシルグリシンおよ
び0.1ミリモルのルシフェリンから成る注射用混合物(ベーリンガー、マンハ
イム、ドイツ国)を用いて、ミクロルマットLB 96Pルミノメーター(EG
+Gバートホールド)で試料を読み取る。次式:(ルシフェラーゼ活性/β−g
al活性)×1000を用いてルシフェラーゼ活性をβ−ガラクトシダーゼにつ
いて正規化する。またルシフェラーゼ活性をタンパク質濃度で割ることにより、
ルシフェラーゼ活性をタンパク質について補正する。正規化されたルシフェラー
ゼ活性は、相対光単位(RLU)で与えられている。
CATレベル(HIVLTR活性):
プロメガ製キット(プロメガ、マディソン、ウィスコンシン、アメリカ合衆国
)を用いて、14C−標識クロラムフェニコールおよびn−ブチリル補酵素A含有
培地で細胞をインキュベーションする(CATタンパク質は補酵素のn−ブチリ
ル部分をクロラムフェニコールへ移動させる)。細胞をキシレンへ抽出し、これ
をシンチレーション液と混合し、シンチレーション計数管(1900TR、パッ
カード、ダウネス・グローブ、イリノイ、アメリカ合衆国)で計数する。次式:
(cpm/β−gal活性)×1000を用いて、1分当たりの数(CPM)を
β−ガラクトシダーゼについて正規化する。有意性をスチューデントのt−試験
により測定する。
c)β−ガラクトシダーゼレベル:
RSVβ−galリポーターは、トランスフェクション効率に関する対照とし
て用いられる。トロピックス、インコーポレイテッド.ガラクトーライトプロト
コール(トロピックス、インコーポレイテッド、ベッドフォード、マサチューセ
ッツ、アメリカ合衆国)を用いて、β−ガラクトシダーゼレベルを測定する。
実施例1
トランスフェクションされたBAECはヒトA20タンパク質を発現。
ウシ大動脈内皮細胞(BAEC)を摘出し、L−グルタミン(2ミリモル)、
ペニシリンG(100単位/ml)、および胎児ウシ血清(FCS)(10%)
を補ったダルベッコの修飾イーグル培地中10cmプ
レートで培養する。細胞を5%CO2雰囲気で加湿インキュベーター中37℃で
維持する。細胞が全面生長の70%に達したとき、1群(すなわち約1×106
細胞)を0.5μgのA20ベクター(「A20」)でトランスフェクションし
、第2群を0.5μgのpACベクター(「PAC」)でトランスフェクション
し、第3群を非トランスフェクション(「NT」)対照として維持する。トラン
スフェクションは全て、16μgのリポフェクタミンにより行う。非トランスフ
ェクション、非刺激HUVEC(「NS」)または非トランスフェクション、T
NFα−刺激HUVEC(「TNF」)についても対照として用いる。
細胞をシステインおよびメチオニン不含有培地(ICN、ライル、イリノイ、
アメリカ合衆国)で2回洗浄し、次いで100μCi/mlのトラン35S標識シ
ステインおよびメチオニンを補った同培地(ICN)中に置く。4時間後、細胞
を採取する。図1に示されている、ポリアクリルアミドSDSゲルでのポリクロ
ーナルウサギ抗ヒトA20ポリクローナル血清による免疫沈降は、「PAC」、
「NT」または「NS」抽出物ではなく、「A20」抽出物において35S−標識
80kDのA20タンパク質の存在を示している。このタンパク質は、TNF−
刺激HUVEC抽出物(「TNF」)で見られるものと同等である。
実施例2−4:一般的方法
約3×105BAECを、実施例1記載の条件下同様に補った2mlのDME
M中6−ウェルプレートの1ウェルに対し入れる。細胞が全面生長の50%−7
0%に達すると、全部で1.6μgのDNA(試験プラスミド、リポーター構築
物およびβ−galリポーターを含む)および8μgのリポフェクタミンを用い
て、各ウェル中の細胞をトランスフェクションする。細胞を5時間インキュベー
ションした後、FCSを細胞に加えて最終濃度を10%にする。48時間インキ
ュベーション後、同様の3つのウェルに100U/mlのTNFαまたは100
ng/mlのリポ多糖(LPS)(シグマのエシェリヒア・コリ0B55)を加
えることにより、細胞を刺激する。非刺激細胞を対照(「NS」または「対照」
)として用いる。刺激の7時間後、細胞を採取する(下記実施例に
おいて、体積または重量は全て1ウェル当たりに基づくものである;「細胞集団
」または「細胞群」という表現は、単一ウェルプレートの細胞集団を指し、すな
わち約5×105細胞であると見積もられる;棒グラフにおいて、棒は3反復値
の平均を表す;標準誤差は括弧で示されている)。
実施例2
E−セレクチンリポーター(BAECにおけるA20発現は、用量依存的にE
−セレクチン誘導を阻害する)
BAEC(ウシ大動脈内皮細胞)を、A20発現プラスミドまたはpAC対照
プラスミドまたはその両方と一緒に、0.7μgのブタE−セレクチンリポータ
ー構築物により同時トランスフェクションする。図2の頭部分はA20プラスミ
ドの量を示し、次の通りである:
レーン1、5、9:0μgのA20;
レーン2、6、10:0.125μgのA20;
レーン3、7、11:0.5μgのA20;
レーン4、8、12:0.7μgのA20。
pACをA20プラスミドで滴定し、必要ならばA20およびpACベクター
の全濃度を1ウェル当たり0.7μgにする。
図2は、各細胞群のルシフェラーゼ検定結果を表す棒グラフである。E−セレ
クチンプロモーターの制御下におけるルシフェラーゼ遺伝子の誘導は、検定で検
出された相対光単位(RLU)での量に補正され得る。図2は、TNFまたはL
PSによる細胞の刺激の結果、E−セレクチンリポーターの活性が未処置対照(
レーン1)またはpAC対照のみと同時トランスフェクションされた刺激細胞(
レーン5および9)ではかなり増加し、E−セレクチン活性の8および14倍増
加が見られることを示している。A20構築物でトランスフェクションされた刺
激細胞は、E−セレクチンリポーター誘導の顕著な阻害を示す(レーン5対8、
9対12)。
また、A20発現が、用量依存的にE−セレクチン誘導を阻害することも明か
である。0.125μgのA20を使用すると、阻害率は、TN
F−刺激細胞では53%およびLPS−刺激細胞では78%に達する(レーン5
対6、9対10)。エンプティーベクターでトランスフェクションした非刺激B
AECで検出される基底レベルと比べて、使用されるA20の量が0.5μgお
よびそれより高いとき、実質的に完全な阻害が達成される(レーン1対レーン7
、8、11および12)。さらに、A20発現により、0.5μgおよびそれよ
り高量で使用されるとE−セレクチンリポーターの基底非刺激活性が2倍減少す
る。
0.5〜0.7μgのA20ベクターでトランスフェクションすることにより最
大阻害が達成されるため、実施例3、4および5で細胞群をトランスフェクショ
ンするのに使用されるA20プラスミドの濃度は、0.5μgが選ばれる。
実施例3
IL−8、IκBα(ECI−6)およびTFリポーター構築物
BAECに対し、上記一般的方法に従い0.5μgのA20発現プラスミドま
たはpAC対照プラスミド、および0.7μgの上記リポーター構築物の1つに
より同時トランスフェクションし、EC活性化中アップレギュレーションする。
図3A−3Cは、各リポータートランスフェクションに関するルシフェラーゼ検
定結果を表す棒グラフである(図3A−3C、並びに図4および図5Aにおいて
、A20またはpACの存在(「+」)または非存在(「−」)はヘッダーに示
されている):
a)IL−8リポーター:IL−8リポーターをエンプティーpACベクター
と同時トランスフェクションすると、ルシフェラーゼ活性は、TNFαおよびL
PSで刺激後それぞれ2.5および2.7倍増加する(図3A、レーン1対3およ
び5)。しかしながら、IL−8リポーターをA20発現プラスミドと同時トラ
ンスフェクションすると、TNFαまたはLPS刺激後のルシフェラーゼレベル
は、非刺激pAC−トランスフェクション細胞の場合よりも下位まで低減化する
(非刺激細胞のルシフェラーゼ活性の60%未満、レーン1対4および6)。さ
らに、A20過剰発現により、IL−8リポーターの基底ルシフェラーゼ活性は
3倍減少する(図3A、レーン1対2)。
b) IκBαリポーター:ブタIκBα(ECI−6)リポーター構築物を
用いて行われた同時トランスフェクションの結果は、IL−8の場合と類似して
いる。TNFαおよびLPSによる誘導は、それぞれ1.6および3.6倍に達す
る。A20をIκBαリポーターにより同時トランスフェクションすると、阻害
は事実上完了する。TNFα−またはLPS−誘導ルシフェラーゼ活性もまた、
エンプティーベクターで示された基底レベルよりも低い(図3B、レーン1対レ
ーン4および6)。A20による同時トランスフェクションにより、ECI−6
ルシフェラーゼ活性の基底レベルは5倍減少することが見いだされた(図3B、
レーン1対2)。
c)組織因子リポーター:同等の方法で、A20発現は、TNFαおよびLP
S刺激後にそれぞれTFリポーター活性の3.5および4.5倍誘導を阻害する(
図3C、レーン3、4、5、6)。しかしながら、A20共発現による基底TF
リボーター活性の減少は観察されない(図3C、レーン1対2)。
実施例4
NF−κBリポーター
BAECに対し、一般的方法に従い0.5μgのA20発現プラスミドまたは
pAC対照プラスミドおよび0.7μgのNF−κBリポーター構築物により同
時トランスフェクションし、それらの結果は図4を含む棒グラフに示されている
。結果は、A20発現が、TNFαおよびLPSに応答したリポーター活性のそ
れぞれ12および28倍誘導を廃することを立証している(図4、レーン3対4
、5対6)。A20およびpACトランスフェクション細胞間におけるルシフェ
ラーゼ活性の基底レベル間に見かけ上顕著な差異は存在しない(図4、レーン1
対2)。
上記で列挙したリポーターは全て、NF−κBに高く依存していることが知ら
れている。LPSまたはTNFαによるこれらのリポーターの活性化は、A20
の発現により阻害されることが見いだされ、EC活性化に対するA20の阻害効
果は少なくとも部分的にそして恐らくは全体的にNF−κBの阻害に関連してい
ることを示す。
実施例5
RSV−LUCおよびHIV−CATリポーター
転写装置においてA20の非特異性または毒性作用を試験するため、NF−κ
Bとは非依存的である、構成的非誘導性リポータ−RSV−LUCにより細胞を
一般的方法に従いトランスフェクションする。NF−κB結合ではなくSp1と
通じてウイルス性c−Tatタンパク質により誘導される、HIC−CATリポ
ーターについても試験する(ツィマーマンら[1991]、前掲)。0.5μg
のA20またはpAC(RSV−LUCリポーター)(図5Aのヘッダーに示さ
れている)により細胞をトランスフェクションするか、またはA20をpACと
滴定して、総量0.5μgにする(HIV−CATリポーター)(図5Bのヘッ
ダーに示されている)。RSV−LUCリポーターの場合、細胞群は、非刺激(
「対照」)またはTNF−またはLPS−刺激されている。HIV−CATリポ
ーターの場合、細胞は非刺激(「対照」)または0.2μgのc−Tatタンパ
ク質により刺激される。RSV−LUCリポーターの基底ルシフェラーゼ活性は
、A20およびpACトランスフェクションBAECで見られる場合と同等であ
ることが見いだされた。
図5A−5Bは、ルシフェラーゼ検定の結果を表す棒グラフである。pAC−
またはA20−発現性細胞においてTNFまたはLPSで刺激した場合、顕著な
誘導は達成されないことは明らかであり、ルシフェラーゼ値は2群間では同等な
ままである(図5A)。HIV−CATに関して、得られた結果は、A20発現
が、c−Tatによる刺激時に観察されたリポーターの基底レベルにも10〜1
5倍誘導にも影響しないことを示している(図5B、レーン1対レーン2、3、
4およびレーン1対レーン6、7、8)。
上記は、A20の発現により、内皮細胞活性化に伴う遺伝子誘導が阻害される
ことを立証している。TNFまたはLPSを用いてECを刺激すると、リポータ
ー阻害が見られ、遺伝子誘導に対するA20の広い阻害効果を示している。LP
S−およびTNF−誘導シグナル発生に対する類似効果はまた、TNF応答自体
とA20の作用の特異的な組み合わ
せを一切排除する。E−セレクチン、IL−8およびIκBαリポーターの基底
発現はまた、A20発現細胞において顕著に減少する。阻害は用量依存的である
ことが見いだされた。
A20の発現は、RSV−LUCリポーターの構成的活性またはHIV−CA
Tリポーターのc−Tat刺激に対して明白な影響は及ぼさず、同様にSp1に
対するA20の効果の欠如を立証しており、NF−κB活性化の遮断におけるA
20の特異性を説明している。
従って、アポトーシスから細胞を保護する能力に加えて、A20の発現はNF
−κB活性化を阻害し、それによって遺伝子誘導を阻害する。この機能故に、A
20は、誘導に関してNF−κBに依存的であるが、それに続いてNF−κB、
すなわち内皮細胞活性化を阻害する遺伝子の範疇に位置する。上記遺伝子は、お
そらく負の調節ループで機能して、内皮細胞活性化の範囲および持続時間を調節
すると思われる。
それと結び付けるわけではないが、A20が抗酸化剤として機能する別の機構
が存在することが提案されている。完全長ヒトA20cDNAが、7Cys2/
Cys2繰り返し体をコード化することから、潜在的に高いzn結合能力をもつ
znフィンガータンパク質としての特性を示す(オピパリら[1990]、前掲
)。Znは、酸化からのスルフヒドリル基の保護および遷移金属、主に鉄および
銅による反応性酸素の生成の阻害という2つの機構により抗酸化剤として作用し
得る。抗酸化剤、例えばPDTCは、NF−κBの阻害により、EC活性化に伴
う遺伝子誘導を阻止し得(E.B.クニンガム、「バイオケミカル・アンド・バイ
オフィジカル・リサーチ・コミュニケーションズ」215[1995]212−
218)、同様にTNF−伝達アポトーシスを阻害する(T.M.ブッツケおよ
びP.A.サンドストロム、「イムノロジー・トュデー」15[1994]7−1
0)という証拠が存在する。これらの発見は、TNFレセプターを介するシグナ
ル発生の結果、酸化損傷によるアポトーシスを誘発する細胞内反応性酸素中間体
のレベルが急速に上昇するという事実と相関する(ブッツケおよびサンドストロ
ム[1994]、前掲)。
実施例6
ブタ大動脈内皮細胞へのA20のアデノウイルス伝達移動
組換えA20アデノウイルス(rAd.A20)は、ヒトA20 cDNAを
含む転移ベクター、pAC.CMV.NLS-A20、およびpJM17、アデノ
ウイルス5ゲノムのプラスミド担持形態間の相同的組換えにより構築される。相
同的組換えは、293細胞で行われる。96ウェルプレートでの限界希釈クロー
ニングによりクローナルウイルスを得、A20mRNAの存在に関するノーザン
ブロッティングにより分析する。陽性組換えA20アデノウイルスの同定後、2
93細胞で増幅が行われる。塩化セシウム精製アデノウイルスを用いて、500
〜2500/細胞の感染多重度(MOI)でブタ大動脈内皮細胞(PAEC)を
感染させる。感染細胞のノーザンブロット分析によりA20感染をチェックする
。感染の48時間後、100U/mlのTNFまたは100ng/mlのLPS
により細胞を刺激する。EC刺激の2−6時間後にmRNAを抽出する。ノーザ
ンブロット分析は、A20アデノウイルス感染細胞が、E−セレクチン、IL−
8およびIκBαのTNF−およびLPS−伝達誘導を60−90%まで廃する
ことを示している。阻害パーセンテージは、感染細胞から検出されたA20のm
RNAレベルと直接相関している。ノーザンブロット分析によると、PAECに
おけるA20発現は、ELISAにより評価されたE−セレクチンの表面発現を
90%以下まで阻害する。模擬感染細胞およびβ−ガラクトシダーゼrADによ
り感染させたPAECを対照として用いる。さらにこれらの結果は、A20の発
現がEC活性化を阻害することを立証している。
実施例7
リポーター構築物随伴Bcl−2およびBcl−xL発現プラスミドとBAE
Cの同時転移
実施例1記載の10cmプレートの培養から得られた約3×105ウシ大動脈
内皮細胞を、実施例1記載の条件下同様に補った2mlのDMEM中6ウェルプ
レートの各1ウェルに対し培養する。細胞が全面生長の50%−70%に到達す
ると、全部で1.5−1.6μg/ウェルのDN
A(試験プラスミドおよびリポーター構築物)を1ウェル当たり8mgのリポフ
ェクタミンに加え、室温で30分間インキュベーションした後、同様にして3通
り細胞に加える。全実験において、BAECを、0.5μgのBcl−2、Bc
l−xLまたはpAC、および0.7μgのE−セレクチン、ECI−6(IκB
α)またはNF−κB−ルシフェラーゼ(luc)リポーター、並びに0.3μ
gのβ−ガラクトシダーゼ(b−gal)リポーターと同時トランスフェクショ
ンする。5時間インキュベーション後、FCSを培地に加えて最終濃度を10%
にする。その48時間後、細胞をヒト組換えTNF(100U/ml)またはL
PS(100ng/ml)により刺激し、刺激の7時間後採取する。
EC活性化に対するBCL−2およびBCL−XL発現の効果について、まず
内皮細胞特異マーカー、E−セレクチンを用いて試験する。BAEC(3×105
〜5×105細胞)に対し、ブタE−セレクチンリポーター構築物(0.7μg
)およびbcl−2、bcl−xL発現プラスミド(0.5μg)またはpAC対
照(0.5μg)プラスミドをRSVβ−galプラスミド(0.3μg)と連係
的に用いて同時トランスフェクションする。
図6Aに描かれた結果は、BCL−2およびBCL−XL過剰発現により、T
NFおよびLPSの両刺激後にE−セレクチンリポーターのルシフェラーゼ活性
が著しく減少することを示している。pAC対照では、TNFまたはLPS誘導
により、E−セレクチンリポーターの活性がそれぞれ35−および50−倍増加
する。BCL−XL発現は、TNF−およびLPS−誘導ルシフェラーゼ活性を
非常に顕著に阻害し、この阻害率は、TNFおよびLPS刺激後に対照のそれぞ
れ95%および90%に達する(レーン4および7対5、8)。BCL−2が細
胞で発現されると、阻害は完全であると思われる。TNFおよびLPS刺激持に
E−セレクチンリポーターの誘導は全く見られない(レーン4および7対レーン
6および9)。E−セレクチンリポーターのルシフェラーゼ活性の基底レベルが
、BCL−2またはBCL−XL発現により影響されることはない。
ブタIκBα(ECI−6)リポーター構築物を用いて行われた同時トランス
フェクションの結果(図6B)は、E−セレクチンの場合と類似している。TN
FおよびLPSによる誘導は2.5倍に達する(レーン1対4および6)。BC
L−XLおよびBCL−2発現は、TNFおよびLPS刺激後のTNF−および
LPS−誘導ルシフェラーゼ活性を完全に廃する(レーン4および7対5、6お
よび7、8)。IκBαリポーターのルシフェラーゼ活性の基底レベルが、BC
L−2またはBCL−XL発現により影響されることはない。
BAECに対し、単にNF−κBに依存的なNF−κBリポーター構築物、お
よびbcl−xL、bcl−2またはエンプティーベクター、pACにより同時
トランスフェクションを行う(図6C)。BCL−XL発現は、TNFおよびL
PSにそれぞれ応答するリポーター活性の10−および26−倍誘導を著しく減
少させる(レーン4および7対5および8)。この阻害率はそれぞれ50%およ
び70%に達する。BCL−XLとは対照的に、BCL−2発現は、NF−κB
リポーターのTNFおよびLPS誘導性を全体的に廃する(レーン4および7対
6および9)。BCL−XL、BCL−2およびpAC間のルシフェラーゼ活性
の基底レベルに顕著な差異があるとは思われない(レーン1対2および3)。
したがって、立証されたEC阻害は、転写因子NF−κBの阻害と関連がある
ことが示されている。
実施例8
A20突然変異体
分子のbp1182〜2450および7Zn結合ドメインにわたるA20遺伝
子の先端切除は、Ncolによる2.4kB cDNAの消化により得られる。
このフラグメントは、417アミノ酸残基(配列番号1の残基373〜790)
のポリペプチドとして発現される。先端切除されたA20遺伝子をpBac4(
プロメガ)へクローン化し、次いでpAC発現ベクターへサブクローン化するこ
とにより、BAECにおける同時トランスフェクション実験で使用する。これら
の実験では、上記と同様1ウェル当たり2×105BAECを、2mlの培地に
より6−ウェ
ルプレートで培養する。細胞が全面生長の50−70%に達すると、それらをト
ランスフェクションする。1.5−1.6μg/ウェルのDNA(試験プラスミド
およびリポーター構築物)を1ウェル当たり4単位のリポフェクタミンに加え、
室温で30分間インキュベーションした後、同様に3通り細胞に加える。この実
験では、0.3μgのβ−galリポーターを、0.5μgのA20または先端切
除A20(tA20)または対照プラスミドpAC、および0.7μgのE−セ
レクチン−lucリポーターと共に使用する。トランスフェクションの48時間
後、100U/mlのTNFまたは100ng/mlのLPSにより細胞を攻撃
する。刺激の7時間後に細胞抽出物を製造し、上記と同様、β−ガラクトシダー
ゼおよびルシフェラーゼ発現について検定する。A20の先端切除形態を発現す
る2種のクローン:クローン#3および#7を試験する。
図7は、A20、すなわち本質的には分子の7Zn結合ドメインにより構成さ
れる先端切除形態の発現が、TNFまたはLPSにより刺激されるとA20の場
合と同じ効率でE−セレクチンリポーターの誘導を阻害することを示す。
実施例9
トランスジェニックマウスにおける調節可能な遺伝子発現
a)誘導可能なテトラサイクリン発現系:
抗アポトーシス性遺伝子発現の一時的調節用システムは、制御可能な方法でN
F−κB活性化を阻害するのに非常に望ましい。
誘導可能な発現系を用いることにより、インビボで抗アポトーシス性遺伝子発
現を調節することができ、特にテトラサイクリン除去により誘導可能である、ゴ
ッセンおよびブジャード、PNAS[1992](前掲)により報告された2成
分プラスミド系、またはファースら、PNAS[1994](前掲)に開示され
たテトラサイクリン依存系がある。例えば、ゴッセンおよびブジャード系は、構
成的CMVプロモーターから発現されたHSV−VP16転写活性化ドメイン(
tTA)に融合させた細菌系テトラサイクリン感受性DNA結合性タンパク質を
含む第1プラスミドを使用する。第2のプラスミドは、抗アポトーシス性遺伝子
がベクターへクローン化されるその下流に7コピーのtTAに関する結合性部位
を含む。両プラスミドが細胞に存在するとき、tTAタンパク質は、本発明の高
アポトーシス性遺伝子の高レベル転写を推進する。テトラサイクリンの存在下で
は、抗アポトーシス性導入遺伝子の発現は存在しない。テトラサイクリンの非存
在下では、抗アポトーシス性遺伝子の高レベル発現が存在する(ファースらの系
では、テトラサイクリンが存在すると、抗アポトーシス性遺伝子の発現が促進さ
れ、テトラサイクリンが存在しない場合、抗アポトーシス性導入遺伝子の発現は
見られない)。
b)トランスジェニックマウス:
トランスジェニックマウスを製造するため、例えばゴッセンおよびブジャード
、PNAS[1992](前掲)による記載に従い、抗アポトーシス性遺伝子を
適当なベクターにクローン化する。2種の別々の創始系統が、tTAおよび抗ア
ポトーシス性遺伝子に対して製造される。異型接合動物を交雑することにより、
各系統のトランスジェニックマウスを同型接合とする。各系統の同型接合動物を
ラインとして育てる。tTA/tTAマウスを例えばbcl−2/bcl−2マ
ウスと交雑することにより、tTaおよびBcl−2の両導入遺伝子をもつ二重
のトランスジェニックマウスが得られる。これらの交雑は、胚形成中における抗
アポトーシス性導入遺伝子発現を阻害するためテトラサイクリンの保護下で行わ
れる。tTAおよび抗アポトーシス性導入遺伝子をそれぞれもつマウスは、胚形
成中における抗アポトーシス性遺伝子の発現を阻害するためサザーンブロッティ
ングにより同定される。
ECにおいて抗アポトーシス性遺伝子を発現するマウスは、模擬実験目的のた
めのラットへの異種間移植(心臓および/または腎臓)用ドナーとして使用され
得る。
実施例10
トランスジェニックブタの製造
ヒト抗アポトーシス性遺伝子(例、A20、bcl−2、bcl−xL、A1
)を発現するトランスジェニックブタは、好ましくはピンカートら
[1994](前掲)に開示された技術により製造される。
実施例11
アデノウイルス伝達BCL−2発現はNF−κB活性化を阻害する。
TNF(100U/ml)による処置の前および2時間後にrAd.Bcl−
2またはrAd.β−gal−感染PAECから核抽出物を製造する。NF−κ
B活性化およびヒト免疫グロブリン(Ig)κプロモーターに由来するκB結合
性オリゴヌクレオチドへの結合性を、電気泳動移動度シフト検定(EMSA)に
より評価する(図8)。
BCL−2を発現するPAECからの核抽出物は、ほとんど構成的ではなく、
誘導性ではないNF−κBの結合を示し、rAd.β−gal−感染細胞はTN
F刺激後にNF−κB結合活性の強力な誘導を示す。DNA結合の特異性は、過
剰の低温野生型(特異的競合相手)または対照として非特異的競合相手(AP−
1)プローブの使用により確認される(レーン3および4)。
実施例12
PAECでのBCL−2発現による、TNF処理後のIκBα分解の阻害
rAd.Bcl−2またはrAd.β−gal−感染PAECのTNF処理の前
および10分または2時間後に、細胞質抽出物を製造する。細胞質抽出物のタン
パク質濃度をブラッドフォード法により定量する。IκBα発現をウェスタン・
ブロットにより評価する。抗−MAD−3ウサギポリクローナルIgG抗血清(
サンタ-クルス・バイオテクノロジー、サンタ・クルス、カリフォルニア、アメ
リカ合衆国)およびペルオキシダーゼー複合ヤギ抗ウサギ2次抗体を用い、次い
で強化化学発光(ECL)検出法(アマーシャム・コーポレイテッド)により、
IκBαを検出する。
結果は、PAECにおけるBCL−2発現が、TNF刺激10分後に行われる
通常のIκBα分解を阻害することを示している。示された結果は、独立した3
実験の代表である(図9)。
実施例13
ECでのBCL−2発現は、転写因子、cAMP応答成分(CRE)の結合に
影響せず。
BCL−2発現がCREプローブへの核結合に影響するか否かを測定するため
、TNF(100U/ml)による処理の前および2時間後にrAd.Bcl−
2−またはrAd.β−gal−感染PAECから核抽出物を製造し、EMSA
(電気泳動移動度シフト検定)により放射性標識CREオリゴヌクレオチドのそ
れらの結合性について検定する。Bcl−2およびβ−gal−感染細胞間に差
異は全く観察されない(図10)。
実施例14
内皮細胞におけるBcl遺伝子A1の機能
a)ECでのA1発現は、NF−κBの阻害を通してTNF−およびLPS−
誘導活性化を阻害する:
HUVECをTNFで刺激すると、A1を発現する。mRNAレベルでの最大
誘導は、TNF刺激の約3時間後に行われる。ECにおけるA1の発現により、
TNFおよびLPS処理後活性化が阻害される。この阻害効果は、NF−κB活
性化の阻害に関連する。A1についてコード化する発現プラスミドおよびルシフ
ェラーゼ遺伝子に結合したE−セレクチンのプロモーター領域を含むリポーター
構築物および誘導に関してNF−κBに単に依存的なリポーターにより、BAE
Cを同時トランスフェクションする(図11)。
b)A1の発現はNF−κBに依存的である:
機能的NF−κB活性がA1の誘導に必要とされるか否かを評価するため、A
1が過剰発現されたNF−κBの阻害剤(すなわちIκBαまたはA20)の存
在下でもHUVECでのTNF刺激後に誘導可能であり続けるか否かを調べる。
HUVECを100のMOIでrAd.IκBα、rAd.A20または対照rA
d.β−galにより感染させる。ノーザンブロットは、細胞における高レベル
のIκBαおよびA20mRNAを示す。感染の48時間後、ECを100Uの
TNFで3時間刺激する。RNAを抽出する。ノーザンブロット分析によりA1
の発現を分
析する。
結果は、対照rAd.β−gal感染細胞で見られるように、IκBαまたは
A20の発現がA1メッセンジャーRNAの誘導を阻害することを立証している
。同様に、IκBα(別のNF−B依存的遺伝子)の誘導は、対照と比べてA2
0発現性細胞で阻害されることから、さらにNF−κB依存性遺伝子のアップレ
ギュレーションを遮断するA20の能力が確認される(図12)。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ
,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,
CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,G
E,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR
,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,
MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,P
L,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK
,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ,
VN
(72)発明者 フェラン,クリスチャン
アメリカ合衆国02146マサチューセッツ州
ブルックリン、ウィンチェスター・スト
リート 165番
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)遺伝子修飾されたことにより、細胞活性化刺激因子の存在下でNF−κB 活性化を阻害し得る抗アポトーシス性タンパク質を発現する哺乳類内皮細胞。 (2)レシピエント種への移植を目的として、細胞が遺伝子修飾されたことによ り、移植レシピエントにおいて調節可能または構成的に抗アポトーシス性タンパ ク質を発現し、それによってNF−κBが実質的に阻害される、供与内皮細胞ま たは上記細胞を含む組織または器官。 (3)哺乳類内皮細胞を遺伝子修飾することにより、炎症または他の免疫学的活 性化刺激因子に対するその感受性を低下させる方法であって、その細胞またはそ の先祖細胞において、NF−κBを阻害し得る抗アポトーシス性タンパク質をコ ード化するDNAを挿入し、タンパク質を発現させることにより、細胞活性化刺 激因子の存在下で細胞におけるNF−κB活性化が実質的に阻害されることを含 む方法。 (4)炎症性または免疫学的刺激因子に感受性がある哺乳類対象における細胞活 性化を阻害する方法であって、NF−κBを阻害し得る抗アポトーシス性タンパ ク質をコード化するDNAの挿入により、対象の内皮細胞に遺伝子修飾を加え、 タンパク質を発現させることにより、細胞活性化刺激因子の存在下、細胞におい てNF−κBが実質的に阻害されることを含む方法。 (5)供与内皮または他の哺乳類細胞、または上記細胞を含む移植可能な組織ま たは器官を、血液または血漿においてこれらの細胞、組織または器官が活性化を 被っている哺乳類レシピエントに移植する方法であって、 (a)供与細胞、またはその先祖細胞に対し、NF−κBを阻害し得る抗アポ トーシス性タンパク質をコード化するDNAをそこに挿入することにより修飾を 加え、そして (b)製造された修飾供与細胞またはこれらの細胞を含む組織または器官をレ シピエントに移植し、細胞において抗アポトーシス性タンパク 質を発現させることにより、細胞でのNF−κB活性化が細胞活性化刺激因子の 存在下で実質的に阻害される ことを含む方法。 (6)抗アポトーシス性タンパク質が、 −A20タンパク質の活性を有するポリペプチド、または −BCL−2タンパク質の活性を有するポリペプチド、そのポリペプチドのホモ 二量体、またはそのポリペプチドのヘテロ二量体およびBCL群の別の抗アポ トーシス性ポリペプチド、または −BCL−XLタンパク質の活性を有するポリペプチド、そのポリペプチドのホ モ 二量体、またはそのポリペプチドのヘテロ二量体およびBCL群の別の抗ア ポ トーシス性ポリペプチド、または −A1タンパク質の活性を有するポリペプチド、そのポリペプチドのホモ二量体 、またはそのポリペプチドのヘテロ二量体およびBCL群の別の抗アポトーシス 性ポリペプチド である、請求項1または2記載の細胞または請求項3〜5のいずれか1項記載の 方法。 (7)ブタである、請求項1または2記載の細胞。 (8)ヒトである、請求項1または2記載の細胞。 (9)異なる種の抗アポトーシス性タンパク質をコード化するDNAを含むヒト 以外のトランスジェニックまたは体細胞組換え哺乳類。 (10)ブタである、請求項9記載の哺乳類。 (11)抗アポトーシス性タンパク質がヒトである、請求項10記載の哺乳類。
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