JP2001501483A - Alphavirus-retrovirus vector - Google Patents

Alphavirus-retrovirus vector

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、生物学的に活性の物質をコードする外来RNA配列を含有する組換えレトロウイルスゲノムをその中に挿入されて有するアルファウイルスRNAを含んで成るRNAベクターに関する。本発明のベクターは、真核生物細胞の細胞の細胞質中で直接組換えレトロウイルスゲノムの高レベル発現を提供する。レトロウイルスの構造タンパク質とともに共発現される場合、組換えゲノムは、レトロウイルスベクターともまた呼ばれる感染性組換えレトロウイルス中に効率的にパッケージングされ得、これがレシピエント細胞中に外来RNAを形質導入し得る。より重要には、この細胞質発現系は、イントロンもしくは遺伝子発現の他の制御要素と組み合わせて遺伝子を含む外来RNAを含有するベクターの効率的な製造を促進する。こうしたベクターは、RNAのスプライシングのため慣習的な核発現系により製造することが不可能もしくは非常に困難であった。 (57) Abstract The present invention relates to an RNA vector comprising an alphavirus RNA having inserted therein a recombinant retroviral genome containing a foreign RNA sequence encoding a biologically active substance. The vectors of the invention provide for high level expression of the recombinant retroviral genome directly in the cytoplasm of eukaryotic cells. When co-expressed with retroviral structural proteins, the recombinant genome can be efficiently packaged into an infectious recombinant retrovirus, also referred to as a retroviral vector, which transduces foreign RNA into recipient cells. I can do it. More importantly, the cytoplasmic expression system facilitates efficient production of vectors containing foreign RNA containing genes in combination with introns or other regulatory elements of gene expression. Such vectors have been impossible or very difficult to produce with conventional nuclear expression systems due to RNA splicing.

Description

【発明の詳細な説明】 アルファウイルス−レトロウイルスベクター 技術分野 本発明は、例えばヒト遺伝子療法の目的のための真核生物細胞内での遺伝子の 安定な発現を確立するために用いることができる感染性組換えレトロウイルスの 産生に関する。 発明の背景 古典的な種類のヒト遺伝子療法では、ヒトの身体の体細胞内での遺伝子の安定 した発現を達成ことが所望される。これまでに用いられてきた実験ではこのこと は主にレトロウイルスベクターでヒト細胞を感染することにより達成されてきた 。レトロウイルスはウイルス体膜に覆われるRNAウイルスであり、そのゲノム をdsDNAへと変換する逆転写酵素、および更には、宿主染色体のDNA内へ のゲノムの挿入の酵素反応を行うインテグラーゼを保持する(Luciw an d Leung 1992)。組込まれたウイルスゲノムもしくはプロウイルス は転写によりRNA分子へとコピーされ、このRNA分子は細胞質へと輸送され 、そしてその後にはウイルス粒子のカプシドで覆われる。ベクターとして用いる 場合にはプロウイルスDNAの工学的操作が施され、そしてこれがパッケージン グ細胞内にトランスフェクトされる(Miller and Rosman 1 989;Hodgson 1996)。工学的操作が施されたプロウイルスはレ トロウイルスDNAベクターと称され る。これは組換えレトロウイルスゲノムを表す。このDNAでは、レトロウイル スの構造蛋白質および酵素をコードする遺伝子領域の内の大半もしくは全てが一 つの外来性遺伝子により置換されている。パッケージング細胞は、レトロウイル ス構造蛋白質(例えば、カプシド蛋白質gagおよび膜蛋白質env)ならびに 酵素を産生する安定に形質転換された細胞株を表す(Miller 1990) 。レトロウイルスDNAベクターを例えばトランスフェクションによりパッケー ジング細胞内に形質導入する際には、このベクターは核転写機構によりRNA内 に転写されるであろう。このRNAはウイルスRNAと等価である。これは組換 えレトロウイルスRNAもしくはレトロウイルスRNAベクターと称される。レ トロウイルスRNAは細胞の核から細胞質へと移送される。そこではレトロウイ ルスRNAは、ウイルス構造蛋白質によるウイルス体膜シグナル(所定のRNA 配列)の認識を通して組換えレトロウイルス粒子、すなわちレトロウイルスベク ターへとパッケージングされるであろう。野生型レトロウイルス同様、レトロウ イルスベクターは標的細胞を感染し、そして組換えゲノムの染色体内への組込み を促進することができる。しかしながら野生型レトロウイルスとは逆に、組換え ゲノムは粒子産生のためのウイルス構造蛋白質を発現することができない。組換 えゲノムは外来性遺伝子のみを発現し得るに過ぎない。このような方法で組換え レトロウイルスを例えばヒト細胞内での外来性遺伝子の発現のためのベクターと して用いることができる。今日では大半のレトロウイルスベクターはモロニーマ ウス白血病ウイルス(Moloney Mousc Leukemia Vir us)(MLV)に基づいているが、しかしヒト免疫不全症ウイルス(Huma n Immunodefic iency Virus)(HIV)−1に基づくベクターも開発されている( Miller and Rosman 1989;Naldi 997)。 ヒト遺伝子療法のためのレトロウイルスに基づくベクターを用いる原理は実験 的に証明されているものの、その実際的使用はいまだに多くの問題をはらんでい る。これらは中でも、(1)現在の産生系におけるベクターの産生レベルの低さ 、(2)ベクター調製物の不安定性、(3)補体攻撃に対するベクター調製物の 感受性、(4)その粒子の細胞標的化特異性の欠如、(5)非分裂細胞を感染す ることが困難であること、(6)形質導入させた細胞内での外来性遺伝子の不十 分な発現レベル、(7)組織および細胞の分化特異的遺伝子発現の欠如、および (8)外来性遺伝子の発現期間の短さ、に関する。 後半3つの問題は遺伝子発現の様式に関連し、これらは主に、レトロウイルス ベクター系が実際には、プロセシングを受けたmRNAのcDNA形態の形質導 入に限定されるという事実の結果である。これらのミニ遺伝子は通常は細胞内で の、効率がよく、恒久性、かつ調節可能な遺伝子発現との互換性はもたない。こ のため、例えばイントロン、エンハンサー、および遺伝子座調節要素のような他 の天然遺伝子要素が必要となる。これは今日では多くの数の研究においてはっき りと証明されている(Grosveld,van Assendelftら19 87;Konieczny and Emerson 1987;Rossi and de Crombrugghe 1987;Bender,Mille rら1988;Brinster,Allenら198 8;Buchman and Berg 1988;Chang,Liuら19 92;Jonsson,Foresmanら1992)。しかしながらこのよう な要素はレトロウイルスベクター内に取り込ませることはできず、なぜならそれ らの要素は、これがプロデューサー細胞の核内で再生される場合には組換えレト ロウイルスのスプライシングをもたらすためである。例えば、あるイントロンが 外来遺伝子と共にレトロウイルスベクター内に導入される場合には、そのイント ロンは効率よくスプライシングにより取り除かれるであろう(Shimotoh no and Temin 1982;Sorge and Hughes 1 982)。イントロンを有する外来遺伝子を逆方向でプロウイルス内に挿入する ことによりスプライスシグナルを「隠す」試みがなされているが、しかしこのこ とによっては通常は新規の偶然のスプライスシグナルが、その逆向きの配列内に 作成される(Leboulch,Huangら1994;Jonsson,Ha belら1995)。遺伝子発現のための多種多様の別の調節要素をレトロウイ ルスベクター内に導入する際には同様の問題に遭遇する(Mclvor 199 0)。 現代のレトロウイルスベクター系の別の問題は、プロデューサー細胞内のウイ ルス性構造蛋白質の合成速度の低さ、レトロウイルス構築プロセスの性質、およ びレトロウイルス構造蛋白質の機能に関連する。したがって理論的にはウイルス 構造蛋白質を新規にデザインし直すことにより安定性が増大し、そして新規でか つ一層重要な機能をもつ粒子を取得することは可能であるはずである。例えば、 そのベクターの細胞標的化機能は、env蛋白質を工学的に操作することにより 変更することができてよい。しかしながらこれを成功させるには多くの異なるベ クター改 変物、およびそれに加え従ってレトロウイルスベクターを産生するための迅速か つ便利な系の構築および検査が必要となる。このような目的のための異なる一連 の全てのパッケージング細胞株の樹立は極度な時間の浪費となろう。従って組換 えレトロウイルス粒子の一過性産生系が最近では開発されている(Landau and Littman 1992;Soneoka,Cannonら199 5)、これらの系ではレトロウイルス構造蛋白質のための遺伝子およびレトロウ イルス組換えゲノムが細胞内に同時にトランスフェクトされ、そして組換えレト ロウイルス粒子が、組換えレトロウイルスRNA、ならびにウイルス性構造蛋白 質および酵素のためのmRNAの一過性核同時発現の結果として産生される。こ れらの系を約3日間のみ用いることが組換えレトロウイルスベクターの調製物の 作成に必要となる。しかしながらこれらの系により取得されるベクターの収率は 通常は非常に低く、特に3構成成分の遺伝子混合物(env遺伝子、gag−p ol 遺伝子、および組換えレトロウイルスDNA)がトランスフェクションには 必要となる。 本発明は、真核生物細胞の細胞質内に導入する際には感染性組換えレトロウイ ルス粒子の効率のよい産生を駆動するアルファウイルス−レトロウイル又RNA ベクターを提供する。高濃度の組換えレトロウイルスベクターを含む調製物は、 プロデューサー細胞のわずか10時間のインキュベーションにより製造すること ができる。それに加え、イントロン、ならびに遺伝子発現の他の調節要素を含む 遺伝子を組換え粒子内にカプシドで包みこむことができる。これらのベクターは アルファウイルスのゲノムRNΛ分子に基づく。これらのRNA分子はプラス( +)極性のものであり、そしてアルファウイルス感染開始時にウイルスのポリメ ラ ーゼ蛋白質に翻訳される。このポリメラーゼはウイルスゲノムを複製し、そして 更にはその3’末端を、アルファウイルス構造蛋白質のためのmRNAとして機 能するウイルスサブゲノム内に転写する。アルファウイルス発現は非常に効率よ く、そしてウイルスRNAおよび蛋白質の大量生産をもたらす。これらの性質が ゆえにアルファウイルスは、真核生物細胞内での外来性遺伝子の発現のための「 自己複製性」RNAベクターへと発展していった(Xiong,Levisら1 989;Lilj 内では外来性遺伝子はアルファウイルスのサブゲノム領域内に挿入される。組換 えRNAが細胞の細胞質内にトランスフェクトされる際には、その組換えRNA は複製し、そして組換えサブゲノムへと転写され、その組換えサブゲノムが外来 性遺伝子産物へと翻訳される。トランスフェクションの別法としては、組換えア ルファウイルスゲノムをアルファウイルス粒子内にパッケージングし、そしてウ イルス感染により細胞内に形質導入させることもできる。この組換え粒子は、組 換えアルファウイルスゲノムを、アルファウイルスゲノムの「ヘルパー」変異体 と共に同時発現させることにより産生される。後者は完全なアルファウイルスサ ブゲノムおよびそのプロモーター領域、ならびにRNA複製に必要な全てのRN A要素を含む。しかしながらパッケージングに必要とされるRNA要素は欠如し ている。アルファウイルス発現系を用いることの主な利点は、高レベル発現、迅 速かつ簡便な使用、ならびに多種多様の範囲の宿主細胞を感染するためのアルフ ァウイルス粒子の使用の可能性である。 従って、組換えレトロウイルスゲノム(イントロンおよび遺伝子発現 の他の調節要素を持つものもしくは持たないもの)へと転写され得、そして次に はレトロウイルスベクターとしても称される感染性組換えレトロウイルス粒子へ とパッケージングされ得るアルファウイルス−レトロウイルスRNA分子(これ は更にはアルファウイルス−レトロウイルスRNA−ベクターとも称される)を 提供することは本発明の一つの目的である。 既述のアルファウイルス−レトロウイルスRNA分子を含む組換えアルファウ イルス粒子を提供することは本発明の別の目的である。 細胞内での既述の組換えアルファ−レトロウイルスRNAの複製、その組換え レトロウイルスゲノムへの転写、および後者ゲノムの感染性組換えレトロウイル ス粒子内へのパッケージングを可能にする方法および組成物を提供することは本 発明の更に別の目的である。 我々は、アルファウイルス−レトロウイルスRNAベクターを用いることによ り機能性レトロウイルスベクターを産生するための我々の試みにおいて2つの主 な難点を予測し得た。第一に、これまでに記載された全てのレトロウイルスパッ ケージング系ではレトロウイルス遺伝子は核内で産生され、そしてアルファウイ ルス発現ベクターを用いる際にそうであるように細胞質内では産生されない。レ トロウイルスゲノムの核局在化が効率よいパッケージングに必要であるならば、 アルファウイルス稼働性発現系が不適切となる可能性は非常に高い。第二に、本 物のレトロウイルスゲノムをアルファウイルスサブゲノムの形態で産生すること は不可能であり、なぜなら後者はその5’および3’末端にアルファウイルス特 異的配列を幾つか必要とするためである。これらは、アルファウイルス−サブゲ ノムプロモーターの3’領域および非構造蛋白質4の コーディング配列の両方を構築する5’末端配列、ならびにウイルス性RNA複 製シグナルを構築する3’末端配列である(Strauss and Stra uss 1994)。従って、これらの配列をレトロウイルスゲノムの5’末端 および3’末端に添加することが、アルファウイルスベクターによるレトロウイ ルスゲノムの発現には必要である。このような配列の添加が粒子内へのレトロウ イルスゲノムのパッケージング、逆転写、二本鎖DNAへの重合、染色体組込み 、および発現にどの程度影響を及ぼすのかは我々には明らかではなかった。 発明の要約 本発明は、組換えレトロウイルスゲノムが挿入されているアルファウイルスR NAを含むベクターに関する。本発明の一つの態様では、アルファウイルスRN Aはセムリキ森林ウイルス(Semliki Forest virus)(S FV)RNAを含み、そして組換えレトロウイルスゲノムは一つの組換えゲノム を含む。 本発明の他の態様では、イントロン(もしくは遺伝子発現のための幾つかの別 の調節要素)を持つもしくは持たない外来性遺伝子を含む、挿入された組換えレ トロウイルスゲノムを有するアルファウイルスRNAが提供され、このアルファ ウイルスRNAにより、アルファウイルスの構造蛋白質をコードする複製コンピ テントヘルパーRNAの存在下での前記RNAのアルファウイルス粒子の複製お よびパッケージングが可能となる。 本発明の更に別の態様では、イントロン(もしくは遺伝子発現のための幾つか の別の調節要素)を持つもしくは持たない外来性遺伝子を含む、 挿入された組換えレトロウイルスゲノムを有するアルファウイルスRNAが提供 され、このアルファウイルスRNAにより、前記レトロウイルスゲノムの複製、 およびレトロウイルス構造蛋白質をコードする複製コンピデントヘルパーRNA の存在下での組換えレトロウイルス粒子への前記レトロウイルスゲノムのパッケ ージングが可能となる。 本発明の更に別の態様では、イントロン(もしくは遺伝子発現のための幾つか の別の調節要素)を持つもしくは持たない外来性遺伝子を含む、組換えレトロウ イルスゲノムが挿入されているアルファウイルスRNAを含む遺伝子的に改変さ れたアルファウイルスおよび/または細胞が提供される。 図面の簡単な説明 図1AはSFVサブゲノムプロモーターの近くのDNA配列を描いている。M LV組み換えゲノムがpSFV1−Nru1ベクターのSmaI部位に挿入され ている。 図1BはpSFV1/LN3i構築物を描いている。構築物のSFV組み換え 領域のみが示されている。この領域はSP6プロモーター(白矢印)からNru I部位まで延びている。構築物は5’から3’への方向で(i)SFV RNA の5’複製シグナル、(ii)SFV複製複合体(非構造タンパク質、nsp、 1−4)をコードする遺伝子、(iii)SFVの内部サブゲノムプロモーター (黒矢印)、(iv)MLVベクターpLN(Miller and Rosm an 1989)に表されている5’R−U5、包膜シグナル(ψ+)、neoR 遺伝子及び3’U3−R配列を含む組み換えMLVゲノムならびに5’R領域の 前及び3’U3とR領域の間の両方における38個のSFV−特異的塩基(*で 示す)、(v)SFV RNAの3’複製シグナルならびに(vi)SFVゲノ ムのポリA領域(polyA tract)を含有している。示されているコー ド領域は尺度通りではないことに注意されたい。 図2はプラスミドpSFV1/LN3iの構築を描いている。関連する制限エ ンドヌクレアーゼ部位及びエンジニアリング段階が示されている。 図3はトランスフェクションされた細胞のRNA分析を描いている。BHK− 21細胞をSFV1/LN3i RNA(列1)、SFV1/gag−pol RNA(列2)、SFV1/Pr80env RNA(列3)又は3つのRNA すべて(列4)を用いてトランスフェクショ ンした。トランスフェクションされた細胞を[14C]ウリジンを用い、アクチノ マイシンDの存在下で6時間標識した。細胞RNAを単離し、ホルムアルデヒド を含有する0.7%アガロースゲル上で分離した。放射性標識されたバンドをオ ートラジオグラフィにより視覚化した。複製されたゲノムRNA及び転写された サブゲノムRNAの位置を示す。 図4はSFV1/LN3i RNA、SFV1/gag−pol RNA、S FV1/AMenv RNAを用いてコトランスフェクションされたBHK−2 1細胞に由来する細胞−関連及び細胞外タンパク質分析を描いている。lys: 細胞溶解生成物、ip:細胞溶解生成物免疫沈降、med:培質、M:マーカー 。エンベロープタンパク質産物及びgagタンパク質産物が示されている。 図5はSFV1/gag−pol RNAを用いてトランスフェクションされ た細胞におけるよりSFV−C/gag−pol RNAを用いてトランスフェ クションされた細胞において、gag前駆体生産がより有効であることを描いて いる。MLV−特異的Pr65gag、p30及びpp12タンパク質が示され ている。 図6はpSFV1/LN−U3挿入片の構築を描いている。pSFV1/LN −U3挿入片においては、pLN(Miller and Rosman 198 9)に由来する組み換えMLVゲノム(U3−R−U5−ψ+−neoR−U3− R)をプラスミドpSFV1−NruIプラスミドのBamHI及びSmaI部 位の間に挿入した(図6A及びB)。組み換えMLVゲノムにその5’側でフラ ンキングしており、SFVサブゲノムプロモーターの一部を含有する35−塩基 SFV配列(*で示す)はDNA組込みを規定する(specificing) 配列直後 において3’U3中にも挿入されていることに注意されたい(図6B及びC)。 図7はプラスミドpSFV1−I−CATの構築を描いている。(A)はpC AT3−プロモーターベクターの構造の略図である。pSFV1−I−CATの エンジニアリング戦略を(B)に示す。(C)はSFV1−I−CATの組み換 えられたSFV領域の略図である。イントロンを有するCAT遺伝子をpCAT 3−プロモーターベクター(Promega)(図7A)から単離し、BglI I−BamHIフラグメントとしてpSFV1/LN3i中に挿入した。これを 容易にするために、独特のBamHI部位を後者のプラスミド中に、neoR遺 伝子領域の後の位置において作った。中間物をpSFV1/LN3i(BNNP )と表示した。これには最初に2つの現存するBamHI部位を除去し、続いて 新しい部位を挿入することが必要であった。図7Bはエンジニアリング戦略を略 図的に示し、図3CはpSFV1−I−CATにおける組み換えられたSFV部 分の機能性遺伝子領域を示す。イントロンのないpSFV1−CATはイントロ ン含有DNAフラグメントをHind IIIを用いて切除することによりpS FV1−I−CATから誘導した。 図8はイントロンを有する(SFV1−I−CAT)又はイントロンのない( SFV1−CAT)Cat遺伝子を含有する組み換えレトロウィルス粒子に感染 させたNIH 3T3細胞におけるCAT活性を描いている。NIH 3T3細 胞は感染の24時間前に、60mmの皿中に5x105細胞/皿において平板培 養した。細胞を1x105個の組み換え4レトロウィルス粒子に感染させた。感 染から52時間後に、CAT E nzyme Assay System With Reporter Lys is Buffer(Promega)を用いてCAT活性を調べた。簡単に記 載すると、細胞抽出物を[14C]標識クロラムフェニコール及びn−ブチリル補 酵素A(n−Butyryl Coenzyme A)を含有する反応混合物中 で37℃において16時間インキュベーションした。CATは補因子のn−ブチ リル部分をクロラムフェニコールに転移させる。反応生成物を300μlのキシ レンを用いて抽出した。n−ブチリルクロラムフェニコールは主にキレシン相中 に分配されるが、非修飾クロラムフェニコールは主に水相に留まる。キシレン相 を3mlのシンチラントと混合し、液体シンチレーションカウンターにおいてカ ウントした。各試料において測定されるcpmはブチリル化されたクロラムフェ ニコールを示す。 発明の詳細な説明 本発明のRNAベクターはいくつかの異なる真核細胞の細胞質において、宿主 の核に無関係に組み換えレトロウィルスゲノムを複製し、発現するための手段を 提供する。発現された組み換えレトロウィルスゲノムを、レトロウィルス構造タ ンパク質と同時発現されたら、「レトロウィルスベクター」とも呼ばれる感染性 組み換えレトロウィルス粒子にパッケージングすることができる。組み換えレト ロウィルスゲノムとは、レトロウィルス粒子へのレトロウィルスゲノムの包膜、 逆転写、dsDNA合成、レトロウィルスDNAの宿主染色体中への組込み及び 細胞核におけるレトロウィルスDNA転写にシスで(in cis)必要なRN A要素をすべて含有する「レトロウィルスRNAゲノム」を言う。さらに組み換 えレトロウィルスゲノムにおいて、レトロウィルス構造タンパ ク質をコードする領域が異種タンパク質をコードする異種配列で交換された。異 種遺伝子をイントロン又は遺伝子発現の他の何らかの調節要素に連結することも できる。この発現系におけるRNA複製が細胞質様式なので、後者の配列はスプ ライシングなどの核RNAプロセシング現象に会わないであろう。組み換えレト ロウィルス粒子とは、組み換えレトロウィルスゲノム(イントロン又は遺伝子発 現の他の何らかの調節要素を含むか又は含まない)がレトロウィルス−様粒子に パッケージングされている粒子を言う。この組み換え粒子はレトロウィルス感染 のプロセスを介して、新しい細胞中への組み換えレトロウィルスゲノムの形質導 入を媒介することができる。 方法及び組成を簡単に下記に記載する。RNAベクターの構築のために、我々 はpSFV1−NruIプラスミドを用い、その中に我々はプラスミドpLN( Miller and Rosman 1989)に由来する組み換えMLVゲ ノム、R−U5−ψ+−neoR−U3−Rを挿入した(図1)。pSFV1−N ruIプラスミドは以前に記載され f 1991)に対応するが、それはpSFV1のStuI及びHindIII 部位の間に527塩基対の欠失を含んでおり、さらにpSFV1のSpeI部位 がNruI部位に変えられている。pSFV1−Nrul中への組み換えレトロ ウィルスゲノムの挿入は、組み換えレトロウルスゲノムがSFVサブゲノムのた めのプロモーター領域に3’方向で続くように成された(図1A)。この方法で ウィルスサブゲノムRNAの代わりに組み換えレトロウィルスゲノムが発現され る。しかしSFVサブゲノムのためのプロモーター領域はサブゲノム転写物自身 の末端(e xtreme)5’領域と重複しているので、組み換えレトロウィルス遺伝子の 5’末端を転写開始部位で直接結合させることができず、さらにいくらか下流で 結合させることができた(Strauss and Strauss 1994 )。我々は5’−遺伝子融合をプラスミドpSFV1−NruIプラスミドの転 写開始部位から38塩基下流の点で、SmaI部位において行った。かくして転 写された組み換えレトロウィルスゲノムはその5’末端に38−塩基のSFV特 異的残基を含有するであろう(図1Aを参照されたい)。これは別の問題を生じ た。逆転写酵素によるレトロウィルスDNA合成に関するモデルに従うと、レト ロウィルスRNAゲノムの5’末端の近くで強力−停止DNA(strong− stop DNA)が合成される(Ramsey and Panganiba n 1993)。この強力−停止DNAは次いで3’末端に飛び、露出されたR 配列がマイナス鎖DNAの合成のためにレトロウィルスRNAゲノムの3’末端 で相補的R配列とハイブリッド形成する。5’末端R領域の前に挿入される38 個のSFV特異的塩基はマイナス鎖合成を妨害するであろう。2本鎖DNAへの RNAの変換を促進するために、我々は同じ38−塩基の長さのSFV配列を3 ’U3とR領域の間にも挿入した(図1B)。これらの操作のすべてにおいて、 我々は当該技術分野におけるいずれの熟練者も用いることができる分子生物学に おける標準的方法を用いた。 我々は、pSFV1/LN3i挿入片中の38−塩基SFV配列が、組込まれ た組み換えレトロウィルスゲノムの5’末端ならびに組込まれたゲノムから作ら れる転写物の5’にも存在するであろうことがわかった(Ramsey and Panganiban 1993)。これ は組み換え遺伝子の発現効率に負の効果を有すると予想される。この問題を避け るために、我々はpSFV1/LN−U3挿入片を構築した。この構築物では、 pLNに由来する組み換えレトロウィルスゲノム(U3−R−U5−ψ+−ne oR−U3−R)をpSFV1−NruIプラスミドのBamHI及びSmaI 部位の間に挿入した(図6A及びBを参照されたい)。SFVサブゲノムプロモ ーター領域の一部を含有する35−塩基のSFV特異的配列はSFV転写開始部 位と組み換えレトロウィルスゲノムの最初の間に位置する。同じ配列を組み換え レトロウィルスゲノムの3’U3領域中にも、レトロウィルスDNA組込みを規 定する領域の直下流の位置において挿入した(図6B及びC)。この場合、組み 換えレトロウィルスの2本鎖DNA合成プロセスは染色体中に組込まれることが できるDNA分子を生じ、SFV特異的配列はその5’末端に存在せず、又、S FV配列は転写されるRNAの5’末端に存在しないであろう。 試験管内における対応するRNAベクターの転写のためにプラスミドpSFV 1/LN3iを用いた。これはSP6ポリメラーゼを用いて記 ff 1991)。RNAをBHK−21細胞中にトランスフェクションし、細 胞質におけるその複製に続いて14C−ウリジンを用いて6時間標識した。細胞質 RNAを含有する試料をアガロースゲル上で分析した。図3の列1は、全長及び サブゲノムRNAの両方が生産されたことを示す。これは、SFV1/LN3i RNAベクターを細胞質における組み換えレトロウィルスゲノム分子の生産に 用いることができることを示している。この方法において、我々は細胞質中への ベクターRNAの導 入のためにRNAトランスフェクションを用いた。別の方法は、SFV ff 1991)とのコトランスフェクションを用いてこのRNAをSFV粒子 にパッケージングし、次いでBHK−21細胞を組み換えSFV粒子に感染させ ることである。 重要な疑問は、細胞の細胞質で生産された組み換えレトロウィルスゲノムが実 際に組み換えレトロウィルス粒子へのパッケージングに関して感応性かどうかで あった。これはSFV1/LN3i RNAに関し、このRNA及びレトロウィ ルス構造タンパク質及び酵素を発現している2つの他のSFV−RNAベクター をコトランスフェクションすることにより調べた。後者のRNAはプラスミドp SFV−C/gag−pol(又はpSFV1/gag−pol)及びpSFV 1/AMenv(又はpSFV1/Pr80env)から転写した。pSFV1 /gag−polプラスミドは、MLVのgag−polのコード領域を含有す る(Suomalainen and Garoff 1994)。これはpS FV−C/gag−polにも存在する。後者のプラスミドはさらにSFVキャ プシドコード領域をgag−polの前に含有する。転写されたC−gag−p ol RNAにおいて、C−領域はgag−p erg,Suomalainen et al.1994)。pSFV1/Pr 80envは同族(同種性)MLV env前駆体タンパク質のコード領域を含 有し、SFV1/AMenvは異種の両種性env前駆体タンパク質のコード領 域を含有する。後者のエンベロープタンパク質は組み換えレトロウィルス粒子に ヒトの細胞を含む広範囲の動物宿主 細胞を標的とさせる能力を有するが、同種性envはマウス細胞しか認識しない 。SFV1/LN3i、SFV−C/gag−pol及びSFV1/AMenv RNAを用いてコトランスフェクションされた細胞におけるタンパク質合成を [35S]メチオニンを用いる代謝標識により追跡した。パルス−標識実験の結果 を図4に示す。これは、すべてのレトロウィルス構造タンパク質が細胞において 発現されたことを示している。ウィルス粒子の形成をコトランスフェクションさ れた細胞に由来する培質の分析により追跡した。正しいタンパク質組成を有する 粒子が見いだされた(図4)。粒子を含有する培質を用いてNIH 3T3細胞 に感染させ、次いでG418を用いてNeoR形質転換細胞を選択することによ り、粒子の感染力を研究した。結果(表1、p.15)は、我々の生産法によっ て感染性粒子が形成されることを示した。これは有意な発見であり、それは(1 )細胞質中で生産され、野生型レトロウィルス感染の間のように核中で生産され たのではない組み換えレトロウィルスを感染性レトロウィルス粒子にパッケージ ングできること;ならびに(2)サブゲノム組み換えレトロウィルスRNA分子 におけるSFV−由来RNA配列の挿入が組み換えレトロウィルス粒子への組み 換えレトロウィルスRNAの有効なパッケージング、逆転写、dsDNA合成、 宿主染色体中へのレトロウィルスDNAの組込みならびに組込まれた遺伝子の発 現と適合性であることをそれが示しているからである。最も重要なことに組み換 え粒子生産の時間的経過(表1)は、SFV−C/gag−pol RNAを含 むRNA組み合わせを用いた場合、培養培質の1ml当たり106個より多い粒 子を有するベクター組成物(preparation)の生成に必要なインキュ ベーション時間が10時間 以下であることを示している。これは同種性及び両種性envタンパク質の両方 を有する組み換えレトロウィルス粒子の場合に真実である。連続的3回の5時間 のインキュベーションからの培質の分析は、インキュベーション間隔のそれぞれ の間に2〜4x106個の粒子が放出されることを示した。これらの組み換えレ トロウィルス粒子の濃度は非常に高く、他の安定した又は遷移的生産者細胞系に より生産された組み換えレトロウィルスベクターに関して報告された最も高い濃 度に相当する(Miller and Rosman 1989;Landau and Littman 1992;Pear,Nolan et al.1 993;Finer,Dull et al.1994;Soneoka,Ca nnon et al.1995)。 類似の研究をpSFV1/LN−U3挿入片から作られたRNAを用いて行っ た。対応する組み換えレトロウィルス組成物の力価はpSFV1−LN3iに由 来するRNAを用いて得られる力価と大体同じであった。 イントロンを有する遺伝子を組み換えレトロウィルス粒子に包膜することがで きるかどうか及びさらにこれらを遺伝子形質導入に用いることができるかどうか を調べるために、我々はイントロンを有するクロラムフェニコールアセチルトラ ンスフェラーゼ(CAT)遺伝子をSFV1/LN3i中に挿入した(図7)。 得られるプラスミドをpSFV1−I−CATと呼んだ。標準として我々はイン トロンを含まない対応する構築物(pSFV1−CAT)を用いた。イントロン を含む又は含まないCAT遺伝子を含有するレトロウィルス粒子を生産するため に、我々は最初にSFV1−I−CAT及びSFV1−CAT RNAを対応す るプラスミドから試験管内で転写した。各RNAを次いでSFV−C/gag− pol及びSFV1−env RNAと一緒にBHK−21細胞中にトランスフ ェクションした。後者の2つのRNAはgag−pol及びenv前駆体生産を 規定する。細胞をトランスフェクションの後に10〜15時間インキュベーショ ンし、培質を集めた。次いで放出された組み換えレトロウィルスを用い、CAT 遺伝子をNIH 3T3細胞中に形質導入した。52時間後に標準的CATアッ セイを用い、細胞のCAT活性を測定した(図8)。イントロンを有するCAT 遺伝子を含有するベクターに感染した細胞において非常に高いCAT活性が見い だされたが、イントロンのないベクターを用いてトランスフェクションされた細 胞において非常に低い活性が見いだされた。かくしてこれはイントロン含有CA T遺伝子がレトロウィルスベクターを用いて成功裏に受容細胞中に形質転換され たことならびにそれが有効なCAT発現を生じたことを示している。 ヒトの遺伝子治療のために組み換えレトロウィルスベクターを用いることを考 える時、安全性に関する危険を評価するのが重要である。組み換えレトロウィル スベクター組成物の場合の主要な危険は、複製感応(1eplication competent)レトロウィルス粒子による汚染である。複製感応粒子はす べてのレトロウィルス構造タンパク質遺伝子を獲得しており、従ってそれは細胞 から細胞に広がる能力を有する。そのような粒子はRNA組み換えのプロセスを 介して生産者細胞において生成され得る。我々の生産系における複製−感応粒子 の生成の可能性をマーカーレスキューアッセイを用いて調べた(van Beu sechem,Kukler et al.1990)。2.6x106 個の感染性組み換え粒子を含有する試料中に複製−感応粒子は見いだされなかっ た。我々は、複製感応粒子の検出可能な生産なくしてアルファウィルス−レトロ ウィルス RNAベクターを用いて組み換えレトロウィルスゲノムを発現させる ことができ、それを両種性もしくは同種性エンベロープタンパク質を保有してい る感染性組み換えレトロウィルスベクターにパッケージングできることを結論し た。 全体として我々は本明細書において、レトロウィルスベクターの生産のための 新規な細胞質発現系につき記載する。われわれはこの系がイントロン含有遺伝子 のレトロウィルスベクターへの有効なパッケージングを促進することを示す。我 々は又、そのようなベクターが予想通り、イントロンを含まない対応する遺伝子 を保有しているベクターよりずっと有効な遺伝子発現を方向付けることも示す。 我々はこれまでイントロン付随CAT遺伝子を保有しているベクターの生産のた めのこの系の適切性のみを示してきたが、該系が治療的に興味深いものを含む他 のイントロン含有遺伝子を有するベクターの生産に等しく適用可能であると考え る理由が十分ある。例えばβ−グロブリンの有効で組織特異的な発現がイントロ ン及びある種の遺伝子座調節要素を含むβ−グロブリン遺伝子複合体を用いてト ランスフェクションされた細胞において得られた(Chang,Liu et al.1992)。我々の系を用い、この遺伝子複合体を高い力価でレトロウィ ルスベクターにパッケージングし、それをβ−サラセミアなどのヘモグロビン障 害の処置に用いることができるであろう。同様に、有効な因子IX発現を方向付 ける因子IX遺伝子−イントロン複合体が特性化された(Kurachi,Hi tomi et al.1995)。これもこの開示において我々が記載した系 を用いてレトロウィルスベクターにパッケージングすることが可能である。その ようなベクターは出血性障害である血友病Bに苦しむ患者の遺伝子治療に有用で あり得る。 我々はさらに、我々のレトロウィルスベクター生産系が非常に迅速で有効であ り:高濃度のベクター粒子(>106個の粒子/ml)を含有する組成物を生産 するために必要なトランスフェクションされた細胞のインキュベーション時間が わずか10時間であることを示す。この系はパッケージング成分の質及び従って 又、組み換えレトロウィルス粒子の機能の便宜的な変動を許す。従ってこの新規 なレトロウィルスベクター生産系は組み換えレトロウィルス粒子の有効、迅速且 つ簡便な生産系を求める要求を満たすであろう。その利用は特定の遺伝子治療目 的のためにより適した粒子のエンジニアリングをスピードアップするであろう。 我々の本実施例において、我々はMLVベクターの生産にSFV発現ベクター を用いた。種々のアルファウィルスの間の非常な類似性の故に(Strauss and Strauss 1994)、いずれのアルファウィルス発現ベクタ ー(例えばシンドビスウィルスベクター、(Xiong,Levis et a l.1989))もレトロウィルスベクターの生産に用いることができると予想 される。同様に、我々は我々の実施例において、アルファウィルスベクターを用 いてMLVベクターをいかにして生産するかのみを示してきたが、我々の系を他 のレトロウィルスに基づくベクター、例えばHIV−1ベクター(Naldin i, et al.1997)の生産に用いることも等しく可能であろう。最後に、我 々の実施例において我々は、SFV RNAベクターによって レトロウィルス構造タンパク質及び酵素を生産してきたことに注目するべきであ る。これは高力価のベクター原液を得るための1つの主な理由であるが、これら のパッケージング成分を他の異種発現系(遷移的なもの及び安定なものの両方) により生産できることは明らかである。実施例1 すべての制限酵素およびDNA修飾酵素は、プロメガ(Promega)(SDS、フォル ケンベルグ、スウェーデン)、ニューイングランドバイオラボズ(New England Bi olabs)(インビトロAB、ストックホルム、スウェーデン)およびストラタジーン( Straragene)(ラ ジョラ、カリフォルニア州、米国)から得、そして製造元の指 示に従い使用した。[35S]メチオニンはアマーシャム(Amersham)(バッキンガ ムシア、英国)から得た。[14C]ウリジンはデュポン(DuPont)(デュ メディカ ル スカンジナビア社:Du Medical Scandinavia AB、ソーレンルナ、スウェーデ ン)から得た。PCRプライマーは、スカンジナビアジーンシンセシス社(Scandinav ian Gene Synthesis AB)(クーピング、スウェーデン)およびサイバージーン社(C yberGene AB)(ヒュディング、スウェーデン)で合成した。プラスミドpSFV1/Pr80 envは、Suomalainenら、(SuomalainenおよびGaroff 1994)に記載された。プラ スミドpLNはMiller(MillerおよびRosman 1989)に記載された。実施例2 この実施例は、pSFV1/LN3iの構築を示す。この手順は図2に略図的に示され ている。pSFV1/LN3iは、pLN由来の組換えMLVゲノム(R-U5-ψ+-neoR-U3-R)(Mille rおよびRosman 1989)を、pSFV1-NruIプラスミドベクターのSmaI部位に挿入する ことにより作成した(図1A)。pSFV1/LN3i中の組換えレトロウイルスゲノム を、5’末端で38 SFV-特異的塩基により平滑化した(その一部は、内部SFVプロ モーターおよびSFV非構造タ aussおよびStrauss 1994)。RNAから二本鎖DNAへの転換を容易に するために、同じ38塩基長のSFV配列を、3'U3およびR領域間に挿入した。これ はVent DNAポリメラーゼ(ニューイングランドバイオラボズ)を使用して融合-PCR により行った。以下のプライマーを融合PCR反応に使用した; 3'LTRを含むpLN/EcoRI断片を、鋳型DNAとして使用した。反応混合物は、9 4℃で45秒間変性させ、50℃で45秒アニーリングし、そして72℃で1分間伸長さ せた。25サイクルの増幅後、融合PCR生成物をWizard PCR Preps DNA精製システ ム(プロメガ、SDS、フォルケンペルグ、スウェーデン)を使用して精製した。融 合PCR断片を、HindIIIおよびXba を用いて消化し、そしてpUC18プラスミドベク ターのHindIIIおよびXba 部位間にサブクローン化し、pUC18/挿入プラスミド を作成した。融合PCR断片は、配列分析により確認した。このpUC18/挿入プラス ミドをHindIIIを用いて切断し、DNAポリメラーゼIラージ(クレノー)断片を 充填し、そして次にXba を用いて切断した。262bpのHindIII(プラント)-Xba 断片を単離した。pLNプラスミドをAsc を用いて切断し、DNAポリメラーゼI ラージ(クレノー)断片を充填し、そして次にXba を用いて切断した。222lbpのA sc (プラント)-Xba 断片を単離した。pSFV1/LN3iは、pLN/Asc (プラント)-Xba 断片およびpUC18/挿入HindIII(プ ラント)-Xba 断片を、図2に示すようにpSFV1-NruIのSma 切断に遍結するこ とにより作成した。実施例3 この実施例は、pSFV1/gag-polおよびSFV-C/gag-polの構築を示す。プラスミ ドpSFV1/gag-polはMLVレトロウイルス構造前駆体タンパク質gagおよび融合タン パク質gag-polのコーディング配列を含む。後者のpol-部は、すべてのウイルス 酵素に関する前駆体である。プラスミドpSFV-C/gag-polにおいて、SFVキャプシ ド遺伝子の翻訳を強化するRNA配列を、pSFV1/gag-pol中のgag-pol遺伝子の前 に挿入した。pSFV1/gag-polは、pNCA由来のMLV gag-pol cDNA(ColicelliおよびG off 1988)を、pSFV1のBamH 部位に挿入することにより作成した。gag-pol cDNA 中の2つのSpe 部位は、オリゴヌクレオチド (SuおよびEl-Gewely 1988)を使用して部位特異的突然変異誘発法により除去した 。pSFV-C/gag-polは、pSFV-1/gag-polのNot -Bsm 断片(14410bp)と、pSFV-C/P r65gagのNot -Bsm 断片(2723bp)を連結することにより作成した(Suomalainen およびGaroff 1994)。実施例4 この笑施例は、pSFV1/AMenvの構築を示す。プラスミドpSFV1/AMenvは、マウス 筒種性ウイルス(4070A)エンベロップタンパク質のコーディング配列を含む。pPA M3由来の両種性エンベロップ遺伝予断片(MillerおよびBurtimore 1986)を、最初 にサブクローン化工程によりpUC18に挿入してpUC18/AMenvを作成した。プラス ミドpSFV1/AMenvは、pUC18/AM8nv 由来のSma -Hpal断片(l976bp)を、pSFV1-NruIのSma 部位に挿入することによ り作成した。実施例5 この実施例は、pSFV1-NruIの構築を示す。プラスミドpSFV1[Lijes 片をONAポリメラーゼIラージ(クレノー)断片で充填し、そして連結した。 欠失したプクスミド分子をクローン化し、そしてインビトロ突然変異誘発法に使 用した。この工程で、Spe 認識配列(ACTAGT)をNru (TCGCGA)の認識配列に変え た。これによりプラスミドpSFV1-NruIを作成した。実施例6 この実施例は、SFV1/LN3iの複製および組換えレトロウイルスRNAの転写を 示す。ラン−オフ転写物は、インビトロでNru-I-直線化pSFV1/ roff 1991)。RNA(20μl)を8×106BHK-21細胞(米国、メリーランド州ロックビ ルのアメリカンタイプカルチャーコレクション)に、電気穿孔法によりトランス フェクトした。電気穿孔法は、室温にて0.85kVおよび25μFで2種類の連統的パ ルスにより、バイオ-ラッド(Bio-Rad)ジーン バルサー装置(リッチモンド、カリ フォルニア州、米国)を使用して行った。トランスフェクトしたBHK-21細胞を、3 3mmの培養皿上に播き、そして37℃で2時間インキューベーションした。培地を 除去し、そして1μg/mlのアクチノマイシンD(シグマ-アルドリッチ スウェー デン、スットクホルム、スウェーデン)を含有する培地の1mlアリコートに変え た。37℃で2時間インキューベーションした後、培地は1μg/mlのアク チノマィシンDおよび75Kbq[14C]ウリジン(2.1GBq/ミリモル、デュポン メデ ィカル スカンジナビア社、ソーレンルナ、スウェーデン)を含有する培地の1m lアリコートに交換した。37℃で6時間インキューベーションした後、細胞性R NAは、TRIzol試薬(GIBCO、ライフテクノロジーズ社:GIBCO Life Technologie s AB、テバイ、スウェーデン)を製造元の記載に従い使用して単離した。RNA をRNase-フリーH2Oに溶解し、そしてホルムアルデヒドを含有する0.7%のアガロ ースゲルを通す電気泳動に供した(Sambrook、Frischら、1989)。ゲルを乾燥させ 、そして放射標識したRNAをオートラジオグラフィーにより視覚化した。図3 、レーン1に示すように、高レベルの複製されたゲノムSFV1/LN3i RNAおよび転 写されたサブゲノムSFV1/LN3i RNAの両方が、トランスフェクトされた細胞中で 転写された。BHK-21細胞を、SFV1/LN3i RNAおよび他の2種のRNA(それぞれ がレトロウイルスgag-polおよびenvのコーディング領域を含むSFV1/gag-pol RNA およびSFV1/Pr80env RNA)とコートランスフェクトした(cotransfected)時、すべ てのゲノムおよびサブゲノムRNAが、コートランスフェクトした細胞中に生成 された(図3、レーン4)。レーン2および3は、SFV1/gag-pol RNAおよびSFV1 /Pr80env RNAでそれぞれトランスフェクトした細胞中でのRNA生成を示す。実施例7 この実施例は、SFV1/LN3i RNA、SFV1/gag-pol RNAおよびSFV1/AMenv RNAを用 いて電気穿孔によりコートランスフェクトした細胞中でのウイルスタンパク質合 成を示す。トランスフェクトした細胞を9mlの完全BHK-21培地に加え、3つの33 mmの培養皿に播き、そして37℃でインキュー ベーションした。電気穿孔の8時間後、トランスフェクトした細胞をリン酸塩緩 衝液(PBS)を用いて洗浄し、そして37℃で30分間、20mM Hepesを補足した2ml のメチオニンを含まない最少必須培地(MEM、GIBCOライフ テクノロジーズ社、 テーバイ、スウェーデン)で栄養欠乏状態とした。次に培地は、1mlあたり10 0μCiの[35S]メチオニンを含有する0.5mlのメチオニン-フリーMEMと交換した 。30分パルス後、細胞を2回、20mMのHepesおよび150μg/mlの非標識メチオニ ン(チェース培地)を含有するMEMで洗浄した。次にインキューベーションをチェ ース培地中で3時間続けた。培地を集め、細胞単層をPBSで1回洗浄し、そして 次に0.3mlの溶解バッファー[1%ドテシル硫酸ナトリウム(SDS)、10mMヨードア セトアミド]中で溶解した。培地試料および細胞溶解物を、遠心により清澄化し た(エッペンドルフ遠心、6000rpm、6分)。細胞溶解物(0.3ml)を、3mlのNETバ ッファー(150mM NaCl、1mM EDTA、50mM Tris-HCl、pH7.5、0.1% NP-40、0.25% ゼラチン、0.02%アジ化ナトリウム)で希釈した。MLV-特異的タンパク質を免疫 沈降するために、5μlのポリクローナル ブタ 抗-MLV抗血清(HCl85、クオリ ティーバイオテック:Quality Biotech、カンデム、ニュージャージー州、米国 )および40μlのプロテインA-Sepharose(ファルマシア:Pharmacia、ウプサラ 、スウェーデン)スラリー[10mM Tris-HCl中の1:1(容量/容量)]を、1mlの 希釈した細胞溶解物に加え、そして試料を4℃で一晩インキューベーションした 。免疫沈降物を、すでに記載したように洗浄し[Wahlberg,1989#23]、そしてSDS- PAGE(12%)により還元条件下で分析した。培地試料中の細胞外粒子を、20%のシ ュクロースクッションを通してペレット化した(17,000rpm、2時間、10℃、ベッ クマン:Beckman JA18.1ローター)。 ペレットをSDS-PAGEにより上記のように分析した。ゲルを乾燥させ、そしてフジ (Fuji)フィルム(フジ フォトフィルム社、東京、日本国)に暴露した。結果を図 4に示す。すべてのレトロウイルスタンパク質がトランスフェクトされた細胞中 で合成され、そしてウイルス−様粒子に取り込まれた。gag前駆体タンパク質(Pr 65)が細胞溶解物およびウイルス−様粒子中に観察された。ほとんどのPr65が成 熟生成物であるp30およびpp12に開裂された。2つのさらなるgagタンパク質であ るp15(マトリックスタンパク質)およびp10(ヌクレオキャプシドタンパク質)は 、メチオニンを欠くので見えない。細胞溶解物中の両種性エンベロップ前駆体タ ンパク質(Pr85)は、細胞性のプロテアーゼにより表面タンパク質(gp70)および膜 貫通タンパク質(p15E)に開裂された。gp70およびp15Eだけが、ウイルス−様粒子 中に取り込まれた。p15Eはウイルスプロテアーゼによりp12Eに開裂された。実施例8 この実施例は、SFV-C/gag-pol RNAを用いてトランスフェクトした細胞中のgag -pol生成物の発現が、SFV1/gag-pol RNAを用いてトランスフェクトした細胞中よ りも大変高い。BHK-21細胞は、20μlのSFV-C/gag-pol RNAまたは20μlのSFV1/ gag-pol RNAを用いて電気穿孔によりトランスフェクトした。トランスフェクト した細胞に30分間パルスをかけ、そして上記のように15分〜2時間チェースし た。細胞に付随し、そして細胞外性のMLVタンパク質は、還元条件下でSDS-PAGE (12%)により分析した。結果を図5に示す。SFV1/gag-pol RNAを用いてトラン スフェクトした細胞中で生産された生産物gag-polに比べると、SFV-C/gag-pol R NAを用いてトランスフェクトした細胞中では約5倍以上のgsg-pol生成物 が生産された。 実施例9 本実施例は、感染性の組換えレトロウイルス粒子が、SFV1/LN3iのR NA、SFV1/gag−polのRNA(もしくはSFV−C/gag−po lのRNA)およびSFV1/Pe80envのRNA(もしくはSFV1/A MenvのRNA)でコトランスフェクションされた細胞により産生されること を立証する。トランスフェクションンされたBHK−21細胞を、9mlの完全B HK培地中に希釈し、そして6mlの細胞懸濁液(4×106個の生存細胞を含有す る)を60mmの培養皿(ナンクロン(Nunclon)、デンマーク、ロスキルデ)上に置 いた。細胞を37℃でインキュベーションし、そして培地を同一の皿から5時間間 隔で収穫し、そして新鮮な完全BHK培地の2mlのアリコートで置き換えた。培 地を0.45μmのフィルターを通過させ、そして−130℃で保管し、NeoR形質導入 能力のあるレトロウイルス粒子を、NIH 3T3細胞で力価測定した(titred) 。これによって、NIH 3T3細胞を、第1日に、皿(60mm)あたり細胞5× 105個で接種した。第2日に、培地サンプルの10倍の連続的希釈物の1mlのアリ コートを、4μg/mlのポリブレン(Polybrene)(シグマ−アルドリッチ(Sigma-A ldrich)スウェーデン、スウェーデン、ストックホルム)の存在下に細胞の単層 に添加した。37℃で2時間のインキュベーションの後、4μg/mlのポリブレン を含有する培地の1mlのアリコートを各皿に添加し、そして37℃でインキュベー ションを継続した。第3日に、24時間のインキュベーション後、細胞を、1mg/m lのG418(ジェネチシン、ギブコ(GIBCO)、ライフ テクノロジーズ AB(L ife Technologies AB)、スウェーデン、テビイ)を含有 する選択培地中に1:100に分割した。第9日に、選択培地を新鮮なものと置き 換えた。第15日に、G418抵抗性のコロニーをメチレンブルー(50%メタノー ル中0.5%)で染色しそして計数した。ウイルス力価を1mlあたりのコロニー形 成単位(cfu/ml)として与える。それらを、コロニーの数を希釈回数で掛けるこ とにより算出し、そして細胞の倍加(cell doubling)を説明するため2で割った 。 表1.トランスフェクションされたBHK−21細胞からの感染性組換えレトロ ウイルス粒子の放出**各実験において、約4×106個のトランスフェクションされたBHK−21細胞 を60mm培養皿に入れ、そして37℃でインキュベーションした。培地を5時間間隔 で収集しかつ置き換えた。培地のサンプルを0.45μmのフィルターを通過させ、 そして力価測定に使用される前に−130℃で保存した。 †BHK−21細胞のトランスフェクションに使用されたRNA ‡CFU、コロニー形成単位 §−、分析されない ¶3T3細胞を、トランスフェクションされたBHK−21細胞の希釈された培 地とともにインキュベーションし、そしてその後、G418選 択にかけた。数字は12日のインキュベーション後の抵抗性コロニーを指す。 結果を表1に示す。SFV1/LN3i、SFV1/gag−polおよびS FV/Pr80envのRNAをBKH−21細胞をトランスフェクションする のに使用した場合には、3.7×104個の感染性粒子が最初の5時間のインキュベー ションの間に1mlについて産生され;これはその後の間隔の間に1mlあたり6.5 ×105〜1.1×106個の形質導入能力のある粒子に増加した。感染性の粒子の産生 を増大させるため、われわれは、gag−pol遺伝子の前のSFVキャプシド 遺伝子の転写を高めるRNA配列をコードするpSFV−C/gag−pol構 築物を使用した。SFV−C/gag−polのRNAでトランスフェクション された細胞でのgag−pol産物の発現は、SFV1/gag−polのRN Aでトランスフェクションされた細胞での対応する産物のものよりずっと大きい 。SFV−C/gag−polのRNAを、コトランスフェクション/時間経過 実験で使用した場合には、感染性粒子の産生がかなり増大した。大部分の5時間 の培地サンプルでの力価は約4×106CFU/mlであった。この粒子の標的細胞の宿 主範囲を広げるため、および、例えば遺伝子治療の状況でヒト細胞にもまた適す る系を作成するため、われわれは両種性のエンベロープ糖タンパク質でシュード タイプに分類された(pseudotyped)MLV粒子の産生についての実験を設定した 。これによって、われわれは、pSFV1/AMenv、pSFV1/LN3i およびpSFV−C/gag−polから転写されたRNAでBHK−21細胞 をコトランスフェクションした。表1の結果は、高力価のストックが、両種性の envタンパク質を使用した場合にもまた得られ たことを示す。対照実験は、形質導入能力のある粒子は、それぞれSFV1/L N3iおよびSFV−C/gag−pol、SFV1/LN3iおよびSFVI /Pr80env、もしくはSFV1/LN3iおよびSFV1/AMenvの RNAでトランスフェクションされた細胞の培地中に放出されなかったことを示 した。これらは、SFV発現系を使用して細胞の細胞質中で産生されているレト ロウイルス組換えゲノムが、共発現されたパッケージングタンパク質により、形 質導入能力のある組換えレトロウイルス粒子の高力価ストック中に被包化され得 ることを示唆する。 実施例10 本実施例は複製能力のある粒子が検出されなかったことを立証する。上清培地 (supernatant medium)での複製能力のある粒子の可能な存在をレスキューアッセ イにより試験した。MLVのLTRから成る組換えプロウイルスをもつNIH 3T3由来の細胞系、3T3ZipneoSV(X)p細胞、パッケージングシ グナルおよびneoR遺伝子をこのアッセイで利用した。すなわち、MLVのg ag−polおよびenvタンパク質をコードする遺伝子によるこれらの細胞の トランスフェクションは、neoR組換えゲノムを含有する感染性粒子の産生に つながる。3T3ZipneoSV(X)p細胞を、4μg/mlのポリブレンの 存在下に2.6×106個の感染性組換えレトロウイルス粒子を含有する上清培地を用 いて感染させた。感染した細胞を8日間継代した。細胞が約50%コンフルエンス になった場合に、培地を新鮮な培地と置き換え、そして細胞を37℃でインキュベ ーションした。24時間のインキュベーション後に培地を収集し、0.45μmのフィ ルターを通過させ、そして、上述された ように、NIH 3T3細胞での力価測定によりneoR形質導入能力のある粒 子の存在について分析した。未感染の3T3ZipneoSV(X)p細胞およ び野生型の両種性レトロウイルス(4070A)に感染した細胞からの培地を、 それぞれ陰性および陽性対照として使用した。コロニーは、SFV発現系により 産生された組換え粒子もしくは陰性対照の培地のいずれかで感染した3T3Zi pneoSV(X)p細胞からの培地について得られなかった。対照的に、約40 00個のコロニーが、野生型レトロウイルスを含有する陽性対照の培地を使用して 得られた。 実施例11 本実施例はpSFV1/LN−U3挿入の構築を立証する。pSFV1/LN −U3挿入は、組換えレトロウイルスゲノムU3−R−U5−Ψ+−neoR−U 3−RをSFVサブゲノム領域中に含有する(図6)。これは以下のように行っ た;(1)pLNの3’LTRからの464bpのSfcI−KpnI断片をpS P73のBglIIおよびKpnI切断部位の間にクローニングしてpSP73/ U3を作成した。SfcIおよびBglII端をクレノウ断片で充たした。(2) pLNからの2370bpのKpnI−KpnI断片をpSP73/U3のKpnI 切断部位にクローニングしてpSP73/LNを作成した。(3)SFVサブゲ ノムの5’端からの35塩基の断片に対応する遺伝子セグメントを、融合PCR( ホートン(Houton)、ハント(Hunt)ら1989)によりDNA組込みについて特定する 部位のまさに下流の3’U3領域に挿入した。融合PCRに使用したプライマー は、上側(upper)5’TGCTTGCCGAATATCATGGTG3’、下側( lower)プライマ−5’CCCAAGCTTTGCAACTGCAAGAGGGT TTA3’、および融合 プライマー5’GATCCAATCAGAATTCTGTGTATTAACGC ACCAATGGTGGGGTCTTTCATTCCCC3’、5’ATTGG TGCGTTAATACACAGAATTCTGATTGGATCTGTAGG TTTGGCAAGCTAGC3’であった。 PCR反応を、鋳型DNAとしてNcoI−NdeI断片を使用し、94℃で45秒 間、60℃で45秒間、そして78℃で2分間で実施した。25周期の後に、862bpの融 合断片を、ウィザード PCR プレップス DNA精製システム(Wizard PCR Preps DNA Purification System)(プロメガ(Promega)、SDS、スウェーデン 、ファルケンベリ)を使用して精製した。(4)融合PCR断片を、NgoMI およびHindIIIで切断し、そしてpSP73/LNのNgoMIおよびHi ndIII切断部位の間に挿入して、pSP73/LN−U3挿入を作成した。( 5)pSP73/LN−U3挿入をHindIIIで切断し、端部をクレノウ断片 で充たし、そしてその後BglIIで切断した。2973bpのBglII−HindII I(平滑)断片を単離した。pSFV1/LN−U3挿入を、SP73/LN− U3挿入のBglII−HindIII(平滑)断片をpSFV1−NruIのBa mHIおよびSmaI切断部位の間に挿入することにより作成した。 実施例12 本実施例はpSFV1/LN3i(BNNP)の構築を記述する。当該プラス ミドは、2個の存在するBamHI切断部位を除去し、そして一群の唯一の切断 部位(BamHIもまた)を包含することにより、pSFV1/LN3iから生 じられた。BamHI切断部位を、pSFV1/LN3iをBamHIで切断し 、クレノウ断片で充たし、そして再 連結することにより除去した。生じるプラスミドをpSFV1/LN3i(−B )と呼んだ。新規切断部位の群を融合PCRにより挿入した。 当該切断部位は、BamHI、NdeI、NsiIおよびPmeIを包含した。 融合PCRのためのプライマーは、5’TGTCAAGACCGACCTGTC GC3’(プライマー1)、5’CCCAAGCTTTGCAACTGCAAG AGGGTTTA3’(プライマー2)、5’GGATCCATATGCATG TTTAAACGGACTCTGGGGTTCGATAAA3’(プライマー3 )およびGTTTAAACATGCATATGGATCCCGCTCAGAAG AACTCGTCAA3’(プライマー4)であった。鋳型として、われわれは pSFV1/LN3i(−B)を使用した。最初の2種のプライマーを用いて、 neoR遺伝子の3’端を含有する678bpの断片を合成した。プライマー3およ び4を用いて、われわれは、3’LTRを含有する部分的に重なり合う641bp の断片を合成した。融合PCR反応は唯一の切断部位を含有する1297の融合断片 をもたらした。これをBssH2で切断し、そして747bpの断片を単離し、そ して、BssH2で切断されたpSFV1/LN3i(−B)に挿入した。生じ るプラスミドをpSFV1/LN3i(BNNP)と呼んだ。 実施例13 pSFV1−I−CATおよびpSFV1−CATの構築。 1個のイントロンを含むCAT遺伝子断片を、BglIIおよびBamHIでの切 断によりpCAT3(商標)−プロモーターベクター(プロメガ(Promega)、カ タログ番号E1861)から単離した。1389bpの断片を精製し、そしてpSF V1/LN3i(BNNP)に挿入した。こ れは、BamHI CATおよび脱ホスホリル化されたpSFV1/LN3i( BNNP)を用いる2断片の連結において行った。生じるプラスミドをpSFV 1−I−CATと呼んだ。pSFV1−CATを、それからイントロンが除去さ れていたpCAT3(商標)−プロモーターベクターを使用して同様に行った。 これは、後者のプラスミドをHindIIIで切断することにより行った。 実施例14 イントロンを伴うもしくは伴わないCAT遺伝子を含有するレトロウイルスベ クターの製造。 イントロンを伴うもしくは伴わないCAT遺伝子を含有する組換えレトロウイ ルス粒子を、BHK細胞へのSFV−C/gag−polのRNAおよびSFV 1−envのRNA双方を伴うSFVI−I−CATのRNAもしくはSFV1 −CATのRNAのコトランスフェクションにより製造した。10〜15時間のイン キュベーションの後に培地を収集し、そしてneoR形質導入能力のある粒子の 力価測定に使用した。力価は、SFV1−I−CATについて粒子約4×105個 /ml、また、SFV1−CATについて粒子約1×106個/mlであった。 実施例15 イントロンを伴うもしくは伴わないCAT遺伝子を含有する組換えレトロウイ ルス粒子で形質導入された細胞でのCAT発現効率。約1×106個の細胞を1×1 05個の組換えレトロウイルス粒子に感染させた。52時間後にライセートを調製し 、そしてCAT活性を標準的アッセイ(レポーター溶解緩衝液を伴うCAT酵素 アッセイ系(CAT Enzyme Assay System With Reporter Lysis Buffer)、プロメガ (Promega))を使用するこ とにより測定した。結果は、イントロンを伴うCATを含有する組換えレトロウ イルス粒子で形質導入された細胞中での30倍より高いCAT活性を示した(図8 )。従って、本実施例は、イントロンを含有する遺伝子がわれわれの組換えレト ロウイルス粒子で細胞中に形質導入されること、およびこれが向上された発現を もたらすことを示す。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION                 Alphavirus-retrovirus vector Technical field   The present invention relates to the production of genes in eukaryotic cells, for example for the purpose of human gene therapy. Of infectious recombinant retroviruses that can be used to establish stable expression For production. Background of the Invention   The classic type of human gene therapy involves stabilizing genes in somatic cells of the human body. It is desired to achieve a defined expression. This has been the case in previous experiments. Has been achieved primarily by infecting human cells with retroviral vectors . Retroviruses are RNA viruses that are enveloped in the viral body membrane and whose genome Into a dsDNA, and further into the DNA of the host chromosome Retains an integrase that performs an enzymatic reaction for insertion of the genome of Lucifer d Leung 1992). Integrated viral genome or provirus Is copied by transcription into an RNA molecule, which is transported to the cytoplasm. , And then covered with the viral particle capsid. Use as a vector In some cases, engineering of the proviral DNA is performed and this is (Miller and Rosman 1) 989; Hodgson 1996). Engineered provirus Torovirus DNA vector You. It represents the recombinant retroviral genome. In this DNA, retrovirus Most or all of the gene regions encoding the structural proteins and enzymes of Have been replaced by two foreign genes. Packaging cells, retrovirus Structural proteins (eg, capsid protein gag and membrane protein env); Represents a stably transformed cell line producing the enzyme (Miller 1990) . The retroviral DNA vector is packaged, for example, by transfection. When transfected into ging cells, this vector is transformed into RNA by nuclear transcription machinery. Will be transcribed. This RNA is equivalent to viral RNA. This is recombination Also referred to as retroviral RNA or retroviral RNA vector. Les Torovirus RNA is transported from the cell nucleus to the cytoplasm. There is a retro ui Ruth RNA is a viral body membrane signal (predetermined RNA) by viral structural proteins. Sequence) through the recognition of recombinant retroviral particles, Will be packaged in Like wild-type retroviruses, The ils vector infects target cells and integrates the recombinant genome into the chromosome Can be promoted. However, contrary to wild-type retrovirus, The genome is unable to express viral structural proteins for particle production. Recombination Genomes can only express foreign genes. Recombination in this way Retroviruses are used, for example, with vectors for the expression of foreign genes in human cells. Can be used. Today most retroviral vectors are Molonema Mouse leukemia virus (Moloney Mosc Leukemia Vir us) (MLV) but based on the human immunodeficiency virus (Huma) n Immunodeficient A vector based on the disease virus (HIV) -1 has also been developed ( Miller and Rosman 1989; Naldi 997).   The principle of using retrovirus-based vectors for human gene therapy is experimental Proven, but its practical use still has many problems You. These include, among others, (1) low levels of vector production in current production systems. (2) instability of vector preparations, (3) vector preparations against complement attack Susceptibility, (4) lack of cell targeting specificity of the particle, (5) infecting non-dividing cells (6) Insufficiency of exogenous genes in the transduced cells. (7) lack of tissue and cell differentiation specific gene expression, and And (8) a short expression period of the exogenous gene.   The latter three issues are related to the mode of gene expression and these are mainly The vector system actually transduces the cDNA form of the processed mRNA. Is the result of the fact that it is limited to These minigenes are usually Is not compatible with efficient, durable and regulatable gene expression. This For example, introns, enhancers, and others such as locus regulatory elements Of natural genetic elements. This is the case in many studies today. (Grosveld, van Assendelft et al. 19). 87; Konieczny and Emerson 1987; Rossi and de Crombrugge 1987; Bender, Mille 1988; Brinster, Allen et al. 198. 8; Buchman and Berg 1988; Chang, Liu et al. 92; Jonsson, Foresman et al. 1992). However, like this Elements cannot be incorporated into retroviral vectors because These elements are the recombinant redo if they are reproduced in the nucleus of the producer cell. This is to bring about the splicing of rovirus. For example, one intron When introduced into a retroviral vector with a foreign gene, the Ron will be efficiently removed by splicing (Shimotoh no and Temin 1982; Sorge and Hughes 1 982). Insert foreign gene with intron into provirus in reverse orientation Attempts have been made to “hide” splice signals, In some cases, a new accidental splice signal is usually placed in the opposite sequence. (Lebowch, Huang et al. 1994; Jonsson, Ha. bel et al. 1995). A wide variety of alternative regulatory elements for gene expression A similar problem is encountered when introducing into a lus vector (Mclvor 199). 0).   Another problem with modern retroviral vector systems is that the virus in the producer cell Slow synthesis rate of the structural proteins, the nature of the retroviral assembly process, and And the function of retroviral structural proteins. So in theory a virus Newly redesigned structural proteins increase stability and It should be possible to obtain particles with even more important functions. For example, The cell targeting function of the vector is achieved by engineering the env protein May be changeable. However, there are a number of different Doctor breaks Variant and, therefore, rapid to produce retroviral vectors Construction and testing of a convenient system is required. Different series for such purpose The establishment of all packaging cell lines in the US will be extremely time consuming. Therefore recombination A transient production system for retroviral particles has recently been developed (Landau).   and Littman 1992; Soneoka, Cannon et al. 199. 5) In these systems, genes for retroviral structural proteins and retroviruses are used. The irs recombinant genome is co-transfected into cells and the recombinant Virus particles, recombinant retroviral RNA, as well as viral structural proteins Produced as a result of transient nuclear co-expression of mRNA for quality and enzymes. This The use of these systems for only about 3 days requires the preparation of recombinant retroviral vector preparations. Required for creation. However, the yield of vectors obtained by these systems is Usually very low, especially the three component gene mixture (envgene,gag-p ol Gene and recombinant retroviral DNA) Required.   The present invention provides an infectious recombinant retrovirus when introduced into the cytoplasm of a eukaryotic cell. Alphavirus-retrovirus or RNA driving efficient production of ruth particles Provide the vector. Preparations containing high concentrations of recombinant retroviral vectors are: Produced by incubating producer cells for only 10 hours Can be. In addition, it contains introns, as well as other regulatory elements of gene expression The gene can be encapsulated in the recombinant particles with a capsid. These vectors are Based on the alphavirus genome RNΛ molecule. These RNA molecules are positive ( +) Polar and virus polymer at the onset of alphavirus infection La Translated into a protein. This polymerase replicates the viral genome, and Furthermore, the 3 'end is used as an mRNA for an alphavirus structural protein. Transcribes into a functional viral subgenome. Alphavirus expression is very efficient And results in mass production of viral RNA and proteins. These properties Thus, alphaviruses are required for expression of foreign genes in eukaryotic cells. Self-replicating "RNA vectors (Xiong, Levis et al. 1). 989; Lilj Within the exogenous gene is inserted within the subgenomic region of the alphavirus. Recombination When the RNA is transfected into the cell cytoplasm, the recombinant RNA Replicates and is transcribed into a recombinant subgenome, which Translated into sex gene product. As an alternative to transfection, recombinant Packaging the rufavirus genome into alphavirus particles, and The cells can also be transduced by ills infection. This recombinant particle is Replace the alphavirus genome with a "helper" variant of the alphavirus genome It is produced by co-expression together with The latter is a complete alphavirus Gene and its promoter region, and all RNs required for RNA replication A element is included. However, the RNA elements required for packaging are lacking. ing. The main advantages of using an alphavirus expression system are high level expression, rapid Fast and easy to use, as well as alfa to infect a wide variety of host cells The possibility of using virus particles.   Thus, the recombinant retroviral genome (introns and gene expression With or without other regulatory elements), and then Into infectious recombinant retroviral particles, also known as retroviral vectors Alphavirus-retroviral RNA molecules that can be packaged with Is also referred to as alphavirus-retroviral RNA-vector) It is one object of the present invention to provide.   Recombinant alphavirus comprising an alphavirus-retroviral RNA molecule as described above It is another object of the present invention to provide irs particles.   Replication of the previously described recombinant alpha-retroviral RNA in cells, its recombination Transcription into the retroviral genome and infectious recombinant retroviruses of the latter genome It is an object of the present invention to provide methods and compositions that allow for packaging into particles. It is yet another object of the invention.   We use the alphavirus-retroviral RNA vector to In our efforts to produce functional retroviral vectors, I was able to predict a difficult point. First, all retroviral patches described so far In the caging system, the retroviral gene is produced in the nucleus and It is not produced in the cytoplasm as is the case when using a lus expression vector. Les If nuclear localization of the Torovirus genome is required for efficient packaging, It is very likely that the alphavirus operable expression system will be inappropriate. Second, the book The production of retroviral genomes in the form of alphavirus subgenomes Is not possible because the latter has alphavirus features at its 5 'and 3' ends. This is because some heterologous sequences are required. These are alphavirus-subgenic Nom promoter 3 'region and non-structural protein 4 The 5 'terminal sequence which constructs both coding sequences, as well as the viral RNA 3 'terminal sequence for constructing a signal (Strauss and Stra uss 1994). Therefore, these sequences were added to the 5 'end of the retroviral genome. And the 3 'end can be added to the retrovirus by the alphavirus vector. Required for expression of the lus genome. The addition of such an arrangement would result in retro-introduced particles. Packaging, reverse transcription, polymerization of double-stranded DNA, chromosomal integration And how much it affects expression was not clear to us. Summary of the Invention   The present invention relates to an alphavirus R into which a recombinant retroviral genome has been inserted. A vector containing NA. In one aspect of the invention, an alphavirus RN A: Semliki Forest virus (S) FV) RNA and the recombinant retroviral genome comprises one recombinant genome including.   In another aspect of the invention, an intron (or some other alternative for gene expression) is used. Inserted recombination vectors, including foreign genes with or without regulatory elements) An alphavirus RNA having a torovirus genome is provided. The viral RNA is used to replicate the alphavirus structural proteins Alphavirus particle replication of said RNA in the presence of tent helper RNA And packaging.   In yet another aspect of the invention, introns (or some for gene expression) Other regulatory elements), including exogenous genes with or without Alphavirus RNA with inserted recombinant retrovirus genome provided This alphavirus RNA allows the replication of the retrovirus genome, Replication helper RNA encoding structural and retroviral proteins Of the retroviral genome into recombinant retroviral particles in the presence of Aging becomes possible.   In yet another aspect of the invention, introns (or some for gene expression) Recombinant regulatory elements, including foreign genes with or without additional regulatory elements Genetically modified, including alphavirus RNA into which the ils genome has been inserted Provided alphaviruses and / or cells are provided. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   FIG. 1A depicts the DNA sequence near the SFV subgenomic promoter. M The LV recombinant genome was inserted into the SmaI site of the pSFV1-Nru1 vector. ing.   FIG. 1B depicts the pSFV1 / LN3i construct. SFV recombination of construct Only the area is shown. This region is from the SP6 promoter (white arrow) to Nru It extends to the I site. The constructs were constructed in the 5 'to 3' direction with (i) SFV RNA 5 'replication signal of (ii) SFV replication complex (nonstructural protein, nsp, Gene encoding 1-4), (iii) internal subgenomic promoter of SFV (Black arrow), (iv) MLV vector pLN (Miller and Rosm an 1989), an envelope signal (ψ).+), NeoR Recombinant MLV genome containing gene and 3 'U3-R sequence and 5' R region 38 SFV-specific bases both in front and between the 3 'U3 and the R region (* (V) 3V replication signal of SFV RNA and (vi) SFV geno It contains a polyA region of the gene. The code shown Note that the region is not to scale.   FIG. 2 depicts the construction of plasmid pSFV1 / LN3i. Related restrictions The nuclease sites and engineering steps are indicated.   FIG. 3 depicts RNA analysis of transfected cells. BHK- 21 cells were treated with SFV1 / LN3i RNA (row 1), SFV1 / gag-pol RNA (lane 2), SFV1 / Pr80env RNA (lane 3) or three RNAs Transfection using all (column 4) I did. Transfected cells14C] Actino using uridine Labeled for 6 hours in the presence of mycin D. Isolate cellular RNA and formaldehyde On a 0.7% agarose gel containing Radioactively labeled bands Visualization by autoradiography. Replicated genomic RNA and transcribed Shows the location of the subgenomic RNA.   FIG. 4 shows SFV1 / LN3i RNA, SFV1 / gag-pol RNA, S BHK-2 co-transfected with FV1 / AMenv RNA 1 depicts cell-associated and extracellular protein analysis from one cell. lys: Cell lysate, ip: cell lysate immunoprecipitation, med: medium, M: marker . The envelope and gag protein products are shown.   FIG. 5 shows transfection using SFV1 / gag-pol RNA. Using SFV-C / gag-pol RNA in cells That gag precursor production is more effective in I have. MLV-specific Pr65 gag, p30 and pp12 proteins are shown. ing.   FIG. 6 depicts the construction of the pSFV1 / LN-U3 insert. pSFV1 / LN For the -U3 insert, pLN (Miller and Rosman 198 9) Recombinant MLV genome (U3-R-U5-ψ)+-NeoR-U3- R) was replaced with the BamHI and SmaI portions of the plasmid pSFV1-NruI plasmid. It was inserted between the positions (FIGS. 6A and B). The 5 'end of the recombinant MLV genome 35-base containing a portion of the SFV subgenomic promoter The SFV sequence (indicated by *) specifies DNA integration (specifying) Immediately after the array Note that is also inserted into 3'U3 at (Fig. 6B and C).   FIG. 7 depicts the construction of plasmid pSFV1-I-CAT. (A) is pC 1 is a schematic diagram of the structure of an AT3-promoter vector. pSFV1-I-CAT The engineering strategy is shown in (B). (C) shows recombination of SFV1-I-CAT. It is a schematic diagram of the obtained SFV region. CAT gene having introns is transformed into pCAT 3-promoter vector (Promega) (FIG. 7A) It was inserted into pSFV1 / LN3i as an I-BamHI fragment. this For ease, a unique BamHI site was added in the latter plasmid, neo neo.RRemains Made at a location after the gene region. Intermediate was pSFV1 / LN3i (BNNP ). This involves first removing the two existing BamHI sites, followed by It was necessary to insert a new site. Figure 7B abbreviates engineering strategy Shown diagrammatically, FIG. 3C shows the recombinant SFV portion in pSFV1-I-CAT. 2 shows a functional gene region of the present invention. PSFV1-CAT without intron is an intro The pS-containing DNA fragment is excised with Hind III to give pS Derived from FV1-I-CAT.   FIG. 8 shows introns (SFV1-I-CAT) or without introns (SFV1-I-CAT). SFV1-CAT) infected with recombinant retroviral particles containing Cat gene 7 depicts CAT activity in allowed NIH 3T3 cells. NIH 3T3 fine The vesicles are 5 × 10 4 in a 60 mm dish 24 hours prior to infection.FivePlate on cells / dish Nourished. 1x10 cellsFiveWere infected with the recombinant 4 retroviral particles. Feeling 52 hours after dyeing, CAT E nzyme Assay System With Reporter Lys CAT activity was examined using is Buffer (Promega). Brief note The cell extract was14C] labeled chloramphenicol and n-butyryl complement In a reaction mixture containing enzyme A (n-Butyryl Coenzyme A) For 16 hours at 37 ° C. CAT is the cofactor n-butyl The rill moiety is transferred to chloramphenicol. The reaction product was Extracted with ren. n-butyrylchloramphenicol is mainly in the chilesin phase Chloramphenicol remains primarily in the aqueous phase. Xylene phase Is mixed with 3 ml of scintillant, and the I undone. The cpm measured in each sample is the butyrylated chloramphene. Indicates Nicole. Detailed description of the invention   The RNA vectors of the present invention may be used in the host cytoplasm in several different eukaryotic cells. Means to replicate and express the recombinant retroviral genome independent of the nucleus provide. The expressed recombinant retrovirus genome is transcribed into retrovirus structural When co-expressed with proteins, they are also infectious, also called "retroviral vectors" It can be packaged into recombinant retroviral particles. Recombination Leto Lovirus genome is the envelope of the retrovirus genome in retrovirus particles, Reverse transcription, dsDNA synthesis, retroviral DNA integration into host chromosome and RN required in cis for retroviral DNA transcription in the cell nucleus Refers to "retroviral RNA genome" containing all A elements. Further recombination In the retroviral genome, retroviral structural The region encoding the protein was replaced with a heterologous sequence encoding a heterologous protein. Different The seed gene may also be linked to an intron or some other regulatory element of gene expression. it can. Since RNA replication in this expression system is cytoplasmic, the latter sequence is Will not see nuclear RNA processing phenomena such as licensing. Recombination Leto Virus particles are recombinant retrovirus genomes (introns or gene (With or without any other current regulatory elements) Refers to particles that are packaged. This recombinant particle is retrovirally transmitted Of the recombinant retroviral genome into new cells through the process Entry can be mediated.   The method and composition are briefly described below. For construction of RNA vector, we Used the pSFV1-NruI plasmid, in which we used the plasmid pLN ( Miller and Rosman 1989). Nom, RU5-ψ+-NeoR-U3-R was inserted (Figure 1). pSFV1-N The ruI plasmid has been described previously. f 1991), which is the StuI and HindIII of pSFV1. Includes a 527 base pair deletion between the sites, and a SpeI site in pSFV1 Has been changed to a NruI site. Recombinant retro into pSFV1-Nrul Insertion of the viral genome was performed by combining the recombinant retrovirus genome with the SFV subgenome. (FIG. 1A). using this method Recombinant retroviral genome is expressed instead of viral subgenomic RNA You. However, the promoter region for the SFV subgenome is the subgenomic transcript itself. End (e xtreme) 5 'region, so that The 5 'end cannot be directly linked at the transcription start site, and (Strauss and Strauss 1994) ). We used the 5'-gene fusion to transfer the plasmid pSFV1-NruI plasmid. Performed at the SmaI site 38 bases downstream from the transcription start site. Thus roll The transcribed recombinant retroviral genome has a 38-base SFV gene at its 5 'end. It will contain extraneous residues (see FIG. 1A). This creates another problem Was. According to the model for retroviral DNA synthesis by reverse transcriptase, Strong-stop DNA near the 5 'end of the rovirus RNA genome. stop DNA) is synthesized (Ramsey and Panganiba). n 1993). This strong-stop DNA then jumps to the 3 'end and the exposed R Sequence is the 3 'end of the retroviral RNA genome for the synthesis of minus-strand DNA Hybridizes with the complementary R sequence. 38 inserted before the 5 'terminal R region SFV-specific bases will interfere with negative strand synthesis. To double-stranded DNA To facilitate the conversion of RNA, we used the same 38-base long SFV sequence to 3 Also inserted between the 'U3 and R regions (FIG. 1B). In all of these operations, We are interested in molecular biology, which can be used by any expert in the art. Standard methods were used.   We have found that the 38-base SFV sequence in the pSFV1 / LN3i insert has been integrated. From the 5 'end of the modified recombinant retrovirus genome and the integrated genome 5 'of the resulting transcript (Ramsey and   Panganiban 1993). this Is expected to have a negative effect on the expression efficiency of the recombinant gene. Avoid this problem To construct, we constructed the pSFV1 / LN-U3 insert. In this construct, Recombinant retrovirus genome derived from pLN (U3-R-U5-ψ)+-Ne oR-U3-R) was replaced with BamHI and SmaI of the pSFV1-NruI plasmid. Inserted between sites (see FIGS. 6A and B). SFV Subgenome Promo The 35-base SFV-specific sequence containing part of the promoter region And the beginning of the recombinant retroviral genome. Transpose same sequence The 3'U3 region of the retroviral genome also regulates retroviral DNA integration. This was inserted at a position immediately downstream of the region to be defined (FIGS. 6B and C). In this case, The process of double-stranded DNA synthesis of the recombinant retrovirus may be integrated into the chromosome. Resulting in a DNA molecule with no SFV-specific sequence at its 5 'end and The FV sequence will not be at the 5 'end of the transcribed RNA.   Plasmid pSFV for transcription of the corresponding RNA vector in vitro 1 / LN3i was used. This was recorded using SP6 polymerase. ff 1991). RNA was transfected into BHK-21 cells and cells were Following its replication in the cytoplasm14Labeled with C-uridine for 6 hours. Cytoplasm Samples containing RNA were analyzed on agarose gel. Row 1 of FIG. Indicates that both subgenomic RNAs were produced. This is SFV1 / LN3i   RNA vectors for the production of recombinant retroviral genomic molecules in the cytoplasm It shows that it can be used. In this way, we get into the cytoplasm Derivation of vector RNA RNA transfection was used for input. Another method is SFV ff 1991) using this transfection with SFV particles. And then infect BHK-21 cells with the recombinant SFV particles. Is Rukoto.   The key question is that the recombinant retroviral genome produced in the cytoplasm of the cell is When sensitive to packaging into recombinant retroviral particles there were. This relates to the SFV1 / LN3i RNA, the RNA and the retrovirus. Two other SFV-RNA vectors expressing a ruth structural protein and an enzyme Were examined by co-transfection. The latter RNA is plasmid p SFV-C / gag-pol (or pSFV1 / gag-pol) and pSFV Transcribed from 1 / AMenv (or pSFV1 / Pr80env). pSFV1 / Gag-pol plasmid contains the coding region of gag-pol of MLV. (Suomalainen and Garoff 1994). This is pS It is also present in FV-C / gag-pol. The latter plasmid is also used for SFV The psid coding region is contained before gag-pol. Transcribed C-gag-p ol RNA, the C-region is gag-p erg, Suomalainen et al. 1994). pSFV1 / Pr 80env contains the coding region of the cognate (homogeneous) MLV env precursor protein. SFV1 / AMenv encodes a heterologous amphoteric env precursor protein Containing territory. The latter envelope protein becomes a recombinant retroviral particle Wide range of animal hosts, including human cells Has the ability to target cells, but homologous env recognizes only mouse cells . SFV1 / LN3i, SFV-C / gag-pol and SFV1 / AMenv   Protein synthesis in cells co-transfected with RNA [35Followed by metabolic labeling with [S] methionine. Results of pulse-labeling experiment Is shown in FIG. This means that all retroviral structural proteins are It shows that it was expressed. Co-transfected viral particle formation Followed by analysis of cultures from the isolated cells. Has the correct protein composition Particles were found (FIG. 4). NIH 3T3 cells using media containing particles And then Neo with G418RBy selecting transformed cells And studied the infectivity of the particles. The results (Table 1, p. 15) are based on our production method. Showed that infectious particles were formed. This is a significant finding, which is (1 ) Produced in the cytoplasm and in the nucleus as during wild-type retroviral infection Non-recombinant recombinant retrovirus packaged in infectious retroviral particles And (2) a subgenomic recombinant retroviral RNA molecule Of SFV-derived RNA sequence into recombinant retroviral particle Efficient packaging of recombinant retroviral RNA, reverse transcription, dsDNA synthesis, Integration of retroviral DNA into the host chromosome and expression of the integrated gene Because it shows that it is compatible with the present. Most importantly recombination The time course of particle production (Table 1) includes SFV-C / gag-pol RNA. When using an RNA combination, 10 ml / ml of culture medium6More than one grain Incubation required for generation of vector composition (preparation) having an offspring Ovation time is 10 hours It indicates that: This is the case for both homogeneous and amphoteric env proteins. This is true for recombinant retroviral particles having 3 consecutive 5 hours Analysis of cultures from incubations at each of the incubation intervals Between 2-4x106Particles were released. These recombination records The concentration of torovirus particles is very high and can be used in other stable or transitional producer cell lines. Highest enrichment reported for more produced recombinant retroviral vectors Degrees (Miller and Rosman 1989; Landau)   and Littman 1992; Pear, Nolan et al. 1 993; Finer, Dull et al. 1994; Soneoka, Ca Nonn et al. 1995).   Similar studies were performed using RNA made from the pSFV1 / LN-U3 insert. Was. The titer of the corresponding recombinant retrovirus composition depends on pSFV1-LN3i. The titers were approximately the same as those obtained with the incoming RNA.   It is possible to encapsulate a gene containing introns into recombinant retroviral particles. Whether they can be used and whether they can be used for gene transduction To investigate, we have chloramphenicol acetyl tiger with intron The transferase (CAT) gene was inserted into SFV1 / LN3i (FIG. 7). The resulting plasmid was called pSFV1-I-CAT. As standard we The corresponding construct without plon (pSFV1-CAT) was used. Intron For producing a retroviral particle containing a CAT gene with or without CAT gene First, we first correspond to SFV1-I-CAT and SFV1-CAT RNA. Transcribed in vitro from the plasmid. Each RNA was then converted to SFV-C / gag- pol and SFV1-env RNA into BHK-21 cells. Was taken. The latter two RNAs are responsible for gag-pol and env precursor production. Stipulate. Incubate cells for 10-15 hours after transfection And collected the culture. Then, using the released recombinant retrovirus, CAT The gene was transduced into NIH 3T3 cells. After 52 hours, the standard CAT The CAT activity of the cells was measured using Sey (FIG. 8). CAT with intron Very high CAT activity found in cells infected with the vector containing the gene Cells transfected with an intronless vector Very low activity was found in the vesicles. Thus this is an intron containing CA The T gene was successfully transformed into recipient cells using the retroviral vector. And that it resulted in effective CAT expression.   Consider using recombinant retroviral vectors for human gene therapy It is important to evaluate the safety hazards at the time Recombination Retro Will The major danger in the case of vector compositions is replication sensitive (1 replication). component) contamination by retroviral particles. Duplicate sensitive particles Have acquired all retroviral structural protein genes, and It has the ability to spread from to cells. Such particles can process RNA recombination Produced in producer cells. Replication-sensitive particles in our production system Was investigated using a marker rescue assay (van Beu). See, Chem, Kukler et al. 1990). 2.6x106 No replication-sensitive particles were found in samples containing infectious recombinant particles Was. We have developed an alphavirus-retrotype without detectable production of replication sensitive particles. Expression of recombinant retroviral genome using viral RNA vector That possesses an amphoteric or homologous envelope protein. Concluded that it could be packaged into an infectious recombinant retroviral vector. Was.   Overall, we herein describe the production of retroviral vectors for production. A novel cytoplasmic expression system is described. We believe that this system is an intron containing gene 5 promotes efficient packaging into retroviral vectors. I They also show that such vectors, as expected, do not contain introns. And directing gene expression much more efficiently than vectors carrying. We have previously produced vectors carrying the intron-associated CAT gene. Although only the suitability of this system has been demonstrated for Considered equally applicable to the production of vectors with different intron-containing genes There are good reasons. For example, effective and tissue-specific expression of β-globulin Using a β-globulin gene complex that contains Obtained in transfected cells (Chang, Liu et al. al. 1992). Using our system, this gene complex can be retrovirused at high titer. Lus vector and package it with a hemoglobin disorder such as β-thalassemia. Could be used to treat harm. Similarly, directing effective Factor IX expression Factor IX gene-intron complex has been characterized (Kurachi, Hi tomi et al. 1995). This is also the system we described in this disclosure. Can be packaged into a retroviral vector. That Such vectors are useful for gene therapy in patients suffering from hemophilia B, a bleeding disorder. possible.   We also find that our retroviral vector production system is very fast and effective. R: high concentration of vector particles (> 106Composition containing particles / ml) The incubation time of transfected cells needed to Indicates only 10 hours. This system is based on the quality of the packaging components and thus the It also allows for convenient variation in the function of the recombinant retroviral particle. So this new A simple retrovirus vector production system is effective for the use of recombinant retroviral particles, Would meet the demand for a simple and easy production system. Its use is specific to gene therapy It will speed up the engineering of more suitable particles for the purpose.   In our example, we used an SFV expression vector to produce the MLV vector. Was used. Due to the great similarity between the various alphaviruses (Strauss   and Strauss 1994), any alphavirus expression vector -(Eg, Sindbis virus vector, (Xiong, Levis et a) l. 1989)) could also be used to produce retroviral vectors Is done. Similarly, we use the alphavirus vector in our example. Has shown only how to produce MLV vectors. Retrovirus-based vectors, such as the HIV-1 vector (Naldin) i, et al. 1997) would be equally possible. Finally, I In various embodiments, we use the SFV RNA vector It should be noted that it has produced retroviral structural proteins and enzymes. You. This is one of the main reasons for obtaining high titer stock solutions, Packaging components of other heterologous expression systems (both transitional and stable) Obviously, it can be produced byExample 1   All restriction enzymes and DNA modifying enzymes are from Promega (SDS, folder). Kemberg, Sweden), New England Biolabs (New England Bi olabs) (In Vitro AB, Stockholm, Sweden) and Stratagene ( Straragene) (La Jolla, California, USA), and Used as indicated. [35[S] methionine is available from Amersham (Buckinga) Musia, UK). [14C] Uridine is DuPont (Du Medica Le Scandinavia: Du Medical Scandinavia AB, Sorenluna, Sweden ). PCR primers are available from Scandinavi Gene Synthesis, Inc. ian Gene Synthesis AB) (Couping, Sweden) and Cybergene (C yberGene AB) (Hüding, Sweden). Plasmid pSFV1 / Pr80  env was described by Suomalainen et al. (Suomalainen and Garoff 1994). Plastic Smid pLN was described in Miller (Miller and Rosman 1989).Example 2   This example demonstrates the construction of pSFV1 / LN3i. This procedure is shown schematically in FIG. ing. pSFV1 / LN3i is a recombinant MLV genome derived from pLN (R-U5-ψ+-neoR-U3-R) (Mille r and Rosman 1989) were transformed with the pSFV1-NruI plasmid vector.SmaIInsert into site (FIG. 1A). Recombinant retroviral genome in pSFV1 / LN3i Was blunted at the 5 'end with 38 SFV-specific bases (some of which were internal SFV pro Motor and SFV unstructured auss and Strauss 1994). Easy conversion of RNA to double-stranded DNA To do this, the same 38-base long SFV sequence was inserted between the 3'U3 and R regions. this Fusion-PCR using Vent DNA polymerase (New England Biolabs) Was performed. The following primers were used in the fusion PCR reaction;   PLN containing 3 'LTR /EcoRIThe fragment was used as template DNA. The reaction mixture is 9 Denature at 4 ° C for 45 seconds, anneal at 50 ° C for 45 seconds, and extend for 1 minute at 72 ° C. I let you. After 25 cycles of amplification, the fusion PCR product is transferred to the Wizard PCR Preps DNA purification system. (Promega, SDS, Valkenberg, Sweden). Fusion Combined PCR fragmentHindIIIandXba IAnd digest with pUC18 plasmid vector. OfHindIIIandXba ISubcloned between sites, pUC18 / inserted plasmid It was created. The fusion PCR fragment was confirmed by sequence analysis. This pUC18 / insertion plus MidHindIIITo cut the DNA polymerase I large (Klenow) fragment. Fill, and thenXba IAnd cut. 262bpHindIII(plant)-Xba I The fragment was isolated. pLN plasmidAsc IWith DNA polymerase I Fill large (Klenow) pieces and thenXba IAnd cut. 222lbpA sc I (plant)-Xba IThe fragment was isolated. pSFV1 / LN3i is pLN /Asc I(plant)-Xba I Fragment and pUC18 / insertHindIII(P (Land)-Xba IThe fragment was digested with pSFV1-NruI as shown in FIG.Sma IBe tied to cutting And created by.Example 3   This example shows the construction of pSFV1 / gag-pol and SFV-C / gag-pol. Plasmi PSFV1 / gag-pol is the MLV retrovirus structural precursor protein gag and fusion protein Contains the coding sequence of the gag-pol protein. The latter pol-part is for all viruses It is a precursor for enzymes. In plasmid pSFV-C / gag-pol, SFV capsi An RNA sequence that enhances the translation of the gad-pol gene in pSFV1 / gag-pol Was inserted. pSFV1 / gag-pol is an MLV gag-pol cDNA derived from pNCA (Colicelli and G off 1988), pSFV1BamH IIt was created by insertion into the site. gag-pol cDNA Two ofSpe IThe site is an oligonucleotide (Su and El-Gewely 1988) using site-directed mutagenesis . pSFV-C / gag-pol is the pSFV-1 / gag-polNot I-Bsm IFragment (14410 bp) and pSFV-C / P r65gagNot I-Bsm IFragment (2723 bp) was created by ligation (Suomalainen And Garoff 1994).Example 4   This example shows the construction of pSFV1 / AMenv. Plasmid pSFV1 / AMenv is used for mouse Includes coding sequence for tuberculosis virus (4070A) envelope protein. pPA An amphoteric envelope genetic fragment from M3 (Miller and Burtimore 1986) was first Was inserted into pUC18 by a subcloning step to prepare pUC18 / AMenv. plus Mid pSFV1 / AMenv is pUC18 / AM8nv Of originSma I-HpalThe fragment (1976 bp) was ligated with pSFV1-NruI.Sma IBy inserting into the site Created.Example 5   This example demonstrates the construction of pSFV1-NruI. Plasmid pSFV1 [Lijes The pieces were filled with ONA polymerase I large (Klenow) fragment and ligated. The deleted pixmid molecule is cloned and used for in vitro mutagenesis. Used. In this process,Spe IRecognition sequence (ACTAGT)Nru I(TCGCGA) recognition sequence Was. This created the plasmid pSFV1-NruI.Example 6   This example demonstrates the replication of SFV1 / LN3i and the transcription of recombinant retroviral RNA. Show. Run-off transcripts are obtained in vitro.Nru-I-Linearized pSFV1 / roff 1991). 8 × 10 RNA (20 μl)6BHK-21 cells (Rockby, MD, USA To the American Type Culture Collection) by electroporation. I did it. Electroporation is performed at room temperature at 0.85 kV and 25 μF with two successive passes. Lus uses the Bio-Rad Gene Balcer device (Richmond, California) (Fornia, USA). Transfected BHK-21 cells into 3 Plated on 3 mm culture dishes and incubated at 37 ° C. for 2 hours. Medium Was removed and 1 μg / ml of actinomycin D (Sigma-Aldrich Sway) Den, Stockholm, Sweden) in 1 ml aliquots of medium containing Was. After incubation at 37 ° C for 2 hours, the medium was incubated at 1 μg / ml. Chinomycin D and 75 Kbq [14C] Uridine (2.1 GBq / mmol, DuPont Med. 1m of medium containing Scandinavia, Sorenluna, Sweden) l Changed to an aliquot. After incubation at 37 ° C for 6 hours, cellular R NA uses TRIzol reagent (GIBCO, Life Technologies: GIBCO Life Technologie s AB, Tevay, Sweden) was used as described by the manufacturer. RNA RNase-free HTwo0.7% agaro dissolved in O and containing formaldehyde Electrophoresis through a gel was performed (Sambrook, Frisch et al., 1989). Let the gel dry And the radiolabeled RNA was visualized by autoradiography. FIG. As shown in lane 1, high levels of replicated genomic SFV1 / LN3i RNA and Both transcribed subgenomic SFV1 / LN3i RNAs are present in transfected cells Transcribed. BHK-21 cells were transformed with SFV1 / LN3i RNA and two other RNAs (each Is the SFV1 / gag-pol RNA containing the coding regions of the retrovirus gag-pol and env And SFV1 / Pr80env RNA) when cotransfected All genomic and subgenomic RNA is produced in co-transfected cells (FIG. 3, lane 4). Lanes 2 and 3 show SFV1 / gag-pol RNA and SFV1 4 shows RNA production in cells transfected with / Pr80env RNA, respectively.Example 7   This example uses SFV1 / LN3i RNA, SFV1 / gag-pol RNA and SFV1 / AMenv RNA. Protein synthesis in co-transfected cells by electroporation This is shown. The transfected cells were added to 9 ml of complete BHK-21 medium and three 33 Seed in mm culture dishes and incubate at 37 ° C Privation. Eight hours after electroporation, the transfected cells were phosphate-relaxed. Wash with buffer (PBS) and supplement 2 ml of 20 mM Hepes at 37 ° C. for 30 minutes Methionine-free minimum essential medium (MEM, GIBCO Life Technologies, Theby, Sweden). Next, the medium is 0 μCi [35Replaced with 0.5 ml methionine-free MEM containing [S] methionine . After a 30 minute pulse, cells were washed twice with 20 mM Hepes and 150 μg / ml unlabeled methionine. Then, the cells were washed with MEM containing chloroplast (Chase medium). Next, check the incubation. For 3 hours in medium. Collect the medium, wash the cell monolayer once with PBS, and Then 0.3 ml of lysis buffer [1% sodium dodecyl sulfate (SDS), 10 mM iodophor Cetamide]. Media samples and cell lysates are clarified by centrifugation (Eppendorf centrifugation, 6000 rpm, 6 minutes). Cell lysate (0.3 ml) is transferred to a 3 ml NET buffer. Buffer (150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 0.1% NP-40, 0.25% Gelatin, 0.02% sodium azide). Immunize MLV-specific proteins For sedimentation, 5 μl of polyclonal porcine anti-MLV antiserum (HCl85, quali Tea Biotech: Quality Biotech, Candem, NJ, USA ) And 40 μl of protein A-Sepharose (Pharmacia, Uppsala) , Sweden) slurry [1: 1 (vol / vol) in 10 mM Tris-HCl] Added to diluted cell lysate and samples incubated overnight at 4 ° C . Immunoprecipitates were washed as previously described [Wahlberg, 1989 # 23] and SDS- Analyzed under reducing conditions by PAGE (12%). Extracellular particles in medium samples are reduced to 20% Pelleted through a blue cushion (17,000 rpm, 2 hours, 10 ° C, bed) Kuman: Beckman JA 18.1 rotor). The pellet was analyzed by SDS-PAGE as described above. Dry the gel and (Fuji) film (Fuji Photo Film Co., Tokyo, Japan). Figure the result It is shown in FIG. In cells transfected with all retroviral proteins And incorporated into virus-like particles. gag precursor protein (Pr 65) was observed in cell lysates and virus-like particles. Most Pr65 It was cleaved into mature products p30 and pp12. Two additional gag proteins P15 (matrix protein) and p10 (nucleocapsid protein) Invisible because it lacks methionine. Amphoteric envelope precursors in cell lysates Protein (Pr85) is converted to surface proteins (gp70) and membranes by cellular proteases. It was cleaved into a penetrating protein (p15E). Only gp70 and p15E are virus-like particles Was taken in. p15E was cleaved to p12E by viral protease.Example 8   This example demonstrates gag in cells transfected with SFV-C / gag-pol RNA. -pol product expression is higher in cells transfected with SFV1 / gag-pol RNA Is also very high. BHK-21 cells contain 20 μl of SFV-C / gag-pol RNA or 20 μl of SFV1 / Transfection was performed by electroporation using gag-pol RNA. Transfect The cells were pulsed for 30 minutes and chased for 15 minutes to 2 hours as described above. Was. MLV proteins associated with the cell and extracellular are converted to SDS-PAGE under reducing conditions. (12%). FIG. 5 shows the results. Transcript using SFV1 / gag-pol RNA SFV-C / gag-pol R compared to the product gag-pol produced in the transfected cells About 5 times more gsg-pol product in cells transfected with NA Was produced. Example 9   In this example, the infectious recombinant retroviral particles were identified as SFV1 / LN3i R NA, RNA of SFV1 / gag-pol (or SFV-C / gag-po 1 RNA) and RNA of SFV1 / Pe80env (or SFV1 / A Produced by cells co-transfected with Menv RNA) Prove that. Transfected BHK-21 cells were added to 9 ml of complete B Dilute in HK medium and add 6 ml of cell suspension (4 × 106Contains viable cells On a 60 mm culture dish (Nunclon, Roskilde, Denmark) Was. The cells are incubated at 37 ° C. and the medium is removed from the same dish for 5 hours Harvested at intervals and replaced with 2 ml aliquots of fresh complete BHK medium. Culture Pass the ground through a 0.45 μm filter and store at −130 ° C.RTransduction Viable retroviral particles were titred in NIH 3T3 cells. . This allowed NIH 3T3 cells to be transferred on day 1 to 5 × cells per dish (60 mm). TenFiveInoculated individually. On the second day, a 1 ml aliquot of a 10-fold serial dilution of the media sample The coat was coated with 4 μg / ml Polybrene (Sigma-Aldrich). ldrich) monolayer of cells in the presence of Sweden, Stockholm, Sweden Was added. After 2 hours incubation at 37 ° C, 4 μg / ml polybrene Add a 1 ml aliquot of medium containing to each dish and incubate at 37 ° C. Continued. On the third day, after 24 hours of incubation, cells were harvested at 1 mg / m l G418 (Geneticin, Gibco, Life Technologies AB (L contains ife Technologies AB), Tebii, Sweden 1: 100 in selective media. On day 9, place the selection medium fresh Changed. On day 15, G418-resistant colonies were grown in methylene blue (50% methanol (0.5% in toluene) and counted. Virus titer is determined by colony shape per ml Give as an adult unit (cfu / ml). Multiply them by the number of colonies and the number of dilutions. And divided by 2 to account for cell doubling . Table 1. Infectious recombinant retro from transfected BHK-21 cells Release of virus particles ** About 4 × 10 in each experiment6Transfected BHK-21 cells Was placed in a 60 mm culture dish and incubated at 37 ° C. Medium every 5 hours Collected and replaced. Pass the medium sample through a 0.45 μm filter, And stored at -130 ° C before being used for titration. RNARNA used for transfection of BHK-21 cells ‡ CFU, colony forming unit §-, not analyzed ¶ Transfer 3T3 cells to diluted culture of transfected BHK-21 cells. Incubate with the ground and then select G418 I made a choice. Numbers refer to resistant colonies after 12 days of incubation.   Table 1 shows the results. SFV1 / LN3i, SFV1 / gag-pol and S Transfect BKH-21 cells with FV / Pr80env RNA 3.7 × 10FourIndividual infectious particles were incubated for the first 5 hours Per ml during the subsequent interval; this is 6.5 per ml during subsequent intervals. × 10Five~ 1.1 × 106To transducible particles. Production of infectious particles To increase the SFV capsid in front of the gag-pol gene. PSFV-C / gag-pol construct encoding an RNA sequence that enhances gene transcription I used a kimono. Transfection with SFV-C / gag-pol RNA Expression of the gag-pol product in the isolated cells was determined by the RN of SFV1 / gag-pol. Much larger than that of the corresponding product in cells transfected with A . Co-transfection of SFV-C / gag-pol RNA / time course When used in experiments, the production of infectious particles was significantly increased. Most 5 hours Is about 4 × 106CFU / ml. Inner of target cell of this particle Also suitable for human cells in order to extend the main spectrum and for example in the context of gene therapy In order to create a system, we use pseudogenes with envelope glycoproteins An experiment was set up for the production of pseudotyped MLV particles. . This allows us to obtain pSFV1 / AMenv, pSFV1 / LN3i And BHK-21 cells with RNA transcribed from pSFV-C / gag-pol Was co-transfected. The results in Table 1 show that high titer stocks Also obtained when using the env protein Indicates that In the control experiment, the particles capable of transducing were each SFV1 / L. N3i and SFV-C / gag-pol, SFV1 / LN3i and SFVI / Pr80env or SFV1 / LN3i and SFV1 / AMenv Indicates that cells transfected with RNA were not released into the medium did. These are those that are produced in the cytoplasm of cells using the SFV expression system. Rovirus recombinant genome is shaped by the co-expressed packaging protein. Can be encapsulated in a high-titer stock of recombinant retroviral particles capable of transducing Suggest that Example 10   This example demonstrates that no replication competent particles were detected. Supernatant medium Rescue assay for possible presence of replication competent particles in (supernatant medium) Tested by A. NIH with recombinant provirus consisting of MLV LTR 3T3-derived cell line, 3T3 Zipneo SV (X) p cells, packaging system Gunnar and neoRThe gene was utilized in this assay. That is, g of MLV Ag-pol and env proteins encode these cells Transfection is neoRFor the production of infectious particles containing recombinant genomes Connect. 3T3 Zipneo SV (X) p cells were transformed with 4 μg / ml polybrene. 2.6 × 10 in the presence6Using a supernatant medium containing two infectious recombinant retroviral particles And infected. Infected cells were passaged for 8 days. Cells are about 50% confluent Medium, replace the medium with fresh medium and incubate the cells at 37 ° C. Was an option. The medium was collected after a 24-hour incubation and the 0.45 μm Through the Luther, and as described above As described above, neot was determined by titration in NIH 3T3 cells.RGrains capable of transduction The presence of offspring was analyzed. Uninfected 3T3 Zipneo SV (X) p cells and Medium from cells infected with the wild type and amphoteric retrovirus (4070A). Used as negative and positive controls, respectively. The colony is determined by the SFV expression system 3T3Zi infected with either produced recombinant particles or negative control medium Not obtained for media from pneoSV (X) p cells. In contrast, about 40 00 colonies were grown using positive control medium containing wild-type retrovirus. Obtained. Example 11   This example demonstrates the construction of the pSFV1 / LN-U3 insert. pSFV1 / LN The -U3 insertion is a recombinant retroviral genome U3-R-U5-U+-NeoR-U 3-R is contained in the SFV subgenomic region (FIG. 6). This is done as follows (1) A 464 bp SfcI-KpnI fragment from the 3 'LTR of pLN was It was cloned between the BglII and KpnI cleavage sites of P73 to create pSP73 / U3 was created. The SfcI and BglII ends were filled with Klenow fragment. (2) The 2370 bp KpnI-KpnI fragment from pLN was replaced with the KpnI of pSP73 / U3. It was cloned into the cleavage site to create pSP73 / LN. (3) SFV subge The gene segment corresponding to the 35 base fragment from the 5 'end of the nome was fused with fusion PCR ( Houton, Hunt et al. 1989) specify for DNA integration Inserted into the 3 'U3 region just downstream of the site. Primers used for fusion PCR Is the upper 5 ′ TGCTTGCCGAATATCATGGTG3 ′, the lower ( lower) Primer-5'CCCAAGCTTTGCAACTGCAAGAGGGT TTA3 'and fusion Primer 5 'GATCCAATCAGAATTCTGTGTATTAACGC ACCAATGGTGGGGTCTTTCATTCCCCC 3 ', 5'ATTGG TGCGGTTAATACACAGAATTCTGATTGGATCTTGTAGG TTTGGCAAGCTAGC3 '. The PCR reaction was performed at 94 ° C. for 45 seconds using an NcoI-NdeI fragment as a template DNA. For 45 seconds at 60 ° C. and 2 minutes at 78 ° C. After 25 cycles, 862bp fusion The combined fragment was used for the Wizard PCR Preps DNA Purification System (Wizard PCR). Preps DNA Purification System) (Promega, SDS, Sweden) , Falkenberg). (4) The fusion PCR fragment was And HindIII, and NgoMI and Hi of pSP73 / LN. An insertion was made between the ndIII cleavage sites to create a pSP73 / LN-U3 insertion. ( 5) The pSP73 / LN-U3 insert was cut with HindIII and the ends were Klenow fragment And then cut with BglII. 2973 bp BglII-HindII The I (blunt) fragment was isolated. Insert pSFV1 / LN-U3 into SP73 / LN- The BglII-HindIII (blunt) fragment of the U3 insertion was ligated with pSFV1-NruI Ba. Created by inserting between the mHI and SmaI cleavage sites. Example 12   This example describes the construction of pSFV1 / LN3i (BNNP). The plus The mid removes two existing BamHI cleavage sites and a group of unique cleavages Site (also BamHI) to generate from pSFV1 / LN3i Was terrified The BamHI cleavage site was digested with BamHI to cut pSFV1 / LN3i. , Filled with Klenow fragment, and re- Removed by ligation. The resulting plasmid was designated pSFV1 / LN3i (-B ). A group of new cleavage sites was inserted by fusion PCR. The cleavage sites included BamHI, NdeI, NsiI and PmeI. Primers for fusion PCR were 5 'TGTCAAGACCGACCTGTC GC3 '(primer 1), 5' CCCAAGCTTTGCAACTGCAAG AGGGTTTA 3 '(primer 2), 5' GGATCATATATGCATG TTTAAACGGGACTCTGGGGTTCGATAAA3 '(primer 3 ) And GTTTAAACATGCATATGGATCCCGCTCAGAAG AACTCGTCAA3 '(primer 4). As a template, we pSFV1 / LN3i (-B) was used. Using the first two primers, neoRA 678 bp fragment containing the 3 'end of the gene was synthesized. Primer 3 and Using 4 and 4, we have a partially overlapping 641 bp containing the 3 'LTR. Was synthesized. The fusion PCR reaction is a 1297 fusion fragment containing a unique cleavage site Brought. This was cut with BssH2 and a 747 bp fragment was isolated and Then, it was inserted into pSFV1 / LN3i (-B) cut with BssH2. Arising The resulting plasmid was called pSFV1 / LN3i (BNNP). Example 13   Construction of pSFV1-I-CAT and pSFV1-CAT. A CAT gene fragment containing one intron was cut with BglII and BamHI. PCAT3 ™ -promoter vector (Promega, Tag number E1861). The 1389 bp fragment was purified and pSF V1 / LN3i (BNNP). This This is due to BamHI CAT and dephosphorylated pSFV1 / LN3i ( BNNP). The resulting plasmid is called pSFV Called 1-I-CAT. pSFV1-CAT, from which introns were removed The same procedure was performed using the previously provided pCAT3 ™ -promoter vector. This was done by cutting the latter plasmid with HindIII. Example 14   Retroviral vectors containing the CAT gene with or without introns Manufacturing   Recombinant retrovirus containing CAT gene with or without intron Ruth particles were converted to SFV-C / gag-pol RNA and SFV for BHK cells. SFVI-I-CAT RNA or SFV1 with both 1-env RNA -Made by co-transfection of CAT RNA. 10-15 hours in After the incubation, collect the medium andROf transducing particles Used for titration. The titer is about 4 x 10 particles for SFV1-I-CAT.FivePieces / Ml, and about 1 × 10 5 particles for SFV1-CAT.6Pcs / ml. Example 15   Recombinant retrovirus containing CAT gene with or without intron CAT expression efficiency in cells transduced with Ruth particles. About 1 × 1061 x 1 cells 0FiveWere infected with the recombinant retroviral particles. Prepare lysate after 52 hours And CAT activity in a standard assay (CAT enzyme with reporter lysis buffer) Assay system (CAT Enzyme Assay System With Reporter Lysis Buffer), Promega (Promega)) And was measured. The results show that the recombinant retrovirus containing CAT with introns It showed more than 30-fold CAT activity in cells transduced with irs particles (FIG. 8). ). Therefore, this example demonstrates that the gene containing introns is Transduced into cells with virus particles, and this results in improved expression To bring.

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Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.アルファウイルス−レトロウイルスRNAベクターであって、複製成分、サ ブゲノム領域に組換えレトロウイルスゲノムRNAを含有するアルファウイルス ゲノムRNAを含んで成り、このレトロウイルスゲノムRNAが生物的に活性な 物質をコードする外因性RNA配列を含んで成り、しかもそのベクターを宿主細 胞に導入した後にそのベクターから、挿入した外因性RNAを持つ該組換えレト ロウイルスゲノムRNAが転写されて、該外因性RNAを含んで成る惑染性の組 換えレトロウイルス粒子にパッケージされることができるパッケージ成分の組換 えゲノムRNAを生成する、前記アルファウイルス−レトロウイルスベクター。 2.上記外因性RNA配列が外因性遺伝子を含み、外因性遺伝子は、適当には少 なくとも1つのそのイントロンおよび/または該遺伝子の効率的発現に必要な他 の制御要素を含んで成り、該制御要素が該遺伝子に対して内因性および/または 外因性である、請求の範囲第1項に記載のアルファウイルス−レトロウイルスベ クター。 3.粗換えレトロウイルスゲノムがアルファウイルスサブゲノムプロモーターの 下流郡位に挿入されており、しかも該組換えレトロウイルスゲノムが、アルファ ウイルスサブゲノムの転写開始部位から組換えレトロウイルスゲノムの開始部位 へ延びる5’アルファウイルスサブゲノム領域の一部に対応する配列の3'U3とR 領域との間に挿入を含有する、請求の範囲第1項または第2項に記載のアルファ ウイルス−レトロウイルスベクター。 4.組換えレトロウイルスゲノムがその5’末端にU3配列の付加およびアルファ ウィルスサブゲノムの転写開始部位から組換えレトロウイルス ゲノムの開始へ延びる5’アルファウィルスサブゲノム領域の一部に対応する挿 入を、DNA−組み込み特定領域の直後の部位で3'U3領域に含む、請求の範囲第 1項または第2項に記載のアルファウイルス−レトロウイルスベクター。 5.アルファウイルスがSFVである、請求の範囲第1項ないし第4項のいずれ かに記載のアルファウイルス−レトロウイルスベクター。 6.レトロウイルスがMLVである、請求の範囲第5項に記載のアルフγウイル ス−RNAベクター。 7.上記アルファウイルスゲノムRNAが、セムリキ森林ウイルス(SFV)、 シンドビスウイルス、ロス川ウイルスおよびベネゼエラ、西部および東部ウマ脳 脊髄炎ウイルスから成る群から選択されるアルファウイルスに由来する、請求の 範囲第1項に記載のアルファウイルス−RNAベクター。 8.請求の範囲第1項ないし第7項のいずれかに記載のアルファウイルス−レト ロウイルスRNAベクターに相補的なDNA配列を含んで成るDNA分子であっ て、そのDNA分子から該アルファウイルス−レトロウイルスRNAベクターを 転写することができる、上記DNA分子。 9.アルファウイルス配列がpSFV1-NruIにより表され、そして組換えMLVゲノ ムがそのポリリンカー領域に挿入されている請求の範囲第8項に記載のDNA分 子。 10.請求の範囲第1項ないし第7項のいずれかに記載のアルファウイルス−レ トロウイルスRNAベクターを含む組換えアルファウイルス粒子。 11.請求の範囲第1項に記載のアルファウイルス−レトロウイルスR NAベクターを含む細胞。 12.請求の範囲第8項に記載のDNA分子を含む細胞。 13.細胞がトリ;ヒトを含む哺乳類];両生類;昆虫;および魚類細胞から成 る群から選択される真核細胞である、請求の範囲第11項または第12項のいず れかに記載の細胞。 14.レトロウイルスベクターとも称する感染性の組換えレトロウイルス粒子の 作成法であって:a)組織培養細胞を、請求の範囲第1項ないし第7項のいずれ かに記載のアルファウイルス レトロウイルスRNAベクターとレトロウイルス 構造タンパク質および酵素生産を特定する他のアルファウイルス−RNAベクタ ーとを一緒に用いてトランスフェクションし;b)細胞をインキューベーション し;c)放出された組換えレトロウイルス粒子を含む培地を回収する工程を含ん で成る上記方法。 15.レトロウイルスベクターとも称する惑染性の組換えレトロウイルス粒子の 作成法であって;a)組織培養細胞を、請求の範囲第1項ないし第7項のいずれ かに記載のアルファウイルス レトロウイルスRNAベクターと、両種性ネズミ 白血病ウイルスのenv前駆体タンパク質またはヒト細胞を認識する別の膜タンパ ク質を含むレトロウイルス構造タンパク質および酵素生産を特定する他のアルフ ァウイルスRNAベクターとを一緒に用いてトランスフェクションし;b)細胞 をインキューベーションし;c)放出された組換えレトロウイルス粒子を含む培 地を回収する工程を含んで成る上記方法。 16.レトロウイルスベクターとも称する感染性の組換えレトロウイルス粒子の 作成法であって:a)組織培養細胞を請求の範囲第1項ないし第7項のいずれか に記載のアルファウイルス レトロウイルスRNAベ クターを含有する組換えアルファウイルス粒子と、レトロウイルス構造タンパク 質の生産および酵素生産を特定するアルファウイルスRNAベクターを含む他の 組換えアルファウイルス−粒子とを一緒に用いて感染させ、;b)細胞をインキ ューベーションし;c)放出された組換えレトロウイルス粒子を含む培地を回収 する工程を含んで成る上記方法。 17.インビトロおよびインビボで、ヒトの細胞を含む動物細胞に遺伝子を導入 するためのレトロウイルスベクターとも称する組換えレトロウイルス粒子の使用 法であって、a)請求の範囲第14項および15項に記載の方法に従いレトロウ イルスベクターを調製し;そしてb)細胞を感染させるために組換えレトロウイ ルス粒子を使用することを含んで成る上記使用法。 18.ヒトの遺伝子治療のためのレトロウイルスベクターとも称する組換えレト ロウイルス粒子の使用法であって、a)請求の範囲第15項に記載の方法に従い レトロウイルスベクターを調製し;そしてb)細胞を感染させるために組換えレ トロウイルス粒子を使用することを含んで成る上記使用法。[Claims] 1. Alphavirus-retroviral RNA vector comprising a replication component, Alphavirus containing recombinant retroviral genomic RNA in the genomic region Genomic RNA, wherein this retroviral genomic RNA is A vector comprising an exogenous RNA sequence encoding the substance, and After introduction into the cell, the recombinant letto having the inserted exogenous RNA from the vector. Evidence set wherein rovirus genomic RNA is transcribed and comprises the exogenous RNA Recombination of package components that can be packaged into recombinant retroviral particles The alphavirus-retrovirus vector producing genomic RNA. 2. The exogenous RNA sequence includes an exogenous gene, and the exogenous gene is suitably small. At least one of the introns and / or others required for efficient expression of the gene Wherein the control element is endogenous to the gene and / or 2. The alphavirus-retrovirus vector according to claim 1, which is exogenous. Doctor. 3. Roughly modified retroviral genome is an alphavirus subgenomic promoter Inserted in the downstream county and the recombinant retroviral genome From the transcriptional start site of the viral subgenome to the start site of the recombinant retroviral genome 3'U3 and R corresponding to a part of the 5 'alphavirus subgenomic region extending to 3. An alpha according to claim 1 or claim 2 containing an insertion between the Virus-retroviral vector. 4. The recombinant retroviral genome has the addition of a U3 sequence at its 5 'end and an alpha Recombinant retrovirus from transcription start site of viral subgenome Insertion corresponding to part of the 5 'alphavirus subgenomic region extending to the beginning of the genome Claims, wherein the 3'U3 region comprises a region immediately after the DNA-integration specific region. An alphavirus-retroviral vector according to paragraph 1 or 2. 5. 5. The method according to claim 1, wherein the alphavirus is SFV. Or an alphavirus-retrovirus vector. 6. The Alf gamma virus according to claim 5, wherein the retrovirus is MLV. S-RNA vector. 7. The alphavirus genomic RNA is Semliki Forest Virus (SFV), Sindbis virus, Ross River virus and Venezuela, western and eastern horse brain The alphavirus selected from the group consisting of myelitis virus, 2. The alphavirus-RNA vector according to claim 1. 8. The alphavirus-reto according to any one of claims 1 to 7, A DNA molecule comprising a DNA sequence complementary to a viral RNA vector. The alphavirus-retrovirus RNA vector from the DNA molecule Such a DNA molecule that can be transcribed. 9. The alphavirus sequence is represented by pSFV1-NruI and the recombinant MLV genomic 9. The DNA component according to claim 8, wherein the DNA sequence is inserted into the polylinker region. Child. 10. The alphavirus according to any one of claims 1 to 7, A recombinant alphavirus particle comprising a torovirus RNA vector. 11. The alphavirus-retrovirus R according to claim 1. Cells containing the NA vector. 12. A cell comprising the DNA molecule according to claim 8. 13. The cells are birds; mammals, including humans]; amphibians; insects; and fish cells. 13. The method according to claim 11, which is a eukaryotic cell selected from the group consisting of A cell according to any of the preceding claims. 14. Of infectious recombinant retroviral particles, also called retroviral vectors A method of making comprising: a) tissue culture cells according to any of claims 1 to 7; Alphavirus retroviral RNA vector and retrovirus Other alphavirus-RNA vectors that specify structural protein and enzyme production B) Incubate the cells C) recovering a medium containing the released recombinant retrovirus particles. The above method comprising: 15. Of retrospective retroviral particles, also called retroviral vectors A method of making; a) tissue culture cells according to any of claims 1 to 7; An alphavirus retroviral RNA vector as described in Env precursor protein of leukemia virus or another membrane protein that recognizes human cells Retrovirus structural proteins, including proteins, and other alphas that identify enzyme production B) cells transfected together with the virus RNA vector; C) a medium containing the released recombinant retroviral particles. The above method comprising the step of reclaiming land. 16. Of infectious recombinant retroviral particles, also called retroviral vectors A method of making comprising: a) tissue culture cells according to any one of claims 1 to 7; Alphavirus retrovirus RNA vector described in Alphavirus particles containing a retroviral structural protein Others, including alphavirus RNA vectors that specify quality production and enzyme production Infecting with the recombinant alphavirus-particles together; b) C) recovering the medium containing the released recombinant retrovirus particles The above method comprising the step of: 17. Introduce genes into animal cells, including human cells, in vitro and in vivo Of Recombinant Retroviral Particles, Also Called Retroviral Vectors A) retrofitting according to the method of claims 14 and 15 Preparing an ills vector; and b) a recombinant retrovirus to infect cells. The above use, comprising using a loose particle. 18. Recombinant leto also called retroviral vectors for human gene therapy A method of using virus particles, comprising: a) following the method of claim 15; A retroviral vector is prepared; and b) the recombinant The above use comprising using torovirus particles.
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