JP2001503432A - 創傷治癒の促進方法および移植に関連する血管症の治療方法 - Google Patents

創傷治癒の促進方法および移植に関連する血管症の治療方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は患者の創傷の閉鎖を促進する方法を提供する。この方法は、創傷の領域に外因性iNOSを導入し、それによって創傷の領域内でiNOSの産物が産生して創傷の閉鎖を促進することを含む。本発明はまた、移植片に付随する細胞にiNOS発現カセットを含むベクターを導入し、該移植片組織を患者に外科的に組み込むことを含む、患者への移植片の移植方法を提供する。患者の体内でiNOSが発現した後、該移植片の領域内でiNOSの産物が産生して該移植片の領域における血管症を軽減する。本発明の方法を実施するために、本発明はまた、創傷または移植片に付随する細胞にiNOSおよびBH4を供給するための医薬組成物を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 創傷治癒の促進方法および移稙に関連する血管症の治療方法 連邦政府助成研究開発の下で成された発明に対する権利に関する陳述 本発明は、合衆国国立衛生研究所より授与された助成番号GM44100の政 府援助によって成された。合衆国政府は本発明において一定の権利を有するだろ う。 技術分野 本発明は、傷が閉じる(すなわち、治癒する)のを促進する方法および移植に 関連して起こる血管症の治療方法に関する。 背景 一酸化窒素(NO)はL−アルギニンから誘導される生物活性化合物である。 NOは、動物体内でのその濃度および位置によって、細胞間シグナル伝達から毒 性まで全く異なる生理学的役割を有する(Moncadaら,Pharm.Rev.,43(2)109-4 2(1991)に総説;Morris & Billiar,Am.Phsiol.Soc.,E829-37(1994);Scmidt & Walter,Cell,78,919-25(1994);Fedlmanら,C.& E.N.,71,26-38(1993)) 。 一酸化窒素は通常血管内皮により産生されるが、半減期が非常に短い(t1/2が 秒単位)ために隣接する平滑筋までしか拡散せず、そこで可溶性グアニル酸シク ラーゼの活性化を経て血管平滑筋の弛緩を引き起こす(Moncadaら,Pharmacol.R ev.,43(2)109-42(1991))。内腔に向かって放出される一酸化窒素は血小板の接 着を防ぐのを助ける。内皮細胞由来の少量の一酸化窒素が、主としてミクロソー ム膜および原形質膜上に位置する酵素(eNOS)により、継続的に産生されて いる(Palmerら,Nature,327,524-26(1987);Ignarroら,Proc.Natl.AcadSci .USA,84,9265-69(1987))。 一酸化窒素は、血管拡張の促進(Palmerら,上述;Ignarroら,上述)、血小板 の接着および凝集の阻害(Radomskiら,Br.J.Pharmacol.,92,639-46(1987)) 、血管平滑筋(Nunokawaら,Biochem.Biophys.Res.Com.,188,409-15(1992) )および線維芽細胞(Werner-Felmayerら,J.Exp.Med.,172,1599-1607(1990 ))の細胞増殖の阻害による血管の保全およびアテローム性動脈硬化病変の予防 に重要であることが知られている。 いくつかの条件により、結果として個体内のNO産生が減少し得る。例えば、 ある特定の形態の糖尿病において患者はNO産生の減少を経験する。さらに、あ る態様のステロイド療法がNO産生を阻害する。NO産生の減少はそれ自体が心 配の種ではあるが、このようなNO欠乏は、例えば、傷の治癒における有り難く ない合併症に寄与する。 一酸化窒素の過剰産生が有害となる例もある。例えば、細菌のエンドトキシン (例えば、細菌のリポ多糖(LPS)等)および敗血症において増加するサイト カインによって血管内での一酸化窒素の合成が誘導されると、敗血症ショックに よく見られる血管の過度の拡張および持続性低血圧が起こる(Kilbournら,Proc .Natl.Acad.Sci.USA,87,3629-32(1990))。免疫複合体によって刺激された 肺における一酸化窒素の過剰産生は直接肺に損傷を与える(Mulliganら,J.Immu nol.,148,3086-92(1992))。膵島における一酸化窒素の過剰産生はインスリン の分泌を弱め、若年性糖尿病の発症の一因となる(Corbettら,J.Biol.Chem., 266,21351-54(1991))。免疫が介在する関節炎における関節内での一酸化窒素の 産生は関節破壊の一因となる(McCartneyら,J.Exp.Med,178,749-54(1993)) 。 NOは、L−アルギニンから、3つのアイソフォームがあることが知られてい る一酸化窒素シンターゼ(NOS)と呼ばれる酵素によって触媒される反応を通 して合成される。2つのアイソフォームは厳密な細胞内カルシウム依存性を示す 構成的NOSであり、NOを構成的に、しかし少量で産生する。これらのアイソ フォームのうちの1つ(nNOSまたはNOS−1)は主にCNS中に局在し、 もう1つ(eNOSまたはNOS−3)は主に内皮細胞に見出される膜結合型蛋 白である(Morris & Billar,上述)。第3のNOSは、酵素の寿命の間強い触媒 活性を示す誘導型一酸化窒素シンターゼ(iNOS)であり、細胞内カルシウム 濃度の増加を必要とすることなく機能する。 アルギニンからのNOのNOS介在性の触媒的生産には、コファクターである テトラヒドロビオプテリン(BH4)が存在する必要がある(Tzengら,Proc.Natl .Acad.Sci.USA,92,11771-75(1995);Tzengら,Surgery,120(2),315-21(19 95))。BH4は、幾分は該酵素の活性な構造的配置の維持に必要である。ほとん どの細胞はBH4の新たな(de novo)合成に必要な律速酵素であるGTPシクロ ヒドロラーゼI(GTPCH)を発現している。しかしながら、血管平滑筋のよ うに、サイトカインによる誘導の際にしかGTPCHを発現しない組織もある(T zengら,Surgery,120(2),315-21(1995))。 iNOSの発現は負傷組織において劇的に増加する(Carterら,Biochem J.,3 04,201-04(1994);またShabaniら,Wound Healing Repair and Regeneration,4 (3),353-62(1996)を参照)。さらに、iNOSはサイトカインによる炎症性刺激 に応答して種々の組織で発現し、また、iNOSはそうして刺激された肝細胞か らクローン化され単離されている。1995年11月21日にBilliarらに対して発行さ れた合衆国特許第5,468,630号は、ヒト肝細胞iNOS cDNA配列を開示し ている。プラスミドpHINOSはヒトiNOSコード領域を含み、1992年11月20日付 でブダペスト条約の規定に基づいて寄託され、ATCC受託番号75358(pH INOS)およびATCC受託番号69126(大腸菌SOLRに形質転換したpHIN OS)を保有している。 iNOSによる一酸化窒素の持続的産生は抗微生物および抗腫瘍機能を有する (Grangerら,J.Clin.Invest.,81,1129-36(1989)およびHibbsら,Science,2 35,473-76(1987)をそれぞれ参照)。さらに、血管平滑筋細胞が炎症性サイトカ インにより刺激されてiNOS酵素を発現すると、放出される大量の一酸化窒素 が敗血症に見られる血管拡張や低血圧の一因となる(BusseandMulsch,FEBS Lett ers,265,133-36(1990))。 「一酸化窒素シンターゼ」と呼ばれているが、iNOSが仲介する触媒作用は 他の生物活性産物も生成する。例えば、iNOS酵素による中間体副産物である N−ヒドロキシアルギニン(Stuehrら,J.Biol.Chem.,266,6259-63(1991)) は、増殖中の細胞に用量依存的に細胞分裂抑制を誘導することが知られている に、NO自体が用量依存的に作用し、血管拡張を仲介するのには低濃度で十分で あるが、細胞分裂抑制にはより高濃度が要求される。 その構成的な活性、その生物活性産物が複雑な混和物であること、およびその 産物が増殖中の細胞の中で細胞分裂抑制を促進する能力を考慮すると、外因性i NOSの送達は細胞の過形成に伴う障害の魅力的な治療方法のようである。実際 、インビトロ(in vitro)およびインビボ(in vivo)でのiNOS発現カセッ トの導入により、血管閉塞に伴う障害の予防および治療的軽減が達成されること が実証されている(Tzengら,Mol.Med,2(2),211-25(1996);また、国際特許出 願WO 96/00006号(Billiarら)を参照)。 移植組織片の移植後、患者は該移植片の拒絶の危険がある。一般に、移植片の 拒絶は、拒絶のメカニズムに基づいて急性か慢性のいずれかに特徴付けられる。 外科技術、臓器の取り扱い、急性移植片拒絶症状の出現の管理および術後感染の コントロールが進歩したので、移植片の急性拒絶の脅威は着実に減少した(Paul &Tilney,「慢性拒絶における同種抗原依存的現象」,Transplantation Biology ,Cellular and Molecular Aspects,Tilneyら編,Raven Pubs.,Philadelphia ,567(1996)中)。しかしながら、慢性移植片拒絶の脅威はあまり変化しておらず 、依然として移植片移植手順に重大な危険性を残している。例えば、患者の死の せいではない腎臓移植の失敗のほとんどは慢性拒絶によるものであり、心臓移植 全レシピエントのおおよそ60%および肺移植レシピエントの50%にそれぞれ 、慢性 拒絶の徴候が現れる(同上;また、Libbey,「移植に関連する動脈硬化症、考えら れるメカニズム」,Transplantation Biology,Cellular and Molecular Aspects ,Tilneyら編,Raven Publishers.,Philadelphia,577(1996)中;Hosenpud,Tra nsplant Immunol.,1,237-49(1993)を参照)。 慢性拒絶の顕在化を引き起こすメカニズムは依然としてあまり理解されていな いが(Hosenpud,上述,237頁)、病理学的性質はよく明らかにされている。血管 平滑筋細胞が静止期の収縮性の表現型から急速に増殖する表現型にトランスフォ ームする。増殖中の平滑筋細胞は血管内腔を侵襲し、そこで細胞外マトリックス 材料を産生する。このように、慢性拒絶は血管組織内での進行性の新脈管内膜過 形成によって特徴付けられ、その結果、脈管内膜が肥厚し最終的には移植組織片 中の血管内腔の閉塞が起こる(Hosenpud,上述;Venturaら,Curriclum in Cardi ology,129(4),791-99(1995);Libbey,上述)。このような提示はは移植された 心臓、肺および腎臓組織で類似しているようである(Paul & Tilney,上述)。 自然に発生する動脈硬化症(それもまた増殖中の血管平滑筋細胞によって作ら れ、大きな血管における局部的且つしばしば偏心的な狭窄によって特徴付けられ る)と比較すると、慢性拒絶は通常、大小両方の貫通する血管の大きな領域にわ たって拡がった同心状の動脈硬化症を含む。さらに、慢性拒絶動脈硬化症は極め て急激に現れる(Venturaら,上述)。 同種移植片血管症の予防および治療における努力が成功したのはごく限られて いる。免疫抑制における進歩は慢性拒絶の発症を減じることができていない(Ven turaら,上述,796頁)。カルシウム遮断薬と外科的な介入によりいくらかの成功 が報告されているが(同上,796-97頁)、これらの手法が長期的な結果に影響する という証拠はほとんどない(Hosenpud,上述)。現在のところ、再移植が心臓移植 片における移植随伴性血管症の治療の主たる方法である。しかしながら、臓器の 不足と第二の移植片を受容する患者の減少した(すなわち短期の)生存のせいで 、この治療様式は望ましくない。 目下、侵襲および利用可能な臓器提供の涸渇を最小限に抑える、慢性移植片拒 絶の有効な治療・予防方法が必要とされている。 開放創の閉鎖は、一般に、炎症、修復、閉鎖、再構築、および最終的な治癒と いうプロセスを通じて系統的に進む(Hammar,Int.J.Dermatol.,32(1),6-15( 1993)に総説)。この連鎖の間中、多様な細胞種間の連続的な相互作用が種々の細 胞間分子によって仲介されている。特に、血小板由来増殖因子、トランスフォー ミング増殖因子−βおよび線維芽細胞増殖因子等のようなサイトカイン類は、通 常の創傷閉鎖(すなわち、治癒)にとって重要である(同上)。さらに、受傷の結 果としてアルギニン代謝とNO合成が増大する(Shabaniら,Wound Healing Repa ir and Regeneration,4(3),353-62(1996))。 多くの創傷は治癒プロセスを完遂しない。かなり年輩の患者(Kirkら,Surgery ,114(2),155-60(1993))や他の合併症に苦しむ患者などの多くの患者において は、創傷は慢性的に残る場合があり、あるいは完全に治癒しない場合もある(Ham mar,上述,6頁)。これらの患者は二次感染あるいは他の合併症をより起こしや すい。ステロイド治療を受けている患者や糖尿病患者におけるような、これら他 の合併症のいくつかにおいては、NO産生が減少している。 実際、動物実験で、NOS酵素が触媒する基質である外因性アルギニンの供 給によって創傷治癒が促進されることが実証されている(Seiferら,Surgery,84 ,224-30(1978);Barbulら,Am.J.Clin.Nutr.,37,786-94(1983))。ア ルギニンはかなり年輩のヒト患者において創傷治癒を刺激するが(Kirkら,上述) 、いくぶんはNO合成を刺激することによって作用するだろう(Barbulら,Surge ry,108(2),331-37(1990)(付録の対話形式の章参照))。さらに、外因性NOの 直接的な局所投与により慢性および通常の創傷の治癒が促進される(Shabaniら, 上述)。 治癒促進のためにNOを創傷に送達するために、いくつかの可能性のあるビヒ クルが考えられている(Shabani,上述,にて考察)。これらのいくつかはプロド ラッグとして送達されるので、電子伝達による酵素の活性化を必要とする。さら に、これらのプロドラッグはその溶解度のせいで、全身的な影響を及ぼさずに慎 重にターゲッティングするための候補にはなりそうにない。問題の部位へNOを 送達するための合成ビヒクル(「NONOate」)を用いる方法もある。これら の多くは水溶性なので、創傷部位内にとどめることが難しい。治癒プロセスはN ONOateと創傷との間に新しい組織を作るので、水溶性でないものは創傷へ のNOの導入の効率が漸次低くなるだろう(Shabani,上述,360頁)。さらに、内 部の創傷にNOの局所送達を使用すると、その後にこの合成NO源を除去するた めの外科的侵襲を必要とするだろう。加えて、このような治療は1つの化合物し か創傷に送達しないが、NO産生に至る天然の合成経路は他の生物活性化合物を も産生している。最後に、NOは過剰濃度では実質的な組織損傷を引き起こすこ とが知られているので、構成的な外因性NO源はいくつかの適用においては反治 療的となるだろう。 したがって、慢性的な創傷の閉鎖または治癒を促進する方法が必要である。加 えて、NO産生の減少を伴う患者における内部および外部の創傷の閉鎖または治 癒を促進する方法が必要である。さらに、侵襲が最小限で且つ外来の合成ポリマ ーの適用を必要とすることなく、患者の内部および外部の創傷の閉鎖および治癒 を促進する必要がある。最後に、NOおよび創傷の治療上活性のある他の化合物 のソースを、NOの過剰供給を防ぐようなやり方で使用する必要がある。 発明の開示 本発明は、患者における創傷の閉鎖(すなわち、治癒)を促進する方法および そのための医薬組成物を提供する。この方法は、外因性のiNOSを創傷領域に 導入し、それによりiNOSの産物が創傷領域内で産生されて創傷の閉鎖(すな わち、治癒)を促進することを含む。本発明の方法は内部および外部の創傷に適 用でき、好ましくは、侵襲を最小限にしつつ問題の部位に限って生物活性産物の 産生を提供する。 本発明はまた、患者に移植片を移植する方法およびそのための医薬組成物を提 供する。該方法はiNOS発現カセットを含むベクターを移植片に付随する細胞 に導入し、患者にその移植片組織を外科的に組み込むことを含む。患者体内での iNOSの発現によってiNOSの産物が該移植片の領域内で産生され、移植片 領域内での血管症を減ずる。本発明の方法は最小限の侵襲をもって移植片血管症 を減じ、入手可能な臓器をより効率的に利用する。 ここに添付した請求の範囲を含めて、以下の用語は、ここで使用される場合: BH4は、iNOS酵素活性に必須のコファクターであるテトラヒドロビオプ テリンを示す。 核酸は、もしそれがRNA転写産物に転写されれば発現される。 発現カセットはプロモーターに機能的に連結した発現のためのポリヌクレオチ ドを含む。ここで使用する場合、発現カセットが特定の翻訳産物により同定され るとき、そのカセットの発現のためのポリヌクレオチドはその関連する翻訳産物 をコードする。すなわち、例えば、「iNOS発現カセット」はプロモーターに 機能的に連結した、iNOSをコードする発現用ポリヌクレオチドを含む。 移植片は移植用のあらゆる組織または臓器である。 GTPCHは、BH4合成に必要な律速酵素であるGTPシクロヒドロラーゼ Iを示す。 iNOSは、誘導型一酸化窒素シンターゼ、またはアルギニンを基質として利 用し、細胞内カルシウム濃度の上昇を必要とせずにNOの形成を触媒する点にお いて天然のiNOSと実質的に同じカイネティックプロファイルを有するいかな る他の蛋白質をも包含する。 ポリヌクレオチドは特定のヌクレオチド配列によって同定される核酸分子のい かなる部分をも包含する。 患者は創傷を有するかあるいは移植片の移植を必要とするあらゆる動物である 。 iNOSの産物は、NOおよびN−ヒドロキシアルギニンのような他のあらゆ るiNOS触媒反応の最終産物または中間体産物をいう。 プロモーターは、それが機能的に連結する第二のポリヌクレオチドを容易に感 知できるレベルで転写するのに必要なポリヌクレオチドである。 ベクターは、1または2以上の外因性核酸配列を細胞環境内に導入する能力の あるあらゆるポリヌクレオチドである。 創傷は、結果として組織内の連続性を中断させる、患者の組織に対するあらゆ る傷(キズ)である。 iNOS治療の方法 本発明の方法は、目的の領域、すなわち、移植片または創傷の領域に付随する 細胞に外因性iNOSを供給することを含む。iNOSは、iNOSが介在する 触媒反応の生物活性産物を目的の領域内で産生するのに十分な、いかなる様式で 供給してもよい。多くの適当な方法が国際特許出願第WO 96/00006号(Billiarら) )に開示されている。 本発明の方法のいくつかの適用は、患者の表面の治療、すなわち表面の創傷の 治療に関する。いくつかの態様においては、iNOSは単離されたiNOS蛋白 の形態で目的の組織に投与される。単離されたiNOSは組織または培養細胞か らそれを精製することにより取得することができる。さらに、単離されたiNO Sは適切な細胞内で組換えiNOS発現カセットを発現させることから取得する ことができる。 iNOSは、iNOS触媒反応の生物活性産物の濃度を増加させるのに適当な いかなるやり方でも表面組織に外用することができる。すなわち、例えば、単離 または精製されたiNOS蛋白を、組織に適用する溶液またはゲルまたは軟膏中 に含ませることができる。好適な溶液は中性の生理食塩水溶液であり、他の薬理 学的に活性な薬剤をさらに含んでもよい。好ましくは、該溶液はフラビンアデニ ンジヌクレオチド(FAD)、フラビンモノヌクレオチド(FMN)およびニコチ ンアミドアデニンジヌクレオチド(NADPH)等のiNOSの機能に必須の因 子を含み、最も好ましくは、該溶液はアルギニンおよびBH4を含む。 iNOSを含む溶液は、所望の治療効果を与えるのに適当な時間、組織と接触 してとどまることができる。すなわち、例えば、大きな創傷の治療については、 該溶液は創傷が実質的に閉鎖するまで該創傷と接触してとどまることができる。 溶液が組織と接触している時間の望ましい長さは、組織のサイズや位置に大いに 依存する。 外因性iNOSを目的の組織に導入することにより、結果としてiNOS触媒 反応が生じ、NOやN−ヒドロキシアルギニン等の生物活性化合物の産生が得ら れる。 BH4をともに導入することにより、目的の領域におけるiNOS活性が最適 化される。そこでは、該方法は組織へのBH4の投与をさらに含み、このコファ クターもまた類似の様式で局所的に供給することができる。ここでiNOSとB H4は局所的に供給され、好ましくはどちらも同じ溶液中にある。BH4は約1μ Mから約10mMまで、好ましくは約10μMから約1mMまで、より好ましく は約100μMから約900μMまでの範囲の濃度(例えば、約250μMから 約750μM、または約400μMから約600μM、すなわち約500μM等 )で適切に適用される。さらに、BH4はプロドラッグ(すなわち、局所でBH4 に変換される化合物として供給することもできる。例えば、前駆体または分解産 物(例えば、ジヒドロビオプテリン(BH2))を局所に供給することができ、該前 駆体または分解産物は細胞内でBH4に変換され得る(例えば、ジヒドロ葉酸還元 酵素(DHFR)の作用を通じて)。 外因性iNOSまたはBH4の好適な供給方法は、発現カセットを含むベクタ ーを目的の領域に付随する細胞に導入することにより、該細胞がiNOSを発現 して該領域内でiNOS触媒反応の生物活性産物を産生する、および/またはG T PシクロヒドロラーゼI(GTPCH)を発現してBH4を産生するようにする ことである。 iNOS発現カセットやGTPCH発現カセット等の、本発明の方法に使用さ れる発現カセットは、該カセットを含む細胞が目的の蛋白質を発現するのに適当 なあらゆる種類のものである。すなわち、例えば、発現カセットはプロモーター に機能的に連結したiNOSまたはGTPCHをコードするポリヌクレオチドを 含む。 ベクター由来のポリヌクレオチドの発現を制御するのに適当ないかなるプロモ ーターおよび/またはエンハンサー配列も、本発明の方法の発現カセットを構築 するのに使用することができる。このようなプロモーター/エンハンサー要素は 当該技術分野において周知であるが、適切なプロモーターの例としては原核プロ モーターまたはウイルスプロモーター(例えば、レトロウイルスITRまたはL TR;ヘルペスウイルスIEプロモーターやサイトメガロウイルス(CMV)I Eプロモーター等の前初期ウイルスプロモーター;あるいはラウス肉腫ウイルス (RSV)プロモーターやマウス白血病ウイルス(MLV)プロモーター等の他 のウイルスプロモーター)が挙げられる。他の適切なプロモーターは、構成的に 活性なプロモーター(例えば、β−アクチンプロモーター)、シグナル特異的プロ モーター(例えば、TNF応答性プロモーター等の誘導プロモーター)、あるいは 組織特異的プロモーター(例えば、表皮組織、真皮組織、消化器の組織(例えば 、食道、胃、腸、結腸などの細胞あるいはそれらに関連する腺)、血管平滑筋な どの平滑筋、心筋、骨格筋、肺組織、肝細胞、リンパ球、内皮細胞、強皮細胞、 腎細胞、腺様細胞(例えば、胸腺、卵巣、睾丸、膵臓、副腎、下垂体などの中の 細胞)、腫瘍細胞、結合組織内の細胞、中枢神経系内の細胞(例えば、ニューロ ン、神経痛など)末梢神経系内の細胞、または他の目的の細胞内で活性なプロモ ーター)等の真核プロモーターである。 所定の発現カセット中にどのプロモーターを使用するかは、ある程度はベクタ ーの選択によるであろう。すなわち、例えば、ベクターがレトロウイルスベクタ ーの場合、発現カセットはコードポリヌクレオチドに機能的に連結した天然の( native)レトロウイルスLTRプロモーターを含むことができる。 プロモーターに加えて、本発明の方法に使用するための発現カセットは、目的 の蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含む。好ましくは、該ポリヌクレオチ ドは機能的なiNOS触媒活性を示す蛋白質をコードする合成DNA、cDNA またはゲノミックDNA断片である。より好ましくは、該ポリヌクレオチドはi NOS、例えばヒト肝細胞iNOSや他のiNOSなどをコードする。他の態様 においては、発現カセットは、例えば、機能的なGTPCH触媒活性を示す蛋白 質をコードする合成DNA、cDNAまたはゲノミックDNA断片などのポリヌ クレオチドを含む。より好ましくは、該ポリヌクレオチドはGTPCHをコード し、その配列は公知である(例えば、Togariら,Biochem.BioPhys.Res.Comm. ,187,359-65(1992))。発現カセットは、ポリアデニル化配列などの他のポリヌ クレオチドを含むことができる。また、発現カセットは2以上の蛋白質をコード することもできる。 BH4をiNOSとともに目的の細胞に導入する場合、2つの化合物は同様の もしくは異なる適用様式で提供することができる。すなわち、例えば、iNOS を局所に供給する一方、BH4はGTPCH発現カセットを導入することにより 供給したり、反対に外因性iNOSをiNOS発現カセットの導入によって供給 し、BH4を局所に供給することができる。外因性iNOSおよびBH4をどちら も局所に供給してもよいし、あるいはどちらも発現カセットの導入により供給し てもよい。 好ましくは、iNOSとBH4の両方を適当な発現カセットの導入により目的 の細胞に提供する。例えば、一態様においては、iNOS発現カセットとGTP CH発現カセットを共導入するが、その場合それらは別個のベクター内にあって もよい。しかしながら、好ましくは共導入されるiNOS発現カセットとGTP C H発現カセットは同一ベクター内に存在する。最も好ましくは、共導入されるi NOS発現カセットとGTPCH発現カセットは、そのそれぞれのコードポリヌ クレオチドがリボソームエントリー部位によって隔てられた発現カセットのよう な、単一の発現カセットを含む。このような共導入はiNOSとBH4の両方が 類似のカイネティックスで発現することおよび同一の組織に分布することを保証 するだろう。あるいは、発現カセットは異なるベクター内にあってもよく、一緒 に細胞に導入しても、あるいは別々に(すなわち、別個の時に、あるいは目的の 集団内の異なる細胞に)導入してもよい 上述したもののような、本発明の方法に使用するための発現カセットは、ベク ター内に含まれる。もちろん、iNOS発現カセットおよびGTPCH発現カセ ットに加えて、ベクターはまた、例えば、選択マーカー(例えば、β−galま たは毒素抵抗性を付与するマーカー)、薬理学上有効な蛋白質、転写因子または 他の生物活性物質を発現するカセットなどの、他の発現カセットを含んでいても よい。 外因性発現カセットを細胞に導入するのに適当ないかなるベクターも本発明の 方法の範囲に包含される。好ましくは、該ベクターはウイルスベクターである。 本発明の方法に従って使用されるウイルスベクターの例としてはレトロウイルス ベクター、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、ヘルペスウ イルスベクター、SV40ウイルスベクター、ポリオーマウイルスベクター、パ ピローマウイルスベクター、ピクノラウイルスベクター、ワクシニアウイルスベ クターまたは他の適切なベクターが挙げられるが、それらに限定されない。 好適な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(MoMLV) の誘導体である。本発明の方法に使用するための好適なレトロウイルスベクター は、実施例1.Cおよび1.Dにそれぞれ記載されるMFG-iNOSまたはDFG-iNOS-neo 等のMFGである。本発明の方法に使用するための好適なアデノウイルスは、実施 例1.Eおよび1.Fに記載されるようなAd-iNOSまたはAd-GTPCHである。 ウイルスベクターに加えて、標的細胞の感染により発現し得るいかなる非ウイ ルスベクターも、本発明の方法に使用することができる。好ましくは、非ウイル スベクターはプラスミドである。本発明の方法に使用するための好適なプラスミ ドベクターは、例えば、実施例1.Aおよび1.Bにそれぞれ記載されるpCIS-iNO SまたはpCIS-GTPCH等のpCISである。 当業者はベクターの核酸配列中に発現カセットを組み込むことができるだろう 。ウイルスベクター中に発現カセットを組み込む方法は当該技術分野においてよ く知られており(例えば、Sambrookら,「モレキュラークローニング:ア・ラボ ラトリーマニュアル」,第2版,コールドスプリングハーバー出版(1989)を 参照)、ダイレクトクローニング、flpリコンビナーゼやcre-loxリコンビナーゼ 系(Kilbyら,Trends in Genetics,9,413-21(1993)に総説)等のリコンビナー ゼを用いた部位特異的組換え、相同組換えおよび他の適切な組換えベクター構築 方法が挙げられる。 本発明の方法は、目的の領域(すなわち、創傷または移植片)に付随する細胞 に発現カセットを導入することを含む。該カセットのコードポリヌクレオチドの 発現を助け得る、目的領域に付随するいかなる適切な細胞も、本発明の方法に包 含される。そのような細胞は移植片組織の細胞や創傷組織の細胞のようなin sit uの細胞であってもよいし、あるいはin vitroの細胞であってもよい。 好ましくは、目的の領域に付随する細胞はin situの細胞である。すなわち、 iNOSまたはBH4はその組織生来の細胞によって目的の領域に外因的に供給 することができる。iNOS発現カセットが目的の組織の細胞に導入されると、 結果としてそれらの細胞はiNOSを発現する。目的の領域におけるiNOS活 性はiNOS触媒反応産物の局所的濃度を増加させる。GTPCH発現カセット の導入の結果、細胞内でGTPCHが発現し、目的の領域にBH4の産生が起こ って該領域内のiNOS活性を最適化する。 他の態様においては、目的の領域に付随する細胞は、初代培養中の細胞のよう なin vitroの細胞である。好ましくは、該細胞は目的の組織タイプにとって適当 な細胞である。例えば、血管内腔に生着するには、該細胞は内皮細胞または血管 平滑筋細胞であることが好ましい。これらの血管細胞の直接のソースは、例えば 、患者から伏在静脈または他のあらゆるアクセスしやすい静脈もしくは動脈の一 部を集めることによって、取得することができる。初代細胞培養の方法は当該技 術分野でよく知られている。 発現カセットを含むベクターをin vitroで細胞に導入した後、領域に付随した 細胞を目的の領域に移す。in vitroの細胞を目的の領域に移すのは公知の手段に よって達成される。例えば、本明細書に記載される方法により患者の内部組織に 移すことができる。発現カセットを含む細胞を移すさらなる方法は国際特許出願 第WO 96/00006号(Billiarら)に記載されている。 このようにして、その組織生来のものではない細胞によってiNOSまたはB H4を外因的に供給することができる。それによって外因性iNOS産生細胞が 該領域に生着し、iNOSを産生する。目的の領域におけるiNOS活性はiN OS触媒反応産物の局所的濃度を増加させる。同様に、外因性GTPCH産生細 胞が該領域に生着してBH4を産生する。 本発明の方法は、本明細書に記載する方法のように、発現カセットを含むベク ターを目的の領域(すなわち、創傷または移植片)に付随する細胞に導入するこ とを含む。細胞に発現カセットを導入するいかなる方法も、該発現カセットの産 物が該細胞内で産生される限り適当である。これらの方法はiNOS発現カセッ トおよびGTPCH発現カセットを含むベクターの導入に等しく適用される。 直接DNAインジェクション、エレクトロポレーション、カルシウム−リン酸 介在の細胞トランスフェクション、リポフェクタミン、DEAE−デキストラン 介在の細胞トランスフェクション、ポリブレン介在の送達、宿主細胞融合、マイ クロインジェクション、およびポリリジン介在の細胞トランスフェクションによ る等の、非ウイルスベクターの標的細胞へのいかなる導入手段も本発明において 適当である。そのような方法は当該技術分野でよく知られており、いくつかは国 際特許出願第WO 96/00006号(Billiarら))に記載されている。プラスミドのよう な非ウイルスベクター内の発現カセットを導入する好適な方法は、内皮細胞のよ うな標的細胞のin vitroまたはin situでのリポソームを介したトランスフェク ションによる。もし該ベクターをin vitroで導入するならば、次いで目的の領域 に付随する細胞を患者に移す。 目的の領域に付随する細胞への発現カセットの導入−ここで該カセットはウイ ルスベクター中にある−は、該細胞を該ウイルスに感染させることによって達成 される。該ウイルスが、実施例1.Cおよび1.Dに記載されるMFG-iNOSやDFG-iN OS-Neoのようなレトロウイルスの場合、例えば実施例1.Hに記載されるように 、感染力のあるウイルスの産生のためにウイルスをまず適当なパッケージング細 胞株にトランスフェクトすることができる。目的の領域に付随する細胞はin vit roまたはin situで感染させることができる。さらに、発現カセットの導入様式 はコードポリヌクレオチドが何であるかに依存しない。 感染力のあるウイルスがin vitroで細胞を感染させるのに使用される。標的細 胞をin vitroで感染させる正確な方法は使用するウイルスベクターによるが、そ のような方法は当該技術分野でよく知られている。いくつかの適切な方法が国際 特許出願第WO 96/00006号(Billiarら))に記載されている。 本発明の方法のいくつかの適用は、発現カセットをin situで導入することに 関する。in situ導入はin vivo(すなわち、創傷または移植後の移植片に)かex vivo(すなわち、移植前の移植片に)のいずれであってもよい。発現カセット を含むベクターを目的の領域に付随する細胞に送達するいかなる方法も本発明の 方法の範囲内であり、そのような送達方法はまた外因性細胞(例えば、トランス フェクトされた細胞)の目的の領域への送達にも適用される。好ましくは、ベク ター(または外因性細胞)は、該ベクターを導入するのに適当な担体、例えば、 軟膏、クリーム、ローション、ゲルやマグマ等のコロイド分散剤または他のあら ゆる許容される担体中で、目的の領域に適用することが好ましい。好適な担体は 中性の生理食塩水溶液で、他の薬理学上有効な薬剤をさらに含んでもよい。すな わち、例えば、ベクターを導入するための溶液は、栄養分の豊富な培地(例えば 、培養培地)または中性食塩水または他の適当な組成物を含むことができる。ウ イルスベクターについては、担体はウイルス力価を安定化する薬剤(例えば、グ リセロール)を含むことができる。ベクターまたは外因性細胞を含む担体は、そ の導入を促進するのに十分な期間創傷または組織と接触したままとどまっている ことが好ましい。例えば、ベクターを含む担体は、約1分間から約2時間、より 好ましくは10分から1時間、最も好ましくは約20分間から約40分間、創傷 またはex vivo組織と接触したままとどめられるだろう。多くの適用において、 担体を約30分間創傷または組織と接触したままにしておくのが最適である。 好ましくは、ベクターのin situ送達方法は、該ベクターを目的の領域に正し くターゲッティングし、該ベクターをその中にとどまらせるために、該領域を患 者の組織の残りの部分から物理的に隔離することを含む。隔離した後、目的の領 域に付随する細胞内に発現カセットを導入するのに適当なやり方で、該ベクター を該目的領域に適用する。例えば、移植片等のex vivoの組織は、患者から完全 に隔離される。したがって、ex vivoベクター導入については、ベクターはいか なる適切なやり方で、例えば、該ベクターの導入に適当な担体中で、組織に適用 してもよい。例えば、該組織をいかなる適切なインキュベーション方法によって もベクター粒子を含む担体中でインキュベートすることができる。他の組織に該 ベクターを含む溶液を灌流してもよい。 外部創傷は、その解剖学によって患者の組織の残りの部分から部分的に隔離さ れている。したがって、患者の外部(すなわち、外部創傷)への送達については 、ベクターを含む担体は、創傷に関連する場所に、創傷を覆うプラスチックフィ ルムのような適当な創傷用医療用具により保持されることによって、さらに隔離 される。 内部へのベクターのin situ送達については、目的の領域を患者の組織の残り の部分からさらに隔離することが望ましい。目的の領域を物理的に隔離するため の種々の公知の外科的手順が適当である。標的の位置によって、目的の領域を隔 離するのに適当な様々な血管内の外科的技法が利用できる。 血管内の外科的技法としては、バルーン血管形成術、血管内ステント、レーザ ー補助バルーン血管形成術、二重バルーンカテーテル法、物理的動脈内膜切除術 および血管内視鏡が挙げられるが、それらに限定されない。血管内の代替方法の 総説としては、一般に、Ahnの「血管内外科」(Vascular Surgery,A Comprehensiv e Review,W.S.Moore編,W.B.Saunders & Co.,フィラデルフィア(1993)中) を参照されたい。 いくつかのカテーテルデザインをiNOSまたはiNOS/GTPCH含有物 の患者への局所送達に利用することができる。あるカテーテルデザインは、1つ は血管の送達部位の近位に、1つは遠位にある、独立して膨張する2つのバルー ンからなる。これらのバルーンが膨張することにより、発現カセット送達用ベク ターが注入され得る、内容物を取り除かれた隔離された動脈セグメントが提供さ れる。しかしながら、この系は遠位の動脈灌流を提供できないことにより制限さ れる。Wolinskyによって開発された第二のカテーテルデザインでは、5気圧まで の加圧下に25〜100μMの孔を通じてiNOS含有担体を注入することがで きる。この灌流圧はiNOSベクターによる貫通深度を増大させ、さらに発現カ セットの導入効率を増大させる。さらに別のカテーテルデザインは、動脈壁に押 しつけられたバルーンを捕捉する膨張可能なステントを利用しており、該ステン ト材料中の空間を通じて発現カセットの壁内送達を可能にする。さらに、血管壁 により深い孔を創り、該血管壁全体により均一に発現カセットを送達することが できるようにこれらの部位へ発現カセット送達剤が流れ得るようにする鋳ばりで 、これらのステントを改変することができる。 別の送達メカニズムは、カテーテルを薬剤吸収性スポンジとして働く親水性ポ リアクリル酸ポリマーでコーティングすることである。血管形成術の手順の間に 血管を破壊することにより、ヒドロゲルが血管壁内に沈澱し、動脈の創傷部位で のベクターの持続的送達が可能となるだろう。さらに、イオントフォーレーシス 式バルーンカテーテルは、低電流を使用して細胞膜の極性を変化させ、荷電した DNA粒子の細胞内への拡散を可能にするカテーテルデザインである。これはプ ラスミドDNA発現カセット構築物用に使う可能性のある送達メカニズムである 。また、エチレン−ビニル酢酸共重合体のような薬剤から形成される生分解性ス テントも、血管組織への局在化された送達に適当である。あるいは、血管セグメ ントのターゲッティングされた部分への送達用のiNOS含有物(またはGTP CH含有物)を含む、軟膏、クリーム、ローション、ゲルやマグマなどのコロイ ド分散剤または他のあらゆる許容される担体中にステントの血管内の骨組みが浸 された血管内ステントを利用することもできる。この溶液は、in situまたはex vivoのいずれに基づく血管送達にも適用できる。 限定のためではなく、例示のために示される別の特殊な適用は、自己膨張性性 ステントの使用である。この血管内ステントは、iNOSおよび/またはGTP CH含有組換えウイルス上清を含むゲル溶液に浸し、標的血管部位に経皮的に送 達することができる。必要であれば、最初の血管形成術の後に、浸した骨組みを 標的血管部位に送達する。送達カテーテルは除去され、骨組みは慣用のバルーン で膨張させる。バルーン膨張性ステントや熱膨張性ステント等の他の種類の血管 内ステントの使用は熟練した外科医のよく知るところである。さらに、iNOS またはiNOS/GTPCH組成物の血管内送達のために、熟練した外科医はサ イズ、形状および種類の異なる数多くのバルーンカテーテルを利用することがで きる。 本発明の方法は、血管閉塞をバイパスする外科的手順と結びつけて行うことが できる。そのような手順は通常、動脈もしくは静脈を含む同種移植片もしくは異 種移植片、またはその一部分または人工導管を含む。血管バイパス手順は、移植 片の導管と血管の間に近位および遠位の吻合を形成させることを含む。2つの導 管の間の外科的創傷の正しい治癒を促進するために、iNOS発現カセットを吻 合の領域内の細胞に導入することができる。移植片の導管が人工でない(例えば 、動脈、静脈もしくはそれらの一セグメント)場合、iNOS発現カセットを移 植片内腔の細胞に導入することができる。iNOSはまた、iNOS発現カセッ トをin vitroで導入した細胞を移植片に接種することによって該移植片領域に導 入することができる。発現カセットをin vivoまたはex vivoで血管に送達するさ らなる好適な方法は、国際特許出願第WO 96/00006号(Billiarら)において特徴 付けられる外科的手順のような血管外科術を含む。 創傷治癒を促進するためのiNOS治療 一態様においては、本発明は患者における創傷の閉鎖(すなわち、治癒)の促 進方法を提供する。この方法は創傷の領域に外因性INOSを導入することを含 む。導入後、iNOSの産物が創傷の領域内で産生されて創傷の閉鎖(すなわち 、治癒)を促進する。本発明の方法を実施するために、本発明は創傷の領域内の 細胞に外因性iNOSを導入するための医薬組成物を提供する。該医薬組成物は iNOSのソース(例えば、iNOS蛋白、トランスフェクトもしくは感染した 細胞内でiNOSを産生するのに適切なiNOS発現カセットを有するベクター 、またはそのようなiNOS発現ベクターを含む細胞のいずれか)、並びにその 適切な担体を含むことができ、それらの多くは上述され、また他のものは当該技 術分野において公知である。 本発明の方法および医薬組成物は、外部(例えば、表面)および内部の創傷の 両方の閉鎖(すなわち、治癒)を促進する。本発明の方法が閉鎖(すなわち、治 癒)に有用な創傷としては、擦過傷、剥皮創、殴打傷、火傷、挫傷、射創、切創 、開放創、貫通創、穿孔創、穿刺創、排液線創、刺創、外科創、皮下創傷、接線 創傷または外傷性開口性気胸創傷が挙げられるが、それらに限定されない。好ま し くは、本発明の方法は、治癒しない外部潰瘍等のような慢性の開放創を閉鎖する のに使用される。 外因性iNOSは、例えば本明細書に記載される手段などの、いかなる適当な 手段によって創傷領域に導入してもよい。好ましくは、外因性iNOSは、iN OS発現カセットを含むベクターを該創傷に付随する細胞に導入することによっ て提供される。創傷領域内の細胞内でiNOSが発現した後、iNOSの産物が 産生されて創傷の閉鎖(すなわち、治癒)を促進する。iNOS発現カセットを 含むベクターを創傷に付随する細胞に導入することは、そのような手順が侵襲を 最小限にし、創傷領域内に局所的にiNOSの産物を供給し、軟膏、溶液もしく は他の外因性媒体の再適用を必要としないので好ましい。さらに、iNOS活性 は創傷閉鎖の間発現し続け、治癒後に不活性化するだろう。 上述のように、ベクターが導入される創傷に付随する細胞は、例えば、創傷内 の細胞や他のソースからの細胞などの、その細胞内でのiNOS発現が創傷閉鎖 (すなわち、治癒)を促進するように創傷と十分結びついたいかなる細胞であっ てもよい。一態様においては細胞は創傷の細胞であり、本発明の方法はin situ の細胞へのベクターの導入を含む。 他の態様においては、細胞は創傷の細胞ではなく、移植片のような外因性の組 織であってよく、あるいはin vitroの細胞であってよい。例えば、ある種の創傷 の治癒を促進するには、創傷に付随する細胞は皮膚移植片のような移植片内の細 胞であってよい。したがって、創傷に付随する細胞へのベクターの導入は、移植 片内の細胞にex vivoでベクターを導入することを含む。他の創傷については、 創傷に付随する細胞はin vitroの細胞であり、該細胞はiNOS発現カセットを 含むベクターを導入した後で創傷領域に導入する。 本発明の方法は、創傷を有するいかなる患者にも適用される。例えば、患者は 哺乳動物などのいかなる動物であってもよい。好ましくは、患者はヒトである。 本発明の創傷の閉鎖(すなわち、治癒)の促進方法は、最も好ましくは、上述の タイプの疾患または病態に苦しむ患者等の、NO産生が不足する患者に使用され る。すなわち、例えば実施例3で実証するように、例えばNO産生が不足する患 者の創傷領域にiNOSを導入することにより、NO不足に苦しんでいない患者 において観察されるのと少なくとも同程度のペースで創傷が閉鎖すなわち治癒す るようになる。 多くの適用において、創傷に付随する細胞へのiNOSの導入は十分であるが 、他の態様においては、iNOS酵素活性をさらに増大させることが望ましい。 iNOS活性を増進させる好適な手段は、上述のように外因性BH4を共導入す ることによる。したがって、本発明はさらに、外因性BH4を創傷に付随する細 胞に導入するための医薬組成物を提供する。該医薬組成物はBH4のソース(例え ば、BH4自体、BH4のプロドラッグ、トランスフェクトまたは感染した細胞内 でBH4を産生するのに適切なGTPCH発現カセットを有するベクター、また はそのようなGTPCH発現ベクターを含む細胞)、並びにその適切な担体を含 むことができ、それらの多くは上述され、また他のものは当該技術分野において 公知である。もちろん、iNOSとBH4を同時に送達するために、該医薬組成 物は外因性のiNOSとBH4の両方を導入するのに適切になることができる。 すなわち、該医薬組成物はiNOSのソース(例えば、iNOS蛋白、トランス フェクトもしくは感染した細胞内でiNOSを産生するのに適切なiNOS発現 カセットを有するベクター、またはそのようなiNOS発現ベクターを含む細胞 )、BH4のソース(例えば、BH4自体、BH4のプロドラッグ、トランスフェク トまたは感染した細胞内でBH4を産生するのに適切なGTPCH発現カセット を有するベクター、またはそのようなGTPCH発現ベクターを含む細胞)、並 びにその適切な担体を含むことができ、それらの多くは上述され、また他のもの は当該技術分野において公知である。 移植片拒絶を軽減するためのiNOS治療 別の態様においては、本発明は患者への移植片の移植方法を提供する。該方法 は、移植片に付随する細胞にiNOSを導入し、該移植片組織を外科的に患者に 組み込むことを含む。導入後、iNOSの産物が産生されて移植片の領域内での 血管症を軽減する。本発明の方法を実施するために、本発明は、移植片の領域内 の細胞に外因性iNOSを導入するための医薬組成物を提供する。該医薬組成物 はiNOSのソース(例えば、iNOS蛋白、トランスフェクトもしくは感染し た細胞内でiNOSを産生するのに適切なiNOS発現カセットを有するベクタ ー、またはそのようなiNOS発現ベクターを含む細胞)、並びにその適切な担 体を含むことができ、それらの多くは上述され、また他のものは当該技術分野に おいて公知である。 患者の内部に移植片を移植する外科的手順は当該技術分野における通常の技術 の範疇である。そのような手順は組織の種類や他のパラメーターによって幅広く 変化する。好ましくは、そのような手順は、移植片組織と患者の脈管構造との間 に少なくとも1つの吻合を形成することを含む。本発明は、移植片が患者の体内 で生存するのに適当な、患者への移植片の移植のためのいかなる様式の外科的手 順も包含する。 本発明の方法に従えば、iNOSは移植片の移植(implantationまたはtransp lantation)に付随する血管症を軽減または排除すべく作用する。好ましくは、 iNOS触媒活性の産物が新生脈管内膜の過形成および/または瘢痕化を阻害す ることによって血管症を軽減する。すなわち、例えば、NO、N−ヒドロキシア ルギニンおよび他のiNOS酵素活性の副産物が、例えば実施例4に記載される ように、血管内腔内の平滑筋細胞の増殖を阻害することによって血管閉塞を防ぐ ように作用する。 iNOSはいかなる適切な方法で提供されてもよいが、好ましくは、本発明の 方法は、本明細書に記載されるようなiNOS発現カセットを移植片に付随する 細胞に導入することを含む。上に示したように、移植片に付随するいかなる細胞 もiNOS発現カセットを導入するための適当な標的である。一態様においては 、移植片に付随する細胞は該移植片を含む組織内の細胞である。第二の態様にお いては、移植片に付随する細胞は移植片の領域内(例えば、吻合領域内)の患者 の細胞である。さらに別の態様においては、移植片に付随する細胞は移植片自体 の細胞でも患者の細胞でもない。すなわち、例えば、移植片に付随する細胞は、 上に示したように、iNOS発現カセットを含むベクターを導入した後に移植片 の領域に導入するin vitroの細胞であってよい。本発明の方法は、いかなる種類 の組織移植片にも適当である。移植片は、自己移植片または異系同種移植片のよ うな同種移植片であってもよいし、あるいは移植片は外来移植片(xenograft) のような異種組織片であってもよい。 好適な態様においては、移植片は、例えば動脈組織、静脈組織または心臓組織 を含む移植片などの脈管構造を含む。すなわち、例えば、大動脈移植片に付随す る細胞へのiNOS発現カセットの導入は、該移植片の領域における血管症を軽 減することにより大動脈またはその切片の患者への移植を容易にする。同様に、 例えば心臓移植手順と結びつけての、あるいは心臓弁の移植手順に結びつけての 心臓移植片に付随する細胞へのiNOS発現カセットの導入は、該移植片の領域 における脈管内膜の過形成および/または瘢痕化を軽減することにより患者への 該移植片の移植を容易にする。 他の好適な態様においては、移植片は血管組織ではなく血管新生される。例え ば、移植片は、完全な肝臓または肝臓の一部等の肝組織、腎組織、肺組織、ある いは他のそのような組織であってよい。さらに、本発明の方法に従って使用され る移植片は組織タイプの組み合わせであってもよい。すなわち、例えば、本発明 の方法の移植片は、完全な心臓−肺の組み合わせを含むことができる。さらなる 態様においては、移植片は皮膚移植片のような真皮組織を含む。 多くの適用においては、移植片に付随する細胞へのiNOSの導入は十分であ るが、他の態様においては、iNOS酵素活性をさらに増大させることが望まし い。iNOS活性を増進させる好適な手段は、上述のように外因性BH4を共導 入することによる。したがって、好ましくは、移植片の移植方法は、本明細書に 記載するようにGTPCH発現カセットの導入をさらに含むことが好ましい。本 発明はさらに、外因性BH4を移植片に付随する細胞に導入するための医薬組成 物を提供する。該医薬組成物はBH4のソース(例えば、BH4自体、BH4のプロ ドラッグ、トランスフェクトまたは感染した細胞内でBH4を産生するのに適切 なGTPCH発現カセットを有するベクター、またはそのようなGTPCH発現 ベクターを含む細胞)、並びにその適切な担体を含むことができ、それらの多く は上述され、また他のものは当該技術分野において公知である。もちろん、iN OSとBH4を同時に送達するために、該医薬組成物は外因性のiNOSとBH4 の両方を導入するのに適切になることができる。すなわち、該医薬組成物はiN OSのソース(例えば、iNOS蛋白、トランスフェクトもしくは感染した細胞 内でiNOSを産生するのに適切なiNOS発現カセットを有するベクター、ま たはそのようなiNOS発現ベクターを含む細胞)、BH4のソース(例えば、B H4自体、BH4のプロドラッグ、トランスフェクトまたは感染した細胞内でBH4 を産生するのに適切なGTPCH発現カセットを有するベクター、またはその ようなGTPCH発現ベクターを含む細胞)、並びにその適切な担体を含むこと ができ、それらの多くは上述され、また他のものは当該技術分野において公知で ある。 iNOSおよび/またはGTPCH発現カセットを含むベクターは移植に関連 するいかなる時点で移植片組織に導入されてもよい。すなわち、一態様において は、ベクターは移植片組織の患者への外科的組み込みに先立って移植片の領域に 導入される。例えば、患者への移植片の外科的組み込みに先立って、該移植片組 織をベクターを含む溶液中でインキュベートするか、該移植片組織に該溶液を灌 流させることができる。上述したもののように、インキュベーションまたは潅灌 の期間および溶液の組成は、それらが発現カセットを含むベクターの細胞への導 入に影響するようにする。 他の態様においては、ベクターは移植片組織の患者への外科的組み込みの後に 移植片の領域に導入される。すなわち、患者に移植片組織を組み込んだ後で植え 付けられた組織をターゲッティングしてベクターを送達することができる。ベク ターのin situ送達のための、上述したいかなる方法も、発現カセットを含むベ クターの送達に適当である。 本発明の方法は移植片が組み込まれる予定のいかなる患者にも適用される。例 えば、患者は哺乳動物などのいかなる動物であってもよい。好ましくは、患者は ヒトである。 組合わさった効果 好適な適用において、iNOSおよび/またはBH4の導入は、複合的且つ相 乗の可能性がある効果を生み出すだろう。すなわち、例えば、移植手術を受けて いる患者または移植片にiNOS発現カセットを含むベクターを導入すると、結 果として移植片の領域の細胞内でiNOSが発現する。iNOS発現の結果、i NOSの触媒反応産物の濃度が局所的に増加する。これらの触媒反応産物は種々 の治療効果を促進する。例えば、iNOSの触媒反応産物は、移植片と移植片の 領域内の患者の組織との間の外科的創傷(例えば、縫合線)の治癒を促進する。 さらに、iNOSの触媒反応産物は、新生脈管内膜の過形成および/または瘢痕 化を軽減することにより移植片自体の拒絶の可能性を減少させ、それによって移 植片組織の血管症および慢性拒絶を軽減する。 実施例 以下の実施例は、実験手順および本発明を実証する結果を示すものである。こ れらは単なる例示の目的で挙げたものであり、したがって、もちろん、上に詳細 に示したような本発明の範囲を制限するためのものと解されるべきではない。 図面の簡単な説明 実施例は以下に示すいくつかの図を参照する。 図1A−Bは、発現カセットを導入するための適切な非ウイルスベクターの例 として使用されたpCIS-iNOSベクター(図1A)およびpCIS-GTPCHベクター(図 1B)の模式図である。CMVはサイトメガロウイルスのエンハンサー/プロモー ターポリヌクレオチドを示す。intronはCMV由来の配列を示す。iNOSはヒトi NOSをコードするcDNAを示す。GTPCHはGTPシクロヒドロラーゼIをコ ードするcDNAを示し、SV40pAはSV40由来のポリアデニル化配列を示し、 SV40oriはSV40由来の複製ポリヌクレオチド起点を示す。DHFRはジヒドロ葉 酸還元酵素をコードするポリヌクレオチドを示し、amprはβ−ラクタマーゼをコ ードするポリヌクレオチドを示す。 図2は、iNOS発現カセットを導入するのに適切なレトロウイルスベクター の例として使用されたMFG-iNOS組換えレトロウイルスベクターの模式図である。 IRES断片はポリシストロニックmRNAの翻訳を可能にする。LTRはMoMLV ウイルスのロングターミナルリピートを示す。iNOSはヒトiNOSをコードする cDNAを示す。 図3は、MFG-iNOS組換えレトロウイルスベクターを構築するのに使用された方 法を示す流れ図である。 図4は、iNOS発現カセットを導入するのに適切なレトロウイルスベクター の例として使用されたDFG-iNOS-neo組換レトロウイルスベクターの模式図である 。Neorはネオマイシン耐性をコードする。IRES断片はポリシストロニックmRN Aの翻訳を可能にする。LTRはMoMLVウイルスのロングターミナルリピート を示す。iNOSはヒトiNOSをコードするcDNAを示す。 図5は、DFG-iNOS-neo組換えレトロウイルスベクターを構築するのに使用され た方法を示す流れ図である。 図6A−Cは、非感染の、または動脈の傷に曝露してDFG-iNOS-neoまたは MFG-lacZのいずれかで感染させた培養ブタ大腿動脈におけるNO2 -+NO3 -の産 生(図6A)、cGMPの産生(図6B)および筋脈管内膜の厚さ(図6C)を示 すチャートである。 図7A−Cは、非感染の、または動脈の傷に曝露してDFG-iNOS-neoまたはMFG- lacZのいずれかで感染させた培養ヒト脛骨および冠状動脈におけるNO2 -+NO3 - の産生(図7A)、cGMPの産生(図7B)および筋脈管内膜の厚さ(図7C )を示すグラフである。 図8は、非感染の、またはAd-iNOSもしくはAd-lacZで感染させたラット大動脈 移植片における同種移植片血管症に及ぼす発現カセット導入の効果を示すグラフ である。 実施例1 全RNA抽出、ノーザンブロット、サザンブロット、ウェスタンブロット、P CR(RT−PCRを含む)、ベクター構築、ダイレクトクローニング技術等の、 多くの手順は、当業者が日常的に実施している技術である(例えば、一般に、Sam brookら,Molecular Cloning,A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Labo ratory,Cold Spring Harbor,NY(1989);Gellerら,Proc.Natl.Acad.Sci.US A,90,522-26(1993);Towbinら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,76,4350(1979 );Brennerら,BioTechniques,7,1096-1103(1989)を参照)。したがって、それ らについてはここでは示さない。しかしながら、本発明の方法を実施するための ベクターの例、並びにより詳細な研究に使用されるモデルの創製に関する除法を 以下に示す。 発現カセットを含む以下のベクターを、実施例2−4に記載される実験に使用 した。それらは、本発明の方法に使用するのに適当なベクターのほんの一例を示 しているにすぎない。さらに、ベクター中に使用された発現カセット自体、上で より詳細に述べたような、プロモーターおよびコード配列の多くの可能性のある 組み合わせのわずかいくつかを示しているにすぎない。 A.pCIS-iNOS 例示の非ウイルスベクターは図1Aに示すpCIS-iNOSである。おおよそ4.1 kb(すなわち、bp 47-4145)のXbaI-XbaI iNOSポリヌクレオチドを、p CISベクターのCMVエンハンサー/プロモーター配列およびSV40ポリア デニル化配列に機能的に連結するように、pCISポリリンカー内のXbaI部位に クローニングした。さらなるポリヌクレオチドとして、5’から3’方向に、C MVイントロン、DNA断片の連結のためのポリリンカー配列、SV40複製起 点、ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)cDNAおよびアンピシリン耐性を付与 するためのβ−ラクタマーゼ発現カセットを含む。 したがって、iNOS発現カセットは、iNOSポリヌクレオチドに機能的に 連結したpCISのCMVエンハンサー/プロモーターを含む。この発現カセッ トは、結果として一時的トランスフェクションアッセイにおいて高いiNOS活 性を生じる。 B.pCIS-GTPCH GTPCH発現カセットを含むベクターは図1Bに示すpCIS-GTPCHである。ヒ トGTPCH cDNAを、ヒトGCH−1の配列(Togariら,Biochem.,Biop hys.Res.Comm.,187,359-65(1992))に基づいて設計したプライマーを用いて PCR増幅した。GTPCHをコードするXbaI-NotI断片をpCISポリリンカ ーにサブクローニングした。得られたプラスミドpCIS-GTPCHは機能的な発現プラ スミドであることが分かった。コントロール発現プラスミドpIEP-lacZはβ−ガ ラクトシダーゼのcDNAを含む(ピッツバーグ大学のP.Robbinsより供与された )。 したがって、GTPCH発現カセットはGTPCHポリヌクレオチドに機能的 に連結したpCISのCMVエンハンサー/プロモーターを含む。この発現カセ ットは、結果として一時的トランスフェクションアッセイにおいて高いGTPC H活性を生じる。 C.MFG-iNOS 例示のレトロウイルスベクターは図2に示すMFG-iNOSである。このベクター中 の発現カセットはiNOSをコードするポリヌクレオチドに機能的に連結したウ イルスLTRプロモーターを含む。 図3に示すように、MFG-iNOSは、ヒト肝細胞iNOS cDNA構築物と、複 製欠損となるようにpolおよびenv蛋白をコードするDNA配列を欠失させた単純 化したMoMLVベクターであるMFGとを出発材料として構築された。gag配 列の大部分も欠失している。したがって、このベクター中の発現カセットは、i NOSをコードするポリヌクレオチドに機能的に連結したウイルスLTRプロモ ーターを含む。 ヒト肝細胞iNOS cDNAをレトロウイルスベクターMFGのNcoIおよび BamHIクローニング部位に挿入した。簡単に言えば、MFGベクターは、5’Nco I部位および3’BamHI部位からなるユニークなクローニング領域を有する。 PCRプライマーを用いてiNOS cDNAのbp205に点変異を生じさせ、 ATG開始コドンを組み込んだNcoI部位を作製した。bp205のNcoI部位からbp105 9のEcoRI部位にわたるiNOS cDNAのPCR産物の5’断片を単離した。 iNOS cDNAをbp3705でユニークに切断するAfiIIを用いて、pBScript-iN OSを線状化することにより、3’BamHI部位を生じさせた。この制限部位はiN OS終止コドンから約40bp下流に位置する。次いで、BclIリンカーを線状化 したプラスミドに連結した。EcoRIおよびBamHIで二重消化することにより、bp 1 060(EcoRI)からbp 3710(BclI)までのiNOS cDNAの3’断片を単離し た。BclIの突出はBamHIによって生じる突出と相補的である。次い で、MFG、5,NcoI部位を有する5,PCR産物および3’BclIリンカーを有す る3’断片の間で3つの部分のライゲーションを行った。 該ライゲーション混合物で大腸菌を形質転換し、アンピシリン選択培地上で育 てた。形質転換体を単離し、正しく再構成されたMFG-iNOS構築物をスクリーニン グした。1つの正しい形質転換体を単離し、、ラージスケールのプラスミドDN A調製を行った。 MFG-iNOSのウイルス上清を用いてin vitroで内皮細胞を感染させ、感染後48 〜72時間にiNOS活性を調べて、このウイルスによる発現カセットの導入に より外因性の生物活性iNOSの産物を送達できることを実証した。 D.DFG-iNOS-neo このMFG-iNOS含有レトロウイルス構築物は、ネオマイシン耐性選択マーカーを 含む(図4参照)。したがって、このベクター中の発現カセットはiNOSをコー ドするポリヌクレオチドに機能的に連結したウイルスLTRプロモーターを含む 。 MFGレトロウイルスベクターは、先に内部リボソーム導入部位(IRES) を含むように工作された後、MFGの3’BamHIクローニング部位にネオマイシ ン耐性発現カセット(Neor)が挿入されている。 IRES配列は、単一のポリシストロニックmRNAからの複数の蛋白産物の 翻訳を可能にする。図5に示すように、このMFGIRES-Neorプラスミドを制限酵素 SalI(MFGのNcoIクローニング部位の約3000bp上流を切断する)および BamHIで消化した。IRESとNeorに付着したMFGバックボーンの大部分を 含む大きい方の断片を精製した。先に構築したMFG-iNOSベクターもSalIとEcoRI で消化し、iNOS cDNAの5’部分を含む3.7kb断片を単離した。i NOS cDNAの3’末端はMFG-iNOSを構築するのに使用したBclIリンカーを 有する同一の3’断片であった。MFG-IRES-Neor、iNOS cDNAの5’末 端を 含む5’SalI-EcoRI断片およびBclIリンカーを有する3’iNOS cDNAの 3つの部分のライゲーションを行った。次いで、ライゲーション混合物を大腸菌 に形質転換し、アンピシリン耐性の形質転換体を選択した。正しく配向した構築 物(DFG-iNOS-Neo)を有するそのような形質転換体を単離し、ラージスケールの プラスミド調製を行った。 DFG-iNOS-Neoのウイルス上清を用いてin vitroで内皮細胞を感染させ、感染後 48〜72時間にiNOS活性を調べて、このウイルスによる発現カセットの導 入により外因性の生物活性iNOSの産物を送達できることを実証した。 E.Ad-iNOS iNOS発現カセットを含む例示のアデノウイルスベクターはAd-iNOSである 。Ad-iNOS中の発現カセットはiNOSをコードするポリヌクレオチドおよびS V40ポリA配列に機能的に連結したCMVプロモーター/エンハンサーを含む 。 アデノウイルスゲノムはサイズが大きいので、組換え操作の前に2つの別個の プラスミドに分割する必要がある。該ゲノムの5’部分を担持するプラスミドを 、iNOS cDNAを担持するアデノウイルスプラスミドの構築に使用した。 アデノウイルスゲノムのE1領域を先にこのプラスミドから欠失させ、その位置 に全長iNOS cDNAをCMVエンハンサー/プロモーター複合体と一緒に 挿入した。このプラスミドを作製後、アデノウイルスゲノムの残りの部分を担持 するプラスミドとともに293細胞に共トランスフェクトした。これら細胞は構 成的にE1発現カセット産物を発現し、したがってE1を欠失した構築物から感 染力のあるアデノウイルス粒子をパッケージングすることができる。 トランスフェクションの後、細胞内組換えが起こってiNOS cDNAを含 む全長アデノウイルスゲノムが生じる。次いで、感染力のあるAd-iNOS粒子が作 られ、溶菌プロセスを通じて293細胞から放出されるので、培養上清を回収す る。この上清をショ糖密度勾配(sucrose banding)にかけて精製し、Ad-iNOSウ イルス粒子を濃縮する。ウイルスは長期間−80℃で保存することが出来る。 実験を受けたことがない細胞を感染させ、iNOS発現を導入し得るかどうか について、Ad-iNOS上清を種々の細胞種で試験した。これらの細胞には、ヒトの 平滑筋細胞、内皮細胞、および肝細胞の細胞株、並びにラットの平滑筋細胞(R SMC)および初代肝細胞が含まれる。すべての細胞が、効率のレベルは異なる が、首尾良くAd-iNOSに感染した。高レベルのiNOS発現と一酸化窒素合成が 試験したすべての細胞について検出され、最大の一酸化窒素合成は肝細胞におい て起こった。これらの結果は、Ad-iNOSが、機能的なiNOS発現カセットを首 尾良く導入する機能的なウイルスベクターであることを実証した。 F.Ad-GTPCH GTPCH発現カセットを含む例示のアデノウイルスベクターはAd-GTPCHであ る。Ad-GTPCH中の発現カセットは、GTPCHをコードするポリヌクレオチドに 機能的に連結したCMVプロモーター/エンハンサーを含む。該ベクターはAd-i NOSと同様にして構築された。 実験を受けたことがない細胞を感染させ、GTPCH発現を導入し得るかどう かについて、Ad-GTPCH上清を種々の細胞種で試験した。すべての細胞が、効率の レベルは異なるが、首尾良くAd-GTPCHに感染し、高レベルのGTPCH発現とB H4が試験したすべての細胞について検出された。これらの結果は、Ad-GTPCHが 、機能的なGTPCH発現を首尾良く導入する機能的なウイルスベクターである ことを実証した。 G.コントロールベクター コントロールレトロウイルスベクター、MFG-lacZおよびBag-lacZは以前に記載 されている(Zitvogelら,Human Gene Ther.,5,1493-1506(1994);Priceら,P roc.Natl.Acad.Sci.USA,84,156-60(1987))。どちらの構築物もβ− ガラクトシダーゼ発現カセットを担持するが、Bag-lacZはさらにNeo発現カセ ットを担持する。コントロールアデノウイルスベクタ−Ad-lacZは、Ad-lacZがl acZ発現カセットを含むことを除いて、Ad-iNOSおよびAd-GTPCHベクターと同 様である。 H.複製欠損レトロウイルス保存株の製造 実施例1.Cおよび1.Dのレトロウイルス構築物を、標準のリン酸カルシウ ムによるトランスフェクション手順を用いて、CRIP細胞パッケージング株( Danos and Mulligan,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,85,6460-64(1988))にト ランスフェクトした。ウイルスベクターDFG-iNOS-Neoは合成抗生物質G418に 対する抵抗性を付与し得る。したがって、DFG-iNOS-Neoでトランスフェクトされ たCRIP細胞をG418耐性に基づいて選択した。 DFG-iNOS-Neoプラスミドを、一時的エコトロピックパッケージング細胞株BO SC23(Pearら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90,8392-96(1993))に、リ ン酸カルシウムトランスフェクションした。トランスフェクションから72時間 後にウイルス上清を回収してCRIP細胞(Danos and Mulligan,上述)を感染 させるのに用い、安定なアンホトロピック産生細胞株を作製した。CRIP細胞 を8μg/mlポリブレンを含むBOSC23ウイルス上清とインキュベートし 、次いでG418(750μg/mlジェネティシン)を用いて選択した。BO SCウイルス上清は105PFU/mlの計算力価を有していた。個々のG41 8耐性CRIPコロニーを単離し、iNOS発現の間接的尺度として亜硝酸塩( NO2 -)産生をスクリーニングした。最高レベルのNO2 -を生成するコロニーで のウイルス産生を、CRIP−DFG-iNOS-Neo上清の系列希釈で感染させた後のG 418耐性NIH3T3コロニー数により試験した。複製能力のあるヘルパーウ イルスについてBAG流動化アッセイを、以前に記載されたようにして実施した (Danos,「レトロウイルスパッケージング細胞株の構築」,Collins,M.(編), Methods in Molecular Biology,Vol.5,Practical Molecular Virology,Vira lVectors for Gene Expression,Humana Press Inc.,Clifton,N.J.pp.17-27( 1991))。 I.NO2 -/NO3 -産生の測定 直接的iNOS酵素アッセイは、記載されるように(Bredtら,Nature,351,7 14-18(1991))、[3H]−アルギニンの[3H]−シトルリンへの変換を測定する 。NO2 -+NO3 -レベルは、Griess反応(Greenら,Anal.Biochem.,126,131- 37(1982))に基づいて自動化された手順を用いて培養上清中で測定する。 J.iNOS発現の検出 iNOS発現カセットが、導入された細胞内で機能するかどうかを調べるため に、単離した全RNAについてRT−PCRを実施する。 50mM トリス塩酸(pH8.3)、75mM KCl、3mM MgCl2 、1.0mM dNTPs、10mM DL−ジチスレイトール、10単位 ヒ ト胎盤RNAaseインヒビターおよび200単位 MoMLV逆転写酵素を含 む10μl容量の全RNA300ngについて、37℃で60分間、第一のcD NA鎖合成を行う。10mM トリス塩酸(pH8.3)、50mM KCl、2 00μM dNTP、1.5mM MgCl2、各100pM PCRプライマ ーおよび1.25単位 Taq DNAポリメラーゼ中にcDNA(100ng )を合わせて50μlとし、変性94℃、1分、アニーリング57℃、2分およ び伸長72℃、3分、40サイクルでPCR増幅を行った。 iNOSオリゴヌクレオチドプライマーはヒト肝細胞iNOS cDNA配列 を特異的に認識し、齧歯類の配列は検出しない。1995年11月21日付でBilliarら に発行された合衆国特許第5,468,630号に示されるように、18bpの5’プラ イマーはiNOS cDNAのbp 3376-3393にわたり、18bpの3’プライ マーはiNOS cDNAのbp 3674-3691にわたる。予測されるPCR産物は3 16bpである。β−アクチンメッセージについてのRT−PCRはコントロー ルとしての役割を果たす。β−アクチンPCR産物は652bpの長さがある。 K.ノックアウトマウスのソース 機能的なiNOS遺伝子を欠くマウス系統(iNOSノックアウトマウスまた はKOマウス)マウスが記載されている(MacMickingら,Cell,81,641-50(199 5))。この系統を実施例4に記載される実験に使用した。 L.統計学的解析 表1におけるNO2 -、NO2 -+NO3 -およびcGMP、並びに筋肉脈管内膜の 厚さに関する数値は平均値±標準偏差(SD)で表している。差の有意性はAN OVA検定を用いて決定した。p値<0.01のとき統計学的に有意であると確 定した。 表2におけるGTPCH活性、細胞内ビオプテリンレベルおよびNO2 -に関す る数値は平均値±SEMで表している。GTPCH活性および細胞内ビオプテリ ンレベルについての差の有意性は対t検定を用いて決定し、p値<0.05のと き統計学的に有意であるとした。NO2 -レベルの統計学的解析は標準的ANOV A検定を用いて決定した。p値<0.01のとき統計学的に有意であると確定し た。 表3における創傷閉鎖速度に関する数値は平均値±SEMで表している。WT 群およびKO+Ad-iNOSに対するKOマウスの創傷閉鎖の差の有意性はANOV A検定を用いて決定し、p値<0.001のとき統計学的に有意であるとした。 KO+Ad-lacZマウスの統計学的解析はANOVA検定を用いて決定し、p値< 0.01のとき統計学的に有意であるとした。 実施例2 本実施例に記載される実験は、iNOS活性が外因性BH4の供給により増進 することを実証する。 最初の実験では、GTPCH発現カセットをin vitroで細胞に導入し発現させ 得ることが示された。さらに、iNOS活性には外因性BH4のソースが必要で あることが観察され、GTPCH発現カセットの導入は、低効率であっても、精 製したBH4を導入するのと同じぐらい有効であった。細胞培養への外因性BH4 の供給には、すべての細胞に発現カセットを導入したり、トランスフェクトされ た細胞とトランスフェクトされていない細胞とが直接接触したりする必要がない ことが実証された。すなわち、GTPCHを発現し、該コファクターを合成する ほんのわずかな細胞が、大きな細胞集団の中でiNOS活性を最適に維持するこ とができる。 NIH−3T3細胞の培養 NIH3T3細胞を、記載されるように(Tzengら,Sugery,120(2),315-21( 1996))培養した。ラット大動脈平滑筋細胞を記載されるように(Davisら,JCel l.Physiol.,159,399-406(1994))胸部大動脈外植片から培養し、記載される ように(Tzengら,Sugery,12O(2),315-21(1996))第2〜8継代の間で使用し た。 3T3−iNOSは、以前に記載されるように(Tzengら,Proc.Natl.Acad .Sci.USA,92,11771-75(1995))ヒトiNOSを安定に発現するように工作さ れたNIH3T3である。NIH3T3細胞をDFG-iNOSレトロウイルスに感染さ せ、次いで合成ネオマイシンG418中で選択してヒトiNOSを発現する細胞 集団を得た。3T3細胞はGTPCH活性を欠き、BH4欠損である。これらの 細胞では豊富なレベルのiNOS蛋白が発現するが、NO合成はBH4が培養培 地に供給されて初めて検出され得る。 リポソームトランスフェクション トランスフェクションの24時間前に、細胞を6ウェルプレートに1×105 細胞/ウェルの密度で継代した。3T3細胞については、各ウェルの細胞をOPTI MEM-ITM培地中の1μgプラスミドDNAおよび6μgリポフェクタミンTMの混 合物で5時間トランスフェクトした。ラット平滑筋細胞(RSMC)については 、7μgのリポフェクタミンTMに対して1μgのDNAを用いた。インキュベー ション期間の後、トランスフェクション溶液を除去して通常の増殖培地に置換し た。トランスフェクション効率はpIEP-lacZでトランスフェクトした細胞のX− gal染色により計算した。すべての研究はトランスフェクション後24〜72 時間に実施した。 RNAの単離およびノーザンブロット分析 pCIS-GTPCHまたはpIEP-lacZでトランスフェクトした3T3−iNOSおよび RSMCから、RNAzol Bを用いてトランスフェクション72時間後に細 胞の全RNAを回収した。RNAサンプル(20μg)を0.9%アガロースゲ ル上で電気泳動し、GeneScreenTMにブロッティングした。プレハイブリダイゼー ション後、メンブランを記載されるように(Gellerら,Proc.Natl.Acad.Sci .USA,90,522-26(1993))DNAプローブにハイブリダイズさせた。800bp のヒトGTPCH cDNA断片をプローブとして使用した。GTPCHを構成 的に発現するヒト肝細胞がら単離したRNAをヒトGTPCHのポジティブコン トロールとした。18S rRNAを相対的RNAローディングのコントロール として用いた。 GTPCH酵素活性と細胞内ビオプテリンの測定 トランスフェクションの48時間後、NIH−3T3細胞をトリプシン処理し てGTPCH酵素活性測定のために回収した。トリプシンを胎仔ウシ血清により 不活性化し、細胞をHanks緩衝液で洗浄した。次いで、細胞を溶解して細胞質の GTPCH活性を以前に記載されたようにして測定した(Hatakeyamaら,J.Biol .Chem.,264,21660-64(1989))。細胞内の全ビオプテリン測定については、細 胞を0℃、暗所で60分間0.2N過塩素酸で処理した。上清を集めて、以前に 記載されたように(Fukushiamら,Anal.Biochem.,132,6-13(1983))全ビオプ テリン(BH4+BH2,+ビオプテリン)を試験した。細胞を0.1N NaOH で溶解して蛋白質濃度をBCA蛋白アッセイ(Pierce)を用いて測定した。ウシ 血清アルブミンの系列希釈をスタンダードとした。 NO2 -およびNO3 -産生のアッセイ トランスフェクションの24時間後、培養培地を新鮮培地に置換し、細胞をさ らに24時間培養してその上清をアッセイした。測定はまた、L−NMA(1m M)、BH4(100mM)およびメトトレキサート(MTX12.5mM)の存 在下で行った。次いで、各ウェル中の細胞を0.1MNaOHで溶解した。蛋白 質濃度はBCA蛋白アッセイを用いて定量した。 同一細胞におけるGTPCHとiNOSの共発現の必要性を調べるために、3 T3細胞をpIEP-lacZまたはpCIS-GTPCHのいずれかでトランスフェクトした。5 時間のトランスフェクション期間の後、培地交換して該細胞に1×105細胞/ ウェルの3T3または3T3−iNOSを重層した。細胞を一夜接着させて24 時間後にNO2 -レベルを測定した。 GTPCH発現カセットの導入効率 3T3細胞をRSMCと一緒に用いてGTPCH発現カセットの導入効率を試 験した。3T3、3T3−iNOSおよびRSMCをリポフェクタミントランス フェクションすると、pIEP-lacZでトランスフェクトした細胞におけるβ−ガラ クトシダーゼ活性についてのX−gal染色により測定すると、およそ1%の導 入効率であった。齧歯類GTPCHと交叉ハイブリダイズするヒトGTPCH c DNAプローブを使用したノーザンブロット分析により、3T3−iNOSおよ びRSMCのいずれの群にも内在性GTPCHの発現がないことが明らかとなっ た。内在性GTPCH転写産物は、GTPCHの豊富なソースであるヒト肝細胞 において見られるように3kbを越える長さがある。しかしながら、組換えGT PCH mRNAはサイズにしておよそ900bpの長さであり、pCIS-GTPCHで トランスフェクトした細胞にのみ検出された。ラットGTPCH cDNAプロ ーブを用いては検出できないより大きな1.2kbmRNAシグナルは、すべて の群で検出された。これらのデータは導入されたGTPCH発現カセットが首尾 よく転写されることを示している。 機能的なGTPCH酵素が生成され得ることを確認するために、GTPCH酵 素活性の測定を行い、表1にまとめている。コントロールでトランスフェクトし た3T3細胞は均一にGTPCH活性を欠くが、pCIS-GTPCHでトランスフェクト した細胞は30〜170pmol/時間/mg蛋白の間で変動する活性レベルを 示し、これらは構成的にGTPCHを発現する肝細胞で測定されるのに匹敵する 強さである。 3T3タイプの細胞およびRSMCへのGTPCH発現カセット導入により生 じた細胞内ビオプテリン(BH4+BH2+ビオプテリン)も表1にまとめている 。細胞種にかかわらず、PCIS-GTPCHでトランスフェクトした細胞において、細胞 内の全ビオプテリン濃度に劇的な増加が測定された。これらのデータは低効率の GTPCH発現カセットの導入の結果、高レベルの機能的GTPCHの発現が起 こり、RSMCおよび3T3細胞において、結果として顕著な細胞内ビオプテリ ンの生成を伴う新たな(de novo)BH4生合成経路を完成させることを示してい る。 表1 GTPCHおよび全ビオプテリン トランスフェクトしたNIH3T3およびR SMC 数値は平均値±標準誤差である,n=3,3回の別個の実験を表す pIEP-lacZでトランスフェクトしたコントロール細胞に対して pIEP-lacZでトランスフェクトしたコントロール細胞に対して BH4はGTPCH発現カセットの導入により供給することができる GTPCH発現カセットの導入がiNOS活性を再構成する能力を3T3iN OS細胞において調べた。3T3−iNOS細胞をpIEP-lacZまたはpCIS-GTPCH のいずれかでトランスフェクトし、その後のNO合成を培養上清中のNO2 -の蓄 積によって測定した。GTPCHの発現がこれらの細胞においてiNOS活性を 維持する効率を、外因性BH4の補充により達成される最大のNO合成と比較し た。 3T3−iNOSをpIEP-lacZでトランスフェクトした結果、ほとんどNO2 - の蓄積は起こらず(3.9+0.4nmol/mg蛋白/24時間)、外因性BH4 に対する応答(223.6+18.9)を減じなかった。対照的に、pCIS-GTPCH でトランスフェクトした細胞は、外因性BH4により達成されるのに匹敵するレ ベルのNO2 -を生成した(それぞれ、176.1±3.8対210.2±10. 0)。トランスフェクションの効率が低いので、この結果は驚くべきことであっ た。低効率のGTPCH発現カセット導入が細胞集団内のiNOS活性を持続さ せる MTXは、BH4の分解産物であるジヒドロビオプテリン(BH2)を活性型の コファクターに変換し直すことができるジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)を阻 害する。低効率のGTPCH発現カセット導入が細胞集団全体におけるiNOS 活性を持続させ得るメカニズムを示すために、MTXを増殖培地に添加した。 MTXは、BH4の補充により回復するiNOS活性の量を5倍よりも大きく 減少させ、外因性BH4の大部分がDHFRによる代謝を必要とする形態で細胞 に入ることを示した。pCIS-GTPCHでトランスフェクトした3T3iNOS細胞に おいては、MTXの効果はそれほど明白ではなく、iNOS活性を50%減少さ せたにすぎず、細胞内で合成されたBH4はBH4として他の細胞に到達し得るこ とを示唆した。放出されたビオプテリンを含んでいるはずの、GTPCH発現3 T3細胞から回収した条件付き培地で3T3−iNOS細胞を培養すると、最大 のiNOS活性の25%しか再構成されなかった。 直接的な細胞と細胞の接触は必要ではない 3T3iNOS細胞をpIEP-lacZまたはpCIS-GTPCHプラスミドのいずれかでト ランスフェクトした3T3とともに培養することにより、BH4の導入に直接的 な細胞と細胞の接触が必要かどうかを調べた。3T3−iNOS細胞をpIEP-lac Zでトランスフェクトした3T3細胞と共培養すると、NO2 -の蓄積は最小であ り、共培養プロセスは内因性のGTPCH活性を刺激しないことを示唆した。し かしながら、3T3−iNOS細胞をpCIS-GTPCHでトランスフェクトした3T3 細胞と共培養すると、最大のiNOS活性を回復し、この活性は外因性BH4に よってさらに増大することはなかった。 これらの観察は、BH4の生合成の実現のためにiNOSと同一細胞内に存在 する必要がないことを示す。GTPCHを発現し該コファクターを合成するほん のわずかな細胞が、大きな細胞集団内のiNOS活性を最適に維持することがで きる。 B.iNOSが介在するin vivoでの血管閉塞軽減の増進 in vivoでBH4を補充することによってiNOS発現カセット送達後に合成さ れる一酸化窒素量を最大にするために、iNOS送達部位にin vivoでAd-GTPCH をトランスフェクトする。 実施例3に記載されるように、受傷したラット頸動脈にiNOS発現カセット を送達するのと同時に、Ad-GTPCHを107pfu/mlの力価で外頸動脈を通じ て総頸動脈に注入し、60分間放置してインキュベートさせる。インキュベーシ ョン期間の後、ウイルスを取り除き、外頸動脈を繋いで、総頸動脈を通じての血 流を回復させる。色輪の切開を閉じて動物を蘇生させる。14日間インキュベー トした後、ラットを殺して両方の頸動脈を分子的および組織学的研究のために採 取する。 AD-GTPCHが感染部位におけるGTPCHの外因性の発現を妥当に促進すること を実証するために、採取した動脈をiNOS、GTPCHおよびLac−Zの発 現についてアッセイする。さらに、外因性GTPCHが外因性iNOSの治療効 果を最適化することを実証するために、iNOSのみとAd-lacZについての筋肉 脈管内膜の厚さに関するデータを、共トランスフェクトした動脈についてのデー タと比較する。 実施例3 本実施例に記載される実験では、創傷の領域への外因性iNOSの導入が創傷 の閉鎖すなわち治癒を促進することを実証する。該実験は、創傷に付随する細胞 にiNOS発現を含むベクターを導入することにより、内部創傷および表面創傷 の両方の治癒が促進されることを実証する。 A.Ex vivoモデル化 創傷に付随する細胞にin situで導入された外因性発現カセット由来のiNO S発現を調べるためのモデルとして、受傷した外植片を使用した。さらに、これ らの実験ではiNOS発現カセットの導入が内部創傷の治癒を促進する能力につ いて検討した。 ブタ大腿動脈 麻酔した(ペントバルビタールナトリウム,4mg/kg)家畜のブタから、 両側の鼠径部の切開を通じて大腿動脈を採取し、直ちに無菌のリン酸緩衝生理食 塩水に浸漬した。動脈血管外膜をゆっくりと解剖して遊離し、いくつかの血管を 、4-フレンチ(4-French)バルーンカテーテルを30秒間10気圧に膨らませる ことにより均一に傷つけた。すべての動脈を長軸に沿って開き、1cm長の切片 に分割し、以前に記載されたように(Takeshitaら,J.Clin.Invest.,93,652- 61(1994))、DMEM、20%FCS、100単位/ml ペニシリン、100 μg/ml ストレプトマイシンおよび4mM L−グルタミン酸塩中、37℃ で培養した。 培養日に、いくつかの動脈切片を、ポリブレン(8μg/ml)を添加したDF G-iNOS-NeoまたはMFG-lacZのいずれかのウイルス上清(どちらも、力価106P FU/ml)2mlと6時間インキュベートした。感染後、血管を新鮮な培養皿 に移してあらゆる外植された細胞を除去し、毎日培地交換をしながら計14日間 器官培養で維持した。DFG-iNOS-Neoでトランスフェクトした血管からのNO2 -+ NO3 -の放出がBH4依存的であることを最初に観察した後、BH4(100μM )をすべての培養に毎日を基準にして添加した。いくつかの血管プレパラートに はL−NMA(0.5mM)を添加した。14日目にNO2 -+NO3 -およびcG MP測定のために培養上清を回収した。cGMPレベルは市販のラジオイムノア ッセイで測定した。 MFG-lacZの感染効率を評価するために、血管切片を0.5%グルタルアルデヒ ドで30分間固定し、β−ガラクトシダーゼ活性についてX−galで染色した 。DFG-iNOS-Neo切片を4℃で1時間、2%パラホルムアルデヒドで固定し、4℃ で一夜、30%ショ糖中で凍結保護した。次いで、血管をHistoFreezeTM200 0で急速凍結して5μM凍結切片を切り出した。切片をスライドガラス上にマウ ントし、2%パラホルムアルデヒド/0.1%Triton-X100で透過性を増し、5 %ヤギ血清でブロッキングした後、先にウェスタンブロット分析に使用した抗マ ウスiNOSモノクローナル一次抗体とインキュベートした。イムノペルオキダ ーゼで抗体染色を可視化した。筋肉脈管内膜の厚さを測定するために、半連続切 片をアクチンに結合するローダミンファーロイダンと60分間インキュベートし た。これらのプレパラートを間接蛍光顕微鏡法で可視化し、コンピューターに接 続したソニーDXC930により記録した。OptimasTMプログラム(Optimal Cor p.;Seattle,WA)を用いて、各血管切片の長さに沿って25のランダムな部位 での新生脈管内膜の厚さを定量し、全測定の平均を計算した。 いくつかの血管をポリトロンでホモジナイズし、実施例2に記載されるように 、RNAzolを用いてRNAを抽出した。実施例1.Jに記載されるように、 ヒトiNOSのPCR増幅を実施した。DFG-iNOS-Neoウイルスに特有のNeo mRNAについてのPCR増幅を、iNOS導入遺伝子の発現の別のマーカーと して実施した(Neo PCR産物=728bp)。PCR産物を1.5%アガロ ースゲル上で可視化した。 ヒト動脈 心臓移植を受けている患者の摘出された心臓からヒト冠状動脈を抜き取った。 摘出直後に、左前方の下行冠状動脈を左心室から鋭く切り裂いた。下肢切断術を 受けている患者から切断直後に前方および後方の脛骨動脈を得た。すべての血管 を直ちに通常の食塩水溶液中においた。2または4フレンチカテーテルを血管切 片中に入れ、1ccシリンジから食塩水で膨らませ、30秒間バルーンを膨らん だ状態に保った。無菌条件下で動脈血管外膜を血管切片から鋭く切り裂いた。次 いで、血管を1cmの切片に分け、器官培養系に置床した。該器官培養系は20 %胎仔ウシ血清、2mM L−グルタミン、100単位/ml ペニシリンおよ び100μg/ml ストレプトマイシンを添加したDMEMを含んでいた。 いったん器官培養系に置床すると、培地は毎日交換した。5日目に、血管を DFG-iNOS-Neoで感染させた。106CFU/mlを含むウイルス上清1mlをト ランスフェクトする各血管に加えた。翌日、ウイルス上清を除去し、基本培地溶 液を器官浴に加えた。各ウェルに100μM BH4を添加して毎日培地交換を繰 り返し実施した。14日目に培地を回収して全亜硝酸塩および硝酸塩、並びにc GMPのアッセイを行った。次いで、血管を組織学的分析のために凍結する。 動脈の受傷後および続く14日間の培養後の中間層の厚さを調べるために、血 管を5μmの切片に細分した。血管を1%PBSで2回洗浄し、ローダミンファ ーロイダンで60分間染色した。切片を1%PBSで再度洗浄し、カバーガラス で覆った。上述のように切片を調製し調べた。 培養血管におけるiNOSの発現 バルーンカテーテルで血管の受傷を誘発し、受傷5日後にウイルスに感染させ た後、培養14日目に測定すると、DFG-iNOS-Neoに感染した動脈切片は受傷して いない血管またはMFG-lacZに感染した切片に対して3〜4倍多いNO2 -+NO3 - を放出した(表2)。より劇的なことには、DFG-iNOS-Neoに感染した動脈によるc GMPの放出は、受傷していない血管切片または受傷したコントロールの血管切 片において測定されるよりも15倍を超える増大を示した。培養培地にL-NM Aが含まれると、NO2 -+NO3 -とcGMPの放出はどちらも阻害された。 感染した動脈切片におけるβ−ガラクトシダーゼまたはiNOSについての染 色から、計算上0.5〜1%の感染効率であることがわかった。いずれかの酵素 を発現する細胞の大多数は、表面の新生脈管内膜領域に位置することが分かった 。導入遺伝子の発現をヒトiNOSメッセージについてのRT−PCR増幅によ りさらに確認した。予測される316bpのiNOS PCR産物は、DFG-iNOS- Neoに感染した血管切片においてのみ強く検出された。MFG-lacZに感染した血管 では、非常に低レベルのiNOSmRNAが検出された。コントロール血管にお けるPCR増幅による検出可能なiNOS発現は、バルーンカテーテル受傷に派 生的な低レベルの誘導を反映しているのかもしれない。しかしながら、DFG-iNOS -Neoレ トロウイルスに特有のNeo配列の増幅は、DFG-iNOS-Neoに感染した血管にのみ 、予測された728bp断片が発現することを明らかにし、したがって、導入さ れた遺伝子の発現に追認を与えた。 図6A−Cおよび図7A−Cは、in vitroで培養したDFG-iNOS-Neoに感染した ブタ動脈(図6A−C)並びにDFG-iNOS-Neoに感染した罹病ヒト冠状および頸骨 動脈(図7A−C)から得られたデータを示す。図6A−Cおよび図7A−Cに おけるコントロール構築物はMFG-lacZであった。図6Aおよび図7Aは、血管形 成術を受けただけか、あるいはMFG-lacZに感染した血管と比較すると、DFG-iNOS -Neoに感染した血管において全亜硝酸塩産生が顕著に上昇したことを示している 。NO阻害剤であるLNMAの添加により全NO産生の上昇は排除された。同様 に、非感染切片およびコントロールレトロウイルスMFG-lacZに感染した切片と比 べると、サイクリックGMPレベルは感染した動脈切片において顕著に上昇した 。 表2 ブタ動脈切片による全一酸化窒素およびcGMPの産生 数値は平均値±標準偏差である,n=4,3回の別個の実験を表す 受傷していないコントロール動脈切片に対して 脈管内膜過形成に及ぼす効果 図6Cに示すように、ラット動脈の動脈受傷の結果、中間層全体の厚さに顕著 な増加が起こった。DFG-iNOS-Neoベクターで感染させると、この増殖プロセスの 阻害が生じた。DFG-iNOS-Neoに感染しL−NMA中で生育させた血管またはMFG- lacZに感染した血管の中間の厚さは、血管形成術コントロール切片と類似してい た。 傷つけただけのものと傷つけた後にMFG-lacZで感染させたもの(図7C)の両 方においてローダミンファーロイダン染色により測定すると、ヒト冠状または頸 骨動脈切片をバルーンカテーテルで傷つけると、結果として筋肉脈管内膜の厚さ がかなり増加した。対照的に、その後にDFG-iNOS-Neoで感染させた動脈における バルーン受傷に対する増殖応答は顕著に軽減され、受傷していない血管と実質的 に区別できなかった。脈管内膜の肥厚に及ぼすDFG-iNOS-Neo感染の阻害効果はL −NMAの投与により完全に排除され、該効果がNO合成によるものであること が示された。 考察 これらのデータは、iNOS発現カセットが外植された動脈切片に付随するヒ トまたはブタ細胞においてiNOSを産生し得ることを実証している。さらに、 これらのデータは、iNOS発現カセットの導入により該外植片の領域内の細胞 にiNOS活性が効率よく移送されることを示している。最後に、これらのデー タは、外部から供給されたiNOSの産物が受傷した血管領域内の組織の正しい 再構築を促進し、血管の受傷に付随する創傷の治癒を促進することを実証してい る。 B.内部創傷の治癒 動物モデルにおける血管の受傷部位に付随する創傷にiNOS発現カセットを 導入することにより、外因性iNOSが内部創傷の治癒を促進し得るかどうかを 調べた。これらの実験では、受傷した血管組織の正しい再成長の促進における iNOSの有効性をモニタリングした。 内部創傷の治癒の促進 ラットをネンブタールで麻酔し、左総頸動脈を色輪の切開を通じて露出させた 。2フレンチ フォガーティー(2 French Fogarty)カテーテルを左外頸動脈を 通じて総頸動脈に導入し、バルーンを膨らませて血管に傷を創った。同様に、家 畜ブタをペントバルビタールナトリウムで麻酔し、両側の腸骨にある動脈を低中 線腹部切開を通じて露出させた。小さな動脈切開を創りそれを通じて4フレンチ フォガーティーカテーテルを導入した。フォガーティーの膨張を用いて血管に 傷を創った。 iNOSのin vivo導入 iNOS発現カセットのin vivo導入をAd-iNOSを用いて行った。コントロール 動物としては、動脈を傷つけただけの動物または受傷後Ad-lacZコントロールウ イルスで感染させた動物が含まれる。 ラット動脈をバルーンで傷つけた後、Ad-iNOSまたはAd-lacZを107pfu/ mlの力価で、外頸動脈を通じて総頸動脈に注入し、60分間放置してインキュ ベートした。インキュベーション期間の後、ウイルスを取り除き、外頸動脈を繋 いで総頸動脈を通じる血流を回復させた。色輪の切開を閉じて動物を蘇生させた 。該ラットを計14日間収容した時点で殺し、両方の頸動脈を分子的および組織 学的研究のために採取した。 ブタ腸骨動脈の単離切片にAd-iNOSまたはAd-lacZ(107pfu/ml)を滴 下して60分間放置してインキュベートした。インキュベーション期間の後、ウ イルスを取り除き、動脈切開を修復して血流を回復させた。一方の側の腸骨の血 管を実験側として用い、他方、反対側をコントロールとして用いた。ブタを1、 3および6週間の間で期間を変動させて収容した。これらの期間の最後にブタを 殺して、両側の腸骨の動脈を分子的および組織学的研究のために採取した。 組織学的評価のために、血管をパラホルムアルデヒドおよびショ糖で固定し、 次いで凍結保護した。細分した後、組織をヘマトキシリンおよびエオシンで染色 した。脈管内膜および中膜の厚さをコンピューター画像プログラムを用いて定量 した。β−ガラクトシダーゼ活性を検出するためにX−galを用いてlacZ 染色を行った。ヒトiNOSを検出するマウスiNOSに対するポリクローナル iNOS抗体を用い、その後に酉洋ワサビペルオキシダーゼと複合体形成した二 次抗体で処理してiNOSの免疫染色を行った。細胞増殖はブロモデオキシウリ ジン(BrdU)を用いて、あるいは増殖細胞核抗原(PCNA)指向性抗体を 用いた免疫染色により定量した。 感染した血管におけるiNOSの発現 感染14日後に、受傷部位の血管組織から単離したRNAから行ったRT−P CRは、Ad-iNOSベクターに感染した血管からはヒトiNOSが発現するが、コ ントロールの血管からは発現しないことを実証した。さらに、iNOSの発現は Ad-iNOSが導入された血管の領域に限定された。 iNOSが介在する受傷血管の治癒 受傷および発現カセット導入の14日後に実験的頸動脈を組織学的に調べたと ころ、動脈を傷つけた結果、中膜層の約2倍の幅のある新生脈管内膜を有する著 しい脈管内膜の過形成が起こることが明らかとなった。コントロールのAd-lacZ ウイルスで処理した動物もやはり動脈の受傷に応答し、受傷しただけの動物と類 似した厚い新生脈管内膜を形成した。しかしながら、Ad-iNOSで処理した頸動脈 はこの増殖プロセスが完全に阻害され、新生脈管内膜形成の形跡がなかった。こ れらの頸動脈は受傷していない動脈と類似していた。 同様の結果が、Ad-iNOSおよびAd-lacZによるブタ動脈血管細胞の直接的in sit u感染により得られた。ブタ動脈切片を物理的に傷つけた後、カテーテル処理 した部位の脈管内膜の血管細胞にAd-iNOSまたはAd-lacZのいずれかを導入した。 これらの結果は、in situ感染Ad-iNOS動脈切片では、in situ感染Ad-lacZ動脈切 片に比べて筋肉脈管内膜の過形成が著しく減少することを示している。 考察 これらのデータは、iNOS発現カセットが創傷、特に血管の受傷に付随する 創傷の領域で、in vivoでiNOSを産生し得ることを実証している。さらに、これ らの結果は、バルーンカテーテルにより誘発される動脈の損傷の後の筋肉脈管内 膜の肥厚または瘢痕化が、導入効率が低いにもかかわらずヒトiNOS発現カセ ットの導入により首尾よく軽減されることを示している。これらのデータは、外 部から供給されたiNOSが受傷した血管組織の正しい再形成を促し、これが内 部創傷の治癒を促進することを示している。 C.外部創傷の治癒の促進 方法 iNOS KOマウスまたはコントロールマウスの背中に、2cm×2cmの 十分な厚さの創傷をつけた。その後、Ad-iNOSベクターまたはコントロールベク ター(Ad-lacZ)のいずれかを2×107pfuで含む滅菌食塩水溶液を、該創傷 の領域に局所的に外用した。次いで、動物に全く同じように包帯をあて、創傷の 閉鎖をモニタリングし、iNOSの発現について組織をアッセイした。 創傷治癒の促進をiNOS発現と関連づけるために、iNOSの時間依存的発 現をモニタリングした。2日間隔ですべての実験群から創傷組織を採取した。こ れらの細胞から細胞の全RNAを回収し、実施例1で上述したように、ヒトiN OS、マウスiNOSおよびβ−アクチンに特異的なプライマーを用いて、RT −PCRにかけた。 創傷におけるiNOSの発現 発表された結果(Carterら,Biochem.J.,304,201-04(1994))と一致して、 受傷は野生型(WT)動物における天然のiNOS発現の著しい増加を伴った。 最大レベルの天然iNOS発現は受傷4〜6日後に観察され、iNOS発現は受 傷後10日に達するまで検出された。KOマウスは検出可能なiNOSシグナル を発現しなかった。ヒトiN0Sシグナルは、iNOS発現カセットを導入され たKOおよびWTマウスの両方から検出された。ヒトiNOSの発現のピークは 受傷2〜4日後に観察され、14日間に達するまで検出可能であった。非処理の WTマウスの細胞およびコントロールカセットを導入された細胞からはヒトiN OSの発現は検出されなかった。 創傷閉鎖までの時間 創傷閉鎖までの時間に関するデータを表3に示す。コントロールマウスは完全 に創傷が閉鎖するのに17.00日を要したのに対し、KOマウスは22.33 日を要した。創傷に付随する細胞にlacZ発現カセットを導入した結果、創傷 閉鎖に有意な効果はなかった。対照的に、創傷に付随する細胞にiNOS発現カ セットを導入された後のKOマウスは、完全に創傷が閉鎖するのに15.60日 を要したのに対し、同様に処理したコントロールマウスは、完全に創傷が閉鎖す るのに15.77日を要した。 表3 マウスにおける創傷閉鎖までの日数とiNOS発現カセット導入の効果 数値=平均値±SEM,n=各群毎に9 WT群およびKO+Ad-iNOSに対してp〈0.001 WT群およびKO+Ad-iNOSに対してp〈0.01 考察 これらのデータは、外因性iNOSの外部創傷への導入が治癒を促進すること を実証している。当該結果は内因性iNOSの産生が減少している患者において 最も顕著である。これらのデータは、さらに、外因性iNOSを供給する有効な 態様は創傷に付随する細胞にiNOS発現カセットを導入することによることを 示している。これらのデータは、さらに、創傷治癒が創傷に付随する細胞内での iNOS発現誘導と積極的に相関していることを示している。 実施例4 本実施例に記載される実験は、移植片に付随する細胞にiNOS発現カセット を含むベクターを導入することにより、(そうしなければ起こるだろう)外科的移 植後の血管症が排除されることを実証している。 ドナーのラットから、下行胸部大動脈の3cm切片を切り出し、滅菌食塩水溶 液を灌流させた。この移植片大動脈を、連続的9−0ナイロン縫合糸を用いて端 と端をつなぐ様式でレシピエントの小帯内動脈に移植した。 雄性ラット(1〜3月齢,200〜300グラム)を移植片のドナーおよびレ シピエントとして使用した。異系移植については、Wistar Furth(WF)ラット を移植片のドナーとして使用し、ACIラットをレシピエントとして使用した。 異系同種移植片にはACI−WR移植片を、同系コントロールにはACI−AC I移植を使用した。 移植に先立って、2×107pfuのアデノウイルスベクターを含む食塩水溶 液中で、移植片を1時間インキュベートした。実験群については、ベクターはi N OS発現カセットを含むAd-iNOSであった。コントロールについては、ベクター はAd-lacZであった。 移植4週間後に移植片を除去し、同種移植片血管症の発症を組織学的に調べた 。これはVerhoff/van Geison染料で血管を染色し、次いで脈管内膜および中膜層 の厚さを測定することによりなされた。これらの測定から内膜/中膜(I/M) 比を計算した。 同種移植片血管症に及ぼすiNOS導入の効果に関するデータを図8にグラフ で示す。 同系コントロールは新生内膜が0.036±0.005μmを示したのに対し、異系同種 コントロールおよびAd-LacZで処理した移植片は、それぞれ脈管内膜の厚さが0.6 6±0.029μmおよび0.63±0.031μmを示した。Ad-iNOSで処理した異系同種移植 片は、0.029±0.002μmの平均内膜厚を示した。すなわち、未処理の異系同種移 植片群およびAd-lacZで処理した群は、移植後4週間で著しい新生内膜過形成を 示した(I/M比>0.6)。対照的に、同系コントロールは同じ期間においてご くわずかな内膜過形成を示した(I/M比>0.05)。印象的なことに、Ad-iNO Sで処理した異系同種移植片は容易に感知できる程度の新生内膜過形成を示さず( I/M比>0.05)、同系移植片で見られた結果と同等であった。 これらのデータは、移植片に付随する細胞にiNOS発現カセットを含むベク ターを導入することにより、移植片領域における血管症が実質的に軽減または排 除されることを示している。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成11年1月25日(1999.1.25) 【補正内容】 請求の範囲 1.創傷の領域に外因性iNOSを導入し、それによって該創傷の領域内でiN OSの産物が産生して創傷の閉鎖を促進することを含む、患者の創傷閉鎖の促進 方法。 2.外因性iNOSが、該創傷の領域へのiNOSの局所投与により該創傷の領 域に導入される請求の範囲1の方法。 3.外因性iNOSが、該創傷に付随する細胞にベクターを導入することにより 該創傷の領域に導入されるものであって、該ベクターがiNOS発現カセットを 含み、それによってiNOSが該創傷の領域内の細胞で発現するものである、請 求の範囲1の方法。 4.患者への移植片の移植方法であって、該移植片(該移植片は非血管組織を含 む)の領域内に外因性iNOSを導入し、該移植片組織を該患者に外科的に組み 込み、それによって該移植片の領域内でiNOSの産物が産生し、それによって 該移植片が該患者の体内で生存することを含む方法。 5.外因性iNOSが、ベクター(該べクターはiNOS発現カセットを含む) を該移植片に付随する細胞に導入することによって、該移植片の領域に導入され 、それによって該移植片の領域内の細胞でiNOSが発現する、請求の範囲4の 方法。 6.該移植片に付随する該細胞が、該移植片を含む組織内の細胞である請求の範 囲4または5の方法。 7.該移植片に付随する該細胞が、該移植片の領域内の患者の細胞である請求の 範囲4または5の方法。 8.該移植片の領域に導入される該細胞がインビトロの細胞である請求の範囲4 または5の方法。 9.該患者がヒトである請求の範囲1〜8のいずれかの方法。 10.iNOS酵素活性が増進するように外因性BH4を導入することをさらに 含む請求の範囲1〜9のいずれかの方法。 11.該BH4がBH4の局所投与により導入される請求の範囲10の方法。 12.該BH4が、細胞がBH4を産生するように該細胞にGTPCH発現カセッ トを含むベクターを導入することにより導入される請求の範囲10の方法。 13.iNOSのソース、BH4のソースおよび薬理学上許容される担体を含む 、移植片または創傷に付随する細胞に外因性iNOSおよび外因性BH4を導入 するための医薬組成物。
───────────────────────────────────────────────────── 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(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG,ZW),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,F I,GB,GE,GH,HU,IL,IS,JP,KE ,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS, LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M X,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE ,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT, UA,UG,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 チェン、イーディス アメリカ合衆国、ペンシルヴァニア州 15211、ピッツバーグ、ワン トライアモ ント レイン、アパートメント 502ピー (72)発明者 シアーズ、ラリー エル.、2世 アメリカ合衆国、ペンシルヴァニア州 15102、ベセル パーク、シャーリー ド ライヴ 5800 (72)発明者 ゲラー、デイヴィッド エイ. アメリカ合衆国、ペンシルヴァニア州 15234、ピッツバーグ、ハリウッド ドラ イヴ 2329 (72)発明者 エディントン、ハワード デイヴィッド ジェイムズ アメリカ合衆国、ペンシルヴァニア州 15241、ピッツバーグ、ランデス ドライ ヴ 2306

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.創傷の領域に外因性iNOSを導入し、それによって該創傷の領域内でiN OSの産物が産生して該創傷の閉鎖を促進することを含む、患者の創傷閉鎖の促 進方法。 2.外因性iNOSが、創傷の領域へのiNOSの局所投与により該創傷の領域 に導入される請求の範囲1の方法。 3.外因性iNOSが、該創傷に付随する細胞にベクターを導入することにより 導入されるものであって、該ベクターがiNOS発現カセットを含み、それによ ってiNOSが該創傷の領域内の該細胞で発現するものである、請求の範囲の方 法。 4.患者への移植片の移植方法であって、該移植片(該移植片はiNOS発現カ セットを含む)に付随する細胞にベクターを導入し、該移植片が該患者内で生存 するように該患者に該移植片組織を外科的に組み込み、それによって該患者内の 該移植片の領域内の該細胞内でiNOSの産物が産生して該移植片の領域におけ る血管症を軽減することを含む方法。 5.該移植片に付随する該細胞が、該移植片を含む組織内の細胞である請求の範 囲4の方法。 6.該移植片に付随する該細胞が、該移植片の領域内の患者の細胞である請求の 範囲4の方法。 7.該移植片の領域に導入される該細胞がインビトロの細胞である請求の範囲4 の方法。 8.該移植片が脈管構造を含む請求の範囲4〜7のいずれかの方法。 9.該ベクターが、該患者への該移植片組織の外科的組み込みの後に、該移植片 の領域に導入される請求の範囲4〜8のいずれかの方法。 10.該ベクターが、該患者への該移植片組織の外科的組み込みの前に、該移植 片の領域に導入される請求の範囲4〜8のいずれかの方法。 11.該患者がヒトである請求の範囲1〜10のいずれかの方法。 12.iNOS酵素活性が増進するように外因性BH4を導入することをさらに 含む請求の範囲1〜11のいずれかの方法。 13.該BH4がBH4の局所投与により導入される請求の範囲12の方法。 14.該BH4が、細胞がBH4を産生するように該細胞にGTPCH発現カセッ トを含むベクターを導入することにより導入される請求の範囲12の方法。 15.該iNOS発現カセットと該GTPCH発現カセットを共導入する請求の 範囲14および請求の範囲3または4〜10のいずれかの方法。 16.該iNOS発現カセットと該GTPCH発現カセットを共導入しない請求 の範囲14および請求の範囲3または4〜10のいずれかの方法。 17.創傷の領域内でiNOSの産物が産生して該創傷の閉鎖を促進するように 該創傷の領域内の細胞に外因性iNOSを導入するための医薬組成物であって、 iNOSのソースおよび薬理学上許容される担体を含む医薬組成物。 18.iNOSの産物が産生して移植片の領域における血管症を軽減するように 該移植片に付随する細胞に外因性iNOSを導入するための医薬組成物であって 、iNOSのソースおよび薬理学上許容される担体を含む医薬組成物。 19.iNOS発現カセットを有するベクターを含有する請求の範囲17または 18の医薬組成物。 20.BH4のソースおよび薬理学上許容される担体を含む、移植片または創傷 に付随する細胞に外因性BH4を導入するための医薬組成物。 21.GTPCH発現カセットを有するベクターを含有する請求の範囲20の医 薬組成物。 22.iNOSのソース、BH4のソースおよび薬理学上許容される担体を含む 、移植片または創傷に付随する細胞に外因性iNOSおよび外因性BH4を導入 するための医薬組成物。
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