JP2002514899A - Method for transducing cells in blood vessels with a recombinant AAV vector - Google Patents

Method for transducing cells in blood vessels with a recombinant AAV vector

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JP2002514899A JP53184097A JP53184097A JP2002514899A JP 2002514899 A JP2002514899 A JP 2002514899A JP 53184097 A JP53184097 A JP 53184097A JP 53184097 A JP53184097 A JP 53184097A JP 2002514899 A JP2002514899 A JP 2002514899A
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    • C12N2750/14143Use of virus, viral particle or viral elements as a vector viral genome or elements thereof as genetic vector

Abstract

(57)【要約】 インビボでの直接的遺伝子転移後に血管の細胞における組換え遺伝子を発現させるための現在の技術は、付随の問題または限界によって制限される。さらに、微小血管の細胞および/または新しい血管の形成(血管新生)に関与する細胞を形質導入する有効な方法は示されていなかった。本発明は、組換えアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを用いて血管中の細胞を形質導入する方法を提供する。   (57) [Summary] Current techniques for expressing recombinant genes in vascular cells after direct gene transfer in vivo are limited by attendant problems or limitations. Furthermore, no effective method for transducing microvascular cells and / or cells involved in the formation of new blood vessels (angiogenesis) has been shown. The present invention provides a method for transducing cells in blood vessels using a recombinant adeno-associated virus (AAV) vector.

Description

【発明の詳細な説明】 組換えAAVベクターを用いて血管中の細胞を形質導入するための方法発明の技術分野 本発明は、遺伝子送達、およびさらに詳細には組換えアデノ随伴ウイルス(AA V)ベクターを用いて血管中の細胞を形質導入するための方法に関する。発明の背景 心血管系の主要な構成要素である血管は、血液が心臓から体全体の細胞に流れ 、そして心臓に戻ることを可能にするネットワークを形成する。一般には、血管 は、内膜、中膜および外膜という3つの層から構成される。ほとんどの健全な動 脈血管の内膜は、一般に、内皮細胞の管腔単層を含む。大動脈では、内膜は、平 滑筋細胞を含有し得、そしてアテローム性動脈硬化症のような疾患では、内膜は 、内皮単層の下に平滑筋細胞および炎症細胞によって厚くなり得る。内膜は、内 弾性板によって中膜と区別されている。中膜は、一般に、平滑筋細胞およびそれ らの周りのマトリックス物質を含む。大動脈では、中膜は弾性線維によって区別 される平滑筋細胞の規定層から構成される。外膜は動脈壁の最外層を形成し、そ して外弾性板によって中膜と区別されている。外膜は、一般に、マクロファージ 、線維芽細胞、および他の細胞型を含む弛緩マトリックス(loose matrix)、なら びに脈管の血管(外膜微小血管が豊富なネットワーク)から構成される。 微小血管(細動脈、毛細血管、細静脈、および脈管の血管を含む)は、3つの 層が良く定義され得ない点において、上で概述した一般的構造モデルとは異なる 。例えば、毛細血管は、平滑筋細胞の単一の層によって囲まれた内皮細胞の単層 を含み得るが、良く定義できる弾性層は全く有しない。 血管新生は、新しい血管の形成である。血管新生は、胎児発育時の血管系に起 こり、また広範囲の正常および出生後の病理学的プロセス(例えば、創傷修復、 腫瘍形成、および炎症)にも起こる。[例えば、Diaz-Flores,1994を参照のこと ]。従って、多くの疾患プロセスは、重要な解剖学的または病理学的特徴とし て豊富な微小血管を有する。このような微小血管は、特定の疾病の発症に直接ま たは間接的に寄与し得るか、あるいは良性な形態学的特徴を表し得る。多くの場 合では、微小血管および血管新生は、疾患の発病原因に中心的な役割を果たして いると考えられる。これらには、例えば、多くのガンの増殖および転移、糖尿病 性網膜症、網膜炎、心不全、関節炎、乾癬、虚血、創傷治癒、血管腫および他の 血管新生異常が挙げられる。[例えば、Diaz-Flores,1994を参照のこと]。これ らの細胞を含む全ての組織および器官は、それらの正常機能および生存度を支持 するために微小血管の広範なネットワークを必要とする。これらの微小血管は独 特で大血管とは異なる機能を有し得るために、微小血管は、組織に治療的ポリヌ クレオチドを送達するための独特な標的を提供する。特に、特定の組織内の微小 血管の細胞における遺伝子発現を改変することにより、組織または器官は、積極 的な方向に増強され得る。 多くの研究は、組換え遺伝物質を血管内皮細胞および平滑筋細胞に送達するた めの方法、ならびに血管新生のプロセスを改変するための方法を探索したが、こ れらの研究は、以下を含む明らかな限界を有する:標的細胞へのインビボでの遺 伝子転移の低効率および血管組織における組換え遺伝子の発現の制限(プラスミ ドDNA、リポソームベクターおよびレトロウイルスベクターを用いる場合);標 的組織における一過性ベクター発現(アデノウイルスベクターおよびリポソーム ベクターを用いる場合);特定のウイルスベクターに対する顕著な免疫応答;な らびに細胞、組織および器官に対する特異性の欠如(その場合、トランスジーン の一般化された発現またはエキソビボで遺伝的に改変された細胞の再導入は、不 必要または有害な効果を有し得た)。[例えば、Clowes,1994;Geary,1993;Ge ary,1994;Lemarchand,1993;Lim,1991;Lynch,1992;Nabel,1989;Nabel ,1990;Newman,1995;Ojeifo,1995;Plautz,1991;Rome(1),1994;Rome(2) ,1994;Schwartz,1990;およびZwiebel,1989を参照のこと]。 例えば、レトロウイルスベクターは、安定で長期間の遺伝子発現のためのその 一般的な能力を有するために有利であるにもかかわらず、安定なプロウイルスの 組込みのために標的細胞の複製が必要とされる。しかし、動脈中のほとんどの細 胞は、一般に静止状態にある。静止状態の細胞は、顕著かつ効率的な遺伝子転移 を達成するために、時々、単離され、そして誘導されて分裂し得る;しかし、こ の方法は、しばしば、細胞を誘導し、そしてエキソビボで遺伝的に改変し、その 後ドナー宿主に移植し戻すことを必要とする。リポソームベクター送達系もまた 、不効率な取り込みおよび一過性のエピソームベクター発現によって制限されて いる。感染中の内皮細胞において効率的であるアデノウイルスベクターは、一過 性のエピソームベクター発現により、および重複利用の効率を制限する抗原性に より制限されている。 従って、現在までは、上記の問題または制限を伴わずに、直接的インビボ遺伝 子転移後に血管の細胞における組換え遺伝子の効率的かつ顕著な発現を示した研 究はなかった。さらに、微小血管の細胞および/または新しい血管の形成に関与 する細胞を形質導入する有効な方法は示されていなかった。 発明の要旨 本発明は、組換えAAVベクターを用いて血管中の細胞を形質導入するための方 法を提供する。本発明の好ましい実施態様は以下を含む: 1.インビボで個体の血管に組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)ベクターを導 入する工程を含む、個体の血管中の細胞を形質導入する方法。 2.上記rAAVベクターが検出可能なマーカー遺伝子を含む、実施態様1に記載 の血管中の細胞を形質導入する方法。 3.上記rAAVベクターが選択可能なマーカー遺伝子を含む、実施態様1に記載 の血管中の細胞を形質導入する方法。 4.上記rAVVベクターが治療遺伝子を含む、実施態様1に記載の血管中の細胞 を形質導入する方法。 5.上記血管が、細動脈、毛細血管、細静脈、および外膜微小血管からなる群 から選択される微小血管である、実施態様1に記載の血管中の細胞を形質導入す る方法。 6.上記血管が外膜微小血管である、実施態様5に記載の血管中の細胞を形質 導入する方法。 7.上記血管が微小血管であり、そして上記細胞が増殖中である、実施態様1 に記載の血管中の細胞を形質導入する方法。 8.上記細胞が霊長類動物細胞である、実施態様1に記載の血管中の細胞を形 質導入する方法。 9.上記細胞がヒト細胞である、実施態様8に記載の血管中の細胞を形質導入 する方法。 10.上記細胞が増殖中の細胞である、実施態様1に記載の血管中の細胞を形 質導入する方法。 11.上記細胞が増殖中の微小血管細胞である、実施態様10に記載の血管中 の細胞を形質導入する方法。 12.上記細胞が微小血管の細胞である、実施態様1に記載の血管中の細胞を 形質導入する方法。 13.上記細胞が微小血管の内皮細胞である、実施態様12に記載の血管中の 細胞を形質導入する方法。 14.上記rAAVベクターが上記個体の動脈の外膜に導入される、実施態様1に 記載の血管中の細胞を形質導入する方法。 15.組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)ベクターを上記微小血管細胞に導入 することによって生成される形質導入微小血管細胞。 16.実施態様4に記載の方法に従って個体の血管中の細胞を形質導入する工 程を含む、疾患状態について上記個体を処置するための方法。 発明の詳細な説明 定義: 「ポリヌクレオチド」は、リボヌクレオチドもしくはデオキシリボヌクレオチ ドのいずれか、またはそれらのアナログである、任意の長さのヌクレオチドのポ リマー形態をいう。この用語は、分子の一次構造についてのみいう。従って、二 本鎖および一本鎖DNAならびに二本鎖および一本鎖RNAを含む。メチル化またはキ ャップされたポリヌクレオチドのような改変されたポリヌクレオチドも含む。 「組換え体」は、ポリヌクレオチドに対して適用され、ポリヌクレオチドが、 クローニング、制限および/または連結工程、ならびに天然に見出されるポリヌ クレオチドと区別される構築物を生じる他の手順の種々の組み合わせの産物であ ることを意味する。 「ベクター」は、インビトロまたはインビボのいずれかにおいて、宿主細胞に 送達されるポリヌクレオチドを含む、組換えプラスミドまたはウイルスをいう。 送達されるべきポリヌクレオチドは、遺伝子治療における目的のコード配列を含 み得る。 「組換えAAVベクター」(または「rAAVベクター」)は、AAV逆方向末端反復配 列(ITR)に隣接される1つ以上の目的のポリヌクレオチドを含むベクターをい う。rAAVベクターを感染性ウイルス粒子中に複製しパッケージングする1つの可 能な方法は、rAAVベクターを、AAVの「rep」および「cap」遺伝子を発現しかつ 適切なヘルパーウイルスに感染された宿主細胞に導入することであり得る。 「遺伝子」は、タンパク質をコードする配列を含むポリヌクレオチドまたはポ リヌクレオチドの一部をいう。ほとんどの場合、遺伝子はまた、転写を有効に促 進するために、コード配列に作動可能に連結されたプロモーターを含むことが好 ましい。当該分野で周知のように、遺伝子の活性を調節するために、エンハンサ ー、レプレッサーおよび他の調節配列もまた含まれ得る。(例えば、下に引用し た参考文献を参照のこと)。 用語「ポリペプチド」、「ペプチド」および「タンパク質」は、任意の長さの アミノ酸のポリマーを言うために交換可能に用いられる。これらの用語はまた、 グリコシル化、アセチル化、およびリン酸化を含む反応を通して翻訳後修飾され たタンパク質を含む。 AAV「rep」および「cap」遺伝子(それぞれ、複製およびキャプシド化タンパ ク質をコードする)は、試験された全てのAAV血清型において見出されており、 本明細書中に引用される種々の参考文献に記載されている。代表的には、repお よびcap遺伝子は、AAVゲノム中において互いに隣接して見出され、そしてこれら は一般にAAV血清型において保存される。 AAVのための「ヘルパーウイルス」は、野生型AAV(これは欠損パルボウイルス である)が宿主細胞により複製され、そしてパッケージングされることを可能に する第2のウイルスをいう。多くのこのようなヘルパーウイルスは当該分野で同 定されており、アデノウイルス、ヘルペスウイルス、およびワクシニアのような ポックスウイルスを含む。 本明細書中で用いられる「パッケージング」は、rAAVベクターのアセンブリー およびキャプシド化を生じる一連の亜細胞性事象をいう。従って、適切なベクタ ープラスミドが適切な条件下でパッケージング細胞株に導入される場合、それは 複製およびウイルス粒子内にアセンブルされ得る。 「異種」は、比較される異種の残りの実体と遺伝子型的に異なる実体に由来す るものを意味する。例えば、1つの細胞型に由来し、そして遺伝子工学技術によ り異なる細胞型に導入されたポリヌクレオチドは、異種ポリヌクレオチドである 。これは、発現した場合、異種ポリペプチドをコードし得る。同様に、その天然 のコード配列から除去され、そして異なるコード配列に作動可能に連結されたプ ロモーターは、異種プロモーターである。 本明細書中で用いられる「プロモーター」は、プロモーターが作動可能に連結 されている遺伝子またはコード配列の転写を制御するゲノム領域をいう。 「作動可能に連結された」は、記載のような組成物がそれらの意図される様式 で機能し得る関係にある並列をいう。プロモーターは、このプロモーターがコー ド配列の転写を制御する場合、コード配列に作動可能に連結されている。作動可 能に連結されたプロモーターは、通常コード配列とシス配置であるが、必ずしも コード配列に隣接する必要はない。 「検出可能なマーカー遺伝子」は、その遺伝子を保有する細胞を特異的に検出 すること(例えば、マーカー遺伝子を保有しない細胞から区別される)を可能に する遺伝子である。このようなマーカー遺伝子の多くは、当該分野で公知である 。その好ましい例は、細胞表面に現れているタンパク質をコードする検出可能な マーカー遺伝子を含み、それによって簡単かつ迅速な検出および/または細胞の ソーティング(sorting)を容易にする。例示の目的で、本発明者らは、検出可 能なマーカーとしてアルカリホスファターゼ(「AP」)遺伝子を利用した。これ は、AP遺伝子を保有するベクターで形質導入された細胞が形質導入細胞の表面上 にAPの発現に基づいて検出されることを可能にした。 「選択可能なマーカー遺伝子」は、対応する選択剤の存在下でその遺伝子を保 有する細胞についてまたはそれに対して特異的に選択することを可能にする遺伝 子である。例示の目的で、抗生物質耐性遺伝子は、宿主細胞が対応する抗生物質 の存在下で陽性に選択されることを可能にする陽性選択可能マーカー遺伝子とし て使用され得る。種々の陽性および陰性選択可能なマーカーは当該分野で公知で あり、そのいくつかは、以下に記載される。 「治療ポリヌクレオチド」または「治療遺伝子」は、個体に移入される場合、 この個体において予防、治癒、または他の有益な効果をもたらし得るヌクレオチ ド配列をいう。 本明細書中で使用される「サイトカイン」は、細胞間シグナル伝達分子をいう 。最も知られているサイトカインは、哺乳動物の体細胞の調節に関与する。多く のファミリーのサイトカインは、それらの増殖促進効果および増殖阻害効果の両 方について特徴付けられており、それらには、例えば、インターロイキン(例え ば、IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-9(P40)、IL-10 、IL-I1、IL-12およびIL-13);CSF型サイトカイン(例えば、GM-CSF、G-CSF、M -CSF、LIF、EPO、TNF-αおよびTNF-β);インターフェロン(例えば、IFN-α、 IFN-β、IFN-γ);TGF-βファミリーのサイトカイン(例えば、TGF-β1、TGF- β2、TGF-β3、インヒビンA、インヒビンB、アクチビンA、アクチビンB); 走化性因子(例えば、NAP-1,MCP-1,MIP-1α、MIP-1β、MIP-2、SISβ、SISδ 、SISε、PF-4、PBP、γIP-10、MGSA);増殖因子(例えば、EGF、TGF-α、aFGF 、bFGF,KGF、PDGF-A、PDGF-B、PD-ECGF、INS、IGF-I,IGF-II、NGF-β);α型 インタークライン(intercrine)サイトカイン(例えば、IL-8、GRO/MGSA、PF-4、 PBP/CTAP/βTG、IP-10、MIP-2、KC、9E3);およびβ型インタークラインサイト カイン(例えば、MCAF、ACT-2/PAT 744/G26、LD-78/PAT 464、RANTES、G26、130 9、JE、TCA3、MIP-1α,B、CRG-2)が挙げられる。多くの他のサイトカインもま た、当業者に公知である。これらのサイトカインの供給源、特徴付け、標的およ びエフェクター活性は、記載されており、そして多くのサイトカインについては 、その分子をコードするDNA配列もまた公知である;例えば、Callard & Gearlng ,The Cytokine Facts Book(Academic Press,1994)およびそこに概説および /または引用された特定の刊行物(これらは、本明細書中で参考として全体的に 援用され る)を参照のこと)。The Cytokine Facts Bookのようなカタログに参照される ように、このようなサイトカインをコードする多くのDNAおよび/またはタンパ ク質配列もまた、一般にGENBANK(DNA)およびSWISSPROT(タンパク質)のよう な配列データベースから入手できる。代表的には、このようなサイトカインをコ ードするクローン化DNAは既にプラスミドとして入手できるが、公開された配列 情報に基づいてサイトカインをコードするポリヌクレオチドを合成することもま た可能である。サイトカインをコードするポリヌクレオチドはまた、当該分野で 記載されているように、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法を用いて得られる。[例え ば、Mullis,1987を参照のこと]。所定の細胞型に対して有効な新しいサイトカ インを同定するアッセイを含む、サイトカインの検出、精製、および特徴付けも また、多くの刊行物ならびに本明細書中で参照される参考文献に記載されている 。[例えば、Lymphokines and Interferons,(Clemens,J.J.ら編、IRL Press 1 987);およびDeMaeyer,1988を参照のこと]。 本明細書中で使用される「形質導入」、または「形質導入する」は、挿入のた めに使用される方法とは関係なく、外来ポリヌクレオチドの宿主細胞への導入を いう用語である。これらの方法は、周知の技術(例えば、トランスフェクション 、リポフェクション、ウイルス感染、形質転換、およびエレクトロポレーション 、ならびに非ウイルス遺伝子送達技術)を含む。導入されたポリヌクレオチドは 、宿主細胞中で安定または一時的に維持され得る。安定な維持は、代表的には、 導入されたポリヌクレオチドが宿主細胞と適合する複製の起点を含有するか、あ るいは宿主細胞のレプリコン(例えば、染色体外のレプリコン(例えば、プラス ミド))または細胞核もしくはミトコンドリア染色体に取り込むかのいずれかで あることを必要とする。 「レプリコン」は、一般にori配列と呼ばれる、複製の起点を含むポリヌクレ オチドをいう。これは、適切な宿主細胞におけるポリヌクレオチドの複製を可能 にする。例には、そこへ所望の核酸が組込み得る標的細胞のレプリコン(例えば 、細胞核およびミトコンドリア染色体、ならびに染色体外レプリコン(例えば、 プラスミド))が挙げられる。 本明細書中で使用される「個体」は、哺乳動物、好ましくはヒトをいう。 本明細書中で使用される「処置」または「治療」は、個体に、この個体に予防 、治癒または他の有益な効果をもたらし得る細胞、他の試薬、またはそれらの組 合せを投与することをいう。 「遺伝子送達」は、遺伝子移入のための外来のポリヌクレオチドの細胞への導 入をいい、そして標的化、結合、取り込み、運搬、局在化、レプリコンの組込み および発現を含み得る。 「遺伝子移入」は、外来のポリヌクレオチドの細胞への導入をいい、これは、 標的化、結合、取り込み、運搬、局在化、およびレプリコンの組込みを含み得る が、後の遺伝子の発現とは異なり、そしてこれを意味しない。 「遺伝子発現」または「発現」は、遺伝子転写、翻訳、および翻訳後の修飾の プロセスをいう。 「血管系」または「脈管」は、哺乳動物の体に遍在する、血液(およびリンパ 液)を運ぶ導管の系をいう用語である。 「血管」は、哺乳動物の血管系の任意の導管をいい、動脈、細動脈、毛細血管 、細静脈、静脈、洞、および脈管の血管を含む。 「動脈」は、心臓から身体の種々の部分に血液を通過する導管をいう。動脈の 壁は、代表的には、外弾性板によって中間層(中膜)と区別される外層(外膜) からなり、中間層は、内弾性板によって内層(内膜)と区別される。外膜は、一 般に、微小血管(脈管の血管)、線維芽細胞、およびリンパ球およびマクロファ ージのような免疫細胞のネットワークを含む弛緩連結組織の層である。中膜は、 平滑筋細胞および弾性線維の環状層を含む。内膜は、いくつかの場合、平滑筋細 胞の上に重なる内皮細胞の単層から構成される。 本明細書中で使用される「微小血管」、「微小血管の」または「微小血管系」 は、細動脈、毛細血管、細静脈、および外膜微小血管をいう用語である。微小血 管は、一般に、1層または数層の平滑筋細胞によって囲まれる内皮細胞を含む。 細動脈は、微小動脈分枝、特に毛細血管にすぐ近接するものをいう。毛細血管は 、細動脈と細静脈とを連結し、実質的に全ての器官および組織にネットワークを 形成する、いずれかの微小の血管をいう。細静脈は、毛細血管神経叢から血液を 収集し、かつ静脈の形成に参加する任意の小血管をいう。「外膜微小血管」は、 動 脈のような大血管の外膜に血液を供給する微小血管をいう。これらの外膜微小血 管のネットワークは、通常、脈管の血管をいう。外膜微小血管は、血管の内膜お よび中膜を横切る小さな微小血管に経由して母血管(例えば動脈)の管腔から血 液を供給すると考えられる。「微小血管の細胞」は、微小血管の構造を構成する 細胞をいう。 「内皮」は、一般に、心臓および血管、ならびにリンパ系の血管の空洞に一線 に配置する細胞の層(すなわち、「内皮細胞」)をいう。本明細書中で使用され るように、動脈のような血管は、内皮細胞および平滑筋細胞の両方を含み得、こ れらは、起源、機能、および細胞表面マーカーのような属性の点において区別可 能である。例えば、一般に、胚性外胚葉由来の内皮細胞は、内皮を構成する細胞 の層を形成し、非血栓形成性表面を提供し、そして以下に例示されるvFWを含む 、例示の目的で、多くの周知の細胞表面マーカーを用いて迅速に区別され得る。 一般には、胚性中胚葉由来の平滑筋細胞は、血管壁に対して構造および収縮性機 能を提供し、非血栓形成性表面を提供せず、そして以下に例示されるαアクチン を含む、例示の目的で、多くの周知の細胞表面マーカーを用いて迅速に区別され 得る。 「増殖中」または「増殖」は、細胞増殖による成長をいう用語である。血管新 生は、胎児発育時の血管系に起こり、また広範囲の正常および出生後の病理学的 プロセス(例えば、創傷修復、腫瘍形成、および炎症)にも起こる新しい血管の 形成である。参考文献 本発明の実施は、他に指示されない限り、当該分野内の分子生物学、微生物学 、組換えDNA、および免疫学の従来の技術を利用する。このような技術は、文献 に十分に説明されている。例えば、以下の文献を参照のこと: 本発明の方法に使用され得る、外科手術の送達およびロジスティックを記載す るさらなる参考文献は、以下を含む: 本発明の方法に使用され得る、血管に見出される細胞型、および脈管系の構造 を記載するさらなる参考文献は、以下を含む:W.Bloom & D.Fawcett,A Textboo k of Histology ,第10版,(W.B.Saunders Co.1975)。 本発明の方法に使用され得るAAVベクターを記載するさらなる参考文献は、以 下を含む: 引用された文章の著書目録 本明細書中に記載されている全ての特許、特許出願、および刊行物(前出およ び後出の両方)は、本明細書中で参考として援用される。好ましい実施態様の詳細な説明 記載の本発明は、組み換えAAVベクターを用いて血管中の細胞を形質導入する ための方法に関する。血管中の細胞のインビボでの形質導入は、インビボまたは インビトロでの他の細胞の形質導入では遭遇されない問題を提示する。 AAVベクターは、少数の組換えウイルスベクター系に共通して、インビボでの 遺伝子転移因子として有用であることが示されており、従って、潜在的にヒトの 遺伝子治療のために非常に重要である。AAVベクターは、エクスビボでの種々の 細胞株において、高い頻度で遺伝子を転移および発現し得る(Carter,1992;Ega n,1992;Flotte,1992;Flotte(1),1993;Flotte(2),1993;Kaplitt,1994;Kotin ,1994;Muzyczka,1992;およびWalsh,1992)。しかし、動物モデルにおけるrAA Vベクターを用いたインビボで形質導入の研究は、ほんの2、3しかなかった( 例えば、Flotte(2),1993;Kaplitt,1994;およびKotin,1994を参照のこと)。A AVは、ヒトのアデノウイルス感染に関連してしばしば見出されるDNAパルボウイ ルスである。AAVは、ヒトにおいて疾患を引き起こすことが示されておらず、そ して形質転換または発ガンウイルスではない。対照的に、他の修正(proposed) ウイルス系(例えば、レトロウイルス、アデノウイルス、ヘルペスウイルス、ま たはポックスウイルス)のほとんどは、疾患原因ウイルスである。実際は、85% を超える成人が、4つのAAV血清型の1つについて抗原陽性であると考えられて いる。AAVはまた、複製欠損であり、そしてアデノウイルスのようなヘルパーウ イルス、ヘルペスウイルス、またはいくつかの場合ではワクシニアのようなポッ クスウイルスで同時感染した細胞の核内でのみ複製し得る。AAVは、適切なヘル パーが存在する場合、ヒト、サル、または齧歯類起源の実際に任意の細胞株で、 (異なる効率であるにもかかわらず)感染および複製し得ると考えられている。 さらに、AAVは、特に、ほとんどの細胞が、最終的に分化され、分裂しないヒト 気道上皮のような組織において、レトロウイルスを超える明らかな利点を有する 。なぜなら、AAVは、遺伝子転移のために活性な細胞分裂を必要としないからで ある。従って、AAVベクターは、嚢胞性線維症のCFTR遺伝子で、インサイチュで は静止細胞を形質導入し得、そして最近、インビボのサル肺上皮を形質導入する のに有効であることが示された(例えば、Flotte,1994を参照のこと)。これら の研究は、最近、NIH組換えDNA諮問委員会によって承認されたヒト治験に移行さ れた。AAVは、静止細胞を形質導入し得る一方、初代線維芽細胞培養における最 近の研究は、AAVベクターが、S期において細胞を選択的に形質導入することを 示唆する(例えば、Russell,1994を参照のこと)。AAVの一般的な 総説は、例えば、Carter,1990;Berns,1990;Muzyczka,1992;およびKotin,199 4に見出され得る。 AAVは、異種遺伝子の送達のためのベクターを作製するために改変され得る。 好ましくは、このようなAAVベクターは、野生型コード配列を有さず、そしてヘ ルパーウイルスの存在下でさえも複製し得ない。一般的には、改変方法は、逆転 した末端反復配列(シスでベクター複製を必要とする)のみが残るように、全て の野生型AAVコード配列(repおよびcap)を欠失させることを含む。目的の遺伝 子が、ウイルス末端逆転反復配列間に挿入され得、次いでパッケージングされ得 る。 AAVベクター構築物の一般的な原理は、最近論評されている。(例えば、Carte r,1992;Kotin,1994;およびMuzyczka,1992を参照のこと)AAVベクターは、ベ クタープラスミドを作製するために、AAVコード配列の部分を異種DNAと置換する ことによって、AAV組換えプラスミドにおいて構築され得る。ベクタープラスミ ドにおいて、AAV配列の末端(ITR)部分は、いくつかの機能についてシスで重要 な役割を果たし、これは、トランスフェクション後のプラスミドからの切除、ベ クターゲノムの複製、ならびに宿主細胞ゲノムからの組み込みおよびレスキュー を含む。次いで、このベクターは、細胞へのベクタープラスミドのトランスフェ クションによってAAV形質導入ウイルスを作製するためにAAV粒子中にパッケージ ングされ得、この細胞は(1)アデノウイルスまたはヘルペスウイルスのような 適切なヘルパーウイルスによって感染され、そして(2)トランスで、AAV複製 およびキャプシド形成機能を提供し得る(これらの機能はベクタープラスミドの 構築において欠失されたため)。いくつかの最近の刊行物には、高力価の組換え AAVベクターを作製するための方法が記載されている(例えば、Flotte(1)1995 ;Trempe,1995;およびAllen,1995を参照のこと)。 本発明の方法において、組換えAAVベクター調製物は、AAV ITR領域およびレシ ピエント細胞に形質導入される目的の任意の遺伝子に作動可能に連結された転写 プロモーターを含み得、これは、例えば、検出可能な遺伝子、選択可能な遺伝子 、および/または治療遺伝子を含む。例示する目的で、以下の特定の実施例にお いて、本発明者らは、ヒト胎盤アルカリホスファターゼ(AP)を、検出可能な遺 伝 子として用いた。しかし、本明細書中の教示に基づいて、1つ以上の検出可能な 遺伝子、選択可能な遺伝子、および/または治療遺伝子を含む他の組換えAAVベ クターが容易に使用され得ることは、当業者に明らかである。従って、例えば、 本発明の方法は、(検出可能な遺伝子および/または選択可能な遺伝子の代わり にまたは加えて)治療遺伝子を含むrAAVベクターを使用し得、これは形質導入し たレシピエント細胞の活性を変更するのに用いられ、その結果、レシピエント細 胞および/またはその子孫は、このような細胞を受容する個体において有益な効 果を有する。例示する目的で、代表的な実施例は、細胞および/またはその子孫 における有益なタンパク質または他の因子のレベルを増強するか、あるいは細胞 および/またはその子孫における有害なタンパク質または他の因子のレベルを減 少するか、あるいは、細胞毒性または他の有害な因子に対する抵抗性を提供する 治療遺伝子での血管中の細胞の形質導入である。 別の基本的な例示的な例として、本発明は、選択されたタンパク質をコードす るか、または細胞および/またはその子孫からの他の因子の分泌に関与するタン パク質をコードする遺伝子(単数または複数)で血管中の細胞を形質導入するた めに用いられ得る。この選択されたタンパク質または他の因子は、レシピエント 個体において有益な効果を有する。 さらに別の例示的な例として、本発明は、レシピエント個体における細胞およ び/またはその子孫と他の細胞との間の相互作用に影響するポリヌクレオチド、 遺伝子(単数または複数)で血管中の細胞を形質導入するために用いられ得る。 例示する目的で、治療遺伝子は、形質導入した細胞および/またはそれらの子孫 に、いくつかの例にちなんで、他の細胞による活性化に多少影響可能であるか、 化学療法剤に多少抵抗性であるか、または感染因子(例えば、ウイルスまたは化 学療法薬のような毒性試薬)に抵抗性であることを付与する。 従って、当業者に理解されるように、本発明は、任意の広範な遺伝子を、哺乳 動物、特にヒトの血管系内の細胞に「送達する」ために用いられ得る。本発明の 利点を得るための特定の治療戦略のいくつかの例、および組換え遺伝子送達につ いての血管(特に微小細管)中の細胞に形質導入する能力を、以下に要約する。 これらのさらなる例は、本発明の実験適用をさらに例示する目的のために提供さ れる。多数の他の遺伝子が、当業者に明らかなように、本発明の方法を用いて送 達され得る。従って、例えば、本発明の方法を用いて、多数の遺伝子が、微細血 管細胞の細胞増殖を増大させ(例えば、血管新生を促進する)、そして/または 形質導入された微小血管によって供給される標的組織または器官において細胞増 殖を増加させるために、血管系内、特に微小血管内で発現させ得る。このような 遺伝子としては、例えば、ヒト増殖因子、血漿由来増殖因子(PDGF)、血管内皮 増殖因子(VEGF)、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、形質転換増殖因子-β (TGF-β)、および上皮増殖因子(EGF)が挙げられる(例えば、Andree,1994; Betsholtz,1986;Bringstock,1990;Conn,1990;Derynck,1985;Houck,1991;It oh,1990;Johnsson,1984;およびKondo,1995を参照のこと)。多くのこのよう なヒト増殖因子のための遺伝子配列は公知であり、そして本明細書中の参考文献 に記載の標準的なクローニング技術を用いて、rAAVベクター中にクローン化され るかまたはそれによって発現され得た。さらに、種々の他のサイトカインは上記 をいい、そしてこのようなサイトカインの公知の遺伝子配列は同様にクローン化 され得、そして本発明の方法を用いるrAAVベクターによって発現され得る(例え ば、Callard,R.およびGearing,A.,The Cytokine Facts Book,(Academic Pr ess 1994)を参照のこと)。 逆に、多数の遺伝子が、微小血管細胞の増殖を阻害するため、および/または 形質導入した微細血管によって供給される標的組織または器官における細胞増殖 を減少させるために、血管系、特に微細血管において発現され得る。例えば、増 殖因子は、特定の細胞表面レセプターを有し、このため、それぞれの増殖因子は 、それらの増殖促進効果を開始するために結合する。多くの増殖因子および上記 の他のサイトカインについて、対応するレセプターもまた、同定されている(例 えば、Callard,R.およびGearing,A.,The Cytokine Facts Book,(Academic Press 1994)を参照のこと)。多くのこのようなレセプターについての遺伝子配 列は公知であり、そして例えば、増殖促進シグナルを開始せずに増殖因子を結合 する変異体レセプターを作製するように改変され得る。これはまた、変異体レセ プターの可溶性(例えば、分泌)形態を用いて達成され得た。従って、このよう な変異体レセプターを、これらのそれぞれの増殖因子のアンタゴニストとして供 し 得る;血管、特に微細血管中の細胞におけるこのような変異体レセプターの発現 は、器官または組織を供給し、これらの細胞および/またはその器官および組織 の細胞の増殖を阻害し得る。 送達されるべき細胞増殖の多数の他のインヒビターは、本発明の方法を用いて 血管、特に微細血管に送達され得、例えば、網膜芽細胞種(Rb)遺伝子産物の非 リン酸化形態を含み、これは特定の細胞転写因子に結合することによって細胞サ イクル進行を阻害する(例えば、Chang,1995;Lee,1987;およびRobbins,1990 を参照のこと)。また、例えば、大動脈細胞増殖は、親の血管の脈管の血管中の 上皮細胞一酸化窒素シンターゼ(これは一酸化窒素、血管平滑筋細胞増殖のイン ヒビターを合成する)のような遺伝子を過剰発現することによって阻害され得る 。従って、本発明の方法は、アテローム性動脈硬化症および動脈再構築に続く再 狭窄を減少するために用いられ得る(例えば、Geller,1993;Janssens,1992;お よびVon Der Leyen,1995を参照のこと)。さらに、多数の他の遺伝子は、細胞 死を促進するために、血管、特に微細血管において発現され得る。以下にさらに 記載のように、形質導入された微細血管細胞におけるこのような「自殺」遺伝子 の発現は、形質導入された細胞の死、および「バイスタンダー」効果を介する標 的器官または組織中の隣接細胞の死を生じる。このような遺伝子としては、例え ば、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼが挙げられ、これは、細胞を抗ウイ ルス副薬剤ガンシクロビルに対して感受性にするタンパク質をコードする(例え ば、Guzman,1994を参照のこと)。さらに、血管中の細胞、特に微細血管細胞に おけるプログラムされた細胞死(アポトーシス)は、例えば、アポトーシス経路 におけるp53腫瘍抑制遺伝子または他の遺伝子を過剰発現することによって促進 され得る(例えば、Lamb,1986を参照のこと)。 rAAVベクターはまた、1つ以上の検出可能なマーカーを含み得る。種々のこの ようなマーカーは公知であり、例示する目的で、細菌性β-ガラクトシダーゼ(l acZ)遺伝子;ヒト胎盤アルカリホスファターゼ(「AP」)遺伝子(単数または 複数)を含む。これはインビトロおよびインビボ両方でレポーター分子として用 いられる種々の細胞表面マーカーをコードする。 rAAVベクターはまた、1つ以上の選択可能なマーカーを含み得る。上記のよう に、遺伝子治療を含む適用について、rAAVベクターが血管中のレシピエント細胞 を自在に選択的に排除させる「自殺」遺伝子を含むこともまた、利点であり得る 。自殺遺伝子は、ネガティブな選択可能なマーカー遺伝子の型であり、これは、 宿主細胞を対応する選択薬剤の存在下で阻害させるかまたは排除させる。このよ うな自殺遺伝子は、必要または所望されれば、それによって、宿主細胞を選択的 に排除するために用いられ得る(例えば、Lupton,1991;およびLupton,1994を 参照のこと)。 組換えAAVベクターはまた、タンパク質をコードしないポリヌクレオチドを含 み得る。これは、例えば、それと二重鎖を形成することにより通常のmRNAの翻訳 をブロックするために用いられ得るアンチセンスmRNAをコードするポリヌクレオ チド(mRNAの相補体)、およびリボザイムをコードするポリヌクレオチド(RNA 触媒)を含む。 本発明の方法によるrAAVベクターの導入はまた、当該分野で有効かつ周知の多 数の送達技術(外科手術および非外科手術の両方)の使用を包含し得る。このよ うな送達技術は、例えば、血管カテーテル挿入(catheterization)、カニュー レ挿入(cannulization)、注射、吸入、塗擦、局所的、経口、経皮的、動脈内 、静脈内、および/または腹腔内投与を含む。ベクターはまた、生物人工器官の 手段で導入され得、これは、例示の目的で、血管移植(PTFEおよびダクロン(da cron))、心臓バルブ、血管内ステント、血管内舗装、ならびに他の非血管人工 器官を含む。ベクター溶液の送達、頻度、組成、および投薬量範囲に関する一般 的な技術は、本明細書中に挙げられるような参考文献に見出され得る。 本明細書中に記載のように、本発明の方法は、血管および/または血管新生が 役割を果たす多数の疾患状態において、完全に有益であり得る。例えば、特定の 組織または器官の血管、特に微細血管中の細胞に形質導入する能力は、遺伝子発 現を局所的に改変し、かつポジティブな方法で組織または器官を局所的に増強す ることを可能にする。さらに、血管中の細胞における遺伝子発現を、血管新生を 阻害または増強するように改変し得る。本発明の方法を用いて血管新生能を制限 または排除する能力が、とても有益であり得る血管新生と関連する多くの臨床状 況が存在する。例示の目的で、増殖および転移を支持するために、良性および悪 性の両方の新生物は、代表的には、大規模な血液供給を必要とする。よって、血 管新生の阻害は、これらの新生物を阻害または排除するために用いられ得る。事 実、多くの腫瘍の悪性能は、微細血管含有量の程度に直接相関し得る(例えば、 Baillie,1995を参照のこと)。従って、新生物を処置するための一般的なアプ ローチ(外科切除、放射線治療、および化学治療を含む)は、浸潤性であるかま たは顕著な副作用の可能性を有するかのいずれかであるが、本発明の方法は、腫 瘍自身の血液供給を標的とするために、および最小浸潤様式で、全身性または恒 久性副作用がなくその排除を促進するために用いられ得る。 類似のように、過剰な血液供給が決定的である多数の他の疾患が存在し、従っ て、これは、本発明の遺伝子送達方法を用いて血管新生に関与する微細血管細胞 を阻害することによって有益であり得る。例としては、乾癬;リューマチ性関節 炎;糖尿病性網膜症および網膜炎のような眼疾患;および別々または互いに関連 する、動脈、静脈、またはリンパ管で構成される先天性または後天性血管奇形が 挙げられるが、これに限定されない。 さらに、血管新生を促進することが利点であり得る多数の臨床状況が存在する 。例示の目的で、心臓虚血は、心臓に不十分な血液および酸素しか流れないこと によって特徴づけられ、そして本発明の適用によって有益である系の例である。 例示の目的で、本発明の方法を用いて、虚血領域を供給する冠状動脈にカニュー レ挿入し、そしてrAAVベクター(例えば、その領域における微細血管細胞を形質 導入しそしてその増殖を改変し得るポリヌクレオチドを含む)を、新しい血管増 殖を虚血領域に誘導するために、虚血領域の周りの局地的な微細血管系に送達し 得る。 類似のように、血液供給の欠如が決定的である多数の他の疾患が存在し、従っ て、これは、本発明の遺伝子送達方法を用いて血管新生に関与する細胞を刺激す ることにより有益であり得る。例としては、塞栓性発作の間に生じるような脳虚 血、腎臓実質疾患のような特定の虚血性腎障害、および先端潰瘍のような皮膚潰 瘍が挙げられるが、これに限定されない。 血管新生を調節することに加えて、遺伝子発現を可能にする器官または組織の 血管、特に微細血管中の細胞を形質導入する能力は、その微細血管自身に必ずし も作用することなく供給される組織または器官に直接影響を及ぼすために用いら れ得る。例示の目的で、アテローム性動脈硬化症でブロックされた冠状動脈のよ うな血管組織を再構築する場合、廠痕は再構築の部位で再発性障害物(例えば、 再狭窄)を頻繁に生じる。冠状動脈血管形成術またはアテローム切除術に続いて 、処置した動脈の30〜60%が、再狭窄を発症する。例えば、血管平滑筋細胞増殖 のインヒビターで罹患された動脈の脈管の血管中の細胞を形質導入するために本 発明の方法を用いることにより、このような動脈の再構築に続くアテローム性動 脈硬化症、瘢痕および次の再狭窄が減少され得る。 以下に示される実施例は、当業者のためのさらなる指針として提供され、そし て任意の方法において本発明を限定すると解釈されない。 実施例 実施例1 rAAV 調製物の生成 本発明を例示する目的のために、本発明者らはいくつかのrAAVベクターを調製 した。以下に記載の多数の一次外殖培養およびインビボ研究のために、本発明者 らは、「ACAPSN」と呼ばれるアデノ随伴ウイルス基準ベクターを使用した。これ は、AAV ITR配列、ヒト胎盤アルカリホスファターゼ(AP)cDNAに作動可能に連 結したヒトサイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、E.coliトランスポゾン Tn5ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ(neo)遺伝子に作動可能に連結した サルウイルス40プロモーター、および合成ポリアデニル化部位を含む。 ACAPSN ベクターの構築 ACAPSNベクターの構築は、以下のようであった:ITR配列およびプラスミド骨 格を、AAV-CFTR(これは、左手ITRを含むAAV2ヌクレオチド1〜145、嚢胞性線維 症貫通膜調節因子(CFTR)cDNAヌクレオチド133〜4573、マウスβグロビンに基 づく合成ポリアデニル化シグナル(例えば、Flotte(1),1993を参照のこと)、 およびpBR322ヌクレオチド2295(Ndel)〜4284(Aat2)のプラスミド骨格に挿入 された右手ITRを含むAAV2ヌクレオチド4490〜4680を含む)に由来した。簡単に 述べれば、AAV-CFTRベクターを、Xho1およびSnaB1で消化し、そしてITRおよびプ ラスミド骨格をゲル単離した。CMVプロモーターの一部を含むXho1〜Sna1フラグ メント(ヌクレオチド-671〜-464)(例えば、Boshart,1985を参照のこと)を ゲル単離し、そしてAAV-CFTR由来のITRプラスミド骨格フラグメントに連結し、 「pAAV-CMV(SnaB1)」を生成した。次に、合成ポリアデニル化シグナルを含むS pe1〜Sna1フラグメントをSpe1/SnaB1消化したpAAV-CMV(SnaB1)に挿入し、「pA AV-CMV(Spe1)-spA」を生成した。pAAV-CMV(Spe1)-spAベクターは、CMVプロ モーターのヌクレオチド-671〜-584を含む。次に、E.coliネオマイシン遺伝子 を駆動するサルウイルス40プロモーターに連結したヒト胎盤アルカリホスファタ ーゼcDNA配列を、LAPSN(例えば、Lynch,1992を参照のこと)から、Spe1〜Nhe1 フラグメントとして単離し、pAAV-CMV(Spe1)-spA(Spe1で線状化した)に挿入 し、「pAAV-APSN」を作製した。CMVプロモーターヌクレオチド-585〜+71を含むS pe1〜Nhe1フラグメントを、Spe1線状化pAAV-APSNに挿入し、ベクター「ACAPSN」 を生成した。 AAV-CMV-AP ベクターの構築 本発明者らはまた、二次アデノ随伴ウイルス基準ベクター(「AAV-CMV-AP」) を、それらの一次外殖培養研究において使用した。ベクターAAV-CMV-APの構築は 以下のようであった:AAVベクターpTRF46(例えば、Flotte(1),1993を参照のこ と)を、Hind3およびAsp718で制限エンドヌクレアーゼ消化し、そして、ITR配列 、合成ポリアデニル化部位を含む(および、pBR322由来プラスミド骨格を含む) フラグメントをゲル単離した。ネオマイシンホスホトランスファラーゼ遺伝子( neo)は、Kozakコンセンサス真核生物翻訳開始配列で操作され、neo配列の5’ 末端にHind3部位および3’末端にAsp718部位を与えるプライマーを用いてPCR増 幅した。Hind3/Asp718消化したneoPCR産物を、pTRF46由来のフラグメントに連結 し、「pAAVneoBR」を生成した。AAVおよびneo配列をITRに隣接するBg12部位でpB R322由来のプラスミド骨格から切り出し、マルチクローニング部位がBg12リンカ ーで置換されたBluescriptベクターにサブクローニングし、「pAAVneo」を 作製した。ヒト胎盤アルカリホスファターゼcDNA配列を含むSal1フラグメントを 、レトロウイルスベクターDAPから単離した(例えば、Fields-Berry,1992を参 照のこと)。2塩基対充填を行い、そしてフラグメントを、BamH1で線状化し、 そして挿入物を受容するように部分的に充填したpAAVneoに挿入した。得られた 中間体構築物「pAAVneoAP」をHind3で消化し、neo配列を除去した。構築物を再 連結し、「pAAVAP」を作製した。2塩基対充填を、CMV即時初期プロモーター配 列(例えば、Boshart,1985を参照のこと)を含むSpe1〜Nhe1フラグメント(ヌ クレオチド-583〜+71)について実施し、次いでHind3で線状化し、また部分的に 充填したpAAVAPに挿入した。得られた構築物は、ベクター「AAV-CMV-AP」であっ た。 rAAV 粒子のパッケージング rAAV粒子の大規模パッケージングを、以前に記載のように実施した(例えば、 Flotte(1),1995;およびFlotte(2),1995を参照のこと)。これらのパッケージ ングプロトコルに従って、等量のパッケージングプラスミドpRS5およびrAAVベク ター(すなわち、ACAPSNまたはAAV-CMV-APのいずれか)を、ヘルパーウイルスAd 5(m.o.i=5)で感染した293細胞に同時トランスフェクトした。37℃で72時間の インキュベーションの後、細胞を採取しそして溶解した。ウイルス粒子を、塩化 セシウム勾配によって精製し、分画し、そしてRingerの平衡化塩溶液に対して透 析した。次いで、ベクター調製物を熱処理し、いかなる残留アデノウイルスをも 殺傷した。アデノウイルス夾雑の可能性はわずかであると考えられているが、調 製物を、米国保健福祉省の刊行物第(CDC)93-8395号(表題「Biosafety in Mic robiological and Biomedical Laboratories」および「NIH Guidelines for Res earch Involving Recombinant DNA Molecules」,Federal Register 1994,59:34 496-34547に要約されるように、アデノウイルス(クラス2病原体)に適切なBlo safety Level2予防策を用いて操作した。 実施例2(a) AAV-CMV-AP ベクターを使用するヒト初代外植片培養物における 平滑筋細胞の形質導入 血管において代表的に見出される種々の細胞タイプへのrAAVベクターの送達を 研究するために、本発明者らは、AAV-CMV-APベクターを使用するヒト初代外植片 培養物における平滑筋細胞の形質導入を検討した。 ヒト平滑筋細胞を、当該分野において記載されるような手順を使用する酵素的 消化により、バイオプシーサンプルから誘導した。以下の実施例6に記載のよう に、α-アクチンについての免疫細胞化学的染色を使用して、初代外植片培養物 を特徴付けし、そして主に平滑筋細胞を含むことを確認した。AAV-CMV-APベクタ ーへの曝露の時点の24時間後に、培養物が半コンフルエント(ディッシュの50% カバー)であるように、細胞を1×105細胞/12ウェルの密度で播種した。細胞 を、24時間、総容量1mlの完全培地(最終濃度10%のウシ胎児血清を含有する) 中で10μlのAAV-CMV-APベクターに曝露した。平滑筋細胞を、AAV-CMV-APベクタ ーの3つの独立した調製物で形質導入した。ベクター調製物を、DNAゲノムのス ロットブロット分析により評価して、1mlあたりおよそ109の粒子を含むように した。従って、形質導入を、細胞あたり約100粒子で実施した。ウイルスを24時 間の曝露期間の終わりに細胞から除去し、そして細胞を新鮮な培地中でさらに24 時間培養した。 細胞をトリプシンを使用して採集し、そして2.5×104細胞をサイトスピン(cy tospin)を使用してスライドグラス上に移した。スライドを風乾させ、次いで細 胞をPBS中の0.5%グルタルアルデヒド中で固定した。細胞をPBSの3回の交換で 洗浄し、そして30分間65℃で熱処理して、いかなる内因性のアルカリホスファタ ーゼ活性をも失活させた。細胞を、5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリルホスフェー ト(X-phos、0.1mg/ml、Boehringer Mannheim)およびニトロ−ブルーテトラゾ リウム(NBT、1mg/ml、Boehringer Mannheim、Buffer 3[100mM Tris、100mM Na Cl,50mM MgCl2-pH9.5]中)中で3時間室温で暗所でインキュベートし、これは 、アルカリホスファターゼを発現する細胞の、濃紫/黒染色を生じた。次いで、 スライドをPBS中でリンスし、そして水性マウント媒質を使用してカバーグラス をした。アルカリホスファターゼを発現する細胞の割合を、接眼レンズのグリッ ドを使用して、少なくとも2つの視野において、光学顕微鏡下で細胞を計数する ことにより測定した。3回の独立した感染からの平均形質導入頻度は、約5. 37%であった。 実施例2(b) AAV-CMV-AP ベクターを使用するラット初代外植片培養物における 平滑筋細胞の形質導入 種々の種へのrAAVベクターの送達をさらに研究するために、本発明者らは、AA V-CMV-APベクターを使用するラット初代外植片培養物における平滑筋細胞の形質 導入もまた検討した。 ラット平滑筋細胞培養物を、酵素的消化によりFischer 344ラット大動脈から 誘導し、そして上記のように、α-アクチンについての免疫細胞化学的染色を使 用して、主に平滑筋細胞を含むことを確認した[例えば、Lynch,1992を参照のこ と]。正確に、実施例2(a)においてヒト平滑筋細胞形質導入について記載し たように、細胞を、細胞あたり100粒子でAAV-CMV-APベクターで形質導入した。 3回の形質導入の平均頻度は約0.032%であった。 齧歯類(ラット)平滑筋細胞は、試験した霊長類(ヒトおよびマカク)血管細 胞タイプより100倍低い頻度で形質導入された。ヒトアデノ随伴ウイルス由来ベ クターでの形質導入に対する齧歯類細胞の減少した感受性は、AAVのいくらかの 種特異性を示し得る。 実施例2(c) AAV-CMV-AP ベクターを使用するウサギ初代外植片培養物における 平滑筋細胞の形質導入 本発明者らの研究の一部として、本発明者らは、AAV-CMV-APベクターを使用す るウサギ初代外植片培養物における平滑筋細胞の形質導入もまた検討した。ウサ ギ平滑筋細胞培養物を、上記のように、酵素的消化によりウサギ大動脈から誘導 し、特徴付けし、そしてα-アクチンについての免疫細胞化学的染色を使用して 、主に平滑筋細胞を含むことを確認した。実施例2(a)に記載のように、細胞 を、細胞あたり100粒子でAAV-CMV-APベクターの単一の調製物で形質導入した。 ヒトおよびラット平滑筋細胞もまた、比較の目的で形質導入した。ウサギ平滑筋 細胞 は、約10.26%の頻度で、または同じ研究におけるヒト平滑筋細胞の頻度(約5.4 1%)の2倍で形質導入された。ラット平滑筋細胞は再び、2桁低い頻度で形質 導入された(約0.016%)。 実施例2(d) ACAPSN ベクターを使用するマカク初代外植片培養物における 平滑筋細胞の形質導入 次に、本発明者らは、ACAPSNベクターを使用するサル初代外植片培養物におけ る平滑筋細胞の形質導入もまた検討した。平滑筋細胞培養物を、上記のように、 酵素的消化によりMacaca fascicularisバイオプシーサンプルから誘導し、特徴 付けし、そしてα-アクチンについての免疫細胞化学的染色により、主に平滑筋 細胞を含むことを確認した。細胞あたり約1000粒子を使用した以外、細胞を、実 施例2(a)においてヒト平滑筋細胞形質導入について記載したようにACAPSNベ クターで形質導入した。形質導入の平均頻度は約13.19%であった。 実施例2(e) ACAPSN ベクターを使用するヒト初代外植片培養物における 臍静脈内皮細胞の形質導入 血管において代表的に見出される細胞タイプ中へのrAAVベクターの送達をさら に研究するために、本発明者らは、ACAPSNベクターを使用するヒト初代外植片培 養物における内皮細胞の形質導入もまた検討した。ヒト臍静脈内皮細胞を、初代 臍静脈内皮細胞外植片培養物の調製のための標準的なプロトコルに従って、バイ オプシーサンプルから誘導した[例えば、Jaffe,1973を参照のこと]。初代外植 片培養物を、以下の実施例6に記載のように、特徴付けし、そしてフォンビルブ ラント因子(vWF)についての免疫細胞化学的染色により、主に内皮細胞を含む ことを確認した。細胞あたり約1000粒子を使用した以外、細胞を、実施例2(a )においてヒト平滑筋細胞形質導入について記載したようにACAPSNベクターで形 質導入した。形質導入の平均頻度は約4.56%であった。実施例2(f) ACAPSN ベクターを使用するヒト初代外植片培養物における 微小血管内皮細胞の形質導入 さらに、本発明者らは、ACAPSNベクターを使用するヒト初代外植片培養物にお ける微小血管内皮細胞の形質導入もまた検討した。ヒト微小血管内皮細胞を、当 該分野において記載されるような、酵素的消化、および混入する線維芽細胞を除 去するためのフィブロネクチンコートしたプラスティックカルチャーウェア上の 連続するプレーティングを使用して、網(脂肪組織)から誘導した。初代外植片 培養物を、上記のように、特徴付けし、そしてvWFについての免疫細胞化学的染 色により、主に内皮細胞を含むことを確認した。細胞あたり約1000粒子を使用し た以外、細胞を、実施例2(a)においてヒト平滑筋細胞形質導入について記載 したようにACAPSNベクターで形質導入した。形質導入の平均頻度は約12.64%で あった。 実施例2(g) ACAPSN ベクターを使用するマカク初代外植片培養物における 微小血管内皮細胞の形質導入 本発明者らは、ACAPSNベクターを使用するサル初代外植片培養物における微小 血管内皮細胞の形質導入もまた検討した。マカク微小血管内皮細胞を、上記のよ うに、網から誘導し、特徴付けし、そしてvWFについての免疫細胞化学的染色を 使用して、主に内皮細胞を含むことを確認した。細胞あたり約1000粒子を使用し た以外、細胞を、実施例2(a)においてヒト平滑筋細胞形質導入について記載 したようにACAPSNベクターで形質導入した。形質導入の平均頻度は約4.93%であ った。 初代外植片培養物研究の要約 上記のように、本発明者らは、種々の異なる種由来の血管において代表的に見 出される細胞(例えば、平滑筋細胞、大血管内皮細胞、微小血管内皮細胞)への rAAVベクターの送達を調査するための、一連の研究を実施した。これらの予備的 研究は「インビトロ」において実施されたが、本発明者らは初代外植片培養物を 使用し、これは不死化細胞培養物から区別されるべきであることを強調すること は重要である。初代外植片培養物(これは有限の寿命を有する)は、一般に、無 限に増殖し得るようにオンコジーンで形質転換されている不死化細胞培養株より 、インビボにおける細胞をずっと代表すると考えられている。さらに、高レベル の形質導入が多数の細胞培養株について報告されているが、AAVベクターは不死 化細胞より、初代細胞を、ずっと低い効率で形質導入することが報告されている [例えば、Halbert,1995を参照のこと]。従って、インビボ遺伝子治療適用につ いてAAVベクターを評価するために初代細胞を使用することの重要性が理解され る。 これらの初代外植片培養物研究は、rAAVベクターが、多数の異なる種(非ヒト 霊長類およびヒトを含む)由来の血管において代表的に見出される種々の細胞タ イプ中に異種遺伝予を移入し、そしてそれを発現させ得ることを示す。 実施例3 前処置なしの管腔内送達により導入されたACAPSNを使用する 霊長類における微小血管細胞のインビボ形質導入 本発明の方法を、本明細書中において非ヒト霊長類を用いて実施したインビボ 研究により例証する。以下の実施例において、ACAPSNベクターを、確立されたア テローム性動脈硬化症を有するカニクイザル中の末梢動脈のセグメントに注入し た。以下でさらに記載するように、本発明の方法を使用する形質導入を、処置さ れる動脈の状態および/または用いる送達方法を変動させることにより、種々の 条件下で評価した。この実施例において、ACAPSNを、安静時の(unperturbed) 大腿動脈への管腔内注入により送達した。 2匹のアテローム性動脈硬化症カニクイザル(Macaca fascicularis)(体重 約5kg)を、the Comparative Medicine Clinical Research Center of The Bow man Gray School of Medicineの飼育コロニーから選択した。動物は、アテロー ム発生性食事を、変動する期間消費し、そしてこの食事を研究の期間の間に消費 し続けた。アスピリンを、外科手術の3日前に、その抗血小板効果のために与え た(20mg/kg、経口)。さらなる研究のために増殖細胞を標識するために(以下 の実施例8に記載)、動物は、手術の1時間前および16時間前に、5-ブロモ-2'- デオキシウリジン-5'-モノホスフェート(BrdU、30mg/kg.i.m.、生理食塩水中[3 0mg/ml]、Boehringer Mannheim Inc.,Indianapolis,IN)を受けた。サルを塩 酸ケタミン(10〜15mg/kg i.m.)で鎮静し、挿管し、そしてハロタンガス(4% 有効)で麻酔した。血液を、ベースライン血清、血液学、および化学的性質のた めに抜いた。 左および右大腿動脈を、無菌技術を使用して大腿において露出させ、そして鼠 径部付近かつ4cm遠位に制御した。次いで、動物をヘパリン(300mg/kg i.v.、E lkins-Sinn,Inc.,Cherry Hill,NJ)で抗凝血処理し、そして可撓性カニュー レ(20ゲージi.v.カテーテル)を、各動脈側枝中に挿入した。これらの動脈を一 時的に順次閉塞し、そして1mlの無菌リンゲル液で洗浄(flush)した。実施例 1の手順に従って生成したACAPSNベクター調製物(250〜500μl)を、左動脈に 注入した。形質導入を、1mlあたり3×109DNAse耐性ベクター粒子の濃度でACAP SN調製物を使用して実施した(DNAse耐性は、キャプシド化ベクター粒子の特徴 である)。コントロール(250〜500μlの乳酸リンゲル液、「LRS」)を、右動脈 に注入した。30分後、ACAPSNベクター調製物およびLRSコントロールを、それぞ れ左および右動脈から吸引した。次いで、側枝を結紮し、そして血流を再確立し た。 ベクターおよびコントロールのインキュベーションの完了時に、創傷を閉じ、 そして動物を回復のために単一動物ケージに戻した。動物を48時間隔離したまま にし、そして結膜炎、咳、および下痢のようなウイルス性疾病のいかなる徴候に ついても密接に観察した。次いで、動物を麻酔し、そして処置した左および右動 脈を外科的に切除し、そして分析のために10%ホルマリン中で固定した。全ての 動物の世話および手順を、州および米国の法律に従って実施した。動物のプロト コルは、Bowman Gray School of Medicine Aninlal Care and Use Committeeに より承認され、そしてNational Institutes of Healthにより刊行物No.86-23, Guide for the Care and Use of Laboratory Animalsにおいて記載される指針に 従った。 以下のように、ホルマリン固定動脈セグメントをヒト胎盤アルカリホスファタ ーゼについて染色して、ACAPSNベクターを発現する形質導入細胞を局在化した: 組織をリン酸緩衝化生理食塩水(PBS、10ml、1時間/洗浄)の3回の交換で洗 浄し、そしてPBS中で30分間65℃の水浴中で加熱して、いかなる内因性アルカリ ホスファターゼ活性をも失活させた。次いで、サンプルを、5-ブロモ-4-クロロ- 3-インドリルホスフェート(X-phos、0.1mg/ml、Boehringer Mannheim)および ニトロ-ブルーテトラゾリウム(NBT、1mg/ml、Boehringer Mannheim、Buffer 3 [100mM Tris,100mM NaCl、50mM MgCl2-pH9.5]中)の溶液中で一晩室温で暗所で インキュベートして、アルカリホスファターゼ活性(濃紫/黒染色)を検出した 。次いで、サンプルをPBS中で洗浄し、そして組織切片化のためにパラフィン中 に包埋した。ポジティブコントロールを各APアッセイに含め、そしてそれは以下 のいずれかであった:(1)ACAPSNベクターで形質導入し、そして10%ホルマリ ンで固定した培養平滑筋細胞のサイトスピン;または(2)ACAPSNベクターで形 質導入し、ペレット化し、10%ホルマリンで固定し、パラフィン中に包埋し、そ して切片化した培養平滑筋細胞。ネガティブコントロールを各動物について含め 、そしてそれは以下のいずれかであった:(1)乳酸リンゲル液を注入した動脈 から切断した切片;または(2)ACAPSN処置の部位から離れた動脈から切断した 切片。 処置した大腿動脈組織の検査を、一定の間隔で、処置した血管の長さに沿って 、切片を系統的にサンプリングするように設計した様式で実施した。一般に、各 処置部分(約1.5インチ長)を6つの輪に切片化した。3つ目毎の輪をOCT中に包 埋し、そして凍結した。第1、2、4、および5の輪を10%ホルマリン中で固定 し、AP活性について染色し(上記のように)、次いで、切片化(約2細胞層厚さ の切片へ、1つの輪あたり2〜3切片)のためにパラフィン中に包埋した。 しかし、検査したサンプルが、集合的に、処置した血管組織の非常に小さな画 分のみ(おそらく1%未満)を代表することを強調すべきである。従って、制限 された数のランダムな検査した切片において観察されたポジティブの結果は、組 織中での発現を反映することが予想されるが、より頻度の低い形質導入事象は、 検査したサンプルの制限された数故に、観察されないままであったかもしれない 。 安静時の大腿動脈の場合、検査した切片において、発現事象は観察されなかっ た。しかし、制限されたサンプリングのため、低レベルの発現は、除外され得な い。これらの大腿動脈が以前の出血に由来する瘢痕を有し(大腿部位における複 数の血液採取に起因して)、従って、動脈周囲の瘢痕故に、より少ない微小血管 が存在することが予想されることに留意するべきである。次のインビボ研究は、 頸動脈を利用した。 実施例4 露出前処置後の管腔内送達により導入されるACAPSNを使用する 霊長類における微小血管細胞のインビボ形質導入 内皮細胞が、より深くの動脈血管壁へのrAAV遺伝子送達に対する障害として機 能するかどうかを決定するために、ACAPSNベクターを、内皮を露出させた頸動脈 への管腔内注入により送達した。 2匹の動物は、以下のように、急性バルーン露出前処置の後に管腔内送達を受 けた。ACAPSNベクター調製物を、実施例1の手順に従って生成した。形質導入を 、1mlあたり3×109のDNAse耐性粒子の濃度のACAPSN調製物を使用して実施した 。動物を、一般に、以下の例外を有して、実施例3に記載のように、調製し、選 択し、そして維持した:(1)この実施例においては、頸動脈を研究した;およ び(2)ACAPSNベクターおよびコントロールの管腔内送達(それぞれ左および右 頸動脈)の前に、露出前処置を以下のように与えた。頸動脈の内皮を、3F Fogar tyバルーン塞栓切除カテーテル(V.Mueller Inc.,McGaw Park,IL)を使用し て露出させ、これを各頚動脈中に(3回)3cm通過させ、膨張させ、穏やかな張 力下で元に戻し、次いで取り出した。 その後の動物および組織の取り扱いおよび調製は、以下の3つの例外を有して 、実施例3に概説した手順に従った:処置した動脈を、隔離の60時間後に取り出 した;および(2)次いで、動物を、ケタミン(15mg/kg,i.m.)で鎮静し、ヘ パリン(300単位/kg,i.v.)処置し、そして剖検スイート(necropsy suite)に 移し、ここで血液を血液学的および化学評価のために抜いた。過剰容量のペント バルビタールナトリウム(100mg/kg,i.v.)の後、100mm Hgでリンゲル液(約75 0cc)を注入しながら、動物を放血した。右および左頸動脈を10%ホルマリン中 で灌流-固定し、次いで分析のために取り出した。(3)さらに、処置した頸動 脈組織の検査を、一定の間隔で、処置した血管の長さに沿って、注射部位の遠位 および近位の両方で、切片を系統的にサンプリングするように設計した様式で実 施した。一般に、各処置部分(約2インチ長)を9つの輪に切片化し、そして3 つ目毎の輪をパラフィン中に包埋した。第1、2、4、5、7、および8の輪を 凍結し、次いで、これらの各々の輪の2〜3切片(約2細胞層厚さ)サンプリン グし、そしてAP活性について染色した(実施例3に記載のように)。 露出した頸動脈の場合、発現は、rAAVベクターに曝露した2つの頸動脈のうち 1つにおける微小血管内皮において観察されたが、いずれのコントロール動脈に おいても観察されなかった。発現は、外膜において明白に規定可能な構造を形成 する微小血管内皮に容易に局在化可能であった。 実施例5 露出および焦点過剰拡張前処置後の管腔内送達により導入される ACAPSN を使用する霊長類における微小血管細胞のインビボ形質導入 血管壁の外部外膜層(微小血管が主に位置する)への接近を増強することの効 果をさらに評価するために、ACAPSNベクターを、穏やかに露出し、そして焦点拡 張してあった頸動脈への管腔内注入により送達した。 2匹の動物は、以下のように、穏やかな内皮細胞露出および焦点バルーン過剰 拡張前処置に続いて、管腔内送達を受けた。ACAPSNベクター調製物を、実施例1 の手順に従って生成した。形質導入を、1mlあたり1×1010DNAse耐性粒子の濃 度のACAPSN調製物を使用して実施した。動物を、一般に、以下の例外を有して、 実施例3に記載のように、調製し、選択し、そして維持した:(1)この実施例 においては、頸動脈を研究した;および(2)ACAPSNベクターおよびコントロー ルの管腔内送達(それぞれ左および右頸動脈)の前に、頸動脈の内皮を穏やかに 露出し、そして焦点過剰拡張に供した。この前処置を以下のように実施した:3F Fogartyバルーン塞栓切除カテーテル(V.Mueller Inc.,McGaw Park,IL)を 頸動脈に4cm通過させ(1回)、膨張させ、そして非常に小さな張力を使用して カテーテル挿入部位に向かって引いて、内皮を取り出した。次いで、カテーテル 挿入部位に直接隣接する動脈セグメントを、バルーンの過剰膨張により焦点過剰 拡張し(0.5cm長の頚動脈において)、次いでバルーンを取り出した。 その後の動物および組織の取り扱いおよび調製は、処置した動脈を隔離の48時 間後に取り出したことを除いて、実施例4に概説した手順に従った。 穏やかに露出し、そして焦点過剰拡張した頸動脈の場合、発現は、rAAVベクタ ーに曝露した両方の頸動脈の外膜における少数の微小血管の内皮において観察さ れたが、いずれのコントロール動脈においても観察されなかった。rAAVベクター に曝露した両方の頸動脈の外膜細胞(これは、内皮細胞として明白には同定され なかった)において観察されたいくらかより低いレベルの発現もまた存在したが 、いずれのコントロール動脈においても観察されなかった。 実施例6 事前のバルーン損傷前処置後の外膜注射送達により導入されるACAPSNを使用する 霊長類における増殖微小血管細胞のインビボ形質導入 血管壁の外膜層への接近を増強することの効果をさらに研究するために、ACAP SNベクターをまた、送達の数日前に刺激しておいた頸動脈の外膜中への直接注射 により送達した。詳細には、動脈を、ACAPSNの送達の5日前に、膨張したバルー ンカテーテルの反復する管腔内通過により刺激した。これは、ベクターの送達前 に、血管壁の細胞増殖の速度を増加させることが予想される。以前の経時的研究 から、動脈壁中の細胞の最大増殖は、バルーン損傷の4〜7日以内に誘導される [例えば、Geary,1996を参照のこと]。従って、事前バルーン損傷血管は、増殖 血管の生理学的特徴(血管形成の間および動脈血管形成術または他の形態の血管 再構築後に起こるような)を模倣することが予想される。 1匹の動物は、以下のように、事前バルーン損傷前処置に続いて、外膜注射送 達を受けた。ACAPSNベクター調製物を、実施例1の手順に従って生成した。形質 導入を、1mlあたり3×109のDNAse耐性粒子の濃度のACAPSN調製物を使用して実 施した。動物を、一般に、以下の例外を有して、実施例3に記載のように、調製 し、選択し、そして維持した:(1)この実施例においては、頸動脈を研究し た;(2)両方の頸動脈がACAPSNベクターを受けた;および(3)送達は直接外 膜注射により生じた。外膜注射を、以下の例外を有して、実施例3に記載の管腔 内送達のために使用した手順により実施した:カニューレを管腔中に配置する代 わりに、片側あたり250μlのACAPSNベクター調製物を、外膜下面中へ直接、1cc シリンジおよび27ゲージ針を使用して注射した。(4)さらに、左および右頸動 脈へのベクターの送達の5日前に、右頸動脈を、穏やかな張力下での膨張させた 3F Fogartyバルーンカテーテル(V.Mueller Inc.,McGaw Park,IL)の3回の 管腔内通過によるバルーン損傷に供した。左頸動脈は事前には操作しなかった。 その後の動物および組織の取り扱いおよび調製は、以下の例外を有して、実施 例4に概説した手順に従った:(1)処置した動脈を、隔離の72時間後に取り出 した;および(2)免疫細胞化学的分析を、以下のように、右頸動脈から取った 組織に対して実施した。 外膜においてACAPSNを発現する特定の細胞タイプをポジティブに同定するため に、右頸動脈由来の凍結ホルマリン固定切片を切断し、そして平滑筋細胞(α- アクチン、Boehringer Mannheim)、内皮細胞(vWF、DAKO)、マクロファージ( CD-68、DAKO)およびリンパ球(CD-3、DAKO)に特異的な抗体で免疫染色した。 一次抗体を適切なビオチン化二次抗体(Vector Laboratories Inc.)および三次 アビジン-ビオチン-ペルオキシダーゼ染色(Vector Laboratories Inc.)で局在 化した。切片をヘマトキシリンで対比染色し、そして標準的な光学顕微鏡により 検査した。右頸動脈については、AP活性の多くは、内皮細胞マーカーまたは平滑 筋細胞マーカーのいずれかについての細胞染色と共局在化(co-localize)され た。少数のAP活性は、マクロファージマーカーについての細胞染色と共局在化さ れた。多数のAPポジティブ細胞は、これらの細胞タイプ特異的抗体でポジティブ には同定され得なかった。 以前に刺激されていた頸動脈への外膜注射による送達の場合、非常に高い頻度 の発現は、外膜微小血管内に組織学的に同定された細胞において観察された。こ の動脈については、発現はまた、注射の領域の外膜における有意な数の他の細胞 において観察された;上記のように、これらは、細胞タイプ特異的抗体でポジテ ィブに同定されず、そしておそらく、例えば、線維芽細胞、リンパ球、その他の 白血球、および神経細胞であり得た。操作しなかったコントロール動脈において 、少数のAPポジティブ細胞が観察され、そしてこれらの少数の細胞は、微小血管 と組織学的に一致する構造と優勢に関連していた。これらの結果は、血管中の細 胞の増殖が存在または増強される他の状況においてもまた、本発明の方法を使用 して高頻度形質導入を達成し得るという予想に至る。 実施例7 事前バルーン損傷前処置後の管腔内送達により導入されるACAPSNを使用する 霊長類における増殖微小血管細胞のインビボ形質導入 上記のように、外膜微小血管は、血管媒質を横断する小さな微小血管を介して 親血管(例えば、動脈)の管腔から血液を供給されると考えられる。この研究を 、rAAVベクターの外膜への導入がまた、事前バルーン損傷によって前処置してお いた動脈の管腔中へ直接の注射により、間接的に達成され得ることを実証するた めに、設計した。実施例6におけるように、動脈を、ACAPSNの送達の5日前に、 大きな膨張したバルーンカテーテルの反復する管腔内通過により刺激した。これ は、ベクターの送達前に、血管壁の細胞増殖の速度を増加させることが予想され る。 1匹の動物は、以下のように、事前バルーン損傷前処置に続いて、管腔内送達 を受けた。ACAPSNベクター調製物を、実施例1の手順に従って生成した。形質導 入を、1mlあたり1×1010のDNAse耐性粒子の濃度のACAPSN調製物を使用して実 施した。動物を、一般に、以下の例外を有して、実施例6に記載のように、調製 し、選択し、そして維持した:実施例3に記載のように、送達は、管腔内送達に より生じた。従って、この実施例においては、(1)両方の頸動脈がACAPSNを受 けた;そして(2)左および右頸動脈へのベクターの送達の5日前に、右頸動脈 を、穏やかな張力下での膨張させた3F Fogartyバルーンカテーテル(V.Mueller Inc.,McGaw Park,IL)の3回の管腔内通過によるバルーン損傷に供した。左 頸動脈は事前には操作しなかった。 その後の動物および組織の取り扱いおよび調製は、処置した動脈を、隔離の72 時間後に取り出したという例外を有して、実施例4に概説した手順に従った。 事前に刺激しておいた頸動脈への管腔内送達の場合、発現は、外膜微小血管内 に組織学的に同定された細胞において観察された(しかし、コントロール動脈に おいては観察されなかった)。APポジティブ細胞の頻度は、外膜中へ直接の注射 について観察された頻度ほどは高くはなかったが、これらの結果は、外膜中への 導入が、血管の管腔中への注射によって達成され得ることを、明らかに実証する 。インビボ研究の要約 これらのインビボ研究は、はじめて、rAAVベクターが、インビボにおいて血管 中の細胞を形質導入するために首尾良く使用され得ることを実証した。 有意なレベルの形質導入が、事前バルーン損傷により処置しておいた動脈にお いて観察された。上で論じたように、このような動脈は、増殖する血管の生理学 的特徴(血管形成の間に起こるような)を模倣することが予想される。これらの 結果は、血管増殖が増強される他の状況においてもまた、本発明の方法を使用し て高頻度形質導入を達成し得るという予想に至る。 さらに、これらのインビボ研究は、ヒトにおいて見出されるアテローム性動脈 硬化症疾患状態の最も代表的な疾患動脈モデルである、アテローム性動脈硬化症 霊長類の動脈における細胞の形質導入を実証した。これらのマカクにおける動脈 のアテローム性動脈硬化症状態は重篤ではなかったが、血管の種々の細胞への物 理的接近が、血管における斑、脂肪沈着物、および/または厚化した平滑筋細胞 層の存在故に、穏やかなアテローム性動脈硬化症の血管においてさえも達成がよ り困難であることが予想される。従って、本発明の方法を使用してアテローム性 動脈硬化症マカクモデルにおいて血管中の細胞を首尾良く形質導入する能力は、 アテローム性動脈硬化症血管の形質導入が達成され得ること、およびより高いレ ベルの形質導入さえもが接近条件がより厳重でない非動脈硬化症血管において達 成され得ることを示す。 実施例8 抗体染色を使用する損傷後細胞増殖の評価 上記のように、安楽死の1時間および6時間前に、全ての動物にBrdUを注射し て、ポジティブなACAPSN染色を示す組織学的切片における細胞増殖の測定を可能 にした。形質導入は、最も活発に増殖している細胞について最も効率的であると 考えられている。 処置した動脈由来の選択した非染色脱パラフィン切片(5ミクロン厚)を、Br dUに対するモノクローナル抗体(Boehringer Mannheim)に曝露し、次いでビオ チン化二次抗体およびアビジン-ビオチン-ペルオキシダーゼ三次抗体染色で局在 化する。増殖中の細胞を、褐色抗体染色を有する核として同定する。BrdUデータ は、rAAV取り込みおよび発現が、増殖している細胞(例えば、血管形成に関連す る細胞)に関連するというさらなる確認を提供し得る。さらに、眼微小血管細胞 または卵黄嚢モデルのような血管形成モデルを、初代細胞における初代組織にお ける類似の結果を定量するために使用し得る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION       Methods for transducing cells in blood vessels using recombinant AAV vectorsTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION   The present invention relates to gene delivery, and more particularly to recombinant adeno-associated virus (AA V) a method for transducing cells in blood vessels with a vector.Background of the Invention   Blood vessels, the major components of the cardiovascular system, flow from the heart to cells throughout the body. And form a network that allows them to return to the heart. Generally, blood vessels Is composed of three layers, an inner membrane, a middle membrane and an outer membrane. Most healthy movements The intima of the vasculature generally comprises a luminal monolayer of endothelial cells. In the aorta, the intima is flat In diseases such as atherosclerosis, which may contain smooth muscle cells, and in the intima, Can be thickened by smooth muscle cells and inflammatory cells beneath the endothelial monolayer. The inner membrane is It is distinguished from the media by the elastic plate. The media typically contains smooth muscle cells and Around the matrix material. In the aorta, the media is distinguished by elastic fibers It consists of a defined layer of smooth muscle cells. The adventitia forms the outermost layer of the artery wall, It is distinguished from the media by the outer elastic plate. Outer membranes are generally macrophages A loose matrix, including fibroblasts, and other cell types, It is composed of vascular vessels (a network rich in adventitia microvessels).   Microvessels (including arterioles, capillaries, venules, and vascular vessels) Differs from the general structural model outlined above in that layers cannot be well defined . For example, capillaries are monolayers of endothelial cells surrounded by a single layer of smooth muscle cells. But without any well-defined elastic layer.   Angiogenesis is the formation of new blood vessels. Angiogenesis occurs in the vasculature during fetal development. This can also include extensive normal and postnatal pathological processes (eg, wound repair, Tumor formation, and inflammation). [See, for example, Diaz-Flores, 1994. ]. Therefore, many disease processes have important anatomical or pathological features. With abundant microvessels. These microvessels are directly linked to the development of a particular disease. Or may contribute indirectly or may represent benign morphological features. Many places In combination, microvessels and angiogenesis play a central role in the etiology of the disease It is thought that there is. These include, for example, the growth and metastasis of many cancers, diabetes Retinopathy, retinitis, heart failure, arthritis, psoriasis, ischemia, wound healing, hemangiomas and other Abnormal angiogenesis. [See, for example, Diaz-Flores, 1994]. this All tissues and organs, including these cells, support their normal function and viability Requires an extensive network of microvessels to do so. These microvessels are Microvessels may have therapeutic polynuclear properties in tissues, especially because they may have different functions than large vessels. Provides a unique target for delivering nucleotides. In particular, microscopic By altering gene expression in cells of blood vessels, tissues or organs Can be enhanced in a specific direction.   Numerous studies have focused on delivering recombinant genetic material to vascular endothelial cells and smooth muscle cells. Methods for modifying the process of angiogenesis, as well as methods for These studies have obvious limitations, including the following: Low efficiency of gene transfer and restriction of recombinant gene expression in vascular tissue (plasmid DNA, liposome vectors and retroviral vectors); Vector expression (adenovirus vector and liposome A significant immune response to a particular viral vector; And lack of specificity for cells, tissues and organs (in which case the transgene The generalized expression of or reintroduction of ex vivo genetically modified cells is not possible. Could have necessary or detrimental effects). [For example, Clowes, 1994; Geary, 1993; Ge ary, 1994; Lemarchand, 1993; Lim, 1991; Lynch, 1992; Nabel, 1989; Newman, 1995; Ojeifo, 1995; Plautz, 1991; Rome (1), 1994; Rome (2). Schwartz, 1990; and Zwiebel, 1989].   For example, retroviral vectors provide their stable and long-term gene expression. Despite the advantage of having general capabilities, stable proviral Replication of the target cell is required for integration. However, most cells in the arteries The vesicle is generally quiescent. Quiescent cells provide significant and efficient gene transfer Can sometimes be isolated and induced to divide to achieve Often, the method of inducing cells and genetically modifying them ex vivo It requires subsequent transplantation back into the donor host. Liposome vector delivery systems also Limited by inefficient uptake and transient episomal vector expression I have. Adenoviral vectors that are efficient in endothelial cells during infection Episomal Vector Expression and Antigenicity Limit the Efficiency of Duplicate Use More restricted.   Thus, to date, without the above problems or limitations, direct in vivo genetics Research shows efficient and significant expression of recombinant genes in vascular cells after offspring transfer There was no conclusion. In addition, involved in the formation of microvascular cells and / or new blood vessels No effective method for transducing cells to be transformed was shown.                                Summary of the Invention   The present invention provides a method for transducing cells in blood vessels using a recombinant AAV vector. Provide the law. Preferred embodiments of the present invention include:   1. Introduction of recombinant adeno-associated virus (rAAV) vector into individual blood vessels in vivo A method for transducing cells in blood vessels of an individual, comprising the step of transducing.   2. 2. The embodiment of claim 1, wherein the rAAV vector comprises a detectable marker gene. A method for transducing cells in blood vessels.   3. The embodiment 1 wherein the rAAV vector comprises a selectable marker gene. A method for transducing cells in blood vessels.   4. Embodiment 2. The vascular cell according to embodiment 1, wherein the rAVV vector comprises a therapeutic gene. A method for transducing.   5. A group consisting of arterioles, capillaries, venules, and adventitia microvessels; Transducing cells in blood vessels according to embodiment 1, which are microvessels selected from: Way.   6. The method according to claim 5, wherein the blood vessel is an adventitia microvessel. How to introduce.   7. Embodiment 1 wherein the blood vessel is a microvessel and the cells are proliferating. The method for transducing cells in a blood vessel according to the above.   8. The cells of claim 1, wherein said cells are primate cells. How to introduce quality.   9. 9. Transducing cells in a blood vessel according to embodiment 8, wherein the cells are human cells. how to.   10. The cells of claim 1, wherein said cells are proliferating cells. How to introduce quality.   11. Embodiment 11. In a blood vessel according to embodiment 10, wherein the cells are proliferating microvascular cells. A method for transducing cells.   12. The cells in blood vessels according to embodiment 1, wherein the cells are microvascular cells. How to transduce.   13. Embodiment 13. In a blood vessel according to embodiment 12, wherein the cell is a microvascular endothelial cell. A method of transducing a cell.   14. Embodiment 1. The embodiment 1 wherein the rAAV vector is introduced into the adventitia of an artery of the individual. A method for transducing cells in a blood vessel as described above.   15. Introduction of recombinant adeno-associated virus (rAAV) vector into the above microvascular cells Transduced microvascular cells produced by   16. A method for transducing cells in blood vessels of an individual according to the method described in Embodiment 4. A method for treating said individual for a disease state, comprising:                             DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Definition:   "Polynucleotide" refers to a ribonucleotide or deoxyribonucleotide. Nucleotides of any length, which are either Refers to rimer form. This term refers only to the primary structure of the molecule. Therefore, two Includes single- and double-stranded DNA and double- and single-stranded RNA. Methylation or Also includes modified polynucleotides, such as polynucleotides that have been capped.   "Recombinant" is applied to a polynucleotide, wherein the polynucleotide is Cloning, restriction and / or ligation steps, and naturally occurring polynucleotides Products of various combinations of other procedures that result in constructs that are distinct from nucleotides. Means that   A "vector" is a host cell, either in vitro or in vivo. Refers to a recombinant plasmid or virus containing the polynucleotide to be delivered. The polynucleotide to be delivered contains the coding sequence of interest in gene therapy. I can see.   “Recombinant AAV vector” (or “rAAV vector”) is an AAV inverted terminal repeat. A vector containing one or more polynucleotides of interest flanked by sequences (ITRs). U. One possibility to replicate and package rAAV vectors into infectious virions A successful method is to use the rAAV vector to express the AAV "rep" and "cap" genes and It can be into a host cell infected with a suitable helper virus.   A "gene" is a polynucleotide or polynucleotide containing a sequence that encodes a protein. Refers to part of a nucleotide. In most cases, genes also effectively promote transcription. Preferably, include a promoter operably linked to the coding sequence. Good. As is well known in the art, enhancers may be used to regulate gene activity. , Repressors and other regulatory sequences may also be included. (For example, quoting below (See references).   The terms “polypeptide,” “peptide” and “protein” refer to any length Used interchangeably to refer to a polymer of amino acids. These terms also Post-translationally modified through reactions involving glycosylation, acetylation, and phosphorylation Protein.   AAV "rep" and "cap" genes (replicated and encapsidated Is found in all AAV serotypes tested, It is described in various references cited herein. Typically, rep And the cap gene are found adjacent to each other in the AAV genome and Is generally conserved in the AAV serotype.   The "helper virus" for AAV is wild-type AAV (this is a defective parvovirus Is replicated and packaged by the host cell. Refers to a second virus. Many such helper viruses are common in the art. Have been defined and are similar to adenovirus, herpes virus, and vaccinia Including poxvirus.   "Packaging" as used herein refers to the assembly of the rAAV vector. And a series of subcellular events that result in encapsidation. Therefore, the appropriate vector -If the plasmid is introduced into the packaging cell line under appropriate conditions, It can be replicated and assembled into viral particles.   "Heterologous" is derived from an entity genotypically different from the remaining heterologous entity to be compared. Means something. For example, derived from one cell type and Polynucleotides introduced into different cell types are heterologous polynucleotides . It may encode a heterologous polypeptide when expressed. Similarly, its natural From a coding sequence and operably linked to a different coding sequence. Motors are heterologous promoters.   As used herein, "promoter" refers to an operably linked promoter. Refers to a genomic region that controls transcription of the gene or coding sequence being performed.   "Operably linked" means that the compositions as described are in their intended manner. Means a parallel relationship that can function with The promoter is When controlling transcription of a coding sequence, it is operably linked to the coding sequence. Operable An operably linked promoter is usually in cis configuration with the coding sequence, but not necessarily. It need not be adjacent to the coding sequence.   "Detectable marker gene" specifically detects cells carrying that gene (Eg, distinguished from cells that do not carry the marker gene) Is a gene that Many such marker genes are known in the art . Preferred examples include detectable proteins that encode proteins that appear on the cell surface Marker genes, which allow easy and rapid detection and / or cell Facilitates sorting. For the purpose of illustration, we have detected that The alkaline phosphatase ("AP") gene was used as a viable marker. this Indicates that the cells transduced with the vector carrying the AP gene Allowed to be detected based on the expression of AP.   A “selectable marker gene” stores the gene in the presence of the corresponding selection agent. Genetics that allow specific selection for or against cells having I am a child. For the purpose of illustration, the antibiotic resistance gene may be As a positive selectable marker gene that allows for positive selection in the presence of Can be used. Various positive and negative selectable markers are known in the art. Yes, some of which are described below.   A "therapeutic polynucleotide" or "therapeutic gene", when transferred to an individual, Nucleotides that can have a prophylactic, healing, or other beneficial effect in this individual Means the array.   "Cytokine" as used herein refers to an intercellular signaling molecule. . The best known cytokines are involved in the regulation of mammalian somatic cells. Many Family of cytokines have both pro- and anti-proliferative effects. Which include, for example, interleukins (eg, For example, IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-9 (P40), IL-10 , IL-I1, IL-12 and IL-13); CSF-type cytokines (eg, GM-CSF, G-CSF, M -CSF, LIF, EPO, TNF-α and TNF-β); interferons (eg, IFN-α, IFN-β, IFN-γ); cytokines of the TGF-β family (eg, TGF-β1, TGF- β2, TGF-β3, inhibin A, inhibin B, activin A, activin B); Chemotactic factors (eg, NAP-1, MCP-1, MIP-1α, MIP-1β, MIP-2, SISβ, SISδ SISε, PF-4, PBP, γIP-10, MGSA); growth factors (eg, EGF, TGF-α, aFGF , BFGF, KGF, PDGF-A, PDGF-B, PD-ECGF, INS, IGF-I, IGF-II, NGF-β); α type Intercrine cytokines (eg, IL-8, GRO / MGSA, PF-4, PBP / CTAP / βTG, IP-10, MIP-2, KC, 9E3); and β-type intercrine site Cain (eg, MCAF, ACT-2 / PAT 744 / G26, LD-78 / PAT 464, RANTES, G26, 130 9, JE, TCA3, MIP-1α, B, CRG-2). Many other cytokines are also It is also known to those skilled in the art. The sources, characterization, targets and sources of these cytokines And effector activities have been described, and for many cytokines DNA sequences encoding the molecule are also known; for example, Callard & Gearlng ,The Cytokine Facts Book(Academic Press, 1994) and an overview there And / or certain publications cited (these are incorporated by reference herein in their entirety. Involved See).The Cytokine Facts BookReferenced in catalogs like As such, many DNAs and / or proteins encoding such cytokines Protein sequences are also generally similar to GENBANK (DNA) and SWISSPROT (protein). Can be obtained from various sequence databases. Typically, such cytokines are The cloned DNA to be loaded is already available as a plasmid, but the published sequence Synthesizing polynucleotides that encode cytokines based on information It is possible. Polynucleotides encoding cytokines are also known in the art. Obtained using the polymerase chain reaction (PCR) method as described. [example See Mullis, 1987]. A new cytokine that works for a given cell type Detection, purification, and characterization of cytokines, including assays to identify proteins It is also described in many publications as well as in the references referred to herein. . [For example,Lymphokines and Interferons, (Clemens, J.J., et al., IRL Press 1 987); and DeMaeyer, 1988].   As used herein, "transduction" or "transducing" Regardless of the method used to introduce the foreign polynucleotide into the host cell, Is the term. These methods are well known in the art (eg, transfection , Lipofection, viral infection, transformation, and electroporation , As well as non-viral gene delivery techniques). The introduced polynucleotide is May be stable or temporarily maintained in the host cell. Stable maintenance is typically Whether the introduced polynucleotide contains an origin of replication compatible with the host cell, Alternatively, the host cell replicon (eg, extrachromosomal replicon (eg, plus Mid)) or integrate into the cell nucleus or mitochondrial chromosome You need to be.   A “replicon” is a polynucleotide containing an origin of replication, commonly called an ori sequence. Otide is called. This allows replication of the polynucleotide in the appropriate host cell To Examples include target cell replicons into which the desired nucleic acid can be integrated (eg, , Nuclear and mitochondrial chromosomes, and extrachromosomal replicons (eg, Plasmid)).   "Individual" as used herein refers to a mammal, preferably a human.   As used herein, “treatment” or “treatment” refers to preventing an individual from treating this individual. Cells, other reagents, or a combination thereof, that can produce healing or other beneficial effects It refers to administering a combination.   "Gene delivery" refers to the transfer of foreign polynucleotides to cells for gene transfer. Import, targeting, binding, uptake, transport, localization, replicon integration And expression.   "Gene transfer" refers to the introduction of a foreign polynucleotide into a cell, Can include targeting, binding, uptake, transport, localization, and replicon integration However, unlike the expression of later genes, and does not mean this.   "Gene expression" or "expression" refers to gene transcription, translation, and post-translational modifications. Refers to a process.   The “vasculature” or “vascular” is the blood (and lymph) ubiquitous in the mammalian body. Liquid).   "Vascular" refers to any conduit in the mammalian vasculature, arteries, arterioles, capillaries , Venules, veins, sinuses, and vascular vessels.   "Artery" refers to a conduit that passes blood from the heart to various parts of the body. Arterial The wall is typically an outer layer (outer membrane) that is distinguished from the intermediate layer (media) by an outer elastic plate The intermediate layer is distinguished from the inner layer (inner membrane) by the inner elastic plate. The outer membrane is one In general, microvessels (vascular vessels), fibroblasts, and lymphocytes and macrophages A layer of relaxed connective tissue that contains a network of immune cells, such as a page. The media is It contains an annular layer of smooth muscle cells and elastic fibers. The intima, in some cases, It consists of a monolayer of endothelial cells overlying the bleb.   "Microvessel", "microvascular" or "microvasculature" as used herein Is a term that refers to arterioles, capillaries, venules, and adventitia microvessels. Micro blood Tubes generally contain endothelial cells surrounded by one or several layers of smooth muscle cells. Arterioles refer to the branches of microarteries, especially those that are in close proximity to capillaries. Capillaries Connect arterioles and venules and create networks in virtually all organs and tissues Refers to any minute blood vessel that forms. The venules drain blood from the capillary plexus Any small blood vessel that collects and participates in vein formation. "Adventitia microvessels" Movement A microvessel that supplies blood to the adventitia of a large blood vessel such as a pulse. These outer membrane microbloods Vascular networks usually refer to vascular vessels. The adventitia microvessels are the intima and Blood from the lumen of the mother vessel (eg, artery) via small microvessels across the media It is considered to supply liquid. "Microvascular cells" make up the structure of microvessels Refers to cells.   The "endothelium" is generally aligned with the heart and blood vessels, and the cavities of the blood vessels of the lymphatic system. (Ie, "endothelial cells"). As used herein As such, blood vessels such as arteries can contain both endothelial cells and smooth muscle cells, They are distinguishable in terms of origin, function, and attributes such as cell surface markers. Noh. For example, generally, endothelial cells derived from embryonic ectoderm are cells that constitute the endothelium. And provide a non-thrombogenic surface and include vFW as exemplified below. For example, many well-known cell surface markers can be used to quickly distinguish. Generally, embryonic mesoderm-derived smooth muscle cells have structural and contractile mechanisms against the vessel wall. Α-actin that provides the ability to provide a non-thrombogenic surface For the purpose of illustration, including, for example, obtain.   “Proliferating” or “proliferation” is a term that refers to growth due to cell proliferation. Blood vessel new Birth occurs in the vasculature during fetal development and also involves a wide range of normal and postnatal pathology. New blood vessels that also occur in processes (eg, wound repair, tumor formation, and inflammation) Is the formation.References   The practice of the present invention will not be limited to molecular biology, microbiology within the art unless otherwise indicated. Utilizes conventional techniques of recombinant DNA, and immunology. Such techniques are described in the literature Well explained. For example, see the following references:   Describes surgical delivery and logistics that can be used in the methods of the present invention. Further references include:   Cell types found in blood vessels and vasculature structures that can be used in the methods of the invention Further references which describe: W. Bloom & D. Fawcett,A Textboo k of Histology , 10th edition, (W.B.Saunders Co. 1975).   Further references describing AAV vectors that can be used in the methods of the invention are: Including: Bibliography of quoted text   All patents, patent applications, and publications mentioned herein, both supra and And both below) are incorporated herein by reference.Detailed Description of the Preferred Embodiment   The described invention transduces cells in blood vessels using a recombinant AAV vector For how to. In vivo transduction of cells in blood vessels can be in vivo or It presents a problem not encountered in transducing other cells in vitro.   AAV vectors are commonly used in a few recombinant viral vector systems, It has been shown to be useful as a transposable element and, therefore, potentially human Very important for gene therapy. AAV vectors are used for various ex vivo Genes can be transferred and expressed with high frequency in cell lines (Carter, 1992; Ega n, 1992; Flotte, 1992; Flotte (1), 1993; Flotte (2), 1993; Kaplitt, 1994; Kotin Muzyczka, 1992; and Walsh, 1992). However, rAA in animal models There were only a few studies of transduction in vivo with the V vector ( See, for example, Flotte (2), 1993; Kaplitt, 1994; and Kotin, 1994). A AV is a DNA parvovirus often found in association with human adenovirus infection. Ruth. AAV has not been shown to cause disease in humans, Not a transformed or oncogenic virus. In contrast, other proposed Viral systems (eg, retrovirus, adenovirus, herpes virus, Or pox virus) is the disease-causing virus. In fact, 85% Adults are considered antigen-positive for one of the four AAV serotypes I have. AAV is also replication deficient, and helper virus such as adenovirus Possibly such as ills, herpes virus, or in some cases, vaccinia Can replicate only in the nucleus of cells co-infected with auxin virus. AAV is a proper help If present, in virtually any cell line of human, monkey, or rodent origin, It is believed that (albeit with different efficiencies) it can infect and replicate. In addition, AAV is particularly important for humans, where most cells are ultimately differentiated and do not divide. Has clear advantages over retroviruses in tissues such as airway epithelium . Because AAV does not require active cell division for gene transfer is there. Therefore, the AAV vector is the CFTR gene for cystic fibrosis, Can transduce quiescent cells, and recently transduce monkey lung epithelium in vivo (See, eg, Flotte, 1994). these Research recently transitioned to a human trial approved by the NIH Recombinant DNA Advisory Committee. Was. While AAV can transduce quiescent cells, it is most useful in primary fibroblast cultures. Recent studies have shown that AAV vectors selectively transduce cells in S phase. Suggest (see, for example, Russell, 1994). AAV General Reviews are, for example, Carter, 1990; Berns, 1990; Muzyczka, 1992; and Kotin, 199. 4 can be found.   AAV can be modified to create a vector for delivery of a heterologous gene. Preferably, such an AAV vector has no wild-type coding sequence and It cannot replicate even in the presence of Ruper virus. Generally, the modification method is reversed So that only terminal repeats (requiring vector replication in cis) remain The wild-type AAV coding sequence (rep and cap). Genetics of interest Offspring can be inserted between the viral terminal inverted repeats and then packaged You.   The general principles of AAV vector constructs have been reviewed recently. (For example, Carte r, 1992; Kotin, 1994; and Muzyczka, 1992). A portion of the AAV coding sequence with heterologous DNA to create a vector Thereby, it can be constructed in an AAV recombinant plasmid. Vector Plasmi In the terminal, the terminal (ITR) portion of the AAV sequence is cis-critical for some functions This can be achieved by excision from plasmids after transfection, Vector replication and integration and rescue from the host cell genome including. This vector is then used to transfer the vector plasmid into the cells. Packaged in AAV particles to produce AAV transducing virus by The cells may be (1) adenovirus or herpes virus Infected by the appropriate helper virus and (2) in trans, AAV replication And may provide capsid forming functions (these functions are provided by the vector plasmid). Because it was deleted in the construction). Some recent publications include high titer recombinants Methods for producing AAV vectors have been described (eg, Flotte (1) 1995 ; Trempe, 1995; and Allen, 1995).   In the method of the present invention, the recombinant AAV vector preparation comprises an AAV ITR region and a receptor. Transcript operably linked to any gene of interest to be transduced into Pient cells Can include a promoter, such as a detectable gene, a selectable gene, And / or therapeutic genes. For illustrative purposes, the following specific examples are provided. Thus, the present inventors have determined that human placental alkaline phosphatase (AP) is a detectable residue. Biography Used as offspring. However, based on the teachings herein, one or more detectable Genes, selectable genes, and / or other recombinant AAV vectors containing therapeutic genes. It will be apparent to those skilled in the art that the reactor can be easily used. So, for example, The method of the present invention comprises the steps of (instead of detectable and / or selectable genes) (In addition to or in addition to) the rAAV vector containing the therapeutic gene, which Used to alter the activity of the recipient cells The vesicles and / or their progeny may have beneficial effects in individuals receiving such cells. Have fruit. For purposes of illustration, a representative example is a cell and / or progeny thereof. Enhances the level of beneficial proteins or other factors in And / or reduces the levels of harmful proteins or other factors in their progeny Provides less or resistance to cytotoxicity or other harmful factors Transduction of cells in blood vessels with a therapeutic gene.   As another basic illustrative example, the present invention provides a method for encoding a selected protein. Or proteins involved in the secretion of other factors from the cell and / or its progeny Transduce cells in blood vessels with the gene (s) encoding the protein Can be used for This selected protein or other factor Has a beneficial effect on the individual.   As yet another illustrative example, the present invention relates to cells and cells in a recipient individual. And / or a polynucleotide that affects the interaction between its progeny and other cells, It can be used to transduce cells in blood vessels with the gene (s). For illustrative purposes, a therapeutic gene is a transduced cell and / or progeny thereof. In some cases, after some examples, it may have some effect on activation by other cells, Somewhat resistant to chemotherapeutic agents or infectious agents (eg, virus or Toxic reagents such as chemotherapeutics).   Thus, as will be appreciated by those skilled in the art, the present invention provides It can be used to "deliver" to cells in the vasculature of animals, especially humans. Of the present invention Some examples of specific therapeutic strategies to gain benefits and recombinant gene delivery The ability to transduce cells in all blood vessels, especially microtubules, is summarized below. These further examples are provided for the purpose of further illustrating the experimental application of the present invention. It is. Numerous other genes can be transmitted using the methods of the invention, as will be apparent to those skilled in the art. Can be reached. Thus, for example, using the methods of the present invention, a large number of Increase the cell proliferation of duct cells (eg, promote angiogenesis) and / or Cell proliferation in target tissues or organs supplied by transduced microvessels It can be expressed in the vasculature, especially in microvessels, to increase multiplication. like this Genes include, for example, human growth factor, plasma-derived growth factor (PDGF), vascular endothelium Growth factor (VEGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), transforming growth factor-β (TGF-β), and epidermal growth factor (EGF) (eg, Andree, 1994; Betsholtz, 1986; Bringstock, 1990; Conn, 1990; Derynck, 1985; Houck, 1991; It. oh, 1990; Johnsson, 1984; and Kondo, 1995). Many like this Gene sequences for various human growth factors are known and are incorporated herein by reference. Cloned into an rAAV vector using standard cloning techniques described in Or could be expressed thereby. In addition, various other cytokines are described above. And the known gene sequences of such cytokines have been cloned as well. And can be expressed by an rAAV vector using the methods of the invention (eg, Callard, R. And Gearing, A.,The Cytokine Facts Book, (Academic Pr ess 1994)).   Conversely, a large number of genes inhibit microvascular cell proliferation and / or Cell proliferation in target tissues or organs supplied by transduced microvessels Can be expressed in the vasculature, especially in microvasculature. For example, Growth factors have specific cell surface receptors, so each growth factor Combine to initiate their growth promoting effect. Many growth factors and above For other cytokines, corresponding receptors have also been identified (eg, For example, Callard, R.A. And Gearing, A.,The Cytokine Facts Book, (Academic Press 1994)). Gene arrangements for many such receptors The columns are known and, for example, bind growth factors without initiating a growth-promoting signal Can be modified to create a mutant receptor. This is also a variant This could be achieved using a soluble (eg, secreted) form of the putter. So, like this Various mutant receptors as antagonists of each of these growth factors. I The expression of such mutant receptors in cells in blood vessels, especially microvessels Supplies organs or tissues, and these cells and / or their organs and tissues Cell growth can be inhibited.   Numerous other inhibitors of cell growth to be delivered are identified using the methods of the invention. Can be delivered to blood vessels, especially microvessels, for example, the non-reactive retinoblastoma (Rb) gene product Includes phosphorylated forms, which bind to specific cellular transcription factors and Inhibit cycle progression (eg, Chang, 1995; Lee, 1987; and Robbins, 1990). checking). Also, for example, aortic cell proliferation can occur in the vasculature of the parental vasculature. Epithelial cell nitric oxide synthase (which is a nitric oxide, an inhibitor of vascular smooth muscle cell proliferation) (Synthesizing inhibitors) can be inhibited by overexpressing a gene . Thus, the method of the present invention is useful for atherosclerosis and arterial remodeling It can be used to reduce stenosis (eg, Geller, 1993; Janssens, 1992; and And Von Der Leyen, 1995). In addition, many other genes are It can be expressed in blood vessels, especially microvessels, to promote death. Further below As described, such a "suicide" gene in transduced microvascular cells Expression is induced by the death of the transduced cells and a marker via the "bystander" effect. Results in the death of adjacent cells in the target organ or tissue. Such genes include, for example, One example is herpes simplex virus thymidine kinase, which helps cells Encodes a protein that renders it susceptible to the ruth accessory drug ganciclovir (eg, See, for example, Guzman, 1994). In addition, cells in blood vessels, especially microvascular cells Cell death (apoptosis) in the apoptosis pathway By overexpressing the p53 tumor suppressor gene or other genes in mice (See, eg, Lamb, 1986).   The rAAV vector may also include one or more detectable markers. Various of this Such markers are known and, for illustrative purposes, bacterial β-galactosidase (l acZ) gene; human placental alkaline phosphatase ("AP") gene (single or Multiple). It is used as a reporter molecule both in vitro and in vivo It encodes various cell surface markers.   The rAAV vector may also include one or more selectable markers. As above For applications involving gene therapy, the rAAV vector may be It may also be an advantage to include a "suicide" gene that allows for the selective elimination of . Suicide genes are a type of negative selectable marker gene, The host cell is inhibited or eliminated in the presence of the corresponding selection agent. This Such suicide genes, if necessary or desired, can thereby selectively host cells. (Eg, Lupton, 1991; and Lupton, 1994). See).   Recombinant AAV vectors also contain polynucleotides that do not encode proteins. I can see. This involves, for example, translation of normal mRNA by forming a duplex with it. Encoding an antisense mRNA that can be used to block DNA And ribozyme-encoding polynucleotides (RNA Catalyst).   The introduction of the rAAV vector by the method of the present invention may also be useful and well-known in the art. It may involve the use of a number of delivery techniques, both surgical and non-surgical. This Such delivery techniques include, for example, vascular catheterization, cannulation, Insertion (cannulization), injection, inhalation, rubbing, topical, oral, transdermal, intraarterial , Intravenous, and / or intraperitoneal administration. Vectors can also be It can be introduced by means of a vascular graft (PTFE and Dacron (da cron)), heart valves, endovascular stents, endovascular paving, and other non-vascular prostheses Including organs. General information on delivery, frequency, composition, and dosage range of vector solutions Specific techniques can be found in the references as cited herein.   As described herein, the method of the present invention provides that vascular and / or vascularization is In a number of disease states that play a role, it can be completely beneficial. For example, certain The ability to transduce cells in a tissue or organ's blood vessels, especially microvessels, is Locally alter the manifestation and locally enhance tissues or organs in a positive way To be able to Furthermore, gene expression in cells in blood vessels, It can be modified to inhibit or enhance. Limiting angiogenic potential using the method of the present invention Or the many clinical conditions associated with angiogenesis whose ability to eliminate can be very beneficial A situation exists. For purposes of illustration, benign and bad to support growth and metastasis Both sexual neoplasms typically require a large blood supply. Therefore, blood Inhibition of angiogenesis can be used to inhibit or eliminate these neoplasms. Thing In fact, the performance of many tumors can be directly correlated to the degree of microvascular content (eg, See Baillie, 1995). Therefore, a common approach to treating neoplasms Roaches (including surgical resection, radiation, and chemotherapy) are Or have the potential for significant side effects, the method of the present invention To target the tumor's own blood supply, and in a minimally invasive manner, It can be used to promote its elimination without permanent side effects.   Similarly, there are a number of other diseases where excessive blood supply is critical, and Thus, this is a microvascular cell involved in angiogenesis using the gene delivery method of the present invention. Can be beneficial. Examples are psoriasis; rheumatoid joints Inflammation; eye diseases such as diabetic retinopathy and retinitis; and separately or in association with each other Have congenital or acquired vascular malformations composed of arteries, veins, or lymph vessels But not limited thereto.   In addition, there are numerous clinical situations where it may be advantageous to promote angiogenesis . By way of example, cardiac ischemia may result in insufficient blood and oxygen flow to the heart Is an example of a system that is characterized by and is beneficial by the application of the present invention. For illustrative purposes, the methods of the present invention can be used to cannulate a coronary artery supplying an ischemic area. And insert the rAAV vector (eg, to transform microvascular cells in that region). (Including polynucleotides that can introduce and modify its growth) Delivery to localized microvasculature around the ischemic area to guide the growth to the ischemic area obtain.   Similarly, there are a number of other diseases where lack of blood supply is critical, and This, in turn, stimulates cells involved in angiogenesis using the gene delivery method of the present invention. May be beneficial. Examples include brain voids such as those occurring during an embolic stroke Blood, certain ischemic renal disorders such as renal parenchymal disease, and skin ulcers such as apical ulcers Ulcers, but are not limited thereto.   In addition to regulating angiogenesis, organs or tissues that allow gene expression The ability to transduce blood vessels, especially cells in microvessels, necessarily implies the microvessels themselves. Used to directly affect tissues or organs supplied without any action Can be For illustrative purposes, a coronary artery blocked by atherosclerosis When reconstructing such vascular tissue, the vestiges may indicate recurrent obstacles (eg, (Restenosis) frequently occurs. Following coronary angioplasty or atherectomy 30-60% of the treated arteries develop restenosis. For example, vascular smooth muscle cell proliferation Book to transduce cells in the vessels of the vessels of the affected arteries with an inhibitor of By using the method of the invention, atheromatous movement following such arterial reconstruction Pulse sclerosis, scarring and subsequent restenosis may be reduced.   The examples provided below are provided as further guidance for those skilled in the art, and And is not to be construed as limiting the invention in any manner.                                  Example Example 1 rAAV Preparation of preparation   For purposes of illustrating the present invention, we have prepared several rAAV vectors. did. For a number of primary explant cultures and in vivo studies described below, the inventors Used an adeno-associated virus reference vector called "ACAPSN". this Is operably linked to the AAV ITR sequence, human placental alkaline phosphatase (AP) cDNA. Ligated human cytomegalovirus (CMV) promoter; coli transposon Operably linked to Tn5 neomycin phosphotransferase (neo) gene Includes simian virus 40 promoter, and synthetic polyadenylation site.   ACAPSN Vector construction   The construction of the ACAPSN vector was as follows: ITR sequence and plasmid bone AAV-CFTR (AAV2 nucleotides 1-145 containing the left hand ITR, cystic fibers Transmembrane regulator (CFTR) cDNA nucleotides 133 to 4573, based on mouse β-globin Synthetic polyadenylation signals (see, eg, Flotte (1), 1993), And pBR322 inserted into the plasmid backbone of nucleotides 2295 (Ndel) to 4284 (Aat2) AAV2 containing the right-handed ITR (including nucleotides 4490-4680). simply As stated, the AAV-CFTR vector was digested with Xho1 and SnaB1, and The rasmid backbone was gel isolated. Xho1-Sna1 flags containing part of the CMV promoter (Nucleotides 671--464) (see, eg, Boshart, 1985). Gel isolated and ligated to the ITR plasmid backbone fragment from AAV-CFTR, “PAAV-CMV (SnaB1)” was generated. Next, S containing the synthetic polyadenylation signal The pe1 to Sna1 fragment was inserted into Spe1 / SnaB1-digested pAAV-CMV (SnaB1), and “pA AV-CMV (Spe1) -spA "was generated. pAAV-CMV (Spe1) -spA vector is a Includes motor nucleotides -671--584. Next, E. coli neomycin gene Placental Alkaline Phosphatase Linked to the Simian Virus 40 Promoter That Drives The cDNA sequence was converted from LAPSN (see, for example, Lynch, 1992) to Spe1-Nhe1. Isolated as a fragment and inserted into pAAV-CMV (Spe1) -spA (linearized with Spe1) Then, "pAAV-APSN" was prepared. S containing CMV promoter nucleotides -585 to +71 The pe1-Nhe1 fragment was inserted into the Spe1 linearized pAAV-APSN and the vector `` ACAPSN '' Generated.   AAV-CMV-AP Vector construction   We also have a secondary adeno-associated virus reference vector ("AAV-CMV-AP"). Was used in their primary explant culture studies. Construction of vector AAV-CMV-AP AAV vector pTRF46 (see, eg, Flotte (1), 1993) And restriction endonuclease digestion with Hind3 and Asp718, and the ITR sequence Contains a synthetic polyadenylation site (and contains the plasmid backbone from pBR322) The fragment was gel isolated. Neomycin phosphotransferase gene ( neo) is engineered with the Kozak consensus eukaryotic translation initiation sequence and is 5 'of the neo sequence. PCR amplification using primers that provide a Hind3 site at the end and an Asp718 site at the 3 'end. Width. Hind3 / Asp718 digested neoPCR product ligated to pTRF46-derived fragment Then, "pAAVneoBR" was generated. PB at the Bg12 site adjacent to the ITR with AAV and neo sequences Excised from the plasmid backbone derived from R322, the multiple cloning site is Bg12 linker Subcloned into the Bluescript vector replaced with Produced. The Sal1 fragment containing the human placental alkaline phosphatase cDNA sequence Isolated from the retroviral vector DAP (see, for example, Fields-Berry, 1992). See). Perform a two base pair fill and linearize the fragment with BamH1 It was then inserted into pAAVneo, partially filled to receive the insert. Got The intermediate construct "pAAVneoAP" was digested with Hind3 to remove the neo sequence. Rebuild Ligation was performed to prepare “pAAVAP”. Two base pair fills with CMV immediate early promoter Spe1 to Nhe1 fragment containing the sequence (see, eg, Boshart, 1985). Nucleotides -583- + 71), then linearized with Hind3 and partially Inserted into filled pAAVAP. The resulting construct was the vector “AAV-CMV-AP”. Was.   rAAV Particle packaging   Large-scale packaging of rAAV particles was performed as previously described (eg, Flotte (1), 1995; and Flotte (2), 1995). These packages Equal amounts of packaging plasmid pRS5 and rAAV vector (Ie either ACAPSN or AAV-CMV-AP) with the helper virus Ad 293 cells infected at 5 (m.o.i = 5) were co-transfected. 72 hours at 37 ° C After incubation, cells were harvested and lysed. Virus particles Purify by a cesium gradient, fractionate and permeate against Ringer's balanced salt solution. Was analyzed. The vector preparation is then heat treated to remove any residual adenovirus. Killed. Although the potential for adenovirus contamination is thought to be minimal, The product was published in the U.S. Department of Health and Human Services, Publication No. (CDC) 93-8395, entitled "Biosafety in Mic. robiological and Biomedical Laboratories '' and `` NIH Guidelines for Res earch Involving Recombinant DNA Molecules, '' Federal Register 1994, 59:34 Blo suitable for adenovirus (class 2 pathogen) as summarized in 496-34547 Operated using safety Level 2 precautionary measures.                              Example 2 (a)         AAV-CMV-AP In primary human explant cultures using vectors Transduction of smooth muscle cells   Delivery of rAAV vectors to various cell types typically found in blood vessels To study, we used a human primary explant using the AAV-CMV-AP vector. Transduction of smooth muscle cells in culture was examined.   Human smooth muscle cells are enzymatically purified using procedures as described in the art. Derived from biopsy samples by digestion. As described in Example 6 below Primary explant cultures using immunocytochemical staining for α-actin Were characterized and confirmed to contain predominantly smooth muscle cells. AAV-CMV-AP vector Twenty-four hours after exposure to the medium, the culture is half confluent (50% of the dish). Cover the cells 1x10FiveCells were seeded at a density of 12 wells. cell For 24 hours in a total volume of 1 ml complete medium (containing a final concentration of 10% fetal bovine serum) Exposed to 10 μl of AAV-CMV-AP vector. Smooth muscle cells, AAV-CMV-AP vector -Transduced with three independent preparations. Transfer the vector preparation from the DNA genome Approximately 10 per ml as assessed by lot blot analysis.9To contain the particles of did. Thus, transduction was performed at approximately 100 particles per cell. 24:00 virus At the end of the period of exposure between cells and remove the cells in fresh medium for an additional 24 hours. Cultured for hours.   Cells are harvested using trypsin and 2.5 × 10FourCytospin cells (cy tospin) on a glass slide. Air dry slides and then Cells were fixed in 0.5% glutaraldehyde in PBS. Cells are replaced with 3 changes of PBS Wash and heat treat at 65 ° C for 30 minutes to remove any endogenous alkaline phosphatase. It also inactivates the protease activity. Cells are harvested using 5-bromo-4-chloro-3-indolyl phosphate. (X-phos, 0.1 mg / ml, Boehringer Mannheim) and nitro-blue tetrazo Lithium (NBT, 1 mg / ml, Boehringer Mannheim, Buffer 3 [100 mM Tris, 100 mM Na Cl, 50mM MgClTwo-pH 9.5] for 3 hours at room temperature in the dark, , Resulting in dark purple / black staining of cells expressing alkaline phosphatase. Then Rinse slides in PBS and cover slip using aqueous mounting medium Did. The percentage of cells that express alkaline phosphatase is determined by the Count cells under a light microscope in at least two fields using a microscope Was measured. The average transduction frequency from three independent infections is about 5. 37%.                              Example 2 (b) AAV-CMV-AP In primary rat explant cultures using vectors Transduction of smooth muscle cells   To further study the delivery of rAAV vectors to various species, we studied the AA Smooth muscle cell traits in primary rat explant cultures using the V-CMV-AP vector The introduction was also considered.   Rat smooth muscle cell cultures were purified from Fischer 344 rat aorta by enzymatic digestion. Induce and use immunocytochemical staining for α-actin as described above. It was confirmed that it mainly contained smooth muscle cells [see, for example, Lynch, 1992. When]. Exactly as described in Example 2 (a) for human smooth muscle cell transduction. As described, cells were transduced with the AAV-CMV-AP vector at 100 particles per cell. The average frequency of the three transductions was about 0.032%.   Rodent (rat) smooth muscle cells were tested in primate (human and macaque) vascular cells. It was transduced 100 times less frequently than the vesicle type. Human adeno-associated virus-derived virus Reduced sensitivity of rodent cells to transduction in Can show species specificity.                              Example 2 (c) AAV-CMV-AP In rabbit primary explant cultures using vectors Transduction of smooth muscle cells   As part of our work, we use the AAV-CMV-AP vector. Transduction of smooth muscle cells in primary rabbit explant cultures was also studied. Husa Giant smooth muscle cell cultures are derived from rabbit aorta by enzymatic digestion as described above , Characterize, and use immunocytochemical staining for α-actin , Mainly containing smooth muscle cells. Cells as described in Example 2 (a) Was transduced with a single preparation of the AAV-CMV-AP vector at 100 particles per cell. Human and rat smooth muscle cells were also transduced for comparative purposes. Rabbit smooth muscle cell Is the frequency of about 10.26% or the frequency of human smooth muscle cells in the same study (about 5.4 (1%). Rat smooth muscle cells are again characterized by an order of magnitude lower frequency. Introduced (about 0.016%).                              Example 2 (d) ACAPSN In macaque primary explant cultures using vectors Transduction of smooth muscle cells   Next, we used a monkey primary explant culture using the ACAPSN vector. Transduction of smooth muscle cells was also studied. Smooth muscle cell culture, as described above, Induced and characterized from Macaca fascicularis biopsy samples by enzymatic digestion And immunocytochemical staining for α-actin, mainly It was confirmed that it contained cells. Except for using about 1000 particles per cell, The ACAPSN vector was described as described for human smooth muscle cell transduction in Example 2 (a). And transduced. The average frequency of transduction was about 13.19%.                              Example 2 (e) ACAPSN In primary human explant cultures using vectors Transduction of umbilical vein endothelial cells   Further delivery of rAAV vectors into cell types typically found in blood vessels In order to study in recent years, we have studied primary human explant cultures using the ACAPSN vector. Transduction of endothelial cells in nutrients was also examined. Primary human umbilical vein endothelial cells Following standard protocols for the preparation of umbilical vein endothelial cell explant cultures, Derived from opsi samples [see, eg, Jaffe, 1973]. First explant The explant culture was characterized and described as von Bilb as described in Example 6 below. Includes mainly endothelial cells by immunocytochemical staining for runt factor (vWF) It was confirmed. Cells were prepared as in Example 2 (a) except that approximately 1000 particles were used per cell. ) In ACAPSN vector as described for human smooth muscle cell transduction Quality introduced. The average transduction frequency was about 4.56%.Example 2 (f) ACAPSN In primary human explant cultures using vectors Transduction of microvascular endothelial cells   In addition, we have found that human primary explant cultures using the ACAPSN vector The transduction of microvascular endothelial cells in the cells was also studied. Human microvascular endothelial cells Enzymatic digestion and removal of contaminating fibroblasts as described in the art. On fibronectin-coated plastic cultureware to remove Derived from the omentum (adipose tissue) using serial plating. First explant Cultures were characterized and immunocytochemical staining for vWF as described above. The color confirmed that it mainly contained endothelial cells. About 1000 particles per cell Except that cells were described for human smooth muscle cell transduction in Example 2 (a). Transduced with ACAPSN vector as described. The average transduction frequency is about 12.64% there were.                              Example 2 (g) ACAPSN In macaque primary explant cultures using vectors Transduction of microvascular endothelial cells   The present inventors have investigated microscopic studies in monkey primary explant cultures using the ACAPSN vector. Transduction of vascular endothelial cells was also studied. The macaque microvascular endothelial cells Derived from the omentum, characterized and immunocytochemical staining for vWF It was used to confirm that it mainly contained endothelial cells. About 1000 particles per cell Except that cells were described for human smooth muscle cell transduction in Example 2 (a). Transduced with ACAPSN vector as described. The average transduction frequency is about 4.93%. Was.   Summary of primary explant culture studies   As noted above, we typically find in blood vessels from a variety of different species. To delivered cells (eg, smooth muscle cells, macrovascular endothelial cells, microvascular endothelial cells) A series of studies were performed to investigate the delivery of the rAAV vector. These preliminary Although the study was performed "in vitro", we used primary explant cultures. Use and emphasize that this should be distinguished from immortalized cell culture Is important. Primary explant cultures, which have a finite life span, are generally From an immortalized cell culture that has been transformed with an oncogene so that It is believed to be much more representative of cells in vivo. Furthermore, high level Transduction has been reported for many cell cultures, but AAV vectors are immortal Transduce primary cells with much lower efficiency than transformed cells [See, for example, Halbert, 1995]. Therefore, for in vivo gene therapy applications, The importance of using primary cells to evaluate AAV vectors You.   These primary explant culture studies have shown that rAAV vectors have been used in many different species (non-human). Various cell types typically found in blood vessels of origin (including primates and humans). It shows that a heterologous gene can be transferred into an ip and expressed.                                 Example 3 Uses ACAPSN introduced by intraluminal delivery without pretreatment In vivo transduction of microvascular cells in primates   In vivo, the methods of the invention have been performed herein using a non-human primate. Illustrated by research. In the following examples, the ACAPSN vector was Injection into the segment of the peripheral artery in cynomolgus monkeys with atherosclerosis Was. As described further below, transduction using the methods of the invention is treated. By varying the condition of the artery being used and / or the delivery method used, It was evaluated under the conditions. In this embodiment, the ACAPSN is unperturbed. It was delivered by intraluminal injection into the femoral artery.   Two atherosclerotic cynomolgus monkeys (Macaca fascicularis) (weight About 5 kg) from the Comparative Medicine Clinical Research Center of The Bow It was selected from the breeding colony of man Gray School of Medicine. Animal, Athero Consume a variable diet for a variable period of time, and consume this diet during the study period. I continued. Give aspirin 3 days before surgery for its antiplatelet effect (20 mg / kg, po). To label proliferating cells for further study (below Animals were vaccinated 1 hour and 16 hours before surgery with 5-bromo-2'- Deoxyuridine-5'-monophosphate (BrdU, 30 mg / kg.i.m., [3 0 mg / ml], Boehringer Mannheim Inc., Indianapolis, IN). Monkey with salt Sedated with ketamine acid (10-15 mg / kg i.m.), intubated, and halothane gas (4% Effective). Blood is collected from baseline serum, hematology, and chemistry I pulled it out.   The left and right femoral arteries were exposed in the femur using aseptic technique and It was controlled near the diameter and 4 cm distally. The animals were then treated with heparin (300 mg / kg i.v., E lkins-Sinn, Inc., Cherry Hill, NJ) with anticoagulation and a flexible cannula. A (20 gauge i.v. catheter) was inserted into each arterial branch. One of these arteries Occasional closures were made and flushed with 1 ml of sterile Ringer's solution. Example ACAPSN vector preparation (250-500 μl) generated according to procedure 1 was applied to the left artery Injected. Transduction was performed at 3 × 109ACAP at the concentration of DNAse resistant vector particles Performed using SN preparation (DNAse resistance is characteristic of the encapsidated vector particles Is). Control (250-500 μl Ringer's lactate, “LRS”) Was injected. After 30 minutes, the ACAPSN vector preparation and LRS control were It was aspirated from the left and right arteries. The side branches are then ligated and blood flow reestablished Was.   Upon completion of the vector and control incubation, close the wound, The animals were then returned to single animal cages for recovery. Keep animals isolated for 48 hours And any signs of viral illness such as conjunctivitis, cough, and diarrhea Also closely observed. The animals were then anesthetized and treated left and right movements The pulse was surgically excised and fixed in 10% formalin for analysis. All of Animal care and procedures were performed according to state and United States laws. Animal proto Col has joined the Bowman Gray School of Medicine Aninlal Care and Use Committee. And approved by the National Institutes of Health in Publication No. 86-23, Guide for the Care and Use of Laboratory Animals Followed.   Formalin-fixed arterial segments were converted to human placental alkaline phosphatase as follows. The transduced cells expressing the ACAPSN vector were localized by staining for Asease: Wash tissue with three changes of phosphate buffered saline (PBS, 10 ml, 1 hour / wash) Clean and heat in a 65 ° C water bath for 30 minutes in PBS to remove any endogenous alkali. Phosphatase activity was also inactivated. The sample was then treated with 5-bromo-4-chloro- 3-indolyl phosphate (X-phos, 0.1 mg / ml, Boehringer Mannheim) and Nitro-blue tetrazolium (NBT, 1 mg / ml, Boehringer Mannheim, Buffer 3 [100mM Tris, 100mM NaCl, 50mM MgClTwo-pH 9.5] in a solution at room temperature overnight in the dark Incubate to detect alkaline phosphatase activity (dark purple / black stain) . The samples are then washed in PBS and in paraffin for tissue sectioning. Embedded. Include a positive control in each AP assay, and (1) transduced with ACAPSN vector and 10% formalin Cytospin of cultured smooth muscle cells fixed with APN; or (2) ACAPSN vector , Pelleted, fixed in 10% formalin, embedded in paraffin, Cultured smooth muscle cells. Negative controls are included for each animal And it was one of the following: (1) Artery infused with Ringer's lactate Cut from an artery remote from the site of ACAPSN treatment Section.   Examination of the treated femoral artery tissue at regular intervals along the length of the treated vessel The sections were performed in a manner designed to systematically sample the sections. Generally, each The treatment section (about 1.5 inches long) was sectioned into six rings. Wrap every third ring in OCT Buried and frozen. Fix first, second, fourth and fifth rings in 10% formalin And stained for AP activity (as above), then sectioned (approximately 2 cell layer thickness). (2-3 sections per hoop) for embedding in paraffin.   However, the samples examined collectively produce very small images of the treated vascular tissue. It should be emphasized that only minutes (probably less than 1%) are represented. Therefore, the restriction Positive results observed in a given number of random examined sections were Although expected to reflect expression in the tissue, less frequent transduction events May have remained unobserved due to the limited number of samples tested .   In the case of the resting femoral artery, no expression events were observed in the examined sections Was. However, due to limited sampling, low levels of expression cannot be ruled out. No. These femoral arteries have scars from previous bleeding (multiple Fewer microvessels due to periarterial scarring) (due to the number of blood draws) Should be expected to exist. The next in vivo study is The carotid artery was used.                                 Example 4 Uses ACAPSN introduced by intraluminal delivery after pre-exposure treatment In vivo transduction of microvascular cells in primates   Endothelial cells act as barriers to rAAV gene delivery to deeper arterial vascular walls ACAPSN vector was used to determine whether or not Was delivered by intraluminal injection into the   Two animals received intraluminal delivery following acute balloon exposure pretreatment as follows. I did. ACAPSN vector preparation was generated according to the procedure of Example 1. Transduction 3 × 10 per ml9Performed using ACAPSN preparation at a concentration of DNAse resistant particles . Animals are generally prepared and selected as described in Example 3 with the following exceptions. Selected and maintained: (1) In this example, the carotid artery was studied; and And (2) intraluminal delivery of ACAPSN vector and control (left and right, respectively) Before carotid artery), exposure pretreatment was given as follows. Carotid endothelium, 3F Fogar ty balloon embolectomy catheter (V. Mueller Inc., McGaw Park, IL) Which was passed 3 cm through each carotid artery (three times), inflated and gently tensioned. It was put back under force and then removed.   Subsequent handling and preparation of animals and tissues is subject to the following three exceptions: The procedure outlined in Example 3 was followed: the treated artery was removed 60 hours after isolation And (2) the animals were then sedated with ketamine (15 mg / kg, i.m.) and Palin (300 units / kg, i.v.) treated and placed in a necropsy suite Transferred, where blood was drawn for hematological and chemical evaluation. Excess pent After sodium barbital (100 mg / kg, i.v.), Ringer's solution (about 75 Animals were bled while injecting 0 cc). Right and left carotid artery in 10% formalin Perfused-fixed and then removed for analysis. (3) Further treated neck movement Examination of the vascular tissue is made at regular intervals along the length of the treated vessel, distal to the injection site. Both proximal and proximal, in a manner designed to sample sections systematically. gave. Generally, each treatment section (about 2 inches long) was sectioned into nine rings and Each oval ring was embedded in paraffin. First, second, fourth, fifth, seventh and eighth rings Frozen and then 2-3 sections of each of these rings (approximately 2 cell layers thick) And stained for AP activity (as described in Example 3).   In the case of the exposed carotid artery, the expression was of the two carotid arteries exposed to the rAAV vector. One was observed in microvascular endothelium, but in any control artery Was not observed. Expression forms a clearly definable structure in the outer membrane Could be easily localized to the microvascular endothelium.                                 Example 5 Introduced by intraluminal delivery after exposure and hyperfocal dilation pretreatment ACAPSN Vivo transduction of microvessel cells in primates using DNA   Effectiveness of enhancing access to the outer adventitia layer of the blood vessel wall (where microvessels are primarily located) To further evaluate the results, the ACAPSN vector was gently exposed and focused. It was delivered by intraluminal injection into the taut carotid artery.   Two animals had mild endothelial cell exposure and focal balloon overload as follows. Following the dilation pretreatment, it received intraluminal delivery. ACAPSN vector preparation was prepared as in Example 1. Generated according to the procedure described above. Transduction was performed at 1 × 10TenDNAse resistant particle concentration Performed using the ACAPSN preparation. Animals are generally designated with the following exceptions: Prepared, selected, and maintained as described in Example 3: (1) This example , The carotid artery was studied; and (2) ACAPSN vector and control Before endoluminal delivery of the carotid artery (left and right carotid artery respectively), gently gently carotid endothelium Exposed and subjected to hyperfocal extension. This pretreatment was performed as follows: 3F  Fogarty balloon embolectomy catheter (V. Mueller Inc., McGaw Park, IL) Pass the carotid artery 4 cm (once), inflate, and use very little tension The endothelium was removed by pulling toward the catheter insertion site. Then the catheter The arterial segment immediately adjacent to the insertion site is over-focused by over-inflation of the balloon The balloon was removed (in a 0.5 cm long carotid artery) and the balloon was then removed.   Subsequent animal and tissue handling and preparation should be performed at 48 The procedure outlined in Example 4 was followed except that it was removed shortly thereafter.   In the case of a mildly exposed and hyperfocal carotid artery, the expression was In the endothelium of a small number of microvessels in the adventitia of both carotid arteries exposed to But was not observed in any of the control arteries. rAAV vector Adventitia cells of both carotid arteries exposed to, which were clearly identified as endothelial cells There was also a somewhat lower level of expression observed in Was not observed in any of the control arteries.                                 Example 6 Use ACAPSN introduced by adventitia injection delivery after prior balloon injury pre-treatment In vivo transduction of proliferating microvascular cells in primates   To further study the effect of enhancing access of the vessel wall to the adventitia, ACAP Direct injection into the adventitia of the carotid artery, which was also stimulated several days before delivery with the SN vector Delivered by Specifically, the arteries were swallowed 5 days prior to delivery of ACAPSN. Stimulation was achieved by repeated intraluminal passage of a catheter. This is before delivery of the vector In addition, it is expected that the rate of cell proliferation in the vessel wall will be increased. Previous time-course study From that maximum proliferation of cells in the arterial wall is induced within 4-7 days of balloon injury [See, eg, Geary, 1996]. Thus, pre-balloon injured blood vessels grow Physiological characteristics of blood vessels (during angioplasty and at arterial angioplasty or other forms of blood vessels (As would occur after reconstruction).   One animal received adventitia injection following pre-balloon injury pretreatment as follows. Received. ACAPSN vector preparation was generated according to the procedure of Example 1. Trait Introduce 3 × 10 per ml9Of DNAse resistant particles using ACAPSN preparation gave. Animals were generally prepared as described in Example 3 with the following exceptions: Selected and maintained: (1) In this example, the carotid artery was studied (2) both carotids received the ACAPSN vector; and (3) delivery was direct Produced by membrane injection. Adventitia injection was performed using the lumen described in Example 3 with the following exceptions: Performed by the procedure used for intradermal delivery: an alternative to placing a cannula in the lumen Instead, add 250 μl of ACAPSN vector preparation per side directly into the Injections were made using a syringe and a 27 gauge needle. (4) Left and right neck movement Five days prior to delivery of the vector to the pulse, the right carotid artery was inflated under mild tension. 3F Fogarty balloon catheter (V. Mueller Inc., McGaw Park, IL) The balloon was injured by passing through the lumen. The left carotid artery was not previously manipulated.   Subsequent animal and tissue handling and preparation was performed with the following exceptions: The procedure outlined in Example 4 was followed: (1) The treated artery was removed 72 hours after isolation And (2) immunocytochemical analysis was taken from the right carotid artery as follows Conducted on the organization.   To positively identify specific cell types that express ACAPSN in the outer membrane First, a frozen formalin-fixed section from the right carotid artery was cut, and smooth muscle cells (α- Actin, Boehringer Mannheim), endothelial cells (vWF, DAKO), macrophages ( Immunostaining with antibodies specific for CD-68, DAKO) and lymphocytes (CD-3, DAKO). Replace the primary antibody with an appropriate biotinylated secondary antibody (Vector Laboratories Inc.) and a tertiary Localized by avidin-biotin-peroxidase staining (Vector Laboratories Inc.) It has become. Sections were counterstained with hematoxylin and stained with a standard light microscope. Inspected. For the right carotid artery, much of the AP activity is Co-localized with cell staining for any of the muscle cell markers Was. Few AP activities are co-localized with cell staining for macrophage markers Was. Many AP positive cells are positive with these cell type-specific antibodies Could not be identified.   Very high frequency of delivery by adventitia injection to the carotid artery, which was previously stimulated Expression was observed in cells histologically identified within the outer membrane microvessels. This For arteries, expression is also significant in the adventitia of the area of injection As described above, these were positive with cell type-specific antibodies. Not identified, and perhaps, for example, fibroblasts, lymphocytes, other Could be leukocytes, and nerve cells. In control arteries that were not manipulated , A small number of AP positive cells were observed, and these few cells And was histologically consistent with structure and dominance. These results show that The method of the invention may also be used in other situations where vesicle growth is present or enhanced. To the expectation that frequent transduction can be achieved.                                 Example 7 Uses ACAPSN introduced by intraluminal delivery after pre-balloon injury preparation In vivo transduction of proliferating microvascular cells in primates   As described above, the adventitia microvessels pass through small microvessels that traverse the vascular medium. It is believed that blood is supplied from the lumen of the parent blood vessel (eg, an artery). This study The introduction of the rAAV vector into the outer membrane has also been pre-treated by pre-balloon injury. Could be achieved indirectly by direct injection into the lumen of the affected artery. Designed for As in Example 6, the arteries were removed 5 days prior to the delivery of ACAPSN. Stimulation was achieved by repeated intraluminal passage of a large inflated balloon catheter. this Is expected to increase the rate of cell proliferation in the vascular wall prior to delivery of the vector You.   One animal received intraluminal delivery following pre-balloon injury pretreatment as follows: Received. ACAPSN vector preparation was generated according to the procedure of Example 1. Transduction 1 x 10 per mlTenOf DNAse resistant particles using ACAPSN preparation gave. Animals were generally prepared as described in Example 6 with the following exceptions. Selected, and maintained: As described in Example 3, delivery was to intraluminal delivery. Generated. Therefore, in this example, (1) both carotid arteries received ACAPSN And (2) 5 days before delivery of the vector to the left and right carotid arteries, Was inflated under gentle tension with a 3F Fogarty balloon catheter (V. Mueller).  Inc., McGaw Park, IL) for balloon injuries by three intraluminal passes. left The carotid artery was not manipulated beforehand.   Subsequent handling and preparation of the animals and tissues will allow the treated arteries to be isolated The procedure outlined in Example 4 was followed, with the exception that it was removed after an hour.   For intraluminal delivery to the pre-stimulated carotid artery, expression occurs in the adventitia microvessels. Were observed in histologically identified cells (but not in control arteries). Was not observed in The frequency of AP positive cells is determined by direct injection into the outer membrane Although not as high as the frequency observed for Clearly demonstrate that introduction can be achieved by injection into the lumen of a blood vessel .Summary of in vivo studies   These in vivo studies show that, for the first time, rAAV vectors Demonstrated that it could be used successfully to transduce cells in it.   Significant levels of transduction occur in arteries that have been treated with prior balloon injury. Was observed. As discussed above, such arteries are responsible for the physiology of the growing blood vessels. It is expected to mimic architectural features (as occurs during angiogenesis). these The results show that the method of the present invention can also be used in other situations where vascular growth is enhanced. To achieve high frequency transduction.   In addition, these in vivo studies demonstrate that atherosclerotic arteries found in humans Atherosclerosis, the most representative disease artery model of sclerosis disease state Demonstration of transduction of cells in primate arteries. Arteries in these macaques Atherosclerotic state of the disease was not severe, but Physical access is due to plaques, fat deposits, and / or thickened smooth muscle cells in blood vessels Due to the presence of layers, it can be achieved even in mild atherosclerotic vessels. Is expected to be more difficult. Thus, atheromatous using the method of the invention The ability to successfully transduce cells in blood vessels in the atherosclerosis macaque model That atherosclerotic vascular transduction can be achieved and that higher levels Even transduction of bells is reached in non-atherosclerotic vessels where access conditions are less stringent Indicates that it can be done.                                 Example 8 Assessing post-injury cell proliferation using antibody staining   One hour and six hours before euthanasia, all animals were injected with BrdU as described above. Enables measurement of cell proliferation in histological sections showing positive ACAPSN staining I made it. Transduction is most efficient for the most actively growing cells It is considered.   Selected unstained deparaffinized sections (5 microns thick) from the treated arteries were Exposure to monoclonal antibody to dU (Boehringer Mannheim) Localized by tinylated secondary antibody and avidin-biotin-peroxidase tertiary antibody staining Become Proliferating cells are identified as nuclei with brown antibody staining. BrdU data Indicates that rAAV uptake and expression are proliferating cells (eg, those associated with angiogenesis). Cells can be provided. In addition, ocular microvascular cells Alternatively, an angiogenesis model, such as the yolk sac model, can be added to primary tissue in primary cells. Can be used to quantify similar results.

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Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.個体の血管中の細胞を形質導入する方法であって、インビボで該個体の血管 に組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)ベクターを導入する工程を含む、方法。 2.前記rAAVベクターが検出可能なマーカー遺伝子を含む、請求項1に記載の血 管中の細胞を形質導入する方法。 3.前記rAAVベクターが選択可能なマーカー遺伝子を含む、請求項1に記載の血 管中の細胞を形質導入する方法。 4.前記rAVVベクターが治療遺伝子を含む、請求項1に記載の血管中の細胞を形 質導入する方法。 5.前記血管が、細動脈、毛細血管、細静脈、および外膜の微小血管から成る群 から選択される微小血管である、請求項1に記載の血管中の細胞を形質導入する 方法。 6.前記血管が外膜の微小血管である、請求項5に記載の血管中の細胞を形質導 入する方法。 7.前記血管が微小血管であり、そして前記細胞が増殖中である、請求項1に記 載の血管中の細胞を形質導入する方法。 8.前記細胞が霊長類細胞である、請求項1に記載の血管中の細胞を形質導入す る方法。 9.前記細胞がヒト細胞である、請求項8に記載の血管中の細胞を形質導入する 方法。 10.前記細胞が増殖中の細胞である、請求項1に記載の血管中の細胞を形質導 入する方法。 11.前記細胞が増殖中の微小血管細胞である、請求項10に記載の血管中の細 胞を形質導入する方法。 12.前記細胞が微小血管細胞である、請求項1に記載の血管中の細胞を形質導 入する方法。 13.前記細胞が微小血管の内皮細胞である、請求項12に記載の血管中の細胞 を形質導入する方法。 14.前記rAAVベクターが前記個体の動脈の外膜に導入される、請求項1に記載 の血管中の細胞を形質導入する方法。 15.組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)ベクターを微小血管細胞に導入するこ とにより生成された形質導入微小血管細胞。 16.疾患状態について個体を処置するための方法であって、請求項4に記載の 方法に従って該個体の血管中の細胞を形質導入する工程を含む、方法。[Claims] 1. A method of transducing cells in a blood vessel of an individual, said method comprising transducing the blood vessel of said individual in vivo. Introducing a recombinant adeno-associated virus (rAAV) vector into the cell. 2. 2. The blood of claim 1, wherein said rAAV vector comprises a detectable marker gene. A method of transducing cells in a tube. 3. The blood of claim 1, wherein the rAAV vector comprises a selectable marker gene. A method of transducing cells in a tube. 4. 2. The cell of claim 1, wherein said rAVV vector comprises a therapeutic gene. How to introduce quality. 5. The group of arterioles, capillaries, venules, and adventitia microvessels; Transducing cells in a blood vessel according to claim 1, which is a microvessel selected from the group consisting of: Method. 6. 6. Transducing cells in blood vessels according to claim 5, wherein said blood vessels are adventitia microvessels. How to enter. 7. 2. The method of claim 1, wherein the blood vessels are microvessels and the cells are proliferating. A method for transducing cells in a blood vessel. 8. 2. Transduce cells in blood vessels according to claim 1, wherein said cells are primate cells. Way. 9. 9. Transduce cells in blood vessels according to claim 8, wherein said cells are human cells. Method. 10. 2. Transducing cells in a blood vessel according to claim 1, wherein said cells are proliferating cells. How to enter. 11. The cells of claim 10, wherein said cells are proliferating microvascular cells. A method for transducing vesicles. 12. 2. Transducing cells in blood vessels according to claim 1, wherein said cells are microvascular cells. How to enter. 13. 13. The cell in a blood vessel according to claim 12, wherein the cell is a microvascular endothelial cell. A method for transducing. 14. 2. The rAAV vector is introduced into the adventitia of an artery of the individual. A method for transducing cells in blood vessels. 15. Introduction of recombinant adeno-associated virus (rAAV) vector into microvascular cells And the transduced microvascular cells produced by the method. 16. A method for treating an individual for a disease state, comprising the steps of claim 4. Transducing cells in the blood vessels of said individual according to the method.
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