JP2002528088A - Targeted gene modification by parvovirus vectors - Google Patents

Targeted gene modification by parvovirus vectors

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JP2002528088A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、アデノ陏伴ウイルス(AAV)を含む、パルボウイルス・ベクターを用いた 脊椎動物細胞において標的遺伝子修飾を獲得する方法を提供する。本発明に係る方法において使用される パルボウイルス。ベクターは、担同対合により、細胞ゲノム内の予備選定標的遺伝子座に対する特異的遺伝子修飾をターゲッティングすることができる。   (57) [Summary] The present invention provides a method for obtaining a target gene modification in a vertebrate cell using a parvovirus vector comprising an adenovirus associated virus (AAV). Parvovirus used in the method according to the invention. Vectors can target specific genetic modifications to preselected target loci in the cell genome by way of pairing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 連邦政府後援研究に関する説明 本発明は、国立保健研究所により授与された認可第PO1HL53750号下で、政府後
援で成された。政府は、本発明に一定の権利を有する。
STATEMENT REGARDING FEDERALLY SPONSORED RESEARCH This invention was made with government support under Grant No. PO1HL53750 awarded by the National Institutes of Health. The government has certain rights in the invention.

【0002】 発明の背景 技術分野 本発明は、アデノ随伴ウイルス(AAV)を基礎にしたベクターを含めたパル
ボウイルスベクターを用いた相同対合による脊椎動物細胞における細胞DNAの
標的化修飾の分野に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to the field of targeted modification of cellular DNA in vertebrate cells by homologous pairing using parvovirus vectors, including adeno-associated virus (AAV) based vectors.

【0003】 背景 遺伝子ターゲッティングにより哺乳類染色体に限定突然変異を導入するための
従来既知の方法は、トランスフェクション、エレクトロポレーションまたはマイ
クロインジェクションを包含する(Smithies et al.(1985)Nature 317:230-23
4; Thomas et al.(1986)Cell 44:419-428)。これらの方法は、マイクロイン
ジェクションを除いて、全細胞集団の小分画中でのみ、マウス胚性幹細胞の場合
には10-6のオーダーで、相同組換え事象を生じる(Doetschman et al.(1987
)Nature 330:576-578; Thomas and Capecchi(1987)Cell 51:503-512)。した
がって、これらの方法のルーチン使用は、形質転換化細胞の予備選別を要するが
、これが正常細胞およびin vivo用途に当該技術を適用するのを難しくする。
BACKGROUND [0003] Previously known methods for introducing limited mutations into mammalian chromosomes by gene targeting include transfection, electroporation or microinjection (Smithies et al. (1985) Nature 317: 230-23).
4; Thomas et al. (1986) Cell 44: 419-428). These methods produce homologous recombination events only in small fractions of the whole cell population, except for microinjection, in the order of 10 -6 in the case of mouse embryonic stem cells (Doetschman et al. (1987)
) Nature 330: 576-578; Thomas and Capecchi (1987) Cell 51: 503-512). Thus, the routine use of these methods requires pre-screening of transformed cells, which makes it difficult to apply the technology to normal cells and in vivo applications.

【0004】 これらの制限を克服するために、そして染色体遺伝子ターゲッティング実験を
成し遂げるためにウイルスベクターの形質導入を用いる試みが、レトロウイルス
およびアデノウイルスベクターを用いて実施されてきたが、しかし結果は、相同
組換えが10-5〜10-6細胞で起きるというトランスフェクションにより得られた結
果より有意に良好であるというわけではなかった(Ellis and Bernstein(1989
)Mol. Cell. Biol. 9:1621-1627; Wang and Talor(1993)Mol. Cell. Biol. 1
3:918-927)。
[0004] Attempts to use viral vector transduction to overcome these limitations and to accomplish chromosomal gene targeting experiments have been performed with retroviral and adenoviral vectors, but the results are: It was not significantly better than the results obtained by transfection that homologous recombination occurs in 10-5 to 10-6 cells (Ellis and Bernstein (1989
9) 1621-1627; Wang and Talor (1993) Mol. Cell. Biol.
3: 918-927).

【0005】 アデノ随伴ウイルス2(AAV)は、哺乳類染色体中に組み込まれ得る形質導
入ベクターとして開発された4.7kb一本鎖DNAウイルスである(Muzyczka(199
2)Curr. Top. Microbiol. Immunol. 158:97-129)。組込み野生型AAVプロウ
イルスの3分の2は、特定のヒト第19染色体部位19q13-qterで見出される(Ko
tin et al.(1991)Genomics 10:831-834; Kotin et al.(1990)Proc. Natl. A
cad. Sci. USA 87:2211-2215; Samulski et al.(1991)EMBO J. 10:3941-3950
)。部位特異的組込み事象は、ウイルスRepタンパク質により媒介されると考
えられる非相同組換え反応である(Giraud et al.(1995)J. Virol. 69:691769
24; Linden et al.(1996)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93:7966-7972)。この
特徴はいくつかの用途で有用であることがわかっているが、しかしウイルスrep
遺伝子に欠失を有するAAVベクターはこの同一遺伝子座で組み込むことは判明
していない(Russell et al.(1994)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91::8915-89
19; Walsh et al.(1992)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89::7257-7261)。組込
みrep-AAVベクタープロウイルスのサザーン分析は、組込み部位が無作為であ
ることを示唆しており(Lebkowski et al.(1988)Mol. Cell. Biol. 8:3988-39
96; McLaughlin et al.(1988)J. Virol.62:1963-1973; Russell et al.(1994
)上記;Walsh et al.(1992)上記)、そして組込みベクター接合断片のシーケ
ンシングは、種々の染色体部位での非相同組換えにより組込みが起きることを確
証している。
[0005] Adeno-associated virus 2 (AAV) is a 4.7 kb single-stranded DNA virus developed as a transduction vector that can integrate into mammalian chromosomes (Muzyczka (199
2) Curr. Top. Microbiol. Immunol. 158: 97-129). Two-thirds of the integrated wild-type AAV provirus are found at a specific human chromosome 19 site 19q13-qter (Ko
tin et al. (1991) Genomics 10: 831-834; Kotin et al. (1990) Proc. Natl. A
cad. Sci. USA 87: 2211-2215; Samulski et al. (1991) EMBO J. 10: 3941-3950.
). The site-specific integration event is a heterologous recombination reaction thought to be mediated by the viral Rep protein (Giraud et al. (1995) J. Virol. 69: 691769).
24; Linden et al. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 7966-7972). This feature has been found to be useful in some applications, but the virus rep
AAV vectors with deletions in the gene have not been found to integrate at this same locus (Russell et al. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91 :: 8915-89).
19; Walsh et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89 :: 7257-7261). Southern analysis of the integration rep - AAV vector provirus suggests that the integration site is random (Lebkowski et al. (1988) Mol. Cell. Biol. 8: 3988-39).
96; McLaughlin et al. (1988) J. Virol. 62: 1963-1973; Russell et al. (1994
) Supra; Walsh et al. (1992) supra), and sequencing of the integration vector junction fragment confirms that integration occurs by heterologous recombination at various chromosomal sites.

【0006】 真核生物ウイルスを基礎にしたベクターの組込みの開発は哺乳類染色体中への
遺伝子の有効な導入を可能にしてきたが、しかし特定の染色体配列を修飾するの
が好ましい多数の状況が存在する。例えば、遺伝子に対する元の遺伝子座以外の
染色体位置に矯正バージョンの遺伝子を導入するよりむしろ、元の遺伝子座の欠
陥対立遺伝子を矯正し得る。この能力は、望ましくない染色体遺伝子型を排除し
、遺伝子発現に及ぼす位置効果を回避し得る。先在遺伝子座を修飾するこのよう
な能力の必要性は、遺伝子療法に置いて特に急務であり、この場合、突然変異体
遺伝子は優性作用を有し得るし、そして発現に関する組織特異的制御はしばしば
重大である。
[0006] Although the development of eukaryotic virus-based vector integration has enabled efficient transfer of genes into mammalian chromosomes, there are a number of situations where it is desirable to modify certain chromosomal sequences. I do. For example, rather than introducing a corrected version of the gene at a chromosomal location other than the original locus for the gene, a defective allele at the original locus may be corrected. This ability can eliminate unwanted chromosomal genotypes and avoid position effects on gene expression. The need for such an ability to modify pre-existing loci is particularly urgent in gene therapy, where mutant genes can have a dominant effect and tissue-specific regulation of expression is Often serious.

【0007】 したがって、高頻度で脊椎動物細胞ゲノム中の選別標識部位での特定の遺伝子
修飾を得るための方法に対する必要性が存在する。本発明は、このおよびその他
の必要性を満たす。 発明の要約 本発明は、予備選定標的遺伝子座に修飾を有する脊椎動物細胞の産生方法を提
供する。方法は、a)修飾が導入されている以外は実質的に標的遺伝子座と同一
であるDNA配列を包含するターゲッティング構築物、およびb)少なくとも1
つのパルボウイルスITRまたは機能的等価物の全部または一部を包含する組換
えパルボウイルスベクターゲノムを細胞に接触させることを包含する。細胞中へ
のベクターの侵入時に、ターゲッティング構築物と標的遺伝子座との間に相同対
合が起きて、標的遺伝子座に導入されている修飾を生じる。修飾は、1つ又はそ
れ以上の欠失、挿入、置換またはそれらの組合せを含み得る。方法は、二次修飾
以外は二次標的遺伝子座と少なくとも実質的に同一である二次ターゲッティング
構築物を有するパルボウイルスベクターを用いて細胞を形質導入することにより
二次標的遺伝子座での二次修飾を導入するために用いられ得る。さらに別の標的
遺伝子座は、適切なターゲッティング構築物を有するパルボウイルスベクターを
用いて形質導入することにより修飾され得る。1つより多いターゲッティング構
築物が、各パルボウイルスベクター上に含まれ得る。
[0007] Therefore, there is a need for a method for obtaining specific genetic modifications at a selectable marker site in the genome of vertebrate cells at a high frequency. The present invention fulfills this and other needs. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for producing vertebrate cells having a modification at a preselected target locus. The method comprises the steps of: a) a targeting construct comprising a DNA sequence that is substantially identical to the target locus except that the modification has been introduced; and b) at least one
Contacting a cell with a recombinant parvovirus vector genome comprising all or part of one parvovirus ITR or functional equivalent. Upon entry of the vector into the cell, homologous pairing occurs between the targeting construct and the target locus, resulting in a modification being introduced at the target locus. Modifications can include one or more deletions, insertions, substitutions, or combinations thereof. The method comprises the steps of: Can be used to introduce Yet another target locus can be modified by transduction with a parvovirus vector having the appropriate targeting construct. More than one targeting construct may be included on each parvovirus vector.

【0008】 さらに、修飾が導入されている以外は標的遺伝子座と実質的に同一であるDN
A配列を含むターゲッティング構築物を含む組換えウイルスゲノムを有するパル
ボウイルスベクターと細胞を接触させることにより、細胞または細胞の先祖に導
入された1つ又はそれ以上の予備選定標的遺伝子座での特定の遺伝子修飾を含有
する脊椎動物細胞も、本発明により提供される。これらの細胞はin vitro、ex v
ivoで培養され得るし、または生物体の一部として存在し得る。
[0008] Further, a DN that is substantially identical to the target locus except that a modification has been introduced
Contacting a cell with a parvovirus vector having a recombinant viral genome that includes a targeting construct comprising an A sequence, the specific gene at one or more preselected target loci introduced into the cell or ancestor of the cell Vertebrate cells containing the modifications are also provided by the invention. These cells are used in vitro, ex v
It can be cultured ivo or exist as part of an organism.

【0009】 本発明は、a)修飾が導入されている以外は実質的に標的遺伝子座と同一であ
るDNA配列を包含するターゲッティング構築物、およびb)少なくとも1つの
パルボウイルスITRまたはその機能的等価物の全部または一部を含む組換えパ
ルボウイルスベクターを細胞にex vivoに接触させることにより脊椎動物の細胞
中での標的遺伝子座の修飾の導入方法も提供する。組換えパルボウイルスベクタ
ーは細胞中に導入され、その後、ターゲッティング構築物と標的遺伝子座との間
に相同対合が起きて、標的遺伝子座の細胞DNAに導入されている修飾を生じる
。修飾細胞は次に、脊椎動物に導入される。
The present invention relates to a) a targeting construct comprising a DNA sequence that is substantially identical to the target locus, except that a modification has been introduced, and b) at least one parvovirus ITR or functional equivalent thereof. A method for introducing a modification of a target locus in a vertebrate cell is also provided by ex vivo contacting a cell with a recombinant parvovirus vector containing all or a portion of the target gene. The recombinant parvovirus vector is introduced into the cell, after which homologous pairing between the targeting construct and the target locus occurs, resulting in the modification being introduced into the cellular DNA of the target locus. The modified cells are then introduced into a vertebrate.

【0010】 別の実施態様では、本発明は、組換えパルボウイルスベクターを脊椎動物に投
与することにより脊椎動物中の細胞における標的遺伝子座の修飾の作製方法を提
供する。これらの方法に用いられるパルボウイルスベクターは、a)修飾が導入
されている以外は実質的に標的遺伝子座と同一であるDNA配列を包含するター
ゲッティング構築物、およびb)少なくとも1つのパルボウイルスITRまたは
その機能的等価物の全部または一部を含む。組換えウイルスゲノムが細胞に導入
され、その後、ターゲッティング構築物と標的遺伝子座との間に相同対合が起き
て、標的遺伝子座の細胞DNAに導入されている修飾を生じる。
[0010] In another embodiment, the invention provides a method of producing a modification of a target locus in a cell in a vertebrate by administering the recombinant parvovirus vector to the vertebrate. The parvovirus vectors used in these methods include: a) a targeting construct comprising a DNA sequence that is substantially identical to the target locus except that the modification has been introduced; and b) at least one parvovirus ITR or its Includes all or some of the functional equivalents. The recombinant viral genome is introduced into the cell, after which homologous pairing between the targeting construct and the target locus occurs, resulting in the modification being introduced into the cellular DNA of the target locus.

【0011】 本発明は、当該標的遺伝子座の修飾を有する細胞を含む動物の作製方法も提供
する。本方法は、a)修飾が導入されている以外は実質的に標的遺伝子座と同一
であるDNA配列を包含するターゲッティング構築物、およびb)少なくとも1
つのパルボウイルスITRまたは機能的等価物の全部または一部を含む組換えパ
ルボウイルスベクターを、動物が再構成され得る細胞中に導入することを包含す
る。ターゲッティング構築物と標的遺伝子座との間に相同対合が起きて、標的遺
伝子座の細胞DNAに導入されている修飾を生じる。細胞および/または細胞の
子孫は次に、発生させれて胚となり、臨月を迎える。その結果生じる動物は、ト
ランスジェニックまたはキメラ動物であり得るが、これも本発明の一部である。
[0011] The present invention also provides a method for producing an animal containing cells having the target locus modification. The method comprises the steps of: a) a targeting construct comprising a DNA sequence that is substantially identical to the target locus except that a modification has been introduced; and b) at least one
Introducing a recombinant parvovirus vector containing all or part of one parvovirus ITR or functional equivalent into cells into which the animal can be reconstituted. Homologous pairing between the targeting construct and the target locus occurs, resulting in modifications that have been introduced into the cellular DNA of the target locus. The cells and / or progeny of the cells are then developed into embryos, reaching the end of the month. The resulting animal can be a transgenic or chimeric animal, which is also part of the present invention.

【0012】 別の実施態様では、本発明の方法は、核移植に用いられる修飾核を得るために
用いられる。これらの方法は、核供与体として役立たせるために細胞のゲノムの
標的遺伝子座に所望の修飾を導入するために本発明の遺伝子ターゲッティング法
を用いることを包含する。所望の修飾を有する細胞からの核は、動物が再構成さ
れ得る二次細胞中に導入される。この細胞は次に、胚に発生させられて、臨月を
迎える。さらに、その結果生じる動物は、トランスジェニックまたはキメラであ
るが、これも本発明により提供される。
In another embodiment, the method of the invention is used to obtain a modified nucleus for use in nuclear transfer. These methods involve using the gene targeting methods of the present invention to introduce desired modifications at target loci in the genome of the cell to serve as a nuclear donor. Nuclei from cells having the desired modifications are introduced into secondary cells from which the animal can be reconstituted. The cells are then developed into the embryo, reaching the end of the month. Furthermore, the resulting animals, which are transgenic or chimeric, are also provided by the present invention.

【0013】 本発明は、細胞のゲノム中に組換えシグナルを導入するための方法も提供する
。これらの組換えシグナル、例えばlox部位は、特定のポリヌクレオチド配列(
例えばCreポリペプチド)を認識する組換え酵素のための基質として役立ち得
る。これらの実施態様では、ターゲッティング構築物は、標的遺伝子座と実質的
に同一であるポリヌクレオチド配列が側面に位置する組換えシグナルを含む。細
胞中へのターゲッティング構築物の導入時に、相同対合が標的遺伝子座に関して
起こり、標的遺伝子座に導入されている組換えシグナルを生じる。
[0013] The invention also provides a method for introducing a recombination signal into the genome of a cell. These recombination signals, e.g., lox sites, are specific polynucleotide sequences (e.g.,
(Eg, a Cre polypeptide). In these embodiments, the targeting construct comprises a recombination signal flanked by polynucleotide sequences that are substantially identical to the target locus. Upon introduction of the targeting construct into the cell, homologous pairing occurs with respect to the target locus, resulting in a recombination signal being introduced at the target locus.

【0014】 遺伝子ターゲッティングの効率を増強するための方法も、本発明により提供さ
れる。いくつかの実施態様では、組換えパルボウイルスベクターはターゲッティ
ングエンハンサーを含む。エンハンサーは、例えばポリヌクレオチドに対する修
飾、例えば付加生成物、ピリミジンダイマー、糖および/または塩基の欠失、あ
るいはDNA主鎖のその他の修飾等を含み得る。ターゲッティングエンハンサー
は、遺伝子ターゲッティングを増強し得るポリペプチド、例えば組換えポリペプ
チド、DNA修復酵素等も含み得る。これらは、例えばウイルス粒子内に含まれ
得る。
[0014] Methods for enhancing the efficiency of gene targeting are also provided by the present invention. In some embodiments, the recombinant parvovirus vector comprises a targeting enhancer. Enhancers can include, for example, modifications to the polynucleotide, such as addition products, pyrimidine dimers, deletions of sugars and / or bases, or other modifications of the DNA backbone. Targeting enhancers can also include polypeptides that can enhance gene targeting, such as recombinant polypeptides, DNA repair enzymes, and the like. These can be contained, for example, in virus particles.

【0015】 遺伝子ターゲッティングの効率を増強するために本発明により提供されるその
他の方法は、ターゲッティング効率を増強する作用物質で標的細胞を処理するこ
とを包含する。これらの作用物質としては、例えば1つ又はそれ以上の細胞周期
モジュレーター、DNA修復モジュレーター、DNA組換えモジュレーター、ク
ロマチンパッケージングのモジュレーター、アポトーシスの阻害剤およびDNA
メチル化阻害剤が挙げられる。
[0015] Another method provided by the present invention for enhancing the efficiency of gene targeting involves treating target cells with an agent that enhances targeting efficiency. These agents include, for example, one or more cell cycle modulators, DNA repair modulators, DNA recombination modulators, modulators of chromatin packaging, inhibitors of apoptosis and DNA
And methylation inhibitors.

【0016】 本発明は、パルボウイルスベクター介在性遺伝子ターゲッティングの効率の確
定方法も提供する。これらの方法は、欠陥レポーター遺伝子を含む組込みレトロ
ウイルスプロウイルスを有する細胞を提供することを包含する。レポーター遺伝
子は、検出可能表現型を有するレポーター遺伝子生成物の発現を妨げる一次突然
変異を有するという点で欠陥がある。レトロウイルスプロウイルスは、どの細胞
でも均一である標的遺伝子座として役立つ。組換えパルボウイルスベクターは次
に、細胞に導入される。組換えパルボウイルスベクターは、レポーター遺伝子の
少なくともポリヌクレオチド亜細胞を包含するが、この場合、ポリヌクレオチド
亜配列は一次突然変異の位置と重複するが、しかし一次突然変異を含まない。パ
ルボウイルスベクター中に存在するレポーター遺伝子亜配列は、検出可能表現型
を有するレポーター遺伝子生成物の発現を妨げる二次突然変異のために、あるい
は亜配列が全長レポーター遺伝子生成物をコードしないために、機能性レポータ
ー遺伝子生成物をコードしない。相同対合は、ポリヌクレオチド亜配列とレポー
ター遺伝子との間に起きて、一次突然変異の矯正およびレポーター遺伝子の発現
を生じる。次に、レポーター遺伝子生成物の存在または非存在を検出することに
より、遺伝子ターゲッティングの効率が確定される。
The invention also provides a method for determining the efficiency of parvovirus vector-mediated gene targeting. These methods involve providing a cell with an integrated retroviral provirus that includes a defective reporter gene. Reporter genes are defective in that they have a primary mutation that prevents expression of a reporter gene product with a detectable phenotype. The retroviral provirus serves as a target locus that is uniform in every cell. The recombinant parvovirus vector is then introduced into the cell. The recombinant parvovirus vector includes at least a polynucleotide subcell of the reporter gene, wherein the polynucleotide subsequence overlaps the location of the primary mutation, but does not include the primary mutation. Reporter gene subsequences present in parvovirus vectors may be due to secondary mutations that prevent expression of the reporter gene product with a detectable phenotype, or because the subsequence does not encode a full-length reporter gene product. Does not encode a functional reporter gene product. Homologous pairing occurs between the polynucleotide subsequence and the reporter gene, resulting in correction of the primary mutation and expression of the reporter gene. Next, the efficiency of gene targeting is determined by detecting the presence or absence of the reporter gene product.

【0017】 本発明のさらに別の実施態様は、標的遺伝子座で遺伝子ターゲッティングが起
きた細胞に関して濃縮するための方法を提供する。その方法は、a)検出可能表
現型を有するレポーター遺伝子生成物の発現を妨げる一次突然変異を包含するレ
ポーター遺伝子、およびb)修飾が望まれる標的遺伝子座を有する細胞を提供す
ることを包含する。組換えパルボウイルスベクターは、以下の素子を有するこれ
らの細胞中に導入される:a)レポーター遺伝子のポリヌクレオチド亜配列を包
含する選別構築物であって、ここで、ポリヌクレオチド亜配列は一次突然変異の
位置と重複するが、しかし一次突然変異を含まず、そして検出可能表現型を有す
るレポーター遺伝子生成物の発現を妨げる二次突然変異を包含し、そしてb)修
飾が導入されている以外は標的遺伝子座と実質的に同一であるDNA配列を包含
するターゲッティング構築物。次に、レポーター遺伝子生成物が発現される細胞
を同定する。レポーター遺伝子生成物を発現する細胞は、相同対合がポリヌクレ
オチド亜配列とレポーター遺伝子との間で起きて、一次突然変異の矯正とレポー
ター遺伝子の発現を生じた細胞の集団を包含する。細胞のこの集団は次に、ター
ゲッティング構築物と標的遺伝子座との間で相同対合が起きて、標的遺伝子座に
導入されている修飾を生じたものを同定するためにスクリーニングされる。
[0017] Yet another embodiment of the invention provides a method for enriching for cells that have undergone gene targeting at a target locus. The method includes providing a) a reporter gene that includes a primary mutation that prevents expression of a reporter gene product having a detectable phenotype, and b) a cell having a target locus where modification is desired. The recombinant parvovirus vector is introduced into these cells with the following elements: a) a selection construct that includes the polynucleotide subsequence of the reporter gene, wherein the polynucleotide subsequence is the primary mutation But does not contain a primary mutation and includes a secondary mutation that prevents expression of a reporter gene product with a detectable phenotype, and b) the target except that a modification has been introduced. A targeting construct comprising a DNA sequence that is substantially identical to the locus. Next, cells in which the reporter gene product is expressed are identified. Cells expressing the reporter gene product include a population of cells in which homologous pairing has occurred between the polynucleotide subsequence and the reporter gene, resulting in correction of a primary mutation and expression of the reporter gene. This population of cells is then screened to identify those that have undergone homologous pairing between the targeting construct and the target locus, resulting in the modification being introduced into the target locus.

【0018】 発明の詳細な説明 定義 別記しない限り、本明細書中で用いられる技術的および科学的用語はすべて、
本発明が属する業界の当業者により一般的に理解されているのと同一の意味を有
する。本明細書中に記載されたものと同様のまたは等価のあらゆる方法および物
質が本発明の実施または試験に用いられ得るが、しかし好ましい方法および物質
が記載される。本発明のために、以下の用語は下記のように定義される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Definitions Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein are
It has the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although any methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, the preferred methods and materials are described. For the purposes of the present invention, the following terms are defined below.

【0019】 「細胞株」という用語は、本明細書中で用いられる場合、それらが属する細胞
株の細胞から得られる限り、個々の細胞、収穫細胞および細胞を含有する培養を
指す。細胞株は、その下部が長期間、典型的には少なくとも約6ヶ月間、依然と
して生育可能である場合には、「連続」、「不死」または「安定」といわれる。
細胞株が考察されるためには、本明細書中では、細胞は、少なくとも約50継代の
間ずっと生育可能でなければならない。「一次細胞」または「正常細胞」とは、
対照的に、培養中で長期間、ずっと生育可能でない細胞を指す。
The term “cell line” as used herein refers to individual cells, harvested cells and cultures containing cells as long as they are obtained from the cells of the cell line to which they belong. A cell line is said to be "continuous", "immortal" or "stable" if its lower part is still viable for a long period of time, typically at least about 6 months.
For a cell line to be considered, the cells herein must be viable for at least about 50 passages. "Primary cells" or "normal cells"
In contrast, refers to cells that have not been able to grow in culture for long periods of time.

【0020】 「シス−活性核酸」とは、核酸配列の生物学的活性をコードするかまたは指図
する核酸亜配列を指す。例えば、シス−活性核酸は、宿主染色体中の核酸配列の
修飾に必要な核酸亜配列、および核酸複製の起点を含む。 「構成性プロモーター」という用語は、ほとんどの環境および発生条件下で活
性であるプロモーターを指す。
“Cis-active nucleic acid” refers to a nucleic acid subsequence that encodes or directs the biological activity of a nucleic acid sequence. For example, a cis-active nucleic acid contains the nucleic acid subsequences necessary for modification of the nucleic acid sequence in the host chromosome, and an origin of nucleic acid replication. The term "constitutive promoter" refers to a promoter that is active under most environmental and developmental conditions.

【0021】 「等価条件」という用語は、細胞および細胞による特定の遺伝子の発現に影響
を及ぼし得る発生的、環境的、増殖相およびその他の条件を指す。例えば、ホル
モンによる遺伝子発現の誘導可能性が実験される場合、2つの細胞は、ホルモン
のレベルが各細胞に関してほぼ同一である場合、等価条件下にある。同様に、遺
伝子の発現の細胞周期特異性が研究中である場合、2つの細胞は、細胞周期のほ
ぼ同一段階にある場合、同一条件下にある。
The term “equivalent conditions” refers to developmental, environmental, growth phases and other conditions that can affect the cell and the expression of a particular gene by the cell. For example, when the inducibility of gene expression by a hormone is studied, two cells are under equivalent conditions if the level of the hormone is approximately the same for each cell. Similarly, if the cell cycle specificity of gene expression is under study, the two cells are under the same conditions if they are at approximately the same stage of the cell cycle.

【0022】 「外因性」という用語は、本明細書中で用いる場合、直接的に、あるいは野生
型細胞中に存在しない遺伝子からの発現により細胞に付加される部分を指す。「
外因性」というこの定義内に含まれるのは、親または細胞の初期先祖に付加され
た、そして親細胞から継代された結果として当該細胞中に存在する部分である。
対照として、「野生型」とは、外因性部分を含有しない細胞を指す。「外因性D
NA」は、本明細書中で用いる場合、野生型標的細胞中のDNA配列、ならびに
野生型細胞またはウイルスゲノム中に存在しないDNA配列と比較して、1つ又
はそれ以上の欠失、点突然変異および/または挿入、あるいはそれらの混合物を
有するDNA配列を含む。 「相同対合」という用語は、本明細書中で用いる場合、互いに相補的であるかま
たは実質的に相補的である2つの核酸配列または亜配列間で起こり得る対合を指
す。下記のように、2つの配列は、配列の一方が二次配列と相補的である核酸と
実質的に同一である場合、互いに実質的に相補的である。
The term “exogenous” as used herein refers to a moiety added to a cell either directly or by expression from a gene that is not present in a wild-type cell. "
Included within this definition of "exogenous" are those portions that have been added to the parent or early ancestors of the cell and that are present in the cell as a result of being passaged from the parent cell.
As a control, "wild-type" refers to cells that do not contain an exogenous moiety. "Exogenous D
"NA" as used herein refers to one or more deletions, point mutations, as compared to a DNA sequence in a wild-type target cell, as well as a DNA sequence that is not present in the wild-type cell or viral genome. Includes DNA sequences having mutations and / or insertions, or mixtures thereof. The term "homologous pairing" as used herein refers to a possible pairing between two nucleic acid sequences or subsequences that are complementary or substantially complementary to each other. As described below, two sequences are substantially complementary to each other if one of the sequences is substantially identical to a nucleic acid that is complementary to the secondary sequence.

【0023】 「宿主細胞」または「標的細胞」という用語は、特殊化ベクターで形質導入さ
れる細胞を指す。細胞は、任意に、in vitro細胞、例えば細胞培養から得られる
もの、ex vivo細胞、例えば生物体から得られるもの、およびin vivo細胞、例え
ば生物体内の細胞から選択される。 「同一の」という用語は、2つの核酸またはポリペプチド配列の情況では、最
大相似点に関して整列された場合に同一である2つの配列中の残基を指す。比較
のための最適アラインメントは、例えばSmith and Waterman(1981)Adv. Appl.
Math. 2:482の局所相同算法により、Needleman and Wunsch(1970)J. Mol. Bi
ol.48:443の相同アラインメント算法により、Pearson and Lipman(1988)Proc.
Natl. Acad. Sci. USA 85:2444の類似性に関する探索法により、これらの算法
のコンピューター処理実行(Wisconsin Genetics Software Package, Genetics
Computer Group, 575 Science Dr., Madison, WIにおけるGAP、BESTFI
T、FASTAおよびTFASTA)により、または点検により実行され得る。
The term “host cell” or “target cell” refers to a cell transduced with a specialized vector. The cells are optionally selected from in vitro cells, eg, obtained from cell culture, ex vivo cells, eg, obtained from an organism, and in vivo cells, eg, cells within an organism. The term "identical", in the context of two nucleic acid or polypeptide sequences, refers to residues in two sequences that are identical when aligned for maximum similarity. Optimal alignments for comparison can be found, for example, in Smith and Waterman (1981) Adv. Appl.
Math. 2: 482, by the local homology algorithm, Needleman and Wunsch (1970) J. Mol. Bi
ol. 48: 443, by the homology alignment algorithm of Pearson and Lipman (1988) Proc.
Natl. Acad. Sci. USA 85: 2444 for a search for similarity by computerized implementation of these algorithms (Wisconsin Genetics Software Package, Genetics).
GAP, BESTFI at Computer Group, 575 Science Dr., Madison, WI
T, FASTA and TFASTA) or by inspection.

【0024】 2つの核酸配列が「実質的に同一である」ということは、一次核酸がコードす
るポリペプチドが、二次核酸によりコードされるポリペプチドと免疫学的に交差
反応するということである。2つの核酸配列が実質的に同一であるということの
別の意味は、2つの分子および/またはそれらの相補鎖が緊縮条件下で互いにハ
イブリダイズすることである。
When two nucleic acid sequences are "substantially identical", the polypeptide encoded by the primary nucleic acid immunologically cross-reacts with the polypeptide encoded by the secondary nucleic acid. . Another meaning that two nucleic acid sequences are substantially identical is that the two molecules and / or their complementary strands hybridize to each other under stringent conditions.

【0025】 「特異的にハイブリダイズする」という語句は、配列が複合体混合物(例えば
全細胞)DNAまたはRNA中に存在する場合、緊縮条件下での特定のヌクレオ
チド配列とだけの分子の結合、二重化、ハイブリダイゼーションを指す。「緊縮
条件」とは、プローブがその標的亜配列とハイブリダイズするが、他の配列とは
ハイブリダイズしない条件を指す。緊縮条件は配列依存性であり、異なる環境で
は異なる。配列が長いほど、特異的にハイブリダイズする温度は高い。一般的に
、緊縮条件は、限定イオン強度およびpHでの特定の配列に関する加熱融点(T
m)より約5℃低いように選択される。Tmは、平衡状態で、標的配列と相補的
なプローブの50%が標的配列とハイブリダイズする温度(限定イオン強度、pH
および核酸濃度下で)である(標的配列は一般的に余分に存在するので、Tmで
は、平衡状態でプローブの50%が占有される)。典型的には、緊縮条件は、p
H7.0〜8.3で塩濃度が約1.0 M未満の、典型的には約0.01〜1.0 Mナトリウムイオ
ン(またはその他の塩)、そして温度が短プローブ(例えば10〜50ヌクレオチド
)に関しては少なくとも約30℃、長プローブ(例えば50ヌクレオチドより長い)
に関しては少なくとも約60℃である条件である。緊縮条件は、ホルムアミドのよ
うな不安定剤の付加によっても達成され得る。
The phrase “specifically hybridizes” refers to the binding of a molecule to only a particular nucleotide sequence under stringent conditions when the sequence is present in a complex mixture (eg, whole cell) DNA or RNA; Duplication, refers to hybridization. "Stringent conditions" refer to conditions under which a probe will hybridize to its target subsequence but will not hybridize to other sequences. Stringency conditions are sequence-dependent and will be different in different circumstances. The longer the sequence, the higher the specific hybridization temperature. In general, the stringent conditions are the heating melting point (T
m) about 5 ° C lower. Tm is the temperature at which 50% of the probes complementary to the target sequence hybridize with the target sequence at equilibrium (limited ionic strength, pH
(And under nucleic acid concentration) (Tm occupies 50% of the probe at equilibrium because the target sequence is generally redundant). Typically, the stringent conditions are p
H 7.0-8.3 and a salt concentration of less than about 1.0 M, typically about 0.01-1.0 M sodium ion (or other salt), and a temperature of at least about 30 for short probes (eg, 10-50 nucleotides). ° C, long probe (eg longer than 50 nucleotides)
Is at least about 60 ° C. Stringent conditions can also be achieved with the addition of destabilizing agents such as formamide.

【0026】 「誘導可能」プロモーターとは、環境的または発生的調節下にあるプロモータ
ーである。 「標識化核酸プローブ」という用語は、プローブと結合した標識の存在を検出
することによりプローブの存在が検出され得るように、リンカーにより、または
イオン、ファンデルワールスまたは水素「結合」により、共有的に標識に結合さ
れる核酸プローブを指す。
An “inducible” promoter is a promoter that is under environmental or developmental regulation. The term "labeled nucleic acid probe" is used to indicate that the presence of the probe can be detected by detecting the presence of the label bound to the probe, such as by a linker or by an ionic, van der Waals or hydrogen "bond". Refers to a nucleic acid probe attached to a label.

【0027】 「標識」という用語は、分光学的、放射線学的、光化学的、生化学的、免疫科
学的または化学的手段により検出可能な部分を指す。例えば、有用な標識として
は、32P、35S、蛍光染料、高電子密度試薬、酵素(例えばELISに一般的に
用いられるような)、ビオチン、ジオキシゲニン、グリーン蛍光タンパク質(G
FP)、または抗血清またはモノクローナル抗体が利用可能であるハプテンおよ
びタンパク質がが得られる。
The term “label” refers to a moiety that is detectable by spectroscopic, radiological, photochemical, biochemical, immunological or chemical means. For example, useful labels include 32 P, 35 S, fluorescent dyes, high electron density reagents, enzymes (such as those commonly used in ELIS), biotin, dioxygenin, green fluorescent protein (G
FP), or haptens and proteins for which antisera or monoclonal antibodies are available.

【0028】 「核酸」という用語は、一本鎖または二本鎖継代のデオキシリボヌクレオチド
またはリボヌクレオチドポリマーを指し、限定されない限り、天然ヌクレオチド
と同様の方法で核酸とハイブリダイズする天然ヌクレオチドの既知の類似体を包
含する。別記しない限り、特定の核酸配列は、その相補的配列を含む。 「操作可能的に連結される」という用語は、核酸発現制御配列(例えば、プロ
モーターまたは転写因子結合部位のアレイ)と二次核酸配列との間の機能的連結
を指すが、この場合、発現制御配列は、二次配列に対応する核酸の転写を指図す
る。
The term “nucleic acid” refers to a single-stranded or double-stranded passage of a deoxyribonucleotide or ribonucleotide polymer, and unless otherwise limited, the known nature of a natural nucleotide that hybridizes to a nucleic acid in a manner similar to the natural nucleotide. Analogs. Unless otherwise specified, a particular nucleic acid sequence includes its complementary sequence. The term "operably linked" refers to an operable linkage between a nucleic acid expression control sequence (eg, an array of promoter or transcription factor binding sites) and a secondary nucleic acid sequence, wherein the expression control The sequence directs the transcription of the nucleic acid corresponding to the secondary sequence.

【0029】 「組換えパルボウイルスベクターゲノム」という用語は、パルボウイルスDN
Aの他に非パルボウイルスDNAを保有するパルボウイルス由来のベクターゲノ
ムを指す。組換えベクターゲノムは、典型的には少なくとも1つのターゲッティ
ング構築物を含む。 「複製中細胞」という用語は、DNA合成のSおよびM期ならびに有糸分裂を
含めた細胞周期を経過中の細胞を指す。
The term “recombinant parvovirus vector genome” refers to parvovirus DN
A refers to a vector genome derived from parvovirus which carries non-parvovirus DNA in addition to A. Recombinant vector genomes typically include at least one targeting construct. The term "replicating cells" refers to cells undergoing the cell cycle, including the S and M phases of DNA synthesis and mitosis.

【0030】 「亜配列」という用語は、特定核酸配列の情況では、特殊核酸と等しいかまた
はそれより小さい核酸の領域を指す。 「標的遺伝子座」とは、本明細書中で用いる場合、遺伝子修飾が望まれる細胞
ゲノムの領域を指す。標的遺伝子座は、典型的には、修飾される特殊ヌクレオチ
ド、ならびに修飾部位の片側または両側の付加的ヌクレオチドを含む。
The term “subsequence”, in the context of a particular nucleic acid sequence, refers to a region of a nucleic acid that is less than or equal to a particular nucleic acid. "Target locus" as used herein refers to the region of the cellular genome where genetic modification is desired. The target locus typically contains the special nucleotide to be modified, as well as additional nucleotides on one or both sides of the modification site.

【0031】 「ターゲッティング構築物」とは、本発明の方法に用いられる組換えパルボウ
イルスベクター中に存在するDNA分子を指し、標的遺伝子座で宿主ゲノム中に
導入されるものである単数または複数の修飾以外は、標的遺伝子座の領域と同一
であるかまたは実質的に同一である領域を含む。修飾はターゲッティング構築物
の末端のどちらかに存在し得るか、あるいはターゲッティング構築物に対して内
部的であり得る。修飾は、野生型標的細胞中のDNAと比較した場合の、1つ又
はそれ以上の欠失、点突然変異および/または挿入あるいはそれらの組合せであ
り得る。
“Targeting construct” refers to a DNA molecule present in the recombinant parvovirus vector used in the methods of the invention, and one or more modifications that are introduced into the host genome at the target locus. Others include regions that are identical or substantially identical to regions of the target locus. The modification may be at either end of the targeting construct or may be internal to the targeting construct. The modification can be one or more deletions, point mutations and / or insertions or a combination thereof, as compared to the DNA in the wild-type target cell.

【0032】 「形質導入」という用語は、組換えウイルスベクターによる受容体細胞の感染
による遺伝物質の伝達を指す。 組換えパルボウイルスベクターDNAを受容し、それにより遺伝し修飾を施さ
れた細胞は、ここでは、このような細胞の子孫およびその他の後裔の場合と同様
に、「形質導入化細胞」、「トランスフェクト化細胞」、「修飾化細胞」または
「組換え細胞」と呼ばれる。
The term “transduction” refers to the transfer of genetic material by infection of a recipient cell with a recombinant viral vector. Cells that have received the recombinant parvovirus vector DNA, and thereby have been genetically modified, are referred to herein as "transduced cells", "trans Referred to as "transfected cells", "modified cells" or "recombinant cells".

【0033】 「トランスジェニック細胞」という用語は、細胞の染色体またはその他の核酸
の特殊修飾を含む細胞を指し、この特殊修飾は細胞、または細胞の先祖に導入さ
れたものである。このような修飾は、1つ又はそれ以上の点突然変異、欠失、挿
入またはそれらの組合せを含み得る。動物に関して言及する場合、「トランスジ
ェニック」という用語は、動物がトランスジェニックである細胞を含むことを意
味する。トランスジェニック細胞および非トランスジェニック細胞の両方から成
る動物は、本明細書中では「キメラ」動物と呼ばれる。
The term “transgenic cell” refers to a cell that contains a special modification of the chromosome or other nucleic acid of the cell, wherein the special modification has been introduced into the cell or an ancestor of the cell. Such modifications may include one or more point mutations, deletions, insertions or combinations thereof. When referring to an animal, the term "transgenic" means that the animal contains cells that are transgenic. Animals consisting of both transgenic and non-transgenic cells are referred to herein as "chimeric" animals.

【0034】 「ベクター」という用語は、核酸(または複数の核酸)を宿主細胞に伝達する
ための作用物質を指す。ベクターは、伝達される核酸断片を含む核酸を包含し、
そして任意にウイルスキャプシド、または宿主細胞中への核酸の侵入および/ま
たは宿主細胞中でのベクターの複製を促すためのその他の物質(例えば、キャプ
シド内に、またはキャプシドの一部としてパッケージされる逆転写酵素またはそ
の他の酵素)を包含する。
[0034] The term "vector" refers to an agent for transferring a nucleic acid (or nucleic acids) to a host cell. The vector includes a nucleic acid containing the nucleic acid fragment to be transmitted,
And optionally a viral capsid, or other material to facilitate entry of the nucleic acid into the host cell and / or replication of the vector in the host cell (eg, a reversal packaged within or as part of the capsid). Transcriptase or other enzymes).

【0035】 「ウイルスベクター」という用語は、ウイルス核酸を包含し、ウイルスキャプ
シドおよび/または複製機能も含み得るベクターを指す。 好ましい実施態様の説明 本発明は、標的遺伝子座の特殊修飾を有する脊椎動物細胞の産生方法を提供す
る。これらの方法を用いて産生される遺伝子修飾化細胞および動物も提供される
。本方法は、相同対合により特定の標的遺伝子座に遺伝子修飾をターゲッティン
グし得る組換えパルボウイルスベクターを細胞中に導入することを包含する。本
方法に用いられるパルボウイルスベクターの組換えウイルスゲノムは、修飾が導
入されている以外は標的遺伝子座と実質的に同一であるDNA配列を含むターゲ
ッティング構築物を包含する。細胞への組換えウイルスゲノムの導入時に、相同
対合がターゲッティング構築物と標的遺伝子座との間に起こり、標的遺伝子座へ
の特殊遺伝子修飾の導入を生じる。
The term “viral vector” refers to a vector that includes viral nucleic acids and may also include viral capsid and / or replication functions. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention provides a method for producing vertebrate cells having a specific modification of a target locus. Genetically modified cells and animals produced using these methods are also provided. The method involves introducing into a cell a recombinant parvovirus vector capable of targeting genetic modification to a particular target locus by homologous pairing. The recombinant viral genome of the parvovirus vector used in the present method includes a targeting construct comprising a DNA sequence that is substantially identical to the target locus, except that the modification has been introduced. Upon introduction of the recombinant viral genome into a cell, homologous pairing occurs between the targeting construct and the target locus, resulting in the introduction of a special genetic modification at the target locus.

【0036】 本発明の方法は、細胞のゲノムの的確な修飾を可能にする。これは、ゲノムを
修飾する他の方法が用いられる場合に起こり得る外因性遺伝子の挿入による望ま
しい遺伝子の破壊のような望ましくない作用を回避させる。さらに、例えばゲノ
ムの他の場所に遺伝子の矯正コピーを挿入することなく、内因性遺伝子の矯正を
可能にする遺伝子または制御領域の的確な変更を達成し得る。外因性遺伝子の発
現レベルが外因性遺伝子が組み込まれるようになる細胞のゲノムDNA中の位置
に大いに拠っているしばしば観察される「位置効果」を、本方法は回避する。本
方法は、大きすぎて他の方法によっては細胞中に導入され得ない遺伝子の修飾を
可能にする。所望の修飾を含む遺伝子の全コピーを導入するというよりむしろ、
遺伝子の所望の部分のみを修飾するために、本発明の方法が用いられ得る。 本発明の方法は、所望の遺伝子修飾を含むDNAを修飾される脊椎細胞中に挿入
するために組換えパルボウイルスベクターを用いる。ヒトパルボウイルスへの一
般的紹介は、例えばPattison(1994)Principles and Practice of Clinical Vi
rology(Chapter 23)Zuckerman et al. eds, John Wiley & Sons Ltd.に、およ
びBerns(1991)"Parvoviridae and their Replication," In Fundamental Viro
logy, Fields, Ed., Raven Press, New York, pp.817-837に、ならびに各々に引
用された参考文献に見出される。最良に特性化されたヒトパルボウイルスはB1
9およびAAVであって、これらはともに、例えば遺伝子療法のための形質導入
ベクターのための基礎として用いられる。用いられ得るその他のパルボウイルス
ベクター としては、パルボウイルスベクターLuIII(Maxwell et al.(199
3)Human Gene Ther. 4:441-450)およびマウスの微小ウイルス(mvm)(Rus
sel et al.(1992)J. Virol.66:2821-2828)が挙げられるが、これらに限定さ
れない。
The method of the present invention allows for the precise modification of the genome of a cell. This avoids undesirable effects such as disruption of the desired gene due to insertion of an exogenous gene that can occur when other methods of modifying the genome are used. In addition, precise alterations of genes or regulatory regions that allow for correction of endogenous genes can be achieved without, for example, inserting corrected copies of the gene elsewhere in the genome. The method avoids the often observed "position effect" where the level of expression of the exogenous gene largely depends on the location in the genomic DNA of the cell where the exogenous gene becomes integrated. The method allows for the modification of genes that are too large to be introduced into cells by other methods. Rather than introducing a full copy of the gene containing the desired modification,
To modify only the desired portion of the gene, the methods of the invention can be used. The method of the invention uses a recombinant parvovirus vector to insert DNA containing the desired genetic modification into the vertebral cells to be modified. A general introduction to human parvovirus can be found, for example, in Pattison (1994) Principles and Practice of Clinical Vi
rology (Chapter 23) Zuckerman et al. eds, John Wiley & Sons Ltd. and Berns (1991) "Parvoviridae and their Replication," In Fundamental Viro
logy, Fields, Ed., Raven Press, New York, pp. 817-837, as well as in the references cited therein. The best characterized human parvovirus is B1
9 and AAV, both of which are used as a basis for transduction vectors, eg, for gene therapy. Other parvovirus vectors that can be used include the parvovirus vector LuIII (Maxwell et al. (1992).
3) Human Gene Ther. 4: 441-450) and mouse small virus (mvm) (Rus
sel et al. (1992) J. Virol. 66: 2821-2828).

【0037】 好ましい実施態様では、本方法は、アデノ随伴ウイルス(AAV)由来のウイ
ルスベクターを用いる。AAVは、4.7 Kbゲノムを有する一本鎖複製欠陥DNA
ウイルスである。アデノ炊飯ウイルスは容易に得られ、遺伝子送達のためのベク
ターとしてのそれらの使用は、例えば、Muzyczka(1992)Curr. Top. Microbiol
. Immunol. 158:97-129、米国特許第4,797,368号およびPCT出願WO91/18088に
記載されている。Samulski(1993)Current Opinion in Genetic and Developme
nts 3:74-80およびそこに引用された参考文献はAAV生活環の概説を提供する
。AAVの、そしてアデノウイルスまたはヘルペス経る/機能の一般的概説に関
しては、Bern and Bohensky(1987)Advances in Virus Research, Academic Pr
ess., 32:243-306を参照されたい。AAVのゲノムは、Srivastava et al.(198
3)J. Virol.. 45:555-564に記載されている。Carter等(米国特許第4,797,368
号)は、組換えAAVベクターを構築するための多数の関連計画考察を記載する
(Carter, WO93/24641も参照)。AAVベクターを記載するさらに別の参考文献
としては、例えば、West et al.(1987)Virology 160:38-47; Kotin(1994)Hu
man Gene Therapy 5:793-801;およびMuzyczka(1994)J. Clin. Invest. 94:135
1が挙げられる。組換えAAVベクターの構築も、多数のさらに別の出版物、例
えば、Lebkowski(米国特許第5,173,414号); Lebkowski et al.(1988)Mol. C
ell. Biol. 8:3988-3996; Tratschin et al.(1985)Mol. Cell. Biol.5(11):
3251-3260; Traschin et al.(1984) Mol. Cell. Biol.4:2072-2081;Hermonat
and Muzyczka(1984)Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81:6466-6470; McLaughlin
et al.(1988)およびSamulski et al.(1989)J. Virol. 63:03822-3828に記
載されている。AAVは欠陥ヒトパルボウイルスであり、これは、ヘルパーウイ
ルスにも感染される細胞中でのみ、ウイルスがウイルス粒子を複製および生成し
得ることを意味する。哺乳類細胞中へのAAVゲノムの組込みを得るためには、
細胞を、ヘルパーウイルスの非存在下でAAVに感染させる。
In a preferred embodiment, the method uses a viral vector derived from an adeno-associated virus (AAV). AAV is a single-stranded replication defective DNA having a 4.7 Kb genome
It is a virus. Adeno-cooked rice viruses are easily obtained and their use as vectors for gene delivery is described, for example, in Muzyczka (1992) Curr. Top. Microbiol.
. Immunol. 158: 97-129, U.S. Patent No. 4,797,368 and PCT application WO 91/18088. Samulski (1993) Current Opinion in Genetic and Developme
nts 3: 74-80 and references cited therein provide a review of the AAV life cycle. For a general review of AAV and of the pathogenesis / function of adenovirus or herpes, see Bern and Bohensky (1987) Advances in Virus Research, Academic Pr.
ess., 32: 243-306. The genome of AAV is described in Srivastava et al. (198
3) J. Virol .. 45: 555-564. Carter et al. (U.S. Pat.
Describes a number of relevant planning considerations for constructing recombinant AAV vectors (see also Carter, WO 93/24641). Additional references describing AAV vectors include, for example, West et al. (1987) Virology 160: 38-47; Kotin (1994) Hu.
man Gene Therapy 5: 793-801; and Muzyczka (1994) J. Clin. Invest. 94: 135.
1 Construction of recombinant AAV vectors has also been described in a number of further publications, such as Lebkowski (US Pat. No. 5,173,414); Lebkowski et al. (1988) Mol. C.
ell. Biol. 8: 3988-3996; Tratschin et al. (1985) Mol. Cell. Biol. 5 (11):
3251-3260; Traschin et al. (1984) Mol. Cell. Biol. 4: 2072-2081; Hermonat
and Muzyczka (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81: 6466-6470; McLaughlin
et al. (1988) and Samulski et al. (1989) J. Virol. 63: 03822-3828. AAV is a defective human parvovirus, which means that the virus can replicate and produce virus particles only in cells that are also infected with helper virus. To obtain the integration of the AAV genome into mammalian cells,
Cells are infected with AAV in the absence of a helper virus.

【0038】 パルボウイルスゲノムは、各末端に逆方向末端反復配列(ITR)を有する。
本発明の方法に用いるためには、組換えパルボウイルスベクターゲノムは、典型
的には、少なくとも1つのITRの全部または一部、あるいは機能的等価物を有
するが、これは一般に、複製するためにパルボウイルスベクターに必要とされ、
パルボウイルス粒子中にパッケージされる。ITRの機能的等価物は、典型的に
は逆反復であり、これはヘアピン構造を形成し得る。両ITRは、しばしば、本
方法に用いられる組換えパルボウイルスベクターDNA中に存在する。ウイルス
ゲノムは、一本鎖または二本鎖形態で用いられ得る。
The parvovirus genome has an inverted terminal repeat (ITR) at each end.
For use in the methods of the present invention, the recombinant parvovirus vector genome typically has all or part of at least one ITR, or a functional equivalent, which generally Required for parvovirus vectors,
Packaged in parvovirus particles. The functional equivalent of an ITR is typically an inverted repeat, which can form a hairpin structure. Both ITRs are often present in the recombinant parvovirus vector DNA used in the method. The viral genome can be used in single-stranded or double-stranded form.

【0039】 脊椎動物細胞を遺伝子修飾するための方法で用いられるパルボウイルスベクタ
ーの組換えウイルスゲノムは、所望の修飾以外は、遺伝子修飾が望まれる標的遺
伝子座と同一であるかまたは実質的に同一であるターゲッティング構築物を含む
。ターゲッティング構築物は、一般に、標的遺伝子座の対応する領域のヌクレオ
チド配列と同一であるかまたは実質的に同一である、少なくとも約20ヌクレオチ
ド、好ましくは少なくとも約100、さらに好ましくは約1000〜5000ヌクレオチド
またはそれ以上を含む。「実質的に同一の」とは、ターゲッティング構築物のこ
の部分が、標的遺伝子座の対応する領域と少なくとも約80%、さらに好ましくは
少なくとも約90%、最も好ましくは少なくとも約99%同一であることを意味する
[0039] The recombinant viral genome of the parvovirus vector used in the method for genetically modifying a vertebrate cell is, except for the desired modification, identical or substantially identical to the target locus where genetic modification is desired. A targeting construct that is The targeting construct generally has at least about 20 nucleotides, preferably at least about 100, more preferably about 1000-5000 nucleotides or more, that is identical or substantially identical to the nucleotide sequence of the corresponding region of the target locus. Including the above. "Substantially identical" means that this portion of the targeting construct is at least about 80%, more preferably at least about 90%, and most preferably at least about 99% identical to the corresponding region of the target locus. means.

【0040】 ターゲッティング構築物は、標的遺伝子座中に導入される単数または複数の遺
伝子修飾も包含する。修飾は、標的遺伝子座のDNA配列と比較して、1つ又は
それ以上の挿入、欠失または点突然変異、あるいはそれらの組合せを含み得る。
例えば、点突然変異の導入により標的遺伝子座を修飾するためには、ターゲッテ
ィング構築物は、導入される特異的点突然変異以外は標的遺伝子座と少なくとも
実質的に同一であるDNA配列を含む。細胞への組換えウイルスゲノムの導入時
に、標的遺伝子座の対応する領域と実質的に同一であるターゲッティング構築物
の部分間で相同対合が起こり、その後、ターゲッティング構築物中に存在する導
入される突然変異のDNA配列が標的遺伝子座の配列と置き換わる。
[0040] The targeting construct also includes one or more genetic modifications introduced into the target locus. Modifications may include one or more insertions, deletions or point mutations, or a combination thereof, as compared to the DNA sequence of the target locus.
For example, to modify a target locus by introducing a point mutation, the targeting construct comprises a DNA sequence that is at least substantially identical to the target locus except for the specific point mutation introduced. Upon introduction of the recombinant viral genome into the cell, homologous pairing occurs between portions of the targeting construct that are substantially identical to the corresponding region of the target locus, followed by the introduced mutation present in the targeting construct. DNA sequence replaces the sequence at the target locus.

【0041】 ターゲッティング構築物は、標的遺伝子座と同一であるかまたは実質的に同一
であるターゲッティング構築物の領域の末端または領域内に遺伝子修飾を有し得
る。標的遺伝子座の一部を欠失するためには、例えば遺伝子修飾は一般に、ター
ゲッティング構築物内に存在し、標的遺伝子座と実質的に同一の2つの領域に側
面を接する。実質的同一の2つの領域と標的遺伝子座のそれらに対応する領域と
の間の相同対合は、欠失を含むターゲッティング構築物の配列の一部を生じ、標
的遺伝子座に組み込まれるようになる。欠失は、この方法により所望の位置に的
確に標的化され得る。同様に、標的遺伝子座へのDNA配列の部位特異的挿入を
包含する遺伝子修飾は、標的遺伝子座と実質的に同一の領域に側面を接するかま
たは隣接する、そのされるDNA配列を有するターゲッティング構築物の使用に
より成され得る。ターゲッティング構築物と標的遺伝子座の対応する領域との間
の相同対合の後には、標的遺伝子座への挿入配列の組込が生じる。
The targeting construct may have a genetic modification at the end or in a region of the targeting construct that is identical or substantially identical to the target locus. To delete a portion of the target locus, for example, the genetic modification is generally present in the targeting construct and flanks two regions that are substantially identical to the target locus. Homologous pairing between the two substantially identical regions and their corresponding regions in the target locus results in a portion of the sequence of the targeting construct, including the deletion, and becomes integrated at the target locus. Deletions can be targeted precisely at the desired location by this method. Similarly, genetic modifications involving site-specific insertion of a DNA sequence into a target locus can be achieved by targeting constructs having the DNA sequence flanked or flanked by regions substantially identical to the target locus. Can be achieved. Following homologous pairing between the targeting construct and the corresponding region of the target locus, integration of the inserted sequence into the target locus occurs.

【0042】 本発明の方法は、1つより多い標的遺伝子座に修飾を導入するために用いられ
得る。例えば、細胞ゲノムの二次標的遺伝子座に1つ又はそれ以上の修飾を導入
するためには、細胞は、所望の単数または複数の修飾以外は二次標的遺伝子座と
少なくとも実質的に同一であるターゲッティング構築物を有する組換えウイルス
ゲノムを有するパルボウイルスベクターと接触させられ得る。二次標的遺伝子座
のためのターゲッティング構築物は、一次標的遺伝子座のためのターゲッティン
グ構築物と同一パルボウイルスベクター中に存在し得る化、または二次パルボウ
イルスベクター中に存在し得る。一次および二次ターゲッティング構築物が異な
るパルボウイルスベクター中に存在する場合、細胞は、逐次的に、または同時に
、ベクターを用いて形質導入され得る。2つより多い標的遺伝子座に修飾を得る
ためには、所望によりこの方法を単に反復する。
[0042] The methods of the invention can be used to introduce modifications at more than one target locus. For example, to introduce one or more modifications to a secondary target locus in the cell genome, the cell is at least substantially identical to the secondary target locus except for the desired modification or modifications. It can be contacted with a parvovirus vector having the recombinant viral genome with the targeting construct. The targeting construct for the secondary target locus can be present in the same parvovirus vector as the targeting construct for the primary target locus, or can be present in the secondary parvovirus vector. If the primary and secondary targeting constructs are in different parvovirus vectors, the cells can be transduced with the vectors sequentially or simultaneously. To obtain modifications at more than two target loci, the method is simply repeated as desired.

【0043】 脊椎動物細胞のゲノムまたはその他のDNA内の構造遺伝子、調節領域および
その他の配列は、本発明の方法を用いた修飾を受けやすい。「構造遺伝子」とは
、特定細胞内で遺伝子が転写されるか否かにかかわらず、遺伝子の転写領域を指
す。例えば、遺伝子の遺伝子生成物を変え得る、また遺伝子生成物が発現される
のを妨げ得る構造遺伝子内の特殊変化を導入し得る。この実施態様では、組換え
ウイルスゲノムは、導入される特殊ヌクレオチド変化以外は、標的遺伝子座と同
一であるかまたは実質的に同一であるターゲッティング構築物を含み得る。細胞
DNA中のターゲッティング構築物と標的遺伝子座との間の相同対合は、標的遺
伝子座中に組み込まれるようになるターゲッティング構築物中に存在する修飾を
生じる。例えば遺伝子生成物がポリペプチドである場合、ネイティブ遺伝子によ
りコードされるポリペプチドと比較して、1つ又はそれ以上の特殊麻置換、挿入
または欠失を有するポリペプチドをコードする遺伝子を得るために、本発明の方
法が用いられ得る。本方法は、存在する場合に、不活性であるかまたは望ましい
ものより低い活性を有するポリペプチドを生じるアミノ酸を特定するコドンを、
ポリペプチドに対する正常の活性を回復するアミノ酸を特定するコドンで置換し
得る。アミノ酸変化を生じる1つ又はそれ以上の突然変異により特性化される多
数の遺伝子疾患は、本発明の方法を用いて矯正可能である。別の例としては、標
的領域は、グリコシル化部位の一部でないアミノ酸をコードするコドンの代わり
に、グリコシル化部位を特定するコドンを置換することにより、修飾され得るし
、その逆もある。さらに別の例としては、プロテアーゼ開裂部位が作製または破
壊され得る。標的遺伝子座中に存在するナンセンスコドンがセンスコドンに変え
られ得るし、あるいは、ポリペプチドの破壊が望ましい場合には、標的遺伝子座
にナンセンス突然変異を導入することができる。内因性タンパク質と連結され得
る融合タンパク質の一部をコードする外因性DNAをターゲッティング構築物中
に組み入れることにより、融合タンパク質が得られる。外因性DNAは、標的遺
伝子座の細胞ゲノム中へのターゲッティング構築物のDNA配列の組入れ時に、
融合タンパク質の翻訳のための適正読取枠内に存在する。
[0043] Structural genes, regulatory regions and other sequences in the genome or other DNA of a vertebrate cell are susceptible to modification using the methods of the invention. “Structural gene” refers to the transcribed region of a gene, whether or not the gene is transcribed in a particular cell. For example, special changes in the structural gene that can alter the gene product of the gene or prevent the gene product from being expressed can be introduced. In this embodiment, the recombinant viral genome may include a targeting construct that is identical or substantially identical to the target locus, except for the special nucleotide changes introduced. Homologous pairing between the targeting construct and the target locus in the cellular DNA results in modifications present in the targeting construct that become incorporated into the target locus. For example, if the gene product is a polypeptide, to obtain a gene encoding a polypeptide having one or more special hemp substitutions, insertions or deletions compared to the polypeptide encoded by the native gene The method of the invention can be used. The method further comprises codons that, when present, identify amino acids that result in a polypeptide that is inactive or has less activity than desired.
Amino acids that restore normal activity on the polypeptide may be replaced by codons specifying the amino acids. Many genetic disorders characterized by one or more mutations that result in amino acid changes can be corrected using the methods of the present invention. As another example, the target region can be modified by substituting a codon that identifies the glycosylation site for a codon that encodes an amino acid that is not part of the glycosylation site, and vice versa. As yet another example, a protease cleavage site may be created or destroyed. Nonsense codons present in the target locus can be changed to sense codons, or if disruption of the polypeptide is desired, a nonsense mutation can be introduced into the target locus. By incorporating into the targeting construct exogenous DNA encoding a portion of the fusion protein that can be linked to the endogenous protein, a fusion protein is obtained. Exogenous DNA is introduced upon incorporation of the DNA sequence of the targeting construct into the cellular genome of the target locus.
Located in the proper reading frame for translation of the fusion protein.

【0044】 同様に、遺伝子生成物が核酸である場合、本方法は、遺伝子生成物の修飾のた
めに用いられ得る。本発明の方法を用いて修飾され得るRNA遺伝子は、それか
ら発現されるもの、tRNA、リボソームRNA、リボザイム、テロメラーゼサ
ブユニット等を含む。あるいは、本方法は、遺伝子生成物が、外因性核酸に連結
される内因性核酸から成る遺伝子を構築するために用いられ得る。例えば、転写
されると触媒性RNAを産生する外因性DNAは、内因性遺伝子と連結され得る
。この融合遺伝子から転写されるRNAは、融合遺伝子の内因性部分と実質的に
相補的である内因性核酸とハイブリダイズし、その後、外因性DNAから発現さ
れるハイブリッドリボザイムの一部がその通常の反応を触媒し得る。したがって
、本発明の方法を用いて得られる融合遺伝子は、リボザイムをターゲッティング
するための手段を提供する。
Similarly, where the gene product is a nucleic acid, the method can be used for modification of the gene product. RNA genes that can be modified using the methods of the invention include those expressed therefrom, tRNA, ribosomal RNA, ribozymes, telomerase subunits, and the like. Alternatively, the method can be used to construct a gene whose end product is an endogenous nucleic acid linked to an exogenous nucleic acid. For example, exogenous DNA, which when transcribed produces a catalytic RNA, can be linked to an endogenous gene. The RNA transcribed from the fusion gene hybridizes to an endogenous nucleic acid that is substantially complementary to the endogenous portion of the fusion gene, after which a portion of the hybrid ribozyme expressed from the exogenous DNA becomes its normal The reaction can be catalyzed. Thus, the fusion gene obtained using the method of the present invention provides a means for targeting ribozymes.

【0045】 本発明の方法は、当該遺伝子の発現に関与する調節領域を作製するヌクレオチ
ドを置換、欠失または挿入するためにも有用である。変更調節領域は、例えば、
非修飾化細胞における等価条件下での発現レベルと比較して、遺伝子の発現レベ
ルを増大または低減することにより、遺伝子の発現を変え得る。修飾は、例えば
遺伝子が典型的には発現されない条件下での遺伝子の発現を生じさせ得るか、あ
るいは特定の環境下で通常は発現される遺伝子の発現を妨げ得る。遺伝子の発現
に影響を及ぼすために適切である当該遺伝子と比較して、ある位置に、異種転写
制御素子を挿入し、または内因性制御素子、例えばプロモーター、エンハンサー
、転写終結シグナルを修飾しするために、本発明の方法は用いられ得る。構成性
プロモーターを誘導可能プロモーターで置き換えることにより、遺伝子の発現を
特定の環境または発生刺激物質の存在または非存在と関連づけ得る。同様に、R
NAスプライシング、ポリアデニル化、翻訳のような転写後修飾に関与する領域
、ならびに翻訳後修飾に関与するアミノ酸配列をコードする領域が、挿入され、
欠失され、または修飾され得る。本発明の方法を用いて修飾または置換され得る
遺伝子発現制御素子の例としては、応答素子、プロモーター、エンハンサー、遺
伝子座制御領域、転写因子およびその他のタンパク質のための結合部位、その他
の転写開始シグナル、転写延長シグナル、イントロン、RNA安定性配列、転写
終結シグナル、ポリアデニル化部位およびスプライス部位が挙げられるが、これ
らに限定されない。遺伝子の発現は、DNAメチル化部位を導入または破壊する
ために本発明の方法を用いることにより、調節され得る。
[0045] The method of the present invention is also useful for substituting, deleting or inserting nucleotides that create regulatory regions involved in the expression of the gene. The change control area is, for example,
Gene expression can be altered by increasing or decreasing the expression level of the gene as compared to the expression level under equivalent conditions in unmodified cells. Modifications can cause, for example, expression of the gene under conditions where the gene is not typically expressed, or can prevent expression of genes that are normally expressed under certain circumstances. To insert a heterologous transcription control element at a certain position or to modify an endogenous control element, such as a promoter, enhancer, transcription termination signal, relative to the gene, which is appropriate to affect the expression of the gene. In addition, the method of the invention can be used. By replacing a constitutive promoter with an inducible promoter, expression of the gene may be correlated with the presence or absence of a particular environment or developmental stimulus. Similarly, R
Regions involved in post-transcriptional modifications such as NA splicing, polyadenylation, translation, as well as regions encoding amino acid sequences involved in post-translational modifications are inserted,
It can be deleted or modified. Examples of gene expression control elements that can be modified or replaced using the methods of the present invention include response elements, promoters, enhancers, locus control regions, binding sites for transcription factors and other proteins, other transcription initiation signals. , Transcription elongation signals, introns, RNA stability sequences, transcription termination signals, polyadenylation sites and splice sites. Gene expression can be regulated by using the methods of the present invention to introduce or destroy DNA methylation sites.

【0046】 一実施態様では、本発明の方法は、細胞中の核酸の選別的発現を得るために用
いられる。核酸の選別的発現とは、所望の細胞型中で、および/または所望の条
件下(例えば誘導時)で発現されるが、しかし望ましくない細胞型中および/ま
たは望ましくない条件下では実質的に発現されない核酸の能力を指す。したがっ
て、特定の核酸配列の発現の部位および程度は、所望の方式で調節され得る。こ
れは、例えば部位特異的ヌクレオチド置換、欠失または挿入を導入して、所望の
細胞型中でおよび/または望ましい条件下で選別的に発現される制御素子を包含
するヌクレオチドを作製することにより達成される。これは、標的遺伝子座中に
すでに存在するヌクレオチドを変更することにより、または制御素子の全部また
は一部として機能する配列を含む外因性DNAを標的遺伝子座に組み入れること
により、あるいはこれらの修飾の組み合わせにより成し遂げられ得る。
In one embodiment, the method of the invention is used to obtain selective expression of a nucleic acid in a cell. Selective expression of a nucleic acid is expressed in a desired cell type and / or under desired conditions (eg, upon induction), but substantially in an undesired cell type and / or under undesired conditions. Refers to the ability of a nucleic acid to not be expressed. Thus, the site and degree of expression of a particular nucleic acid sequence can be adjusted in a desired manner. This is achieved, for example, by introducing site-specific nucleotide substitutions, deletions or insertions to create nucleotides containing regulatory elements that are selectively expressed in the desired cell type and / or under the desired conditions. Is done. This may be by altering nucleotides already present in the target locus, by incorporating exogenous DNA containing sequences that function as all or part of a control element into the target locus, or a combination of these modifications Can be achieved by

【0047】 例えば、本発明の方法は、それぞれ転写を刺激し、または抑制するためにトラ
ンス活性化またはトランス抑制化化合物(通常は、タンパク質別の物質と複合化
するタンパク質)と相互作用するシス−作用核酸配列である応答素子を導入また
は破壊するために用いられ得る。本発明の方法を用いて導入または排除され得る
応答素子としては、細胞選別的応答素子、ホルモン受容体応答素子、炭水化物応
答素子、抗生物質応答素子等が挙げられる。細胞選別的応答素子は、当該細胞型
(単数または複数)中で選別的に産生されるトランス活性化調節素子により活性
化され得る。本方法に用いられる細胞選別的応答素子の選別は、発現の誘導が望
ましい細胞が応答素子に作用を及ぼすトランスアクチベーターを産生するか、発
現の抑制が望ましい細胞がそうするかによっている。例えば、膵臓腺房細胞、水
晶体組織、B細胞、肝細胞およびHIV感染細胞における遺伝子の選別的発現は
、本発明の方法を用いて、エラスターゼIエンハンサー、γ−クリスタリン遺伝
子応答素子、免疫グロブリン重および/または軽鎖エンハンサー、肝臓エンハン
サー、例えばα−1抗トリプシンまたは血清アルブミンエンハンサー、絨毛性ゴ
ナドトロピンα−鎖またはβ−鎖エンハンサー、インターロイキン−2(IL−
2)エンハンサー、IL−2受容体エンハンサー、またはヒト免疫不全ウイルス
(HIV)応答素子、例えばTAR部位をそれぞれ導入することにより成し遂げ
られ得る。
For example, the method of the present invention provides a cis-protein that interacts with a transactivating or transrepressing compound (usually a protein that complexes with another substance) to stimulate or repress transcription, respectively. It can be used to introduce or destroy a response element that is a working nucleic acid sequence. Response elements that can be introduced or eliminated using the methods of the present invention include cell-selective response elements, hormone receptor response elements, carbohydrate response elements, antibiotic response elements, and the like. The cell sorting response element can be activated by a transactivation regulatory element that is selectively produced in the cell type (s). The selection of a cell-selective response element used in the present method depends on whether the cell whose expression is desired to produce a transactivator that acts on the response element or the cell whose expression is desired to be suppressed does so. For example, selective expression of genes in pancreatic acinar cells, lens tissue, B cells, hepatocytes, and HIV infected cells can be performed using the methods of the present invention to elastase I enhancers, γ-crystallin gene responsive elements, immunoglobulin heavy and // light chain enhancers, liver enhancers such as α-1 antitrypsin or serum albumin enhancer, chorionic gonadotropin α- or β-chain enhancer, interleukin-2 (IL-
2) Can be achieved by introducing an enhancer, an IL-2 receptor enhancer, or a human immunodeficiency virus (HIV) response element, such as a TAR site, respectively.

【0048】 ホルモンまたはその機能的等価物が、そのホルモンに対する細胞受容体と相互
作用する場合に活性化または抑制され得るホルモン受容体応答素子は、本発明の
方法を用いて所望の位置に導入され得る。ホルモン−受容体複合体は、細胞にイ
ンターナライズされるが、この場合、それは適切なホルモン受容体応答素子と選
別的に相互作用し(直接または間接的に)、それによりその素子に操作可能的に
連結された遺伝子の発現を活性化または抑制する。発現のホルモン応答性誘導ま
たは抑制を得るために、本発明を用いて、調節される遺伝子の上流にホルモン応
答素子を作製する。遺伝子の発現は、所定のホルモンに対する受容体を発現する
細胞中のホルモンにより調製される。
A hormone receptor responsive element that can be activated or inhibited when a hormone or its functional equivalent interacts with a cellular receptor for that hormone is introduced into a desired location using the methods of the present invention. obtain. The hormone-receptor complex is internalized into the cell, where it selectively interacts (directly or indirectly) with an appropriate hormone receptor responsive element, thereby making the element operable. Activate or suppress the expression of a gene linked to To obtain hormone responsive induction or suppression of expression, the invention is used to create a hormone responsive element upstream of the regulated gene. Gene expression is regulated by hormones in cells that express receptors for certain hormones.

【0049】 抗生物質応答素子は、抗生物質の存在または非存在により調節される。例えば
、テトラサイクリン応答素子は、テトラサイクリンに応答性である。同様に、炭
水化物応答素子は、ある種の炭水化物またはその類似体の存在または非存在によ
り調節される。その他の応答素子、ならびにプロモーター、エンハンサーおよび
その他の調節領域は、当業者に周知である。これらも、本発明の方法により作製
され、破壊され得る。
[0049] Antibiotic response elements are modulated by the presence or absence of the antibiotic. For example, a tetracycline responsive device is responsive to tetracycline. Similarly, carbohydrate responsive elements are modulated by the presence or absence of certain carbohydrates or analogs thereof. Other response elements, as well as promoters, enhancers and other regulatory regions are well known to those skilled in the art. These can also be made and destroyed by the method of the present invention.

【0050】 本発明の方法は、DNA複製(例えば、Kornberg and Baker, DNA Replicatio
n, 2nd Ed., WH Freeman & Co., 1991参照)、ならびにマトリックス結合領域(
例えば、Bode et al.(1996)Crit. Rev. Eukaryot. Gene. Expr. 6:115-38; Bo
ulikas(1993)J. Cell. Biochem. 52:14-22参照)、クロマチン組換えホットス
ポット(例えば、Smith(1994)Exerientia 50:234-41参照)等のようなその他
の細胞工程に関連する核酸配列を修飾するためにも用いられ得る。
[0050] The method of the present invention can be used for DNA replication (eg, Kornberg and Baker, DNA Replicatio).
n, 2 nd Ed., WH Freeman & Co., 1991), and matrix attachment region (
For example, Bode et al. (1996) Crit. Rev. Eukaryot. Gene. Expr. 6: 115-38;
nucleic acids involved in other cellular processes, such as ulikas (1993) J. Cell. Biochem. 52: 14-22), chromatin recombination hotspots (see, eg, Smith (1994) Exerientia 50: 234-41). It can also be used to modify a sequence.

【0051】 本発明は、細胞中に組換えシグナルを導入する方法も提供する。好ましい実施
態様では、組換えシグナルでの組換えを触媒し得る特殊組換え酵素が利用可能で
ある。組換えシグナルを細胞ゲノム中に導入するために、1つ又はそれ以上の組
換えシグナルがターゲッティング構築物中に含入され、これは、標的遺伝子座と
少なくとも実質的に同一である配列も含有する。相同対合とその後の遺伝子修復
は、標的遺伝子座への組換えシグナル(単数または複数)の組み入れを生じる。
The present invention also provides a method for introducing a recombination signal into a cell. In a preferred embodiment, special recombinases are available that can catalyze recombination with a recombination signal. To introduce a recombination signal into the cell genome, one or more recombination signals are included in the targeting construct, which also contains a sequence that is at least substantially identical to the target locus. Homologous pairing and subsequent gene repair result in the incorporation of the recombination signal (s) into the target locus.

【0052】 適切な一組換え系は、Cre-lox系である。Cre-lox系では、組換え部位は、「lo
x部位」と呼ばれ、組換え酵素は「Cre」と呼ばれる。lox部位が平行配向(即ち
同一方向)である場合には、Creはlox部位間のポリヌクレオチド配列の欠失を触
媒する。lox部位が反対配向である場合には、Cre組換え酵素は介在ポリヌクレオ
チド配列の逆位を触媒する。したがって、例えば、反対方向に配向されて標的遺
伝子座中に2つのlox部位を導入し、そしてlox部位をCreポリペプチドと接触さ
せることによりlox部位間の領域の逆位を得るために、本発明の方法が用いられ
得る。例えば2つのlox部位がプロモーターと側面を接する場合には、Creポリペ
プチドの存在または非存在を単に制御することにより、遺伝子の発現を点滅し得
る。このような部位は、標的遺伝子座の組換えシグナルの位置に組換えシグナル
も含むDNAを導入するためにも有用である。いくつかの実施態様では、Creポ
リペプチドをコードする遺伝子は、構成性または誘導可能プロモーターの制御下
で存在する。
[0052] One suitable recombination system is the Cre-lox system. In the Cre-lox system, the recombination site is
Called the "x site" and the recombinant enzyme is called "Cre". When the lox sites are in a parallel orientation (ie, in the same direction), Cre catalyzes the deletion of the polynucleotide sequence between the lox sites. If the lox site is in the opposite orientation, Cre recombinase will catalyze the inversion of the intervening polynucleotide sequence. Thus, for example, to introduce two lox sites into the target locus, oriented in opposite directions, and to obtain an inversion of the region between the lox sites by contacting the lox site with a Cre polypeptide. Can be used. For example, if two lox sites flank the promoter, expression of the gene may be turned off simply by controlling the presence or absence of the Cre polypeptide. Such sites are also useful for introducing DNA that also contains the recombination signal at the location of the recombination signal at the target locus. In some embodiments, the gene encoding the Cre polypeptide is under the control of a constitutive or inducible promoter.

【0053】 lox511(Hoess R. et al., Nucleic Acids Res. 14:2287-2300(1986))、lo
x66、lox71、lox76、lox75、lox43、lox44(Albert H. et al., Plant J.7(4)
;649-659(1995))を含めたいくつかの異なるlox部位が知られている。この系
は、種々の宿主細胞、例えば哺乳類細胞(米国特許第4,959,317号、Sauer, B. e
t al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:5166-5170(1988); Sauer, B. et al.
, Nucleic Acids Res. 17:147-161(1989))、ビール酵母菌(Sauer, B., Mol
Cell Biol. 7:2087-2096(1987))、ならびに植物、例えばタバコ(Dale, E. e
t al., Gene 91:79-85(1990))およびシロイヌナズナ(Osborne, B. et al.,
Plant J. 7(4):687-701(1995))で働く。植物におけるCre-lox系の使用は、
米国特許第5,527695号およびPCT出願WO93/0128にも記載されている。
Lox511 (Hoess R. et al., Nucleic Acids Res. 14: 2287-2300 (1986)), lox511
x66, lox71, lox76, lox75, lox43, lox44 (Albert H. et al., Plant J.7 (4)
; 649-659 (1995)). This system employs various host cells, such as mammalian cells (US Pat. No. 4,959,317, Sauer, B. e.
Natl. Acad. Sci. USA 85: 5166-5170 (1988); Sauer, B. et al.
, Nucleic Acids Res. 17: 147-161 (1989)), brewer's yeast (Sauer, B., Mol).
Cell Biol. 7: 2087-2096 (1987)), as well as plants such as tobacco (Dale, E. e.).
t al., Gene 91: 79-85 (1990)) and Arabidopsis (Osborne, B. et al.,
Plant J. 7 (4): 687-701 (1995)). The use of the Cre-lox system in plants
It is also described in US Pat. No. 5,527695 and PCT application WO 93/0128.

【0054】 いくつかのその他の組換え系も、本発明で用いるのに適している。これらの例
としては、例えば酵母菌のFLP/FRT系(Lyznik, L.A. et al., Nucleic Acids Re
s. 24(19):3784-9(1996))、ファージMuのGin組換え酵素(Crisona, N.J.
et al., J. Mol. Biol. 243(3):437-57(1994))、大腸菌のPin組換え酵素(
例えば、Kutsukake K. et al., Gene 34(2-3):343-50(1985)参照)、赤痢菌
からのPinB、PinDおよびPinF(Tominaga A et al., J. Bacteriol. 173(13):4
079-87(1991))、ならびにpSR1プラスミドのR/RS系(Araki, H. et al.,
J. Mol. Biol. 225(1):25-37(1992))が挙げられる。したがって、組換え酵
素系は、厖大なそして今なお増加中の供給源から得られる。
[0054] Several other recombinant systems are also suitable for use in the present invention. Examples of these include, for example, the FLP / FRT system of yeast (Lyznik, LA et al., Nucleic Acids Re
s. 24 (19): 3784-9 (1996)), Gin recombinase of phage Mu (Crisona, NJ
et al., J. Mol. Biol. 243 (3): 437-57 (1994)), E. coli Pin recombinase (
See, for example, Kutsukake K. et al., Gene 34 (2-3): 343-50 (1985)), PinB, PinD and PinF from Shigella (Tominaga A et al., J. Bacteriol. 173 (13)). :Four
079-87 (1991)), and the R / RS system of the pSR1 plasmid (Araki, H. et al.,
J. Mol. Biol. 225 (1): 25-37 (1992)). Thus, recombinant enzyme systems are obtained from vast and still increasing sources.

【0055】 細胞に組換えウイルスゲノムを送達するためのパルボウイルスベクターのそれ
らの使用により、本発明の方法は、脊椎動物細胞におけるDNAの部位特異的修
飾のその他の方法により従来可能であったよりはるかに高頻度で起こる所望の特
定遺伝子修飾を生じる。本方法を用いて、典型的には0.01%またはそれ以上の所
望の修飾頻度が得られる。実際、0.1%より大きい、さらに1%より大きくさえ
ある効率が、本方法を用いて得られる。遺伝子修飾の効率は、一部は、形質導入
に用いられる感染多重度(MOI:本明細書中では、細胞当たりのベクター粒子
の単位で定義される)、ならびに形質導入される細胞の種類によっている。典型
的実施態様では、連続細胞株から得られる細胞を形質導入するためには、約1〜1
012MOIが用いられる。さらに好ましくは、MOIは、少なくとも約104であり
、最も好ましくは、本発明の方法に用いられるMOIは少なくとも約106ベクタ
ー粒子/細胞である。
[0055] Due to their use of parvovirus vectors to deliver recombinant viral genomes to cells, the methods of the invention are much more than previously possible with other methods of site-specific modification of DNA in vertebrate cells. Produce the desired specific genetic modification that occurs frequently. Using this method, a desired modification frequency of typically 0.01% or more is obtained. In fact, efficiencies greater than 0.1%, and even greater than 1%, are obtained using the method. The efficiency of genetic modification depends in part on the multiplicity of infection (MOI; defined herein as units of vector particles per cell) used for transduction, as well as the type of cells transduced. . In an exemplary embodiment, to transduce cells obtained from a continuous cell line, about 1 to 1
0 12 MOI is used. More preferably, the MOI is at least about 10 4 , most preferably, the MOI used in the methods of the invention is at least about 10 6 vector particles / cell.

【0056】 本発明は、組換えパルボウイルスベクターによる形質導入を受けやすいあらゆ
る細胞中に遺伝子修飾を導入するのに有用である。このような細胞は、多数の脊
椎動物種、例えば哺乳類、鳥類、爬虫類、両生類、魚類等から得られる。例えば
、哺乳類、例えばヒト、ウシ、ブタ、ヤギ、ヒツジ、齧歯類などからの細胞は、
これらの方法を用いて修飾され得る。本発明の方法を用いて修飾され得る細胞と
しては、脳、筋肉、肝臓、肺、骨髄、心臓、神経、胃腸、腎臓、脾臓などが挙げ
られる。生殖細胞、例えば卵、精子、受精卵細胞、胚性幹細胞、ならびに生物体
または生物体の一部、例えば器官に発生し得るその他の細胞も、本発明を用いた
遺伝子修飾を受け得る。例えば、核移植における核供与体である細胞を修飾する
ために、本発明は用いられ得る。
The present invention is useful for introducing genetic modifications into any cell susceptible to transduction with a recombinant parvovirus vector. Such cells are obtained from a number of vertebrate species, for example, mammals, birds, reptiles, amphibians, fish, and the like. For example, cells from mammals such as humans, cows, pigs, goats, sheep, rodents, etc.
It can be modified using these methods. Cells that can be modified using the methods of the present invention include brain, muscle, liver, lung, bone marrow, heart, nerve, gastrointestinal, kidney, spleen, and the like. Germ cells, such as eggs, sperm, fertilized egg cells, embryonic stem cells, and other cells that can develop in an organism or part of an organism, such as an organ, can also undergo genetic modification using the present invention. For example, the present invention can be used to modify cells that are nuclear donors in nuclear transfer.

【0057】 一次細胞(本明細書中では「正常細胞」とも呼ばれる)および細胞株から得ら
れる細胞はともに、本発明の方法を用いた修飾を受けやすい。一次細胞は、生物
体から直接得られる、または生物体内に存在する細胞であり、そしてこれらの供
給源から得られ、培養中で増殖されるが、しかし培養中では連続(例えば多数世
代)増殖は可能でない細胞である。例えば、一次繊維芽細胞は、一次細胞である
と考えられる。本方法は、連続または不死か細胞株、例えば腫瘍細胞等から得ら
れる細胞、ならびに生物体から得られる腫瘍細胞のゲノムを修飾するためにも有
用である。細胞は、本発明の方法およびベクターを用いて、in vitro、ex vivo
またはin vivoで修飾され得る。
[0057] Both primary cells (also referred to herein as "normal cells") and cells obtained from the cell line are susceptible to modification using the methods of the invention. Primary cells are cells obtained directly from or present in an organism, and obtained from these sources and grown in culture, but in culture continuous (eg multiple generation) growth is not possible. Cells that are not possible. For example, primary fibroblasts are considered to be primary cells. The method is also useful for modifying the genome of cells obtained from continuous or immortal cell lines, such as tumor cells, as well as tumor cells obtained from an organism. Cells can be prepared in vitro, ex vivo using the methods and vectors of the invention.
Or it can be modified in vivo.

【0058】 本方法は、脊椎動物細胞小器官のゲノム、ならびに核ゲノムを修飾するのに有
用である。例えば、所望の単数または複数の修飾を除いて、ミトコンドリアゲノ
ム中の標的遺伝子座と少なくとも実質的に同一であるターゲッティング構築物を
組換えウイルスゲノムに含入することにより細胞のミトコンドリアゲノム中の標
的遺伝子座を修飾するために、本発明の方法が用いられ得る。
The method is useful for modifying the genome of vertebrate organelles, as well as the nuclear genome. For example, a target locus in the mitochondrial genome of a cell by including in the recombinant viral genome a targeting construct at least substantially identical to the target locus in the mitochondrial genome, except for the desired modification or modifications. The method of the present invention can be used to modify

【0059】 A.ベクターの調製 本発明の実施は、組換えパルボウイルスベクターゲノムの構築、そして任意に
これらのウイルスゲノムのウイルス粒子中へのパッケージングを包含する。これ
らの目的を達成するための方法は、当業界で既知である。組換えウイルスゲノム
の構築に適した広範な種々のクローニングおよびin vitro増幅法は、当業者には
周知である。多数のクローニング実践により技術者を指導するのに十分なこれら
の技術および使用説明の例は、Berger and Kimmel, Guide to Molecular Clonin
g Techniques, Methods in Enzymology 152 Academic Press, Inc., San Diego,
CA(Berger); Sambrook et al.(1989) Molecular Cloning- A Laboratory M
anual(2nd ed.)Vol.1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harb
or Press, NY,(Sambrook); Current Protocols in Molecular Biology, F.M.
Ausubel et al., eds., Current Protocols, a joint venture between Greene
Publishing Associates, Inc. and John Wiley & Sons, Inc.,(1994 Suplement
)(Ausbel); 米国特許第5,017,478号(Cashion等)および欧州特許第0,246,86
4号(Carr)に見出される。
A. Vector Preparation The practice of the present invention involves the construction of recombinant parvovirus vector genomes and, optionally, the packaging of these viral genomes into viral particles. Methods for achieving these goals are known in the art. A wide variety of cloning and in vitro amplification methods suitable for the construction of recombinant viral genomes are well known to those of skill in the art. Examples of these techniques and instructions that are sufficient to guide the technician through numerous cloning practices can be found in Berger and Kimmel, Guide to Molecular Clonin.
g Techniques, Methods in Enzymology 152 Academic Press, Inc., San Diego,
CA (Berger); Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning-A Laboratory M
anual (2nd ed.) Vol. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harb
or Press, NY, (Sambrook); Current Protocols in Molecular Biology, FM
Ausubel et al., Eds., Current Protocols, a joint venture between Greene
Publishing Associates, Inc. and John Wiley & Sons, Inc., (1994 Suplement
) (Ausbel); US Patent No. 5,017,478 (Cashion et al.) And European Patent No. 0,246,86.
Found in No. 4 (Carr).

【0060】 in vitro増幅法により技術者を指導するのに十分な技術の例は、Berger、Samb
rookおよびAusubelならびにMullis等(米国特許第4,683,202号、1987);PCR
プロトコールA Guide to Methods and Applications(Innis et al. eds, Acade
mic Press Inc. San Deigo, CA(1990))(Innis);Amheim & Levinson(1990
年10月1日)(C & EN 36-47);The Journal Of NIH Research(1991)3:81-94
;Kwoh et al.(1989)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86:1173; Guatelli et al.
(1990)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:1874; Lomell et al.(1989)J. Clin
. Chem. 35:1826; Landegren et al.(1988)Science 241:1077-1080; Van Brun
t(1990)Biotechnology 8:291-294; Wu and Wallace(1989)Gene 4, 560;およ
びBarringer et al.(1990)Gene 89:117に見出される。核酸をクローニングま
たは増幅するのに有用なオリゴヌクレオチド合成は、典型的には、市販固相オリ
ゴヌクレオチド合成機で実行される(Needham-VanDevanter et al.(1984)Nucl
eic Acids Res. 12:6159-6168)化、またはBeaucage等(1981, Tetrahedron Let
ts. 22(20);1859-1862)により記載された固相ホスホラミダイトトリエステル
法を用いて化学的に合成される。
Examples of techniques sufficient to guide technicians by in vitro amplification methods are described in Berger, Samb
rook and Ausubel and Mullis et al. (US Pat. No. 4,683,202, 1987); PCR
Protocol A Guide to Methods and Applications (Innis et al. Eds, Acade
mic Press Inc. San Deigo, CA (1990)) (Innis); Amheim & Levinson (1990)
1st October) (C & EN 36-47); The Journal Of NIH Research (1991) 3: 81-94
Kwoh et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 1173; Guatelli et al.
(1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 1874; Lomell et al. (1989) J. Clin.
Chem. 35: 1826; Landegren et al. (1988) Science 241: 1077-1080; Van Brun
t (1990) Biotechnology 8: 291-294; Wu and Wallace (1989) Gene 4, 560; and Barringer et al. (1990) Gene 89: 117. Oligonucleotide synthesis useful for cloning or amplifying nucleic acids is typically performed on a commercially available solid phase oligonucleotide synthesizer (Needham-Van Devanter et al. (1984) Nucl.
eic Acids Res. 12: 6159-6168) or Beaucage et al. (1981, Tetrahedron Let
ts. 22 (20); 1859-1862), chemically synthesized using the solid phase phosphoramidite triester method.

【0061】 典型的には、ウイルスゲノムは、最初に、標準クローニング法を用いてプラス
ミドとして構築される。2つの逆方向末端反復配列のうちの少なくとも1つまた
はそれらの等価物を含むターゲッティング構築物がウイルスベクター中に挿入さ
れる。いくつかの実施態様では、ウイルスベクターDNAは、標的細胞を感染さ
せるために用いるためのビリオン中にパッケージングされる。パッケージングさ
れるウイルスベクターは、複製およびビリオン中への組換えウイルスゲノムのパ
ッケージングに必要なウイルスゲノムDNA配列を含み得る。しかしながら、ほ
とんどの実施態様では、プロデューサー細胞株および/またはヘルパーウイルス
(例えばアデノウイルスまたはヘルペスウイルス)により、1つ又はそれ以上の
複製および/またはパッケージングポリペプチドが提供される。これらのヘルパ
ー機能は、例えば、AAVゲノムを複製するのに必要とされるRep発現生成物を
含む(例えば、Muzycska, N.(1992)Current Topics in Microbiol. and Immun
ol. 158:97-129およびKotin, R.M.(1994)Human Gene Therapy 5:793-801参照
)。ヒト経るペルウイルス6(HHV−6)rep遺伝子は、AAVrep遺伝子の代
替物として役立ち得る(Thomson et al.(1994)Virology 204:304-311)。キャ
プシドタンパク質VP1、VP2およびVP3をコードするcap領域、またはそ
の機能的相同体も典型的には、ヘルパーウイルスまたはプロデューサー細胞株に
より提供される(同上)。
Typically, the viral genome is first constructed as a plasmid using standard cloning techniques. A targeting construct comprising at least one of the two inverted terminal repeats or their equivalent is inserted into a viral vector. In some embodiments, the viral vector DNA is packaged in virions for use to infect target cells. The viral vector to be packaged can contain the viral genomic DNA sequences necessary for replication and packaging of the recombinant viral genome into virions. However, in most embodiments, one or more replication and / or packaging polypeptides are provided by the producer cell line and / or a helper virus (eg, an adenovirus or a herpes virus). These helper functions include, for example, the Rep expression products required to replicate the AAV genome (eg, Muzycska, N. (1992) Current Topics in Microbiol. And Immun).
ol. 158: 97-129 and Kotin, RM (1994) Human Gene Therapy 5: 793-801). The pervirus 6 (HHV-6) rep gene from humans can serve as an alternative to the AAV rep gene (Thomson et al. (1994) Virology 204: 304-311). The cap region encoding the capsid proteins VP1, VP2 and VP3, or functional homologs thereof, are also typically provided by helper virus or producer cell lines (Id.).

【0062】 組換えウイルスゲノムは、プラスミドとして増殖され、標準方法によりビリオ
ン中にパッケージングされる(例えば、Muzyczka、上記;Russell et al.(1994
)Proc. Natl. Acad. Sci. USA91:8915-8919; Alexander et al.(1996)Human
Gene Ther. 7:841-850; Koeberl et al.(1997)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 9
4:1426-1431; Samulski et al.(1989)J. Virol. 63:3822-3828; Tratschin et
al.(1985) Mol. Cell. Biol. 5:3251-3260;およびHermonat and Muzyczka(1
984)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:6466-6470参照)。
The recombinant viral genome is propagated as a plasmid and packaged into virions by standard methods (eg, Muzyczka, supra; Russell et al. (1994).
Natl. Acad. Sci. USA 91: 8915-8919; Alexander et al. (1996) Human.
Gene Ther. 7: 841-850; Koeberl et al. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 9
4: 1426-1431; Samulski et al. (1989) J. Virol. 63: 3822-3828; Tratschin et.
al. (1985) Mol. Cell. Biol. 5: 3251-3260; and Hermonat and Muzyczka (1
984) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81: 6466-6470).

【0063】 組換えウイルスゲノムは、任意のいくつかの方法により標的細胞中に導入され
得る。例えば、前記のように、ウイルスゲノムをパルボウイルスビリオン中にパ
ッケージングし、次にこれを用いて、標的細胞を感染させ得る。あるいは、組換
えウイルスゲノムは、非パッケージング形態で細胞中に導入され得る。例えば、
細胞中にDNAを導入するための標準方法は、例えばマイクロインジェクション
、トランスフェクション、エレクトロポレーション、リポフェクション、脂質封
入、バイオリスティック等により、ウイルスゲノムを導入するために用いられ得
る。組換えウイルスゲノムは、パルボウイルス以外のウイルス(例えば、不活性
化アデノウイルス)中に組み入れられるか、または標的細胞が受容体および/ま
たは細胞取込みのための機構を有するその他の部分に接合され得る(例えば、Ga
o et al.(1993)Hum. Gene Ther. 4:17-24参照)。組換えウイルスゲノムは、
標的細胞の核または細胞質中に導入され得る。
[0063] The recombinant viral genome can be introduced into target cells by any of several methods. For example, as described above, the viral genome can be packaged into parvovirus virions, which can then be used to infect target cells. Alternatively, the recombinant viral genome can be introduced into the cell in an unpackaged form. For example,
Standard methods for introducing DNA into cells can be used to introduce the viral genome, for example, by microinjection, transfection, electroporation, lipofection, lipid encapsulation, biolistics, and the like. The recombinant viral genome can be incorporated into a virus other than parvovirus (eg, an inactivated adenovirus) or the target cell can be conjugated to a receptor and / or other moiety that has mechanisms for cellular uptake. (For example, Ga
o et al. (1993) Hum. Gene Ther. 4: 17-24). The recombinant virus genome
It can be introduced into the nucleus or cytoplasm of the target cell.

【0064】 脊椎動物細胞中で遺伝子をトランスフェクトし、発現する方法は、当業界で既
知である。ウイルスベクターによる細胞の形質導入は、例えば形質導入を引き起
こすのに必要な条件および濃度下でウイルス宿主範囲内の細胞を用いてベクター
をインキュベートすることを包含し得る(例えば、Methods in Enzymology, vol
.185, Academic Press, Inc., San Diego, CA(D.V. Goeddel, ed.)(1990)ま
たはM. Krieger, Gene Transfer and ExpressionA Laboratory Manual, Stockto
n Press, New York, NYおよびMuzyczka(1992)Curr. Top. Microbiol. Immunol
. 158:97-129、ならびに各々で引用された参考文献参照)。細胞株および組織試
料からの培養細胞を含めた細胞の培養は、当業界で周知である。Freshney(Cult
ure of Animal Cells, a Manual of Basic Technique, Third edition Wiley-Li
ss, New York(1994))は、細胞の培養の一般的指針を提供する。
[0064] Methods for transfecting and expressing genes in vertebrate cells are known in the art. Transduction of cells with a viral vector can include, for example, incubating the vector with cells within the viral host range under the conditions and concentrations necessary to cause transduction (eg, Methods in Enzymology, vol.
.185, Academic Press, Inc., San Diego, CA (DV Goeddel, ed.) (1990) or M. Krieger, Gene Transfer and ExpressionA Laboratory Manual, Stockto
n Press, New York, NY and Muzyczka (1992) Curr. Top. Microbiol. Immunol
158: 97-129, as well as the references cited therein). Culture of cells, including cultured cells from cell lines and tissue samples, is well known in the art. Freshney (Cult
ure of Animal Cells, a Manual of Basic Technique, Third edition Wiley-Li
ss, New York (1994)) provides general guidelines for culturing cells.

【0065】 組換えウイルスゲノムおよび/または組換えウイルスベクターのその他の構成
成分は、ターゲッティング効率を改良するために操作され得る。これらのターゲ
ッティングエンハンサーは、例えば付加生成物、ピリミジンダイマーおよび/ま
たは細胞DNA合成、修復および/または組換え系を含み、そしてウイルスゲノ
ム中に導入され得るその他のDNA改変を含み得る。このような改変は、ウイル
スDNAにおけるヌクレオチドの修飾、例えば1つ又はそれ以上の糖、塩基等の
排除を含み得る。例えば、パルボウイルスベクターは、DNA損傷作因、例えば
UV光、ガンマ線照射、およびアルキル化剤で処理され得る。修飾は、ウイルス
DNAでin vitroに、あるいはビリオン中へのウイルスDNAのパッケージング
中またはその後に実施され得る。
[0065] The recombinant viral genome and / or other components of the recombinant viral vector can be manipulated to improve targeting efficiency. These targeting enhancers include, for example, addition products, pyrimidine dimers and / or cellular DNA synthesis, repair and / or recombination systems, and can include other DNA modifications that can be introduced into the viral genome. Such alterations can include modifications of nucleotides in the viral DNA, for example, elimination of one or more sugars, bases, and the like. For example, parvovirus vectors can be treated with DNA damage agents such as UV light, gamma irradiation, and alkylating agents. Modifications can be performed in vitro with the viral DNA, or during or after packaging of the viral DNA into virions.

【0066】 含まれ得るその他のターゲッティングエンハンサーは、組換え原性タンパク質
である(例えば、Pati et al.(1996)Molecular Biol. of Cancer 1:1; Sena a
nd Zarling(1996)Nature Genet. 3:365; Revet et al.(1993)J. Mol. Biol.
232:779-791; Kowalczkowski & Zarling in Gene Targeting(CRC 1995, Ch.7
)参照)。パルボウイルスベクター核酸は、細胞に導入される前に組換え原性タ
ンパク質と会合され得るか、あるいは組換え原性タンパク質は、パルボウイルス
ベクターと別々に、細胞中に導入され得る。本発明の好ましい一実施態様では、
パルボウイルスベクターは、組換え原性タンパク質の存在下でパッケージングさ
れて、ウ組換え原性タンパク質をウイルス粒子中にパッケージングされるように
する。最良特性化組換え原性タンパク質は大腸菌からのrecAであり、Pharmacia
(Piscataway, NJ)から入手可能である。野生型タンパク質の他に、多数の突然
変異体recA様タンパク質が同定されている(例えば、recA803)。さらに、多数
の生物がrecA様組換え酵素を有する(例えば、Ogawa et al.(1993)Cold Sprin
g Harbor Symp. Quant. Biol. 18:567-576; Johnson and Symington(1995)Mol
. Cell. Biol. 15:4843-4850; Fugisawa et al.(1985)Nucl. Acids Res. 13:7
473; Hsieh et al.(1986)Cell 44:885; Hsieh et al.(1989)J. Biol. Chem.
264:5089; Fishel et al.(1988)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:3638; Cass
uto et al.(1987)Mol. Gen. Genet. 208:10; Ganea et al.(1987)Mol. Cell
. Biol. 7:3124; Moore et al.(1990)J. Biol. Chem. 19:11108; Keene et al
.(1984)Nucl. Acids Res. 12:3057; Kimiec(1984) Cold Spring Harbor Sym
p. Quant. Biol. 48:675; Kimeic(1986)Cell 44:545; Kolodner et al.(1987
)Proc. Natl. Acad.Sci. USA 84:5560; Sugino et al.(1985) Proc. Natl. A
cad.Sci. USA 85:3683; Halbrook et al.(1989)J. Biol. Chem. 264:21403; E
isen et al.(1988) Proc. Natl. Acad.Sci. USA 85:7481; McCrthy et al.(1
988) Proc. Natl. Acad.Sci. USA 85:5854; Lowenhaupt et al.(1989)J. Bio
l. Chem. 264:20568)。このような組換え酵素タンパク質の例としては、例えば
recA、recA803、uvsX(Roca(1990)Crit. Rev. Biochem. Molec. Biol. 25:415
)、sep1(Kolodner et al.(1987) Proc. Natl. Acad.Sci. USA 84:5560; Tis
hkoff et al., Mol. Cell. Biol. 11:2953)、RuvC(Dunderdale et al.(1991
)Nature 354:506)、DST2,KEM1、XRN1(Dykstra et al.(1991)Mol. Cell. B
iol. 11:2583)、STPα/DST1(Clark et al.(1991)Mol. Cell. Biol. 11:2576
)、HPP-1(Moore et al.(1991) Proc. Natl. Acad.Sci. USA 88:9067)およ
びその他の真核生物組換え酵素(Bishop et al.(1992)Cell 69:439; Shinohar
a et al., Cell 69:457)が挙げられる(PCT特許出願PCT/US98/000852(WO98
/31837)も参照)。
Other targeting enhancers that may be included are recombinant proteins (eg, Pati et al. (1996) Molecular Biol. Of Cancer 1: 1; Sena a
nd Zarling (1996) Nature Genet. 3: 365; Revet et al. (1993) J. Mol. Biol.
232: 779-791; Kowalczkowski & Zarling in Gene Targeting (CRC 1995, Ch.7
)reference). The parvovirus vector nucleic acid can be associated with the recombinant protein prior to introduction into the cell, or the recombinant protein can be introduced into the cell separately from the parvovirus vector. In one preferred embodiment of the present invention,
The parvovirus vector is packaged in the presence of the recombinogenic protein such that the recombinogenic protein is packaged in the virus particle. The best characterized recombinant protein is recA from E. coli, Pharmacia
(Piscataway, NJ). In addition to wild-type proteins, a number of mutant recA-like proteins have been identified (eg, recA803). In addition, many organisms have recA-like recombinant enzymes (eg, Ogawa et al. (1993) Cold Sprin
g Harbor Symp. Quant. Biol. 18: 567-576; Johnson and Symington (1995) Mol.
Cell. Biol. 15: 4843-4850; Fugisawa et al. (1985) Nucl. Acids Res. 13: 7.
473; Hsieh et al. (1986) Cell 44: 885; Hsieh et al. (1989) J. Biol. Chem.
264: 5089; Fishel et al. (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 3638; Cass
uto et al. (1987) Mol. Gen. Genet. 208: 10; Ganea et al. (1987) Mol. Cell
Biol. 7: 3124; Moore et al. (1990) J. Biol. Chem. 19: 11108; Keene et al.
. (1984) Nucl. Acids Res. 12: 3057; Kimiec (1984) Cold Spring Harbor Sym
p. Quant. Biol. 48: 675; Kimeic (1986) Cell 44: 545; Kolodner et al. (1987)
Natl. Acad. Sci. USA 84: 5560; Sugino et al. (1985) Proc. Natl.
cad. Sci. USA 85: 3683; Halbrook et al. (1989) J. Biol. Chem. 264: 21403; E
Isen et al. (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 7481; McCrthy et al. (1
Natl. Acad. Sci. USA 85: 5854; Lowenhaupt et al. (1989) J. Bio.
l. Chem. 264: 20568). Examples of such recombinant enzyme proteins include, for example,
recA, recA803, uvsX (Roca (1990) Crit. Rev. Biochem. Molec. Biol. 25: 415)
), Sep1 (Kolodner et al. (1987) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 5560; Tis
hkoff et al., Mol. Cell. Biol. 11: 2953), RuvC (Dunderdale et al. (1991)
) Nature 354: 506), DST2, KEM1, XRN1 (Dykstra et al. (1991) Mol. Cell. B)
iol. 11: 2583), STPα / DST1 (Clark et al. (1991) Mol. Cell. Biol. 11: 2576).
Natl. Acad. Sci. USA 88: 9067), HPP-1 (Moore et al. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 9067), and other eukaryotic recombination enzymes (Bishop et al. (1992) Cell 69: 439; Shinohar).
a et al., Cell 69: 457) (PCT patent application PCT / US98 / 000852 (WO98)
/ 31837)).

【0067】 遺伝子ターゲッティングの効率は、組換えウイルスゲノムの導入とともに、宿
主細胞の処理によっても改良され得る。例えば、細胞周期に影響を及ぼす作因を
標的細胞に投与し得る。これらの作因としては、例えばDNA合成阻害剤(例え
ば、ヒドロキシ尿素、アフィジコリン)、微小管阻害剤(例えばビンクリスチン
)および遺伝子傷害剤(例えば放射線、アルキル化剤)が挙げられる。遺伝子タ
ーゲッティングの効率を改良し得るその他の作因としては、DNA修復、DNA
組換え、DNA合成、タンパク質合成に影響を及ぼすもの、ならびにAAVのた
めの受容体のレベルが挙げられる。低縮合化DNAは遺伝子ターゲッティングを
より受容可能であると思われるので、クロマチンパッケージング、遺伝子無症候
化、DNAメチル化等に影響を及ぼす作因も興味深い。これらの作因としては、
例えばトポイソメラーゼ阻害剤、例えばエトポシドおよびカンプトテシン、なら
びにヒストンデアセチチラーゼ阻害剤、例えばラク酸ナトリウムおよびトリコス
タチンが挙げられる。アポトーシスを阻害する作因も、アポトーシスを誘導する
高濃度のAAVの傾向を低減するそれらの能力により、遺伝子ターゲッティング
も増大し得る。これらの用途に適した作因は、例えば米国特許第5,604,090号、R
ussell et al.(1995) Proc. Natl. Acad.Sci. USA92:5719; Chen et al.(199
7) Proc. Natl. Acad.Sci. USA94:5798; Alexander et al.(1994)J. Virol.
68:8282:およびFerrari et al.(1995)J. Neurosci. 15:2857-66、(1998)Mol
. Cell. Biol. 18:6482-92、(1994)EMBO J. 13:5922-8(70:3227)に記載され
ている。
The efficiency of gene targeting can be improved by the treatment of host cells, as well as by the introduction of a recombinant viral genome. For example, agents that affect the cell cycle can be administered to target cells. These agents include, for example, DNA synthesis inhibitors (eg, hydroxyurea, aphidicolin), microtubule inhibitors (eg, vincristine), and gene damaging agents (eg, radiation, alkylating agents). Other agents that can improve the efficiency of gene targeting include DNA repair, DNA
Those that affect recombination, DNA synthesis, protein synthesis, as well as the level of the receptor for AAV. Because low-condensed DNA appears to be more acceptable for gene targeting, agents that affect chromatin packaging, gene asymptomatic, DNA methylation, etc. are also of interest. These factors include:
Examples include topoisomerase inhibitors such as etoposide and camptothecin, and histone deacetylase inhibitors such as sodium lactate and trichostatin. Agents that inhibit apoptosis may also increase gene targeting due to their ability to reduce the tendency of high concentrations of AAV to induce apoptosis. Suitable factors for these applications are, for example, U.S. Pat.No. 5,604,090, R
ussell et al. (1995) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 5719; Chen et al. (199
7) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 5798; Alexander et al. (1994) J. Virol.
68: 8282: and Ferrari et al. (1995) J. Neurosci. 15: 2857-66, (1998) Mol.
Cell. Biol. 18: 6482-92, (1994) EMBO J. 13: 5922-8 (70: 3227).

【0068】 パルボウイルスベクターは、ビリオンの使用により特定の細胞または組織型に
対して標的化され得るし、あるいは所望の標的細胞に特異的である部分と結合す
る分子を表示するビヒクルを送達し得る。例えば、癌細胞に関して見出されるポ
リペプチドと結合する抗体は、デリバリー・ビヒクル上に表示され得る。いくつ
かの実施態様では、標的細胞と特異的に結合し得るポリペプチドをコードするポ
リヌクレオチドは、パルボウイルスキャプシドタンパク質をコードする遺伝子中
に組み容れられる。パルボウイルスベクターゲノムのパッケージング時に、修飾
化キャプシドはビリオンの表面に表示され、したがってビリオンに核酸を所望の
標的細胞に優先的に送達させる。その他の目的のためのパルボウイルスキャプシ
ドタンパク質の修飾、ならびに修飾化タンパク質をコードする遺伝子を発現する
のに有用な細胞および修飾化キャプシドタンパク質を用いたin vitroパッケージ
ング法は、米国特許第5,863,541号(1999年1月26日発行)に記載されている。
A parvovirus vector can be targeted to a particular cell or tissue type through the use of virions, or can deliver a vehicle that displays a molecule that binds to a moiety that is specific for the desired target cell. . For example, antibodies that bind to a polypeptide found for a cancer cell can be displayed on a delivery vehicle. In some embodiments, a polynucleotide encoding a polypeptide capable of specifically binding to a target cell is incorporated into a gene encoding a parvovirus capsid protein. Upon packaging of the parvovirus vector genome, the modified capsid is displayed on the surface of the virion, thus allowing the virion to preferentially deliver the nucleic acid to the desired target cells. Modification of the parvovirus capsid protein for other purposes, and in vitro packaging using cells and modified capsid proteins useful for expressing the gene encoding the modified protein, are described in US Pat. No. 5,863,541 ( Issued January 26, 1999).

【0069】 組換えウイルスゲノムの+または−のいずれかの一本鎖のみを用いることによ
っても、遺伝子ターゲッティングを改良し得る。例えば、各々+鎖を保有する、
あるいは各々−鎖を保有するパルボウイルスベクターの集団の使用は、遺伝子タ
ーゲッティングの効率を増大し得る。あるいは、異なるベクターにより各々送達
される、+および−鎖の組合せも用いられ得る。
[0069] Gene targeting can also be improved by using only a single strand of either the + or-of the recombinant viral genome. For example, each has a + chain,
Alternatively, the use of a population of parvovirus vectors each carrying a-strand may increase the efficiency of gene targeting. Alternatively, a combination of + and-chains, each delivered by a different vector, may be used.

【0070】 B.遺伝子修飾を有する細胞の同定 特異的遺伝子修飾が本発明の方法を用いて起こるのが高頻度であるため、所望
の修飾を含む個々の細胞に関する選別またはスクリーニングは、多くの用途には
必要でない。所望の遺伝子修飾を組み入れた細胞を同定するのが望ましい場合に
は、当業者に周知の技術が用いられ得る。例えばPCRおよび関連方法(例えば
リガーゼ連鎖反応)は、核酸における特異的変化を検出するためにルーチンに用
いられる(PCR法の一般的説明に関しては、Innis(上記)参照)。適切な緊
縮の条件下でのハイブリダイゼーション分析も、特異的遺伝子修飾を検出するの
に適している。多数の検定フォーマットが適しており、その例としては、例えば
、Tijssen(1993)Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Bio
logyHybridization with Nucleic Acid Probes, Parts I and II, Elsevier, Ne
w York;およびChoo(ed)(1994)Methods In Molecular Biology Volume 33-In
Situ Hybridization Protocols, Human Press Inc., New Jerseyで検討されて
いるものが挙げられる(Methods in Molecular Biologyシリーズ中のその他の本
も参照)。種々の自動固相検出技法も適している。例えば、非常に大規模な固定
化ポリマーアレイ(VSSIPS)が、核酸中の特定の突然変異の検出のために
用いられる(Tijssen(上記)、Fodor et al.(1991)Science, 251:767-777お
よびSheldon et al.(1993)Clinical Chemistry 39(4):718-719参照)。
B. Identification of Cells with Genetic Modification Because specific genetic modifications occur frequently using the methods of the invention, sorting or screening for individual cells containing the desired modification is not necessary for many applications. If it is desirable to identify cells that have incorporated the desired genetic modification, techniques well known to those skilled in the art can be used. For example, PCR and related methods (eg, the ligase chain reaction) are routinely used to detect specific changes in nucleic acids (for a general description of the PCR method, see Innis (supra)). Hybridization assays under conditions of appropriate stringency are also suitable for detecting specific genetic modifications. A number of assay formats are suitable, including, for example, Tijssen (1993) Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Bio
logyHybridization with Nucleic Acid Probes, Parts I and II, Elsevier, Ne
w York; and Choo (ed) (1994) Methods In Molecular Biology Volume 33-In
These include those discussed in the Situ Hybridization Protocols, Human Press Inc., New Jersey (see also other books in the Methods in Molecular Biology series). Various automated solid-phase detection techniques are also suitable. For example, very large scale immobilized polymer arrays (VSIPS) are used for the detection of specific mutations in nucleic acids (Tijssen (supra), Fodor et al. (1991) Science, 251: 767-777. And Sheldon et al. (1993) Clinical Chemistry 39 (4): 718-719).

【0071】 これらの方法は、特異的遺伝子修飾それ自体を検出するために用いられ得るし
、あるいは修飾に起因する変化を検出するために用いられ得る。例えば、プロモ
ーター領域に修飾を有する細胞中のmRNAの存在または非存在を検出するため
に、ハイブリダイゼーションまたはその他の方法が用いられ得る。 他の方法により、細胞の表現型の変化も検出され得る。例えば、非修飾化細胞
がポリペプチドを発現しない条件下で修飾化細胞中に発現される、またはその逆
の場合の、ポリペプチドを遺伝子修飾が生じる場合、ポリペプチドに対する抗体
が、発現を検出するために用いられ得る。修飾化細胞が脊椎動物中にある場合、
抗体は、例えば血流中のまたはその他の組織中のタンパク質の存在または非存在
を検出するために用いられ得る。遺伝子修飾がポリペプチドの構造を変える場合
には、非修飾化ポリペプチドを認識するが、修飾化ポリペプチドを認識しない、
あるいはその逆の、抗体が得られる。ポリクローナルおよびモノクローナル抗体
の産生方法は、当業者には既知であり、多数の抗体が入手可能である(例えば、
Coligan(1991)Current Protocols in Immunology Wiley/Greene, NY; およびH
arlow and Lane(1989)Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbo
r Press, NY; Stites et al.(eds.)Basic and Clinical Immunology(4th ed.
)Lange Medical Publications, Los Altos, CA、およびそこに引用された参考
文献; Goding(1986)Monoclonal Antibodies: Principles and Practice(2d e
d.)Academic Press, New York, NY; ならびにKohler and Milstein(1975)Nat
ure 256:495-497参照)。抗体調製のためのその他の適切な技法としては、ファ
ージまたは同様のベクター中の組換え抗体のライブラリーの選別が挙げられる(
Huse et al.(1989)Science 246:1275-1281およびWard et al.(1989)Nature
341:544-546参照)。Vaughan et al.(1996)Nature Biotechnology, 14:309-31
4は、大型非免疫感作ファージ表示ライブラリーから単離されたサブナノモル親
和性を有するヒト抗体を記載する。Chhabinath等は、抗体構造モデリングのため
の知識に基づいた自動アプローチを記載する(1996, Nature Biotechnology 14:
323-328)。特異的モノクローナルおよびポリクローナル抗体、ならびに抗血清
は、通常は、少なくとも約0.1 mM、さらに通常では少なくとも約1μM、好まし
くは少なくとも約0.1μMまたはそれより良好なKDを有するそれらの対応する抗
体と結合する。修飾化酵素の酵素活性(またはその損失)も検出し得る。
[0071] These methods can be used to detect the specific genetic modification itself, or can be used to detect changes due to the modification. For example, hybridization or other methods can be used to detect the presence or absence of mRNA in cells having a modification in the promoter region. By other methods, changes in the phenotype of the cell may also be detected. For example, if a genetic modification of the polypeptide occurs, such as when the unmodified cell is expressed in the modified cell under conditions that do not express the polypeptide, or vice versa, antibodies to the polypeptide will detect expression. Can be used for If the modified cells are in a vertebrate,
Antibodies can be used, for example, to detect the presence or absence of a protein in the bloodstream or in other tissues. When the genetic modification changes the structure of the polypeptide, it recognizes the unmodified polypeptide, but does not recognize the modified polypeptide,
Or vice versa, antibodies are obtained. Methods for producing polyclonal and monoclonal antibodies are known to those of skill in the art, and a number of antibodies are available (eg,
Coligan (1991) Current Protocols in Immunology Wiley / Greene, NY; and H
arlow and Lane (1989) Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbo
r Press, NY; Stites et al. (eds.) Basic and Clinical Immunology (4th ed.
) Lange Medical Publications, Los Altos, CA, and references cited therein; Goding (1986) Monoclonal Antibodies: Principles and Practice (2d e).
d.) Academic Press, New York, NY; and Kohler and Milstein (1975) Nat
ure 256: 495-497). Other suitable techniques for preparing antibodies include selecting a library of recombinant antibodies in phage or a similar vector (
Huse et al. (1989) Science 246: 1275-1281 and Ward et al. (1989) Nature.
341: 544-546). Vaughan et al. (1996) Nature Biotechnology, 14: 309-31
4 describes a human antibody with subnanomolar affinity isolated from a large non-immunized phage display library. Chhabinath et al describe a knowledge-based automated approach for antibody structure modeling (1996, Nature Biotechnology 14:
323-328). Specific monoclonal and polyclonal antibodies, and antisera, usually bind their corresponding antibodies with a K D of at least about 0.1 mM, more usually at least about 1 μM, preferably at least about 0.1 μM or better. . The enzymatic activity (or loss thereof) of the modified enzyme can also be detected.

【0072】 一般的に、修飾化細胞は、細胞ゲノム中に組み入れられる選択可能またはスク
リーニング可能マーカーの使用によっても、同定され得る。選択可能マーカーは
、細胞の生存または増殖に必要なタンパク質をコードする遺伝子であり、そこで
、マーカーを含有する宿主細胞だけが選別条件下で増殖し得る。例えば、誘導可
能プロモーターの制御下で細胞増殖に必要な遺伝子を配置する遺伝子修飾を導入
するために本発明の方法が用いられる場合、遺伝子の発現も誘導する選別条件下
で細胞を増殖させることにより、所望の修飾を組み入れた細胞が選別され得る。
典型的選別遺伝子は、(a)抗生物質またはその他の毒性物質、例えばガンシク
ロビル、ネオマイシン、ヒグロマイシン、G418、メトトレキセート等に対す
る耐性を付与し、(b)栄養要求性欠陥を補足し、または(c)複合培地からは
利用できない重要な栄養素を供給するタンパク質をコードする。適切な選択可能
マーカーの選定は宿主細胞によっており、異なる宿主のための適切なマーカーは
、当業界で周知である。スクリーニング可能マーカーは、その活性が容易に検出
され、このようなマーカーを発現する細胞を容易に同定させるタンパク質をコー
ドする遺伝子である。このようなマーカーとしては、例えばβ−ガラクトシダー
ゼ、β−グルクロニダーゼおよびルシフェラーゼが挙げられる。その他のマーカ
ーとしては、蛍光活性化細胞分取により同定されるものが挙げられる。例えば、
蛍光タンパク質、例えばグリーン蛍光タンパク質(GFP)は、蛍光活性化セル
ソーター(FACS)を用いて、またはHOOK選別(Clontechから入手可能)
を用いて、タンパク質を発現する細胞の分離を可能にする。あるいは、マーカー
は、細胞表面に表示され、蛍光標識抗体により検出可能なポリペプチドをコード
し得る。
In general, modified cells can also be identified by use of a selectable or screenable marker that is integrated into the cell genome. A selectable marker is a gene that encodes a protein necessary for the survival or growth of the cell, so that only host cells containing the marker can grow under selection conditions. For example, when the method of the present invention is used to introduce a genetic modification that places a gene required for cell growth under the control of an inducible promoter, by growing the cell under selection conditions that also induce expression of the gene. Cells that have incorporated the desired modification can be selected.
Typical selection genes provide (a) resistance to antibiotics or other toxic substances such as ganciclovir, neomycin, hygromycin, G418, methotrexate, etc., (b) complement auxotrophic deficiencies, or (c) complex It encodes a protein that supplies important nutrients that are not available from the medium. Selection of the appropriate selectable marker will depend on the host cell, and appropriate markers for different hosts are well known in the art. A screenable marker is a gene that encodes a protein whose activity is readily detected and that readily identifies cells that express such a marker. Such markers include, for example, β-galactosidase, β-glucuronidase and luciferase. Other markers include those identified by fluorescence activated cell sorting. For example,
Fluorescent proteins, such as green fluorescent protein (GFP), can be obtained using a fluorescence activated cell sorter (FACS) or HOOK sorting (available from Clontech).
Allows the isolation of cells expressing the protein. Alternatively, the marker may encode a polypeptide displayed on the cell surface and detectable by a fluorescently labeled antibody.

【0073】 C.in vitro使用 本発明の方法は、多数の目的に有用な細胞および細胞株を構築するために有用
である。遺伝子修飾化細胞は、別の方法で細胞が産生するよりも高いレベルで所
望の遺伝子生成物を産生するために用いられ得るし、あるいは、遺伝子生成物は
、別の方法で産生されたものから修飾される。例えば、コード化タンパク質のア
ミノ酸配列がヒト形態のタンパク質の配列に対応するように、所望のタンパク質
をコードする非ヒト細胞遺伝子を修飾し得る。またはアミノ酸配列は、タンパク
質をより活性に、より安定にさせ、より長い治療半減期を有し、異なるグリコシ
ル化パターンを有するように等、変更され得る。本方法は、タンパク質のアミノ
末端にシグナル配列を導入するために用いられ得るが、これは普通では分泌され
ないタンパク質を細胞に分泌させることにより、タンパク質の精製を促し得る。
C. In Vitro Use The methods of the present invention are useful for constructing cells and cell lines useful for a number of purposes. Genetically modified cells can be used to produce the desired gene product at a higher level than would otherwise be produced by the cell, or the gene product could be derived from one that was otherwise produced Qualified. For example, a non-human cellular gene encoding a desired protein can be modified such that the amino acid sequence of the encoded protein corresponds to the sequence of the human form of the protein. Alternatively, the amino acid sequence can be altered, such as to make the protein more active, more stable, have a longer therapeutic half-life, have a different glycosylation pattern, and the like. The method can be used to introduce a signal sequence at the amino terminus of the protein, which can facilitate purification of the protein by allowing the cell to secrete proteins that are not normally secreted.

【0074】 別の例としては、例えば毒性化合物の分解に関与するポリペプチドを発現させ
るように細胞を修飾するために、本発明の方法が用いられ得る。所望により、発
現は、毒性化合物の存在により誘導可能にさせ得る。このような細胞は、毒性廃
液の生改善のために、ならびに汚染部位の浄化のために用いられ得る。 本発明の方法を用いて修飾された細胞は、特定の突然変異の作用を研究するの
にも有用である。例えば、特定の遺伝子の発現を崩壊し、細胞の増殖および/ま
たは発生ならびにその細胞のその他の細胞との相互作用に及ぼす突然変異の影響
を確定し得る。疾患、例えば腫瘍形成(例えば新脈管形成の刺激剤)およびその
他の疾患への関与が疑われる遺伝子は、疾患発症に及ぼす作用を確定するために
崩壊され得る。あるいは、疾患関連遺伝子の発現が作動され、増大されて、作用
が評価され得る。
As another example, the methods of the invention can be used to modify cells to express, for example, a polypeptide involved in the degradation of toxic compounds. If desired, expression can be made inducible by the presence of a toxic compound. Such cells can be used to improve the viability of toxic wastewater as well as to clean up contaminated sites. Cells modified using the methods of the invention are also useful for studying the effects of particular mutations. For example, the expression of a particular gene may be disrupted to determine the effect of the mutation on the growth and / or development of the cell and its interaction with other cells. Genes suspected of being involved in diseases, such as tumorigenesis (eg, angiogenesis stimulators) and other diseases, can be disrupted to determine their effect on disease development. Alternatively, the expression of the disease-related gene can be activated and increased, and the effect assessed.

【0075】 所定条件下で特定の遺伝子を発現するために修飾される細胞は、遺伝子の発現
を阻害し得る化合物に関してスクリーニングするために用いられ得る。例えば、
細胞は、誘導可能プロモーターの制御下での細胞増殖に必要な遺伝子を配置する
ために修飾され得る。被験化合物が、遺伝子の発現を誘導する部分とともに増殖
培地に付加される。誘導部分および誘導可能プロモーター間の相互作用を阻害す
る被験化合物の存在下での細胞は、増殖しない。したがって、これらの細胞は、
遺伝子発現を調節する化合物に関する簡単なスクリーニング系を提供する。
[0075] Cells that are modified to express a particular gene under certain conditions can be used to screen for compounds that can inhibit expression of the gene. For example,
Cells can be modified to place genes necessary for cell growth under the control of an inducible promoter. A test compound is added to the growth medium along with a moiety that induces gene expression. Cells do not grow in the presence of the test compound that inhibits the interaction between the inducing moiety and the inducible promoter. Therefore, these cells
A simple screening system for compounds that regulate gene expression is provided.

【0076】 本発明は、標的化組込み物のライブラリーも提供する。これらのライブラリー
は、前記のスクリーニング検定における使用に、ならびに遺伝子分析に特に適し
ている。遺伝子突然変異を導入するための本発明の方法に関する多数のその他の
用途は、当業者には明らかである。 D.トランスジェニックおよびキメラ動物の構築 本発明は、トランスジェニックおよびキメラ動物の産生方法、ならびにこれら
の方法を用いて産生されるトランスジェニックおよびキメラ動物も提供する。「
キメラ動物」は、本方法を用いて導入された1つ又はそれ以上の遺伝子修飾を含
有するいくつかの細胞、ならびに修飾を含有しないその他の細胞を包含する。「
トランスジェニック動物」は、それと対照して、単数または複数の特異的修飾を
すべて組み入れた細胞で構成される。トランスジェニック動物は修飾化標的遺伝
子座をその子孫に伝達し得るが、しかし修飾を伝達するキメラ動物の能力は、修
飾化標的遺伝子座が動物の生殖細胞中に存在するか否かによっている。修飾とし
ては、例えば1つ又はそれ以上のヌクレオチドの挿入、欠失または置換が挙げら
れ得る。
The present invention also provides libraries of targeted integrants. These libraries are particularly suitable for use in the screening assays described above, as well as for genetic analysis. Numerous other uses for the methods of the invention for introducing gene mutations will be apparent to those skilled in the art. D. Construction of Transgenic and Chimeric Animals The present invention also provides methods for producing transgenic and chimeric animals, and transgenic and chimeric animals produced using these methods. "
"Chimeric animals" include some cells that contain one or more genetic modifications introduced using this method, as well as other cells that do not contain the modifications. "
A "transgenic animal", in contrast, consists of cells that have all incorporated one or more specific modifications. The transgenic animal can transmit the modified target locus to its progeny, but the ability of the chimeric animal to transmit the modification depends on whether the modified target locus is present in the animal's germ cells. Modifications can include, for example, insertion, deletion or substitution of one or more nucleotides.

【0077】 本発明の方法は、ほとんどの脊椎動物種のトランスジェニックおよびキメラ動
物を産生するのに有用である。このような種としては、非ヒト哺乳類、例えばマ
ウスおよびラットのような齧歯類、ウサギ、ヒツジ類、例えばヒツジおよびヤギ
、ブタ類例えばブタ、ならびにウシ類、例えば畜牛および野牛が挙げられるが、
これらに限定されない。トランスジェニック動物の獲得方法は、例えば、Puhler
, A., Ed., Genetic Engineering of Animals, VCH Publ.,1993; Murphy and Ca
rter, Eds., Transgenesis Techniques:Principles and Protocols(Methods in
Molecular Biology, Vol.18), 1993;およびPinkert, CA, Ed., Transgenic An
imal Technology: A Laboratory Handbook, Academic Press, 1994に記載されて
いる。特異的遺伝子修飾を有するトランスジェニック魚も、本発明の方法を用い
て作製され得る(例えば、トランスジェニック魚の一般的作製方法に関しては、
Iyengar et al.(1996)Transgenic Res. 5:147-166参照)。
[0077] The methods of the present invention are useful for producing transgenic and chimeric animals of most vertebrate species. Such species include non-human mammals, e.g., rodents such as mice and rats, rabbits, sheep, e.g. sheep and goats, pigs, e.g., pigs, and cattle, e.g., cattle and wild cattle,
It is not limited to these. Methods for obtaining transgenic animals are described, for example, in Puhler
, A., Ed., Genetic Engineering of Animals, VCH Publ., 1993; Murphy and Ca
rter, Eds., Transgenesis Techniques: Principles and Protocols (Methods in
Molecular Biology, Vol. 18), 1993; and Pinkert, CA, Ed., Transgenic An
imal Technology: A Laboratory Handbook, Academic Press, 1994. Transgenic fish with specific genetic modifications can also be made using the methods of the invention (eg, for general methods of making transgenic fish, see
Iyengar et al. (1996) Transgenic Res. 5: 147-166).

【0078】 そのゲノム中に特異的修飾を有するトランスジェニックまたはキメラ動物の一
獲得方法は、所望の修飾を有するターゲッティング構築物を含むパルボウイルス
ベクターと受精卵細胞を接触させることである。いくつかの動物、例えばマウス
に関しては、受精はin vivoで実施され、受精卵は外科的に取り出される。他の
動物、特にウシにおいては、生きた動物または屠殺動物から卵を取り出して、in
vitroで卵を受精させるのが好ましい(DeBoer等、WO91/08216参照)。in vitro
受精は、修飾を実質的同期細胞中に導入させ得る。次に受精卵は、約16〜150細
胞を含有する前移植胚が得られるまでin vitroで培養される。16〜32細胞期の胚
は、桑実胚と記載される。32より多い細胞を含有する前移植胚は、胞胚と呼ばれ
る。これらの胚は、典型的には64細胞期での胞胚腔の発生を示す。1つより多い
細胞の胚も、本発明の組換えパルボウイルスゲノムを導入することにより修飾さ
れ得る。所望により、胚細胞中の望ましい修飾の存在は、当業者に既知の方法に
より検出され得る。受精卵の前移植段階への培養方法は、Gordon et al.(1984
)Methods Enzymol.101:414; Hogan et al. Manipulation of the Mouse Embryo
:A Laboratory Manual, C.S.H.L. N.Y.(1986)(マウス胚);Hammer et al.(
1985)Nature 315:680(ウサギおよびブタ胚);Gandolfi et al.(1987)J. Re
prod. Fert.81:23-28; Rexroad et al.(1988)J. Anim. Sci. 66:947-953(ヒ
ツジ胚)およびEyestone et al.(1989)J. Reprod. Fert. 85:715-720; Camous
et al.(1984)J. Reprod. Fert. 72:779-785;およびHeyman et al.(1987)T
heriogenology 27:5968(ウシ胚)に記載されている。時として、前移植胚は、
移植までの期間、凍結保存される。前移植胚は、適切な雌に移されて、導入遺伝
子が組み込まれる時の発生段階によって、トランスジェニックまたはキメラ動物
を誕生させる。キメラ哺乳類は、繁殖されて、真の生殖細胞系列トランスジェニ
ック動物を生成する。
One method of obtaining a transgenic or chimeric animal having a specific modification in its genome is to contact a fertilized egg cell with a parvovirus vector containing a targeting construct having the desired modification. For some animals, such as mice, fertilization is performed in vivo and fertilized eggs are surgically removed. In other animals, especially cattle, eggs are removed from live or slaughtered animals and
It is preferred to fertilize the eggs in vitro (see DeBoer et al., WO 91/08216). in vitro
Fertilization may cause the modification to be introduced into substantially synchronized cells. The fertilized eggs are then cultured in vitro until a pretransplanted embryo containing about 16-150 cells is obtained. Embryos at the 16-32 cell stage are described as morula. Pretransplanted embryos containing more than 32 cells are called blastulas. These embryos typically show blastocoel development at the 64-cell stage. Embryos of more than one cell can also be modified by introducing the recombinant parvovirus genome of the present invention. If desired, the presence of the desired modification in the embryonic cells can be detected by methods known to those skilled in the art. The method of culturing fertilized eggs in the pretransplantation stage is described in Gordon et al.
) Methods Enzymol. 101: 414; Hogan et al. Manipulation of the Mouse Embryo
: A Laboratory Manual, CSHLNY (1986) (mouse embryo); Hammer et al. (
1985) Nature 315: 680 (rabbit and pig embryos); Gandolfi et al. (1987) J. Re.
prod. Fert. 81: 23-28; Rexroad et al. (1988) J. Anim. Sci. 66: 947-953 (sheep embryo) and Eyestone et al. (1989) J. Reprod. Fert. 85: 715-. 720; Camous
et al. (1984) J. Reprod. Fert. 72: 779-785; and Heyman et al. (1987) T.
heriogenology 27: 5968 (bovine embryo). Sometimes, pre-transplanted embryos
They are stored frozen until transplantation. The pre-transplanted embryo is transferred to a suitable female to produce a transgenic or chimeric animal, depending on the stage of development when the transgene is integrated. Chimeric mammals are bred to produce true germline transgenic animals.

【0079】 あるいは、パルボウイルスは、胚性幹細胞(ES)中に特異的遺伝子修飾を導
入するために用いられ得る。これらの細胞は、in vitro培養された前移植胚から
得られる(例えば、Hooper, ML, Embryonal Stem Cells:Introducing Planned C
hanges into the Animal Germline(Modern Genetics, v.1), Int'l. Pub. Dis
trib. Inc., 1993; Bradley et al.(1984)Nature 309:255-258参照)。形質転
換化ES細胞は、非ヒト動物からの胞胚と組合される。ES細胞は胚をコロニー
化し、ある胚では、結果的に生じるキメラ動物の生殖細胞系列を生成する(Jaen
isch, Science, 240:1468-1474(1988)参照)。あるいは、生物体を再構成し得
るES細胞または体細胞(「体細胞再集団形成細胞」)は、トランスジェニック
動物を生じる細胞核摘出受精卵への移植のための核の供給源として用いられ得る
(例えば、Wilmut et al.(1997)Nature 385:810-813参照)。
Alternatively, parvovirus can be used to introduce specific genetic modifications into embryonic stem cells (ES). These cells are obtained from pretransplanted embryos cultured in vitro (eg, Hooper, ML, Embryonal Stem Cells: Introducing Planned C).
hanges into the Animal Germline (Modern Genetics, v.1), Int'l. Pub. Dis
trib. Inc., 1993; Bradley et al. (1984) Nature 309: 255-258). The transformed ES cells are combined with blastocysts from a non-human animal. ES cells colonize the embryo and in some embryos produce the germline of the resulting chimeric animal (Jaen
isch, Science, 240: 1468-1474 (1988)). Alternatively, ES cells or somatic cells that can reconstitute an organism ("somatic cell repopulating cells") can be used as a source of nuclei for transplantation into enucleated fertilized eggs that give rise to transgenic animals ( See, for example, Wilmut et al. (1997) Nature 385: 810-813).

【0080】 2つまたはそれ以上の修飾化標的遺伝子座を含有するトランスジェニック動物
の産生のために、2つのターゲッティング構築物を含有するパルボウイルスベク
ターが用いられ得るし、あるいはさらに好ましくは、各々異なるターゲッティン
グ構築物を含有する2つの異なるパルボウイルスベクターが、単一標的遺伝子座
を修飾するための場合と同様の手法を用いて、同時に導入される。あるいは、各
修飾は、最初に別個の動物に導入され、次に、動物を繁殖させることにより、同
一ゲノム中に併合される。または、所望の修飾のうちの1つの包含する最初のト
ランスジェニック動物が産生され、その後、その動物からの受精卵または胚性幹
細胞中に第二修飾が導入される。
For the production of transgenic animals containing two or more modified target loci, a parvovirus vector containing two targeting constructs can be used, or more preferably, each with a different targeting Two different parvovirus vectors containing the construct are introduced simultaneously, using techniques similar to those for modifying a single target locus. Alternatively, each modification is first introduced into a separate animal and then merged into the same genome by breeding the animal. Alternatively, the first transgenic animal that includes one of the desired modifications is produced, and then the second modification is introduced into fertilized eggs or embryonic stem cells from that animal.

【0081】 E.ex vivo用途 本発明の方法は、ex vivo用途に有用であり、この場合、細胞は生物体から取
り出され、本方法を用いて遺伝子修飾され、そして生物体中に再導入される。い
くつかの用途においては、遺伝子修飾化培養細胞株が生物体に導入される。遺伝
子修飾化細胞は、細胞が元々得られた同一細胞中に導入され得る化、または同一
または異なる種の異なる生物体中に導入され得る。ex vivo両方は、例えば遺伝
子疾患、例えば血友病およびある種のサラセミア、ならびに本発明の方法を用い
て動物から取り出され、本発明の方法を用いて修飾され、そして生物体中に再導
入され得る細胞における欠損により特性化されるその他の疾患を治療するのに有
用である。細胞は、例えば、骨髄または胎児胎盤血から得られる造血性幹細胞、
Tリンパ球、Bリンパ球、単球、肝細胞、筋細胞、繊維芽細胞、間質細胞、皮膚
細胞または幹細胞であり得る。細胞は患者から培養され得る化、または細胞バン
ク(例えば血液バンク)に保存されたものであり得る。これらの方法は、ヒトの
治療に、そして獣医学的目的にも有用である。
E. Ex Vivo Applications The methods of the invention are useful for ex vivo applications, where cells are removed from an organism, genetically modified using the method, and reintroduced into the organism. In some applications, a genetically modified cultured cell line is introduced into the organism. Genetically modified cells can be introduced into the same cell from which the cell was originally obtained, or introduced into a different organism of the same or a different species. Both ex vivo can be removed from animals using, for example, genetic disorders such as hemophilia and certain thalassemias, and the methods of the invention, modified using the methods of the invention, and reintroduced into the organism. Useful for treating other diseases characterized by a defect in the resulting cells. Cells include, for example, hematopoietic stem cells obtained from bone marrow or fetal placental blood,
It can be a T lymphocyte, B lymphocyte, monocyte, hepatocyte, myocyte, fibroblast, stromal cell, skin cell or stem cell. The cells can be cultured from a patient or stored in a cell bank (eg, a blood bank). These methods are useful for human therapy and also for veterinary purposes.

【0082】 修飾化細胞は、修飾化細胞型のLD50により、ならびに大部分のおよび全体的
健康な患者に適用される場合の種々の濃度での細胞型の副作用により確定された
割合で、動物または患者に投与される。投与は、1回または何回かに分けて成さ
れ得る。 ex vivo遺伝子療法のための動物モデルおよび臨床プロトコールは、造血細胞
(Blaese et al.(1995)Science 270:475-480; Kohn et al.(1995)Nature Me
d. 1:1017-1023)、肝細胞(Grossman et al.(1994)Nature Genet. 6:335-341
)、筋細胞(Bonham et al.(1996)Human Gene Ther. 7:1423-1429)、皮膚細
胞(Choate et al.(1996)Nature Med. 2:1263-1267)および繊維芽細胞(Palm
er et al.(1989)Blood 73:438-445)に関して確立されている。
The modified cells are expressed in animals at a rate determined by the LD 50 of the modified cell type and the side effects of the cell type at various concentrations when applied to most and overall healthy patients. Or administered to the patient. Administration can be made once or in several divided portions. Animal models and clinical protocols for ex vivo gene therapy are described in Hematopoietic cells (Blaese et al. (1995) Science 270: 475-480; Kohn et al. (1995) Nature Me
d. 1: 1017-1023), hepatocytes (Grossman et al. (1994) Nature Genet. 6: 335-341).
), Muscle cells (Bonham et al. (1996) Human Gene Ther. 7: 1423-1429), skin cells (Choate et al. (1996) Nature Med. 2: 1263-1267) and fibroblasts (Palm
er et al. (1989) Blood 73: 438-445).

【0083】 F.in vivo療法 本発明の方法は、遺伝子欠陥をin vivoで矯正するために有用である。筋ジス
トロフィーは、まさに、しばしばその機能を適正に実行できない異常ポリペプチ
ドを発現させる1つまたは2〜3個の突然変異の結果である遺伝子疾患の一例で
ある。これらのおよびその他の遺伝子疾患の多数の変異体に関する的確な突然変
異は、望ましくない遺伝子突然変異を同定するための方法の場合と同様に、当業
者には既知である。例としては、シャルコー・マリー・ツース病、コフィン・ロ
ーリー症候群、嚢胞性繊維症、脆弱X症候群、血友病、遺伝性血栓素因(V因子
突然変異)ハンティングトン病、中鎖アシル補酵素デヒドロゲナーゼ欠損(mc
ad)、筋緊張性ジストロフィー、神経繊維腫症(nf1)、鎌状赤血球症およ
びグロビン鎖変異、脊椎筋萎縮、脊髄小脳性運動失調、αおよびβサラセミア、
フォン・ヒッペル−リンダウ病等が挙げられるが、これらに限定されない。遺伝
子疾患は、例えば、Shaw, DJ(Ed.), Molecular Genetics of Human Inherited
Disease, John Wiley & Sons, 1995; Davies and Read, Molecular Basis of I
nherited Disease, 2nd Edition, IRL Press, 1992で検討されている。ヒト遺伝
子疾患は、他の脊椎動物の場合と同様に、本発明の方法を用いて治療可能である
。非遺伝子疾患も、遺伝子を操作することにより治療され得る。例えば、受容体
がもはやHIV粒子と結合し得ないように、HIVに対する補助受容体を修飾し
得る。
F. In Vivo Therapy The methods of the present invention are useful for correcting genetic defects in vivo. Muscular dystrophy is just one example of a genetic disorder that is often the result of one or a few mutations that express abnormal polypeptides that cannot perform their functions properly. The exact mutations for many variants of these and other genetic disorders are known to those of skill in the art, as are methods for identifying undesirable genetic mutations. Examples include Charcot-Marie-Tooth disease, Coffin-Lowry syndrome, cystic fibrosis, fragile X syndrome, hemophilia, hereditary thrombotic predisposition (Factor V mutation) Huntington's disease, medium-chain acyl coenzyme dehydrogenase deficiency (Mc
ad), myotonic dystrophy, neurofibromatosis (nf1), sickle cell disease and globin chain mutation, spinal muscular atrophy, spinocerebellar ataxia, α and β thalassemia,
Von Hippel-Lindau disease and the like, but are not limited thereto. Genetic disorders include, for example, Shaw, DJ (Ed.), Molecular Genetics of Human Inherited.
Disease, John Wiley & Sons, 1995; Davies and Read, Molecular Basis of I
nherited Disease, 2 nd Edition, has been studied in the IRL Press, 1992. Human genetic disorders can be treated using the methods of the present invention, as in other vertebrates. Non-genetic diseases can also be treated by manipulating the gene. For example, a co-receptor for HIV can be modified such that the receptor can no longer bind to the HIV particles.

【0084】 組換えパルボウイルスゲノムを含有するパルボウイルスベクターは、in vivo
での細胞の修飾のために生物体に直接投与され得る。投与は、血液または組織細
胞との最終接触物中へにウイルスベクターを導入するために通常用いられる経路
のいずれかにより成され得る。本発明の方法に用いられるウイルスベクターは、
好ましくは製薬上許容可能な担体とともに、あらゆる適切な方法で投与される。
本発明の情況でのこのようなウイルスベクターの患者への投与のための適切な方
法は利用可能であり、そして1つより多い経路が特定のウイルスベクターを投与
するために用いられ得るが、しかしある特定経路はしばしば、別の経路より直接
的且つより有効な反応を提供する。
A parvovirus vector containing the recombinant parvovirus genome can be used in vivo.
Can be administered directly to an organism for modification of cells in the organism. Administration can be by any of the routes commonly used to introduce viral vectors into the final contact with blood or tissue cells. The viral vector used in the method of the present invention is
It is preferably administered in any suitable manner, together with a pharmaceutically acceptable carrier.
Suitable methods for the administration of such viral vectors to patients in the context of the present invention are available, and more than one route may be used to administer a particular viral vector, but One particular route often provides a more direct and more effective reaction than another.

【0085】 製薬上許容可能な担体は一部は、投与される特定のウイルスベクターにより、
ならびに組成物を投与するために用いられる特定の方法により、確定される。し
たがって、本発明の製剤組成物の種々の広範な適切な処方物が存在する。 経口投与に適した処方物は、(a)液体溶液、例えば水、食塩水またはPEG
400のような稀釈剤中に溶解される有効量のベクター、(b)各々予定量の活
性成分を、液体、固体、顆粒またはゼラチンとして含有するカプセル、サッシェ
または錠剤、(c)適切な液体中の懸濁液、および(d)適切なエマルションか
ら成る。錠剤形態は、1つ又はそれ以上のラクトース、スクロース、マンニトー
ル、ソルビトール、リン酸カルシウム、コーンスターチ、ジャガイモデンプン、
トラガカントゴム、微晶質セルロース、アラビアゴム、ゼラチン、コロイド二酸
化ケイ素、クロスカルメロースナトリウム、タルク、ステアリン酸マグネシウム
、ステアリン酸およびその他の賦形剤、着色剤、充填剤、結合剤、稀釈剤、緩衝
剤、加湿剤、防腐剤、風味剤、染料、崩壊剤、ならびに製薬上許容可能な担体を
包含し得る。ロゼンジ形態は、風味剤、通常はスクロースおよびアラビアゴムま
たはトラガカントゴム中に活性成分を包含し得るし、香錠は、ウイルスベクター
の他に、当業界で既知の担体を含有する不活性基剤、例えばゼラチンおよびグリ
セリンまたはスクロースおよびアラビアゴムエマルション、ゲル等の中に活性成
分を包含する。
The pharmaceutically acceptable carrier depends, in part, on the particular viral vector being administered.
As well as the particular method used to administer the composition. Accordingly, there is a wide variety of suitable formulations of the pharmaceutical compositions of the present invention. Formulations suitable for oral administration include (a) liquid solutions such as water, saline or PEG
An effective amount of vector dissolved in a diluent such as 400, (b) capsules, sachets or tablets each containing a predetermined amount of active ingredient as a liquid, solid, granule or gelatin, (c) in a suitable liquid And (d) a suitable emulsion. Tablet form comprises one or more of lactose, sucrose, mannitol, sorbitol, calcium phosphate, corn starch, potato starch,
Tragacanth gum, microcrystalline cellulose, gum arabic, gelatin, colloidal silicon dioxide, croscarmellose sodium, talc, magnesium stearate, stearic acid and other excipients, coloring agents, fillers, binders, diluents, buffers Humectants, preservatives, flavoring agents, dyes, disintegrating agents, and pharmaceutically acceptable carriers. Lozenge forms may contain the active ingredient in a flavoring agent, usually sucrose and acacia or tragacanth, and incense tablets are inert bases containing carriers known in the art, in addition to the viral vector, e.g., The active ingredient is included in gelatin and glycerin or sucrose and acacia emulsions, gels and the like.

【0086】 ウイルスベクターは、単独で、またはその他の適切な構成成分と組合せて、吸
入により投与され得るエーロゾル処方物に作製され得る。気管支通路がある種の
ウイルスに関して選別される通常経路であるために、対応するベクターは、この
方法により適切に投与される。エーロゾル処方物は、加圧許容可能噴射剤、例え
ばジクロロジフルオロメタン、プロパン、窒素等の中に投入される。
[0086] Viral vectors, alone or in combination with other suitable components, can be made into aerosol formulations that can be administered by inhalation. The corresponding vector is suitably administered by this method, since the bronchial passageway is the usual route of selection for certain viruses. The aerosol formulation is loaded into a pressurized acceptable propellant such as dichlorodifluoromethane, propane, nitrogen and the like.

【0087】 直腸投与のための適切な処方物としては、例えば、座薬基剤を伴う活性ウイル
スベクターから成る座薬が挙げられる。適切な座薬基剤としては、天然または合
成トリグリセリドまたはパラフィン系炭化水素が挙げられる。さらに、ウイルス
ベクターと基剤、例えば液体トリグリセリド、ポリエチレングリコールおよびパ
ラフィン系炭化水素の組合せから成るゼラチン直腸カプセルを用いることもでき
る。
Suitable formulations for rectal administration include, for example, suppositories, which consist of an active viral vector with a suppository base. Suitable suppository bases include natural or synthetic triglycerides or paraffinic hydrocarbons. In addition, gelatin rectal capsules composed of a combination of a viral vector and a substrate such as liquid triglycerides, polyethylene glycol and paraffinic hydrocarbons can be used.

【0088】 例えば関節内(関節中)、静脈内、筋肉内、皮内、腹腔内、鞘内(脳脊髄液中
)および皮下経路による非経口投与に適した処方物としては、酸化防止剤、緩衝
剤、静細菌剤、および処方物を意図される受容者の血液と等張にさせる溶質を含
有し得る水性および非水性、等張滅菌注射液、ならびに沈澱防止剤、可溶化剤、
増粘剤、安定剤および防腐剤を含み得る水性および非水性滅菌懸濁液が挙げられ
る。処方物は、単位用量または多数回用量密封容器、例えばアンプルおよびバイ
アル中に存在し、そしていくつかの実施態様では、使用直前に注射用の滅菌液体
担体、例えば水の付加のみを必要とするフリーズドライ(凍結乾燥)条件下で保
存され得る。処方箋に応じて処方される注射溶液および懸濁液は、前記の種類の
滅菌粉末、顆粒および錠剤から調製され得る。
Formulations suitable for parenteral administration by, for example, intra-articular (intra-articular), intravenous, intramuscular, intradermal, intraperitoneal, intrathecal (in cerebrospinal fluid) and subcutaneous routes include antioxidants, Aqueous and non-aqueous, isotonic, sterile injectable solutions which may contain buffering agents, bacteriostatic agents, and solutes which render the formulation isotonic with the blood of the intended recipient, as well as suspending agents, solubilizing agents,
Aqueous and non-aqueous sterile suspensions, which can include thickeners, stabilizers and preservatives. The formulations are presented in unit-dose or multi-dose sealed containers, such as ampoules and vials, and in some embodiments, require only a sterile liquid carrier for injection, e.g., water, immediately before use. It can be stored under dry (lyophilized) conditions. Extemporaneous injection solutions and suspensions may be prepared from sterile powders, granules and tablets of the kind previously described.

【0089】 患者への用量投与は、本発明の情況では、長時間の患者における有益な治療応
答を実行するのに十分であるべきである。用量は、用いられる特定のウイルスベ
クターの効力、および患者または動物の症状、ならびに治療される患者の体重ま
たは表面積により確定され流。用量サイズは、特定の患者または動物における特
定のベクターまたは修飾化細胞型の投与に伴う任意の副作用の存在、性質および
程度により確定される。
The dosage administration to the patient, in the context of the present invention, should be sufficient to effect a beneficial therapeutic response in the patient over an extended period of time. The dose will be determined by the efficacy of the particular viral vector used, and the condition of the patient or animal, and the weight or surface area of the patient being treated. The dose size will be determined by the existence, nature and extent of any side effects associated with administration of a particular vector or modified cell type in a particular patient or animal.

【0090】 特定の疾患の治療または予防に投与されるウイルスベクターの有効量の確定に
際しては、医者または獣医は、循環血漿レベル、ベクター毒性および疾患の進行
を評価する必要がある。 本発明の実施に際しては、パルボウイルスベクターは、例えばエーロゾル化お
よび吸入、静脈内注入により、経口的、局所的、筋内的、腹腔内的、嚢内または
鞘内的に投与され得る。好ましい投与方法は、しばしば、静脈内または吸入によ
るが、しかしパルボウイルスベクターは、ウイルス媒介性症状の局部的および局
所的治療のために適切なビヒクル中に適用され得る。
In determining the effective amount of a viral vector to be administered in the treatment or prevention of a particular disease, a physician or veterinarian will need to evaluate circulating plasma levels, vector toxicity, and disease progression. In the practice of the present invention, the parvovirus vector may be administered orally, topically, intramuscularly, intraperitoneally, intrathecally or intrathecally, for example, by aerosolization and inhalation, intravenous infusion. The preferred method of administration is often by intravenous or inhalation, but the parvovirus vector can be applied in a suitable vehicle for local and local treatment of the virus-mediated condition.

【0091】 投与のために、本発明のパルボウイルスベクターおよび遺伝子修飾化細胞型は
、パルボウイルスベクターのLD50により、ならびに大部分のおよび全体的健康
な患者に適用される場合の種々の濃度でのパルボウイルスベクターまたは細胞型
の副作用により確定された割合で、動物または患者に投与される。投与は、1回
または何回かに分けて成され得る。
[0091] For administration, the parvovirus vectors and genetically modified cell types of the present invention, at various concentrations when the LD 50 for parvovirus vectors, and applied to the majority of and overall healthy patients Administered to animals or patients at a rate determined by the side effects of the parvovirus vector or cell type. Administration can be made once or in several divided portions.

【0092】 アデノ随伴ウイルスベクターを用いるin vivo遺伝子療法のためのプロトコー
ルは、脳(Alexander et al.(1996)Human Gene Ther. 7:841-850)、肝臓(Ko
eberl et al.(1997)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:1426-1431)、胚(Flott
e et al.(1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:10613-10617)および筋肉(
Xiao et al.(1996)J. Virol. 70:8098-8108)に関して記載されている。これ
らの方法は、当業者により、他の標的器官に適合され得る。
[0092] Protocols for in vivo gene therapy using adeno-associated virus vectors include brain (Alexander et al. (1996) Human Gene Ther. 7: 841-850), liver (Ko
eberl et al. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 1426-1431), embryo (Flott
e et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 10613-10617) and muscle (
Xiao et al. (1996) J. Virol. 70: 8098-8108). These methods can be adapted to other target organs by those skilled in the art.

【0093】 G.遺伝子ターゲッティング効率の検定系 本発明は、パルボウイルス媒介性遺伝子ターゲッティングの効率の確定方法も
提供する。本発明は、遺伝子ターゲッティングによりその後矯正される突然変異
レポーター遺伝子を標的細胞中に導入するためにレトロウイルスベクターを用い
ることを包含する。矯正される遺伝子を導入するためのレトロウイルスベクター
の使用亜H、従来用いられている検定系を上回る有意の利点を有する。標的細胞
ゲノム中に組み込まれるようになるレトロウイルスベクター内に突然変異体レポ
ーター遺伝子を投入することにより、レポーター遺伝子は十分特性化された染色
体領域内の細胞ゲノム中に組み込まれるようになる(組込み化プロウイルス)。
レポーター遺伝子を取り囲む領域のこの均一性のために、一次細胞を含めた広範
な種々の細胞型の間の遺伝子ターゲッティング効率を比較し得る。さらに、レト
ロウイルスベクタープロウイルスは、低感染多重度で細胞を感染させることによ
り、単一コピー標的として細胞中に導入され得る。さらに別の利点は、数千の異
なるレトロウイルスベクター組込み部位に標的遺伝子座を含有する細胞のポリク
ローナル集団を検定に用い、したがって位置効果による遺伝子ターゲッティング
速度の変動を考慮し得る。
G. Assay System for Gene Targeting Efficiency The present invention also provides methods for determining the efficiency of parvovirus-mediated gene targeting. The invention encompasses using a retroviral vector to introduce into a target cell a mutant reporter gene that is subsequently corrected by gene targeting. Use of Retroviral Vectors to Introduce Corrected Genes Sub-H has significant advantages over conventionally used assay systems. By introducing the mutant reporter gene into a retroviral vector that becomes integrated into the target cell genome, the reporter gene becomes integrated into the cell genome in a well-characterized chromosomal region (integration Provirus).
Because of this homogeneity of the region surrounding the reporter gene, the efficiency of gene targeting between a wide variety of cell types, including primary cells, can be compared. In addition, retroviral vector provirus can be introduced into cells as a single copy target by infecting cells at a low multiplicity of infection. Yet another advantage is that polyclonal populations of cells containing the target locus at the site of integration of thousands of different retroviral vectors can be used in the assay, thus accounting for variations in the rate of gene targeting due to position effects.

【0094】 レトロウイルスベクターを用いて標的細胞中に導入されるレポーター遺伝子は
、レポーター遺伝子の検出可能および/または選択可能遺伝子生成物が発現され
ず、遺伝子ターゲッティングによる矯正が認められないという点で欠陥性である
。例えば、レポーター遺伝子は、コード領域における、あるいはプロモーターま
たはレポーター遺伝子の発現を制御するその他の配列における突然変異によって
、欠陥性であり得る。本発明の好ましい実施態様では、レトロウイルスベクター
は、欠陥レポーター遺伝子の他に、選択可能マーカーを包含する。したがって、
組込みレトロウイルスプロウイルスを含有する細胞に関して選別し得る。これら
の細胞は、次に、遺伝子ターゲッティング検定に用いられる。
The reporter gene introduced into the target cells using the retroviral vector is defective in that no detectable and / or selectable gene product of the reporter gene is expressed and no correction by gene targeting is observed. Sex. For example, a reporter gene can be defective by a mutation in the coding region or in a promoter or other sequence that controls expression of the reporter gene. In a preferred embodiment of the invention, the retroviral vector contains a selectable marker in addition to the defective reporter gene. Therefore,
One can sort for cells containing the integrated retroviral provirus. These cells are then used in a gene targeting assay.

【0095】 本発明の検定に用いるのに適したレポーター遺伝子は、当業者に既知である。
典型的には、レポーター遺伝子は、直接検出可能なポリペプチド、例えば蛍光ポ
リペプチドまたは検出作因の使用により容易に検出可能であるポリペプチドをコ
ードする。例えば、レポーター遺伝子は、存在する場合、基質を容易に検出可能
な形態に転換する酵素をコードし得る。あるいは、レポーター遺伝子生成物に結
合する検出可能作因、例えば標識化抗体によりレポーター遺伝子生成物を検出し
得る。適切なレポーター遺伝子としては、大腸菌からのβ−グルクロニダーゼ(
GUS、uidA)、β−ガラクトシダーゼ、ホタルからのルシフェラーゼ(LUC
)、およびクラゲからのグリーン蛍光タンパク質(GFP)(例えば、Chalfie
et al.(1994)Science 263:802-805; Crameri et al.(1996)Nature Biotechn
ol. 14:315-319; Chalfie et al.(1995)Photochem. Photobiol. 62:651-656;
Olson et al.(1995)J. Cell. Biol. 130:639-650参照)、ならびに関連抗原が
挙げられ、これらのうちのいくつかは市販されているが、これらに限定されない
。いくつかの実施態様では、レポーター遺伝子は、細胞の表面で発現されるポリ
ペプチドをコードする。次に、例えばフローサイトメトリーベースの細胞分取に
より首尾よく遺伝子ターゲッティングを受けた細胞に関して同定し、濃縮し得る
[0095] Reporter genes suitable for use in the assays of the present invention are known to those of skill in the art.
Typically, the reporter gene encodes a polypeptide that is directly detectable, eg, a fluorescent polypeptide or a polypeptide that is readily detectable using a detection agent. For example, a reporter gene, when present, may encode an enzyme that converts a substrate into a readily detectable form. Alternatively, the reporter gene product may be detected by a detectable agent that binds to the reporter gene product, eg, a labeled antibody. Suitable reporter genes include β-glucuronidase from E. coli (
GUS, uidA), β-galactosidase, luciferase from firefly (LUC
), And green fluorescent protein (GFP) from jellyfish (eg, Chalfie)
et al. (1994) Science 263: 802-805; Crameri et al. (1996) Nature Biotechn.
ol. 14: 315-319; Chalfie et al. (1995) Photochem. Photobiol. 62: 651-656;
Olson et al. (1995) J. Cell. Biol. 130: 639-650), as well as related antigens, some of which are commercially available, but not limited to. In some embodiments, the reporter gene encodes a polypeptide that is expressed on the surface of a cell. The cells can then be identified and enriched for successfully gene-targeted, for example, by flow cytometry-based cell sorting.

【0096】 レポーター遺伝子は、所望の遺伝子ターゲッティング事象を受けた修飾化細胞
の選別を可能にする選別可能マーカーでもあり得る。これらの遺伝子は、選別培
地中で増殖された形質転換化宿主細胞の生存または増殖に必要な遺伝子生成物、
例えばタンパク質をコードし得る。選別遺伝子の遺伝子生成物を発現しない宿主
細胞は、培地中で生存しない。典型的選別遺伝子は、抗生物質またはその他の毒
素、例えばアンピシリン、ネオマイシン、カナマイシン、クロラムフェニコール
またはテトラサイクリンに対する耐性を付与するタンパク質をコードする。選別
可能マーカーに関する適切なコード配列の例を以下に挙げる:抗生物質カナマイ
シン、ネオマイシンおよびG418に対する耐性を付与する酵素ネオマイシンホ
スホトランスフェラーゼをコードするneo遺伝子(Beck et al.(1982)Gene 19:
327);酵素ヒグロマイシンホスホトランスフェラーゼをコードし、抗生物質ヒ
グロマイシンに対する耐性を付与するhyg遺伝子(Gritz and Davies(1983)Gen
e 25:179)。あるいは、選別可能マーカーは、栄養要求性欠陥を補足し、または
複合培地からは利用できない重要な栄養素を供給するタンパク質をコードし得る
。多数の選別可能マーカーが当業者には既知であり、例えばSambrook等(上記)
に記載されている。
The reporter gene can also be a selectable marker that allows for the selection of modified cells that have undergone the desired gene targeting event. These genes are gene products required for the survival or growth of transformed host cells grown in the selection medium,
For example, it can encode a protein. Host cells that do not express the gene product of the selection gene do not survive in the medium. Typical selection genes encode proteins that confer resistance to antibiotics or other toxins, such as ampicillin, neomycin, kanamycin, chloramphenicol or tetracycline. Examples of suitable coding sequences for selectable markers include the following: the neo gene encoding the enzyme neomycin phosphotransferase that confers resistance to the antibiotics kanamycin, neomycin and G418 (Beck et al. (1982) Gene 19:
327); a hyg gene that encodes the enzyme hygromycin phosphotransferase and confers resistance to the antibiotic hygromycin (Gritz and Davies (1983) Gen.
e 25: 179). Alternatively, the selectable marker may encode a protein that complements an auxotrophic defect or supplies a key nutrient that is not available from a complex medium. Numerous selectable markers are known to those skilled in the art, for example, Sambrook et al. (Supra).
It is described in.

【0097】 検定は、組込みレトロウイルスプロウイルスおよび関連欠陥レポーター遺伝子
を含有する細胞中に、レトロウイルスプロウイルスの場合とは異なる突然変異に
より欠陥性であるレポーター遺伝子を含む組換えパルボウイルスベクターを導入
することにより実行される。パルボウイルスベクター中に存在する欠陥レポータ
ー遺伝子は、例えば、活性レポーター遺伝子生成物の発現を妨げる突然変異(例
えば、プロモーター、コード領域または遺伝子発現に影響を及ぼすその他の領域
の突然変異)を含む全長レポーター遺伝子であり得る。あるいは、パルボウイル
スベクターは、レトロウイルスプロウイルス中に存在するレポーター遺伝子の亜
配列のみを含み得る。いずれかの場合、パルボウイルスベクター中に存在するレ
ポーター遺伝子は、レトロウイルスプロウイルス中の欠陥レポーター遺伝子の突
然変異化領域を重複する。パルボウイルスベクターレポーター遺伝子は、プロウ
イルスレポーター遺伝子とは異なる位置で突然変異化され、したがってレポータ
ー遺伝子生成物は相同対合および遺伝子修復が2つの欠陥レポーター遺伝子間で
起こった細胞によってのみ産生される。
The assay involves introducing a recombinant parvovirus vector containing a reporter gene that is defective by a mutation different from that of the retroviral provirus into cells containing the integrated retroviral provirus and an associated defective reporter gene. It is executed by doing. A defective reporter gene present in a parvovirus vector can be, for example, a full-length reporter containing a mutation that prevents expression of an active reporter gene product (eg, a mutation in a promoter, coding region, or other region that affects gene expression). It can be a gene. Alternatively, the parvovirus vector may include only reporter gene subsequences present in the retroviral provirus. In either case, the reporter gene present in the parvovirus vector overlaps the mutated region of the defective reporter gene in the retroviral provirus. The parvovirus vector reporter gene is mutated at a different location than the provirus reporter gene, so that the reporter gene product is produced only by cells in which homologous pairing and gene repair have occurred between the two defective reporter genes.

【0098】 次に、遺伝子ターゲッティングの効率は、レポーター遺伝子生成物を発現する
細胞のパーセンテージを確定することにより確証される。 さらに別の実施態様では、本発明は、遺伝子ターゲッティングが起きた細胞に
関して濃縮するための方法を提供する。これらの方法は、ある遺伝子座で遺伝子
ターゲッティングを受ける細胞が第二の遺伝子座でのターゲッティングを受けや
すいという知見に基づいている。したがって、2つのターゲッティング構築物が
細胞に°にされる。一方のターゲッティング構築物は、矯正時に、容易に検出可
能なレポーター遺伝子生成物を産生する欠陥レポーター遺伝子を矯正し得る。他
方のターゲッティング構築物は、当該遺伝子に向けられる。2つのターゲッティ
ング構築物は同一パルボウイルスベクター上に存在し得るが、しかしより一般的
には、各々は別個のパルボウイルスベクターに含入される。細胞中へのターゲッ
ティング構築物の導入後、細胞は、先ずスクリーニングまたは選別されて、レポ
ーター遺伝子生成物を発現するものを同定する。その結果生じる濃縮細胞集団は
次に、スクリーニングされて、当該遺伝子が首尾よく遺伝子ターゲッティングを
受けた細胞を同定する。
Next, the efficiency of gene targeting is established by determining the percentage of cells expressing the reporter gene product. In yet another embodiment, the invention provides a method for enriching for cells in which gene targeting has occurred. These methods are based on the finding that cells that undergo gene targeting at one locus are susceptible to targeting at a second locus. Thus, two targeting constructs are coupled to the cells. One targeting construct, when corrected, can correct a defective reporter gene that produces an easily detectable reporter gene product. The other targeting construct is directed to the gene. The two targeting constructs can be on the same parvovirus vector, but more usually each is contained on a separate parvovirus vector. After introduction of the targeting construct into the cells, the cells are first screened or sorted to identify those that express the reporter gene product. The resulting enriched cell population is then screened to identify cells in which the gene has been successfully gene-targeted.

【0099】 標的細胞に関する濃縮の方法は、多数の用途に有用である。例えば、生殖細胞
、卵、またはトランスジェニック生物体が再構築され得るその他の細胞は、遺伝
子ターゲッティングを受けた細胞に関して濃縮され得る。これらの細胞発議に、
スクリーニングされて、当該標的遺伝子座に所望の変更を含有するものを同定す
る。所望の遺伝子ターゲッティング事象を受けた細胞は、次に、トランスジェニ
ックおよび/またはキメラ動物を産生するために用いられる。
The method of enrichment for a target cell is useful for a number of applications. For example, germ cells, eggs, or other cells from which the transgenic organism can be reconstructed, can be enriched for cells that have undergone gene targeting. With these cell initiatives,
Screened to identify those containing the desired alteration in the target locus. Cells that have undergone the desired gene targeting event are then used to produce transgenic and / or chimeric animals.

【0100】 実施例 以下の実施例は、本発明を説明するために提示されるが、本発明はこれらに限
定されない。 実験手法 A.細胞培養 HeLa(Scherer et al.(1953)J. Exp. Med. 97:695-709)、HT−10
80(Rasheed et al.(1974)Cancer 33:1027-33)および293(Graham et a
l.(1977)J. Gen. Virol. 36:59-74)細胞を、10%加熱不活性化(56℃で30分
)ウシ胎仔血清(HyClone, Logan, UT)、1.25μg/mlアンフォテリシン、100 U/
mlのペニシリンおよび100μg/mlのストレプトマイシンを含有するダルベッコの
変法イーグル培地(DMEM)中で、37℃で10%CO2大気中で培養した。HT
−1080細胞を、形質導入実験にそれらを使用する前に、HAT培地(13.61
μg/mlのヒポキサンチン、0.176μg/mlのアミノプテリンおよび3.875μg/mlのチ
ミジンを含有するDMEM)中に保持して、集団中のHPRT-細胞の数を最小
限にした。
EXAMPLES The following examples are presented to illustrate, but not limit, the invention. Experimental Method A. Cell culture HeLa (Scherer et al. (1953) J. Exp. Med. 97: 695-709), HT-10
80 (Rasheed et al. (1974) Cancer 33: 1027-33) and 293 (Graham et a
l. (1977) J. Gen. Virol. 36: 59-74) Cells were heat-inactivated (30 min at 56 ° C) fetal calf serum (HyClone, Logan, UT), 1.25 μg / ml amphotericin, 100 U /
The cells were cultured in Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) containing ml of penicillin and 100 μg / ml of streptomycin at 37 ° C. in a 10% CO 2 atmosphere. HT
-1080 cells were added to HAT medium (13.61) before their use in transduction experiments.
(DMEM containing μg / ml hypoxanthine, 0.176 μg / ml aminopterin and 3.875 μg / ml thymidine) to minimize the number of HPRT - cells in the population.

【0101】 SV40複製起点およびプロモーター、突然変異体neo遺伝子およびp15A
起点を含有するBamHI断片(pASNO39中に存在する同一断片、図1Aおよ
び以下参照)、およびモロニーネズミ白血病ウイルス長末端反復プロモーターお
よびヒグロマイシン耐性遺伝子を含有するpLHLのBstYI断片を用いたHeL
a細胞の同時トランスフェクションにより、HSNO39細胞を作製した。0.2
mg/mlヒグロマイシン(Calbiochem, San Diego, CA)中で増殖させて、トランス
フェクト化細胞を選別した。単一ヒグロマイシン耐性コロニーからHSNO39
細胞を得て、サザン分析により、neo遺伝子/細胞の3つのコピーを含有するこ
とを示した。形質導入実験に用いる前に、0.2 mg/mlヒグロマイシンを含有する
培地中でHSNO39細胞を培養した。
SV40 origin and promoter, mutant neo gene and p15A
HeL using the BamHI fragment containing the origin (identical fragment present in pASNO39, see FIG. 1A and below), and the BstYI fragment of pLHL containing the Moloney murine leukemia virus long terminal repeat promoter and the hygromycin resistance gene.
HSNO39 cells were generated by co-transfection of a cells. 0.2
Transfected cells were sorted by growing in mg / ml hygromycin (Calbiochem, San Diego, CA). HSNO39 from single hygromycin resistant colonies
Cells were obtained and showed by Southern analysis that they contained three copies of the neo gene / cell. HSNO39 cells were cultured in medium containing 0.2 mg / ml hygromycin before use in transduction experiments.

【0102】 B.プラスミド プラスミドpAAA/Ad(Samulski et al.(1989)J. Virol. 63:3822-8)
、pACYC184(Chang et al.(1978)J. Bacteriol. 134:1141-56)、p
Bluescript(Stratagene, La Jolla, CA),psub201(Samuls
ki et al.(1987)J. Virol. 61:3096-101)、pSV2neo(Southern and Berg
(1982)J. Mol. Appl. Genet. 1:327-41)およびpTR(Ryan et al.(1996)
J. Virol. 70:1542-53)が記載されている。pLHLは、A.D. Miller(Fred Hu
tchinson Cancer Research Center, Seatle, WA)からの寄贈であった。pRe
pCap2は、 pBluescriptのXbaI部位にAAV2repおよびcap遺
伝子を含有するpsub201のXbaI断片を含有する。 neo遺伝子の下流のBstB
I部位(DNAポリメラーゼIのクレノウ断片で末端充填化)中のpACYC1
84からのEspI-BstI 1071起点断片を含有するpSV2neoのBamHI-Esp31 neo断
片を、BamHIリンカーをpSV2neo Esp31部位に結合後に、pTRのAAVベク
ター主鎖のBg/II部位に挿入することにより、pASNori2を構築した。この同
一neo断片を用いて、HSNO39細胞株を構築した。pASNO39は、末端
充填化EagI部位中のSalIリンカー(5-CGGTCGACCG)以外はpASNori2と同一
である。pASNO648は、末端充填化および再結紮化CspI部位以外はpAS
Nori2部位と同一である。pAHPe2/3は、DNAシーケンシングにより
確定されるように、pTRのBglII部位にbp14,057〜17,809のヒトHPRT遺伝
子座(GenBank HUMHPRTB)を含有する。pAHPe2/3Xは、末端充填化およ
び再結紮化XhoI部位以外はpAHPe2/3と同一である。pTR主鎖に関する
両配向のHPRT配列が得られ、対応するベクターの遺伝子矯正率に差は認めら
れなかった。ヒトHPRT配列は、前記のHuλ3ラムダファージからであった
(Patel et al.(1986)Mol. Cell. Biol. 6:393-403)。
B. Plasmid Plasmid pAAA / Ad (Samulski et al. (1989) J. Virol. 63: 3822-8)
, PACYC184 (Chang et al. (1978) J. Bacteriol. 134: 1141-56), p.
Bluescript (Stratagene, La Jolla, CA), psub201 (Samuls
ki et al. (1987) J. Virol. 61: 3096-101), pSV2neo (Southern and Berg)
(1982) J. Mol. Appl. Genet. 1: 327-41) and pTR (Ryan et al. (1996)).
J. Virol. 70: 1542-53). pLHL is available from AD Miller (Fred Hu
(Tchinson Cancer Research Center, Seatle, WA). pRe
pCap2 contains the XbaI fragment of psub201 containing the AAV2rep and cap genes at the XbaI site of pBluescript. BstB downstream of the neo gene
PACYC1 in I site (end-filled with Klenow fragment of DNA polymerase I)
PASVori2 by inserting the BamHI-Esp31 neo fragment of pSV2neo containing the EspI-BstI 1071 origin fragment from 84 into the Bg / II site of the AAV vector backbone of pTR after binding the BamHI linker to the pSV2neo Esp31 site. It was constructed. Using this same neo fragment, an HSNO39 cell line was constructed. pASNO39 is identical to pASNori2 except for the SalI linker (5-CGGTCGACCG) in the end-filled EagI site. pASNO648 has pAS except for end-filled and religated CspI sites.
Same as the Nori2 site. pAHPe2 / 3 contains the human HPRT locus from bp 14,057 to 17,809 (GenBank HUMHPRTB) at the BglII site of pTR, as determined by DNA sequencing. pAHPe2 / 3X is identical to pAHPe2 / 3 except for the end-filled and religated XhoI sites. HPRT sequences in both orientations with respect to the pTR backbone were obtained, and no difference was observed in the gene correction rates of the corresponding vectors. The human HPRT sequence was from the Huλ3 lambda phage described above (Patel et al. (1986) Mol. Cell. Biol. 6: 393-403).

【0103】 C.ベクター産生 AAVベクターストックを以下のように調製した。293細胞を、4 x 106
胞/皿の密度で、24皿(10 cm)中でプレート化した。翌日、各皿を5.6 x 107 プラーク形成単位の5型アデノウイルス(ATCC VR−5)で感染させて、
2時間後に、リン酸カルシウム法(Sambrook、上記)により、4μgのベクタープ
ラスミドおよび16μgのヘルパープラスミドで同時トランスフェクトさせた。3
日後、細胞および培地を採取して、3回凍結−解氷し、Sorvall HS4ローター中
で4℃で30分間、5800xg(5500 rpm)での遠心分離により清澄化し、68単位/ml
のミクロコッカスヌクレアーゼ(Pharmacia, Piscataway, NJ)を用いて37℃で
1時間消化し、50 ng/mlのトリプシンで37℃で30分間処理し、Beckman SW28ロー
ター中で27,000 rpmで4℃で16時間、リン酸塩緩衝化食塩水中の40%スクロース
に通して遠心分離した。ペレットをCsClの0.51 g/ml溶液 8 ml中に再懸濁
し、Beckman SW41ローター中で35,000 rpmで4℃で20時間遠心分離した。AAV
ビリオンを含有する勾配の領域を収集し、50,000分子量カットオフ膜(Spectrum
, Houston, TX)を通してDMEeuに対して透析し、Centricon 100フィルター
(Amicon, Inc., Beverly, MA)中での遠心分離により濃縮した。使用したベク
タープラスミドは、AAV−SNoriにはpASNori2、AAV−SNO648
にはpASNO648、AAV−SNO39にはpASNO39、AAV−HP
e2/3にはpAHPe2/3およびAAV−HPe2/3XにはpAHPe2
/3Xであった。使用したヘルパープラスミドは、pAAV/Ad(Samulski e
t al.(1989)上記)またはpRepCap2であって、これらは等価ストック
力価を生じた。
C. Vector Production AAV vector stocks were prepared as follows. 293 cells were plated in 24 dishes (10 cm) at a density of 4 × 10 6 cells / dish. The following day, each dish was infected with 5.6 x 10 7 plaque forming units of adenovirus type 5 (ATCC VR-5),
Two hours later, they were co-transfected with 4 μg of vector plasmid and 16 μg of helper plasmid by the calcium phosphate method (Sambrook, supra). 3
After a day, cells and media are harvested, freeze-thawed three times, clarified by centrifugation at 5800 × g (5500 rpm) in a Sorvall HS4 rotor at 4 ° C. for 30 minutes, 68 units / ml.
Using Micrococcus nuclease (Pharmacia, Piscataway, NJ) for 1 hour at 37 ° C., treating with 50 ng / ml trypsin at 37 ° C. for 30 minutes, and 4 hours at 4 ° C. at 27,000 rpm in a Beckman SW28 rotor. , And centrifuged through 40% sucrose in phosphate buffered saline. The pellet was resuspended in 8 ml of a 0.51 g / ml solution of CsCl and centrifuged at 35,000 rpm at 4 ° C. in a Beckman SW41 rotor for 20 hours. AAV
The area of the gradient containing virions was collected and a 50,000 molecular weight cut-off membrane (Spectrum
, Houston, TX), and concentrated by centrifugation in Centricon 100 filters (Amicon, Inc., Beverly, MA). The vector plasmids used were pASNori2 and AAV-SNO648 for AAV-SNori.
PASNO648, AAV-SNO39 has pASNO39, AAV-HP
pAHPe2 / 3 for e2 / 3 and pAHPe2 for AAV-HPe2 / 3X
/ 3X. The helper plasmid used was pAAV / Ad (Samulskie
(1989) supra) or pRepCap2, which produced equivalent stock titers.

【0104】 アルカリゲルのサザンブロットにより、各ストックベクターの力価を以下のよ
うに確定した。10μlのストック稀釈液を2μlの10%SDSと混合し、100℃で10
分間加熱し、1.2%アルカリアガロースゲルを通して電気泳動処理し(Sambrook
、上記)、Hybon-N膜(Amersham, Buckinghamshire, England)上にブロットし
て、ベクター配列に関してプローブした。Molecular Dynamics PhosphorImager
400S(Sunnyvale, CA)を用いて同一ゲル上に存在する標準と比較することによ
り、各試料中に存在する全長線状ベクターDNAの量を確定し、この測定から、
ストック1ml当たりのベクターゲノム数を算出した。同一検定を用いて、10μl
の各勾配分画を電気泳動処理することにより、CsCl上のベクター粒子を位置
決定した。ストック1 ml当たりの無傷ベクターゲノム数は、ベクター粒子数に関
して用いられた値であり、これは典型的には>1011/mlであった。
The titer of each stock vector was determined by Southern blot on alkaline gel as follows. Mix 10 μl of the stock dilution with 2 μl of 10% SDS and add
Heated for 1.2 min and electrophoresed through a 1.2% alkaline agarose gel (Sambrook
, Supra), blotted on Hybon-N membranes (Amersham, Buckinghamshire, England) and probed for vector sequence. Molecular Dynamics PhosphorImager
Using 400S (Sunnyvale, CA) to determine the amount of full-length linear vector DNA present in each sample by comparison to a standard present on the same gel,
The number of vector genomes per ml of stock was calculated. 10 μl using the same assay
The vector particles on CsCl were located by electrophoresis of each of the gradient fractions. The number of intact vector genomes per ml of stock was the value used for the number of vector particles, which was typically> 10 11 / ml.

【0105】 D.DNA技法 New England BioLabs(Bevely, MA)、Boehringer Mannheim(Indianapolis,
IN)またはStratagene(La Jolla, CA)から酵素を入手し、メーカー推奨条件を
用いて、反応を実施した。プラスミド構築、DNA精製、サザンブロット分析お
よび細菌培養を、標準手法(Sambrook等、上記)により実施した。Qiagenカラム
(Chatsworth, CA)を用いてプラスミドを調製した。ABI PRISMシーケンシング
キット(Perkin Elmer, Foster City, CA)を用いてダイ−ターミネーターサイ
クルシーケンシングを実行し、Applied Biosystems Inc.シーケンサー(Foster
City, CA)で分析した。オリゴヌクレオチドは、Cruachem, Inc.(Dulles, VA)
からであった。
D. DNA techniques New England BioLabs (Bevely, MA), Boehringer Mannheim (Indianapolis, MA)
The enzyme was obtained from IN) or Stratagene (La Jolla, CA) and the reaction was performed using the manufacturer's recommended conditions. Plasmid construction, DNA purification, Southern blot analysis and bacterial culture were performed by standard techniques (Sambrook et al., Supra). Plasmids were prepared using Qiagen columns (Chatsworth, CA). Die-terminator cycle sequencing was performed using the ABI PRISM sequencing kit (Perkin Elmer, Foster City, CA) and applied to Applied Biosystems Inc. sequencer (Foster).
City, CA). Oligonucleotides are available from Cruachem, Inc. (Dulles, VA)
It was from.

【0106】 試料中の遊離端の結紮を防止するために高分子量ゲノムDNAを仔ウシ小腸ホ
スファターゼで消化することにより、組込みneo遺伝子を形質導入化HSNO3
9細胞から取り出し、加熱不活性化して、フェノールおよびクロロホルムで抽出
し、エタノールで沈澱させた。再懸濁化DNAをBamHIで消化し、フェノールお
よびクロロホルムで抽出して、エタノールで沈澱させた。その結果生じたDNA
断片を再懸濁し、T4DNAリガーゼを用いて14℃で一夜環化させて、エレクト
ロポレーションまたは高効率化学形質転換により大腸菌に移した。カナマイシン
プレート上での増殖により、細菌コロニーを選別した。
Transformation of the integrated neo gene with HSNO3 by digesting high molecular weight genomic DNA with calf intestinal phosphatase to prevent ligation of free ends in the sample.
Nine cells were removed, heat-inactivated, extracted with phenol and chloroform, and precipitated with ethanol. The resuspended DNA was digested with BamHI, extracted with phenol and chloroform, and precipitated with ethanol. The resulting DNA
Fragments were resuspended, cyclized overnight at 14 ° C. with T4 DNA ligase, and transferred to E. coli by electroporation or high efficiency chemical transformation. Bacterial colonies were selected by growth on kanamycin plates.

【0107】 細菌プラスミドとして回収された矯正化neo遺伝子のbp39およびbp648突然変異
のシーケンシングを、それぞれプライマー9606D(dATGGCTTTCTTGCCGCCA)
(配列番号1)および9607A(dATACGCTTGATCCGGCTAC)(配列番号2)を用
いて実施した。従来発表済の手法(Rossiter et al.(1991)“Detection of de
letions and point mutations.”In PCR. A practical approach, M.J.McPherso
n et al., eds.(Oxford, England:IRL Press), pp.67-83)の変法を用いて、
高分子量ゲノムDNAから、HPRTエキソン3配列を、以下のように増幅した
。2.1ピコモルの5プライマー(dCCTTATGAAACATGAGGGCAAAGG)(配列番号3)お
よび3プライマー(TGTGACACAGGCAGACTGTGGATC)(配列番号4)、6 mMMgSO 4 、1.25 mMの各デオキシヌクレオシドトリホスフェートおよび0.4単位のVentD
NAポリメラーゼ(New England Biolabs, Beverly, MA)を含有する20μlの反
応容量中の100 ngのゲノムDNAPCRを実施した。PTC−200サーモサイク
ラー(MJ Research, Watertown, MA)中で反応を実行し、変性を94℃で4.5分間
、その後94℃で30秒、61℃で50秒および72℃で2分間を30回実施し、次に72℃で5
分間最終重合させた。6μlの生成物をさらに、同一条件下で20回、100μl容量中
で増幅させ、メーカーのプロトコールにしたがってQIAquickキット(Qiagen, Ch
atsworth, CA)を用いてPCR生成物を精製し、75 ngの精製生成物を、プライ
マーdACCTACTGTTGCCACTA(配列番号5)とともにDNAシーケンシングに用いた
The bp39 and bp648 mutations in the corrected neo gene recovered as a bacterial plasmid
Was performed using primers 9606D (dATGGCTTTCTTGCCGCCA), respectively.
(SEQ ID NO: 1) and 9607A (dATACGCTTGATCCGGCTAC) (SEQ ID NO: 2)
It was carried out. A previously published method (Rossiter et al. (1991) “Detection of de
letions and point mutations. "In PCR. A practical approach, M.J.McPherso
n et al., eds. (Oxford, England: IRL Press), pp. 67-83)
From the high molecular weight genomic DNA, the HPRT exon 3 sequence was amplified as follows.
. 2.1 picomoles of 5 primers (dCCTTATGAAACATGAGGGCAAAGG) (SEQ ID NO: 3) and
And 3 primers (TGTGACACAGGCAGACTGTGGATC) (SEQ ID NO: 4), 6 mM MgSO Four , 1.25 mM of each deoxynucleoside triphosphate and 0.4 units of VentD
20 μl of the reaction containing NA polymerase (New England Biolabs, Beverly, MA)
A 100 ng genomic DNA PCR in an equivalent volume was performed. PTC-200 thermocycle
(MJ Research, Watertown, MA) and denaturation at 94 ° C for 4.5 minutes
30 times at 94 ° C. for 30 seconds, 61 ° C. for 50 seconds and 72 ° C. for 2 minutes, then 5 minutes at 72 ° C.
Final polymerization for minutes. Add 6 μl of the product further in the 100 μl volume 20 times under the same conditions.
With QIAquick kit (Qiagen, Chia) according to the manufacturer's protocol.
atsworth, CA) and purify 75 ng of the purified product.
Used for DNA sequencing with the marker dACCTACTGTTGCCACTA (SEQ ID NO: 5)
.

【0108】 E.遺伝子ターゲッティング検定 1日目に、96(Nunc, Naperville, IL)または48(Costar, Cambridge, MA)
ウエルプレート中でそれぞれ5 x 103または1 x 104HSNO39細胞/ウエルを
、あるいは48ウエルプレート中で2 x 104HT−1080細胞をプレート化する
ことにより、標準形質導入実験を実施した。2日目に、培地を取り換え、ベクタ
ーストック(DMEM中に調製)をウエルに付加した。MOIを算出して、オリ
ジナルプレート化以後の一細胞倍化を想定した。3日目に、各ウエルをトリプシ
ンで処理し、細胞を10 cm皿中でプレート化した。4日目、検定は各細胞株に関
して異なった。
E. Gene targeting assay On day 1, 96 (Nunc, Naperville, IL) or 48 (Costar, Cambridge, MA)
Standard transduction experiments were performed by plating 5 × 10 3 or 1 × 10 4 HSNO39 cells / well in well plates or 2 × 10 4 HT-1080 cells in 48 well plates, respectively. On day 2, the medium was changed and the vector stock (prepared in DMEM) was added to the wells. The MOI was calculated and one cell doubling after the original plate was prepared was assumed. On day 3, each well was treated with trypsin and cells were plated in 10 cm dishes. At day 4, the assay was different for each cell line.

【0109】 neo遺伝子矯正実験のために、各ウエルからの90%、9.5%および0.5%の細胞
を異なる皿中でプレート化した。4日目に、G418(1 mg/ml活性化合物)を9
0%および9.5%さらに付加し、3〜4日毎に培地を取り換えながら、10〜12日間
、選別を継続した。G418は0.5%皿には付加せず、これは、各オリジナルウ
エルからのコロニー形成単位(CFU)の総数に関する対照として役立てた。各
皿中に存在するコロニーを、クーマシーブリリアントブルーGで染色後に計数し
た。neo遺伝子矯正率を、G418耐性CFU/各オリジナルウエルに関する全
CFUの数値として算出した。
For neo gene correction experiments, 90%, 9.5% and 0.5% cells from each well were plated in different dishes. On day 4, G418 (1 mg / ml active compound) was added to 9
Sorting was continued for 10-12 days, with additional additions of 0% and 9.5%, changing the medium every 3-4 days. G418 was not added to the 0.5% dishes, which served as a control for the total number of colony forming units (CFU) from each original well. Colonies present in each dish were counted after staining with Coomassie Brilliant Blue G. The neo gene correction rate was calculated as the value of G418 resistant CFU / total CFU for each original well.

【0110】 HPRT実験のために、各ウエルからの細胞すべてを、3日目に10cm皿中にプ
レート化された後、10〜14日間選別なしで培養し、HPRT細胞中の既存HPR
Tタンパク質を排除させた。10〜14日培養後、HPRT突然変異率に有意差は認
められなかった。培地を3〜4日毎に取り換え、皿が高密度になりすぎたら、ト
リプシンで細胞を処理し、稀釈液を新しい皿中に入れた。この表現型発現期間後
、各培養の105、104および102細胞を新しい10 cm皿中でプレート化して、翌日、
6TG(5μg/ml)を105および104細胞皿に付加した。プレート化効率を算出す
るために用いたため、6TG選別は102細胞皿には適用しなかった。細胞をさら
に10日間培養し、クーマシーブリリアントブルーGで染色し、生存コロニーを計
数した。プレート化効率に関する矯正後、6TG耐性CFUのパーセントを確定
した。
For HPRT experiments, all cells from each well were plated in 10 cm dishes on day 3 and then cultured without sorting for 10-14 days to determine the existing HPR in HPRT cells.
The T protein was eliminated. After culturing for 10 to 14 days, no significant difference was found in the HPRT mutation rate. The medium was changed every 3-4 days, and if the dishes became too dense, the cells were treated with trypsin and the dilutions were placed in new dishes. After this phenotypic expression period, 10 5 , 10 4 and 10 2 cells from each culture were plated in new 10 cm dishes and the next day,
6TG the (5 [mu] g / ml) were added to 10 5 and 10 4 cells dish. Since used to calculate the plate efficiency, 6TG selection was not applied to the 10 2 cells dishes. Cells were cultured for an additional 10 days, stained with Coomassie Brilliant Blue G, and viable colonies counted. After correction for plating efficiency, the percentage of 6TG resistant CFU was determined.

【0111】 実施例1 アデノ随伴ウイルスベクターを用いた突然変異体neo遺伝子の矯正 本実施例は、アデノ随伴ウイルス(AAV)を基礎にしたベクターがヒト細胞
中の特異的染色体標的配列を効率的に修飾し得ることを立証する。 形質導入による遺伝子矯正を試験するためのマーカーとして、選別可能ネオマ
イシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子(neo)を用いた。これらの実験のため
に構築されたベクターは、AAVシャトルベクターAAV−SNori(図1A)
を基礎にしており、これは、細菌Tn5プロモーターおよびSV40初期プロモ
ーターの両方の制御下のneo遺伝子、ならびに大腸菌の安定複製を支持するp1
5Aプラスミド複製起点を含有する(Cozzarelli et al.(1968)Proc. Natl. A
cad. Sci. USA 60:992-999)。AAV2末端反復配列はこれらの内部配列と側面
を接し、ベクターゲノムの複製およびパッケージングに必要なシス−作用配列を
含有する(McLaughlin et al.(1988)J. Virol. 62:1963-1973; Samulski et a
l.上記)。AAV−SNoriにより形質導入される哺乳類細胞はG415に耐性
であり、取込みプロウイルスは、カナマイシン耐性を発現する細菌プラスミドと
して回収され得る。neo遺伝子のbp39(14ヌクレオチド挿入)およびbp648(3ヌ
クレオチド挿入)(bp1は翻訳開始コドンである)でAVV−SNoriベクター中
に突然変異を導入して、ベクターAAV−SNO39およびAAV−SNO64
8を生成した。両突然変異は、neo遺伝子機能を崩壊するが、しかし2つの突然
変異体遺伝子間の遺伝子矯正は機能性遺伝子を再生し、G418耐性を付与し得
る。
Example 1 Correction of Mutant Neo Gene Using Adeno-Associated Virus Vector This example demonstrates that an adeno-associated virus (AAV) -based vector can efficiently target specific chromosomal target sequences in human cells. Prove that it can be modified. The selectable neomycin phosphotransferase gene (neo) was used as a marker to test gene correction by transduction. The vector constructed for these experiments was the AAV shuttle vector AAV-SNori (FIG. 1A).
Based on the neo gene under the control of both the bacterial Tn5 promoter and the SV40 early promoter, as well as p1 which supports stable replication in E. coli.
Contains the 5A plasmid origin of replication (Cozzarelli et al. (1968) Proc. Natl. A
cad. Sci. USA 60: 992-999). The AAV 2 terminal repeat flanks these internal sequences and contains the cis-acting sequences necessary for vector genome replication and packaging (McLaughlin et al. (1988) J. Virol. 62: 1963-1973; Samulski). et a
l. above). Mammalian cells transduced by AAV-SNori are resistant to G415, and the uptake provirus can be recovered as a bacterial plasmid expressing kanamycin resistance. Mutations were introduced into the AVV-SNori vector at bp39 (14 nucleotide insertion) and bp648 (3 nucleotide insertion) (bp1 is the translation initiation codon) of the neo gene, resulting in vectors AAV-SNO39 and AAV-SNO64.
8 was generated. Both mutations disrupt neo gene function, but genetic correction between the two mutant genes can regenerate the functional gene and confer G418 resistance.

【0112】 モデルヒト系としてHeLa細胞を用いて、AAVベクターによる遺伝子矯正
を試験した。ヒグロマイシン選別可能マーカーによるこの断片の同時トランスフ
ェクションにより、AAV−SNO39ゲノム(末端反復配列を欠く)の内部部
分の取込みコピーを含有するHeLa細胞株を作製した(実験手法参照)。いく
つかのヒグロマイシン耐性クローンを単離し、サザン分析により突然変異体neo
遺伝子カセットの存在に関してスクリーニングした。HSNO39と呼ばれる一
細胞株は、異なる位置に組み込まれたneoカセットの3無傷コピー/細胞を含有
すると考えられ、さらなる実験のために選別した。
Gene correction with AAV vectors was tested using HeLa cells as a model human system. Cotransfection of this fragment with a hygromycin selectable marker generated a HeLa cell line containing an integrated copy of the internal portion of the AAV-SNO39 genome (lacking terminal repeats) (see Experimental Procedures). Several hygromycin resistant clones were isolated and the mutant neo was analyzed by Southern analysis.
Screened for the presence of the gene cassette. One cell line, designated HSNO39, was thought to contain 3 intact copies / cell of the neo cassette integrated at different locations and was selected for further experiments.

【0113】 A.neo遺伝子矯正頻度 HSNO39細胞をAAV−SNO648ベクターストックに感染させて、ト
リプシンで処理し、翌日、異なる稀釈液でプレート化した後、感染後2日目に、
G418中で選別した。試料中のコロニー形成単位の総数を確定するために、選
別せずに、稀釈液を増殖させた。ベクターゲノムを取り込むことによる突然変異
体染色体neo遺伝子の矯正を、G418に対して耐性のコロニーの分数として測
定した。表1に示すように、AAV−SNO648による感染後、約0.1%のH
SNO39細胞がG418に耐性であった。これは、いくつかの細胞が不適正発
現レベルで無症候化遺伝子を含有し得るので、最小neo遺伝子矯正率を表す。A
AV−SNO648によるHeLa細胞の感染はG418耐性コロニーにを産生
せず、これはベクター中のbp648突然変異の復帰が検出可能率で起きなかったこ
とを立証する。同様に、G418耐性コロニーは非感染HSNO39細胞または
AAV−SNO39感染HSNO39細胞では検出されず、これは、染色体bp39
突然変異の復帰が起きなかったことを示す。機能性neo遺伝子を含有し、非相同
組換えにより無作為染色体位置に組込み得るAAV−SNoriベクターによる形
質導入後、約0.6%のHeLa細胞がG418に耐性であった。したがって、neo
遺伝子矯正率は、同様のベクターの無作為ベクター取込み率の約5分の1であっ
た。
A. neo Gene Correction Frequency HSNO39 cells were infected with AAV-SNO648 vector stock, treated with trypsin, plated the next day with different dilutions, and 2 days after infection,
Sorted in G418. The dilutions were grown without sorting to determine the total number of colony forming units in the sample. Correction of the mutant chromosomal neo gene by incorporating the vector genome was measured as the fraction of colonies resistant to G418. As shown in Table 1, about 0.1% H after infection with AAV-SNO648.
SNO39 cells were resistant to G418. This represents a minimal neo gene correction rate, as some cells may contain asymptomatic genes at inappropriate expression levels. A
Infection of HeLa cells with AV-SNO648 did not produce G418 resistant colonies, demonstrating that reversion of the bp648 mutation in the vector did not occur at a detectable rate. Similarly, G418 resistant colonies were not detected in uninfected or AAV-SNO39 infected HSNO39 cells, indicating that chromosome bp39
Indicates that no reversion of the mutation occurred. After transduction with an AAV-SNori vector containing a functional neo gene and being able to integrate at random chromosomal locations by non-homologous recombination, approximately 0.6% of HeLa cells were resistant to G418. Therefore, neo
The rate of gene correction was about one-fifth of the rate of random vector uptake of similar vectors.

【0114】[0114]

【表1】 [Table 1]

【0115】 B.染色体neo遺伝子の構造 AAV−SNO648でHSNO39細胞を感染させることにより得られたい
くつかのG418耐性コロニーを単離し、約2 x 107細胞に展開させて、サザン
ブロットにより分析した。BamHIで消化後、親HSNO39細胞からのゲノムD
NAは、2.7、5.0および>20 kbの3つの主要neo−ハイブリダイズ化帯域を含有
したが、これはneo遺伝子カセットの3つの組込みコピーを表す(図1B)。2.7
kbのBamHI neo断片を用いて、同時トランスフェクションによりHSNO39株
を生成した。不鮮明な8.0 kb帯域も1未満/細胞で観察されたが、これは、HS
柄縫うO39細胞のサブセット中のBamHI部位の1つでのメチルかまたは突然変
異によるものと思われる。11のHSNO39/AAV−SNO648 G418
耐性クローンのうちの4つ(1、2、9および10)は、親株と同一の3つの主
帯域を含有したが、付加断片は伴わなかった。クローン4および5の8.0 kb帯域
は、親株における同一サイズの不鮮明な帯域を表す。クローンのうちの4つに、
新規の帯域が観察されたが、これは、無作為ベクター取込みがベクターに曝露さ
れた細胞のサブセットにも起きたことを示唆する。3つのクローンは、親株に存
在する帯域を有さず(3、4および7)、これは、これらのクローン中に新規の
帯域が観察されなかったので、再配列というよりむしろBamHI部位の修飾により
説明され得る。ベクターと染色体neoカセット間の相同は、BamHI部位にまで及び
、ベクターDNAによるこの部位での染色体配列のそのような修飾は、その部位
を破壊しなかった。これらの結果は、単離されたG418耐性クローンの大多数
が、ベクター取込みによる付加的再配列を伴わずに、少なくとも1つの矯正化ne
o遺伝子を含有したことを実証する。
B. Chromosomal neo gene structure Several G418 resistant colonies obtained by infecting HSNO39 cells with AAV-SNO648 were isolated, expanded to approximately 2 x 10 7 cells, and analyzed by Southern blot. Genome D from parental HSNO39 cells after digestion with BamHI
NA contained three major neo-hybridization bands of 2.7, 5.0 and> 20 kb, representing three integrated copies of the neo gene cassette (FIG. 1B). 2.7
The HSNO39 strain was generated by co-transfection using a kb BamHI neo fragment. A blurred 8.0 kb band was also observed at less than 1 / cell, but this was due to HS
It is likely due to a methyl or mutation at one of the BamHI sites in a subset of stalk-sewn O39 cells. 11 HSNO39 / AAV-SNO648 G418
Four of the resistant clones (1, 2, 9, and 10) contained the same three major bands as the parent strain, but without additional fragments. The 8.0 kb band for clones 4 and 5 represents a smeared band of the same size in the parent strain. For four of the clones,
A new band was observed, suggesting that random vector uptake also occurred in a subset of cells exposed to the vector. The three clones did not have the bands present in the parent strain (3, 4 and 7), which was due to the modification of the BamHI site rather than rearrangement since no new bands were observed in these clones. Can be explained. The homology between the vector and the chromosomal neo cassette extended to the BamHI site, and such modification of the chromosomal sequence at this site by vector DNA did not destroy that site. These results indicate that the majority of the isolated G418 resistant clones had at least one corrected neglected without additional rearrangement due to vector incorporation.
o Demonstrates that the gene was included.

【0116】 C.矯正化neo遺伝子の配列 遺伝子矯正工程の忠実度を査定するために、細菌プラスミド中のいくつかの矯
正化neo遺伝子を回収し、関連領域をシーケンシングした。HSNO39細胞中
に存在するneo遺伝子カセットおよびAAV−SNO648ベクターは、大腸菌
中でカナマイシン耐性を複製し、付与し得る(図1A)が、これにより細菌プラ
スミドとして矯正化neo遺伝子を回収し得る。図1Bに示したG418耐性HS
NO39/AAV−SNO648クローンからの染色体DNAをBamHIで消化し
、DNAリガーゼで環化して、細菌中に移し、これを次に、カナマイシン耐性に
関して選別した。表2に示したように、矯正化neo遺伝子を7/11クローンか
ら細菌プラスミドとして回収した。残りの4クローンからプラスミドを回収する
さらに持続的な試みもうまくいった。これらの細菌から単離したプラスミドをBa
mHIで消化して、ユニークな部位を有するものだけが正しいとみなした。2.7 kb
プラスミドを7つのクローンの各々から回収し、制限消化により、環化BamHI断
片は、bp39突然変異の非存在以外は、HSNO39を産生するために用いたもの
と同一であると考えた。二次20 kbプラスミドもクローン11から回収したが、
これは、サザンブロットで観察された高分子量帯域に対応すると思われた。明ら
かに、この細胞株中に存在する少なくとも2つのneo遺伝子は矯正されていた。
回収プラスミドは、BsiEIによる消化に基づいて、野生型neo遺伝子を含有したが
、これは、bp39及びbp648突然変異を同定し得る(図1A参照)。
C. Sequence of the corrected neo gene To assess the fidelity of the gene correction process, several corrected neo genes in bacterial plasmids were recovered and the relevant regions were sequenced. The neo gene cassette and the AAV-SNO648 vector present in HSNO39 cells can replicate and confer kanamycin resistance in E. coli (FIG. 1A), which allows recovery of the corrected neo gene as a bacterial plasmid. G418 resistant HS shown in FIG. 1B
Chromosomal DNA from the NO39 / AAV-SNO648 clone was digested with BamHI, circularized with DNA ligase and transferred into bacteria, which were then screened for kanamycin resistance. As shown in Table 2, the corrected neo gene was recovered as a bacterial plasmid from the 7/11 clone. More persistent attempts to recover plasmids from the remaining four clones have been successful. Plasmids isolated from these bacteria were
Only those with unique sites digested with mHI were considered correct. 2.7 kb
Plasmids were recovered from each of the seven clones and, by restriction digestion, the cyclized BamHI fragment was considered identical to that used to produce HSNO39 except for the absence of the bp39 mutation. A secondary 20 kb plasmid was also recovered from clone 11, but
This appeared to correspond to the high molecular weight band observed on the Southern blot. Clearly, at least two neo genes present in this cell line were corrected.
The recovered plasmid contained the wild type neo gene based on digestion with BsiEI, which could identify bp39 and bp648 mutations (see FIG. 1A).

【0117】[0117]

【表2】 [Table 2]

【0118】 各回収プラスミドのbp39およびbp648突然変異周囲の領域をシーケンシングし
た。各領域から200 bpより大きい配列を得たが、すべての場合に、その配列は野
生型neo遺伝子の配列と正確に対応した。したがって、遺伝子矯正工程は、染色
体bp39突然変異に存在する14のヌクレオチド挿入の精密な欠失をもたらし、付
加的遺伝子変化を伴わず、そしてベクター中に存在するbp648突然変異の挿入を
伴わなかった。しかしながら、我々の検定は機能性neo遺伝子の存在を要したた
めに、neo遺伝子機能を崩壊したターゲッティング事象中に作製された付加的突
然変異はすべて、我々の分析からは排除した。
The regions around the bp39 and bp648 mutations of each recovered plasmid were sequenced. Sequences greater than 200 bp were obtained from each region, but in all cases the sequences corresponded exactly to the sequence of the wild type neo gene. Thus, the gene correction step resulted in the precise deletion of the 14 nucleotide insertion present in the chromosomal bp39 mutation, without additional genetic changes, and without the insertion of the bp648 mutation present in the vector. However, because our assay required the presence of a functional neo gene, any additional mutations created during the targeting event that disrupted neo gene function were excluded from our analysis.

【0119】 実施例2 AAVベクターによるヒトHPRT遺伝子の修飾 ヒトヒポキサンチンホスホリボシルトランスフェラーゼ遺伝子座(HPRT)
でのAAVベクターによる遺伝子矯正も調べた。HPRT遺伝子は、HPRT-
細胞が6−チオグアニン(6TG)の存在下での増殖により選別され得るため、
しばしば、突然変異を調べるために用いられるが、単一コピーX−連鎖遺伝子座
でのそのような突然変異誘発は、二倍体雄細胞で測定し得る。この細胞株は偽二
倍体雄核型を有する(Rasheed et al.(1974)Cancer 33:1027-1033)ため、そ
してHPRT遺伝子ターゲッティング実験に従来用いられている(Pikaart et a
l.(1992)Mol. Cell. Biol. 12:5785-92; Zheng et al.(1991)Proc. Natl. A
cad. Sci. USZ 88:8067-71)ために、HT−1080ヒト繊維肉腫細胞を用いて
、HPRT遺伝子での遺伝子ターゲッティングを調べた。
Example 2 Modification of Human HPRT Gene by AAV Vector Human Hypoxanthine Phosphoribosyltransferase Locus (HPRT)
AAV vector gene correction was also examined. HPRT gene, HPRT -
Since cells can be sorted by growth in the presence of 6-thioguanine (6TG),
Often used to check for mutations, such mutagenesis at a single copy X-linked locus can be measured in diploid male cells. This cell line has a pseudodiploid male karyotype (Rasheed et al. (1974) Cancer 33: 1027-1033) and is conventionally used for HPRT gene targeting experiments (Pikaart et a.
l. (1992) Mol. Cell. Biol. 12: 5785-92; Zheng et al. (1991) Proc. Natl. A
cad. Sci. USZ 88: 8067-71), HT-1080 human fibrosarcoma cells were used to examine gene targeting at the HPRT gene.

【0120】 エキソン2および3を包含するヒトHPRT遺伝子座の領域を含有するAAV
ベクターを用いて、特異的突然変異をHT−1080細胞のHPRT遺伝子中に
導入した(図2A)。AAV−HPe2/3ベクターは野生型ゲノム配列を含有
し、一方、AAV−HPe2/3Xベクターはエキソン3中に4つのヌクレオチ
ド挿入を含有し、これがHPRTコード配列中に読取枠を生じる。HT−108
0細胞を両ベクターで感染させて、既存のHPRTタンパク質の排除を可能にす
るために選別せずに一定期間細胞を培養後(実験手法の項参照)、6TG耐性に
関して選別した。図3に示したように、突然変異体AAV−HPe2/3Xベク
ターに感染した約1/2000のHT−1080細胞が6TG耐性であった。これは、
HT−1080細胞が均一に二倍体でなく、付加的X染色体を含有し得ない(Ra
sheed等、上記)ので、最小HPRT遺伝子修飾頻度を表す。AAV−HPe2
/3Xベクターターゲッティング頻度は、バックグラウンド突然変異率の約30倍
であった。野生型ベクターによる感染は、バックグラウンドより高いHPRT突
然変異率を生じなかった。
AAV containing a region of the human HPRT locus encompassing exons 2 and 3
Using the vector, specific mutations were introduced into the HPRT gene of HT-1080 cells (FIG. 2A). The AAV-HPe2 / 3 vector contains the wild-type genomic sequence, while the AAV-HPe2 / 3X vector contains a four nucleotide insertion in exon 3, which creates an open reading frame in the HPRT coding sequence. HT-108
0 cells were infected with both vectors and cells were cultured for a period of time without sorting to allow for elimination of pre-existing HPRT protein (see Experimental Procedures) before being sorted for 6TG resistance. As shown in FIG. 3, about 1/2000 HT-1080 cells infected with the mutant AAV-HPe2 / 3X vector were 6TG resistant. this is,
HT-1080 cells are not uniformly diploid and cannot contain additional X chromosomes (Ra
sheed et al., supra), and thus represents the minimum HPRT gene modification frequency. AAV-HPe2
The / 3X vector targeting frequency was approximately 30 times the background mutation rate. Infection with the wild-type vector did not result in a higher HPRT mutation rate than background.

【0121】 AAV−HPe2/3Xによる感染後に単離されたいくつかの6TG耐性クロ
ーンのサザン分析は、ベクター突然変異が染色体HERT遺伝子座に導入された
ことを確証した。図2Bは、HindIIIによる消化の結果を示すが、これは、ベク
ター配列の外側を切断し、HT−1080中細胞にエキソン2および3を含有す
る6.8 kb染色体断片を生成する。この帯域は、分析したクローンのすべてに置い
て未変更で、これは、この領域における大きい再配列の非存在を実証する。5つ
の株が付加的帯域を含有したが、これは無作為ベクター取込みによるものと思わ
れる。PvuIによるさらなる消化は、10/13のクローンが、染色体へのベクターPvu
I部位挿入突然変異の移動から予測される2.2 kb帯域を含有した(図2C)。今
日まで、AAV−HPe2/3Xに感染した24の個々の6TG耐性HT−108
0クローンを分析したが、このうち18個が、サザン分析で測定した場合に、予測
されるPvuI部位挿入を有した。これらのクローンのうちの6つのゲノムDNAか
らのエキソン3を増幅するためにポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を用い、そし
てPCR生成物をシーケンシングした(実験手法の項参照)。少なくとも330 bp
の疑わしい配列が各クローンから得られ、エキソン3のすべてを包含していた。
すべての場合に、エキソン3中の予測された4つのヌクレオチド挿入以外は、全
配列が発表されたHPRT配列と同一であった。付加的ベクター組込み事象を伴
わないクローンをシーケンシングして、非連鎖ベクターの増幅を回避した。親H
T−1080細胞株からの配列は、この挿入突然変異を含有しなかった。
[0121] Southern analysis of several 6TG resistant clones isolated after infection with AAV-HPe2 / 3X confirmed that a vector mutation was introduced at the chromosomal HERT locus. FIG. 2B shows the results of digestion with HindIII, which cuts outside the vector sequence and produces a 6.8 kb chromosomal fragment containing exons 2 and 3 in HT-1080 cells. This band is unchanged in all of the clones analyzed, which demonstrates the absence of large rearrangements in this region. Five strains contained additional bands, likely due to random vector incorporation. Further digestion with PvuI resulted in 10/13 clones
It contained a 2.2 kb band predicted from the migration of the I site insertion mutation (FIG. 2C). To date, 24 individual 6TG resistant HT-108 infected with AAV-HPe2 / 3X.
Of the 0 clones analyzed, 18 had the expected PvuI site insertion as determined by Southern analysis. The polymerase chain reaction (PCR) was used to amplify exon 3 from genomic DNA of six of these clones, and the PCR products were sequenced (see Experimental Procedures). At least 330 bp
Suspected sequence was obtained from each clone and encompassed all of exon 3.
In all cases, except for the predicted four nucleotide insertion in exon 3, the entire sequence was identical to the published HPRT sequence. Clones without additional vector integration events were sequenced to avoid amplification of unlinked vectors. Parent H
Sequences from the T-1080 cell line did not contain this insertion mutation.

【0122】 実施例3 遺伝子矯正に及ぼすベクター投与の影響 HSNO39細胞中の突然変異体neo遺伝子を、一連の感染他重度を用いて、
AAV−SNO648ベクターで矯正した。図4は、感染ベクターゲノム/細胞
対矯正化neo遺伝子を有する細胞のパーセントとしてプロットしたいくつかの実
験結果を示す。遺伝子矯正率は、40〜2 x 106ベクター粒子/細胞のベクター用
量の増大に伴って、約0.001から0.1%より高い値に増大した。これらの結果は、
遺伝子矯正反応が、細胞に侵入するベクター分子の数により限定されることを示
唆する。
Example 3 Effect of Vector Administration on Gene Correction The mutant neo gene in HSNO39 cells was transformed using a series of
Corrected with AAV-SNO648 vector. FIG. 4 shows the results of some experiments plotted as percent of infected vector genome / cell versus cells with the corrected neo gene. Gene correction rates increased from about 0.001 to greater than 0.1% with increasing vector dose of 40-2 x 10 6 vector particles / cell. These results
This suggests that the gene correction response is limited by the number of vector molecules that enter the cell.

【0123】 実施例4 形質導入およびトランスフェクション遺伝子矯正率の比較 AAV−SNO648ベクターストックを形質導入させたHSNO39細胞、
または全AAV−SNO648ゲノムを含有するプラスミドpASNO648で
トランスフェクトしたHSNO39細胞におけるneo遺伝子矯正率を比較した(
図5)。形質導入率は、トランスフェクションにより得られた場合の少なくとも
400倍であった。HSNO39細胞株と同一突然変異を含有するpASNO39
プラスミドを用いたさらなるトランスフェクション実験はpASNO648と同
様の結果を示したが、これはpASNO648の遺伝子矯正率が相同対合という
よりむしろ、実際には変異復帰によるものであったことを示唆する。したがって
、形質導入による相同対合率は、トランスフェクションにより得られる場合の40
0倍よりはるかに大きかった。この差異に関して考え得る一つの説明は、プラス
ミド取込みがトランスフェクト化細胞の小部分でのみ起きるが、一方、ベクター
ゲノムはすべての細胞に侵入すると思われるというものである。HSNO39細
胞の安定トランスフェクション効率は、pASNori2によるトランスフェクシ
ョンで確定した場合、約7%であったが、これは、それが機能性neo遺伝子を含有
する以外は、pASNO648と同一である。おそらく、さらに高いパーセンテ
ージの細胞でさえ、一時的にトランスフェクトされた。7%のトランスフェクト
化細胞が機能性プラスミド分子を含有したという、そしてすpASNO648を
トランスフェクトすることにより得られたG418耐性コロニーのすべてが相同
対合によるものであったという保存的仮定が成された後でも、遺伝子矯正率は、
形質導入化細胞では、プラスミドDNAを組み入れた細胞の亜集団で観察された
ものの30倍以上である(1.7 x 10-3対5.7 x 10-5)。
Example 4 Comparison of Transduction and Transfection Gene Correction Rates HSNO39 cells transduced with AAV-SNO648 vector stock,
Alternatively, the neo gene correction rates in HSNO39 cells transfected with plasmid pASNO648 containing the entire AAV-SNO648 genome were compared (
(Fig. 5). Transduction rates are at least as high as those obtained by transfection.
It was 400 times. PASNO39 containing the same mutation as the HSNO39 cell line
Further transfection experiments with the plasmid showed similar results to pASNO648, suggesting that the rate of gene correction of pASNO648 was actually due to mutation reversion rather than homologous pairing. Therefore, the homologous pairing rate by transduction is 40% as obtained by transfection.
It was much larger than 0 times. One possible explanation for this difference is that plasmid uptake occurs only in a small portion of transfected cells, while the vector genome appears to invade all cells. The stable transfection efficiency of HSNO39 cells, as determined by transfection with pASNori2, was about 7%, which is identical to pASNO648 except that it contains a functional neo gene. Perhaps even higher percentages of cells were transiently transfected. A conservative assumption was made that 7% of the transfected cells contained a functional plasmid molecule and that all of the G418 resistant colonies obtained by transfecting pASNO648 were due to homologous pairing. Even after
In transduced cells, it is more than 30 times that observed in a subpopulation of cells incorporating plasmid DNA (1.7 x 10-3 vs 5.7 x 10-5 ).

【0124】 実施例5 正常ヒト繊維芽細胞におけるHPRT遺伝子の修飾 5 x 104の正常ヒト繊維芽細胞/ウエルを24ウエルプレート中でプレート化す
ることにより、標準形質導入実験を実施した。2日目に、培地を取り換え、ベク
ターストック(AAV−HPe2/3またはAAV−HPe2/3X、DMEM
中に調製)をウエルに付加した。3日目に、各ウエルをトリプシンで処理し、細
胞を10 cm皿中でプレート化した。4日目、各ウエルからの細胞すべてを培養し
たが、HPRT細胞中の既存のHPRTタンパク質を除去させるために12〜14日
間選別をしなかった。3〜4日毎に培地を取り換え、細胞の密度が高すぎるよう
になったら、トリプシンで細胞を処理し、稀釈液を新しい皿中に入れた。この表
現型発現期間後、各培養の105、104および102細胞を新しい10 cm皿中でプレート
化して、翌日、6TG(10Tg/ml)を105および104細胞皿に付加した。プレート
化効率を算出するために用いたため、6TG選別は102細胞皿には適用しなかっ
た。細胞をさらに10日間培養し、クーマシーブリリアントブルーGで染色し、生
存コロニーを計数した。プレート化効率に関する矯正後、6TG耐性CFUのパ
ーセントを確定した。4つの異なる正常繊維芽細胞株を調べた。MHF1、MH
F2およびMHF3は正常雄からであり、FHF1は正常雌からであった。
Example 5 Modification of HPRT Gene in Normal Human Fibroblasts A standard transduction experiment was performed by plating 5 × 10 4 normal human fibroblasts / well in a 24-well plate. On day 2, the medium was changed and the vector stock (AAV-HPe2 / 3 or AAV-HPe2 / 3X, DMEM
Was prepared) was added to the wells. On day 3, each well was treated with trypsin and cells were plated in 10 cm dishes. On day 4, all cells from each well were cultured, but were not sorted for 12-14 days to remove existing HPRT protein in HPRT cells. The medium was changed every 3-4 days, and when the cell density became too high, the cells were treated with trypsin and the dilution was placed in a new dish. After this phenotypic expression period, 10 5 , 10 4 and 10 2 cells of each culture were plated in fresh 10 cm dishes and the next day 6TG (10 Tg / ml) was added to the 10 5 and 10 4 cell dishes. Since used to calculate the plate efficiency, 6TG selection was not applied to the 10 2 cells dishes. Cells were cultured for an additional 10 days, stained with Coomassie Brilliant Blue G, and viable colonies counted. After correction for plating efficiency, the percentage of 6TG resistant CFU was determined. Four different normal fibroblast cell lines were examined. MHF1, MH
F2 and MHF3 were from normal males and FHF1 was from normal females.

【0125】 図6に示したように、HPRT遺伝子の修飾は、感染ウイルスゲノム数/細胞
に比例した。修飾は、4つの繊維芽細胞株すべてのHPRT遺伝子中に導入され
た(図7)。 実施例1〜5の要約 これらの実施例は、アデノ随伴ウイルス(AAV)を基礎にしたベクターが効
率的且つ特異的に脊椎動物染色体標的配列を修飾することを実証する。組み込ま
れたネオマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子および正常X連鎖ヒポキサン
チンホス堀越し流トランスフェラーゼ遺伝子はともに、AAVベクターにより標
的化された。部位特異的遺伝子修飾は、全細胞集団の>0.1%に導入され、トラ
ンスフェクションにより達成されるよりも有意に高い比率であって、修飾は、正
常一次細胞中に導入され得る。大多数の修飾化細胞がその他の検出可能遺伝子変
化を含有せず、DNAシーケンシングは、工程の高忠実度を実証した。これらの
結果は、パルボウイルスベクターが、広範囲の種々の脊椎動物細胞のゲノムDN
A中に特異的遺伝子変化を導入するのに有用であることを示唆する。
As shown in FIG. 6, modification of the HPRT gene was proportional to the number of infected virus genomes / cell. The modification was introduced into the HPRT gene of all four fibroblast cell lines (FIG. 7). Summary of Examples 1-5 These examples demonstrate that adeno-associated virus (AAV) based vectors efficiently and specifically modify vertebrate chromosome target sequences. Both the integrated neomycin phosphotransferase gene and the normal X-linked hypoxanthine phos-overflow transferase gene were targeted by the AAV vector. Site-specific genetic modifications can be introduced into normal primary cells, with> 0.1% of the total cell population being introduced and at a significantly higher rate than achieved by transfection. DNA sequencing demonstrated high fidelity of the process, with the majority of modified cells containing no other detectable genetic alterations. These results indicate that the parvovirus vector is capable of transfecting genomic DN in a wide variety of
It suggests that it is useful for introducing specific genetic changes into A.

【0126】 実施例6 遺伝子ターゲッティング効率を確定するための検定系 本実施例は、遺伝子ターゲッティング効率の確定系を記載する。本系は、細胞
中に標的遺伝子座を導入するための二シストロン性レトロウイルスベクターを使
用する。用いられる戦略は、図8に説明されている。
Example 6 Assay System for Determining Gene Targeting Efficiency This example describes a system for determining gene targeting efficiency. This system uses a bicistronic retroviral vector to introduce a target locus into cells. The strategy used is illustrated in FIG.

【0127】 A.アルカリ性ホスファターゼ遺伝子の矯正 本実験では、ヒト胎盤アルカリ性ホスファターゼ(AP)レポーター遺伝子を
用いた。LAPSNレトロウイルスベクターは、ネズミ白血病ウイルス(MLV
)LTRの制御下のAP遺伝子、および内部SV40初期プロモーターの制御下
のネオマイシン耐性遺伝子(neo)を含有した(Miller et al.(1994)Proc. Na
tl. Acad. Sci. USA 91:78-82)。このベクターを、AP読取枠のヌクレオチド3
75に4 bp欠失を有するよう工学処理して、ベクターLAP375(△4)SNを
作製するか、またはヌクレオチド961に2 bp欠失を有するよう工学処理して、ベ
クターLAP961(△2)SNを作製した(図8)。テナガザル白血病ウイル
ス(GALV)エンベロープ中の偽型ベクター粒子を用いて、PG13細胞の一
過性トランスフェクションにより、レトロウイルスベクターストックを調製した
(Miller et al.(1991)J. Virol. 65:2220-2224)この偽型はヒト細胞の効率
的感染を可能にする。正常一次ヒト繊維芽細胞を、LAP375(△4)SN/
PG13を用いて形質導入し、G418中で選別した。5,000より多い個々の形
質導入化細胞由来のポリクローナル集団を得たが、この各々は、おそらく、レト
ロウイルス標的遺伝子座の異なる単一コピー組込み部位を含有した。
A. Correction of Alkaline Phosphatase Gene In this experiment, a human placental alkaline phosphatase (AP) reporter gene was used. The LAPSN retroviral vector is a murine leukemia virus (MLV)
) Containing the AP gene under the control of the LTR and the neomycin resistance gene (neo) under the control of the internal SV40 early promoter (Miller et al. (1994) Proc. Na).
tl. Acad. Sci. USA 91: 78-82). This vector is replaced by nucleotide 3 of the AP reading frame.
Engineered with a 4 bp deletion at 75 to create the vector LAP375 (△ 4) SN, or engineered with a 2 bp deletion at nucleotide 961 to create the vector LAP961 (△ 2) SN. (FIG. 8). Retroviral vector stocks were prepared by transient transfection of PG13 cells using pseudotyped vector particles in the gibbon ape leukemia virus (GALV) envelope (Miller et al. (1991) J. Virol. 65: 2220-). 2224) This pseudotype allows for efficient infection of human cells. Normal primary human fibroblasts were isolated from LAP375 (# 4) SN /
Transduced with PG13 and selected in G418. Polyclonal populations from more than 5,000 individual transduced cells were obtained, each of which probably contained a different single copy integration site at the retroviral target locus.

【0128】 AP遺伝子の5’部分を含有するAAVベクターAAV−5’APBssを調
製した(pLAPSNからの2486 bp BssHII制限断片;図9参照)。LAP37
5(△4)SNを含有する繊維芽細胞集団を、1,200ベクター粒子/細胞のMO
IでAAV−5’APBssベクターに感染させ、細胞を培養して、感染後の異
なる時期にAP発現に関して染色した。
An AAV vector AAV-5′APBss containing the 5 ′ portion of the AP gene was prepared (2486 bp BssHII restriction fragment from pLAPSN; see FIG. 9). LAP37
5 (△ 4) SN-containing fibroblast population was transformed with an MO of 1,200 vector particles / cell.
The AAV-5'APBss vector was infected with I and cells were cultured and stained for AP expression at different times after infection.

【0129】 図10に示したように、AP+細胞病巣の数は培養期間中に増大し、大型AP+ 病巣のみが予測より遅れて出現した。1〜2AP+(おそらくは最新遺伝子ター
ゲッティング事象を反映)小病巣の数も、時間とともに増大し、このことは、遺
伝子矯正が全培養期間中起こり続けることを示唆する。これは、AAVベクター
ゲノムはヒト繊維芽細胞中でエピソーム分子として数日間存続するので、意外で
はない(Russell et al.(1994)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:8915-8919)
。AP+細胞は、レトロウイルス標的を含有しない細胞中でも、AAVベクター
を受容しない細胞でも観察されなかった。これらの制御は、AP陽性の供給源と
しての復帰突然変異を妨げる。遺伝子ターゲッティング事象の絶対数は、等価M
OIで、正常ヒト繊維芽細胞を用いたHPRTターゲッティング実験で得られる
ものと同様で(Russell and Hirata(1998)Nat. Genet. 18:325-330)、これは
本実験においては相対的に低かった。したがって、これらの結果は、AAVベク
ターにより遺伝子矯正を測定するための便利な検定として正常ヒト細胞で用いら
れ得る。
As shown in FIG. 10, the number of AP + cell foci increased during the culture period, with only large AP + foci appearing later than expected. The number of small foci (possibly reflecting recent gene targeting events) 1-2 AP + also increased over time, suggesting that gene correction continues to occur throughout the entire culture period. This is not surprising since the AAV vector genome persists in human fibroblasts as episomal molecules for several days (Russell et al. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 8915-8919).
. AP + cells were not observed in cells that did not contain the retroviral target or in cells that did not receive the AAV vector. These controls prevent reversion as a source of AP positivity. The absolute number of gene targeting events is equivalent to M
OI, similar to that obtained in HPRT targeting experiments using normal human fibroblasts (Russell and Hirata (1998) Nat. Genet. 18: 325-330), which was relatively low in this experiment. . Thus, these results can be used in normal human cells as a convenient assay for measuring gene correction with AAV vectors.

【0130】 B.neo遺伝子の矯正および取り出し 本実験では、正常ヒト細胞中の突然変異体neo遺伝子での遺伝子矯正を試験し
た。レトロウイルスベクターMLV−LHSNO39を用いて、突然変異体neo
遺伝子を正常ヒト繊維芽細胞中に導入した。MLV−LHSNO39は、機能性
ヒグロマイシン耐性遺伝子およびコード配列のbp39に挿入突然変異を有するneo
遺伝子を含有した。ベクターは、p15A細菌プラスミド複製起点およびneo遺
伝子を制御する原核生物プロモーターも含有し、これにより、カナマイシンまた
はネオマイシンに対する耐性を付与する細菌プラスミドとして矯正化プロウイル
スを回収し得た。
B. Correction and removal of neo gene In this experiment, we tested gene correction with a mutant neo gene in normal human cells. Using the retroviral vector MLV-LHSNO39, the mutant neo
The gene was introduced into normal human fibroblasts. MLV-LHSNO39 has a functional hygromycin resistance gene and neo having an insertion mutation at bp39 of the coding sequence.
The gene was contained. The vector also contained a p15A bacterial plasmid origin of replication and a prokaryotic promoter controlling the neo gene, which allowed the recovery of the corrected provirus as a bacterial plasmid conferring resistance to kanamycin or neomycin.

【0131】 MLV−LHSNO39を用いて、正常ヒト繊維芽細胞を形質導入し、ヒグロ
マイシン耐性細胞を選別した。次にこれらの細胞を、neo遺伝子がコード配列のb
p648で突然変異化され、bp39には突然変異は認められない意外は、MLV−LH
SNO39ベクターと約2.7 kbの配列同一性を有するAAVベクターAAV−S
NO648を用いて形質導入した(図11)。neo突然変異はともに、neo機能を
崩壊し、そこでG418耐性細胞は遺伝子ターゲッティング事象を受けねばなら
なかった。
Using MLV-LHSNO39, normal human fibroblasts were transduced and hygromycin-resistant cells were selected. Next, these cells are treated with the neo gene coding sequence b
MLV-LH, except that it was mutated at p648 and no mutation was found at bp39.
AAV vector AAV-S having about 2.7 kb sequence identity with SNO39 vector
Transduction was performed using NO648 (FIG. 11). Both neo mutations disrupted neo function, where G418 resistant cells had to undergo a gene targeting event.

【0132】 AAV−SNO648ベクターによる感染後、LHSNO39標的プロウイル
スを含有する1000個の正常ヒト繊維芽細胞のうち約1個がG418耐性になった
。この遺伝子矯正率は、前記の実施例1における同一neo突然変異を含有するH
eLa細胞で観察されたものと同様である。 いくつかのG418耐性コロニーが単離され、DNA分析のために約106〜107 細胞に展開された(表3)。各クローンからのゲノムDNAをEcoRIで消化した
が、これはAAV−SNO648ベクターと相同の領域の外側のヒグロマイシン
耐性遺伝子中で、LHSNO39標的を一旦消化する(図11)。矯正化neoを
含有するゲノムDNA断片は、フランキング染色体DNA中にある次のEcoRIの
下流に伸び、したがって、それらはAAV−SNO648ベクターと相同の全領
域、およびAAV−SNO648と相同の領域の直g外側の領域、ならびにレト
ロウイルスプロウイルスと染色体DNAとの間の接合部を包含する。これらの断
片をDNAリガーゼで環化し、カナマイシンまたはネオマイシン耐性を付与する
プラスミドとして細菌中で回収した。表3は、これらの回収プラスミドに付いて
の今日までの制限消化および配列分析を要約する。
After infection with the AAV-SNO648 vector, about 1 in 1000 normal human fibroblasts containing the LHSNO39 target provirus became G418 resistant. This gene correction rate is the same as that of H containing the same neo mutation in Example 1 described above.
Similar to that observed for eLa cells. Several G418-resistant colonies were isolated and expanded to about 10 6 to 10 7 cells for DNA analysis (Table 3). Genomic DNA from each clone was digested with EcoRI, which once digested the LHSNO39 target in the hygromycin resistance gene outside of the region homologous to the AAV-SNO648 vector (Figure 11). The genomic DNA fragments containing the corrected neo extend downstream of the next EcoRI in the flanking chromosomal DNA, so that they are the entire region homologous to the AAV-SNO648 vector, and the immediate region of the region homologous to AAV-SNO648. g outer region, as well as the junction between the retroviral provirus and the chromosomal DNA. These fragments were circularized with DNA ligase and recovered in bacteria as plasmids conferring kanamycin or neomycin resistance. Table 3 summarizes the restriction digests and sequence analysis to date for these recovered plasmids.

【0133】[0133]

【表3】 [Table 3]

【0134】 12の個々のG418耐性繊維芽細胞クローンのうち、10個が矯正化neo標
的を含有したが、これは細菌プラスミドとして容易に回収し得た。プラスミド取
り出しの効率には多少の変動性が認められたが、これはおそらくはフランキング
染色体DNAの差に関連すると思われる。各々の場合、異なるプラスミドが回収
されたが、これは、レトロウイルスベクタープロウイルスが予測とは異なる染色
体位置に組み込まれたことを確証する。これらの取り出されたプラスミドを、タ
ーゲッティング工程中にいかなる大きな再配列が起きているのかを確定するよう
意図された酵素パネルで消化したが、特に、左右の相同端では、AAVターゲッ
ティングベクターの配列がレトロウイルス標的の配列から分岐する。制限分析に
基づいて、10個の回収標的のうちの1つは、左相同で再配列を有し、10すべての
の右相同端は無傷であると考えられた。シーケンシングは、取り出されたプラス
ミド10個のうちの9個が左相同端に修飾を有さないことを確証した。クローン#
1からのプラスミドのシーケンシングは、再配列が起きており、これは一部はA
AVベクターからの14の付加的非相同ヌクレオチドの挿入によるものであること
を実証した。
Of the 12 individual G418 resistant fibroblast clones, 10 contained a corrected neo target, which could be easily recovered as a bacterial plasmid. Although there was some variability in the efficiency of plasmid removal, this was probably related to differences in flanking chromosomal DNA. In each case, a different plasmid was recovered, confirming that the retroviral vector provirus integrated at a different chromosomal location than expected. These excised plasmids were digested with a panel of enzymes intended to determine what large rearrangements were occurring during the targeting step, especially at the left and right homologous ends, where the sequence of the AAV targeting vector was retrograde. Branches off the sequence of the viral target. Based on restriction analysis, one of the 10 recovery targets was left homologous and rearranged, and all 10 right homologous ends were considered intact. Sequencing confirmed that nine of the ten plasmids removed had no modification at the left homologous end. clone#
Sequencing of the plasmid from 1 resulted in rearrangement, which was partially due to A
This was due to the insertion of 14 additional heterologous nucleotides from the AV vector.

【0135】 HPRT遺伝子ターゲッティングのこれらの取り出し実験および配列分析(実
施例2)は、AAV媒介性遺伝子矯正が通常は、意図された修飾部位での配列の
精密な置換からなる高忠実度工程であることを実証する。さらに、本工程は、相
同端であっても、通常は二次突然変異または再配列を導入しない。エレクトロポ
レーションを基礎にした慣用的遺伝子ターゲッティング実験の場合、いくつかの
試験(しかし、Thomas et al.(1992)Mol.Cell.Biol. 12:2919-2923; Zheng et
al.(1991)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88:8067-8071以外ではない)は、二
次突然変異が標的化遺伝子座で起こり得る(Brinster et al.(1989) Proc. Na
tl. Acad. Sci. USA 86:7087-7091; Thomas and Capecchi(1986)Nature 324:3
4-38)ことを、特に相同端での再配列(Doetschman et al.(1988) Proc. Natl
. Acad. Sci. USA 85:8583-8587; Hasty et al.(1991)Mol. Cell. Biol. 11:4
509-4517)が起こりうることを示唆しており、したがって、AAV媒介性反応の
忠実度を確定することは重要であった。挿入ベクターを用いる慣用的遺伝子ター
ゲッティング法によりしばしば生じる、AAV標的化遺伝子座での倍加を我々は
観察されたことがないことに留意すべきである。
These removal experiments and sequence analysis of HPRT gene targeting (Example 2) are high fidelity steps in which AAV-mediated gene correction usually consists of precise replacement of sequences at the intended modification site. Prove that. Furthermore, this step does not usually introduce secondary mutations or rearrangements, even at homologous ends. In the case of conventional gene targeting experiments based on electroporation, several tests (but Thomas et al. (1992) Mol. Cell. Biol. 12: 2919-2923; Zheng et.
Natl. Acad. Sci. USA 88: 8067-8071), but secondary mutations can occur at targeted loci (Brinster et al. (1989) Proc.
tl. Acad. Sci. USA 86: 7087-7091; Thomas and Capecchi (1986) Nature 324: 3.
4-38), especially rearrangements at the homologous end (Doetschman et al. (1988) Proc. Natl
Acad. Sci. USA 85: 8583-8587; Hasty et al. (1991) Mol. Cell. Biol. 11: 4.
509-4517), and it was important to determine the fidelity of the AAV-mediated response. It should be noted that we have not observed doubling at the AAV targeting locus, often caused by conventional gene targeting methods using insertion vectors.

【0136】 これらのneo取り出し実験は、いくつかの重油な点を実証する。試験された繊
維芽細胞集団は無作為染色体位置に多数の個々の標的遺伝子座を含有するため、
AAV媒介性遺伝子矯正は特定の遺伝子座に限定されないと考えられる(但し、
レトロウイルス組込みに関する潜在的優先部位は除く)。本方法が高忠実度遺伝
子矯正事象であるという事実は、治療目的のために本方法を用いるためには極め
て重要である。さらに、neo標的を用いたこの実証により、配列分析がより難し
いAP遺伝子(前記)のような他のレトロウイルス標的を用いたデータを確信を
持って解明し得る。これらの研究は、特に標的化遺伝子座が正常ヒト細胞からル
ーチンに回収され、細菌プラスミドとして分析され得るレトロウイルス標的矯正
系の実験的可能性も実証する。したがって、これらの実験は、忠実度を実証する
だけでなく、突然変異が遺伝子矯正中に導入されたことをかくていするためにも
標的化遺伝子座の配列分析を要する広範な種々の細胞型および培養条件に容易に
適合可能である。
[0136] These neo removal experiments demonstrate some heavy oil points. Because the tested fibroblast population contains a large number of individual target loci at random chromosomal locations,
It is believed that AAV-mediated gene correction is not limited to a particular locus (provided that
(Excluding potential preferential sites for retroviral integration). The fact that the method is a high fidelity gene correction event is crucial for using the method for therapeutic purposes. In addition, this demonstration using the neo target can confidently elucidate data using other retroviral targets, such as the AP gene (described above), which is more difficult to sequence. These studies also demonstrate the experimental potential of a retroviral targeted correction system, particularly where the targeted locus can be routinely recovered from normal human cells and analyzed as a bacterial plasmid. Thus, these experiments not only demonstrate fidelity, but also require a wide variety of cell types and sequences that require sequence analysis of the targeted locus to mask that mutations were introduced during gene correction. It can be easily adapted to culture conditions.

【0137】 C.本明細書中に記載したレトロウイルス標的遺伝子矯正系の重要な特徴は、
異なる細胞型に用いられるその能力である。これにより、遺伝子ターゲッティン
グにとって重要であり得る遺伝子中の種々の突然変異と細胞株中の同一ベクター
による同一遺伝子座での遺伝子ターゲッティング率を比較することができる。標
的およびAAVターゲッティングベクターを導入するために用いられるレトロウ
イルスベクターはともに広範な宿主範囲を有するので、多数の突然変異体細胞株
を試験し得る。特に、関連する組の細胞は、DNA修復および/または組換えに
関与する遺伝子に突然変異を有する一次ヒト繊維芽細胞であるが、これらの同一
遺伝子が遺伝子ターゲッティングで重要な役割を演じるためである。多数の種類
のこれらの細胞は、Coriell Institute for Medical Research(Camden NJ)か
ら入手可能である。
C. An important feature of the retroviral targeted gene correction system described herein is that
Its ability to be used on different cell types. This makes it possible to compare the various mutations in the gene that may be important for gene targeting and the gene targeting rates at the same locus with the same vector in the cell line. Because both the target and the retroviral vector used to introduce the AAV targeting vector have a broad host range, a large number of mutant cell lines can be tested. In particular, a related set of cells are primary human fibroblasts with mutations in genes involved in DNA repair and / or recombination, because these same genes play important roles in gene targeting. . Many types of these cells are available from the Coriell Institute for Medical Research (Camden NJ).

【0138】 本実施例では、4つの異なる一次ヒト繊維芽細胞培養を用いた。これらの繊維
芽細胞は、正常男性(MHF2)、あるいは色素性乾皮症(XP)相補的群A(
XPA1)またはC(XPC1)およびブルーム症候群(BS1)を有する患者
から単離した。いずれの疾患も、DNA修復の欠損に関連しており、XP患者は
紫外線に対する感受性の増大を示し、ブルーム症候群患者は過変異症を有する。
In this example, four different primary human fibroblast cultures were used. These fibroblasts are normal male (MHF2) or xeroderma pigmentosum (XP) complementary group A (
XPA1) or C (XPC1) and Bloom syndrome (BS1). Both diseases are associated with defects in DNA repair, XP patients show increased sensitivity to ultraviolet light, and Bloom syndrome patients have hypermutation.

【0139】 遺伝子矯正率を測定するために、図9に示したアルカリ性ホスファターゼ(A
P)遺伝子ターゲッティング系を用いた。4つの繊維芽細胞型すべてを、先ず、
突然変異体AP遺伝子を含有するレトロウイルスベクターLAP375(△4)
SNを用いて形質導入し、ポリクローナルG418耐性集団を選別したが、これ
は5,000より多い個々のプロウイルス組込み事象で構成されていた。次にこれら
の形質導入化繊維芽細胞をAAV−5‘APBssターゲッティングベクターで
感染させて、8日間培養し、AP発現に関して染色した。遺伝子矯正率をAP+
巣数/105感染細胞として算出した。AP+病巣はベクターを受容しない培養でも
、レトロウイルスベクター標的を含有しない培養中でも観察されなかったが、こ
れは、AP発現がAAV媒介性遺伝子矯正によるものであることを確証する。図
12に示すように、正常ヒト繊維芽細胞MHF2と比較して、XP繊維芽細胞X
PA1とXPC1との間には、遺伝子ターゲッティング率にほとんど差は認めら
れなかった。しかしながら、ブルーム症候群繊維芽細胞BS1は、両レトロウイ
ルス標的に関して、約5倍の遺伝子矯正率を有する。ブルーム症候群患者からの
細胞は娘染色糸交換率の増大を示すことが知られている(Chaganti et al.(197
4)Proc.Natl. Acad.Sci. USA 71:4508-4512)ため、これは、遺伝子ターゲッテ
ィングおよび娘染色糸交換が同様のメカニズムを包含することを示唆する。
To measure the gene correction rate, alkaline phosphatase (A
P) A gene targeting system was used. For all four fibroblast types,
Retroviral vector LAP375 containing mutant AP gene (# 4)
Transduction was performed with SN to select a polyclonal G418 resistant population, which consisted of more than 5,000 individual proviral integration events. These transduced fibroblasts were then infected with the AAV-5'APBss targeting vector, cultured for 8 days, and stained for AP expression. The gene correction rate was calculated as AP + number of foci / 10 5 infected cells. No AP + foci were observed in cultures that did not receive the vector or in cultures that did not contain the retroviral vector target, confirming that AP expression was due to AAV-mediated gene correction. As shown in FIG. 12, XP fibroblast X was compared with normal human fibroblast MHF2.
Almost no difference was observed in the gene targeting rate between PA1 and XPC1. However, Bloom's Syndrome Fibroblast BS1 has an approximately 5-fold gene correction rate for both retroviral targets. Cells from patients with Bloom's syndrome are known to show an increased rate of daughter dye exchange (Chaganti et al. (197
4) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 71: 4508-4512), thus suggesting that gene targeting and daughter thread exchange involve a similar mechanism.

【0140】 これらの実験は、レトロウイルス標的矯正検定が一次繊維芽細胞培養を含めた
異なる細胞株に用いられ得ることを実証する。HT−1080ヒト繊維肉腫細胞
およびHeLa細胞に関する系も用いたが、これは、本方法が広範な種々の細胞
型に適用可能であることを示す。 実施例7 染色体遺伝子のin vivo矯正 本実施例は、本発明の遺伝子ターゲッティング法を用いたin vivo遺伝子矯正
の実施方法を記載する。一方は内因性β−グルクロニダーゼ遺伝子(β−gus)
の突然変異を有し、そして他方はβ−ガラクトシダーゼ(β−gal)導入遺伝子
に工学処理突然変異を有する2つのネズミモデルを用いた。
These experiments demonstrate that the retroviral targeted correction assay can be used on different cell lines, including primary fibroblast cultures. A system for HT-1080 human fibrosarcoma cells and HeLa cells was also used, indicating that the method is applicable to a wide variety of cell types. Example 7 In Vivo Correction of Chromosomal Genes This example describes a method for performing in vivo gene correction using the gene targeting method of the present invention. One is endogenous β-glucuronidase gene (β-gus)
Two murine models were used, which had the same mutation and the other had an engineered mutation in the β-galactosidase (β-gal) transgene.

【0141】 A.β−gus遺伝子in vivo矯正 ムコ多糖症VII型(MPSVII)のネズミモデルを、β−gus遺伝子にお
ける単一塩基対欠失により生じさせた(Sands and Birkenmeier(1993)Proc. N
atl. Acad. Sci. USA90:6567-6571)。MPS VII突然変異gusmpsに関する
マウスホモ接合体は、ヒトMPS VIIまたはSly症候群と同様の特徴、例
えば寿命短縮、骨格異常および種々の組織におけるグリコサミノグリカンの蓄積
を有するリソソーム貯蔵疾患を発症する。これらのマウスは、以下の理由から、
in vivo遺伝子ターゲッティングを研究するための理想的モデルである。第一に
、野生型および突然変異体ゲノム遺伝子座はともに、クローン化され、シーケン
シングされている(Gallagher et al.(1987)Genomics1:145-152; Sands and B
urkenmeier、上記)。第二に、組織化学染色(β−galに対する染色と同様)を
用いて、組織培養およびいくつかの器官からの組織切片中のgus+細胞をgusmps
容易に識別し得ることである。第三に、β−グルクロニダーゼに関する生化学的
検定が利用可能である(Gallagher(1992))。突然変異体と野生型対立遺伝子
とを識別するPCR検定が開発されている(Wolfe and Sands(1996)Murine mu
copolysaccharidosis type VII: a model system for somatic gene therapy of
the central mervous system. In Protocols for gene transfer in neuroscie
nce:towards gene therapy of neurological disorders, P.R.Lowenstein and W
. Enquist, eds.,; John Wiley and Sons, Ltd.)。gusmpsヘテロ接合体および
ホモ接合体からの形質転換化繊維芽細胞株は、in vitro試験用に用い得る。さら
に、突然変異は、AAVベクターによる矯正を容易に施し得る小(1 bp)欠失で
ある。
A. β-gus Gene In Vivo Correction A murine model of mucopolysaccharidosis type VII (MPSVII) was generated by a single base pair deletion in the β-gus gene (Sands and Birkenmeier (1993) Proc. N).
atl. Acad. Sci. USA 90: 6567-6571). Mouse homozygotes for the MPS VII mutant gus mps develop lysosomal storage diseases with characteristics similar to human MPS VII or Sly syndrome, such as reduced lifespan, skeletal abnormalities, and accumulation of glycosaminoglycans in various tissues. These mice are used for the following reasons:
It is an ideal model for studying in vivo gene targeting. First, both wild-type and mutant genomic loci have been cloned and sequenced (Gallagher et al. (1987) Genomics 1: 145-152; Sands and B
urkenmeier, above). Second, histochemical staining (similar to staining for β-gal) can be used to easily distinguish gus + cells from gus mps in tissue culture and tissue sections from several organs. Third, biochemical assays for β-glucuronidase are available (Gallagher (1992)). PCR assays have been developed that distinguish mutants from wild-type alleles (Wolfe and Sands (1996) Murine mu
copolysaccharidosis type VII: a model system for somatic gene therapy of
the central mervous system.In Protocols for gene transfer in neuroscie
nce: towards gene therapy of neurological disorders, PRLowenstein and W
Enquist, eds.,; John Wiley and Sons, Ltd.). Transformed fibroblast cell lines from gus mps heterozygotes and homozygotes can be used for in vitro studies. Furthermore, the mutation is a small (1 bp) deletion that can be easily corrected by the AAV vector.

【0142】 本実験に用いるのに適したマウスβ−gusゲノム遺伝子座およびAAVベクタ
ーの構造を、図13に示す。AAVベクターは、エキソン10を含めた約4 kbの
ゲノムDNAを含有する。AAV−Gus10w5ベクターは、野生型DNAか
ら作製され、一方対照ベクターAAV−Gus10mpsは、MPS VIIに
関与するエキソン10における1 bp欠失を含有する。
A mouse β-gus genomic locus and the structure of an AAV vector suitable for use in this experiment are shown in FIG. The AAV vector contains about 4 kb of genomic DNA, including exon 10. The AAV-Gus10w5 vector is made from wild-type DNA, while the control vector AAV-Gus10mps contains a 1 bp deletion in exon 10 involved in MPS VII.

【0143】 初期実験では、AAV− Gus10wtベクターで感染させることによりM
PSVIIマウスからの形質転換化繊維芽細胞においてgusmps突然変異を矯正し
、次に、β−gus発現に関して染色する。 AAV−Gus10mpsベクターに
感染させた細胞は、対照として供する。遺伝子矯正が起きた場合、β−gus発現
は野生型ベクターに感染した細胞中でのみ観察される。培養マウス細胞は一般に
、in vivoマウス細胞よりAAVベクターで形質導入するのが難しいので、本実
験は、部kたがin vivo実験においても機能するとの合理的予測を提供すると期
待される。
In initial experiments, MAV was infected by infection with the AAV-Gus 10 wt vector.
The gus mps mutation is corrected in transformed fibroblasts from PSVII mice and then stained for β-gus expression. Cells infected with the AAV-Gus 10 mps vector serve as controls. When gene correction has occurred, β-gus expression is observed only in cells infected with the wild-type vector. This experiment is expected to provide a reasonable prediction that part of the cultured mouse cells will work well in vivo, as they are generally more difficult to transduce with AAV vectors than in vivo mouse cells.

【0144】 次に、ヘテロ接合体を繁殖させ、gusmps対立遺伝子に関するPCRにより同定
して得られたホモ接合体gusmpsマウスに関して(Wolfe and Sands、上記)in vi
vo実験を実施した。β−gusが高レベルで発現されるために、肝臓を標的組織と
して用いた。(Koeberl et al.(1997)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:1426-1
431; Snyder et al.(1997)Nat. Genet. 16:270-276)。静脈内または肝臓内注
射により、8〜10週齢マウスに1010〜1011ベクター粒子を摂取させた。従来の遺
伝子付加試験は、両型の注射が、肝臓にベクター粒子を効率的に送達することを
示している(Koeberl et al.上記)。
Next, heterozygous breeding and homozygous gus mps mice obtained by PCR for the gus mps allele (Wolfe and Sands, supra) in vi
A vo experiment was performed. Liver was used as the target tissue because β-gus was expressed at high levels. (Koeberl et al. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 1426-1
431; Snyder et al. (1997) Nat. Genet. 16: 270-276). By intravenous or intrahepatic injection, they were fed a 10 10 10 11 vector particles in 8-10 week old mice. Conventional gene loading studies have shown that both types of injections efficiently deliver vector particles to the liver (Koeberl et al. Supra).

【0145】 感染後の異なる時点(約2週間、2ヶ月および/または死亡時)で、β−gus
遺伝子矯正に関してマウスを分析した。AAVベクターによるAP遺伝子ターゲ
ッティング(図10)と、マウス乾燥に遺伝子を送達するためにAAVベクター
を用いた従来の遺伝子付加実験(Snyder et al.上記)の時間経過に基づけば、
最大遺伝子矯正レベルに達するには数日または数週間を要する。後者の時点は、
矯正化対立遺伝子からの遺伝子発現の持続性を査定する。
At different time points after infection (about 2 weeks, 2 months and / or at death), β-gus
Mice were analyzed for genetic correction. Based on the AP gene targeting with the AAV vector (Figure 10) and the time course of a conventional gene addition experiment (Snyder et al. Supra) using the AAV vector to deliver the gene to mouse desiccation,
It takes days or weeks to reach the maximum gene correction level. In the latter case,
Assess the persistence of gene expression from the corrected allele.

【0146】 注射マウスの分析は、β−gus発現に関して組織切片を染色し、組織ホモジネ
ート中のβ−グルクロニダーゼ活性を測定し、そしてサザン分析およびPCRの
ために組織試料からDNAを単離する工程からなる。検査される組織としては、
肝臓、脾臓、腎臓、肺および脳が挙げられる。個々のgus+細胞は染色切片中に明
らかに目に見えるべきであり、それにより切片または可視化視野中の全細胞数の
概算を基礎にして遺伝子矯正率が得られる。染色切片の密着検査も、どの型の細
胞がβ−gusを発現しているかの同定を可能にし得る。この組織化学的分析は、
遺伝子矯正に関して最も高感度の検定であると予測され、遺伝子矯正率を検出す
る能力は1%をはるかに下回る。in vitro遺伝子ターゲッティング率を基礎にし
て、in vivo遺伝子ターゲッティング率は、0.1〜1.0%と予測される。AAV−
Gus10wtおよび対照ベクターAAV−Gus10mpsを注射したマウス
からの切片の比較は、観察されたβ−gus発現がgusmps1bp欠失突然変異の特異
的矯正によるものであることを実証する。組織ホモジネート中のβ−グルクロニ
ダーゼレベルの測定も、遺伝子矯正率の確定を補助するために実施する。
Analysis of the injected mice involved staining the tissue sections for β-gus expression, measuring β-glucuronidase activity in tissue homogenates, and isolating DNA from tissue samples for Southern analysis and PCR. Become. As an organization to be inspected,
Includes liver, spleen, kidney, lung and brain. Individual gus + cells should be clearly visible in the stained section, which will give a gene correction rate based on an estimate of the total cell number in the section or visualized field. Close examination of the stained sections may also allow identification of which types of cells express β-gus. This histochemical analysis
Predicted to be the most sensitive test for genetic correction, the ability to detect genetic correction rates is well below 1%. Based on the in vitro gene targeting rate, the in vivo gene targeting rate is expected to be 0.1-1.0%. AAV-
Comparison of sections from mice injected with Gus 10 wt and the control vector AAV-Gus 10 mps demonstrates that the β-gus expression observed is due to specific correction of the gus mps 1 bp deletion mutation. Measurement of β-glucuronidase levels in the tissue homogenate is also performed to help determine the rate of gene correction.

【0147】 遺伝子矯正率が10%に近い場合、野生型対立遺伝子はNlaIVにより消化される
が、突然変異対立遺伝子は消化されないため、サザンブロットで直接、矯正化染
色体遺伝子を同定し得ると考えられる。遺伝子矯正率がそれより低い場合には、
標的化遺伝子座の他に存在し得る無作為組込みベクタープロウイルスを同定する
ために、ゲノムDNA試料のサザン分析を実施し得る(制限酵素および/または
AAV末端反復配列からのプローブを使用)。
If the gene correction rate is close to 10%, the wild-type allele will be digested by NlaIV, but the mutant allele will not be digested, so it would be possible to identify the corrected chromosomal gene directly on a Southern blot. . If the genetic correction rate is lower,
Southern analysis of genomic DNA samples can be performed (using restriction enzymes and / or probes from AAV terminal repeats) to identify random integration vector proviruses that may be present in addition to the targeting locus.

【0148】 矯正化対立遺伝子を同定するためには、PCR分析も用い得る。例えば、図1
3に示すような位置にプライマーを用いて、エキソン10を増幅し得る。これら
のPCR生成物は、ゲノムβ−gus遺伝子座からのみ産生され、無作為組込みベ
クターからは産生されるべきでない。NlaIVで生成物を消化し、次に突然変異対
立遺伝子と矯正化遺伝子を識別して、相対的に小分画の野生型、矯正化対立遺伝
子も検出し得るべきである。
[0148] PCR analysis can also be used to identify corrected alleles. For example, FIG.
Exon 10 can be amplified using primers at the positions shown in FIG. These PCR products are produced only from the genomic β-gus locus and should not be produced from random integration vectors. It should be possible to digest the product with NlaIV and then discriminate between mutant and corrective genes and detect relatively small fractions of wild-type, corrective alleles.

【0149】 同様の遺伝子矯正実験を、ベクターを浅側頭静脈に注射することにより、新生
児動物に関しても実施する(Sands et al.(1993)Lab. Invest.68:676-686)。
このアプローチは、AAVベクターを用いた遺伝子付加実験において非常にうま
く立証し、より多くの細胞増殖が起こる時点でのベクター送達を可能にする。さ
らに、遺伝子矯正によるものと思われるあらゆる治療的効果が、高齢動物に恒久
的損傷が起こる前に現れなければならない。非矯正化gusmps同腹子と比較して、
動物の発生を追跡検査し、膨張化リソソーム中での低減が起きたことを顕微鏡技
術により確定し得る(Wolfe and Sands、上記)。
A similar gene correction experiment is also performed on neonatal animals by injecting the vector into the superficial temporal vein (Sands et al. (1993) Lab. Invest. 68: 676-686).
This approach has proven very well in gene transfer experiments with AAV vectors and allows vector delivery at the point where more cell growth occurs. In addition, any therapeutic effects that may be due to genetic correction must appear before permanent damage occurs in the elderly animal. Compared to uncorrected gus mps littermates,
The development of the animals can be followed and microscopic techniques can be used to determine that reduction in the expanded lysosomes has occurred (Wolfe and Sands, supra).

【0150】 B.β−Gal形質導入遺伝子in vivo矯正 in vivo遺伝子矯正実験のために、トランスジェニックマウスモデルも開発す
る。このモデルは、ラクトース含有培地中でlac-細菌を増殖させ得る細菌プラス
ミドとして哺乳類細胞から取り出し得るβ−galシャトル形質導入遺伝子を基礎
にする。突然変異化バージョンのβ−galシャトル形質導入遺伝子を含有するト
ランスジェニックマウスを、β−gal突然変異を矯正し得るAAVターゲッティ
ングベクターで感染させて、矯正化形質導入遺伝子を有する細胞を、β−gus遺
伝子矯正に関して前記した実験と同様に、組織切片の組織化学的染色により検出
する。β−gal系の主な利点は、矯正化遺伝子が細菌中に取り出されて、矯正率
の個々の概算を提供し、標的化遺伝子の配列分析を可能にする点である。さらに
、所望の導入遺伝子発現プロフィールを有するマウスを選別することにより、種
々の異なる器官で遺伝子矯正実験を実行し得る。そのアプローチは、この場合は
遺伝子矯正に関する検定であること以外は、β−gal導入遺伝子での突然変異誘
発に関してスクリーニングする他のトランスジェニック動物モデルと同様である
(Gossen et al.(1994)Mutat. Res. 307:451-459)。
B. Transgenic mouse model for β-Gal transduced gene in vivo correction is also developed for in vivo gene correction experiments. This model, lac in lactose-containing medium - to based on beta-gal shuttle transduction gene as a bacterial plasmid capable of growing the bacteria may retrieve from mammalian cells. Transgenic mice containing a mutated version of the β-gal shuttle transgene are infected with an AAV targeting vector capable of correcting the β-gal mutation, and cells carrying the corrected transgene are transformed into β-gus Detection is performed by histochemical staining of tissue sections as in the experiments described above for gene correction. The main advantage of the β-gal system is that the corrected gene is taken up into bacteria, providing an individual estimate of the correction rate and allowing sequence analysis of the targeted gene. Furthermore, by selecting mice with the desired transgene expression profile, gene correction experiments can be performed on a variety of different organs. The approach is similar to other transgenic animal models screening for mutagenesis with the β-gal transgene, except in this case a test for genetic correction (Gossen et al. (1994) Mutat. Res. 307: 451-459).

【0151】 図14は、これらの実験に用いられ得る構築物を示す(線状形態で)。pCn
ZSNOは、強力なサイトメガロウイルス(CMV)プロモーターの制御下の核
局在化β−gal遺伝子、SV40初期プロモーターの制御下のneo遺伝子およびp
15Aプラスミド起点を含有する。プラスミドのSV−neo−p15A部分は、
実施例6に用いた同一シャトルベクターカセットであり、これは、大腸菌中で複
製し、カナマイシン耐性を付与する。β−gal遺伝子は、細菌lacオペレーターお
よびプロモーターも含有する(図14の「lac」)が、これは大腸菌中での転写
を制御し、矯正化対立遺伝子に関する青/白スクリーニングを可能にし、lac-
菌にラクトース依存性増殖性を付与する別の原核生物選択可能マーカーを提供す
る。pCnZSNOでトランスフェクトされたHeLa細胞は、β−gal発現に
関して染色された場合、青色核を有するG418耐性コロニーを形成する。細菌
コロニーはカナマイシンまたは単独糖源としてのラクトースを含有する培地中で
増殖することにより、pCnZSNOに関して選別され得る。
FIG. 14 shows the constructs (in a linear form) that can be used in these experiments. pCn
ZSNO contains the nuclear localized β-gal gene under the control of the strong cytomegalovirus (CMV) promoter, the neo gene under the control of the SV40 early promoter and p
Contains the 15A plasmid origin. The SV-neo-p15A portion of the plasmid
This is the same shuttle vector cassette used in Example 6, which replicates in E. coli and confers kanamycin resistance. The β-gal gene also contains a bacterial lac operator and promoter (“lac” in FIG. 14), which regulates transcription in E. coli and allows for a blue / white screen for corrected alleles, lac Another prokaryotic selectable marker is provided that confers lactose-dependent growth on bacteria. HeLa cells transfected with pCnZSNO form G418-resistant colonies with blue nuclei when stained for β-gal expression. Bacterial colonies can be selected for pCnZSNO by growing in media containing kanamycin or lactose as the sole sugar source.

【0152】 プラスミドpCnZSNOは、β−gal導入遺伝子を発現するトランスフェク
ト化細胞を同定するのに役立つ付加的マーカー遺伝子を含有するようさらに修飾
し得る。遺伝子矯正実験のために突然変異がβ−gal中に導入されるため、同定
のためのさらに別のマーカーが必要である。例えば、β−galと同一プロモータ
ーにより制御されるが、しかし脳心筋炎ウイルス由来の内部リボソーム侵入V(
IRES)から翻訳を開始するレポーター遺伝子を下流に挿入し得る。グリーン
蛍光タンパク質(GFP)および/またはアルカリ性ホスファターゼ(AP)を
有するプラスミドを、例えば図14に示されているように構築し得る。
The plasmid pCnZSNO can be further modified to contain additional marker genes that help identify transfected cells that express the β-gal transgene. As mutations are introduced into β-gal for genetic correction experiments, additional markers for identification are needed. For example, the internal ribosome entry V (controlled by the same promoter as β-gal but from encephalomyocarditis virus)
A reporter gene that initiates translation from the IRES) can be inserted downstream. Plasmids with green fluorescent protein (GFP) and / or alkaline phosphatase (AP) can be constructed, for example, as shown in FIG.

【0153】 pCnZGSNOおよびpCnZAPSNOプラスミドを先ず、培養細胞中で
検査する。タンパク質機能を崩壊する突然変異をプラスミドβ−gal遺伝子中で
工学処理する。HeLa細胞をこれらの突然変異化プラスミドでトランスフェク
ト化して、安定組込み物をG418中で選別する。個々のG418耐性コロニー
を選別し、蛍光または組織化学的染色下での可視化により、GFPまたはAP発
現に関して検査する。次にGFPまたはAPを発現するコロニーを、β−galの
野生型部分を含有するAAVベクターを用いて遺伝子同時反応性に関してスクリ
ーニングする(図14)。ベクター中に含入されるβ−galの一部は、機能性β
−galタンパク質をコードしない。β−gal発現に関してHeLa細胞を染色する
ことにより(前記のAP遺伝子矯正検定と同様である)、ならびにプラスミドを
取り出して、β−gal発現に関して細菌コロニーをスクリーニングすることによ
り、矯正化遺伝子を同定する。
The pCnZGSNO and pCnZAPSNO plasmids are first tested in cultured cells. Mutations that disrupt protein function are engineered in the plasmid β-gal gene. HeLa cells are transfected with these mutated plasmids and stable integrants are selected in G418. Individual G418 resistant colonies are selected and examined for GFP or AP expression by visualization under fluorescent or histochemical staining. Colonies expressing GFP or AP are then screened for gene co-reactivity with an AAV vector containing the wild-type portion of β-gal (FIG. 14). Some of the β-gal contained in the vector contains functional β
-Does not encode the gal protein. Identify the corrected gene by staining HeLa cells for β-gal expression (similar to the AP gene correction assay described above), and by removing the plasmid and screening bacterial colonies for β-gal expression. .

【0154】 プラスミド取り出し実験は前記と同様であり、必要な遺伝子素子の外側の組込
み導入遺伝子を制限酵素で消化し、細菌をエレクトロポレーション処理し、次に
カナマイシン耐性に関して選択する(neo取り出し)か、ラクトース含有培地で
増殖させる(β−gal取り出し)工程からなる。neo取り出し実験の場合、Xp−
galプレート上でコロニーを増殖させて、青/白コロニースクリーニングにより
矯正化導入遺伝子を有する回収プラスミドのパーセンテージを測定し得る。これ
らのin vitro実験は、遺伝子矯正に筆よな構築物はすべて、適正に働いているこ
とを実証する。
Plasmid removal experiments are similar to those described above, in which the integrated transgene outside the required genetic elements is digested with restriction enzymes, the bacteria are electroporated, and then selected for kanamycin resistance (neo removal). And growing on lactose-containing medium (removal of β-gal). In the case of neo extraction experiment, Xp-
Colonies can be grown on gal plates and the percentage of recovered plasmids with the corrected transgene determined by blue / white colony screening. These in vitro experiments demonstrate that all brush-like constructs for gene correction work properly.

【0155】 次に、適切なpCnZGSNOまたはpCnZAPSNO構築物の原核注入に
より、トランスジェニック動物を作製する。蛍光下でのGFP発現または尾また
は足指切片の組織化学的染色によるAP発現に関して検定することにより、導入
遺伝子の存在に関してPupをスクリーニングする。導入遺伝子を発現するPu
pは、サザンブロットにより分析して、導入遺伝子の構造を確定し得る。これら
の始祖は繁殖され、それらの子孫はスクリーニングされて、どの器官および組織
がGFPまたはAPレポーター遺伝子を発現するかを確定される。おそらくは、
突然変異体β−gal 転写体は、それが同一プロモーターにより制御されるため、
これらの同一組織中でも高度に発現されると思われる。目標は、広範な種々の組
織中で高レベルのGFPまたはAPを発現する動物を同定することである。この
ような動物は、in vivo遺伝子矯正を研究するための多目的モデルである。
Next, transgenic animals are generated by prokaryotic injection of the appropriate pCnZGSNO or pCnZAPSNO construct. Pups are screened for the presence of the transgene by assaying for GFP expression under fluorescence or AP expression by histochemical staining of tail or toe sections. Pu expressing transgene
p can be analyzed by Southern blot to determine the structure of the transgene. These founders are bred and their progeny are screened to determine which organs and tissues express the GFP or AP reporter gene. Perhaps,
Mutant β-gal transcripts, because they are controlled by the same promoter,
It appears that they are highly expressed even in these same tissues. The goal is to identify animals that express high levels of GFP or AP in a wide variety of tissues. Such animals are a versatile model for studying in vivo gene correction.

【0156】 適切なトランスジェニックマウスが同定されれば、それらはin vivo遺伝子矯
正実験に用いられる。用いられるAAVベクターは、野生型β−gal配列または
トランスジェニック動物中に存在するのと同一の突然変異を有するβ−galの一
バージョンを含有する。野生型ベクターのみが遺伝子矯正を生じるべきである。
前記の実験と同様に、静脈内または肝臓内注射により、8〜10週齢マウスに1010
〜1011AAVベクター粒子を接種した。これらの注射は、主に肝臓にベクターを
送達すると予測される(Koeberl et al.上記)。AAVベクターは、遺伝子付加
実験において骨格筋を効率的に形質導入させることが見出されている(Fisher e
t al.(1997)Nat. Med. 3:306-312; Xiao et al.(1996)J. Virol. 70:8098-8
108)ため、そしてこの手法は簡単に実施し得るため、筋肉内注射も、これらの
トランスジェニック動物では好ましい。さらに、静脈内注射は、前記のように新
生児動物で実施し得る。
Once suitable transgenic mice have been identified, they are used for in vivo gene correction experiments. The AAV vector used contains a wild-type β-gal sequence or a version of β-gal with the same mutations present in the transgenic animal. Only wild-type vectors should produce genetic correction.
As in the previous experiments, intravenous or intrahepatic injection gave 10 10
1010 11 AAV vector particles were inoculated. These injections are expected to deliver the vector primarily to the liver (Koeberl et al. Supra). AAV vectors have been found to efficiently transduce skeletal muscle in gene addition experiments (Fisher e
t. al. (1997) Nat. Med. 3: 306-312; Xiao et al. (1996) J. Virol. 70: 8098-8.
108), and because this technique can be easily performed, intramuscular injection is also preferred in these transgenic animals. In addition, intravenous injections can be performed on newborn animals as described above.

【0157】 注射後の異なる時点(約2週間、2ヶ月および12ヶ月または他の原因による死
亡時)で動物を屠殺し、いくつかの方法により分析する。第一に、核β−gus発
現に関して組織切片を組織化学的に染色して、関連器官中の遺伝子矯正率を確定
する。第二に、サザンブロットおよび細菌中でのプラスミド取り出しを含めたD
NA分析を実施する。サザン分析は、標的遺伝子座の全体的構造を確定し、起き
例えば思われる無作為組込み事象を同定するのに有用である。プラスミド取り出
しは、neoまたはβ−gal遺伝子に関して選別することにより実施し、回収プラス
ミドをシーケンシングして、予測通りに遺伝子矯正が起きたことを確定し、反応
の忠実度を査定する。遺伝子矯正率は、neo遺伝子選別により回収されたプラス
ミド中のβ−gal発現に関するコロニーの青/白染色によっても測定する。
Animals are sacrificed at different time points after injection (about 2 weeks, 2 months and 12 months or at death from other causes) and analyzed by several methods. First, tissue sections are histochemically stained for nuclear β-gus expression to determine the rate of gene correction in the relevant organ. Second, D, including Southern blot and plasmid removal in bacteria.
Perform NA analysis. Southern analysis determines the overall structure of the target locus and is useful for identifying occurring, eg, possible, random integration events. Plasmid removal is performed by selecting for the neo or β-gal gene, and the recovered plasmids are sequenced to determine that gene correction has occurred as expected and to assess the fidelity of the reaction. Gene correction rates are also measured by blue / white staining of colonies for β-gal expression in plasmids recovered by neo gene selection.

【0158】 本明細書中に記載した実施態様は、説明のためだけのものであり、その観点で
の種々の修正および変更が当業者に示唆されており、本出願の精神および範囲内
に、そして添付の特許請求の範囲内に含まれる、と理解される。本明細書中に引
用された出版物、特許および特許出願はすべて、参照により本明細書中に含まれ
る。
The embodiments described herein are for illustration only, and various modifications and alterations in this regard are suggested to those skilled in the art and are within the spirit and scope of the present application. It is understood that they fall within the scope of the appended claims. All publications, patents and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1A】 図1Aは、実施例1に記載されるアデノ炊飯ウイルスベクターAAV−SNo
riの図である。このベクターは、2つのAAV末端反復(TR)、SV40初
期プロモーターの制御下でネオマイシンホスホトランスフェラーゼ(neo)をコ
ードする細菌遺伝子および細菌Tn5プロモーター、p15Aプラスミド複製起
点および真核生物ポリアデニル化部位を含む。それぞれneo遺伝子のbp39およびb
p648に突然変異を含有するベクターAAV−SNO39およびAAV−SNO6
48も示されている。
FIG. 1A shows the adeno-cooked rice virus vector AAV-SNo described in Example 1.
It is a figure of ri. This vector contains two AAV terminal repeats (TR), a bacterial gene encoding neomycin phosphotransferase (neo) under the control of the SV40 early promoter and a bacterial Tn5 promoter, a p15A plasmid origin of replication and a eukaryotic polyadenylation site. Bp39 and b of the neo gene respectively
Vectors AAV-SNO39 and AAV-SNO6 containing mutations in p648
48 is also shown.

【図1B】 図1Bは、実施例1に記載されているように修飾されたG418耐性HeLa
細胞クローンからのBamHI−消化ゲノムDNAのサザンブロット分析の結果を示
すオートラジオグラムである。見出し「HeLa」のレーンは、非修飾化HeL
a細胞からのゲノムDNAとのneo遺伝子プローブのハイブリダイゼーションを
示し、見出し「HSNO39」のレーンは、AA不−SNO39の内部部分を含
有したプラスミドの3つのコピーを含有するHSNO39からのゲノムDNAと
のプローブのハイブリダイゼーションを示し、レーン1〜11は、パルボウイル
スベクターAAV−SNO648を用いてHSNO39細胞を修飾することによ
り得られる11の異なるクローンとのプローブのハイブリダイゼーションを示す
FIG. 1B shows G418 resistant HeLa modified as described in Example 1.
It is an autoradiogram showing the result of Southern blot analysis of BamHI-digested genomic DNA from a cell clone. The lane with the heading “HeLa” is the unmodified HeL
a shows the hybridization of the neo gene probe with genomic DNA from cells, and the lane heading “HSNO39” shows the lane with HSNO39 containing three copies of the plasmid containing the internal portion of AA non-SNO39. Probe hybridization is shown, lanes 1-11 show probe hybridization with 11 different clones obtained by modifying HSNO39 cells with parvovirus vector AAV-SNO648.

【図2A】 図2Aは、ヒトHPRT遺伝子座、ならびにヒトHPRT遺伝子座を修飾する
ために用いられたAAVベクターHPe2/3およびHPe2/3Xの図である
。HPRT遺伝子の指示部分の他に、実施例2に記載されるこれらのベクターは
、2つのAAV末端反復(TR)、ならびにO、P、QおよびRと呼ばれる4つ
のAlu反復を含有する。
FIG. 2A is a diagram of the human HPRT locus and the AAV vectors HPe2 / 3 and HPe2 / 3X used to modify the human HPRT locus. In addition to the indicator part of the HPRT gene, these vectors described in Example 2 contain two AAV terminal repeats (TR) and four Alu repeats called O, P, Q and R.

【図2B】 図2Bおよび2Cは、HindIII(図2B)またはHindIII+PvuI(図2C)で消
化されたHT−1080一繊維肉腫細胞ゲノムDNAのオートラジオグラムであ
る。見出し「HT1080」のレーンは、非修飾化HT1080細胞からのゲノ
ムDNAとの図2Aに示したプローブのハイブリダイゼーションを示し、レーン
1〜13は、AAVベクターAAV−HPe2/3Xを用いて形質導入により6
TG耐性にされた13の異なるクローンからのゲノムDNAとのこのプローブの
ハイブリダイゼーションを示す。
FIGS. 2B and 2C are autoradiograms of HT-1080 monofilament sarcoma cell genomic DNA digested with HindIII (FIG. 2B) or HindIII + PvuI (FIG. 2C). The lane under the heading "HT1080" shows the hybridization of the probe shown in FIG. 2A with genomic DNA from unmodified HT1080 cells, and lanes 1 to 13 were transduced with the AAV vector AAV-HPe2 / 3X. 6
Shown is the hybridization of this probe with genomic DNA from 13 different clones rendered TG resistant.

【図2C】 図2Bおよび2Cは、HindIII(図2B)またはHindIII+PvuI(図2C)で消
化されたHT−1080一繊維肉腫細胞ゲノムDNAのオートラジオグラムであ
る。見出し「HT1080」のレーンは、非修飾化HT1080細胞からのゲノ
ムDNAとの図2Aに示したプローブのハイブリダイゼーションを示し、レーン
1〜13は、AAVベクターAAV−HPe2/3Xを用いて形質導入により6
TG耐性にされた13の異なるクローンからのゲノムDNAとのこのプローブの
ハイブリダイゼーションを示す。
FIGS. 2B and 2C are autoradiograms of HT-1080 monofilament sarcoma cell genomic DNA digested with HindIII (FIG. 2B) or HindIII + PvuI (FIG. 2C). The lane under the heading "HT1080" shows the hybridization of the probe shown in FIG. 2A with genomic DNA from unmodified HT1080 cells, and lanes 1 to 13 were transduced with the AAV vector AAV-HPe2 / 3X. 6
Shown is the hybridization of this probe with genomic DNA from 13 different clones rendered TG resistant.

【図3】 図3は、AAVベクターAAV−HPe2/3およびAAV−HPe2/3X
がHT−1080細胞中のHPRT遺伝子座を修飾するために用いられた実施例
2に記載される実験の結果を示す。得られた6TG−耐性細胞のパーセントが示
されている。
FIG. 3 shows AAV vectors AAV-HPe2 / 3 and AAV-HPe2 / 3X.
Shows the results of the experiment described in Example 2 used to modify the HPRT locus in HT-1080 cells. The percentage of 6TG-resistant cells obtained is indicated.

【図4】 図4は、HeLa細胞中に存在する欠陥neo遺伝子がAAVベクターAAV−
SNO648により矯正される頻度に及ぼす感染多重度の影響の分析結果を示す
。この実験は、実施例3に説明されている。
FIG. 4 shows that the defective neo gene present in HeLa cells is AAV vector AAV-
FIG. 9 shows the results of analysis of the effect of the multiplicity of infection on the frequency of correction by SNO648. This experiment is described in Example 3.

【図5】 図5は、実施例4で説明されるような形質導入対トランスフェクションを用い
て得られたHSNO39細胞におけるneo遺伝子矯正の頻度の比較を示す。形質
導入は、AAVベクターAAV−SNO648を用いて実行され、一方トランス
フェクションは、プラスミドpASNO648(全AAV−SNO648ゲノム
を含有する)、pASNO39(neo遺伝子の塩基対39に突然変異を含有する)
およびpASNori2(neo突然変異を有さない)を用いて実施された。
FIG. 5 shows a comparison of the frequency of neo gene correction in HSNO39 cells obtained using transduction versus transfection as described in Example 4. Transduction is performed with the AAV vector AAV-SNO648, while transfection is performed with plasmids pASNO648 (containing the entire AAV-SNO648 genome), pASNO39 (containing a mutation at base pair 39 of the neo gene).
And pASNori2 (without neo mutation).

【図6】 図6は、実施例5に記載されるようなAAVベクターAAV−HPe2/3を
用いた形質導入後の修飾化HPRT遺伝子を有する正常ヒト繊維芽細胞の分画を
示す。HPRT−修飾化細胞の分画は、細胞当たりの感染AAVゲノム数に対し
てプロットされている。
FIG. 6 shows the fractionation of normal human fibroblasts having a modified HPRT gene after transduction with the AAV vector AAV-HPe2 / 3 as described in Example 5. The fraction of HPRT-modified cells is plotted against the number of infected AAV genomes per cell.

【図7】 図7は、4つの異なる正常ヒト繊維芽細胞培養がAAV−HPe2/3(野生
型HPRT遺伝子)またはAAV−HPe2/3X(HPRT遺伝子におけるフ
レームシフト突然変異を導入する)で形質導入された実験の結果を示す。HPR
T遺伝子修飾のパーセントが示されている。
FIG. 7 shows four different normal human fibroblast cultures transduced with AAV-HPe2 / 3 (wild-type HPRT gene) or AAV-HPe2 / 3X (introducing a frameshift mutation in the HPRT gene). 3 shows the results of the experiment performed. HPR
The percentage of T gene modification is indicated.

【図8】 図8は、レトロウイルスベクター標的遺伝子座での遺伝子ターゲッティングの
略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of gene targeting at a retroviral vector target locus.

【図9】 図9は、アルカリ性ホスファターゼ遺伝子の修復による遺伝子ターゲッティン
グの研究のために用いられたベクターを示す。2つのレトロウイルスベクター(
MLV−LAPSN)が示されている。ベクターLAP375△4は、AP読取
り枠のヌクレオチド375に4bp欠失を有し、一方ベクターLAP96△2は、ヌ
クレオチド961に2つの塩基対欠失を有する。これらのベクターのいずれかが、
遺伝子ターゲッティングのための標的遺伝子座として宿主細胞中に導入される。
遺伝子ターゲッティングのために用いられるAAVベクター(AAV−5‘AP
Bss)は、AP遺伝子の一部を含む。
FIG. 9 shows the vector used for gene targeting studies by repair of the alkaline phosphatase gene. Two retroviral vectors (
MLV-LAPSN) is shown. Vector LAP375 # 4 has a 4 bp deletion at nucleotide 375 of the AP reading frame, while vector LAP96 # 2 has a two base pair deletion at nucleotide 961. If any of these vectors
It is introduced into a host cell as a target locus for gene targeting.
AAV vector used for gene targeting (AAV-5'AP
Bss) contains part of the AP gene.

【図10】 図10は、APベクター系を用いた遺伝子ターゲッティングの時間経過を示す
FIG. 10 shows the time course of gene targeting using the AP vector system.

【図11】 図11は、遺伝子ターゲッティングによりneo遺伝子を矯正する能力を試験す
るのに用いるのに適したレトロウイルスベクターおよびAAVベクターを示す。
標的遺伝子座として宿主細胞中に導入されるレトロウイルスベクターMLV−L
HSNO39は、neo遺伝子のbp39に挿入突然変異を含有するネオマイシン耐性
遺伝子を有する。AAVベクターAAV−SNO648は、neo遺伝子のbp648に
挿入突然変異を有するneo遺伝子を含む。
FIG. 11 shows retroviral and AAV vectors suitable for use in testing the ability to correct the neo gene by gene targeting.
Retroviral vector MLV-L introduced into host cells as target locus
HSNO39 has a neomycin resistance gene containing an insertion mutation at bp39 of the neo gene. The AAV vector AAV-SNO648 contains a neo gene with an insertion mutation at bp 648 of the neo gene.

【図12】 図12は、正常(MHF2)および突然変異体繊維芽細胞(色素性乾皮症相補
性群A(XPA1)およびC(XPC1)ならびにブルーム症候群(BS1))
における遺伝子ターゲッティングにより突然変異体AP遺伝子が矯正される実験
の結果を示す。
FIG. 12 shows normal (MHF2) and mutant fibroblasts (xeroderma pigmentosum complementation groups A (XPA1) and C (XPC1) and Bloom syndrome (BS1)).
5 shows the results of an experiment in which a mutant AP gene was corrected by gene targeting in Example 1.

【図13】 図13は、ゲノムβ−グルクロニダーゼ遺伝子座における突然変異を矯正する
ための実験に用いられるマウスβ−グルクロニダーゼゲノム遺伝子座およびAA
Vベクターの構造を示す。
FIG. 13 shows the mouse β-glucuronidase genomic locus and AA used in experiments to correct mutations in the genomic β-glucuronidase locus.
1 shows the structure of a V vector.

【図14】 図14は、トランスジェニック動物細胞に導入されるβ−ガラクトシダーゼ導
入遺伝子を示す(pCnZSNO、pCnZGSNO(グリーン蛍光タンパク質
レポーター遺伝子)およびpCnZAPSNO(アルカリホスファターゼレポー
ター遺伝子))。β−galコード配列の一部を含有するAAVベクターも示され
ている。
FIG. 14 shows β-galactosidase transgenes introduced into transgenic animal cells (pCnZSNO, pCnZGSNO (green fluorescent protein reporter gene) and pCnZAPSNO (alkaline phosphatase reporter gene)). An AAV vector containing a portion of the β-gal coding sequence is also shown.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // A61K 35/76 C12N 5/00 B (81)指定国 AE,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES ,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU, ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,K R,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV ,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO, NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,S I,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA ,UG,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ヒラタ,ロリー ケー. アメリカ合衆国,ワシントン 98102,シ アトル,トゥエルフス アベニュ イース ト 603,アパートメント シー Fターム(参考) 4B024 AA10 AA11 AA20 DA02 EA02 FA11 GA11 HA17 4B063 QA01 QA13 QA18 QQ02 QQ42 QQ53 QR08 QR55 QR62 QR80 QS25 QS34 4B065 AA90X AA90Y AA95Y AB01 BA02 CA44 CA46 4C084 AA13 MA13 MA52 MA56 MA66 4C087 AA01 BC83 MA13 MA52 MA56 MA66 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // A61K 35/76 C12N 5/00 B (81) Designated countries AE, AL, AM, AT, AU, AZ , BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO , NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, UZ, VN, U, ZA, ZW (72) inventor Hirata, Rory cable. United States, Washington 98102, Seattle, Twelve Avenue 603, Apartment Sea F-term (reference) 4B024 AA10 AA11 AA20 DA02 EA02 FA11 GA11 HA17 4B063 QA01 QA13 QA18 QQ02 QQ42 QQ53 QR08 QR55 QR62 QR80 QS25 QS34 4B0AA90A90A CA46 4C084 AA13 MA13 MA52 MA56 MA66 4C087 AA01 BC83 MA13 MA52 MA56 MA66

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 予備選定標的遺伝子座に修飾を有する脊椎動物細胞の産生方
法であって、以下の: a)修飾が導入されている以外は実質的に標的遺伝子座と同一であるDNA配
列を包含するターゲッティング構築物、および b)少なくとも1つのパルボウイルスITRまたは機能的等価物の全部または
一部 を包含する組換えパルボウイルスベクターゲノムを脊椎動物細胞に導入すること
を包含する方法であって、 マイクロインジェクション、トランスフェクション、エレクトロポレーション
、リポフェクション、脂質封入およびバイオリスティックから成る群から選択さ
れる方法により、組換えパルボウイルスベクターゲノムが脊椎動物細胞中に導入
され、そして ターゲッティング構築物と標的遺伝子座との間に相同対合が起きて、標的遺伝
子座に導入されている修飾を生じる ことを包含する方法。
1. A method for producing a vertebrate cell having a modification in a preselected target locus, comprising the steps of: a) ligating a DNA sequence that is substantially identical to the target locus except that the modification has been introduced. A targeting construct comprising: b) introducing a recombinant parvovirus vector genome comprising all or a portion of at least one parvovirus ITR or functional equivalent into a vertebrate cell, comprising: The recombinant parvovirus vector genome is introduced into vertebrate cells by a method selected from the group consisting of injection, transfection, electroporation, lipofection, lipid encapsulation, and biolistics, and the targeting construct is linked to the target locus. Homologous pairing occurs between the target The method involves causing modification which has been introduced into the child seat.
【請求項2】 核が脊椎動物細胞から取り出されて、生物体が核の移植時に
それから再構成され得る細胞中に移植される請求項1の方法。
2. The method of claim 1, wherein the nucleus is removed from the vertebrate cell and the organism is transplanted into cells that can be reconstituted upon transplantation of the nucleus.
【請求項3】 細胞が、胚性幹細胞、精子細胞、卵、受精卵および体細胞性
再集団形成細胞から成る群から選択される請求項2の方法。
3. The method of claim 2, wherein the cells are selected from the group consisting of embryonic stem cells, sperm cells, eggs, fertilized eggs, and somatic repopulation cells.
【請求項4】 標的遺伝子座の修飾を有する細胞を包含する非ヒト動物の作
製方法であって、以下の: a)修飾が導入されている以外は実質的に標的遺伝子座と同一であるDNA配
列を包含するターゲッティング構築物、および b)少なくとも1つのパルボウイルスITRまたは機能的等価物の全部または
一部 を包含する組換えパルボウイルスベクターゲノムを脊椎動物細胞に導入するが、
この場合、ターゲッティング構築物と標的遺伝子座との間に相同対合が起きて、
標的遺伝子座に導入されている修飾を生じ、 細胞からの核を、動物が再構成され得る二次細胞中に導入し、そして 細胞を胚に発生させる 工程を包含する方法。
4. A method of producing a non-human animal comprising cells having a modification of the target locus, comprising: a) DNA substantially identical to the target locus except that the modification has been introduced. Introducing into a vertebrate cell a targeting construct comprising the sequence, and b) a recombinant parvovirus vector genome comprising all or part of at least one parvovirus ITR or functional equivalent,
In this case, a homologous pairing between the targeting construct and the target locus occurs,
Producing a modification that has been introduced at the target locus, introducing nuclei from the cells into secondary cells from which the animal can be reconstituted, and allowing the cells to develop into an embryo.
【請求項5】 動物がトランスジェニック動物である請求項4の方法。5. The method of claim 4, wherein the animal is a transgenic animal. 【請求項6】 動物がキメラ動物である請求項4の方法。6. The method according to claim 4, wherein the animal is a chimeric animal. 【請求項7】 予備選定標的遺伝子座に修飾を有する脊椎動物細胞の産生方
法であって、以下の: a)修飾が導入されている以外は実質的に標的遺伝子座と同一であるDNA配
列を包含するターゲッティング構築物、 b)少なくとも1つのパルボウイルスITRまたは機能的等価物の全部または
一部、および c)ターゲッティングエンハンサー を包含する組換えパルボウイルスベクターゲノムを脊椎動物細胞に導入するが、
この場合、ターゲッティング構築物と標的遺伝子座との間に相同対合が起きて、
標的遺伝子座に導入されている修飾を生じる ことを包含する方法。
7. A method of producing a vertebrate cell having a modification at a preselected target locus, comprising: a) a DNA sequence substantially identical to the target locus except that the modification has been introduced. Introducing into the vertebrate cell a recombinant parvovirus vector genome comprising b) all or part of at least one parvovirus ITR or functional equivalent, and c) a targeting enhancer comprising:
In this case, a homologous pairing between the targeting construct and the target locus occurs,
Producing a modification that has been introduced at the target locus.
【請求項8】 ターゲッティングエンハンサーが付加生成物、ピリミジンダ
イマーおよび修飾化ヌクレオチドまたは修飾化DNA主鎖から成る群から選択さ
れる請求項7の方法。
8. The method of claim 7, wherein the targeting enhancer is selected from the group consisting of an addition product, a pyrimidine dimer and a modified nucleotide or a modified DNA backbone.
【請求項9】 組換えパルボウイルスベクターゲノムがDNA組換えポリペ
プチドまたはDNA修復ポリペプチドと会合する請求項7の方法。
9. The method of claim 7, wherein the recombinant parvovirus vector genome is associated with a DNA recombinant polypeptide or a DNA repair polypeptide.
【請求項10】 組換えポリペプチドがRecA、RecA相同体およびR
ecA関連タンパク質から成る群から選択される請求項9の方法。
10. The recombinant polypeptide comprising RecA, a RecA homolog and R
10. The method of claim 9, wherein the method is selected from the group consisting of ecA-related proteins.
【請求項11】 予備選定標的遺伝子座に修飾を有する脊椎動物細胞の産生
方法であって、以下の: a)修飾が導入されている以外は実質的に標的遺伝子座と同一であるDNA配
列を包含するターゲッティング構築物、および b)少なくとも1つのパルボウイルスITRまたは機能的等価物の全部または
一部 を包含する組換えパルボウイルスベクターゲノムを脊椎動物細胞に導入すること
を包含する方法であって、 細胞に投与される組換えパルボウイルスベクターゲノムの集団の全成員が組換
えパルボウイルスゲノムの+系統であるか、または集団の全成員が−系統であり
、そして ターゲッティング構築物と標的遺伝子座との間に相同対合が起きて、標的遺伝
子座に導入されている修飾を生じる ことを包含する方法。
11. A method for producing a vertebrate cell having a modification at a preselected target locus, comprising: a) a DNA sequence substantially identical to the target locus except that the modification has been introduced. A targeting construct comprising: b) introducing a recombinant parvovirus vector genome comprising all or a portion of at least one parvovirus ITR or functional equivalent into a vertebrate cell, comprising: The total member of the population of the recombinant parvovirus vector genome administered to the is a + line of the recombinant parvovirus genome, or the total member of the population is a-line, and between the targeting construct and the target locus A method comprising causing homologous pairing to result in a modification being introduced at the target locus.
【請求項12】 予備選定標的遺伝子座に修飾を有する脊椎動物細胞の産生
方法であって、以下の: a)修飾が導入されている以外は実質的に標的遺伝子座と同一であるDNA配
列を包含するターゲッティング構築物、および b)少なくとも1つのパルボウイルスITRまたは機能的等価物の全部または
一部 を包含する組換えパルボウイルスベクターゲノムを脊椎動物細胞に導入すること
を包含する方法であって、 細胞がターゲッティング効率を増大する作用物質で処理され、ターゲッティン
グ構築物と標的遺伝子座との間に相同対合が起きて、標的遺伝子座に導入されて
いる修飾を生じる ことを包含する方法。
12. A method for producing a vertebrate cell having a modification in a preselected target locus, comprising: a) a DNA sequence substantially identical to the target locus except that the modification is introduced. A targeting construct comprising: b) introducing a recombinant parvovirus vector genome comprising all or a portion of at least one parvovirus ITR or functional equivalent into a vertebrate cell, comprising: Is treated with an agent that increases targeting efficiency, resulting in homologous pairing between the targeting construct and the target locus, resulting in a modification being introduced at the target locus.
【請求項13】 ターゲッティング効率を増大する作用物質が以下の:細胞
周期モジュレーター、DNA修復モジュレーター、DNA組換えモジュレーター
、クロマチンパッケージングのモジュレーター、アポトーシスの阻害剤およびD
NAメチル化阻害剤から成る群から選択される請求項12の方法。
13. Agents that increase targeting efficiency include: cell cycle modulators, DNA repair modulators, DNA recombination modulators, modulators of chromatin packaging, inhibitors of apoptosis and D
13. The method of claim 12, wherein the method is selected from the group consisting of NA methylation inhibitors.
【請求項14】 予備選定標的遺伝子座に組換えシグナルを有する脊椎動物
細胞の産生方法であって、以下の: a)ターゲッティング構築物中の組換えシグナルの存在以外は実質的に標的遺
伝子座と同一であるDNA配列を包含するターゲッティング構築物、および b)少なくとも1つのパルボウイルスITRまたは機能的等価物の全部または
一部 を包含する組換えパルボウイルスベクターゲノムを脊椎動物細胞に導入すること
を包含する方法であって、 ターゲッティング構築物と標的遺伝子座との間に相同対合が起きて、標的遺伝
子座に導入されている組換えシグナルを生じる ことを包含する方法。
14. A method of producing a vertebrate cell having a recombination signal at a preselected target locus, comprising: a) substantially identical to the target locus except for the presence of the recombination signal in the targeting construct. And b) introducing into a vertebrate cell a recombinant parvovirus vector genome comprising all or part of at least one parvovirus ITR or functional equivalent. A method comprising: causing a homologous pairing between a targeting construct and a target locus to produce a recombination signal that has been introduced at the target locus.
【請求項15】 組換え部位がlox部位である請求項14の方法。15. The method of claim 14, wherein the recombination site is a lox site. 【請求項16】 パルボウイルスベクター介在性遺伝子ターゲッティングの
効力の確定方法であって、以下の: 検出可能表現型を有するレポーター遺伝子生成物の発現を妨げる一次突然変異
を包含するレポーター遺伝子を包含する組込レトロウイルスプロウイルスを有す
る細胞を提供し、 レポーター遺伝子のポリヌクレオチド亜配列を包含する組換えパルボウイルス
ベクターゲノムを細胞に導入するが、この場合、ポリヌクレオチド亜配列は一次
突然変異の位置と重複するが、しかし一次突然変異を含まず、そして検出可能表
現型を有するレポーター遺伝子生成物の発現を妨げる二次突然変異を包含し、こ
の場合、ポリヌクレオチド亜配列とレポーター遺伝子との間に相同対合が起きて
、一次突然変異の矯正およびレポーター遺伝子の発現を生じ、そして レポーター遺伝子生成物の存在または非存在を検出する 工程を包含する方法。
16. A method for determining the efficacy of parvovirus vector-mediated gene targeting, comprising: a reporter gene comprising a primary mutation that prevents expression of a reporter gene product having a detectable phenotype. Providing a retroviral provirus and introducing a recombinant parvovirus vector genome containing the polynucleotide subsequence of the reporter gene into the cell, wherein the polynucleotide subsequence overlaps with the location of the primary mutation But does not contain a primary mutation and includes a secondary mutation that prevents expression of a reporter gene product having a detectable phenotype, in which case a homologous pair between the polynucleotide subsequence and the reporter gene Conjugation occurs to correct primary mutations and reporter gene expression Flip and method comprises detecting the presence or absence of the reporter gene product.
【請求項17】 二次突然変異が、欠失、ナンセンス突然変異、ミスセンス
突然変異および挿入から成る群から選択される1つ又はそれ以上の突然変異であ
る請求項16の方法。
17. The method of claim 16, wherein the secondary mutation is one or more mutations selected from the group consisting of deletion, nonsense mutation, missense mutation and insertion.
【請求項18】 レトロウイルスプロウイルスがレポーター遺伝子の他に選
択可能マーカーを包含する請求項16の方法。
18. The method of claim 16, wherein the retroviral provirus comprises a selectable marker in addition to the reporter gene.
【請求項19】 ベクターゲノムが選択可能マーカーを包含する請求項18
の方法であって、細胞を選択可能マーカーの発現に関する選別に付すことをさら
に包含する方法。
19. The vector genome includes a selectable marker.
The method of any one of the preceding claims, further comprising selecting the cells for expression of a selectable marker.
【請求項20】 レポーター遺伝子生成物がアルカリ性ホスファターゼ、グ
リーン蛍光タンパク質およびβ−ガラクトシダーゼから成る群から選択される請
求項16の方法。
20. The method of claim 16, wherein said reporter gene product is selected from the group consisting of alkaline phosphatase, green fluorescent protein and β-galactosidase.
【請求項21】 標的遺伝子座での遺伝子ターゲッティングが起きた細胞に
対する濃縮方法であって、以下の: 1)検出可能表現型を有するレポーター遺伝子生成物の発現を妨げる一次突然
変異を包含するレポーター遺伝子、および2)修飾が望まれる標的遺伝子座を有
する細胞を提供し、 以下の: a)レポーター遺伝子のポリヌクレオチド亜配列を包含する選択構築物であっ
て、ここで、ポリヌクレオチド亜配列は一次突然変異の位置と重複するが、しか
し一次突然変異を含まず、そして検出可能表現型を有するレポーター遺伝子生成
物の発現を妨げる二次突然変異を包含し、そして b)修飾が導入されている以外は標的遺伝子座と実質的に同一であるDNA配
列を包含するターゲッティング構築物 を包含する組換えパルボウイルスベクターゲノムを細胞に導入し、 ポリヌクレオチド亜配列とレポーター遺伝子との間で相同対合が起きて、一次
突然変異の矯正およびレポーター遺伝子の発現を生じた細胞の集団を得るために
レポーター遺伝子生成物が発現される細胞を同定し、そして ターゲッティング構築物と標的遺伝子座との間で相同対合が起きて、標的遺伝
子座に導入されている修飾を生じたものを同定するために細胞の集団をスクリー
ニングする 工程を包含する方法。
21. A method for enriching cells that have undergone gene targeting at a target locus, comprising: 1) a reporter gene comprising a primary mutation that prevents expression of a reporter gene product having a detectable phenotype. And 2) providing a cell having the target locus for which modification is desired, comprising: a) a selection construct comprising a polynucleotide subsequence of the reporter gene, wherein the polynucleotide subsequence is a primary mutation But does not contain a primary mutation and includes a secondary mutation that prevents expression of a reporter gene product having a detectable phenotype, and b) the target except that a modification has been introduced. A recombinant parvovirus vector comprising a targeting construct comprising a DNA sequence substantially identical to the locus -The reporter gene product is introduced into the cell in order to introduce the genome into the cell and cause a homologous pairing between the polynucleotide subsequence and the reporter gene to correct the primary mutation and to obtain a population of cells that have expressed the reporter gene. Identify cells that are expressed and screen a population of cells to identify those that have undergone a homologous pairing between the targeting construct and the target locus resulting in the modification being introduced into the target locus A method comprising the steps of:
【請求項22】 細胞が生物体がそれから再構成され得る細胞である請求項
21の方法。
22. The method of claim 21, wherein the cell is a cell from which an organism can be reconstituted.
【請求項23】 核が脊椎動物細胞から取り出されて、生物体が核の移植時
にそれから再構成され得る細胞中に移植される請求項21の方法。
23. The method of claim 21, wherein the nucleus is removed from the vertebrate cells and the organism is transplanted into cells that can be reconstituted upon transplantation of the nucleus.
【請求項24】 細胞が、胚性幹細胞、精子細胞、卵、受精卵および体細胞
性再集団形成細胞から成る群から選択される請求項23の方法。
24. The method of claim 23, wherein the cells are selected from the group consisting of embryonic stem cells, sperm cells, eggs, fertilized eggs and somatic repopulation cells.
【請求項25】 選択構築物およびターゲッティング構築物が異なるパルボ
ウイルスベクターゲノム上に存在する請求項21の方法。
25. The method of claim 21, wherein the selection construct and the targeting construct are on different parvovirus vector genomes.
【請求項26】 標的遺伝子座での遺伝子ターゲッティングが起きた細胞に
対する濃縮方法であって、以下の: 細胞中に、以下の: a)修飾が導入されている以外は標的遺伝子座と実質的に同一であるDNA配
列、および b)選択可能マーカー を包含するターゲッティング構築物を包含する組換えパルボウイルスベクターゲ
ノムを導入し、そして ターゲッティング構築物と標的遺伝子座との間で相同対合が起きて、標的遺伝
子座に導入されている修飾を生じた細胞に関して濃縮するために選別条件下で細
胞を増殖させる 工程を包含する方法。
26. A method for enrichment for cells in which gene targeting at the target locus has occurred, comprising the steps of: a) substantially the same as the target locus except that the following modifications are introduced into the cells: Introducing a recombinant parvovirus vector genome that includes a DNA sequence that is identical, and b) a targeting construct that includes a selectable marker, and homologous pairing between the targeting construct and the target locus occurs to produce a target gene. Growing the cells under sorting conditions to enrich for cells that have undergone the modification introduced into the locus.
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