JP2002532058A - 組換え遺伝子産物の産生の間の細胞傷害性を調節するためのサプレッサーtRNAの使用 - Google Patents

組換え遺伝子産物の産生の間の細胞傷害性を調節するためのサプレッサーtRNAの使用

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Abstract

(57)【要約】 組換え遺伝子産物を産生することになっている細胞における毒性タンパク質の発現を調節するための方法が開示される。この方法は、この毒性タンパク質のコード配列への終止コドンの導入およびサプレッサーtRNAとの相補性に依存する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の背景) 望ましい遺伝子操作された産物の産生は、効率的であるとはいい得ない。なぜ
なら、目的の遺伝子操作された産物の適切な産生に必要なその遺伝子産物または
補助的な分子は、宿主細胞に対して毒性であり得るからである。例えば、アデノ
随伴ウイルス(AAV)repタンパク質(これは、宿主細胞におけるAAVゲ
ノムの組み込みおよび複製に必須である)は、しばしば、宿主細胞に対して、お
よび例えば、ヘルパーアデノウイルスに対して毒性である。
【0002】 遺伝子操作の分野で通常に使用され、かつ宿主細胞に対して毒性である遺伝子
産物の他の例は、アデノウイルスのE4 ORF6タンパク質、水疱性口内炎ウ
イルスのVSV−G遺伝子産物、およびHIV tat遺伝子産物である。
【0003】 (発明の要旨) 本発明の第1の目的は、任意の外来エレメントまたはその産物(内因性であっ
てもそうでなくても、その宿主細胞に対して毒性であり得る)への宿主細胞の暴
露を最小にする条件下で、宿主細胞において組換え遺伝子産物を発現させるため
の方法を提供することである。この方法は、毒性タンパク質をコードする遺伝子
のコード配列に導入される終止コドン、およびこの毒性遺伝子産物をコードする
遺伝子コード配列に操作された終止コドンの存在を克服するための十分な量の補
完するサプレッサーtRNA、ならびに終止コドンと通常相互作用する終結因子
、終止因子などの使用に依存して、毒性遺伝子産物の発現を調節する。毒性タン
パク質は、目的の産物であり得るか、または目的の所望の遺伝子産物の効率的な
発現に必要なタンパク質であり得る。宿主細胞に対して毒性である分子をコード
する遺伝子は、1つ以上の終止コドンを含むように作製される。複数の毒性タン
パク質を、単一の細胞においてそのような様式で操作し得る。また、複数の毒性
タンパク質を、複数の毒性タンパク質において同じアミノ酸残基で終止コドンを
導入することにより、単一種のサプレッサーtRNAによって調節し得る。十分
な量のサプレッサーtRNAは、例えば、このtRNAコード配列を保有するア
デノウイルスベクターで宿主細胞をトランスフェクトすることにより、宿主細胞
において利用可能にされる。
【0004】 本発明のなお別の目的は、例えば、rep遺伝子のコード配列に終止コドンを
導入し、ならびにその終止変異および内因性終止因子の存在を克服するために十
分な量の補完するサプレッサーtRNAを使用して、それにより終止コドンを保
有するそのrep遺伝子の発現を調節することによって、毒性アデノ随伴ウイル
ス(AAV)repタンパク質および毒性アデノ随伴ウイルスcapタンパク質
への宿主細胞の暴露を最小化するための方法を提供することである。サプレッサ
ーtRNAは、1、2、3または4つのrepタンパク質へと標的化され得る。
さらに、サプレッサーtRNAは、任意のアミノ酸コドンへと指向され得る。適
切な標的は、全ての4つのrepタンパク質に現れるセリンである。この方法で
は、単一種のサプレッサーtRNAのみが、4つのrepタンパク質の発現を調
節するために必要とされる。
【0005】 本発明のなお別の目的は、宿主細胞における毒性遺伝子産物(例えば、組換え
AAVの産生におけるrepタンパク質)の発現を調節するために、特定の核酸
構築物、細胞、ベクターなどを提供することである。
【0006】 これらおよび他の目的は、組換え遺伝子産物の産生における宿主細胞の樹立お
よび生産性を制限する毒性遺伝子産物の発現を調節するための材料および方法の
開発によって達成された。例えば、終止コドンを、毒性遺伝子産物をコードする
遺伝子のコード配列へと操作し得る。次いで、終止コドンを認識し、かつアミノ
アシル基を運搬し、従って翻訳の終止を生じるかわりに成長中のポリペプチドに
アミノ酸を取り込むサプレッサーtRNAを使用する。サプレッサーtRNAは
、終止変異を補完し、そして外来遺伝子産物の発現が所望される場合には、翻訳
が生じることを可能にする。適切な標的は、宿主細胞に対して毒性であるAAV
のrepタンパク質である。なお別の適切な標的は、AAVのcapタンパク質
である。
【0007】 本発明の方法は、宿主細胞に対して毒性である産物をコードし、かつ組換え核
酸技術の分野では普通である多数の遺伝子を調節するために適用され得る。
【0008】 (発明の詳細な説明) 本発明は、宿主に対して毒性であることが公知のタンパク質のコード配列中の
1つ以上の終止コドンの戦略的置換に依存する。この宿主細胞に対して毒性であ
るタンパク質は、宿主細胞に対して異質であるものであり得るが、必ずしもそう
である必要はない。毒性タンパク質は、目的の所望の遺伝子産物であり得るか、
または組換え核酸を用いる所望の遺伝子産物の発現に必要とされ得る。導入され
た終止コドンは、毒性タンパク質の翻訳を抑制し、従って宿主細胞中の毒性タン
パク質の発現および存在をダウンレギュレートする。
【0009】 次いで、特異的に補完するサプレッサーtRNAが用いられる。ここで、サプ
レッサーtRNAのアンチコドンは、目的の毒性タンパク質のコード配列に挿入
された停止コドンを認識し、そして代わりにアミノアシル化されるtRNAが、
成長するポリペプチドにアミノ酸を導入する。従って、終止コドンは、この部位
でのアミノ酸の導入によって無効にされ、そして転写が進み、毒性タンパク質の
産生が生じる。
【0010】 導入された終止コドンの部位で、成長するポリペプチドに取り込まれるアミノ
酸は、終止コドンによって置換された部位で通常見出されるアミノ酸であり得る
。例えば、ポリペプチドの7番目のアミノ酸がスレオニンであり、そして7番目
のコドンが終止コドンによって置換される場合、適切に補完するサプレッサーt
RNAは、終止コドンを認識するアンチコドンを有するもの、およびアミノアシ
ル部位にスレオニン残基を運搬するものである。しかし、サプレッサーtRNA
は、翻訳が終止コドンの存在にも関わらず生じる限り、アミノアシル部位に種々
のアミノ酸残基のいずれかを運搬し得、そしてこの部位にアミノ酸置換をもたら
す、得られるポリペプチドの機能は、有害な影響を全く伴わずに意図された目的
のために維持されることが見出され得る。
【0011】 終止コドンにより置換される特定のコドンは、目的の毒性タンパク質のコード
配列中でランダムに選択され得る。好ましくは、終止コドンにより置換されるべ
き標的コドンは、成長するポリペプチドの前半、好ましくは1/3、そしてより
好ましくは1/4、すなわち、アミノ末端付近に配置される。従って、好ましい
終止は、翻訳の後期よりはむしろ初期で生じる。
【0012】 毒性タンパク質のコード配列に終止コドンを導入するための方法は、当該分野
で公知である。例えば、部位特異的突然変異誘発、終止コドンの標的化サブクロ
ーニングなど。
【0013】 同様に、適切に補完するサプレッサーtRNAの構築は、当該分野で公知の方
法による。適切なtRNAに最低限必要とされるものは、翻訳の終止を起こし、
その結果細胞傷害性タンパク質の発現を最小限にするために、コード配列に挿入
されるべきであった、または挿入されるべきである終止コドンを認識し、そして
翻訳の間に成長するポリペプチドに取り込むためにアミノアシル部位でtRNA
に付着された適切なアミノ酸残基を運搬する、アンチコドンである。この方法で
は、終止コドンの存在にも関わらず、サプレッサーtRNAは、翻訳の間のアミ
ノ酸の取りこみを保証し続ける。
【0014】 宿主細胞における翻訳の終止と関連する終結因子、終止因子および他の因子の
存在のために、適切な数のサプレッサーtRNAを有する宿主細胞を提供して、
毒性タンパク質コード遺伝子のコード配列に導入される終止コドンに対する翻訳
終止因子の影響を克服する必要がある。すなわち、細胞中に適切な量のサプレッ
サーtRNA分子が存在する必要があり、その結果、おそらく、終止と関連する
内因性因子よりはむしろサプレッサーtRNAが、導入された終止コドンに結合
するようである。実際に、終止因子よりはむしろサプレッサーtRNAが、導入
された終止コドンに結合して、その結果毒性タンパク質の発現が生じるという可
能性をさらに高めるために、大量のtRNA分子が宿主細胞中に存在することが
好ましい。
【0015】 サプレッサーtRNAはまた、宿主細胞に対して毒性であり得る。従って、t
RNAの存在がまた調節されるか、またはサプレッサーtRNAが、サプレッサ
ーtRNAへの宿主細胞の曝露を最小限にするために、目的の毒性タンパク質の
所望の発現の直前に、宿主細胞へと導入されることが好ましい。従って、tRN
Aの発現は、調節因エレメント(例えば、リプレッサーエレメントもしくは誘導
性プロモーター)の制御下であり得るか、またはtRNAコード配列を運搬する
ベクターが、目的の標的毒性タンパク質の発現が所望される時の直前に、宿主細
胞に導入され得る。組換えAAVを産生すること、ならびにrepタンパク質お
よび/またはcapタンパク質の発現が、本明細書中で提供される方法を用いて
調節される場合、tRNAコード配列を運搬するための適切なベクターは、アデ
ノウイルスベクターである。なぜならば、アデノウイルスは、AAVの複製のた
めに必要なヘルパー機能を提供するからである。
【0016】 組換え遺伝子産物を産生するために用いられ得る任意の細胞は、本発明の実施
において使用され得る。従って、原核生物細胞および真核生物細胞は、本発明の
範囲内にあることが意図される。従って、細菌細胞、酵母細胞、昆虫細胞、哺乳
動物細胞などは、宿主細胞としての機能を果たし得る。
【0017】 現在、終結コドンを含む適切に改変されたコード配列は、当該分野において公
知の方法を実施して宿主細胞中に導入される。同様に、サプレッサーtRNAの
コード配列もまた、当該分野において公知の方法を実施して宿主細胞中に導入さ
れる。この結果は、目的の所望の産物であるか、または目的の所望の組換え産物
を得るために必要とされる毒性タンパク質の発現が調節される。
【0018】 使用する直前に導入された終結コドンを含む、変更された毒性タンパク質遺伝
子を運搬する細胞に対して、サプレッサーtRNAの発現を調節することによっ
てか、またはサプレッサーtRNAを運搬するベクターの直接の曝露によって、
目的の宿主中に特定の部位または時間で、目的の所望のタンパク質の発現を指向
することが可能である。
【0019】 現在、本発明は、記載されているが、参照は、目的の本発明を例示する、本明
細書以下で留意される特定の実施例に対してなされる。本発明を実証するために
使用される系の1つは、哺乳動物細胞中での組換えAAVの発現である。AAV
の多くの異なる血清型(例えば、血清型I、II、III、IVおよびV)が存
在し、そして各々の発現は、本発明の実施に受け入れられる。しかし、本実施例
は、単なる例示であり、そしていかなる様式においても、目的の本発明を限定し
ないことが認識されるべきである。
【0020】 (実施例) (方法) (I.プラスミドおよびウイルスの構築) (1.pAdlox12sup tRNA) アンバーサプレッサーtRNA遺伝子は、セリンアンチコドンがアンバーアン
チコドンで置換されたヒトセリンtRNA遺伝子(Caponeら、1985)
から誘導した(図3A)。HindIII、AflIIおよびBamHIの認識
配列を含むリンカー領域を、クローニング目的のために、このtRNA遺伝子の
いずれかの側に配置した。さらに、10塩基のスペーサーを、このtRNA遺伝
子に対して3’に挿入した。このスペーサー領域は、RNA pol IIIに
より転写される遺伝子の発現を増強する(Geiducshek&Tocchi
ni−Valentini、1988)。
【0021】 tRNA遺伝子を含む116bp DNAフラグメントを、4つのオリゴヌク
レオチドプライマー(図3Aにボールドで示される)を有するスカフォールドを
形成することによって作製した。スカフォールドにおけるギャップを、PCR(
94℃で1分、55℃で1分、および72℃で1分を10サイクルを使用する)
によって充填した。次いで、116bpフラグメントを、上記と同じPCR条件
の下で、プライマー1および4(25サイクル)を使用して増幅した。DNAを
フェノール:クロロホルムでの抽出、続いて、エタノールでの沈澱により、P
CR反応混合物から精製した。DNAペレットを、H2O中に再懸濁した。
【0022】 このPCR産物を、BamHIで消化し、そしてT4ポリヌクレオチドキナー
ゼでリン酸化した。本質的には、pAdlox(Hardyら、1997)であ
るプラスミドpAdlox12(ここでは、発現カセットが、ポリリンカーによ
って置換された)を、EcoRVおよびBamHIで消化し、次いで、仔ウシ腸
ホスファターゼで脱リン酸化した。2つのDNAをT4 DNAリガーゼで一緒
に連結して、プラスミドpAdlox12sup tRNA(図3B)を形成し
た。このプラスミドの同一性を、DNA配列分析により確認した。
【0023】 (2 pUC−ACG) pUC−ACGは、AAV repおよびcap機能を供給するために使用さ
れるAAVヘルパープラスミドである。このpUC19.ACG構築物は、PC
Rにより単離された、Liら(1997)に記載されるpACG2−1のXba
Iフラグメントを含む。この5’XbaI部位を、HindIII部位に変化さ
せ、そして3’XbaI部位をBamHI部位に変化させた。このフラグメント
を、pUC19中のHindIIIおよびBamHI部位中に挿入した。そして
このフラグメントは、アデノウイルス末端反復を含まない。
【0024】 (3.pUC−ACG78*13) pUC−ACG78*13(図4)は、Rep78/68タンパク質のアミノ
酸番号13のセリンをコードするAGCコドン(AAVゲノム357位(Gen
Bank登録番号AF043303))をTAGアンバー停止コドンに変更した
、AAVヘルパープラスミドである。pUC−ACG78*13を、pUC−A
CGの187bpのPpuMI−SfiIフラグメントを、鋳型としてpUC−
ACGを用いて、合成オリゴヌクレオチドプライマー5’−GATTAGGTC
CCCTAGGACCTTGACGGGCATC−3’および5’−CCACG
AGCACGTGCATGTGG−3’を使用するPCR、続いて、PpuMI
およびSfiIでの消化により生成された187bpのPpuMI−SfiIフ
ラグメントを置きかえることによって生成した。アンバーコドンに、下線を付す
【0025】 (4.pUC−ACG78*13/52*14) pUC−ACG78*13/52*14(図5)において、Rep52のアミノ
酸番号14のセリンをコードするTCG(AAVゲノム1032位(GenBa
nk登録番号AF043303))を、TAGアンバー停止コドンに変更した。
pUC−ACG78*13/52*14を、pUC−ACG78*13の362b
pのSacII−BamHIフラグメントを、鋳型としてpUC−ACGを用い
て、合成オリゴヌクレオチドプライマー5’−AGATTCGCGAAAAAC
TGAT−3’および5’−TCCTGGATCCACTGCTTCTCCTA GGTAATCCCCTTGTCCACGA−3’を使用するPCR、続いて、
SacIIおよびBamHIでの消化により生成された362bpのSacII
−BamHIフラグメントを置きかえることによって生成した。アンバーコドン
に、下線を付す。
【0026】 (5.ptet EF GFP*3) ptet EF GFP*3を、サプレッサーtRNAの発現のためのコント
ロールプラスミドをして使用するために作製した。このプラスミドを、緑色蛍光
タンパク質(GFP)についての遺伝子中のアミノ酸3位にアンバー停止コドン
を導入することによって作製した。293細胞を、公知の技術(例えば、リン酸
カルシウムを使用することによる)を使用して、プラスミドを用いてトランスフ
ェクトした。トランスフェクションの5時間後、細胞を、感染多重度が2である
Ad5 dl312、E1A-変異体か、あるいはm.o.i.が2または5で
あるAd5 sup tRNAで感染させた。GFP*3プラスミドを受ける細
胞を、感染の66時間後に蛍光顕微鏡下で試験した。この細胞の約30%がGF
Pを発現した。このことは、プラスミドで送達されたGFP遺伝子およびウイル
スで送達されたサプレッサーtRNAの両方が293細胞中で発現されたことを
示した。
【0027】 (6.Ad sup tRNA) ヒトアンバーサプレッサーtRNAをコードするアデノウイルスを、Hard
yら(1997)によって記載されるようにプラスミドpAdlox 12 s
up tRNAから調製した。このサプレッサーtRNA遺伝子を、アデノウイ
ルスのE1領域に配置したが、tRNA遺伝子はまた、E3領域にも配置され得
る。さらに、tRNA遺伝子は、E3領域に配置され得、そしてrAAVベクタ
ー配列は、E1領域に配置されて、rAAVベクターの一過性トランスフェクシ
ョンの必要なくrAAVの合成を可能にし得る。
【0028】 (7.rAd−rAAV−CMV−lacZ) rAd−rAAV−CMV−lacZを、AAV ITRおよびプラスミドp
dx11 lacZ(McCownら、1996)由来のlacZ遺伝子を含む
フラグメントを取りだし、そしてpAdlox 12のSmaI部位へそのフラ
グメントを挿入することによって構築した。得られたプラスミドを使用して、l
acZ遺伝子がAAV ITRに隣接したアデノウイルスを調製した。
【0029】 (8.pRT43.267) pRT43.267は、MMLV Psi配列(Gag ATG(これは、T
AGに変異されている)まで)が対応するMMSV配列に置換されたrkat3
の改変体である(Finerら、1994)。クローニング部位と逆方向鎖プラ
イマー結合部位との間のウイルスenvコード配列を欠失させた。インサートを
、ポリクローニング部位(5’−EcoRI−ApaI3’)へクローニングし
得る。
【0030】 (9.pTRor6*17) アンバー*17変異を、PCRによって、アデノウィルス5型(Ad5)のE
4遺伝子に導入した。このPCRにおいて、2つのオリゴヌクレオチド、orf
*17(5’CCATTTGGCATGACACTACGACCAACACG
TAGCGGTTGTCTCGGCGCACTCC3’)およびorf6 3
’(5’GCTCCGGTCGACTCACATGGGGTAGAGTCATA
ATC3’)をプライマーとして使用した。全Ad E4orf6遺伝子を作製
するため、上記のPCR産物を、プライマーorf6 5’(5’CCCGGA
TCCAAATATGACTACGTCCGGCGTTCCATTTGGCAT
GACACTAC3’)およびorf6 3’を使用して第2のPCR反応に添
加した。引き続き、E4 orf6*17フラグメントをpRT43.267プ
ラスミドの唯一のEcoRI部位に挿入した。最終プラスミド構築物は、Mol
onyレトロウィルス5’LTRおよびパッケージング配列、ギャグ(gag)
配列の半分;E4orf6*17;およびMolonyレトロウィルス3’LT
Rを含む。このE4orf6*17プラスミドを配列決定し、その配列の正確度
を立証した。
【0031】 (10.Ψ17) Ψ17は、E1領域内に、ヒト化CMVプロモーターおよび緑色蛍光タンパク
質(GFP)遺伝子(Clontech)を有するΔE1/ΔE4アデノウィル
スベクターである。遺伝子型は、ΔE1a、ΔE1b(ヌクレオチド454から
3328の欠失)およびΔE4(H5dl 1014欠失=orf1-、2-、3 - 、6-、6/7-およびorf4+)である。このベクターは、Bridge&K
etner、1990にて記載される。
【0032】 (11.pUC−sup) pUC−supは、サプレッサーアンバーtRNAser をコードし、そしてア
デノウィルス配列を含まないプラスミドである。pUC−supはプラスミドp
Adlox12−suptRNAおよびpUC19−ACGから作製される。p
Adlox12−suptRNAをHindIIIおよびBamHIで消化し、
そしてサプレッサーtRNAを含む110bpフラグメントを単離した。プラス
ミドpUC19−ACGをHindIII、BamHIおよびNcoIで消化し
、pUC19ベクター骨格を含む2656bpフラグメントを単離した。この1
10bpフラグメントおよび2656bpフラグメントを連結し、pUC−su
pを形成した。
【0033】 (II.sup tRNA系を使用したrAAV−CMV−LacZの産生) (1.pUC−ACG78*13) LacZ遺伝子(rAAV−CMV−LacZ)をコードするrAAVを、記
載されているように(Snyderら、1996)少数の改変とともに調製した
。手短に言えば、ヒト293細胞を、リン酸カルシウム方法を使用して、ベクタ
ープラスミド(pdx11LacZ(McCownら、1996))、およびヘ
ルパープラスミド(pUC―AGG)または変異ヘルパープラスミド(pUC−
ACG78*13 またはpUC−ACG*13*14)のいずれか一方で同時トラ
ンスフェクトした。
【0034】 すべてのサンプルから細胞を収集し、そして凍結/解凍を3ラウンドすること
により溶解した。各サンプルにおけるrAAV−CMV−LacZの機能的力価
を、限界希釈の細胞溶解物に293細胞を感染させることにより決定した。24
時間のインキュベーション後、細胞をX−galで染色し、そしてβガラクトシ
ダーゼ陽性細胞を計数した。
【0035】 機能的アッセイの結果を図7において示す。pUC―ACGでトランスフェク
トした細胞由来のrAAV−CMV−LacZの力価およびAd dl312ま
たはAd sup tRNAで感染させた細胞由来のrAAV−CMV−Lac
Zの力価は、それぞれ1.2×108および2.8×107であった。pUC−A
CG78*13でトランスフェクトした細胞およびAd dl312に感染させ
た細胞からは、力価は検出されなかった。このアッセイの検出限界を1×104
と決定し、これはrep78におけるアンバー変異の存在に起因して、力価の少
なくとも103低下があったことを示唆している。pUC−ACG78*13およ
びAd sup tRNAを受容した細胞より得られた力価は、1.6×107
および3.4×107であった。この値は、pUC−ACGより得られた力価と
類似し、これは、rep遺伝子におけるアンバー変異が十分に抑制され、rAA
Vの正常力価を産生したことを示している。
【0036】 GFP遺伝子におけるアンバー変異の60%までの抑制を得た。同様のレベル
の抑制が、rep遺伝子について得られる場合、次いで、rep遺伝子における
アンバー変異の抑制は、正常レベルのrAAV産生を生じ、そしてrepの発現
は、rAAVの産生における限定要因ではない。実際に、cap遺伝子の発現は
、rAAVの産生について限定することが見出された。さらに、強力なプロモー
ターからのrepの高発現は、rAAVの収率を低下することが示されている(
Liら、1997)。
【0037】 (2.pUC−ACG78*13,52*14) Ad sup tRNAは、AAVヘルパープラスミドにおける2つのアンバ
ー変異を抑制し得る。プラスミドpUC−ACG78*13,52*14は、Re
p78開始コドンの下流の最初のセリンコドン、AAVゲノム357位、および
Rep52開始コドンの下流の最初のセリンコドン、AAVゲノム1032位で
アンバー変異を含む。組換えAAVを、上記のように調製し、そして粗溶解物中
のrAAV−CMV−LacZの機能的力価を、293細胞の形質導入によって
試験した(図8)。ヘルパープラスミドがpUC−ACG、pUC−ACG78 * 13またはpUC−ACG78*13,52*14のいずれかである、Ad s
up tRNAでの感染後のサンプルから、同様の力価を得た(カラム2、4お
よび6)。しかし、細胞をAd dl312に感染させた場合、rAAVは、親
pUC−ACGプラスミドでのみ産生された(カラム1)。単一のアンバー変異
(カラム3)または2重のアンバー変異(カラム5)のいずれを使用しても、ウ
イルスは産生されなかった。この結果は、アデノウイルスによって送達されたサ
プレッサーtRNAが、2つのアンバー変異を効果的に抑制し、rAAVを産生
し得ることを実証する。
【0038】 (3.pUC−ACG78*13およびvTR LacZ) アデノウイルス上で保持されるベクタープラスミドの送達効率を調べた。29
3細胞を、プラスミドpUC−ACG78*13でトランスフェクトした。次い
で、細胞を、Ad vTR−LacZ(AAV ITRによって隣接されるLa
cZ遺伝子をコードするアデノウイルス)に感染させた。rAAV−CMV−L
acZを、このウイルスを感染させた細胞から調製し得る。細胞を、Ad dl
312(図9、カラム1および2)またはAd sup tRNA(カラム3お
よび4)のいずれかで同時感染させた。感染させた細胞を3日間インキュベート
し、そして溶解物を複数回の凍結融解サイクルによって調製した。各サンプルの
一部を加熱して、溶解物中に存在するAd vTR LacZを不活化し、これ
によって、rAAV−CMV−lacZのみを測定する。なぜなら、rAAV−
CMV−lacZは熱安定性であるからである。
【0039】 図9に示されるように、非加熱溶解物中のアデノウイルスの力価は、約3×1
8機能単位/mlであった(カラム1および3)。Ad dl312に感染さ
せた細胞からはrAAVは検出されなかったが(カラム2)、Ad sup t
RNAを受け入れている細胞は、1×106機能単位/mlの熱安定性rAAV
の力価を生じた(カラム4)。この結果は、rAAVが、rAAVベクター配列
をコードするアデノウイルスおよびサプレッサーtRNA遺伝子をコードするア
デノウイルスの同時感染によって産生され得ることを示す。このことは、rep
78*13遺伝子またはrep78*13,52*14遺伝子が、安定なプロデュ
ーサー細胞株における宿主染色体内に組み込まれる、rAAVプロデューサー細
胞のクローンのスクリーニングに有用であることを証明するはずである。
【0040】 (III.アデノウイルスの産生) アデノウイルスE4遺伝子は、アデノウイルス増殖に必要である。このE4領
域を欠失する、組換えアデノウイルスベクターを構築し得るが、これらのベクタ
ーは、E4でのトランス補完(transcomplementation)を
必要とする。E4タンパク質を発現する細胞株は、E4タンパク質の毒性性質の
ために産生することが困難である。従って、E4orf6遺伝子発現の厳密な制
御が、これらの配列を欠失する組換えアデノウイルスベクターの産生のための、
E4orf6を発現し得る安定な細胞株を生成するために重要である。
【0041】 安定な293orf6*17細胞株を、293細胞(ATCC CRL 15
73)を、高グルコースおよび10%ウシ血清を含むDMEM中で増殖させるこ
とによって、作製した。この細胞を、トランスフェクションの6時間前に、10
cmプレートあたり6×106で播種した。次いで、10μgのpRTorf6* 17および1μgのpPUR(CLONTECH、SV40プロモーターの制御
下でピューロマイシン耐性遺伝子をコードする)を、リン酸カルシウム沈殿によ
って、この293細胞に同時トランスフェクトした。この細胞に16時間後、通
常の培地を再供給した。トランスフェクションの約48時間後、この培地を、1
μl/mlピューロマイシン(Sigma)を含む選択培地に変えた。この細胞
に、約2〜3週間、3日毎に新鮮な選択培地を再供給した。12個のクローンを
単離し、そして以降の特徴付けのために増殖させた。
【0042】 293orf6*17細胞株および293細胞株(コントロールとして)を、
トランスフェクションの6時間前に、プレートあたり2.5×106でbcmプ
レートにプレートした。次いで、3μgのpAdlox suptRNAを、リ
ン酸カルシウム沈殿によって、これらの細胞に導入した。トランスフェクション
の約24時間後、全てのプレートを、MOI=1(2μlの、1.25×109
pfu/mlのΨ17溶解物)であるΨ17に感染させた。感染4日後に、細胞
を全てのプレートから収集した。3回の凍結融解後、100μlの溶解物を使用
して、3×106の293細胞を形質導入した。4日後、これらの細胞を、29
3細胞への第2継代のために収集した。アデノウイルスを感染させた陽性細胞を
計数して、生成されたウイルス力価を測定した。
【0043】 図14に示されるように、E4を発現しない293細胞は、Ψ17ウイルスを
産生しなかった。しかし、安定なE4産生細胞は、Ψ17ベクターを補完して、
Ψ17ウイルスを産生した。
【0044】 (参考文献)
【0045】
【表1】
【0046】
【0047】 本明細書中に引用された全ての参考文献は、参考として援用される。
【0048】 現在、本発明が記載および例示されているが、当業者には、様々な変化および
改変が、本発明の精神および範囲を逸脱せずに、本発明に対してなされ得ること
が明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、AAV rep遺伝子産物の毒性効果を不活化するためのスキームで
ある。rep遺伝子産物の発現は、例えば、Rep78/68の最初のセリンコ
ドンをアンバー変異で置き換えて(Rep78*13)、それによってp5メッ
セージの翻訳を停止させることによって不活化され得る。同様に、p19プロモ
ーターからのRep 52/40の発現は、14位のアンバー停止コドンをこれ
らのタンパク質の最初のセリンコドンに配置する(Rep78*14)ことによ
って不活化し得る。4つすべてのrepタンパク質についてのオープンリーディ
ングフレームが、その部位で同一であることに注目のこと。従って、rep52 * 14停止コドンは、4つすべてのrepタンパク質の発現を不活化する。
【図2】 図2は、サプレッサーtRNAを示す。repタンパク質合成の翻訳停止は、
終止コドンサプレッサーtRNAを用いる補完によってバイパスされ得る。ヒト
セリンtRNA(左側)およびGCUアンチコドンがCUAアンチコドンで置き
換えられているアンバーサプレッサーtRNA(右側)の構造を示す。セリンt
RNAは、13位でRep78タンパク質にセリンを挿入するが、Rep78*
13の13番目のコドンを認識しない。従って、Rep78*13にセリンを挿
入しない。他方、アンバーサプレッサーtRNAは、Rep78*13における
アンバー変異を認識し、そして今度は成長中のポリペプチド鎖にセリンを挿入し
て、全長Rep78を作る。アンバーサプレッサーは、rep78およびrep
52通常のオーカー停止コドンに対して、そしてまたrep68およびrep4
0のオパール停止コドンに対しても悪影響を有さないべきである。
【図3A】 図3Aは、アンバーサプレッサーtRNA遺伝子をコードするプラスミドの構
築を示す。アンバーサプレッサーtRNA遺伝子は、ヒトセリンtRNA遺伝子
(大文字で示す)から誘導された。ここではセリンアンチコドンは、アンバーア
ンチコドン(下線を付した)で置換された。リンカー領域(小文字で示される)
を、tRNA遺伝子のいずれかの側に配置した。5’リンカーは、HindII
IおよびAflII認識配列からなり、そして3’リンカーは、10塩基のスペ
ーサー、続いてBamHI認識配列からなる。116bpのDNAフラグメント
は、4つのオリゴヌクレオチドプライマー(太字で示す)を用いるスカフォール
ド形成、続いてPCRによって生成された。
【図3B】 図3Bは、アンバーサプレッサーtRNA遺伝子をコードするプラスミドの構
築を示す。116bpのtRNAフラグメントを、BamHIを用いて消化し、
次いで3332bpのpAdloxのEcoRV−BamHIフラグメントに連
結して、プラスミドpAdlox12sup tRNAを形成した。
【図3C】 図3Cは、アンバーサプレッサーtRNA遺伝子をコードするプラスミドの構
築を示す。pAdlox12は、発現カセットが除去され、そしてポリリンカー
が除去されたpAdlox(Hardyら、1997)である。具体的には、P
vuIIとClaIとの間の配列が、pAdloxから除去され、そして図3C
において示されたポリリンカー配列によって置換された。
【図3D】 図3Dは、アンバーサプレッサーtRNA遺伝子をコードするプラスミドの構
築を示す。
【図4】 図4は、プラスミドpUC−ACG 78*13の図である。プラスミドpU
C−ACG 78*13におけるTAGアンバー変異は、165位のAvrII
部位によって同定される。
【図5】 図5は、プラスミドpUC−ACG 78*13、52*14の図である。re
p78遺伝子のコドン13におけるアンバー変異およびrep52遺伝子のコド
ン14におけるアンバー変異は、それぞれ、165位および840位のAvrI
I部位によって同定される。
【図6】 図6は、Ad sup tRNAの図である。サプレッサーtRNA遺伝子を
コードするアデノウイルスは、E1領域またはE3領域のいずれかに配置され得
る。アンバーサプレッサーtRNA遺伝子がE3領域に配置され、そしてrAA
Vベクター配列がE1領域に配置されているアデノウイルスもまた、作製され得
る。逆に、tRNA遺伝子はE1領域に配置され得、そしてrAAV配列はE3
領域に配置され得る。調節エレメントがtRNA遺伝子に対して5’に含まれる
アデノウイルスもまた、構築され得る。
【図7】 図7は、rep78*13/sup tRNA系を使用するrAAV−CMV
−LacZの産生である。ヒト293細胞を、pUC−ACG(カラム1および
2)またはpUC−ACG rep78*13(カラム3〜5)のいずれかを用
いてトランスフェクトした。5時間後、細胞を、MOIが2であるAd5 dl
312(カラム1および3)または推定MOIが2であるAd5 sup tR
NA(カラム2および4)または推定MOIが10であるAd5 sup tR
NA(カラム5)のいずれかに感染させた。sup tRNA発現をモニターす
るコントロールとして、細胞を、コドン3にアンバー変異を含むGFP遺伝子を
発現するプラスミドに感染させ、次いで、MOIが2であるAd5 sup t
RNAに感染させた(カラム6)。細胞を、3日間のインキュベーションの後に
収集し、そして溶解した。次いで、細胞溶解物を、293細胞の形質導入によっ
て、rAAVについてアッセイした。結果を、力価として、機能的粒子/mlで
示す。
【図8】 図8は、rep78*13,52*14を使用するrAAV−CMV−LacZ
の産生である。ヒト293細胞を、pUC−ACG(カラム1および2)、pU
C−ACG 78*13(カラム3および4)またはpUC−ACG 78*13
,52*14(カラム5および6)のいずれかを用いてトランスフェクトした。
5時間後、細胞を、MOIが2であるAd5 dl312(カラム1、3および
5)または推定MOIが2であるAd5 sup tRNA(カラム2、4およ
び6)のいずれかに感染させた。細胞を、3日間のインキュベーションの後に収
集し、そして溶解した。次いで、細胞溶解物を、293細胞の形質導入によって
、rAAVについてアッセイした。結果を、力価として、機能的粒子/mlで示
す。
【図9】 図9は、rep78*13/sup tRNA系およびAAV/アデノウイル
スハイブリッドを使用するrAAV−CMV−LacZの産生である。293細
胞を、pUC−ACG 78*13を用いてトランスフェクトし、次いで、Ad
vTR−LacZとAd dl312(カラム1および2)、またはAd v
TR−LacZとAd sup tRNA(カラム3および4)のいずれかに同
時感染させた。3日後、細胞溶解物を調製し、そして各溶解物の一部を加熱して
アデノウイルスを不活性化した。非加熱サンプル(カラム1および3)ならびに
加熱サンプル(カラム2および4)の両方を、形質導入によって、rAAVにつ
いてアッセイした。結果を、力価として、機能的粒子/mlで示す。
【図10】 図10は、アデノウイルスの産生のためにE4の毒性効果を最小にするための
略図である。E4の発現を、例えば、セリンコドンを操作し、そしてアンバー変
異を使用して翻訳を破壊することによって、制御し得る。
【図11】 図11は、プラスミドpRorf6*17の模式図である。TAGアンバー変
異を強調している。
【図12】 図12は、Ad Ψ17の模式図である。ITRは、逆方向末端反復である。
CMVは、サイトメガロウイルスプロモーターである。GFPは、グリーン蛍光
タンパク質である。
【図13】 図13は、pUC−supの模式図である。セリンコドンにアンバー変異を含
むが、何のアデノウイルス配列も含まない、ベクターである。
【図14】 図14は、アデノウイルス産生である。E4を発現する安定な細胞を、sup
tRNAベクターおよびアデノウイルスベクターを用いてトランスフェクトし
て、その細胞によるアデノウイルスの発現を決定した。陽性細胞のレベルは、ウ
イルスに感染した細胞の数を表し、そしてこのレベルは、このトランスフェクト
された細胞により生成されるΨ17ウイルス力価を示す。293細胞(カラム1
および2)ならびに293orf6*17細胞(カラム3および4)を、pAd
lox sup tRNA(カラム2および4)を用いてトランスフェクトし、
そしてΨ17に感染させた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CR, CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI,G B,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL ,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ, LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,M G,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL, TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ,V N,YU,ZA,ZW (72)発明者 ハーディー, スティーブン エフ. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94404, フォスター シティ, レイクサイド ドライブ 342, セル ジェネシス, インコーポレイテッド内 (72)発明者 スナイダー, リチャード オー. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94404, フォスター シティ, レイクサイド ドライブ 342, セル ジェネシス, インコーポレイテッド内 Fターム(参考) 4B024 AA20 BA32 CA06 CA11 DA03 EA02 FA02 GA11 HA01 HA19 4B065 AA93X AA95X AB01 AC20 BA02 CA23

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 細胞において組換え遺伝子産物を発現させるための方法であ
    って、ここで該遺伝子産物が、該細胞に対して毒性であるタンパク質であるか、
    または該遺伝子産物の発現が、該細胞に対して毒性である補助的なタンパク質を
    必要とし、該方法が、以下の工程: (a)終止コドンを、該細胞において該遺伝子産物をコードする核酸または該
    補助的なタンパク質をコードする核酸に導入して、該遺伝子産物または該補助的
    なタンパク質の産生をダウンレギュレートする工程; (b)該細胞においてtRNAを発現させて、該導入された終止コドンを抑制
    する工程であって、ここで該tRNAが、該導入された終止コドンについてのア
    ンチコドン、および翻訳の間にポリペプチドに取り込むためのアミノ酸を含む、
    工程;ならびに、次いで、 (c)該細胞から該遺伝子産物を回収する工程であって、ここで該タンパク質
    または該補助的なタンパク質が、該導入された終止コドンの位置に対応する部位
    に該アミノ酸を含む、工程、 を包含する、方法。
  2. 【請求項2】 前記終止コドンがアンバーコドン、オパールコドン、または
    オーカーコドンである、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記補助的なタンパク質が、AAV repタンパク質であ
    る、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記補助的なタンパク質が、AAV capタンパク質であ
    る、請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記終止コドンが、前記遺伝子産物をコードする前記核酸ま
    たは前記補助的なタンパク質をコードする前記核酸の前半に導入される、請求項
    1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記導入された終止コドンが、セリンコドンを置換する、請
    求項3に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記tRNAが、アデノウイルスベクターを用いて発現され
    る、請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 以下を含む、キット: (a)核酸を含む細胞であって、該核酸は該細胞に対して毒性であるタンパク
    質をコードし、ここで、該核酸が、導入された終止コドンを含む、細胞;および (b)tRNAをコードする核酸を含むベクターであって、ここで該tRNA
    が、該導入された終止コドンについてのアンチコドン、およびtRNAのアミノ
    アシル部位にアミノ酸を含む、ベクター。
  9. 【請求項9】 前記核酸が、AAV repタンパク質をコードする、請求
    項8に記載のキット。
  10. 【請求項10】 前記終止コドンがアンバーコドン、オパールコドン、また
    はオーカーコドンである、請求項8に記載のキット。
  11. 【請求項11】 前記細胞が、293細胞である、請求項8に記載のキット
  12. 【請求項12】 前記ベクターがアデノウイルスベクターである、請求項8
    に記載のキット。
  13. 【請求項13】 前記核酸が、AAV capタンパク質をコードする、請
    求項8に記載のキット。
  14. 【請求項14】 前記導入された終止コドンが、セリンコドンを置換する、
    請求項9に記載のキット。
  15. 【請求項15】 アデノ随伴ウイルス(AAV)を産生するための方法であ
    って、以下の工程: (a)遺伝子産物を発現するか、または該遺伝子産物の発現が補助的なタンパ
    ク質を必要とする宿主細胞を、該細胞において該遺伝子産物をコードする核酸ま
    たは該補助的なタンパク質をコードする核酸に終止コドンを導入して、該遺伝子
    産物または該補助的なタンパク質の産生をダウンレギュレートすることにより、
    産生する工程であって、ここで該遺伝子産物、該補助的なタンパク質、またはそ
    の両方が、AAV産生および該細胞に対する毒性を必要とする、工程; (b)該宿主細胞に、AAV粒子の成分を発現するためのAAVパッケージン
    グプラスミドを導入する工程; (c)該細胞においてtRNAを発現させて、該導入された終止コドンを抑制
    する工程であって、ここで該tRNAが、該導入された終止コドンについてのア
    ンチコドン、および翻訳の間にポリペプチドに取り込むためのアミノ酸を含む、
    工程;ならびに、 (d)該宿主細胞により産生されるAAVを回収する工程、 を包含する、方法。
  16. 【請求項16】 前記補助的なタンパク質が、AAV repタンパク質で
    ある、請求項15に記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記補助的なタンパク質が、AAV capタンパク質で
    ある、請求項15に記載の方法。
  18. 【請求項18】 アデノウイルスを産生するための方法であって、以下の工
    程: (a)遺伝子産物を発現するか、または該遺伝子産物の発現が補助的なタンパ
    ク質を必要とする宿主細胞を、該細胞において該遺伝子産物をコードする核酸ま
    たは該補助的なタンパク質をコードする核酸に終止コドンを導入して、該遺伝子
    産物または該補助的なタンパク質の産生をダウンレギュレートすることにより、
    産生する工程であって、ここで該遺伝子産物、該補助的なタンパク質、またはそ
    の両方が、アデノウイルス産生および該細胞に対する毒性を必要とする、工程; (b)該宿主細胞に、アデノウイルス粒子の成分を発現するためのアデノウイ
    ルスパッケージングプラスミドを導入する工程; (c)該細胞においてtRNAを発現させて、該導入された終止コドンを抑制
    する工程であって、ここで該tRNAが、該導入された終止コドンについてのア
    ンチコドン、および翻訳の間にポリペプチドに取り込むためのアミノ酸を含む、
    工程;ならびに、 (d)該宿主細胞により産生されるアデノウイルスを回収する工程、 を包含する、方法。
  19. 【請求項19】 前記遺伝子産物がE4である、請求項18に記載の方法。
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