JP2002543814A - Genetic modification of male germ cells for transgenic species development and gene therapy - Google Patents

Genetic modification of male germ cells for transgenic species development and gene therapy

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JP2002543814A JP2000617726A JP2000617726A JP2002543814A JP 2002543814 A JP2002543814 A JP 2002543814A JP 2000617726 A JP2000617726 A JP 2000617726A JP 2000617726 A JP2000617726 A JP 2000617726A JP 2002543814 A JP2002543814 A JP 2002543814A
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    • C12N2740/13043Use of virus, viral particle or viral elements as a vector viral genome or elements thereof as genetic vector

Abstract

(57)【要約】 外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビボ方法が発表され、該方法は、レトロウイルスベクターのようなウイルスベクターを含む遺伝子デリバリー混合物を 雄脊椎動物の精巣に投与し、所望する形質または生成物をコードするポリヌクレオチドを送達することを含む。さらに、外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビトロ方法が発表され、該方法では、生殖細胞をドナー雄脊椎動物から獲得し、レシピエント雄脊椎動物に移入する前に、インビトロで遺伝子的修飾を加える。移入後、遺伝的修飾を加えた生殖細胞を担う雄脊椎動物は、雌脊椎動物と交配され、ゲノム中に該ポリヌクレオチドを保有するトランスジェニック子孫が生産される。さらに、該方法に従って生産された、トランスジェニック子孫を含む、非ヒトトランスジェニック脊椎動物が発表される。トランスジェニック脊椎動物由来のトランスジェニック細胞がまた、精子あるいは卵子、これらのいずれかの前駆細胞、または体細胞のような生殖細胞としても発表される。少なくとも一つの異種ポリヌクレオチドをそのゲノム中に保有する、未変性生殖細胞を含む非ヒトトランスジェニック脊椎動物系統を生産する方法が発表され、該方法の実施に有用であるトランスジェニック雄性生殖細胞を含む脊椎動物精液も発表される。 Abstract: An in vivo method has been described for integrating exogenous genetic material into the genome of a vertebrate, which comprises administering a gene delivery mixture comprising a viral vector, such as a retroviral vector, to the testes of a vertebrate. , Delivering a polynucleotide encoding the desired trait or product. In addition, in vitro methods of integrating exogenous genetic material into the vertebrate genome have been described, wherein germ cells are obtained from a donor male vertebrate and genetically modified in vitro prior to transfer to a recipient male vertebrate. Add decorations. After transfer, the male vertebrates carrying the genetically modified germ cells are crossed with female vertebrates to produce transgenic offspring carrying the polynucleotide in the genome. Further, non-human transgenic vertebrates, including transgenic progeny, produced according to the method are disclosed. Transgenic cells from transgenic vertebrates are also published as sperm or ova, progenitor cells of any of these, or germ cells such as somatic cells. A method for producing a non-human transgenic vertebrate strain, including native germ cells, carrying at least one heterologous polynucleotide in its genome has been described, including transgenic male germ cells useful in practicing the method. Vertebrate semen is also announced.

Description

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

【0001】 (技術分野) 本出願を通じて括弧内に様々な出版物を参照している。これらの出版物全文は
、関連する技術分野の現状をさらに詳細に説明するために、本出願における参考
文献として本明細書中に編入されている。 本発明は、医学分野、特にトランスジェニックス(遺伝子導入学)および遺伝
子療法分野に関する。本発明は特に、雄性生殖細胞及びサポート細胞(すなわち
、ライディヒ及びセルトリ細胞)に遺伝的修飾を加えるためのインビトロ及びイ
ンビボ方法を指向し、該方法は、外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込
み、トランスジェニック脊椎動物とトランスジェニック脊椎動物系統を生産する
ための方法を含む。
[0001] Throughout this application various publications are referenced in parentheses. The entire texts of these publications are incorporated herein by reference in this application to further elaborate the state of the relevant art. The present invention relates to the medical field, particularly to the field of transgenics and gene therapy. The invention is particularly directed to in vitro and in vivo methods for making genetic modifications to male germ cells and support cells (ie, Leydig and Sertoli cells), which include exogenous genetic material in the vertebrate genome. Includes methods for producing integrated, transgenic vertebrates and transgenic vertebrate strains.

【0002】 (背景技術) トランスジェニックス分野は、当初は動物個体に関連しての単一遺伝子の作用
、また遺伝子活性化、発現、および相互作用現象を理解するために開発された。
このテクノロジーは、ヒトおよびその他の動物における様々な疾病のモデルを作
成するために使用されてきた。トランスジェニック・テクノロジーは、遺伝学研
究及び遺伝のメカニズムと機能を理解するために使用することのできる最も強力
なツールである。 これはさらに、遺伝子と疾病の関係を研究するためにも使用される。およそ5,
000の疾病が単一遺伝子の欠損に起因する。より一般的には、他の疾病は、1ま
たはそれ以上の遺伝子と、例えばウイルスまたは発ガン物質のような環境因子の
複雑な相互作用の結果である。そのような相互作用の理解は、遺伝子療法や薬物
療法のような治療法、さらに臓器移植のような処置の開発のために特に重要であ
る。そのような処置は、機能欠損を代償し且つ/または生体内に発現する望まし
くない機能を排除し得る。
BACKGROUND OF THE INVENTION The field of transgenics was originally developed to understand the action of single genes in relation to animal individuals, as well as gene activation, expression, and interaction phenomena.
This technology has been used to create models of various diseases in humans and other animals. Transgenic technology is the most powerful tool that can be used to study genetics and understand genetic mechanisms and functions. It is also used to study the relationship between genes and disease. About 5,
000 diseases are due to a single gene defect. More generally, other diseases are the result of a complex interaction of one or more genes with environmental factors such as, for example, viruses or carcinogens. Understanding such interactions is particularly important for the development of therapeutics such as gene therapy and drug therapy, as well as treatments such as organ transplantation. Such treatment may compensate for the functional deficits and / or eliminate unwanted functions that develop in vivo.

【0003】 トランスジェネシス(遺伝子導入体形成)はまた、家畜の改良、及び生物学的活
性薬物の大規模な製造のために利用されてきた。歴史的には、トランスジェニッ
ク動物は、ほとんど全て受精卵のマイクロインジェクションによってのみ作成さ
れてきた。受精卵の前核は、インビトロで、外因性、すなわち異種または同種異
型、DNAまたはハイブリッドDNAをマイクロインジェクトされる。マイクロインジ
ェクトされた受精卵は、次に偽妊娠雌の生殖器官に移入される。(例:P.J.A. K
rimpenfort et al.、成熟T細胞欠乏トランスジェニックマウス及びトランスジ
ェニックマウスの作製法、米国特許第5,175,384号及び第 5,434,340号;P.J.A.
Krimpenfort et al.、成熟リンパ球性細胞型を欠乏するトランスジェニックマウ
ス、米国特許第5,591,669号)。
[0003] Transgenesis has also been utilized for livestock improvement and large-scale production of biologically active drugs. Historically, transgenic animals have been created almost exclusively by microinjection of fertilized eggs. The pronucleus of a fertilized egg is microinjected in vitro with an exogenous, ie, heterologous or allogeneic, DNA or hybrid DNA. The microinjected fertilized eggs are then transferred to the reproductive organs of a pseudopregnant female. (Example: PJA K
rimpenfort et al., Mature T-cell deficient transgenic mice and methods for producing transgenic mice, US Patent Nos. 5,175,384 and 5,434,340; PJA
Krimpenfort et al., Transgenic mice deficient in mature lymphocytic cell types, US Pat. No. 5,591,669).

【0004】 この広く使用されている技術は、多数の受精卵、胚を取り扱うための装置、及
びインビトロでこれらをマイクロインジェクトするための施設を必要とする。マ
イクロインジェクション中の溶解に起因する卵子の損失が高率であることがその
ひとつの理由である。その上、操作された胚は子宮内に着床して生存しないこと
が多い。これらの要素は、本技術の効率が極めて低い一因となる。過剰排卵処理
された哺乳類(例:霊長類、ウシ、ウマ、ブタ、及びマウス)でも、1周期当た
り雌動物は10-20個あるいはそれ以下の卵子しか産生しない。Palmiter, R.D. と
Brinster, R.L.、マウスの生殖系列、Anna. Rev. Genet.20:465-99 [1986])、
さらに、畜牛、ヒツジ及びブタの卵子の0.1%のみ(Wall, R.J., et al.、 トラ
ンスジェニック家畜の作製:大規模な遺伝子工学、J. Cell Biochem 49:113-120
[1992])がトランスジェニック動物に発育する。典型的には、おそらく3個体
のトランスジェニック動物を作成するために、300‐500個の受精卵がマイクロイ
ンジェクトされる必要がある。従って、これらの技術によって大型動物を作製す
ることは 極めて高価なものにつく。この理由により、哺乳類トランスジェニッ
ク技術は、その繁殖力の高さのために、ほとんど独占的にマウスに限定されてき
た。トランスジーンを受精卵中にマイクロインジェクションすることによるトラ
ンスジェニック動物の作製を改善することについてはほとんど何も行われていな
い(Gordon, J. と Ruddle, F.H.、マウス前核中に注入された遺伝子の統合性と
安定生殖系列の伝搬、Science 214:1244-1246 [1981])。
[0004] This widely used technique requires large numbers of fertilized eggs, equipment for handling embryos, and facilities for microinjecting them in vitro. One reason is the high rate of egg loss due to lysis during microinjection. Moreover, engineered embryos often do not survive implantation in the uterus. These factors contribute to the very low efficiency of the technology. Superovulated mammals (eg, primates, cows, horses, pigs, and mice) also produce only 10-20 or fewer eggs per cycle. Palmiter, RD and
Brinster, RL, mouse germline, Anna. Rev. Genet. 20: 465-99 [1986]),
In addition, only 0.1% of cattle, sheep and pig eggs (Wall, RJ, et al., Transgenic livestock production: large-scale genetic engineering, J. Cell Biochem 49: 113-120
[1992]) develop in transgenic animals. Typically, 300-500 fertilized eggs will need to be microinjected to produce perhaps three transgenic animals. Therefore, the production of large animals by these techniques is extremely expensive. For this reason, mammalian transgenic technology has been almost exclusively restricted to mice due to its high fertility. Little has been done to improve the production of transgenic animals by microinjecting transgenes into fertilized eggs (Gordon, J. and Ruddle, FH; Integrity and stable germline transmission, Science 214: 1244-1246 [1981]).

【0005】 マウスのような小型動物が、ある疾病の適切なモデルであることが証明されて
はいるが、これに関連するその価値は限定されている。大型トランスジェニック
動物は、様々な局面においてヒトとより顕著に類似しているために、ほとんどの
ヒト疾病に関する影響と治療法の研究とにはマウスよりもさらに適切であり、そ
の器官システム及び行動の研究にはより好ましい。大型哺乳類はまた、ヒトへの
器官ドナーの可能性としては、その器官が比較可能なサイズであるためにマウス
よりもより適している。ヒト異種移植への可能性を有するトランスジェニック動
物が開発されて始めているからには、これらの大型動物がより多く必要とされる
であろう。トランスジェニック・テクノロジーは、そのようなドナー動物をヒト
レシピエントと免疫適合性にすることを可能にする。
[0005] Although small animals, such as mice, have proven to be a suitable model for certain diseases, their value in this context is limited. Large transgenic animals are more relevant to most human disease effects and therapeutic studies than mice because of their striking resemblance to humans in various aspects, and their organ systems and behavior More preferred for research. Large mammals are also more suitable as human potential organ donors than mice because their organs are of comparable size. As transgenic animals with potential for human xenotransplantation have begun to develop, more of these large animals will be needed. Transgenic technology allows such donor animals to be immunocompatible with human recipients.

【0006】 過剰排卵薬物による処置後でさえ、雌当たり10-20個の卵子のみとは対照的に
、マウスやほとんど全ての大型哺乳類を含む、ほとんどの雄哺乳類は通常では各
射精中に少なくとも108 個の精子(雄性生殖細胞)を生産する。この理由のみを
とっても、雄性生殖細胞は、生殖系列内に異質DNAを導入するためのより好まし
いターゲットであり、その結果、単純かつ自然な交尾後に、より高い効率でトラ
ンスジェニック動物の作成に導くであろう。それにもかかわらず、精子を使用し
て卵子中にDNAを運搬するトランスジェニックマウスの生起への試みは、(Lavitr
ano, M., et al.、卵子中にDNAを導入するためのベクターとしての精子細胞:マ
ウスの遺伝的形質転換、Cell 57: 717-723[1989];WO-A-90/08192)、未だその
有効性を承認されていない。(Brinster, R. L., et al.、トランスジェニックス
作製には簡単な解決法はない、Cell 59:239-241 [1989])。近来、トランスジェ
ニックマウスは、外因性DNAを精子頭部と共に卵母細胞中に注入後に産生された
(Perry, A.C., et al.、細胞質内精子注入による哺乳類のトランスジェネシス
、Science 284:1180- 1183 [1999])。子宮移入後、これらの胚の20%がトランス
ジェニック後裔に発育した。
[0006] Even after treatment with superovulatory drugs, most male mammals, including mice and almost all large mammals, usually have at least 10 10 eggs during each ejaculation, in contrast to only 10-20 eggs per female. Produces eight sperm (male germ cells). For this reason alone, male germ cells are a more preferred target for introducing foreign DNA into the germline, which, after simple and natural mating, leads to the creation of transgenic animals with greater efficiency. There will be. Nevertheless, attempts to generate transgenic mice that use sperm to transfer DNA into eggs have been described (Lavitr
ano, M., et al., Sperm cells as a vector for introducing DNA into eggs: genetic transformation of mice, Cell 57: 717-723 [1989]; WO-A-90 / 08192), Its effectiveness has not yet been approved. (Brinster, RL, et al., There is no simple solution for making transgenics, Cell 59: 239-241 [1989]). Recently, transgenic mice have been produced after injection of exogenous DNA with sperm heads into oocytes (Perry, AC, et al., Mammalian Transgenesis by Intracytoplasmic Sperm Injection, Science 284: 1180-1183). [1999]). After uterine transfer, 20% of these embryos developed into transgenic offspring.

【0007】 遺伝的情報は、レトロウイルスベクターを使用して胚中に移入されてきた(Ja
enisch, R.、外因性モロニー白血病ウイルスの生殖系列への組み込みとメンデル
式伝搬、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 73:1260-1264 [1976])、しかし該動物は
異なる組織に異なる遺伝子挿入を有するモザイクであった(Jaenisch, R., レト
ロウイルスと胚形成:妊娠中期マウス胚中へのモロニー白血病ウイルスのマイク
ロインジェクション、Cell 19:181-188 [1980])。近来、モロニーネズミ白血病
ウイルスに基づくシュードタイプの複製欠損ベクターの注入により、5頭のトラ
ンスジェニック仔ウシが生産された。このベクターは、中期II卵母細胞の卵黄
周囲空間内に導入された(Chan, A.W., et al.、卵母細胞内に逆転写された遺伝
子移入により生産されたトランスジェニック畜牛、 Proc. Natl. Acad. Sci. US
A 95:14028-14033 [1998])。
[0007] Genetic information has been transferred into embryos using retroviral vectors (Ja
enisch, R., Germline integration and Mendelian transmission of exogenous Moloney leukemia virus, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 73: 1260-1264 [1976]), but the animals have different gene insertions in different tissues. (Jaenisch, R., Retrovirus and Embryogenesis: Microinjection of Moloney Leukemia Virus into Midgestation Mouse Embryos, Cell 19: 181-188 [1980]). Recently, five transgenic calves have been produced by injection of a pseudo-type replication-defective vector based on Moloney murine leukemia virus. This vector was introduced into the perivitelline space of metaphase II oocytes (Chan, AW, et al., Transgenic Cattle Produced by Introgression Reverse Transcribed into Oocytes, Proc. Natl. Acad. Sci. US
A 95: 14028-14033 [1998]).

【0008】 未だ十分に実現されていないが、代替法は、インビトロにおける雄性生殖細胞
の安定的形質移入とレシピエント精巣へのその移入である。遺伝的に標識した生
殖細胞の精巣への移入は、後裔を生産したが、現在の時点では、トランスジェニ
ック子孫は生産されていない(Brinster, R.L. と Avarbok, M.R.、精原細胞移
植後のドナーハプロタイプの生殖系列伝搬、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:11
303-11307 [1994])。 精子形成は、二倍体精原幹細胞が、娘細胞を供給し、これが劇的かつ独特な形
態学的変化を経て、完全に成熟すると卵子を受精し得る、自己運動性のハプロイ
ド(一倍体)細胞(雄性配偶子)となるプロセスである。 原始生殖細胞は、E8期において内胚葉性卵黄嚢上皮に最初に見られ、胚の外
胚葉に由来すると考えられている。(A. McLaren と M. Buehr, Cell Diff. Dev
. 31:185 [1992]; Y. Matsui et al.、Nature 353:750 [1991])。それらは、卵
黄嚢上皮から後腸内胚葉を経て、生殖隆線へと移動して、有糸分裂により増殖し
て精巣に集合する。
[0008] Although not yet fully realized, an alternative is the stable transfection of male germ cells in vitro and its transfer into recipient testes. Transfer of genetically labeled germ cells to the testis produced offspring, but at present no transgenic offspring were produced (Brinster, RL and Avarbok, MR, donor haplotypes after spermatogonia transplantation). Germline transmission of Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:11.
303-11307 [1994]). Spermatogenesis is a self-motile haploid (haploid) in which diploid spermatogonial stem cells supply daughter cells, which, through dramatic and unique morphological changes, can fertilize the ovum when fully matured. ) This is the process of becoming cells (male gametes). Primordial germ cells are first found in the endodermal yolk sac epithelium at stage E8 and are thought to be derived from the ectoderm of the embryo. (A. McLaren and M. Buehr, Cell Diff. Dev
31: 185 [1992]; Y. Matsui et al., Nature 353: 750 [1991]). They migrate from the yolk sac epithelium, through the hindgut endoderm, to the genital ridge, proliferate by mitosis and assemble into the testis.

【0009】 性的成熟に達すると、精原細胞は、減数分裂に入る前に5または6回の有糸分裂
を経る。原始精原幹細胞 (A0/As) は増殖して、中間精原細胞型 Apr、AaI、A1-4
の集団を形成し、その後B型精原細胞に分化する。このB型精原細胞は、分化し
て一次精母細胞を形成し、これは遷延された減数分裂前期に入り、その期間中に
相同染色体が対となり再結合をする。形態学的に識別可能である減数分裂状態は
:前細糸期、細糸期、合糸期、太糸期、第二次精母細胞であり、さらにハプロイ
ド精子細胞は後期に生じる。精子細胞は、精子形成中に、核の再成形、先体(ア
クロソーム)形成及びテールの構築のような、顕著な形態学的変化を経る。(A.R
. Bellve et al.、精子の回収、受精能獲得、先体反応、及び分別法、Methods E
nzymol. 225:113-36 [1993])。精母細胞及び精子細胞は、セルトリ細胞膜との独
特なヘミ接合アタッチメントを介してセルトリ細胞と重要な接触を確立する。精
子の成熟における最終的な変化(すなわち、精虫)は、受精前に雌の生殖器官内
で起こる。
[0009] Upon reaching sexual maturation, spermatogonia undergo five or six mitosis before entering meiosis. Primordial spermatogonial stem cells (A0 / As) proliferate to intermediate spermatogonia Apr, AaI, A1-4
And then differentiate into B-type spermatogonia. The B-type spermatogonia differentiate to form a primary spermatocyte, which enters a prolonged meiotic prophase, during which homologous chromosomes pair and recombine. The meiotic states that are morphologically distinguishable are: prefilament, fibrosis, mitosis, thickening, secondary spermatocytes, and haploid spermatids occur later. Sperm cells undergo significant morphological changes during spermatogenesis, such as nuclear reshaping, acrosome (acrosome) formation and tail assembly. (AR
Bellve et al., Sperm collection, capacitation, acrosome reaction, and fractionation, Methods E
nzymol. 225: 113-36 [1993]). Spermatocytes and sperm cells establish important contacts with Sertoli cells via a unique hemijunction attachment with Sertoli cell membranes. The final change in sperm maturation (ie, spermatozoa) occurs in the female reproductive tract before fertilization.

【0010】 当初は、DNAを精子に添加し、その後インビトロでマウスの卵子を受精するた
めにこれを使用して、トランスジェニック動物を作成する試みが行われた。受精
卵は次に、偽妊娠養育雌に移入され、誕生した仔のうち、30%はトランスジェニ
ックでありトランスジーン(導入遺伝子)を発現すると報告された。他の研究者
らが努力を反復したにも関わらず、しかし、この実験は再現不能であり、トラン
スジェニックである仔は獲得されなかった。実際に、本方法により獲得されたと
考えられたトランスジェニック動物は、全くトランスジェニックではなく、報告
されたDNAの組み込みは、実験的アーチファクトに過ぎなかったということには
ほとんど疑問がない。本方法の試験に従事する世界中の研究室から集められたデ
ータは、発生された合計890個体の仔からはトランスジェニックス(遺伝子導入
体)は獲得されなかったことを示した。
[0010] Initially, attempts were made to add transgenic animals to sperm by adding DNA to it and then using it to fertilize mouse ova in vitro. The fertilized eggs were then transferred to pseudopregnant foster females, and 30% of the offspring were reported to be transgenic and express the transgene. Despite repeated efforts by other investigators, however, this experiment was not reproducible and no transgenic pups were obtained. Indeed, there is little doubt that the transgenic animals thought to have been obtained by this method were not at all transgenic and that the reported DNA incorporation was only an experimental artifact. Data collected from laboratories around the world engaged in testing this method showed that no transgenics were obtained from a total of 890 pups generated.

【0011】 要約すると、現在では、生存トランスジェニック子孫を生産することが可能で
はあるが、使用可能である方法はコストが高く極めて効率が悪い。本発明に従う
精子形成形質移入は、インビトロあるいはインビボいずれであっても、トランス
ジェニック動物を生産するための簡易で、経済的かつ低侵襲性である方法と、動
物の生殖細胞中に異種遺伝子と同様に同種異型遺伝子を移入することにおいて極
めて効果的な可能性がある方法を提供する。 雄性生殖細胞のインビトロ形質移入と、レシピエント雄脊椎動物の精巣への移
植を実行するためには、第一に形質移入された雄性生殖細胞を移入する前に、レ
シピエント脊椎動物の精巣から形質移入されていない雄性生殖細胞を減数するこ
とが好都合である。 精巣の細胞減数は、通常では脊椎動物個体をガンマ線照射(X線)に全身暴露
するか、精巣への局所的放射線照射によって実施されている。(例:G. Pinon-L
ataillade et al.、ラット精巣への持続的低線量ガンマ線照射により誘導される
内分泌的及び組織的変化、Acta Endocrinol.(Copenh) 109(4): 558-62 [1985]
;G. Pinon-Lataillade と J. Maas、ラットに対する持続性ガンマ線照射:精子
形成の欠失及び回復への線量率効果、 Strahlentherapie 161(7):421-26 [1985
];C.R. Hopkinson et al.、雄ラットにおける精巣への局所的放射線照射の精巣
組織及び血漿ホルモンレベルへの影響、Acta Endocrinol.(Copenh) 87(2):413-
23 [1978];G. Pinon-Lataillade et al.、成体ラットへの持続性低線量ガンマ
線照射中のセルトリ細胞への生殖細胞の影響、 Mol.Cell Endocrinol.58(l):51-
63 [1988];P. Kamtchouing et al.、ラットセルトリ細胞機能への持続性低線量
ガンマ線照射の影響、Reprod. Nutr. Dev. 28(4B):1009-17 [1988]; C. Pinea
u et al.、急性及び慢性照射後の精巣機能の評価:成体ラットにおける後期精子
細胞のセルトリ細胞機能への影響のその他の確証、Endocrinol.124(6):2720-28
[1989];M. Kangasniemi et al.、照射ラット精巣における基礎及びFSH刺激に
よるサイクリック(環状)AMP生産の細胞調節、Anat. Rec. 227(l):32-36 [1990
];G. Pinon-Lataillade et al.、ラット精巣のガンマ線への急性暴露の生殖細
胞及びセルトリ及び、ライディヒ細胞機能への影響、Reprod. Nutr. Dev. 31(6)
:617-29 [1991])。
In summary, while it is now possible to produce live transgenic progeny, the methods available are costly and extremely inefficient. Spermatogenic transfection according to the present invention is a simple, economical and minimally invasive method for producing transgenic animals, whether in vitro or in vivo, as well as heterologous genes in animal germ cells. To provide a potentially very effective method of transferring allogeneic genes to E. coli. To perform in vitro transfection of male germ cells and transplantation into the testes of a recipient male vertebrate, the first step is to transfer the transfected male germ cells from the testes of the recipient vertebrate. It is advantageous to reduce the number of untransferred male germ cells. Testicular cytoreduction is usually performed by whole body exposure of vertebrate individuals to gamma irradiation (X-rays) or by local irradiation of the testes. (Example: G. Pinon-L
ataillade et al., Endocrine and histological changes induced by sustained low-dose gamma irradiation of rat testis, Acta Endocrinol. (Copenh) 109 (4): 558-62 [1985]
G. Pinon-Lataillade and J. Maas, Sustained gamma irradiation in rats: dose-rate effects on loss and recovery of spermatogenesis, Strahlentherapie 161 (7): 421-26 [1985]
CR Hopkinson et al., Effect of local irradiation of testes on testicular tissue and plasma hormone levels in male rats, Acta Endocrinol. (Copenh) 87 (2): 413-.
23 [1978]; G. Pinon-Lataillade et al., Effects of germ cells on Sertoli cells during continuous low-dose gamma irradiation of adult rats, Mol. Cell Endocrinol. 58 (l): 51-
63 [1988]; P. Kamtchouing et al., Effects of sustained low-dose gamma irradiation on rat Sertoli cell function, Reprod. Nutr. Dev. 28 (4B): 1009-17 [1988]; C. Pinea
u et al., Evaluation of testis function after acute and chronic irradiation: Additional confirmation of the effect of late sperm cells on Sertoli cell function in adult rats, Endocrinol. 124 (6): 2720-28
[1989]; M. Kangasniemi et al., Cellular regulation of basal and FSH-stimulated cyclic (cyclic) AMP production in irradiated rat testis, Anat. Rec. 227 (l): 32-36 [1990]
G. Pinon-Lataillade et al., Effects of acute exposure of rat testis to gamma radiation on germ cell and Sertoli and Leydig cell function, Reprod. Nutr. Dev. 31 (6).
: 617-29 [1991]).

【0012】 ガンマ線照射誘導による精原細胞変性のメカニズムは、アポトーシスによる反
応に関係していると考えられる。(M. Hasegawa et al.、p53欠損マウスにおけ
る分化中の精原細胞の放射線照射誘導によるアポトーシスと欠失に対する抵抗性
、Radiat. Res. 149:263-70 [1998])。 脊椎動物精巣の細胞を減数する他の方法は、ブスルファン(Myleran)のよう
なアルキル化剤を含む組成物を投与することである。(例:F.X. Jiang、ラット
におけるブスルファン処置からの回復後の精原細胞の行動、Anat. Embryol. 198
(l):53-61 [1998];L.D. Russell と R.L.. Brinster、ラット精巣細胞のマウ
ス精細管への移植後の精子形成の超構造的観察、J. Androl. 17(6):615-27 [19
96];N. Boujrad et al.、ラットにおける子宮あるいは新生仔cryptochidism内
ブスルファン処置後の体細胞及び生殖細胞集団の進化、Andrologia 27(4):223-
28 [1995];R.E.Linder et al.、14種の生殖毒物への短期間暴露後のラットにお
ける精子毒性のエンドポイント、Reprod. Toxicol. 6(6):491-505 [1992];F.
Kasuga と M.Takahashi、ブスルファン処置後の生殖細胞の低減数を伴うラット
生殖腺の内分泌機能、Endocrinol.Jpn 33(1):105-15 [1986])。
[0012] The mechanism of spermatogonia degeneration induced by gamma irradiation is considered to be related to apoptotic response. (M. Hasegawa et al., Resistance to irradiation-induced apoptosis and deletion of differentiating spermatogonia in p53-deficient mice, Radiat. Res. 149: 263-70 [1998]). Another method of reducing vertebrate testis cells is to administer a composition comprising an alkylating agent such as busulfan (Myleran). (Eg FX Jiang, spermatogonia behavior after recovery from busulfan treatment in rats, Anat. Embryol. 198
(l): 53-61 [1998]; LD Russell and RL. Brinster, ultrastructural observation of spermatogenesis after transplantation of rat testis cells into mouse seminiferous tubules, J. Androl. 17 (6): 615-27. [19
96]; N. Boujrad et al., Evolution of somatic and germ cell populations after busulfan treatment in uterus or neonatal cryptochidism in rats, Andrologia 27 (4): 223-
28 [1995]; RELinder et al., Endpoints of sperm toxicity in rats after short-term exposure to 14 reproductive toxicants, Reprod. Toxicol. 6 (6): 491-505 [1992];
Kasuga and M. Takahashi, Endocrine function of rat gonads with a reduced number of germ cells after busulfan treatment, Endocrinol. Jpn 33 (1): 105-15 [1986]).

【0013】 ブスルファン、クロラムブシル、シクロホスファミド、メルファラン、あるい
はエチルエタンスルホン酸のような細胞毒性アルキル化剤は、ガン化学療法にお
いて悪性細胞を死滅させるためにしばしば使用されている。(例:Andersson et
al.、悪性疾患処置のための非経口的ブスルファン、米国特許第5,559,148 号及
び第 5,430,057号;Stratford et al.、ブリオスタチンによる幹細胞生長の刺激
、米国特許第5,358,711号;Luck et al.、細胞病巣への導入のために細胞毒性薬
物と組み合わせて血管収縮性物質を使用する治療法、米国特許第4,978,332号)
。ブスルファン(13 mg-40 mg/kg体重)によるマウスの処置は、精巣における雄
性生殖細胞を抹殺することが報告されている;幹細胞及び分化中の精原細胞のど
ちらも死滅した;30mg/kg 体重以上の投与量は、その結果として処置後56日まで
は無精子症を生起した。(L.R. Bucci と M.L. Meistrich、ネズミ精子形成にお
けるブスルファンの影響:細胞毒性、生殖不能、精子異常及び優性致死突然変異
、 Radiation Research 176:259-68 [1987])。
[0013] Cytotoxic alkylating agents such as busulfan, chlorambucil, cyclophosphamide, melphalan, or ethylethanesulfonic acid are often used in cancer chemotherapy to kill malignant cells. (Example: Andersson et
al., Parenteral busulfan for the treatment of malignancies, U.S. Patent Nos. 5,559,148 and 5,430,057; Stratford et al., Stimulation of stem cell growth by bryostatin, U.S. Patent 5,358,711; Luck et al., Cell foci. Using vasoconstrictors in combination with cytotoxic drugs for introduction into cells, US Pat. No. 4,978,332)
. Treatment of mice with busulfan (13 mg-40 mg / kg body weight) has been reported to kill male germ cells in testis; both stem cells and differentiating spermatogonia were killed; 30 mg / kg body weight The above doses resulted in azoospermia up to 56 days after treatment. (LR Bucci and ML Meistrich, effects of busulfan on murine spermatogenesis: cytotoxicity, sterility, sperm abnormal and dominant lethal mutations, Radiation Research 176: 259-68 [1987]).

【0014】 (発明の開示) 本発明は、動物の生殖細胞中に異種遺伝子と同様に同種異型遺伝子を移入して
、トランスジェニック脊椎動物を生産することにおいて極めて効果的である、イ
ンビトロまたはインビボのいずれかにおける、精子形成の遺伝的修飾の必要性に
ついて説示している。本テクノロジーは、非形質移入雄性生殖細胞から成る精巣
の細胞を減数するための優れた方法の必要性を含む、ヒト及び他の脊椎動物種に
おける生殖細胞系列及び幹細胞系列遺伝子療法の必要性を説示する。本発明によ
るテクノロジーは、雄性不妊症に至る遺伝的欠損の修復と同様に大型種のトラン
スジェニック動物を生産することにおいて顕著な価値を有する。安定的にDNAを
組み込んだ雄性生殖細胞は選択可能である。本発明のこれら、及びその他の恩恵
及び特徴を本明細書中に説明する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides an in vitro or in vivo method for transferring a heterologous gene as well as a heterologous gene into germ cells of an animal to produce a transgenic vertebrate. The need for genetic modification of spermatogenesis in either is illustrated. This technology demonstrates the need for germline and stem cell line gene therapy in humans and other vertebrate species, including the need for superior methods to reduce the number of testicular cells consisting of untransfected male germ cells I do. The technology according to the invention has significant value in producing large breeds of transgenic animals as well as in repairing genetic defects leading to male infertility. Male germ cells that have stably integrated DNA can be selected. These and other benefits and features of the present invention are described herein.

【0015】 本発明は、動物生殖細胞の遺伝的修飾についての現存する方法とトランスジェ
ニック動物の生産方法を改良したいとの本発明者らによる要望に源を発する。従
来の技術による方法は、インビトロまたはインビボで産生された接合体中へのDN
Aの直接注入、またはレシピエント胚盤胞中に組み込んだ胚幹細胞を使用するキ
メラ胚の生成に依存している。これに引き続き、このように処置を受けた胚は、
初回刺激を受けた子宮または卵管内に移入される。これらの従来の方法は、極め
て遷延でコスト高であり、いくつかの侵襲的工程に基づき、トランスジェニック
子孫の生産は突発的かつ予期不可能である。 トランスジェニック体生産のための経済的、迅速かつ効率的なアプローチの探
索において、本発明者らは、所望する形質や生成物をコードする核酸セグメント
、すなわちポリヌクレオチドによる、脊椎動物雄性生殖細胞のインビボまたはイ
ンビトロ(エキソビボ)遺伝的修飾に基づく本方法を考案した。
The present invention originates from the existing methods for genetic modification of animal germ cells and the desire by the inventors to improve the methods of producing transgenic animals. Prior art methods involve DN into conjugates produced in vitro or in vivo.
It relies on direct injection of A or generation of chimeric embryos using embryonic stem cells integrated into recipient blastocysts. Following this, embryos treated in this way
Transfer into the primed uterus or fallopian tube. These conventional methods are extremely protracted and costly, and based on several invasive steps, the production of transgenic offspring is sudden and unpredictable. In the search for an economical, rapid and efficient approach to transgenic production, the present inventors have determined that in vivo vertebrate male germ cells can be treated with nucleic acid segments, ie, polynucleotides, that encode desired traits and products. Alternatively, the present method was devised based on in vitro (ex vivo) genetic modification.

【0016】 本発明は、所望する遺伝物質による脊椎動物生殖細胞のインビボ及びインビト
ロ(エキソビボ)遺伝的修飾、例えば、形質移入あるいは形質導入、に関する。
要するに、インビボ方法は、遺伝物質を適切なベクターと共に動物の精巣中に直
接に注入することを含む。本方法では、精巣内の全てあるいはいくつかの雄性生
殖細胞に生体内原位置で、効果的条件の下で、遺伝的修飾が加えられる。本イン
ビトロ方法は、新規分離あるいは選択方法を使用して、適切なドナーの生殖腺(
すなわち、精巣)またはその動物自身の精巣から生殖細胞を得て、それらにイン
ビトロで形質移入あるいは遺伝的修飾を加えて、次にドナーあるいは異なるレシ
ピエント雄脊椎動物の実質的に細胞を減数した精巣内に、細胞が減数された精巣
で自然に再増殖するような適切な条件下で戻すことを含む。本インビトロ方法は
、同一あるいは異なる適切なレシピエント雄の精巣に戻す前に、様々な手段によ
って形質移入された生殖細胞をスクリーンして、トランスジーンが安定状態でゲ
ノム中に組み込まれていることを確認し得るという利点を有する。さらには、ス
クリーンと細胞選別後に、高濃度の生殖細胞集団のみを戻すことができる。この
アプローチは、交配後に高い確率でトランスジェニック子孫を供給する。
The present invention relates to in vivo and in vitro (ex vivo) genetic modification of vertebrate germ cells with desired genetic material, such as transfection or transduction.
In summary, the in vivo method involves injecting the genetic material with the appropriate vector directly into the testis of the animal. In this method, all or some male germ cells in the testis are genetically modified in situ and under effective conditions. The in vitro method employs a novel isolation or selection method to create a suitable donor gonad (
Germ cells obtained from the testis) or the animal's own testis, transfected or genetically modified in vitro, and then substantially reduced in testis cells in the donor or different recipient male vertebrate Including, returning the cells under appropriate conditions such that the cells regrow spontaneously in the reduced testes. This in vitro method screens germ cells transfected by various means before returning to the testis of the same or a different suitable recipient male, and confirms that the transgene is stably integrated into the genome. It has the advantage that it can be confirmed. Furthermore, only high germ cell populations can be returned after screening and cell sorting. This approach provides a high probability of transgenic offspring after mating.

【0017】 特に、外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込む、本発明によるインビ
ボ方法は、所望する形質や生成物をコードする遺伝子、及びオプションとして、
遺伝的選択マーカーをコードする遺伝子を定義する少なくとも一つのポリヌクレ
オチドを含む、レトロウイルスベクターのような、しかしこれに限定されるわけ
ではないが、ウイルスベクターを含む遺伝子デリバリー混合物を、雄脊椎動物の
精巣中に投与することを含む。この遺伝子は、プロモーター配列に作用性がある
ように連鎖され(使用する全ての個別遺伝子が単一のプロモーター配列に連鎖す
る必要はない)、その結果、転写ユニットが形成され、脊椎動物精巣内に存在す
る少なくとも一つの精子、あるいは精子前駆体に到達するために効果的な条件下
で投与される。ポリヌクレオチドを含むこのデリバリー混合物は、所望する形質
や生成物をコードするポリヌクレオチドが、精子あるいは前駆細胞のような、少
なくとも一つの雄性生殖細胞のゲノム中に組み込まれて、その結果遺伝的修飾を
加えた雄性配偶子が雄脊椎動物によって生産されるために効果的な量と条件下で
投与される。次ぎに、この雄脊椎動物は、自然にあるいは人工生殖テクノロージ
ーを使用して、そのゲノム中にポリヌクレオチドを保有するトランスジェニック
子孫を生産するために、その種の雌脊椎動物と交配される。
In particular, the in vivo method according to the invention for integrating exogenous genetic material into the genome of a vertebrate comprises a gene encoding the desired trait or product, and optionally
Gene delivery mixtures, including but not limited to retroviral vectors, comprising at least one polynucleotide defining a gene encoding a genetic selectable marker, comprising a viral vector, can be obtained from a male vertebrate. Including administration into the testis. This gene is operatively linked to the promoter sequence (all individual genes used need not be linked to a single promoter sequence), resulting in the formation of a transcriptional unit and in the vertebrate testis It is administered under conditions effective to reach at least one sperm or sperm precursor present. The delivery mixture containing the polynucleotide is such that the polynucleotide encoding the desired trait or product is integrated into the genome of at least one male germ cell, such as a sperm or progenitor cell, thereby resulting in a genetic modification. The added male gametes are administered in amounts and under conditions effective to be produced by the vertebrate. This male vertebrate is then crossed with that species of vertebrate, either naturally or using artificial reproductive technology, to produce transgenic offspring carrying the polynucleotide in its genome.

【0018】 本発明はさらに、所望する形質あるいは生成物をコードする、少なくとも一つ
のポリヌクレオチドを、脊椎動物のゲノム中に組み込むためのインビトロ方法を
含む。本インビトロ方法は、ドナー雄脊椎動物から、精子細胞あるいは前駆細胞
のような雄性生殖細胞を獲得すること、そして一般的にはウイルスベクターを含
む遺伝子デリバリー混合物の存在下で、脊椎動物の体温程度あるいはそれ以下で
、所望する形質あるいは生成物をコードするポリヌクレオチドが細胞のゲノム中
に組み込まれるに十分な時間、細胞をインビトロで、不死化分子ではなく所望す
る形質あるいは生成物をコードする少なくとも一つのポリヌクレオチド、及び遺
伝的選択マーカーをコードする遺伝子を定義するポリヌクレオチドを用いて遺伝
的修飾を加えることを含む。次ぎに、遺伝的修飾を加えられた生殖細胞は、遺伝
的に修飾された細胞中で発現される遺伝的選択マーカーを利用して、単離あるい
は選択されて、レシピエント雄脊椎動物の精巣に、細胞が精細管中に留まるよう
に移入され、従ってその中で遺伝的修飾を加えられた雄性配偶子が生産される。
この雄脊椎動物は、そのゲノム中にポリヌクレオチドを保有するトランスジェニ
ック子孫を生産するために、その種の雌脊椎動物と交配される。
The invention further includes an in vitro method for integrating at least one polynucleotide encoding a desired trait or product into the genome of a vertebrate. This in vitro method involves obtaining male germ cells, such as sperm cells or progenitor cells, from a donor male vertebrate, and generally in the presence of a gene delivery mixture comprising a viral vector, to the order of the vertebrate body temperature or Below that, the cell is cultured in vitro for a time sufficient for the polynucleotide encoding the desired trait or product to be integrated into the genome of the cell, without at least one encoding for the desired trait or product instead of an immortalizing molecule. Genetic modification with the polynucleotide and the polynucleotide defining the gene encoding the genetic selectable marker. Next, the genetically modified germ cells are isolated or selected using a genetic selectable marker expressed in the genetically modified cells, and are then transferred to the testes of recipient male vertebrates. The cells are transferred to remain in the seminiferous tubules, thus producing a genetically modified male gamete therein.
The male vertebrate is crossed with a female vertebrate of that species to produce transgenic offspring carrying the polynucleotide in its genome.

【0019】 本発明はさらに、外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビボあ
るいはインビトロ方法のいずれかに従って生産される、非ヒトトランスジェニッ
ク雄脊椎動物に関する。インビボ方法に従って生産された、このトランスジェニ
ック脊椎動物は遺伝子デリバリー混合物のレシピエントである。インビトロ方法
に従って生産された、このトランスジェニック脊椎動物は、その精巣中に移入さ
れた遺伝的修飾を加えた雄性生殖細胞のレシピエントである。このトランスジェ
ニック雄脊椎動物は、そのゲノム中に所望する形質あるいは生成物をコードする
遺伝子を定義する外因性のポリヌクレオチドを保有する未変性雄性生殖細胞を含
むために、その種に属する雌と交配することが可能である。しかし、トランスジ
ェニック脊椎動物の精巣以外の組織における体細胞はこのポリヌクレオチドを欠
如している。 本発明はさらに、外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビボあ
るいはインビトロ方法のいずれかに従って生産される、非ヒトトランスジェニッ
ク雄脊椎動物に関する。この非ヒトトランスジェニック脊椎動物は、本インビボ
方法に従って、遺伝子デリバリー混合物を受容した雄脊椎動物の直接あるいは間
接的子孫である。これに反して、非ヒトトランスジェニック脊椎動物は、本イン
ビトロ方法に従って、その精巣中に移入された遺伝的修飾を加えた雄性生殖細胞
のレシピエントの直接的あるいは間接的子孫である。従って、このトランスジェ
ニック子孫は、トランスジェニック雄脊椎動物の直系子孫であるか、あるいは1
またはそれ以上世代を隔てた後裔である。トランスジェニック脊椎動物は、その
ゲノム中に、所望する形質あるいは生成物をコードする外因性ポリヌクレオチド
を保有する1またはそれ以上の細胞を含む。
The present invention further relates to non-human transgenic male vertebrates produced according to either in vivo or in vitro methods for integrating exogenous genetic material into the vertebrate genome. The transgenic vertebrate produced according to the in vivo method is the recipient of the gene delivery mixture. This transgenic vertebrate, produced according to in vitro methods, is a recipient of the genetically modified male germ cells that have been transferred into their testes. This transgenic male vertebrate is mated with a female belonging to that species to contain native male germ cells that carry an exogenous polynucleotide in their genome that defines the gene encoding the desired trait or product. It is possible to However, somatic cells in tissues other than the testis of the transgenic vertebrate lack this polynucleotide. The present invention further relates to non-human transgenic male vertebrates produced according to either in vivo or in vitro methods of incorporating exogenous genetic material into the vertebrate genome. The non-human transgenic vertebrate is a direct or indirect progeny of a male vertebrate that has received the gene delivery mixture according to the in vivo method. In contrast, a non-human transgenic vertebrate is a direct or indirect progeny of a recipient of a genetically modified male germ cell that has been transferred into its testes according to the in vitro method. Thus, the transgenic offspring is a direct offspring of the transgenic male vertebrate, or
Or descendants of more generations. A transgenic vertebrate contains one or more cells in its genome that carry an exogenous polynucleotide that encodes a desired trait or product.

【0020】 さらに、本発明は、トランスジェニック子孫に由来するトランスジェニック細
胞をも含む。この細胞は、精子(すなわち、精虫)あるいは卵子、これらのいず
れかの前駆細胞のような生殖細胞、あるいは体細胞である。 本発明はさらに、複数の本発明によるトランスジェニック雄性生殖細胞を含む
脊椎動物の精液に関する。 本発明はさらに、少なくとも一つの異種ポリヌクレオチドをそのゲノム中に保
有する、未変性生殖細胞を含む、非ヒトトランスジェニック脊椎動物系統を生産
する方法も指向する。本方法は、トランスジェニック子孫を同種の異性メンバー
と交配し、さらにこのポリヌクレオチドを保有する子孫を選択することを含む。 本テクノロジーは、動物モデルとしての用途のトランスジェニック動物の生産
、また遺伝物質の付加、修飾またはサブトラクション(減算)により、ヒトを含
む動物ゲノムの修飾に適応可能であり、しばしば、結果として表現型の変化を生
起する。本方法はまた、ヒトを含む動物の、個体が劣性または優性遺伝子障害を
保有していること、または個体がその後裔に多重遺伝子性障害を継代する傾向が
あるという、担体状態の変更に適応可能である。 本発明のこれら及びその他の利点と特徴は、以下の好ましい実施態様について
の詳細な説明においてより詳しく説明する。本発明をさらに説明するにおいて、
関連出願米国シリアル番号 09/191,920; 09/292,723;及び 09/311,599 の公開
を参考文献として編入している。
[0020] The invention further includes transgenic cells derived from the transgenic progeny. The cells can be sperm (ie, spermatozoa) or ova, germ cells such as progenitors of any of these, or somatic cells. The invention further relates to vertebrate semen comprising a plurality of transgenic male germ cells according to the invention. The present invention is further directed to a method of producing a non-human transgenic vertebrate line, including native germ cells, carrying at least one heterologous polynucleotide in its genome. The method includes crossing the transgenic progeny with a cognate heterozygous member and selecting progeny that carry the polynucleotide. The technology can be adapted to the production of transgenic animals for use as animal models, and to the modification of animal genomes, including humans, by the addition, modification or subtraction (subtraction) of genetic material, often resulting in phenotypic Create change. The method is also adapted to changes in the carrier status of animals, including humans, where the individual carries a recessive or dominant genetic disorder, or where the individual is prone to passing a multigenic disorder to subsequent offspring. It is possible. These and other advantages and features of the present invention are described in more detail in the detailed description of the preferred embodiments below. In further describing the present invention,
The disclosures of related applications US Serial Nos. 09 / 191,920; 09 / 292,723; and 09 / 311,599 are incorporated by reference.

【0021】 (発明を実施するための最良の形態) 外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込む本方法は、以下のストラテジ
ーの少なくとも一つに基づく。外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込む
インビボ方法である、第一の方法は、既知の遺伝子デリバリーシステムを使用し
て、雄脊椎動物の精巣中の雄性生殖細胞に生体原位置でポリヌクレオチドを送達
し(例:インビボ形質移入あるいは形質導入)、遺伝的修飾を加えた生殖細胞を
動物自身の環境において分化させ、その後生殖細胞中に核酸の組み込みを呈示す
る子孫動物(トランスジェニック動物)を選択する。このようにして選択した動
物を交配するか、またはその精子を媒精またはインビトロ受精のために使用して
さらに次代のトランスジェニック子孫を生産する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method of integrating exogenous genetic material into the genome of a vertebrate is based on at least one of the following strategies. A first method, an in vivo method of incorporating exogenous genetic material into the genome of a vertebrate, is to use a known gene delivery system to generate polynucleotides in situ into male germ cells in male vertebrate testes. (Eg, in vivo transfection or transduction), allowing the genetically modified germ cells to differentiate in the animal's own environment, and then displaying progeny (transgenic animals) that exhibit nucleic acid integration into the germ cells. select. The animals selected in this manner are bred or their sperm are used for insemination or in vitro fertilization to produce further transgenic offspring.

【0022】 他方、外因性遺伝的物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビトロ方法は、
適切なドナーの精巣またはその動物自身の精巣から雄性生殖細胞を得て、それら
をインビトロで遺伝的修飾を加え、遺伝的修飾が加えられた生殖細胞を単離ある
いは選択し、次ぎに自然に再増殖するような適切な条件下でそれらを精巣に移入
することを含む。 インビボあるいはインビトロルートのいずれかにより、本発明による方法は、
多種の脊椎動物への適用に適しており、これらの全ての脊椎動物が、配偶子―す
なわち精子または卵子―を産生することが可能である。従って、本発明に従って
、新規遺伝的修飾且つ/または特徴を、ヒト、例えば、サル、マモセットのよう
な非ヒト霊長類、ヒツジ、ウシ、ブタ、ウマような家畜農業動物、特に競走馬、
海生哺乳類、厚皮動物、マウスやラットのような齧歯類、スナネズミ、ハムスタ
ー、ウサギ、及びその類似物のような哺乳類を含む脊椎動物に分与し得る。他の
脊椎動物は、ニワトリ、シチメンチョウ、アヒル、オーストリッチ、エミュ、ガ
チョウ、ホロホロチョウ、ハト、ウズラ、稀少かつ観賞用鳥類、及びその類似物
のような家禽を含む。サイ、トラ、チータ、コンドルのある種、及びその類似物
のような、野生動物のうちで絶滅に瀕する種が特に注目される。
On the other hand, in vitro methods for integrating exogenous genetic material into the genome of vertebrates include:
Male germ cells are obtained from the testis of an appropriate donor or the animal's own testis, and they are genetically modified in vitro, the genetically modified germ cells are isolated or selected, and then spontaneously regenerated. And transferring them to the testes under appropriate conditions to proliferate. By either the in vivo or in vitro route, the method according to the invention comprises:
Suitable for application to a wide variety of vertebrates, all these vertebrates are capable of producing gametes-ie sperm or eggs. Thus, in accordance with the present invention, novel genetic modifications and / or characteristics are described in humans, e.g., non-human primates such as monkeys, marmosets, livestock agricultural animals such as sheep, cows, pigs, horses,
It can be distributed to vertebrates, including marine mammals, macrodermis, rodents such as mice and rats, and mammals such as gerbils, hamsters, rabbits, and the like. Other vertebrates include poultry such as chickens, turkeys, ducks, ostrich, emu, geese, guinea fowl, pigeons, quail, rare and ornamental birds, and the like. Of particular note are endangered species of wildlife, such as rhinoceros, tigers, cheetahs, certain condor species, and the like.

【0023】 「遺伝子デリバリー(または形質移入)混合物」とは、本特許との関連におい
ては、例えば、脂質形質移入因子、例えばポリブレンのような陽イオン性あるい
はポリ陽イオン性脂質の有効量を混合した適切なベクターを併せて有する、選択
された遺伝物質を意味する。(例、Clark et al、ポリ陽イオン性及び陽イオン
性脂質は、腫瘍細胞におけるアデノウイルス形質導入とトランスジーン発現を増
強する、Cancer Gene Ther.6(5):437-46 [1999])。 アデノウイルス、レトロウ
イルス、あるいはレンチウイルス媒介による形質導入の効率は、感染中にポリブ
レンを含むことにより大幅に増強される。この混合物の各成分量は、特定種の生
殖細胞の、例えば、形質移入あるいは形質導入による、遺伝的修飾を最適化する
ように選択される。そのような最適化は、ルーチン実験法によるもので十分であ
る。脂質に対するDNAの割合は、広範囲であるが、好ましくは、1:1であるが
、しかし使用する脂質形質移入因子に基づいて他の割合も使用し得る。(E.g., B
anerjee, R. et al.[1999]; Jaaskelainen, I. et al.、膜活性コンポーネント
及び小複合体サイズを有する脂質キャリヤがアンチセンスホスホロチオアートオ
リゴヌクレオチドの効果的細胞送達に必要とされる、Eur, J. Pharm. Sci. 10(3
):187-193 [2000];Sakurai, F. et al.、プラズミドDNA/陽イオン性リポソー
ム複合体の生理化学的特徴、細胞の取り込み、及び細胞内トラフィッキングにお
けるDNA/リポソーム混合比の影響及びその結果としての遺伝子発現、 J. Contro
lled Release 66(2-3):255-69 [2000])。 「遺伝的物質」とは、本明細書で使用される場合は、新規遺伝的修飾、あるい
は生物学的機能的特徴をレシピエント動物に分与することが可能であるDNA配列
を意味する。新規遺伝的修飾あるいは特徴は、ポリペプチドにより定義される1
またはそれ以上の遺伝子または遺伝子セグメントによりコードされ、1またはそ
れ以上の遺伝子の排除あるいは突然変異に起因され、さらには、例えば、エンハ
ンサー、プロモーター、あるいはアクチベーター/サプレッサー結合部位のよう
な調節配列を含み得るが、これらに限定されるわけではない。形質移入遺伝物質
は、好ましくは、機能的であり、これはすなわち生成物を介して、または他の生
成を抑制することにより、所望する形質を発現することを意味する。遺伝子機能
が発現される他のメカニズムの実例としては、ゲノムの刷り込み(インプリンテ
ィング)、すなわち、胚発生の極めて初期における1対の遺伝子(アレル)のど
ちらか一つの不活性化、または遺伝子配列の突然変異または欠失による遺伝物質
の不活性化、または 優性負遺伝子産物の抑制、その他がある。
A “gene delivery (or transfection) mixture” in the context of this patent is, for example, a mixture of an effective amount of a lipid transfection factor, eg, a cationic or polycationic lipid such as polybrene. Means the selected genetic material, together with the appropriate vector. (Eg, Clark et al, Polycationic and cationic lipids enhance adenovirus transduction and transgene expression in tumor cells, Cancer Gene Ther. 6 (5): 437-46 [1999]). The efficiency of adenovirus, retrovirus, or lentivirus-mediated transduction is greatly enhanced by including polybrene during infection. The amounts of each component of the mixture are selected to optimize genetic modification of germ cells of a particular species, for example, by transfection or transduction. Such optimization by routine experimentation is sufficient. The ratio of DNA to lipid can vary widely, but is preferably 1: 1; however, other ratios may be used based on the lipid transfection factor used. (Eg, B
anerjee, R. et al. [1999]; Jaaskelainen, I. et al., Lipid carriers with membrane active components and small complex size are required for effective cellular delivery of antisense phosphorothioate oligonucleotides , Eur, J. Pharm.Sci. 10 (3
): 187-193 [2000]; Sakurai, F. et al., Effect of DNA / liposome mixing ratio on physiochemical characteristics of plasmid DNA / cationic liposome complex, cellular uptake, and intracellular trafficking. Resulting gene expression, J. Contro
lled Release 66 (2-3): 255-69 [2000]). "Genetic material," as used herein, means a DNA sequence capable of imparting a novel genetic modification, or biologically functional characteristic, to a recipient animal. Novel genetic modifications or features are defined as 1
Or one or more genes or gene segments, resulting from the exclusion or mutation of one or more genes, and further comprising regulatory sequences such as, for example, enhancers, promoters, or activator / suppressor binding sites. But not limited to. The transfected genetic material is preferably functional, meaning that it expresses the desired trait, i.e., via a product or by suppressing other production. Examples of other mechanisms by which gene function is expressed include genomic imprinting, ie, inactivation of either one of a pair of genes (alleles) very early in embryonic development, or gene sequence. Inactivation of genetic material by mutation or deletion of, or suppression of dominant negative gene products, and others.

【0024】 所望する生成物は、不死化分子ではなく予め選択済みの生成物であり、SV40大
型Tあるいはポリオーマウイルス大型T抗原のようなものである。不死化分子は
、細胞を「ガン様」細胞に形質転換し得る。不死化分子の発現に起因する「不死
化」は、雄性生殖細胞が、その重要な生殖細胞の特徴の多く、例えば、正常に機
能する雄性配偶子の生産には欠くことのできない減数分裂を行う能力、の欠損の
原因となり得る。(例、Wolkowicz, M.J., Coonrod, S. M., Reddi, P.P. Milla
n, J. L., Hofmann, M-C, Herr, J.C.、 精子形成細胞株GC-2spd(ts)の分化表
現型の細分、Biology of Reproduction 55:923-32 [1996])。不死化分子を発現
するように遺伝的修飾が加えられた雄性生殖細胞は、従って、本発明に従うトラ
ンスジェニック脊椎動物子孫の生産には有用ではない。 さらには、新規遺伝子修飾は、人工的誘導による突然変異または変異、または
天然に生じる遺伝子の対立遺伝子突然変異または変異であり得る。突然変異や変
異は、多数の技法により人工的に誘導することが可能であり、その全てが当該分
野において既知であり、化学的処理、ガンマ線照射処置、紫外線照射処置、紫外
線照射、特定のキメラDNA/RNAオリゴヌクレオチドの使用(キメラ形成)、及び
その同義物を含む。突然変異や変異の誘導に有用である化学物質は、臭化エチジ
ウムのような発ガン物質及び当該分野で既知である他の物質を含む。
The desired product is not an immortalizing molecule but a preselected product, such as SV40 large T or polyomavirus large T antigen. Immortalizing molecules can transform cells into "cancer-like" cells. "Immortalization" due to the expression of immortalizing molecules causes male germ cells to undergo meiosis, which is essential for the production of many of its important germ cell features, such as a functioning male gamete Can cause loss of ability. (E.g., Wolkowicz, MJ, Coonrod, SM, Reddi, PP Milla
n, JL, Hofmann, MC, Herr, JC, Subdivision of the differentiation phenotype of the spermatogenic cell line GC-2spd (ts), Biology of Reproduction 55: 923-32 [1996]). Male germ cells that have been genetically modified to express an immortalizing molecule are therefore not useful for producing transgenic vertebrate progeny according to the present invention. Furthermore, the novel genetic modification can be an artificially induced mutation or mutation, or an allelic mutation or mutation of a naturally occurring gene. Mutations and mutations can be artificially induced by a number of techniques, all of which are known in the art, including chemical treatments, gamma irradiation treatments, ultraviolet irradiation treatments, ultraviolet irradiation, certain chimeric DNAs. / Use of RNA oligonucleotides (chimera formation) and their synonyms. Chemicals useful for inducing mutations or mutations include carcinogens such as ethidium bromide and other substances known in the art.

【0025】 特定配列のDNAセグメントはまた、所望する突然変異または変異株を組み込む
こと、または遺伝子を分断したり、ゲノムDNAを変更することにより作成し得る
。当業者は、遺伝物質は遺伝性であり、従って、その子孫の将来世代の、生殖細
胞を含む、ほとんど全ての細胞内に存在することを容易に認識するであろう。新
規特徴には、過去の非発現形質の発現、発現形質の増強または低減、形質の過剰
発現または過少発現、異所発現―通常発現されない組織内における形質の発現、
または過去の発現形質のアテニュエーション(弱化)または排除がある。他の新
規特徴は、発現形質の質的変化、例えば、軽減または緩和、さもなければ多重遺
伝子による遺伝性障害の発現の予防を含む。 「形質移入因子」とは、本明細書中で使用する場合は、真核細胞、好ましくは
哺乳類細胞、より好ましくは哺乳類生殖細胞中に、外因性DNAセグメントの取り
込みを増強するために遺伝物質に添加する物質組成を意味する。エンハンスメン
ト(増強度)は、形質移入因子の存在しない場合の取り込みと比較して測定され
る。形質移入因子の実例は、アデノウイルス-トランスフェリン‐ポリリジン‐D
NA複合体を含む。これらの複合体は、一般的には、細胞へのDNAの取り込みを増
強して、細胞質から細胞の核への通過中におけるその分解を低減する。これらの
複合体は、c-kitリガンドまたはその修飾物のような生殖細胞の細胞表面にある
レセプターにより認識される特異性リガンドを使用して、雄性生殖細胞にターゲ
ットし得る。
[0025] DNA segments of a particular sequence can also be made by incorporating desired mutations or variants, or by disrupting the gene or altering the genomic DNA. One skilled in the art will readily recognize that genetic material is hereditary and, therefore, is present in almost all cells, including germ cells, of future generations of its progeny. New features include past expression of non-expressed traits, enhancement or reduction of expressed traits, overexpression or underexpression of traits, ectopic expression-expression of traits in tissues that are not normally expressed,
Or there is an attenuation (attenuation) or elimination of a previously expressed trait. Other novel features include qualitative changes in the expression trait, eg, reduction or alleviation, or otherwise preventing the development of a multigenic hereditary disorder. "Transfection factor", as used herein, refers to the presence of genetic material in a eukaryotic cell, preferably a mammalian cell, more preferably a mammalian germ cell, to enhance the uptake of the exogenous DNA segment. It means the composition of the substance to be added. Enhancement is measured relative to uptake in the absence of the transfection agent. An example of a transfection factor is adenovirus-transferrin-polylysine-D
Contains NA complex. These complexes generally enhance the uptake of DNA into the cell and reduce its degradation during passage from the cytoplasm to the nucleus of the cell. These complexes can be targeted to male germ cells using specific ligands recognized by germ cell cell surface receptors, such as c-kit ligands or modifications thereof.

【0026】 他の好ましい形質移入因子は、リポフェクチン、リプフェクタミン(lipfecta
mine)、DIMRIEC、スーパーフェクト及びエフェクチン(Qiagen)、ユニフェク
チン、マキシフェクチン、DOTMA、DOGS(トランスフェクタム;ジオクトアデシ
ルアミドグリシルスペルミン)、DOPE(1,2-ジオールエオイル-sn-グリセロ-3-
ホスホエタノールアミン)、DOTAP(1,2-ジオールエオイル-3-トリメチルアンモ
ニウムプロパン)、DDAB(ジメチルジオクトアデシルアンモニウム臭化物)、DH
DEAB(N,N-ジ-n-ヘキサアデシル-N,N-ジヒドロキシエチルアンモニウム臭化物)
、HDEAB(N-n-ヘキサアデシル-N,N-ジヒドロキシエチルアンモニウム臭化物)、
ポリブレン、あるいはポリ(エチレンイミン)(PEI)を含む。(例、Banerjee, R
. et al.、リポソーム遺伝子デリバリーに使用する非グリセロール基材陽イオン
性形質移入用脂質の新規シリーズ、J. Med. Chem. 42(21):4292-99 [1999]; God
bey, W.T. et al.、ポリ(エチレンイミン/DNA複合体の改良パッキングは形質移
入効率を増加する、Gene Ther. 6(8):1380-88 [1999]; Kichler, A et al.、リ
ポスペルミン/DNA粒子の形質移入効率におけるDNA錯体形成培地の影響、Gene Th
er.5(6):855-60 [1998];Birchaa, J.C. et al.、脂質基材遺伝子デリバリー複合
体の生理化学的キャラクタリゼーション及び形質移入の効率、Int. J. Pharm. 1
83(2):195-207 [1999])。これらの非ウイルス性因子は、ウイルス由来の形質移
入因子に通常関連するサイズに規制されることなく、脊椎動物ゲノム中への異種
DNA配列の安定な組み込みを促進する利点を有する。 「ウイルス」とは、本明細書で使用する場合は、全てのウイルス、あるいはそ
の形質移入フラグメントを意味し、これらは、雄性生殖細胞中への遺伝物質の送
達を促進し得る。本明細書における使用に適切であるウイルスの実例は、アデノ
ウイルス、アデノ関連ウイルス、ヒト免疫不全症ウイルスのようなレトロウイル
ス、レンチウイルス、ムンプスウイルス(流行性耳下腺炎)、及びこれらウイル
スのいずれかの形質移入フラグメント、及び所望するDNAセグメントの取り込み
と、生殖細胞の細胞質中への遊離を促進する他のウイルス性DNAセグメント、及
びその混合物である。好ましいウイルスベクターは、モロニーネズミ白血病ウイ
ルス及び水疱性口内炎ウイルス糖タンパク質(VSV-G)‐モロニーネズミ白血病ウ
イルスと呼ばれるモロニーウイルス由来のレトロウイルスベクターである。最も
好ましいウイルスベクターは、HIVウイルス由来のシュードタイプ(VSV-G) レン
チウイルウベクターである(Naldini et al.、[1996])。 さらに、ムンプスウイ
ルスは、精原細胞を含む未成熟精子細胞に対するその親和性のために特に適して
いる。上記のウイルスの全てが、非病原性あるいは抗原性を低減するための修飾
を必要とするであろう。他の既知であるベクターシステムも、しかし、本発明の
範疇においてまた有用である。
[0026] Other preferred transfectants are lipofectin, lipfectamin (lipfecta
mine), DIMRIEC, Superfect and Effectin (Qiagen), Unifectin, Maxifectin, DOTMA, DOGS (Transfectam; dioctadecylamidoglycylspermine), DOPE (1,2-diol eoyl-sn-glycero-) 3-
Phosphoethanolamine), DOTAP (1,2-diol eoyl-3-trimethylammonium propane), DDAB (dimethyl dioctadecylammonium bromide), DH
DEAB (N, N-di-n-hexadecyl-N, N-dihydroxyethylammonium bromide)
, HDEAB (Nn-hexadecyl-N, N-dihydroxyethylammonium bromide),
Contains polybrene or poly (ethylene imine) (PEI). (Eg, Banerjee, R
et al., a new series of non-glycerol-based cationic transfection lipids for use in liposome gene delivery, J. Med. Chem. 42 (21): 4292-99 [1999]; God.
bey, WT et al., Improved packing of poly (ethyleneimine / DNA complexes increases transfection efficiency, Gene Ther. 6 (8): 1380-88 [1999]; Kichler, A et al., Lipospermine Of DNA complex formation medium on transfection efficiency of DNA / DNA particles, Gene Th
er. 5 (6): 855-60 [1998]; Birchaa, JC et al., Physiochemical characterization and transfection efficiency of lipid-based gene delivery complexes, Int. J. Pharm. 1
83 (2): 195-207 [1999]). These non-viral elements are capable of heterologous integration into the vertebrate genome without being restricted to the size normally associated with viral-derived transfectants.
It has the advantage of promoting stable integration of DNA sequences. "Virus", as used herein, refers to any virus, or transfected fragment thereof, which may facilitate delivery of genetic material into male germ cells. Examples of viruses that are suitable for use herein include adenovirus, adeno-associated virus, retroviruses such as the human immunodeficiency virus, lentivirus, mumps virus (epidemic parotitis), and the Any transfected fragments, and other viral DNA segments that promote uptake of the desired DNA segment and release into the germ cell cytoplasm, and mixtures thereof. Preferred viral vectors are the Moloney murine leukemia virus and a retroviral vector derived from the Moloney virus called vesicular stomatitis virus glycoprotein (VSV-G) -Moloney murine leukemia virus. The most preferred viral vector is the pseudotyped (VSV-G) lentiviral vector from the HIV virus (Naldini et al., [1996]). In addition, mumps virus is particularly suitable for its affinity for immature sperm cells, including spermatogonia. All of the above viruses will require modifications to reduce non-pathogenicity or antigenicity. Other known vector systems, however, are also useful within the scope of the present invention.

【0027】 外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビボ方法では、雄脊椎動
物の精巣中に遺伝子デリバリー混合物を投与することは、少なくとも動物の精巣
の一つに直接的に送達し、そこで発生の様々な段階にある雄性生殖細胞に分配さ
れることによる、その生殖細胞中への遺伝子デリバリー混合物のインビボ導入を
含む。本インビボ方法は、好ましくは精細管、あるいは精巣網中、さらに最も好
ましくは精巣輸出小管、あるいは輸出管への、例えばマイクロピペットによる遺
伝子デリバリー混合物の注入を用いる。遺伝子デリバリー混合物の安定した注入
を保証するために、精巣内の繊細な細管を損傷しないような圧力下で、注入は、
制御圧力下で正確に計量された容量を送達するピコポンプを用いて、マイクロピ
ペットを使用して行われる。マイクロピペットは、金属またはガラスのような適
切な材料から作製されており、また通常では、例えばピペット作製機を使用して
、その作業チップが小さな穴になるまで引き伸ばしたガラス管から作製される。
チップは、精巣細管システム中へ入りやすくするように便宜な様式に角度付けし
てもよい。さらに、マイクロピペットはまた、注入部位において、穿通時に繊細
な細管への損傷をより改善し、また減少するために斜角のついた作業端を備えて
供給され得る。この斜角は、特別製造による研磨装置の手段により製造し得る。
インビボ注入法用ピペットのチップ直径は、典型的には約15〜45ミクロンである
が、必要に応じて、動物の大きさに基づいて他のサイズも使用し得る。ピペット
のチップは、同軸照明による両眼顕微鏡を使用して、注入点の反対側の細管壁を
損傷しないように、また外傷を最低限に押さえるよう注意を払いながら、精巣網
または精巣の細管システム中に導入し得る。平均、約25倍〜80倍の拡大率が適切
であり、この手技は助手なしに一人の熟達した技術者が行い得るために、マイク
ロマニピュレーターを取り付けたベンチはいくつも必要とはしない。少量の適切
な非毒性色素を、遺伝子デリバリー液に添加して、精巣の精細管への送達と播種
を確認することができる。それは、顕微鏡下で可視化して追跡し得る、適切な、
非毒性色素の希釈溶液を含み得る。
In an in vivo method of incorporating exogenous genetic material into the vertebrate genome, administering the gene delivery mixture into the testes of the vertebrate delivers directly to at least one of the testes of the animal, where In vivo transfer of the gene delivery mixture into male germ cells by distributing to the male germ cells at various stages of development. The in vivo method preferably employs the injection of the gene delivery mixture into the seminiferous tubules or testis network, and most preferably into the testicular export tubules or export tracts, for example by micropipette. To ensure a stable infusion of the gene delivery mixture, the infusion is performed under pressure that does not damage the delicate tubules in the testis.
This is done using a micropipette, with a pico pump delivering a precisely metered volume under controlled pressure. Micropipettes are made of a suitable material such as metal or glass and are usually made from a glass tube whose working tip is stretched to a small hole, for example using a pipette making machine.
The tip may be angled in a convenient manner to facilitate entry into the testicular tubule system. In addition, the micropipette can also be supplied at the injection site with a beveled working end to further improve and reduce damage to the delicate tubule upon penetration. This oblique angle can be produced by means of a specially produced polishing device.
The tip diameter of an in vivo injection pipette is typically about 15-45 microns, but other sizes can be used as needed based on the size of the animal. The tip of the pipette should be removed using a binocular microscope with coaxial illumination, using care to avoid damaging the tubule wall opposite the injection point and minimizing trauma. Can be introduced into the system. On average, a magnification of about 25 to 80 times is appropriate, and this procedure can be performed by a single skilled technician without assistance, so that no benches with micromanipulators are required. A small amount of a suitable non-toxic dye can be added to the gene delivery fluid to confirm testicular delivery to the seminiferous tubule and seeding. It can be visualized and tracked under a microscope,
It may include a dilute solution of a non-toxic dye.

【0028】 このようにして、遺伝子デリバリー混合物は、雄性生殖細胞に到達して密接な
接触に置かれる。雄性生殖細胞は、精子(すなわち、雄性配偶子)及びその発育
中の前駆体を含む。胎児の発育において、原始生殖細胞は、胚の外胚葉から発生
すると考えられており、E8期に内胚葉卵黄嚢において最初に観察される。そこ
から、これらは後腸内胚葉を通って生殖隆線へと移動する。性的に成熟した雄脊
椎動物では、精子前駆体であり、遺伝的修飾が可能である幾つかの種類の細胞が
あり、これらはA0/Asとして知られる原始精原幹細胞を含み、これはB型精原細胞
に分化する。後者はさらに分化して、一次精母細胞を形成し、これは遷延された
減数分裂前期に入り、その期間中に相同染色体が対となり再結合する。幾つかの
形態学的/発生学的段階にある有用な前駆細胞がまた認識可能である:前細糸期
精母細胞、細糸期精母細胞、合糸期精母細胞、太糸期精母細胞、第二次精母細胞
、およびハプロイド精子細胞である。後者は、精子形成中に、核の再成形、先体
(アクロソーム)形成及びテールの構築を含む、大きな形態学的変化を経る。精
子(すなわち、雄性配偶子)の成熟における最終的な変化は、受精前に雌の生殖
器官内で起こる。インビボ方法で精巣内に投与された遺伝子デリバリー混合物中
に含まれるポリヌクレオチドは、上記に説明する段階のいずれか一つにある生殖
細胞に到達し、比較的より受容性の高い段階にある生殖細胞により優先的に取り
込まれる。
In this way, the gene delivery mixture reaches the male germ cells and is placed in intimate contact. Male germ cells contain sperm (ie, male gametes) and their developing precursors. In fetal development, primordial germ cells are thought to arise from the ectoderm of the embryo and are first observed in the endodermal yolk sac during stage E8. From there, they travel through the hindgut endoderm to the genital ridge. In sexually mature male vertebrates, there are several types of cells that are sperm progenitors and are capable of genetic modification, including a primitive spermatogonial stem cell known as A0 / As, Differentiates into type spermatogonia. The latter further differentiates to form primary spermatocytes, which enter into prolonged meiotic prophase, during which homologous chromosomes pair and recombine. Useful progenitor cells at several morphological / developmental stages are also recognizable: prefilament spermatocytes, microfilament spermatocytes, phagocytosis spermatocytes, thick thread spermatocytes Mother cells, secondary spermatocytes, and haploid sperm cells. The latter undergoes large morphological changes during spermatogenesis, including nuclear reshaping, acrosome (acrosome) formation and tail assembly. The final change in sperm (ie, male gamete) maturation occurs in the female reproductive organs before fertilization. The polynucleotide contained in the gene delivery mixture administered into the testis in an in vivo method reaches the germ cell at any one of the stages described above, and the germ cell at the relatively more receptive stage Is preferentially captured.

【0029】 外因性遺伝的物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビトロ(エキソビボ)
法では、雄性生殖細胞は二倍体精原細胞であることが好ましいが、しかしそれに
限定されるわけではなく、該二倍体精原細胞は、遺伝子デリバリー混合物に暴露
されるかあるいは接触される。インビボ方法あるいはインビトロ方法のいずれで
使用されるにしても、遺伝子デリバリー混合物は、一度雄性生殖細胞と接触する
と、ゲノム中への組み込みと発現するために適切な細胞位置への、外因性遺伝物
質の取り込みと運搬を促進する。多数の既知である遺伝子デリバリー方法が、核
酸配列を細胞内に取り込むために使用され得る。インビボ方法あるいはインビト
ロ方法のいずれにおいても、遺伝子デリバリー混合物は、典型的には、所望する
形質または生成物をコードするポリヌクレオチドを、適切なプロモーター配列と
、さらに任意に、リポソーム、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクタ
ー、アデノウイルス増強遺伝子デリバリーシステム、またはそれらの組み合わせ
のような、ポリヌクレオチド配列取り込みを増加、あるいはそのポリヌクレオチ
ド配列を含む因子を含む。緑色蛍光タンパク質をコードする遺伝子のような遺伝
的選択マーカーを含むレポーター作成物を、さらに遺伝子デリバリー混合物に添
加してもよい。c-kit リガンドのような標的分子を、雄性生殖細胞への遺伝物質
の移入を増強するために、遺伝子デリバリー混合物に添加してもよい。シクロス
ポリンあるいはコルチコステロイドのような免疫抑制剤をまた、当該分野で既知
であるように、遺伝子デリバリー混合物に添加してもよい。 外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビトロ方法では、雄性生
殖細胞は、当該分野では既知である手段により、ドナー雄脊椎動物から獲得ある
いは収集される。このようにして獲得された生殖細胞は次ぎに、好ましくは数時
間以内に遺伝子デリバリー混合物に暴露されるか、以後の使用のために凍結保存
される。
In vitro (ex vivo) integration of exogenous genetic material into the vertebrate genome
In the method, the male germ cells are preferably, but not limited to, diploid spermatogonia, wherein the diploid spermatogonia are exposed or contacted with the gene delivery mixture. . Whether used in an in vivo or in vitro method, the gene delivery mixture, once contacted with male germ cells, integrates the exogenous genetic material into a suitable cellular location for integration and expression in the genome. Promote uptake and transport. Numerous known gene delivery methods can be used to incorporate nucleic acid sequences into cells. In either in vivo or in vitro methods, the gene delivery mixture typically comprises a polynucleotide encoding the desired trait or product, with an appropriate promoter sequence, and optionally, a liposome, retroviral vector, adenovirus, Includes an agent that increases polynucleotide sequence uptake or comprises the polynucleotide sequence, such as a viral vector, adenovirus enhanced gene delivery system, or a combination thereof. A reporter construct containing a genetic selectable marker, such as the gene encoding green fluorescent protein, may be further added to the gene delivery mixture. A target molecule, such as a c-kit ligand, may be added to the gene delivery mixture to enhance the transfer of genetic material into male germ cells. Immunosuppressants such as cyclosporine or corticosteroid may also be added to the gene delivery mixture, as is known in the art. In in vitro methods for incorporating exogenous genetic material into the genome of a vertebrate, male germ cells are obtained or collected from the donor male vertebrate by means known in the art. The germ cells thus obtained are then exposed to the gene delivery mixture, preferably within a few hours, or cryopreserved for future use.

【0030】 本インビトロ方法による一つの実施態様では、ドナー脊椎動物から雄性生殖細
胞を獲得することは、精巣の横断によって達成できる。分離された精巣組織の横
断は、例えば、脊椎動物の精巣の分離、被膜剥離及び、精細管を細裂し、切り刻
むことによって達成し得る。分離した細胞は、次ぎに細胞基質を穏やかに切断し
非破損細胞を遊離することで知られている、例えば、膵臓トリプシン、コラゲナ
ーゼI型、膵臓デオキシリボヌクレアーゼ(DNA分解酵素)I型や、ウシ血清ア
ルブミン及び修正DMEM培地のような酵素を含む酵素混合物中でインキュベートし
得る。 細胞は酵素混合物中で、約5分〜約30分の間、より好ましくは、約15分
〜約20分、約33℃〜約37℃、より好ましくは約36℃〜37℃の温度でインキュベー
トし得る。細胞から酵素混合物を洗い落とした後、細胞をDMEMやその類似物のよ
うな培養培地にいれ、遺伝子デリバリー混合物に暴露することにより遺伝的修飾
を加えるためにペトリ皿に平板培養する。本横断法は、ドナーとレシピエント雄
脊椎動物が同一動物であることが意図されている場合には不適切であるために、
そのような場合には、破壊性の少ないバイオプシー法の誘導あるいは当該分野で
既知である手段によって射精を誘導することが好ましい。 多数の市販入手可能な遺伝子デリバリー混合物のいずれも使用することができ
、これに所望する形質あるいは生成物をコードするポリヌクレオチドをさらに混
合する。ポリヌクレオチドを含む最終遺伝子デリバリー混合物は、次に細胞と混
合して、約2時間〜約16時間、好ましくは約3〜4時間、約33℃〜約37℃、より好
ましくは約36℃〜37℃の温度、かつ、より好ましくは一定及び/または制御気圧
で相互作用させる。この期間を経た後で、細胞を約33℃〜34℃、好ましくは約30
℃〜35℃の低めの温度で、約4〜20時間、好ましくは約16〜18時間放置する。 説
明した事項から根本的には逸脱しない他の条件もまた、当業者には既知であるよ
うに使用し得る。
In one embodiment according to the present in vitro method, obtaining male germ cells from the donor vertebrate can be achieved by testis traversal. Traversal of the isolated testis tissue can be accomplished, for example, by separating the vertebrate testis, desquamating, and severing and chopping the seminiferous tubules. The separated cells are then known to gently cleave the cell substrate to release non-damaged cells, such as pancreatic trypsin, collagenase type I, pancreatic deoxyribonuclease (DNA degrading enzyme) type I, bovine serum Incubation may be in an enzyme mixture containing enzymes such as albumin and modified DMEM medium. The cells are incubated in the enzyme mixture at a temperature between about 5 minutes and about 30 minutes, more preferably between about 15 minutes and about 20 minutes, between about 33 ° C. and about 37 ° C., more preferably between about 36 ° C. and 37 ° C. I can do it. After washing the enzyme mixture from the cells, the cells are placed in a culture medium, such as DMEM or the like, and plated in petri dishes for genetic modification by exposure to the gene delivery mixture. This traversal is inappropriate when the donor and recipient male vertebrate are intended to be the same animal,
In such a case, it is preferable to induce ejaculation by inducing a biopsy method with little destruction or by means known in the art. Any of a number of commercially available gene delivery mixtures can be used, to which polynucleotides encoding the desired trait or product are further mixed. The final gene delivery mixture comprising the polynucleotide is then mixed with the cells for about 2 hours to about 16 hours, preferably for about 3 to 4 hours, about 33 ° C to about 37 ° C, more preferably about 36 ° C to 37 ° C. Interaction at a temperature of ° C., and more preferably at a constant and / or controlled pressure. After this period, the cells are brought to about 33 ° C. to 34 ° C., preferably about 30 ° C.
It is left at a lower temperature of about C to 35C for about 4 to 20 hours, preferably about 16 to 18 hours. Other conditions that do not fundamentally deviate from what has been described may also be used as known to those skilled in the art.

【0031】 インビボあるいはインビトロ方法のいずれに関しても、最も好ましい実施態様
は、遺伝子療法用に開発された、レトロウイルスベクターシステムを使用する(
Naldini, L., et al.、レンチウイルスベクターによる非分裂細胞のインビボ遺
伝子デリバリー及び安定性を有する形質導入、Science 272:263-267 [1996])、
本システムは雄性生殖細胞をインビボあるいはインビトロで形質導入するために
使用されている。本遺伝子デリバリーシステムは、3プラズミド発現システムに
よって生成されたレトロウイルス粒子を使用する。本システムでは、パッケージ
ング作成物は、全てのウイルスタンパク質の発現をドライブする、ヒトサイトメ
ガロウイルス(hCMV)即時型初期プロモーターを含む。この作成物のデザインは、
ウイルスパッケージングに重要なシス作動性配列、逆転写及びこれらの転写物の
組み込みを排除する。第二のプラズミドは、異種性エンベロプ(外膜)タンパク
質(env)、すなわち水疱性口内炎ウイルス(VSV-G)の糖タンパク質をコードする。
第三プラズミドである形質導入ベクター(pHR')は、パッケージングに必要とさ
れるヒト免疫不全症ウイルス(HIV)のシス作動性配列、逆転写及び組み込み、ま
た非相同相補DNA(cDNAs)クローニングのための特有な制限部位を含む。例えば
、例えば、増強緑色蛍光タンパク質(EGFP)のような遺伝的選択マーカー、且つ
/あるいは他の予め選択された、または所望する形質や生成物をコードする遺伝
子が、HR'ベクター中のHCMVプロモーターの下流にクローンされ、さらに転写ユ
ニットを形成するために作用性があるように連鎖されている。VSV-G シュードタ
イプレトロウイルスベクターシステムは、異なる種由来の細胞を含む広範な細胞
を感染することができ、そのゲノム中に組み込まれることができる。ある種のレ
トロウイルス、すなわち、HIVのようなレンチウイルスは、非分裂細胞を感染す
る能力を有する。これらは、非相同DNA配列について限定された能力を有し、こ
のベクターのサイズの限界は7〜7.5kbである(Verma, I.M. と Somia, N.、遺
伝子療法‐展望、問題、及び予想、Nature 389:239-242 [1997])。レンチウイル
スを使用するインビボ実験は、他のレトロウイルスベクターのように発現を遮断
せず、脳、筋肉、肝臓、または膵ランゲルハンス島細胞におけるインビボ発現が
、少なくとも6ヶ月間持続されることを示し、これはこれまででは最長試験時間
である(Verma と Somia [1997]; Anderson, WF.、ヒト遺伝子療法、 Nature (S
uppl). 392:25-30 [1998])。
For both in vivo and in vitro methods, the most preferred embodiments use a retroviral vector system developed for gene therapy (
Naldini, L., et al., Lentiviral vector in vivo gene delivery of non-dividing cells and transduction with stability, Science 272: 263-267 [1996]),
The system has been used to transduce male germ cells in vivo or in vitro. The present gene delivery system uses retroviral particles generated by the three plasmid expression system. In this system, the packaging construct contains the human cytomegalovirus (hCMV) immediate early promoter, which drives the expression of all viral proteins. The design of this artifact is
Eliminates cis-acting sequences important for viral packaging, reverse transcription and integration of these transcripts. The second plasmid encodes a heterologous envelope (outer membrane) protein (env), a glycoprotein of vesicular stomatitis virus (VSV-G).
The third plasmid, the transduction vector (pHR '), provides the necessary cis-acting sequences for human immunodeficiency virus (HIV), reverse transcription and integration, and cloning of heterologous complementary DNA (cDNAs), which are required for packaging. Unique restriction sites for For example, a genetic selectable marker such as, for example, enhanced green fluorescent protein (EGFP), and
And / or a gene encoding another preselected or desired trait or product is cloned downstream of the HCMV promoter in the HR 'vector and further operatively linked to form a transcription unit. Have been. The VSV-G pseudotype retroviral vector system can infect a wide range of cells, including cells from different species, and can integrate into its genome. Certain retroviruses, ie, lentiviruses such as HIV, have the ability to infect non-dividing cells. They have limited capacity for heterologous DNA sequences and the size limit of this vector is 7-7.5 kb (Verma, IM and Somia, N., Gene Therapy-Perspectives, Problems and Prospects, Nature 389: 239-242 [1997]). In vivo experiments using lentivirus do not block expression like other retroviral vectors and show that in vivo expression in brain, muscle, liver, or pancreatic islet cells is maintained for at least 6 months, This is the longest test time to date (Verma and Somia [1997]; Anderson, WF., Human Gene Therapy, Nature (S
uppl). 392: 25-30 [1998]).

【0032】 形質移入、形質導入、あるいは所望する形質または生成物の発現を得るための
その他の手段によって送達された遺伝物質を発現するために、プロモーター配列
が、所望する形質あるいは生成物をコードするポリヌクレオチド配列に作用性が
あるように連鎖される。本発明の目的では、「作用性があるように連鎖する」と
は、転写ユニット内で、プロモーター配列が、コード配列から上流に位置して(
すなわちこれに関して5'方向に)、このコード配列が、プロモーターについて3'
に配向されるか、あるいは遺伝子配列においてプロモーターに対して3'位置にあ
り、発現がこれによって互いに整合的に調節されていることを意味する。プロモ
ーター及びコード配列共に、5'→3'様式に配向されて、従って、全ての必須酵素
、転写因子、コファクター、アクチベーター、及び反応物が存在し、望ましい物
理的条件下、例えば、適切なpHと温度において、インビトロで転写を生起し得る
。これは、いずれかの特定の細胞において、条件によって転写が好発することを
意味するわけではない。例えば、組織特異性プロモーター由来の転写は、一般的
には異なる組織由来の異種細胞型では好発しない。 プロモーター配列は、注目する細胞型、且つ/または注目する生理的あるいは
発生的条件下で作動するものが選択される。有用なプロモーター配列は、サイト
メガロウイルス(CMV)プロモーターのような、しかしこれに限定はされない、構
成プロモーター、あるいはヒトC反応性タンパク質(CRP)プロモーターのような、
しかしこれに限定はされない、誘導プロモーターを含む(例、Kanzler, S., et
al.、肝臓線維症におけるTGF-betaI :肝臓線維形成研究用誘導トランスジェニ
ックマウスモデル、Am. J. Physiol. 276(4Pt 1):G1059-68 [1999])、あるいは
インスリン様成長因子(IGF-1)プロモーター(例、Meton I., et al、成長ホル
モンは、STAT5及びHNF-Ialphaの相乗作用により、インスリン様成長因子-I遺伝
子転写を誘導する、 FEBS Lett.444(2-3):155-59 [19991). 有用なプロモーター
は、多様な組織の細胞内で転写を促進するようなプロモーターを含み、これらは
例えば、インスリンレセプター(IR)遺伝子プロモーター(例、Tewari, D.S., et
al.、ヒトインスリンレセプター遺伝子のプロモーター領域と3'末端のキャラク
タリゼーション、 J. Biol. Chem. 264(27):16238-45 [1989]);成長ホルモンレ
セプター(GFIR)P2またはP3プロモーター(例、Jiang, H., et al.、ウシ成長
ホルモンレセプター遺伝子の新プロモーターの単離とキャラクタリゼーション、
J. Biol. Chem. 274(12):7893-900 [1999]);あるいは、レプチンプロモーター(
例、Chen, X.L. et al.、マウスにおける成長ホルモンレセプターのトランスジ
ーンの発現調節をドライブ且つ制御する762-bpプロキシマルレプチンプロモータ
ーの分析、Biochem. Biophys. Res. Commun. 262(1):187-92 [1999])のような
プロモーターであるが、しかしそれに限定はされない。
To express the genetic material delivered by transfection, transduction, or other means to obtain expression of the desired trait or product, the promoter sequence encodes the desired trait or product. The polynucleotide sequence is operatively linked. For the purposes of the present invention, "operably linked" means that within the transcription unit, the promoter sequence is located upstream from the coding sequence (
I.e. in the 5 'direction in this regard), the coding sequence is 3' to the promoter.
Or 3 'to the promoter in the gene sequence, meaning that expression is thereby regulated in a consistent manner with each other. Both the promoter and the coding sequence are oriented in a 5 'to 3' manner, so that all essential enzymes, transcription factors, cofactors, activators, and reactants are present and present in desired physical conditions, e.g., At pH and temperature, transcription can occur in vitro. This does not mean that conditions will favor transcription in any particular cell. For example, transcription from a tissue-specific promoter is generally not favored in heterologous cell types from different tissues. The promoter sequence is selected to be the cell type of interest and / or to operate under the physiological or developmental conditions of interest. Useful promoter sequences include, but are not limited to, a cytomegalovirus (CMV) promoter, a constitutive promoter, or a human C-reactive protein (CRP) promoter.
However, this includes but is not limited to inducible promoters (eg, Kanzler, S., et.
al., TGF-betaI in liver fibrosis: an induced transgenic mouse model for studying liver fibrosis, Am. J. Physiol. 276 (4Pt1): G1059-68 [1999]), or insulin-like growth factor (IGF- 1) Promoters (eg, Meton I., et al, growth hormone induces insulin-like growth factor-I gene transcription through the synergistic action of STAT5 and HNF-Ialpha, FEBS Lett. 444 (2-3): 155 -59 [19991]. Useful promoters include promoters that promote transcription in cells of various tissues, such as the insulin receptor (IR) gene promoter (eg, Tewari, DS, et al.).
al., characterization of the promoter region and 3 'end of the human insulin receptor gene, J. Biol. Chem. 264 (27): 16238-45 [1989]); growth hormone receptor (GFIR) P2 or P3 promoter (eg, Jiang, H., et al., Isolation and characterization of a new promoter for the bovine growth hormone receptor gene,
J. Biol. Chem. 274 (12): 7893-900 [1999]); Alternatively, the leptin promoter (
For example, Chen, XL et al., Analysis of the 762-bp proximity leptin promoter that drives and regulates the expression of the transgene of the growth hormone receptor in mice, Biochem. Biophys. Res. Commun. 262 (1): 187- 92 [1999]), but is not limited thereto.

【0033】 さらに様々な適応に有用なものは、組織選択性(すなわち、組織特異性)プロ
モーターで、すなわち、その発現が、1またはそれ以上の他の組織型と比較して
、優先的にある一定の種類の組織細胞に出現する。組織特異性プロモーターは、
遺伝子療法あるいは非ヒト脊椎動物の遺伝的エンハンスメントを指向する適応に
おいて特に有用である。 例えば、サイクリング精原幹細胞集団においてのみ活性であるプロモーター配
列は、雄性生殖細胞における鑑別発現のために使用することができ、例えば、c-
kit プロモーター領域、c-raf-1 プロモーター、ATM (アタキシア‐テランギエ
クタシア:ataxia-telangiectasia) プロモーター(中枢細胞及び胸腺細胞にお
いて活性を有する)、 脈管プロモーター、サイクリンA1プロモーター、RBM (
リボソーム結合モチーフ) プロモーター、 DAZ (無精子症においては欠損する)
プロモーター、 XRCC-1 プロモーター、 HSP 90 (熱ショック遺伝子) プロモー
ター 、または FRMI (脆弱X部位) プロモーターのような、B-Mybあるいは雄性
生殖細胞特異性プロモーターである。 造血幹細胞前駆細胞における造血幹細胞組織選択性発現のために有用なプロモ
ーターは、サイクリンA1プロモーター(例、 Muller, C., et al.、サイクリンA
1ゲノム構造及びそのプロモーター領域のキャラクタリゼーション、J. Biol. Ch
em. 276(16):11220-28 [1999]); CD34プロモーター(例、Burn, T.C., et al.、
造血幹細胞特異性遺伝子発現、米国特許第5,556,954号);c-kit プロモーター
、あるいはインテグリンalphaIIbプロモーター(例、Wilcox, D.A., et al.、
レトロウイルス導入ヒト造血細胞由来巨核球における遺伝子産物のインテグリン
AlphaIIbプロモーター標的発現、Proc. Natl. Acad, Sci.USA 96(17):9654-59 [
1999])である。
Also useful in a variety of applications are tissue-selective (ie, tissue-specific) promoters, ie, whose expression is preferentially as compared to one or more other tissue types. Appears on certain types of tissue cells. Tissue-specific promoters
It is particularly useful in applications directed at gene therapy or genetic enhancement of non-human vertebrates. For example, a promoter sequence that is active only in a cycling spermatogonial stem cell population can be used for differential expression in male germ cells, for example, c-
kit promoter region, c-raf-1 promoter, ATM (ataxia-telangiectasia) promoter (active in central cells and thymocytes), vascular promoter, cyclin A1 promoter, RBM (
(Ribosome binding motif) promoter, DAZ (deleted in azoospermia)
B-Myb or male germ cell-specific promoters, such as the promoter, XRCC-1 promoter, HSP90 (heat shock gene) promoter, or FRMI (fragile X site) promoter. Promoters useful for hematopoietic stem cell tissue-selective expression in hematopoietic stem cell progenitor cells include the cyclin A1 promoter (eg, Muller, C., et al., Cyclin A
1 Characterization of genome structure and its promoter region, J. Biol. Ch.
em. 276 (16): 11220-28 [1999]); CD34 promoter (eg, Burn, TC, et al.,
Hematopoietic stem cell-specific gene expression, US Pat. No. 5,556,954); c-kit promoter, or integrin alphaIIb promoter (eg, Wilcox, DA, et al.,
Integrin of gene product in megakaryocytes derived from retrovirus-introduced human hematopoietic cells
AlphaIIb promoter target expression, Proc. Natl. Acad, Sci. USA 96 (17): 9654-59 [
1999]).

【0034】 軟骨細胞における発現のための軟骨選択性プロモーター、例えばオステオカル
チン(OC)プロモーター(例、Newberry, E.P., et al.、MINTのRRMドメイン、新M
SX2結合タンパク質はラットオステオカルチンプロモーターを認識かつ調節する
、Biochemistry 38(33):10678-90 [1999]); SOX9プロモーター、アグレカン遺伝
子プロモーター(AGCI)、あるいはコラーゲンオリゴマー化基質タンパク質(COMP)
遺伝子プロモーター(例、Kanai, Y. と Koopman, P.、マウスSox9プロモーター
の構造的及び機能的キャラクタリゼーション:屈肢形成異常症についての推論、
Hum. Mot. Genet. 8(4):691-96 [1999];Newton et al.、ヒト及びマウス軟骨オ
リゴマー化基質タンパク質のキャラクタリゼーション、Genomics 24:435-39 [19
94]; あるいは、COL2A1、COL9A1またはCOL10A1のプロモーターのような、しか
しこれに限定されはしない、コラーゲン遺伝子由来プロモーター(例、Ganguly,
A., et al.、2種外因性コラーゲン遺伝子の培養ヒト細胞中の内因性遺伝子座
の両アレル中への標的挿入:挿入は、プロモーターと遺伝子の5'末端を含む比較
的短いフラグメントにより誘導された、 Proc Natl Acad Sci USA 91(15):7365-
9 [1994];Dharmavaram, R. M., et al.、ヒト軟骨細胞におけるSp1結合活性の検
出とキャラクタリゼーション及び軟骨細胞脱分化中のその修飾、 J. Biol Chem
272(43):26918-25 [1997]; Zhou, G., et al.、Col2al遺伝子の48対エンハンサ
ー内における3つの高易動度グリープ様配列はインビボ軟骨特異性発現に必要と
される、J. Biol Chem 273(24):14989-97 [1998]; Seghatoleslami, M. R., et
al.、発育途上及び成熟軟骨細胞におけるCOL2Al発現の鑑別調節、Matrix Biol 1
4(9):753-64 [1995]; Lefebvre,V., et al.、マウスproalphaI(II)コラーゲン遺
伝子における18塩基対配列は軟骨における発現に十分であり、軟骨細胞において
選択的に発現される核タンパク質と結合する、J. Mol Cell Biol 16(8):4512-23
[1996];Zhou, G., et al.、マウスproalphaI(II)コラーゲン遺伝子の182bpフラ
グメントは、トランスジェニックマウスにおける直接的軟骨細胞発現に十分であ
る、J. Cell Sci, 108(Pt 12):3677-84 [3677-84]; Mukhopadhyay, K., et al.
、119塩基対軟骨細胞特異性エンハンサーエレメントを詳細に描写し、マウスpro
alphaI(II)コラーゲン遺伝子における活性プロモーターセグメントを定義するた
めの新ラット軟骨肉腫の用途、 Biol Chem 270(46):27711-9 [1995];Vikkula, M
., et al.、tyupe-IIプロコラーゲン遺伝子の調節エレメントの構造的分析。ヒ
ト及びマウス間のプロモーターと第一イントロン配列のカンバセーション Bioc
hem J 285(Pt 1):287-94 [1992]; Beier, F., et al.、ヒトタイプXコラーゲン
遺伝子におけるサイレンサーとエンハンサーエレメントのローカリゼーション、
J Cell Biochem 662(2):210-8 [1997]; Thomas, J. T.、3つの哺乳類タイプX
コラーゲンプロモーターの配列比較及びヒトプロモーターの予備的、機能的分析
、Matrix 13(2):165-79 [1993])である。軟骨由来レチン酸感受性タンパク質(C
D-RAP)遺伝子プロモーターは、また軟骨細胞による軟骨選択性発現に有用であ
る。(例、Xie, W.F., et al.、Sox9によるマウス軟骨由来レチン酸感受性タン
パク質遺伝子のトランス活性化、J. Bone Miner. Res. 14(5):757-63 [1999])。
A cartilage-selective promoter for expression in chondrocytes, such as the osteocalcin (OC) promoter (eg, Newberry, EP, et al., RRM domain of MINT, new M
SX2 binding protein recognizes and regulates the rat osteocalcin promoter, Biochemistry 38 (33): 10678-90 [1999]); SOX9 promoter, aggrecan gene promoter (AGCI), or collagen oligomerization substrate protein (COMP)
Gene promoters (eg, Kanai, Y. and Koopman, P., structural and functional characterization of the mouse Sox9 promoter: inferences about dysplasia,
Hum. Mot. Genet. 8 (4): 691-96 [1999]; Newton et al., Characterization of human and mouse cartilage oligomerization matrix proteins, Genomics 24: 435-39 [19].
94]; alternatively, a promoter derived from a collagen gene, such as, but not limited to, the COL2A1, COL9A1 or COL10A1 promoter (eg, Ganguly,
A., et al. Targeted insertion of two exogenous collagen genes into both alleles of the endogenous locus in cultured human cells: insertion is induced by a relatively short fragment containing the promoter and the 5 'end of the gene. Proc Natl Acad Sci USA 91 (15): 7365-
9 [1994]; Dharmavaram, RM, et al., Detection and characterization of Sp1 binding activity in human chondrocytes and its modification during chondrocyte dedifferentiation, J. Biol Chem.
272 (43): 26918-25 [1997]; Zhou, G., et al., 48 high-mobility glip-like sequences within the Col2al gene 48 enhancer are required for in vivo cartilage-specific expression, J. Biol Chem 273 (24): 14989-97 [1998]; Seghatoleslami, MR, et.
al., Differential regulation of COL2Al expression in developing and mature chondrocytes, Matrix Biol 1
4 (9): 753-64 [1995]; Lefebvre, V., et al., 18 bp sequence in the mouse proalphaI (II) collagen gene is sufficient for expression in cartilage and is selectively expressed in chondrocytes. J. Mol Cell Biol 16 (8): 4512-23
[1996]; Zhou, G., et al., 182 bp fragment of the mouse proalpha I (II) collagen gene is sufficient for direct chondrocyte expression in transgenic mice, J. Cell Sci, 108 (Pt 12): 3677-84 [3677-84]; Mukhopadhyay, K., et al.
Delineates the 119 base pair chondrocyte-specific enhancer element in mouse pro
Use of new rat chondrosarcoma to define an active promoter segment in the alphaI (II) collagen gene, Biol Chem 270 (46): 27711-9 [1995]; Vikkula, M
., et al., Structural analysis of regulatory elements of the tyupe-II procollagen gene. Conversation of promoter and first intron sequence between human and mouse Bioc
hem J 285 (Pt 1): 287-94 [1992]; Beier, F., et al., Localization of silencer and enhancer elements in the human type X collagen gene,
J Cell Biochem 662 (2): 210-8 [1997]; Thomas, JT, three mammalian types X
Sequence comparison of collagen promoters and preliminary and functional analysis of human promoters, Matrix 13 (2): 165-79 [1993]). Cartilage-derived retinoic acid-sensitive protein (C
The D-RAP) gene promoter is also useful for chondrocyte selective expression by chondrocytes. (Eg, Xie, WF, et al., Transactivation of Mouse Cartilage-Derived Retinate-Sensitive Protein Gene by Sox9, J. Bone Miner. Res. 14 (5): 757-63 [1999]).

【0035】 肝細胞における肝臓選択性発現のための、有用なプロモーター配列は、アルブ
ミン遺伝子プロモーター(例、Pastore, L., et al、肝臓特異性プロモーターの
使用は、アデノウイルスベクター内のトランスジーンに対する免疫応答を低減す
る、Hum. Gen. Ther. 10(11):1773-81 [1999]); CYP7A あるいは CYP7A I プロ
モーター(例、Nitta, M., et al.、CPF:ヒトコレステロール7-a‐ヒドロ
キシラーゼ遺伝子の肝臓特異性発現を調節するオーファン核レセプター、 Proc.
Natl. Acad. Sci. USA 96(12):6660-65 [1999]; Chen, J., et al.、肝細胞核
因子IはヒトしかしラットではないCYP7A1プロモーターと結合しトランス活性化
する、ヒト成長ホルモンレセプター遺伝子のための肝臓特異性プロモーターEndo
crinology 138(4):1771-74 [1997]; Jiang, H., et al、Jiang,H., et al.、 [
1999]; Adams, T.E.、第二プロモーター由来成長ホルモンレセプターmRNAの鑑別
発現、 Mol.Cell Endocrinol.108(1-2):23-33 [1995]); あるいは、トロンビ
ン活性化可能線維素溶解インヒビター(TAFI)プロモーター(例、Boffa, M.B., e
t al.、ヒトTAFI[トロンビン活性化可能線維素溶解インヒビター;血漿プロカル
ボキシペプチダーゼB]をコードする遺伝子のキャラクタリゼーション、Biochemi
stry 38(20):6547-58 [1999])を含む。 神経特異性プロモーターもまた有用であり、例えば、神経フィラメントプロモ
ーターあるいは神経特異性エノラーゼプロモーターがある。 多数の他の組織特異性プロモーターは、脊椎動物身体の様々な組織や器官にお
いて、所望する形質あるいは生成物の表現型発現のために予め選択された遺伝子
の組織特異性発現に有用である。 その他の有用なプロモーターは、サイトカイン誘導タンパク質の発現と関連し
、これは例えば、SOCS-3プロモーターのような、JaK-STATシグナルカスケードの
産物及びモジュレーターの発現を調節するプロモーター(C.J. Auernhammer et
al.、下垂体副腎皮質SOCS-3発現の自己調節:ネズミSOCS-3プロモーターのキャ
ラクタリゼーション、Proc. Natl. Acad Sci.USA 96:6964-69 [1999])、STAT-3
プロモーター((C. Bousquet & S. Melmed, J. Biol. Chem. 274;10723-30 [199
9])、POMCプロモーター(C.J. Auernhammer et al.[1998b]), or Spi 2.1 promo
ter (T.E. Adams et al. [1995])を含む。
Useful promoter sequences for liver-selective expression in hepatocytes include albumin gene promoters (eg, Pastore, L., et al; use of a liver-specific promoter is directed to the transgene in an adenovirus vector. Hum. Gen. Ther. 10 (11): 1773-81 [1999]) to reduce the immune response; CYP7A or CYP7A I promoter (eg, Nitta, M., et al., CPF: human cholesterol 7-a-an orphan nuclear receptor that regulates liver-specific expression of the hydroxylase gene, Proc.
Natl. Acad. Sci. USA 96 (12): 6660-65 [1999]; Chen, J., et al., Hepatocyte nuclear factor I binds and transactivates the human but not rat CYP7A1 promoter, human growth. Endo, a liver-specific promoter for hormone receptor genes
crinology 138 (4): 1771-74 [1997]; Jiang, H., et al., Jiang, H., et al., [
1999]; Adams, TE, Differential Expression of Growth Hormone Receptor mRNA from the Second Promoter, Mol. Cell Endocrinol. 108 (1-2): 23-33 [1995]); Alternatively, a thrombin-activatable fibrinolytic inhibitor ( TAFI) promoter (eg, Boffa, MB, e
characterization of the gene encoding human TAFI [thrombin activatable fibrinolysis inhibitor; plasma procarboxypeptidase B], Biochemi
stry 38 (20): 6547-58 [1999]). Nerve-specific promoters are also useful, such as the neurofilament promoter or the neuron-specific enolase promoter. Numerous other tissue-specific promoters are useful for tissue-specific expression of genes preselected for phenotypic expression of a desired trait or product in various tissues and organs of the vertebrate body. Other useful promoters are associated with the expression of cytokine-inducible proteins, such as promoters that regulate the expression of products and modulators of the JaK-STAT signal cascade, such as the SOCS-3 promoter (CJ Auernhammer et al.
al., Autoregulation of pituitary adrenocortical SOCS-3 expression: Characterization of murine SOCS-3 promoter, Proc. Natl. Acad Sci. USA 96: 6964-69 [1999]), STAT-3
Promoter ((C. Bousquet & S. Melmed, J. Biol. Chem. 274; 10723-30 [199
9]), POMC promoter (CJ Auernhammer et al. [1998b]), or Spi 2.1 promo
ter (TE Adams et al. [1995]).

【0036】 有用なプロモーターはまた、外因性誘導プロモーターも含む。一般的には外因
性代謝物あるいはサイトカインではない、外因的に供給される因子あるいは刺激
に対する応答として起動され得るプロモーターがある。実例は、テトラサイクリ
ン誘導プロモーターのような抗生物質誘導プロモーター;熱誘導プロモーター;
光誘導プロモーター;あるいはレーザー光線誘導プロモーターを含む。(例、Ha
lloran, M.C. et al.、トランスジェニックゼブラフィッシュの特異性細胞にお
けるレーザー誘導性遺伝子発現、Development.127(9):1953-1960 [2000]; Gerne
r, E.W. et al.、遺伝子療法における使用目的の熱誘導ベクター、 Int. J. Hyp
erthermia 16(2):171-81 [2000]; Rang, A.. と Will, H.、テトラサイクリン応
答プロモーターは、機能性インターフェロン誘導性応答エレメントを含む、Nucl
eic Acids Res.28(5):1120-5 [2000]; Hagihara Y. et al.、Tet-Onシステムに
よって形質移入された被嚢細胞の長期的機能評価、Cell Transplant.8(4):431-4
[1999]; Huang, C.J. et al.、テトラサイクリン調節システムにより、時間、
レベル制御可能様式における神経膠細胞での緑色蛍光タンパク質の発現、Mol. M
ed. 5(2):129-37 [1999]; Forster, K. et al.、哺乳類細胞において低減された
基礎活性を有するテトラサイクリン誘導発現システム、Nucleic Acids Res.27(2
):708-10 [1999]; Liu, H.S. et al.、哺乳類細胞株におけるLac1Tet二重誘導シ
ステム機能、Biotechniques 24(4):624-8, 630-2 [1998])を含む。 他の有用なプロモーターは、発生的あるいは一時的に調節されているプロモー
ターを含む。実例は、ミエリンPOプロモーター(P. Thatikunta et al.、シュワ
ン細胞における逆Id発現及びミエリン遺伝子調節、Moll.Cell Neurosci, 14(6):
519-28 [1999]), Gabra3 あるいはGABRA3 プロモーター(W. Mu and D.R. Burt
、マウスGABA(A)レセプターa3サブユニット遺伝子及びプロモーター、Brain
Res. Mol. Brain Res.73(1-2):172-80 [1999])、チロシンヒドロキシラーゼ(J
.J. Schimmel et al.、ラットチロシンヒドロキシラーゼ5'隣接配列の4.5kbは、
発生中に組織特異性発現を誘導し、多重転写因子のためのコンセンサス部位を含
む、Brain Res. Mol. Brain Res.74(1-2):1-14 [1999])、ビメンチンプロモータ
ー(A. Benazzouz and P. Duprey、培養胚性ガン細胞のレチン酸誘導分化の初期
事象分析のツールとしてのビメンチンプロモーター、Differentiation (65(3):1
71-80 [1999]), GATA-6 プロモーター(A. Brewer et al.、ヒト及びマウスGATA
-6遺伝子は2プロモーターと2開始コドンを利用する、J. Biol. Chem. 274(53)
:38004-16 [2000])、SHIM または SHW2 プロモーター(S. Schurmans et al.、
マウスSHIP2(InppII)遺伝子:相補DNA、ゲノム構造、プロモーター分析、及び胚
及び成体マウスにおける遺伝子発現、Genomics 62(2):260-71 [1999])、あるい
は、hGH-Nプロモーター(B.M. Shewchuk et al.、ヒト成長ホルモン遺伝子座制
御領域のソマトトロピン特異性DNアーゼ I過感作部位I、IIにおけるPit-I結合
部位、 J. Biol. Chem. 274(50):35725-33 [1999])を含む。
[0036] Useful promoters also include exogenous inducible promoters. There are promoters that are not generally exogenous metabolites or cytokines and can be activated in response to exogenously supplied factors or stimuli. Illustrative are antibiotic-inducible promoters, such as tetracycline-inducible promoters; heat-inducible promoters;
A light-inducible promoter; (Eg, Ha
lloran, MC et al., Laser-induced gene expression in transgenic zebrafish-specific cells, Development. 127 (9): 1953-1960 [2000]; Gerne
r, EW et al., Heat Induced Vectors for Use in Gene Therapy, Int. J. Hyp
erthermia 16 (2): 171-81 [2000]; Rang, A .. and Will, H., tetracycline-responsive promoter contains a functional interferon-inducible response element, Nucl
eic Acids Res. 28 (5): 1120-5 [2000]; Hagihara Y. et al., Evaluation of long-term function of encapsulated cells transfected by Tet-On system, Cell Transplant. 8 (4): 431 -Four
[1999]; Huang, CJ et al. Tetracycline regulation system allows time,
Expression of green fluorescent protein in glial cells in a level-controllable manner, Mol. M
ed. 5 (2): 129-37 [1999]; Forster, K. et al., Nucleic Acids Res. 27 (2), a tetracycline-inducible expression system with reduced basal activity in mammalian cells.
): 708-10 [1999]; Liu, HS et al., Lac1Tet dual induction system function in mammalian cell lines, Biotechniques 24 (4): 624-8, 630-2 [1998]). Other useful promoters include those that are developmentally or transiently regulated. Examples are the myelin PO promoter (P. Thatikunta et al., Reverse Id expression in Schwann cells and myelin gene regulation, Moll. Cell Neurosci, 14 (6):
519-28 [1999]), Gabra3 or GABRA3 promoter (W. Mu and DR Burt
, Mouse GABA (A) receptor a 3 subunit gene and promoter, Brain
Res. Mol. Brain Res. 73 (1-2): 172-80 [1999]), tyrosine hydroxylase (J
.J. Schimmel et al., 4.5 kb of rat tyrosine hydroxylase 5 'flanking sequence
Brain Res. Mol. Brain Res. 74 (1-2): 1-14 [1999]), which induces tissue-specific expression during development and contains a consensus site for multiple transcription factors, a vimentin promoter (A. Benazzouz and P. Duprey, Diffentientiation of the vimentin promoter as a tool for early event analysis of retinoic acid-induced differentiation of cultured embryonic cancer cells (65 (3): 1
71-80 [1999]), GATA-6 promoter (A. Brewer et al., Human and mouse GATA
-6 gene utilizes two promoters and two initiation codons, J. Biol. Chem. 274 (53)
: 38004-16 [2000]), the SHIM or SHW2 promoter (S. Schurmans et al.,
Mouse SHIP2 (InppII) gene: complementary DNA, genomic structure, promoter analysis, and gene expression in embryonic and adult mice, Genomics 62 (2): 260-71 [1999]), or the hGH-N promoter (BM Shewchuk et al. , Somatotropin-specific DNase I of the human growth hormone locus control region, a Pit-I binding site in hypersensitization sites I and II, J. Biol. Chem. 274 (50): 35725-33 [1999]). .

【0037】 有用なプロモーター配列の前述の実例は、プロモーター全てのリストではなく
、本発明を実施する当業者が入手可能であるプロモーターの例示に過ぎない。 外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビボ及びインビトロ方法
は、所望する形質や生成物をコードするポリヌクレオチドを、精子あるいは前駆
細胞のような、少なくとも一つの雄性生殖細胞のゲノム中に組み込んで、その結
果遺伝的修飾を加えた雄性配偶子が雄脊椎動物によって生産されることを含む。
従って、この遺伝的修飾を加えた脊椎動物の生殖細胞は、トランスジェニックと
なり、その染色体中に非内因性(外因性)遺伝物質が組み込まれている。これが
、しばしば「安定形質移入」あるいは「安定組み込み」として言及されるもので
ある。これはヒトを含む全ての脊椎動物に適応可能である。適切に修飾された精
子細胞を保有することを示した動物は、次に自然に交尾させるか、または他方そ
の精子を媒精またはインビトロ受精に使用する。 トランスジェニック生殖細胞及びトランスジェニック体細胞、及びトランスジ
ェニック脊椎動物を含む、遺伝的修飾を加えた細胞の単離且つ/または選択は、
生化学、酵素学、免疫化学、組織学、電子生理学、生物統計学または類似の方法
のような適切な手段を使って、注目する生理学的且つ/または形態学的表現型の
ような適切な手段、及び、例えば、ハイブリダイゼーション分析、核酸増幅法(
ポリメラーゼ鎖反応[PCR]、逆転写酵素媒介ポリメラーゼ鎖反応[RT-PCR]、転写
媒介増幅法[TMA]、逆転写酵素媒介リガーゼ鎖反応[RT-LCR]、且つ/または電気穿
孔技術を含む、従来の分子生物学的技術を使用して注目する特異的DNAはRNAの存
在あるいは不在のような、細胞核酸の分析によるが、これに限定はされるわけで
はない。
The foregoing examples of useful promoter sequences are not a list of all promoters, but merely an illustration of promoters available to those of skill in the art in practicing the present invention. In vivo and in vitro methods of incorporating exogenous genetic material into the genome of a vertebrate include incorporating a polynucleotide encoding the desired trait or product into the genome of at least one male germ cell, such as a sperm or progenitor cell And that the resulting genetically modified male gametes are produced by male vertebrates.
Thus, vertebrate germ cells with this genetic modification are transgenic and have non-endogenous (exogenous) genetic material integrated into their chromosomes. This is what is often referred to as "stable transfection" or "stable integration". It is applicable to all vertebrates, including humans. Animals that have been shown to harbor properly modified sperm cells are then mated spontaneously, or the sperm is used for insemination or in vitro fertilization. Isolation and / or selection of genetically modified cells, including transgenic germ cells and transgenic somatic cells, and transgenic vertebrates,
Using appropriate means, such as biochemistry, enzymology, immunochemistry, histology, electrophysiology, biostatistics or similar methods, appropriate means such as the physiological and / or morphological phenotype of interest And, for example, hybridization analysis, nucleic acid amplification (
Including polymerase chain reaction [PCR], reverse transcriptase mediated polymerase chain reaction [RT-PCR], transcription mediated amplification [TMA], reverse transcriptase mediated ligase chain reaction [RT-LCR], and / or electroporation techniques, The specific DNA of interest using conventional molecular biology techniques depends on, but is not limited to, the analysis of cellular nucleic acids, such as the presence or absence of RNA.

【0038】 好ましい実施態様においては、この遺伝子デリバリー混合物は、プロモーター
配列に作用性があるように連鎖され、その結果、転写ユニットが形成されるよう
な、遺伝的選択マーカーをコードする遺伝子を含む、少なくとも一つのポリヌク
レオチドを含む。プロモーター配列は、所望する形質あるいは生成物をコードす
る遺伝子由来の発現を調節するプロモーターと同一であっても異なってもよい。
レポーター遺伝子としても知られているこの遺伝的選択マーカーは、例えば、&#
98;-ガラクトシダーゼのような酵素、あるいは緑色蛍光タンパク質(GFP)、
増強緑色蛍光タンパク質[EGFP]、黄色蛍光タンパク質、青色蛍光タンパク質のよ
うな蛍光タンパク質、フィコエリトリンやフィコシアニンのようなフィコビリン
タンパク質、あるいは適切な波長下で蛍光を発するその他のタンパク質をコード
する遺伝子である。 いくつかの適用に適する他の好ましい遺伝的選択マーカーあるいはレポーター
遺伝子は、酵素的に基質からの発光を誘導するタンパク質をコードする遺伝子で
ある;本発明の目的では、そのようなタンパク質は「発光タンパク質」またはル
ミネッセントタンパク質である。例えば、発光タンパク質は、ルシフェラーゼや
アポエクオリンのようなタンパク質を含む。レポーター作成物によってコードさ
れる蛍光あるいはルミネッセントタンパク質を発現するトランスジェニック細胞
は、例えば、適切な波長に設定した蛍光標示式細胞分取器(FACS)の使用により選
別し得るか、または化学的方法により選択し得る。
In a preferred embodiment, the gene delivery mixture comprises a gene encoding a genetic selectable marker such that it is operably linked to a promoter sequence, such that a transcription unit is formed. It contains at least one polynucleotide. The promoter sequence may be the same or different from the promoter that regulates expression from the gene encoding the desired trait or product.
This genetic selection marker, also known as the reporter gene,
98; - Enzymes like galactosidase or green fluorescent protein (GFP),
Genes encoding enhanced green fluorescent protein [EGFP], fluorescent proteins such as yellow fluorescent protein and blue fluorescent protein, phycobiliproteins such as phycoerythrin and phycocyanin, or other proteins that fluoresce at appropriate wavelengths. Another preferred genetic selectable marker or reporter gene suitable for some applications is a gene that encodes a protein that enzymatically induces luminescence from a substrate; for the purposes of the present invention, such a protein is referred to as a "photoprotein". Or luminescent protein. For example, photoproteins include proteins such as luciferase and apoaequorin. Transgenic cells expressing the fluorescent or luminescent protein encoded by the reporter construct can be sorted, for example, by use of a fluorescence activated cell sorter (FACS) set to the appropriate wavelength, or chemically. The method can be selected.

【0039】 雄性生殖細胞集団を単離あるいは選択するための好ましい方法は、精細管から
細胞を押しだし、穏やかな酵素による脱凝集により、精巣細胞の混合集団から精
原細胞のような特定の雄性生殖細胞集団を獲得することを含む。遺伝的修飾が加
えられるべき精原細胞または他の雄性生殖細胞集団は、レポーター作成物;例え
ば、緑色蛍光タンパク質(またはEGFP)、黄色蛍光タンパク質、青色蛍光タンパク
質、フィコエリトリンまたはフィコシアニンのようなフィコビリンタンパク質、
または適切な波長の光線下で蛍光を発するその他のタンパク質、あるいはルシフ
ェラーゼまたはアポエクオリンをコードするをコードする作成物と連鎖する、サ
イクリング雄性生殖系列幹細胞集団においてのみ特異的あるいは選択的に活性で
あるプロモーター配列、例えば、B-Myb プロモーター、あるいはc-kit プロモー
ター領域、c-raf-1 プロモーター、ATM (アタキシア‐テランギエクタシア:ata
xia-telangiectasia) プロモーター、 RBM (リボソーム結合モチーフ) プロモー
ター、 DAZ (無精子症においては欠損する) プロモーター、 XRCC-1 プロモータ
ー、 HSP 90 (熱ショック遺伝子) プロモーター 、サイクリンA1プロモーター、
または FRMI (脆弱X部位) プロモーターのような特異的プロモーターの使用を
含む方法によって、混合細胞集団から分離され得る。これらの独特なプロモータ
ー配列は、当業者には既知である、雄性生殖細胞発生の特定の段階中にのみレポ
ーター作成物の発現をドライブする(例、Muller, C., et al.、サイクリンA1ゲ
ノム構造とプロモーター領域のキャラクタリゼーション、J. Biol. Chem. 276(1
6):11220-28 [1999]; Schrans-Stassen, B., H. et al.、マウス未分化及び分化
A型精原細胞におけるc-kitの鑑別発現、Endocrinology 140:5894-5900 [1999])
。特定の発生段階における雄性生殖細胞の集団は、従って、混合集団の中でレポ
ーター作成物を発現する唯一の細胞であり、従ってこれを基礎にして単離するこ
とができる。蛍光レセプター作成物の場合は、例えば、適切な波長に設定された
FACSを使用することにより選別し得るか、または化学的方法により選択し得る。 外因性遺伝的物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビトロ方法ではさらに
、雄性生殖細胞をドナー動物から得て、インビトロで所望する形質や生成物をコ
ードする遺伝子を分与するために遺伝的修飾を加えて、DNAが所望する様式に修
飾された証拠を呈する雄性生殖細胞が単離あるいは選択され、適切なレシピエン
ト動物の精巣に形質移入される。形質移入後、レシピエント雄の1または両方の
精巣細胞診後、またはポリメラーゼ鎖反応法により増幅された動物の射精物を検
査して、所望の核酸配列が実際に組み込まれていることを確認した後に、さらな
る選択を試行することができる。上記に説明するように、初回遺伝子デリバリー
は、緑色蛍光タンパク質、増強緑色蛍光タンパク質(EGFP)、黄色蛍光タンパク
質、青色蛍光タンパク質、フィコエリトリンやフィコシアニンのようなフィコビ
リンタンパク質、または適切な波長の光線下で蛍光を発する他のタンパク質をコ
ードする遺伝子、または発酵タンパク質をコードする遺伝子のような、レポータ
ー遺伝子を含み得た。
A preferred method for isolating or selecting a male germ cell population is to push the cells out of the seminiferous tubules and to dissociate with a specific male germ cell, such as spermatogonia, from a mixed population of testis cells by mild enzymatic disaggregation. Including obtaining a cell population. The spermatogonia or other male germ cell population to be genetically modified is a reporter construct; e.g., green fluorescent protein (or EGFP), yellow fluorescent protein, blue fluorescent protein, phycobiliproteins such as phycoerythrin or phycocyanin,
Or a promoter that is specifically or selectively active only in the cycling male germline stem cell population, linked to other proteins that fluoresce under light of the appropriate wavelength, or constructs encoding luciferase or apoaequorin Sequences, for example, the B-Myb promoter, or the c-kit promoter region, the c-raf-1 promoter, ATM (Ataxia-Terangie ectasia:
xia-telangiectasia) promoter, RBM (ribosome binding motif) promoter, DAZ (deleted in azoospermia) promoter, XRCC-1 promoter, HSP90 (heat shock gene) promoter, cyclin A1 promoter,
Alternatively, they can be separated from a mixed cell population by methods involving the use of specific promoters, such as the FRMI (fragile X site) promoter. These unique promoter sequences drive the expression of the reporter construct only during certain stages of male germ cell development, as known to those skilled in the art (eg, Muller, C., et al., Cyclin A1 Genome). Characterization of structure and promoter region, J. Biol. Chem. 276 (1
6): 11220-28 [1999]; Schrans-Stassen, B., H. et al., Mouse undifferentiated and differentiated
Differential expression of c-kit in type A spermatogonia, Endocrinology 140: 5894-5900 [1999])
. The population of male germ cells at a particular developmental stage is therefore the only cell in the mixed population that expresses the reporter construct and can therefore be isolated on this basis. In the case of a fluorescent receptor construct, for example, set to an appropriate wavelength
It can be sorted by using FACS or selected by chemical methods. In vitro methods for incorporating exogenous genetic material into the genome of a vertebrate further include obtaining male germ cells from the donor animal and modifying the gene in vitro to distribute genes encoding the desired trait or product. In addition, male germ cells that exhibit evidence that the DNA has been modified in the desired manner are isolated or selected and transfected into the testes of appropriate recipient animals. After transfection, after testis cytology of one or both recipient males, or by examining animal ejaculates amplified by the polymerase chain reaction, the desired nucleic acid sequence is indeed incorporated. Later, further selections can be attempted. As described above, priming gene delivery can be performed using green fluorescent protein, enhanced green fluorescent protein (EGFP), yellow fluorescent protein, blue fluorescent protein, phycobiliproteins such as phycoerythrin and phycocyanin, or fluorescent light at the appropriate wavelength. Or a reporter gene, such as a gene encoding a fermentation protein, or a gene encoding another protein that produces E. coli.

【0040】 外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビトロ方法では、遺伝的
修飾を加えられた生殖細胞は、このようにして単離あるいは選択されて、好まし
くはレシピエント雄脊椎動物―ドナー動物と同一であってもよいが、同一でなけ
ればならない必要はない―の精巣中に形質移入される。遺伝的修飾を加えた雄性
生殖細胞をレシピエント雄脊椎動物の1またはそれ以上の精巣に形質移入する前
に、レシピエント動物の精巣は、未変性生殖細胞を減数されることが好ましい。 内因性雄性生殖細胞の実質的減数は、ドナー動物由来の遺伝的修飾を加えた生
殖細胞によるレシピエント精巣のコロニー形成を促進する。細胞減数は、ガンマ
線照射、化学的処置、ウイルスのような感染性媒介物、あるいは自己免疫不全症
、またはそれらの組み合わせを含む適切な手段によって実行し得る。 精巣内の内因性雄性生殖細胞減数のためにいかなる手段が使用されても、生殖
線の基本的に厳密なアーキテクチャ(構造)が破壊されたり、ひどく破損されて
なならない。細管形成の繊細なシステムに破壊が生じると、外因性精原細胞が精
巣内で再増殖することが困難となる。細管の破壊は、さらに精巣内の精子の輸送
不全に繋がり、結果として不妊を招く。セルトリ細胞は、成熟中に生殖細胞発育
のベースを供給するために必要である故、不可逆的に損傷されないように、制御
し得るこの種の精巣の損傷はまた極力限定されるべきである。さらには、セルト
リ細胞は、宿主免疫防御システムが移植された外因性精原細胞を破壊することを
防止する役割を果たすと思われる。 しかし、脊椎動物の精巣は、脊椎動物精巣を実質的に細胞減数するための本発
明による方法に従って、アルキル化剤とガンマ線照射による脊椎動物の併用処置
により減数されることが好ましい。本方法は、ブスルファン(1,4-ブタンジオー
ルジメタンスルホン酸塩;Myleran, Glaxo Wellcome)、クロラムブシル、シクロ
ホスファミド、メルファラン、あるいはエチルエタンスルホン酸のような、しか
しそれに限定はされない、細胞毒性アルキル化剤を、ガンマ線照射と併用する処
置を含むが、いずれの順で投与されてもよい。アルキル化剤とガンマ線照射併用
は、それぞれ個々の処置と比較して、精巣の生殖細胞の減数に予想外にも極めて
優れた結果を生じた。アルキル化剤の用量とガンマ線照射の線量は、実質的に精
巣を減数するに十分な量である。
For in vitro methods of incorporating exogenous genetic material into the genome of a vertebrate, the genetically modified germ cells are isolated or selected in this manner, and preferably are recipient male vertebrate-donor It may be, but need not be, identical to the animal-transfected into the testis. Prior to transfecting the genetically modified male germ cells into one or more testes of the recipient male vertebrate, the testes of the recipient animal are preferably depleted of native germ cells. Substantial reduction of endogenous male germ cells promotes colonization of recipient testes by genetically modified germ cells from the donor animal. Cell reduction can be performed by any suitable means, including gamma irradiation, chemical treatment, infectious vehicles such as viruses, or autoimmune deficiencies, or a combination thereof. Whatever means is used for endogenous male germ cell depletion in the testis, the essentially strict architecture of the germ line must not be destroyed or severely damaged. When disruption occurs in the delicate system of tubule formation, it becomes difficult for exogenous spermatogonia to regrow in the testis. Disruption of the tubules further leads to impaired sperm transport in the testes, resulting in infertility. Since Sertoli cells are necessary to provide a base for germ cell development during maturation, testicular damage to this type of testis that can be controlled so that they are not irreversibly damaged should also be minimized. Furthermore, Sertoli cells appear to play a role in preventing the host immune defense system from destroying the transplanted exogenous spermatogonia. However, the vertebrate testis is preferably reduced by a combined treatment of the vertebrate with an alkylating agent and gamma irradiation in accordance with the method according to the invention for substantially reducing vertebrate testes. The method comprises the use of cells such as, but not limited to, busulfan (1,4-butanediol dimethanesulfonate; Myleran, Glaxo Wellcome), chlorambucil, cyclophosphamide, melphalan, or ethylethanesulfonic acid. Toxic alkylating agents, including treatment in combination with gamma irradiation, may be administered in any order. The combination of the alkylating agent and gamma irradiation resulted in unexpectedly superior results in testicular germ cell loss as compared to each individual treatment. The dose of the alkylating agent and the dose of gamma irradiation are sufficient to substantially reduce testis.

【0041】 アルキル化剤の好ましい用量は、約4-10 mg/kg 体重であり、 約 6-8 mg/kg体
重が最も好ましい。アルキル化剤は、腹腔内、静脈内、あるいは筋肉内注射、静
脈内点滴、移植、経皮あるいは経粘膜送達システムを含むが、これらに限定され
ることはない、薬学的に認められている送達システムによって投与し得る。 アルキル化剤の投与及び放射線照射間の回復期間は重要ではないが、この2つ
の処置が互いの0-24時間以内に実施されることが最も好ましい。好ましくは、2
処置間の時間は、遺伝的修飾を加えたあるいは異種雄性生殖細胞をレシピエント
精巣に移入するための目的には最適結果が得られにくくなるため、2週間を超え
るべきではない。 レシピエント脊椎動物は、約200‐800 Radsの線量、最も好ましくは、約350‐
450 Radsの線量を、細胞減数されるべき精巣に局所的に直接ガンマ線照射される
。200 Rads以下ではほとんど影響がない;800 Rads以上では、通常特に胃腸管に
、照射病の症状を生じる。本方法に従ってレシピエント精巣の細胞を減数するた
めの処置を行った後3日から2ヶ月以内に、雄性生殖細胞は、本明細書に説明さ
れているように、精巣内に移入され得る。3日より以前では、細胞毒性アルキル
化剤あるいは内因性アポトーシスシグナル分子の痕跡がレシピエント精巣内に留
まっており、そこに移入された雄性生殖細胞を損傷することがあり得る。2ヶ月
後では、雄性生殖細胞の内因性集団が典型的には再増殖を開始し、形質移入され
た、遺伝的修飾を加えた、あるいは異種雄性生殖細胞が、交配目的でレシピエン
ト精巣内に移入される場合、最適な結果を生起しないことになる。
A preferred dose of the alkylating agent is about 4-10 mg / kg body weight, with about 6-8 mg / kg body weight being most preferred. Alkylating agents include pharmaceutically acceptable delivery, including, but not limited to, intraperitoneal, intravenous, or intramuscular injection, intravenous infusion, implantation, transdermal or transmucosal delivery systems. It can be administered by the system. Although the recovery period between administration of the alkylating agent and irradiation is not critical, it is most preferred that the two treatments be performed within 0-24 hours of each other. Preferably, 2
The time between treatments should not exceed 2 weeks as optimal results are less likely to be obtained for the purpose of transferring genetically modified or heterologous male germ cells to the recipient testis. The recipient vertebrate may have a dose of about 200-800 Rads, most preferably about 350-
A dose of 450 Rads is directly gamma-irradiated locally to the testis to be reduced. Less than 200 Rads has little effect; above 800 Rads usually causes radiation disease symptoms, especially in the gastrointestinal tract. Within 3 days to 2 months after performing the treatment to reduce the number of cells in the recipient testis according to the method, the male germ cells can be transferred into the testis as described herein. Prior to three days, traces of cytotoxic alkylating agents or endogenous apoptotic signal molecules remain in the recipient testis and can damage male germ cells transferred therein. After two months, the endogenous population of male germ cells typically begins to repopulate and transfected, genetically modified, or xenogeneic male germ cells are introduced into the recipient testes for mating purposes. If populated, it will not produce optimal results.

【0042】 従って、インビトロ(エキソビボ)法では、レシピエント雄脊椎動物の精巣の
細胞を減数するための最終処置後好ましくは3日から2ヶ月以内に、遺伝子デリ
バリー混合物が、その1またはそれ以上が遺伝的に修飾されているような十分量
且つ効果的な条件で、ドナー脊椎動物の雄性生殖細胞にインビトロで投与される
。ドナー雄脊椎動物由来の遺伝的修飾が加えられた雄性生殖細胞は次ぎに、レシ
ピエント雄の精巣に、精巣の精細管に宿るように移入され、ここで遺伝的に修飾
された配偶子へと成熟する。 レシピエント精巣に、単離あるいは選択された遺伝的修飾を加えた生殖細胞を
移入することは、適切なマイクロピペットを使用する直接注入法によって達成し
得る。精原細胞分化にホルモン刺激を供給するライディヒまたはセルトリ細胞の
ようなサポート細胞を、修飾生殖細胞と共にレシピエント精巣に移入し得る。こ
れらの移入されたサポート細胞は非修飾であっても、反対にそれ自身が遺伝的に
修飾されてもよく、生殖細胞と共に、または別々に修飾されてもよい。これらの
形質移入サポート細胞は、ドナーまたはレシピエント精巣のどちらかに対して同
種または異種であってもよい。移入液内の好ましい細胞濃度は、単純な実験法に
より容易に確立し得るが、約1x 105 〜10 x 105 細胞/10 μl液体の範囲内であ
ると思われる。このマイクロピペットは、輸出管、精巣網、または精細管中に、
圧力及び/または容量を調節するためにピコポンプを任意に使用して導入するこ
とが可能であり、またはこの送達は手作業でも実施し得る。使用するマイクロピ
ペットは、そのチップ直径が通常では約45〜70ミクロンであること以外は、イン
ビボ注入に使用したそれとほとんどの点において類似している。導入の顕微外科
方法は、上記に説明したインビボ方法に使用したそれと全ての点において同様で
ある。適切な色素物または気泡(直径1mm以下) をまた、形質移入生殖細胞が
十分に送達されていることの識別を容易にするために、担体液中に組み込むこと
ができる。 外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビボ及びインビトロ方法
のどちらについても、雄脊椎動物を同種の雌脊椎動物と交配することは、雄性及
び雌性配偶子の結合を起因して、受精が生起し、トランスジェニック接合体が形
成され、トランスジェニック子孫または後裔は、その後胎児が発育する妊娠期間
中に産生される。雄性及び雌性配偶子の結合は、自然的交尾、すなわち同種の雄
と雌脊椎動物によるカップリング、またはインビトロもしくはインビボの人工的
手段により起こり得る。人工的手段が選択される場合は、雄性生殖細胞内で発現
される遺伝的選択マーカーをゲノム中に組み込むことが特に有用である。好まし
くは、遺伝的選択マーカーの発現は、遺伝的選択マーカーをコードする遺伝子に
作用性があるように連鎖されている、構成あるいは雄性生殖細胞特異性プロモー
ターによって調節される。 人工的手段は、人工媒精、インビトロ受精(IVF)、且つ/または、細胞質内精子
注入(ICSI)、帯下状媒精(SUZI)、部分的帯層離断(PZD)のようなその他の人工生
殖テクノロジーを含むが、これに限定されるわけではない。しかし、クローニン
グ及び胚移入、クローニング及び胚開裂、及びその同義物のような他の方法もま
た利用し得る。
Thus, in an in vitro (ex vivo) method, one or more of the gene delivery mixtures may comprise one or more of the testis cells of the recipient male vertebrate, preferably within three days to two months after final treatment to reduce the number of cells. It is administered in vitro to male germ cells of the donor vertebrate in sufficient amounts and under effective conditions as are genetically modified. The genetically modified male germ cells from the donor male vertebrate are then transferred to the testes of the recipient male so as to dwell in the seminiferous tubules of the testes, where they are transformed into genetically modified gametes. To mature. Transferring germ cells, isolated or selected with genetic modification, to the recipient testis can be accomplished by direct injection using a suitable micropipette. Supporting cells, such as Leydig or Sertoli cells, that provide hormonal stimulation for spermatogonia differentiation, can be transferred to the recipient testis along with the modified germ cells. These transfected support cells may be unmodified or, conversely, may be genetically modified themselves, with or without germ cells. These transfection support cells may be allogeneic or heterologous to either the donor or recipient testis. The preferred cell concentration in the transfer fluid can be easily established by simple experimental methods, but will be in the range of about 1 × 10 5 to 10 × 10 5 cells / 10 μl liquid. This micropipette can be placed in an export tube, testis, or tubule,
Optionally, a pico pump can be introduced to regulate the pressure and / or volume, or this delivery can be performed manually. The micropipette used is similar in most respects to that used for in vivo injection, except that the tip diameter is usually about 45-70 microns. The microsurgical method of introduction is similar in all respects to that used for the in vivo method described above. Appropriate dyes or bubbles (less than 1 mm in diameter) can also be incorporated into the carrier liquid to facilitate identification of the transfected germ cells being sufficiently delivered. For both in vivo and in vitro methods of incorporating exogenous genetic material into the genome of a vertebrate, mating a male vertebrate with a homologous female vertebrate requires fertilization due to the association of male and female gametes. Occurs, forms transgenic zygotes, and transgenic offspring or progeny are produced during pregnancy, when the fetus is subsequently developed. The association of male and female gametes can occur by natural mating, ie, coupling by homologous male and female vertebrates, or by in vitro or in vivo artificial means. When artificial means are selected, it is particularly useful to incorporate into the genome a genetic selectable marker that is expressed in male germ cells. Preferably, the expression of the genetic selectable marker is regulated by a constitutive or a male germ cell-specific promoter operably linked to the gene encoding the genetic selectable marker. Artificial means include artificial insemination, in vitro fertilization (IVF), and / or other techniques such as intracytoplasmic sperm injection (ICSI), subzonal insemination (SUZI), partial decapsulation (PZD). Including but not limited to artificial reproductive technology. However, other methods such as cloning and embryo transfer, cloning and embryo cleavage, and synonyms thereof, may also be utilized.

【0043】 このようにして獲得されたトランスジェニック脊椎動物の子孫は、さらに次代
のトランスジェニック子孫を獲得するために、自然な交尾、人工媒精、あるいは
インビトロ受精(IVF)、且つ/または、細胞質内精子注入(ICSI)、帯下状媒精(SUZ
I)、部分的帯層離断(PZD)のようなその他の人工生殖テクノロジーによって、順
に交配され得る。当業者は、本発明による方法によって生成されたいずれのトラ
ンスジェニック動物の遺伝物質への変更の結果として生じる所望する形質は遺伝
性であることを容易に認識するであろう。遺伝物質は、最初は親動物の生殖細胞
内に単独で挿入されたにも関わらず、将来の子孫やそれに後続世代の生殖細胞内
に本源的に存在するであろう。さらには、この遺伝的物質はまた、子孫の生殖細
胞以外、すなわち体細胞にも存在する。 広意には、「トランスジェニック」脊椎動物とは、細胞内に恒久的に導入され
た異質あるいは外因性DNAを有するものである。動物の細胞内に導入された外因
性遺伝子は、「トランスジーン」と呼称され、生物学的機能性を有する遺伝物質
を含む、異種且つ/または同種異型トランスジェニック遺伝物質である。本発明
は、異種、すなわち異なる種からの外因性DNAを、未変性、障害を受けていない
形状、あるいは人工的に突然変異された形状で含む、トランスジェニック動物の
生産に応用される。他の実施態様では、この遺伝的物質は、「同種異型」遺伝物
質であり、異なる系統、品種、血統、あるいは同一種の個体から獲得される外因
性トランスジェニック物質であり、例えば、遺伝子の「正常」型を有する動物、
または、その所望するアレル、変異体、あるいは突然変異を有する動物から獲得
される。さらに、この遺伝子は、作用性があるように共に連鎖されているプロモ
ーターDNA配列とDNAコード配列から成るハイブリッド作成物であり得る。これら
の配列は、異なる種、または通常では並列しない同種由来のDNA配列から獲得さ
れ得る。DNA作成物はまた、細菌のような原核生物由来、またはウイルス由来のD
NA配列を含み得る。 トランスジェニック脊椎動物の形質移入された生殖細胞は、好ましくは、その
染色体中組み込まれたに非内因性(外因性)遺伝物質を有する。当業者は、本発
明によって生成されたいずれのトランスジェニック動物の遺伝物質への変更の結
果として生じる所望する形質は遺伝性であることを容易に認識するであろう。遺
伝物質は、最初は親動物の生殖細胞内に単独で挿入されたにも関わらず、直系子
孫やそれに後続する世代の生殖細胞内に本源的に存在する。遺伝的物質は、子孫
の分化細胞、すなわち体細胞、中にもまた存在する。
The progeny of the transgenic vertebrate obtained in this manner can be used to obtain natural transgenic, artificial insemination or in vitro fertilization (IVF) and / or cytoplasmic progeny to obtain further transgenic progeny. Intra-sperm injection (ICSI), subzonal insemination (SUZ
I), by other artificial reproductive technologies such as partial delamination (PZD), can be crossed in turn. Those skilled in the art will readily recognize that the desired trait resulting from the change to genetic material of any transgenic animal produced by the method according to the present invention is hereditary. Although the genetic material was initially inserted alone into the germ cells of the parent animal, it will be inherently present in future offspring and subsequent germ cells. Furthermore, this genetic material is also present in non-germ cells of progeny, ie in somatic cells. Broadly, a “transgenic” vertebrate is one that has foreign or exogenous DNA permanently introduced into the cell. Exogenous genes introduced into the cells of an animal are referred to as "transgenes" and are xenogeneic and / or allotransgenic genetic material, including genetic material with biological functionality. The present invention has application to the production of transgenic animals that contain exogenous DNA from a heterologous, ie, different species, in a native, undisturbed form, or an artificially mutated form. In other embodiments, the genetic material is an "allogeneic" genetic material, which is an exogenous transgenic material obtained from a different strain, breed, pedigree, or individual of the same species, e.g., the gene " An animal having a "normal" form,
Alternatively, it is obtained from an animal having the desired allele, mutant, or mutation. Further, the gene may be a hybrid construct consisting of a promoter DNA sequence and a DNA coding sequence operatively linked together. These sequences can be obtained from DNA sequences from different species, or homologs that are not normally aligned. DNA constructs can also be derived from prokaryotes, such as bacteria, or from viruses.
It may include NA sequences. The transgenic germ cells of the transgenic vertebrate preferably have the non-endogenous (exogenous) genetic material integrated into their chromosomes. One skilled in the art will readily recognize that the desired trait resulting from the change to genetic material of any transgenic animal produced according to the present invention is hereditary. The genetic material is inherently present in direct offspring and subsequent generations of germ cells, even though it was originally inserted alone in the germ cells of the parent animal. Genetic material is also present in progeny's differentiated cells, ie, somatic cells.

【0044】 本発明には、外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビボあるい
はインビトロ方法のいずれかに従って生産される、非ヒトトランスジェニック雄
脊椎動物が含まれている。インビボ方法に従って生産された、このトランスジェ
ニック脊椎動物は遺伝子デリバリー混合物のレシピエントである。他方、非ヒト
トランスジェニック雄脊椎動物は、インビトロ方法に従って、その精巣中に移入
された遺伝的修飾を加えた雄性生殖細胞のレシピエントである。このトランスジ
ェニック雄脊椎動物は、そのゲノム中に所望する形質あるいは生成物をコードす
る遺伝子を定義する外因性のポリヌクレオチドを保有する未変性雄性生殖細胞を
含むために、その種の雌と交配することが可能である。しかし、トランスジェニ
ック脊椎動物の精巣以外の組織における体細胞はこのポリヌクレオチドを欠如し
ている。好ましくは、このトランスジェニック雄脊椎動物は、無限に遺伝的修飾
が加えられた配偶子の生産を持続するが、かならずしもその必要はない。しかし
、ある実施態様においては、このトランスジェニック状態は一過性であり、少な
くとも数週間から数ヶ月持続し、その後非修飾配偶子が再び動物によって独占的
あるいは優先的に生産される。 さらに本発明は、脊椎動物のゲノム中に外因性の遺伝的物質を組み込むための
インビボあるいはインビトロ方法に従って生産された非ヒトトランスジェニック
脊椎動物を含み、この非ヒト脊椎動物は、上記に説明されるトランスジェニック
雄脊椎動物の直接あるいは間接的子孫である。従って、このトランスジェニック
子孫は、トランスジェニック雄脊椎動物の直系子孫、雄または雌、であるか、あ
るいは1またはそれ以上世代を隔てたその後裔である。トランスジェニック脊椎
動物は、所望する形質あるいは生成物をコードする外因性起源のポリヌクレオチ
ドをそのゲノム中に保有する、1またはそれ以上の細胞を含む。
The present invention includes non-human transgenic male vertebrates produced according to either in vivo or in vitro methods of incorporating exogenous genetic material into the vertebrate genome. The transgenic vertebrate produced according to the in vivo method is the recipient of the gene delivery mixture. Non-human transgenic male vertebrates, on the other hand, are recipients of genetically modified male germ cells that have been transferred into their testes according to in vitro methods. The transgenic male vertebrate breeds with a female of that species to contain native male germ cells that carry an exogenous polynucleotide in their genome that defines the gene encoding the desired trait or product It is possible. However, somatic cells in tissues other than the testis of the transgenic vertebrate lack this polynucleotide. Preferably, the transgenic male vertebrate will, but need not, maintain the production of infinitely genetically modified gametes. However, in some embodiments, the transgenic state is transient and lasts for at least several weeks to several months, after which the unmodified gametes are again produced exclusively or preferentially by the animal. The invention further includes non-human transgenic vertebrates produced according to in vivo or in vitro methods for incorporating exogenous genetic material into the vertebrate genome, the non-human vertebrates described above. It is a direct or indirect progeny of a transgenic male vertebrate. Thus, the transgenic offspring is a direct descendant of the transgenic male vertebrate, male or female, or a descendant of one or more generations. A transgenic vertebrate includes one or more cells that carry an exogenous polynucleotide in their genome that encodes the desired trait or product.

【0045】 さらに、本発明は、トランスジェニック子孫に由来するトランスジェニック細
胞をも含む。この細胞は、精子あるいは卵子、これらのいずれかの前駆細胞のよ
うな生殖細胞、あるいは体細胞である。 雄性生殖細胞は、雄動物の精液から獲得され、精子、精原細胞、あるいは未成
熟精母細胞は、雄性生殖細胞を含む精巣組織の全細胞診から選別される。他方、
雄性生殖系列幹細胞は、胚組織から単離することができる。雌性生殖細胞は、既
知の手段によって獲得され、該手段は、ホルモン誘導「成熟」及び卵管からの収
集あるいは頚管からの吸引、または腹腔鏡下切開を含む。 体細胞は幹細胞を含む。幹細胞は、生体の生涯を通して自己再生可能である未
分化型母細胞であり、多分化能がある。 これはすなわち、完全に成熟分化型細
胞系列に発育可能である様々な決められた前駆細胞を発生することが可能である
ことを意味する。(例、T. Zigova と P.R. Sanberg、神経幹細胞研究における
ライジングスター、Nature Biotechnol.16(11):1007-08 [ 1998]). 全ての脊椎
動物組織は幹細胞に由来し、該幹細胞は、様々なタイプの血液細胞を由来する造
血幹細胞;外胚葉性幹細胞;神経幹細胞、例えば、脳や神経組織を由来する神経
前駆体;を含む。体細胞は、さらに脊椎動物身体の全ての組織あるいは器官と関
連する全ての種類の前駆細胞あるいは最終的に分化された細胞を含む。 体細胞は、既知のサンプリングあるいは細胞診手段によって、血液、心臓、腎
臓、輸尿管、膀胱、尿道、脳、甲状腺、耳下腺、膵臓、視床下部、脳下垂体、下
顎腺、舌下腺、リンパ腺、骨、骨髄、軟骨、肺臓、縦隔洞、乳房、子宮、卵巣、
精巣、前立腺、子宮頚管、子宮内膜、肝臓、脾臓、副腎、食道、胃、腸、毛根、
筋肉、神経、尿、羊膜液、絨毛突起、皮膚、血管あるいは口腔上皮、あるいは髄
液を含むが、これらに限定されることはない、身体組織、器官、あるいは体液の
いずれかから獲得される。本発明によるトランスジェニック細胞は、既知の手段
によって培養あるいは保存することができる。
The present invention further includes transgenic cells derived from transgenic progeny. The cell is a germ cell, such as a sperm or an egg, a precursor cell of any of these, or a somatic cell. Male germ cells are obtained from the semen of a male animal, and sperm, spermatogonia, or immature spermatocytes are selected from a total cytology of testis tissue, including male germ cells. On the other hand,
Male germline stem cells can be isolated from embryonic tissue. Female germ cells are obtained by known means, including hormone-induced "maturation" and collection from the fallopian tube or aspiration from the cervix, or laparoscopic incision. Somatic cells include stem cells. Stem cells are undifferentiated mother cells that are capable of self-renewal throughout the life of a living body and have pluripotency. This means that it is possible to generate a variety of defined progenitor cells that are capable of developing into fully mature differentiated cell lineages. (Eg, T. Zigova and PR Sanberg, Rising Star in Neural Stem Cell Research, Nature Biotechnol. 16 (11): 1007-08 [1998]). All vertebrate tissues are derived from stem cells, which Hematopoietic stem cells derived from blood cells of the type; ectodermal stem cells; neural stem cells, such as neural precursors derived from brain and neural tissue. Somatic cells further include all types of progenitor cells or terminally differentiated cells associated with all tissues or organs of the vertebrate body. Somatic cells can be obtained from blood, heart, kidney, ureter, bladder, urethra, brain, thyroid, parotid, pancreas, hypothalamus, pituitary, mandibular gland, hypoglossal gland, lymph by known sampling or cytological means. Gland, bone, bone marrow, cartilage, lung, mediastinum, breast, uterus, ovary,
Testis, prostate, cervix, endometrium, liver, spleen, adrenal gland, esophagus, stomach, intestines, hair roots,
Obtained from any body tissue, organ, or fluid, including, but not limited to, muscle, nerve, urine, amniotic fluid, villous processes, skin, blood vessels or oral epithelium, or cerebrospinal fluid. The transgenic cells according to the present invention can be cultured or stored by known means.

【0046】 本発明はさらに、本発明による、複数のトランスジェニック雄性生殖細胞を含
む脊椎動物の精液に関する。本発明による脊椎動物の精液は、育種あるいは他の
適切な目的に有用である。本発明によるトランスジェニック雄脊椎動物あるいは
そのトランスジェニック雄子孫(直系子孫あるいは、1またはそれ以上の世代を
隔てた子孫)によって生産された射精物から獲得され、雄脊椎動物による射精誘
導と精液捕捉の方法は既知である。精液は、例えば、当該分野において既知であ
るような手段によって、洗浄、且つ/または保存される。例えば、保存条件は、
コンピュータープログラムによる凍結法を使用する凍結保存法、且つ/または、
例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、グリセロール、トレハローズ、またはプ
ロパンジオール-スクロースのような凍結保護剤、及び液体窒素のような物質内
での保存法の使用を含む。 そのような保存テクニックは、白血病またはホジキン病のような疾患の腫瘍学
的治療を受ける若い成人または子供に特に恩恵となる。これらの治療は、しばし
ば精巣を非可逆的に損傷し、従って、例えば照射法や化学療法による治療後に精
子形成を再開することを不可能とする。ヒト以外の種において、本テクニックは
、凍結生殖細胞としての配偶子の運搬のために有用である。そのような運搬は、
ドナー動物が遠く離れている場合に、様々な有用な家畜や家禽の確立を促進する
。本アプローチはまた、地球上の絶滅に瀕する種の保存に適応可能である。
The invention further relates to vertebrate semen comprising a plurality of transgenic male germ cells according to the invention. Vertebrate semen according to the present invention is useful for breeding or other suitable purposes. It is obtained from the ejaculate produced by the transgenic male vertebrate according to the present invention or its transgenic male progeny (direct progeny or progeny separated by one or more generations) and is used for ejaculation induction and semen capture by the vertebrate. The method is known. Semen is washed and / or stored, for example, by means as is known in the art. For example, the storage condition is
A cryopreservation method using a freezing method by a computer program, and / or
For example, the use of cryoprotectants such as dimethyl sulfoxide (DMSO), glycerol, trehalose, or propanediol-sucrose, and the use of storage methods in substances such as liquid nitrogen. Such preservation techniques are particularly beneficial to young adults or children who receive oncological treatment for diseases such as leukemia or Hodgkin's disease. These treatments often irreversibly damage the testes, thus making it impossible to resume spermatogenesis after treatment with, for example, irradiation or chemotherapy. In non-human species, the technique is useful for the transfer of gametes as frozen germ cells. Such transportation is
Promote the establishment of a variety of useful livestock and poultry when donor animals are far away. This approach is also adaptable to the conservation of endangered species on Earth.

【0047】 従って、本発明はさらに、非ヒトトランスジェニック脊椎動物系統を生産する
方法を含み、そのような個体は少なくとも一つの異種ポリヌクレオチドをそのゲ
ノム中に保有する未変性生殖細胞を含む。同種の他のトランスジェニックまたは
非トランスジェニック動物と交配したトランスジェニック脊椎動物は、いくつか
のトランスジェニック子孫を産生し、繁殖性を有する個体を含む。本方法は、繁
殖性を有するトランスジェニック子孫を上記に説明する同種の異性メンバーと交
配し、さらにこのポリヌクレオチドを保有する子孫を選択することを含む。非ヒ
トトランスジェニック脊椎動物系統を生産するための本発明による方法は、簡単
かつ効果的であり、精巣管が大型であるためにマウスよりも大型哺乳類でより容
易に達成される。雄性生殖細胞の遺伝的修飾によるトランスジェニック子孫の生
産のためには必要な動物数は極めて少なく、妊娠や分娩によって中断されること
なく交配を反復することにより持続的に生産することができる。高価な装置を必
要とすることも、マイクロインジェクションに必要とする訓練も必要としない。 本発明によるテクノロジーは、特定の遺伝的形質をコードし、調節する遺伝物
質の導入を可能にするために、遺伝子療法分野に適応可能である。従って、ヒト
においては、例えば、親を治療することにより、さもなければ子供を影響する多
数の単一遺伝子障害を矯正することが可能である。完全に遺伝性である疾病や、
一つ以上の遺伝子の相互作用により生起されるか、または複数遺伝子が寄与する
ためにより頻繁に生じる、少なくとも部分的に遺伝的根拠を有する疾病の発現を
変更することが同様にして可能である。本テクノロジーはまた、同様にしてヒト
霊長類以外の動物における障害を矯正するためにも適用し得る。ある場合は、所
望する治療的効果を獲得するためには、定義された形質の発現または抑制に複数
遺伝子が関わっている場合のように、動物の生殖細胞内に1またはそれ以上の「
遺伝子」を導入する必要があり得る。ヒトにおいては、多重遺伝子性障害の実例
は、インスリンの生産または応答の欠乏により生起される真性糖尿病、炎症性腸
疾患、アテローマ性心臓血管系疾患及び高血圧の特定の形態、精神分裂病及び慢
性抑鬱性障害のある形態、その他諸々を含む。ある場合は、当該分野で既知であ
るように、一つの遺伝子が発現性産物をコードしているが、他の遺伝子が調節機
能をコードし得る。 他の実例は、相同的組み換え法がゲノム内の点突然変異や
欠失の修復に適応されるもの、病原性や疾病を起因する遺伝子の不活性化、また
は優性・負の様式で発現する遺伝子の挿入、または遺伝子プロモーター、エンハ
ンサー、遺伝子の非翻訳テール領域のような調節エレメントの修飾、またはハン
チントン舞踏病、脆弱‐Xシンドローム及びそれに類似の疾病を起因するDNAの
反復配列拡大の調節がある。
Accordingly, the present invention further includes a method of producing a non-human transgenic vertebrate line, wherein such an individual comprises a native germ cell carrying at least one heterologous polynucleotide in its genome. Transgenic vertebrates crossed with other transgenic or non-transgenic animals of the same species include those that produce some transgenic offspring and are fertile. The method comprises crossing a transgenic offspring with fertility with a homologous heterozygous member as described above, and selecting for offspring carrying the polynucleotide. The method according to the invention for producing non-human transgenic vertebrate strains is simple and effective and is more easily achieved in large mammals than in mice due to the large testicular tract. The number of animals required for the production of transgenic offspring by genetic modification of male germ cells is extremely small, and they can be produced continuously by repeated mating without interruption by pregnancy or parturition. It does not require expensive equipment or the training required for microinjection. The technology according to the present invention is adaptable in the field of gene therapy to allow the introduction of genetic material that encodes and regulates certain genetic traits. Thus, in humans, for example, it is possible to correct a number of single genetic disorders that otherwise affect children by treating the parent. Diseases that are completely hereditary,
It is likewise possible to alter the expression of at least partially genetically based diseases that are caused by the interaction of one or more genes or that occur more frequently due to the contribution of multiple genes. The technology may also be applied to correct disorders in animals other than human primates in a similar manner. In some cases, in order to achieve a desired therapeutic effect, one or more "germ cells" are present in the germ cells of an animal, such as when multiple genes are involved in the expression or suppression of a defined trait.
It may be necessary to introduce a "gene". In humans, examples of multigenic disorders are specific forms of diabetes mellitus, inflammatory bowel disease, atheromatous cardiovascular disease and hypertension, schizophrenia and chronic depression caused by a lack of insulin production or response. Includes forms with sexual dysfunction and others. In some cases, as is known in the art, one gene encodes an expressible product, while another gene may encode a regulatory function. Other examples are those in which homologous recombination is applied to repair point mutations or deletions in the genome, inactivation of genes resulting from pathogenicity or disease, or genes expressed in a dominant / negative manner Or the modification of regulatory elements such as the gene promoter, enhancer, untranslated tail region of the gene, or the regulation of repetitive sequence expansion of DNA resulting from Huntington's disease, fragile-X syndrome and similar diseases.

【0048】 本発明の特定の生殖的適用は、精子形成障害を有する動物、特にヒトの治療で
ある。不完全精子形成または精子完成は、しばしば遺伝的原因を有し、ゲノム内
の1突然変異または複数の突然変異が正常精子細胞の生産不全を起因し得る。こ
れは生殖細胞発生の様々な時期において出現し、男性不妊または生殖不能を起因
し得る。本発明は、例えば、レシピエントのゲノム内に核酸配列を挿入または組
み込ませて、従って、これにより、不妊症治療における乏精子症や無精子症の矯
正において精子形成を確立することに適応可能である。同様にして、本方法はま
た、生殖能力不全または無精子症が遺伝的原因を有する運動性障害に起因する男
性にも適応可能である。 本発明はさらに、ヒト及び獣医学または厚生における用途に治療的効果のある
物質を発現するトランスジェニック動物の作成に適応可能である。実例は、血友
病型を罹患する患者の血液凝固を増強する因子、またはインスリン及び他のペプ
チドホルモンのようなホルモン剤のような薬剤の牛乳中での生産を含む。 本方法はさらに、例えばブタのような、ヒト異種移植片の移植に適切な解剖学
的及び生理学的表現系を有するトランスジェニック動物の作成に適応可能である
。本発明によるトランスジェニックテクノロジーは、ヒトレシピエントと免疫適
合性である動物の作成を可能にする。適切な器官は、例えば、心臓、肺、及び腎
臓の移植を可能とするために、例えば、そのような動物から切除し得る。 さらには、本発明に従って遺伝的修飾を加えられた雄性生殖細胞は、トランス
ジェニック動物から獲得することが可能であり、さらに当該分野で既知であるよ
うに、将来の用途のために効果的な条件下で保存することができる。 本発明をこれから、限定を含まない以下の実例を参照して、詳細に説明する。
全ての参考文献内容についての関連部分、合法化目的のために必要である本特許
を通じて引用する公表特許出願は、本明細書中に参考文献として組み込まれてい
る。
[0048] A particular reproductive application of the present invention is in the treatment of animals, especially humans, with spermatogenic disorders. Incomplete spermatogenesis or sperm perfection often has a genetic cause, and one or more mutations in the genome can result in defective production of normal sperm cells. It appears at various stages of germ cell development and can result from male infertility or sterility. The present invention is adaptable, for example, to insert or incorporate nucleic acid sequences into the genome of the recipient, thereby establishing spermatogenesis in the correction of oligospermia and azoospermia in the treatment of infertility. is there. Similarly, the method is also applicable to men whose infertility or azoospermia results from a motility disorder having a genetic cause. The present invention is further applicable to the generation of transgenic animals that express substances with therapeutic effect for human and veterinary or welfare applications. Illustrative examples include the production in milk of factors that enhance blood coagulation in patients suffering from the hemophilia type, or drugs such as hormonal agents such as insulin and other peptide hormones. The method is further applicable to the generation of transgenic animals having an anatomical and physiological phenotype suitable for transplantation of human xenografts, such as pigs. The transgenic technology according to the invention allows the creation of animals that are immunocompatible with human recipients. Suitable organs can be excised, for example, from such animals, for example, to allow heart, lung, and kidney transplants. Furthermore, male germ cells that have been genetically modified according to the present invention can be obtained from transgenic animals and, as is known in the art, effective conditions for future use. Can be saved below. The present invention will now be described in detail with reference to the following non-limiting examples.
The relevant portions of all reference content, published patent applications cited throughout this patent as necessary for legalization purposes, are hereby incorporated by reference.

【0049】 実施例 インビボとインビトロにおける雄性生殖細胞の遺伝的修飾精巣細胞へのGreen Lantern レポーター遺伝子デリバリーシステムのインビボア デノウイルス-増強トランスフェリン-ポリリジン-媒介による送達 アデノウイルス増強‐トランスフェリン‐ポリリジン‐媒介による遺伝子デリバ
リーシステムは、Curielらにより説明かつ特許化されている。(Curiel D.T.,et al.、トランスフェリン-ポリリジン-媒介遺伝子送達のアデノウイルスエンハン
スメント、PNAS USA 88:8850-8854 (1991). DNAの送達は、トランスフェリンレ
セプターによって媒介されるエンドサイトーシスに依存する(Wagner et al.、
細胞へのDNA取り込みの担体としてのトランスフェリン-ポリ陽イオン複合体、PN
AS (USA) 87:3410-3414 (1990). さらに、本方法は、アデノウイルスが、エンド
ソームのような細胞小胞を破壊してその中に捕捉されている内容物を遊離する能
力に依存する。本システムは、他の方法の2,000倍も哺乳類細胞への遺伝子デリ
バリーを増強し得る。 インビボ実験に使用する遺伝子デリバリーシステムは、以下の実施例に示すよ
うに調製した。
[0049] Inbiboa adenovirus of Green Lantern reporter gene delivery system to the genetic modification testis cells of male germ cells in Example vivo and in vitro - enhanced transferrin - polylysine - delivery Adenovirus enhancement mediated - transferrin - polylysine - gene delivery mediated The system is described and patented by Curiel et al. (Curiel DT, et al., Adenovirus Enhancement of Transferrin-Polylysine-Mediated Gene Delivery, PNAS USA 88: 8850-8854 (1991). Delivery of DNA is dependent on transferrin receptor-mediated endocytosis (Wagner et al.,
Transferrin-polycation complex, PN as a carrier for DNA uptake into cells
AS (USA) 87: 3410-3414 (1990). In addition, the method relies on the ability of adenovirus to disrupt cell vesicles, such as endosomes, and release the contents trapped therein. . The system can enhance gene delivery to mammalian cells by a factor of 2,000 over other methods. The gene delivery system used for in vivo experiments was prepared as shown in the examples below.

【0050】 実施例1:トランスフェリン‐ポリ‐L‐リジン複合体の調製 ヒトトランスフェリンを、EDC(1-エチル-3(3-ジメチルアミノプロピルカルボジ
イミド塩酸塩)(Pierce)を使用して、Gabarek と Gergely による方法に従って
、ポリ(L‐リジン)と抱合した。(Gabarek と Gergely、活性エステルを使用
することによるゼロ長架橋法、Analyt.Biochem 185 :131 (1990)). 本反応にお
いて、EDCは、ヒトトランスフェリンのカルボキシル基と反応して、アミン反応
性中間体を形成する。活性化されたタンパク質は、室温で2時間、ポリ(L‐リ
ジン)成分と反応させ、反応は、最終濃度が10 mMとなるようにヒドロキシルア
ミンを添加することにより停止した。この抱合体はゲル濾過により精製され、-2
0℃で保存された。
Example 1 Preparation of Transferrin -Poly-L-Lysine Conjugate Human transferrin was purified from Gabarek and Gergely using EDC (1-ethyl-3 (3-dimethylaminopropylcarbodiimide hydrochloride) (Pierce). (Gabarek and Gergely, Zero-length cross-linking method using active ester, Analyt. Biochem 185: 131 (1990)). The activated protein is reacted with the poly (L-lysine) component for 2 hours at room temperature, reacting with the carboxyl group of transferrin to form an amine-reactive intermediate, and the reaction is brought to a final concentration of 10 mM. The conjugate was stopped by the addition of hydroxylamine and the conjugate was purified by gel filtration.
Stored at 0 ° C.

【0051】 実施例2:インビボ形質移入用DNAの調製 Green Lantern-I ベクター(Life Technologies、 Gibco BRL、 Gaithersberg、
MD)は、哺乳類細胞における遺伝子移入をモニタするために使用されるレポー
ター作成物である。これは、サイトメガロウイルス(CMV)即時型初期プロモータ
ーによりドライブされる緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードする遺伝子から成る
。この遺伝子の下流は、SV40 ポリアデニル化シグナルである。Green Lantern-1
を形質移入した細胞は、青色光で照射すると、明るい緑色の蛍光を発する。励
起ピークは490 nmである。
Example 2: Preparation of DNA for in vivo transfection [0051] Green Lantern-I vector (Life Technologies, Gibco BRL, Gaithersberg,
MD) is a reporter construct used to monitor gene transfer in mammalian cells. It consists of a gene encoding green fluorescent protein (GFP) driven by the cytomegalovirus (CMV) immediate early promoter. Downstream of this gene is the SV40 polyadenylation signal. Green Lantern-1
Transfected cells emit bright green fluorescence when illuminated with blue light. The excitation peak is at 490 nm.

【0052】 実施例3:アデノウイルス粒子の調製 E1a領域を欠失する複製不能株である、アデノウイルス dI312を、Jones と Shen
k により説明されるように、E1aトランス相補性細胞株293において増殖させた(
Jones と Shenk、PNAS USA (1979) 79:3665-3669). ウイルスの大規模調製は、M
ittereder とTrapnell による方法を使用して実施した(Mittereder et al.、
“遺伝子療法用アデノウイルスベクターの濃度とバイオ活性の評価”、J. Urolo
gy, 70:7498-7509 (1996)). ビリオン濃度は、紫外線分光法により、1吸光単位
を10ウイルス粒子/mlに等価として測定した。精製ウイルスは −70°Cで保存し
た。
Example 3 Preparation of Adenovirus Particles The adenovirus dI312, a replication-incompetent strain lacking the E1a region, was isolated from Jones and Shen.
g was propagated in the E1a transcomplementing cell line 293 as described by
Jones and Shenk, PNAS USA (1979) 79: 3665-3669).
It was performed using the method of ittereder and Trapnell (Mittereder et al.,
“Evaluation of Adenovirus Vector Concentration and Bioactivity for Gene Therapy”, J. Urolo
gy, 70: 7498-7509 (1996)). Virion concentration was measured by ultraviolet spectroscopy, with one extinction unit being equivalent to 10 virus particles / ml. Purified virus was stored at -70 ° C.

【0053】 実施例4:トランスフェリン-ポリ-Lリジン-DNA-ウイルス複合体の形成 実施例1のトランスフェリン‐ポリリジン複合体 6 μg を、実施例3で調製し
たアデノウイルス d1312 粒子7.3 x 10 7個と混合して、次に実施例2のGreen L
anternDNA作製物5μg と混合し、室温で1時間放置した。この混合物約 100 μl
を、ピペット作製機で引き伸ばして、マイクロフォージ上でわずかに曲げた、
マイクロピペット中に吸引した。充填したマイクロピペットを次にピコポンプ (
Eppendorf)に取り付けて、実施例6に説明するように、インビボでマウスに、持
続圧力下で、DNA複合体を送達した。 対照は、同一手順に従って行ったが、投与混合物からトランスフェリン‐ポリ
‐リジン‐DNA‐ウイルス複合体を除外した。
Example 4: Formation of transferrin-poly-L-lysine-DNA-virus complex 6 μg of the transferrin-polylysine complex of Example 1 was combined with 7.3 × 10 7 adenovirus d1312 particles prepared in Example 3. Mix, then use Green L of Example 2
The mixture was mixed with 5 μg of the anternDNA product and left at room temperature for 1 hour. About 100 μl of this mixture
Was stretched with a pipette making machine and slightly bent on a microforge.
Aspirated into a micropipette. Fill the micropipette with the pico pump (
Eppendorf), and delivered the DNA complex under sustained pressure to the mice in vivo as described in Example 6. Controls were performed according to the same procedure, but omitting the transferrin-poly-lysine-DNA-virus complex from the dosing mixture.

【0054】 実施例5:アデノウイルス増強トランスフェリン-ポリリジンとリポフェクチン媒 介による形質移入の効率の比較 DNAと複合体化した抱合アデノウイルス粒子を、インビボ試験の前にCHO細胞でイ
ンビトロ試験した。これらの実験では、ルシフェラーゼ活性は定量化が容易であ
るために、ルシフェラーゼレポーター遺伝子を用いた。ルシフェラーゼをコード
するレポーター遺伝子から成る発現作成物は、CMVプロモーター(Invitrogen, C
arlsbad, CA 92008)によってドライブされた。CHO 細胞は、10%仔ウシ胎児血清
を添加した Dulbeccoの修正 イーグル培地 (DMEM) に生育した。遺伝子移入実験
には、CHO細胞を6 cm 組織培養プレート内に播種して、約50%コンフルーエント(
5x105 細胞)となるまで生育した。形質移入前に、培養基を吸引して血清を含ま
ないDMEMと交換した。細胞は、トランスフェリン‐ポリリジン‐DNA複合体また
はリポフェクチンDNA凝集体のどちらかで形質移入した。トランスフェリン‐ポ
リリジン媒介によるDNA移入では、細胞当たり0.05〜3.2 x 104 アデノウイルス
粒子濃度で、DNA‐アデノウイルス複合体を細胞に添加した。プレートは37℃で
1時間、 5% CO2 インキュベーターに戻した。 1時間後に、ウェルに3 ml の完
全培地を添加して、細胞を収集前に48時間インキュベートした。細胞をプレート
から除去して、カウントして、次にルシフェラーゼ活性測定のために溶解した。 リポフェクチンで形質移入された細胞については、CMV‐ルシフェラーゼDNA
1μg を、17μl のリポフェクチン (Life Technologies)を加えてインキュベー
トした。DNA‐リポフェクチン凝集体をCHO細胞に添加して、37℃ 5% CO2 で4
時間インキュベートした。完全培地 3 mlを次に細胞に添加して、48時間インキ
ュベートした。 細胞を収集、カウントして、ルシフェラーゼ活性測定のために
溶解した。ルシフェラーゼ活性は、ルミノメーターで測定した。得られた結果は
表1に示す。 以下の表1に含まれるデータは、アデノウイルス増強トランスフェリン‐ポリ
リジン遺伝子デリバリーシステムは、CHO細胞の形質移入について、リポフェク
チンよりも1,808倍効率的であることを示す。
[0054] Example 5: Adenovirus enhancement transferrin - polylysine and lipofectin medium conjugated adenovirus particles complexed with comparative DNA transfection efficiency by intervention and in vitro studies in CHO cells before in vivo testing. In these experiments, the luciferase reporter gene was used because luciferase activity was easy to quantify. An expression construct consisting of a reporter gene encoding luciferase was obtained from the CMV promoter (Invitrogen, C
arlsbad, CA 92008). CHO cells were grown in Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) supplemented with 10% fetal calf serum. For gene transfer experiments, CHO cells were seeded in a 6 cm tissue culture plate and approximately 50% confluent (
5 × 10 5 cells). Prior to transfection, media was aspirated and replaced with serum-free DMEM. Cells were transfected with either transferrin-polylysine-DNA complexes or lipofectin DNA aggregates. For transferrin-polylysine-mediated DNA transfer, the DNA-adenovirus complex was added to the cells at a concentration of 0.05-3.2 × 10 4 adenovirus particles per cell. Plates were returned to a 5% CO 2 incubator at 37 ° C. for 1 hour. One hour later, 3 ml of complete medium was added to the wells and the cells were incubated for 48 hours before harvesting. Cells were removed from the plate, counted and then lysed for luciferase activity measurement. For cells transfected with lipofectin, CMV-luciferase DNA
1 μg was incubated with 17 μl of Lipofectin (Life Technologies). Add DNA-Lipofectin aggregates to CHO cells and add 4% at 37 ° C with 5% CO 2
Incubated for hours. 3 ml of complete medium was then added to the cells and incubated for 48 hours. Cells were collected, counted, and lysed for luciferase activity measurement. Luciferase activity was measured with a luminometer. The results obtained are shown in Table 1. The data contained in Table 1 below shows that the adenovirus-enhanced transferrin-polylysine gene delivery system is 1,808 times more efficient than lipofectin for transfecting CHO cells.

【0055】[0055]

【表1】 [Table 1]

【0056】 実施例6:トランスフェリン‐L‐リジン‐DNA‐ウイルス複合体を介しての動物
生殖細胞へのDNAのインビボ送達 上記の実施例4に説明するように調製した、GFP DNA-トランスフェリン-ポリリ
ジンウイルス複合体を、3週齢 B6D2F1 雄マウスの精細管内に送達した。トラ
ンスフェリンレセプター媒介エンドサイトーシスによるDNA送達は、Schmidtら及
びWagnerらによって説明されている。(Schmidt et al.、Cell 4:41-51 (1986);
Wagner, E., et al.PNAS (1990), (USA) 81:3410-3414 [1990])。さらには、本
デリバリーシステムは、アデノウイルスの、エンドソームのような細胞小胞 を
破壊してその中に捕捉されている内容物を遊離する能力に依存する。本システム
の形質移入効率は、リポフェクションよりもおよそ2000倍高い。 雄マウスを2%アベルチン(Avertin)(100% アベルチンは、10 gの 2,2,2‐トリ
ブロモエタノール (Aldrich) と 10 mlの t‐アミルアルコール(Sigma)を含む)
で麻酔して、後足レベルで身体の腹側の皮膚と体壁に小切開を作成した。精巣脂
肪パッドをピンセットで掴んで、開口を通して動物の精巣を引き出し、精巣輸出
小管細管を露出してガラスシリンジで支持した。GFP DNA‐トランスフェリン‐
ポリリジンウイルス複合体を、把手式ガラスシリンジに取り付けたガラス製マイ
クロピペット、または圧力式自動ピペッター(Eppendorf)を使用して、一本の輸
出管中に注入し、精細管中への混合物の流入を可視化するためにトリパンブルー
を添加した。次に精巣を体腔内に戻して、体壁を縫合し、皮膚を創傷用クリップ
で閉合し、温パッド上で動物を回復させた。
Example 6: Animal via transferrin-L-lysine-DNA-virus complex
In Vivo Delivery of DNA to Germ Cells The GFP DNA-transferrin-polylysine virus conjugate, prepared as described in Example 4 above, was delivered into the seminiferous tubules of 3 week old B6D2F1 male mice. DNA delivery by transferrin receptor-mediated endocytosis has been described by Schmidt et al. And Wagner et al. (Schmidt et al., Cell 4: 41-51 (1986);
Wagner, E., et al. PNAS (1990), (USA) 81: 3410-3414 [1990]). Furthermore, the delivery system relies on the ability of the adenovirus to disrupt cell vesicles, such as endosomes, and release the contents trapped therein. The transfection efficiency of this system is approximately 2000 times higher than lipofection. Male mice are treated with 2% Avertin (100% Avertin contains 10 g of 2,2,2-tribromoethanol (Aldrich) and 10 ml of t-amyl alcohol (Sigma))
Anesthesia was made and a small incision was made in the skin and body wall on the ventral side of the body at the level of the hind legs. The testicular fat pad was grasped with tweezers, the testis of the animal was pulled out through the opening, and the testicular efferent tubules were exposed and supported with a glass syringe. GFP DNA-transferrin-
The polylysine virus complex is injected into a single export tube using a glass micropipette attached to a hand-held glass syringe or a pressure-operated automatic pipettor (Eppendorf), and the mixture is introduced into the seminiferous tube. Trypan blue was added for visualization. The testes were then returned to the body cavity, the body wall was sutured, the skin was closed with wound clips, and the animals were allowed to recover on a warm pad.

【0057】 実施例7:DNAと転写メッセージの検出 動物精巣への遺伝物質送達9日後、2匹の動物を屠殺して、その精巣を切除し、
半分に切って、液体窒素内で凍結した。組織の1半分からDNAを、他方の半分か
らはRNAを抽出して分析した。
Example 7: Detection of DNA and transcribed messages 9 days after delivery of genetic material to animal testes, two animals are sacrificed and their testes excised
Cut in half and frozen in liquid nitrogen. DNA was extracted and analyzed from one half of the tissue and RNA from the other half.

【0058】 (a) DNAの検出 抽出物中におけるGFP DNA の存在について、形質移入混合物投与9日後にポリメ
ラーゼ鎖反応法及びGFP特異性オリゴヌクレオチドを使用して試験した。GFP DNA
は、DNA複合体を受容した動物の精巣内に存在していたが、シャム対照(偽手術
された)動物では存在していなかった。
(A) Detection of DNA The presence of GFP DNA in the extracts was tested 9 days after administration of the transfection mixture using the polymerase chain reaction method and GFP-specific oligonucleotides. GFP DNA
Was present in the testes of animals that received the DNA complex, but not in sham control (sham operated) animals.

【0059】 (b) RNAの検出 実験動物の精巣におけるGFP mRNA の存在は以下のように検定した。注入及び非
注入精巣から抽出されたRNA、及びGFPメッセージの存在は、GFP特異性プライマ
ーを用いて逆転写PCR(RT PCR)を使用して検出した。GFPメッセージは注入精巣
には存在したが、対照精巣には存在しなかった。上記でPCR分析によって検出さ
れたDNAは、エピソームGFP DNAである。形質移入遺伝子は一時的に発現されてい
た。
(B) Detection of RNA The presence of GFP mRNA in testes of experimental animals was assayed as follows. RNA extracted from injected and non-injected testes, and the presence of GFP message, was detected using reverse transcription PCR (RT PCR) with GFP specific primers. The GFP message was present in the injected testis, but not in the control testis. The DNA detected by PCR analysis above is episomal GFP DNA. The transfected gene was transiently expressed.

【0060】 実施例8:非内因性DNAの発現 2匹の雄―GFP形質移入混合物の注入を受けた1匹と、手術のみを実施した対照
の1匹―を注入4日後に屠殺して、その精巣を切除し、4%パラホルムアルデヒド
中で、4℃、18時間固定した。 固定精巣を次に 2 mM MgCl2 を加えたPBS中の30%
ショ糖中に、4℃、18時間置き、ドライアイス上で凍結したOCT内に包埋し、切片
を作成した。両動物の精巣を、波長488 nMの蛍光を使用して共焦点顕微鏡で検査
した時に、GFP‐注入マウスの細管内には明るい蛍光が検出されたが、対照精巣
においては検出されなかった。GFP‐注入マウスの精細管内にある多数の細胞が
明るい蛍光を表示し、これは緑色蛍光タンパク質が発現されていることを裏付け
た。
Example 8: Expression of non-endogenous DNA Two males-one that received an injection of the GFP transfection mixture and one control that performed surgery alone-were sacrificed four days after injection. The testes were excised and fixed in 4% paraformaldehyde at 4 ° C. for 18 hours. 30% in fixed testes were then 2 mM MgCl 2 was added to PBS
The sections were placed in sucrose at 4 ° C. for 18 hours, embedded in OCT frozen on dry ice, and sectioned. When testes from both animals were examined on a confocal microscope using fluorescence at a wavelength of 488 nM, bright fluorescence was detected in the tubules of GFP-injected mice but not in control testes. Many cells within the tubules of GFP-injected mice displayed bright fluorescence, confirming that green fluorescent protein was expressed.

【0061】 実施例9:正常交配による子孫の発生 GFP‐形質移入雄を正常雌と交配した。雌は妊娠期間を完了して、仔が誕生した
。仔(F1 後裔または 子孫)について新規遺伝物質の存在の有無をスクリーンした
Example 9 Development of Progeny by Normal Mating GFP-transfected males were crossed with normal females. The female completed the gestation period and the offspring were born. Offspring (F1 descendants or progeny) were screened for the presence of new genetic material.

【0062】 実施例10:精巣細胞のインビトロ形質移入 3匹の10日齢マウスの精巣から細胞を分離した。精巣は被膜剥離して、滅菌針を
使用して、精細管を細裂及び切り刻んだ。細胞を酵素混合物中で 37℃、20分イ
ンキュベートした。 酵素混合物は、10 mgウシ血清アルブミン(胚試験済み)、50
mg ウシ膵臓トリプシンIII型、クロストリジウムコラゲナーゼI型、1 mg
ウシ膵臓デオキシリボヌクレアーゼI型 を 10 mlの修正HTF培地(Irvine Scient
ific, Irvine, CA)中に含むように作成した。酵素はSigma Company (St. Louis,
Missouri 63178)から購入した。消化後、細胞をHTF培地で 500 x g で遠心分離
により2回洗浄し、250μl HTF 培地に再懸濁した。細胞をカウントして、0.5 x
106細胞を、総容量 5ml のDMEM (Gibco-BRL, Life Technologies, Gaithesburg
, MD 20884)入りの60mmペトリ皿に平板培養した。形質移入混合物は、5μg Gree
n Lantern DNA (Gibco-BRL, Life Technologies, Gaithesburg, MD 20884) を、
20μl スーパーフェクト (Qiagen, Santa Clarita, CA 91355) 及び 150μl DME
Mと混合することにより調製した。形質移入ミックスを細胞に添加して、37℃、5
% CO2の条件下で3時間インキュベートした。細胞を33℃インキュベーターに移
して一晩インキュベートした。 翌朝、蛍光細胞数をカウントすることにより、細胞の形質移入効率を評価した。
本実験においては、形質移入効率は90%であった(図の表示なし)。Nomaski opt
ics 20Xで観察したGreen Lantern による形質移入精巣細胞は、FITCで観察した
同一細胞を示した。ほとんど全ての細胞が蛍光性であり、形質移入が成功したこ
とを確証した。
Example 10 In Vitro Transfection of Testis Cells Cells were isolated from the testes of three 10-day-old mice. The testes were decapsulated and the tubules were split and minced using a sterile needle. Cells were incubated in the enzyme mixture at 37 ° C. for 20 minutes. Enzyme mixture contains 10 mg bovine serum albumin (embryo tested), 50 mg
mg bovine pancreatic trypsin type III, clostridial collagenase type I, 1 mg
Bovine pancreatic desoxyribonuclease type I was added to 10 ml of modified HTF medium (Irvine Scient
ific, Irvine, CA). Enzyme is from Sigma Company (St. Louis,
Missouri 63178). After digestion, cells were washed twice by centrifugation at 500 × g in HTF medium and resuspended in 250 μl HTF medium. Count cells 0.5 x
10 6 cells were transferred to 5 ml DMEM (Gibco-BRL, Life Technologies, Gaithesburg
, MD 20884) in a 60 mm Petri dish. Transfection mixture is 5 μg Green
n Lantern DNA (Gibco-BRL, Life Technologies, Gaithesburg, MD 20884)
20μl Superfect (Qiagen, Santa Clarita, CA 91355) and 150μl DME
Prepared by mixing with M. Add transfection mix to cells, 37 ° C, 5
Incubated for 3 hours under the condition of% CO 2 . Cells were transferred to a 33 ° C. incubator and incubated overnight. The next morning, the transfection efficiency of the cells was evaluated by counting the number of fluorescent cells.
In this experiment, the transfection efficiency was 90% (not shown in the figure). Nomaski opt
Testis cells transfected with Green Lantern observed on ics 20X showed the same cells observed on FITC. Almost all cells were fluorescent, confirming successful transfection.

【0063】 実施例11:凍結保存のための精巣組織に由来する細胞懸濁液の調製 細胞懸濁液を以下に説明するように異なる日齢のマウスから調製した。 グループI: 7-10 日齢 グループII: 15-17 日齢 グループIII: 24-26 日齢 マウスの精巣を離断して、リン酸緩衝生理的食塩水(PBS)中に入れ、被膜剥離し
、精細管を細裂した。グループIとIIからの精細管は、間質細胞を除去するた
めに、1mg/ml ウシ血清アルブミン(BSA)(Sigma, St. Louis, MO 63178) とコラ
ゲナーゼI型(Sigma)(Sigma)を含むHEPES 緩衝培養基(D-MEM)(Gibco-BRL, Life
Technologies, Gaithersberg, MD 20884)に移した。33℃で10分インキュベート
後、細管を新鮮培養基に移した。グループIの精巣は脆弱であるために、この酵
素消化は行わなかった。 グループIIとIIIマウスからの細管またはグループIからの全組織を培養
基入りのペトリ皿に移し、滅菌メスと針を使用して 0.1‐1mm 片に切り分けた。
切り刻んだ組織を500 x g で5分間遠心分離し、得られたペレットを1ml の酵素
ミックスに再懸濁した。酵素ミックスは、HEPES (Gibco-BRL) を添加した D-DME
M 中に作製し、1mg/mlウシ血清アルブミン(BSA) (Sigma、胚試験済み)、1mg/ml
コラゲナーゼI (Sigma) 及び 5 mg/ml ウシ膵臓トリプシン(Sigma) 及び 0.1mg
/ml デオキシリボヌクレアーゼ I (DN-EP、 Sigma)から構成された。 細管は酵
素ミックス中で、33℃で30分インキュベートした。インキュベーション後、ミッ
クス中に培地を1ml 添加して、細胞を500 x g で5分遠心分離した。 細胞を培地
中で2回洗浄、遠心分離して再懸濁した。最終洗浄後、細胞ペレットを250μl
の培養基に再懸濁してカウントした。
Example 11 Preparation of Cell Suspension Derived from Testis Tissue for Cryopreservation Cell suspensions were prepared from mice of different ages as described below. Group I: 7-10 days of age Group II: 15-17 days of age Group III: 24-26 days of age Testes of mice were dissected, placed in phosphate buffered saline (PBS), and decapsulated. The tubules were torn. The seminiferous tubules from groups I and II contain 1 mg / ml bovine serum albumin (BSA) (Sigma, St. Louis, MO 63178) and collagenase type I (Sigma) (Sigma) to remove stromal cells HEPES buffer medium (D-MEM) (Gibco-BRL, Life
Technologies, Gaithersberg, MD 20884). After incubation at 33 ° C. for 10 minutes, the tubules were transferred to fresh medium. This test was not performed because the testes of Group I were fragile. Tubules from Group II and III mice or whole tissue from Group I were transferred to Petri dishes with medium and cut into 0.1-1 mm pieces using a sterile scalpel and needle.
The minced tissue was centrifuged at 500 xg for 5 minutes and the resulting pellet was resuspended in 1 ml of enzyme mix. Enzyme mix is D-DME with HEPES (Gibco-BRL)
M, 1 mg / ml bovine serum albumin (BSA) (Sigma, embryo tested), 1 mg / ml
Collagenase I (Sigma) and 5 mg / ml bovine pancreatic trypsin (Sigma) and 0.1 mg
/ ml Deoxyribonuclease I (DN-EP, Sigma). The tubules were incubated in the enzyme mix for 30 minutes at 33 ° C. After the incubation, 1 ml of medium was added to the mix and the cells were centrifuged at 500 xg for 5 minutes. Cells were washed twice in medium, centrifuged and resuspended. After final wash, 250 μl of cell pellet
And re-suspended in the culture medium.

【0064】 実施例12:形質移入された雄性生殖細胞をレシピエント精巣内に移入する 細胞を、マイクロピペットを使用して輸出管を介して精巣中に注入した。3 x 10 5 細胞を含む総容量50μl を注入に使用した。注入前に細胞をトリパンブルーと
混合した。レシピエントマウスは、0.017mL/g体重 アベルチンで麻酔した。下
部腹壁を横切するように切開を加え、精巣に繋がっている脂肪パッドを引っ張っ
て、切開を通して動物の精巣を穏やかに外に引き出した。精巣輸出小管を露出し
て、スチール製のマイクロピペットホールダー(Leitz)で把持したガラス製マイ
クロピペットを使用して、20μlの細胞懸濁液を、精巣輸出小管に注入した。細
胞は、20 ml ガラス製シリンジからの空圧を使用して、ピペットから発出され
た。形質移入された生殖細胞をレシピエント動物に移入する前に、レシピエント
精巣は、内因性雄性生殖細胞の減数処理を受けた。
Example 12:Transfer transfected male germ cells into recipient testes Cells were injected into the testes via an export tube using a micropipette. 3 x 10 Five A total volume of 50 μl containing cells was used for injection. Prior to injection, cells should be mixed with trypan blue.
Mixed. Recipient mice were anesthetized with 0.017 mL / g body weight Avertin. under
Make an incision across the abdominal wall and pull on the fat pad connected to the testis.
The testes of the animals were gently pulled out through the incision. Exposing testicular export tubules
Glass holder held by a steel micropipette holder (Leitz).
Using a clopipet, 20 μl of the cell suspension was injected into the testicular efferent tubules. Fine
The vesicles are ejected from the pipette using pneumatic pressure from a 20 ml glass syringe.
Was. Prior to transferring the transfected germ cells to the recipient animal, the recipient
The testes underwent endogenous male germ cell reduction.

【0065】 実施例13:レシピエント精巣から雄性生殖細胞を減数する 減数処理の比較。 8週齢C57BL/6J マウスを数日間馴化させてから、以下の3処置
グループの1つに割り当てた。マウスは以下の処置を受けた:(1)400 Rad ガン
マ線照射; (2)4μg/g体重 ブスルファン(1,4-ブタンジオールジメタンスル
ホン酸塩;Myleran, Glaxo Wellcom);あるいは(3)ブスルファン(4μg/g体重
)処置の一週間後に400 Rad ガンマ線照射の併用処置(“ブスルファン/400 Rad
”処置)。同週齢の未処置C57BL/6J から成る第4グループは、対照として使用
した。各処置グループは24匹から成り、処置後以下の時間間隔でそれぞれ3匹の
マウスが屠殺された:処置後5時間、24時間、48時間、72時間、1週間、2週間、
1ヶ月、及び2ヶ月。 さらに、ブスルファン/400 Radの併用処置を受けたその他のC57BL/6J マウス
については、処置後5ヶ月まで各時点で組織学的検査を行った(これら他のマウ
スの精巣は、PBS中の4%パラホルムアルデヒド中、pH7.4、4℃で固定し、脱水し
てからパラフィンに包埋し、切片を作成、H&E染色をした)。
Example 13: Comparison of reduction treatments to reduce male germ cells from recipient testes . Eight week old C57BL / 6J mice were acclimated for several days before being assigned to one of the following three treatment groups: Mice received the following treatments: (1) 400 Rad gamma irradiation; (2) 4 μg / g body weight busulfan (1,4-butanediol dimethanesulfonate; Myleran, Glaxo Wellcom); or (3) busulfan ( 4 μg / g body weight) One week after treatment, combination treatment with 400 Rad gamma irradiation (“Busulfan / 400 Rad
"Treatment". A fourth group of untreated C57BL / 6J of the same age was used as a control. Each treatment group consisted of 24 mice, of which 3 mice were each sacrificed at the following time intervals after treatment: : 5 hours, 24 hours, 48 hours, 72 hours, 1 week, 2 weeks,
1 month and 2 months. In addition, other C57BL / 6J mice that received the busulfan / 400 Rad combination treatment were histologically examined at each time point up to 5 months post-treatment (testis in these other mice was 4% in PBS). They were fixed in paraformaldehyde at pH 7.4 at 4 ° C, dehydrated, embedded in paraffin, sectioned, and H & E stained).

【0066】レシピエント脊椎動物へのアルキル化剤の送達。 ブスルファンを受容した雄マウ
スは、4μgブスルファン/g体重を投与された。ブスルファンは、まず100%ジメチ
ルスルホキシド(DMSO)で8mg/mL に溶解し、注入の直前にリン酸緩衝生理食塩水
、pH7.4で1:1に希釈した。マウスは希釈ブスルファン溶液を腹腔内に注射さ
れた。
Delivery of the alkylating agent to the recipient vertebrate. Male mice that received busulfan received 4 μg busulfan / g body weight. Busulfan was first dissolved at 8 mg / mL in 100% dimethyl sulfoxide (DMSO) and diluted 1: 1 with phosphate buffered saline, pH 7.4, immediately prior to injection. Mice were injected intraperitoneally with the diluted busulfan solution.

【0067】レシピエント脊椎動物の放射線照射処置。 ガンマ線照射処置のために、マウス
を0.017mL/g体重 2.5%アベルチンで麻酔した。ガンマ線は以下の方法で精巣を
特定して照射した。各マウスを精巣のみと下腹部のみを長円形穴を通して照射源
137Cs Gammacell 40 照射器 [Nordion])に露出するように鉛チェンバー内に
配置した。このチェンバーの床と屋根には、6個の整列した穴があり、これを通
してガンマ線が遮断されることなく通過した。照射後、動物は意識が戻るまで、
温パッドあるいは暖かいウオーターベッド上で、麻酔から回復させた。
Radiation treatment of recipient vertebrates. Mice were anesthetized with 0.017 mL / g body weight 2.5% avertin for gamma irradiation treatment. Gamma rays were irradiated by specifying the testes by the following method. Each mouse was placed in a lead chamber so that only the testis and the lower abdomen were exposed to the irradiation source ( 137 Cs Gammacell 40 irradiator [Nordion]) through the oblong hole. The chamber floor and roof had six aligned holes through which gamma rays passed without interruption. After the irradiation, the animals
Recovered from anesthesia on a warm pad or warm water bed.

【0068】組織学。 特定の選択した時点において、各処置グループからのマウスを屠殺し
て、検査する精巣組織を、PBS 中で10%ホルマリンで、pH7.4、 4℃で24時間固
定した。精巣カプセル内に小スリットを作成して、固定剤の浸透を促した。固定
された試料は、PBSで4回洗浄し、Tissue Tek-II組織プロセッサー(MET)を使用
してパラフィン中に包埋した。 厚さ8 μm の切片を作成し、ヘマトキシリン及
びエオシン(H&E)で染色し、Aquamount (Lerner Laboratories)でカバーグラスを
備えるガラススライド上にマウントした。切片は、Zeiss または Olympic 光学
顕微鏡で40X対物レンズ(総倍率400X)を使用して観察した。
Histology. At specific selected time points, mice from each treatment group were sacrificed and testicular tissues examined were fixed with 10% formalin in PBS at pH 7.4, 4 ° C for 24 hours. A small slit was created in the testis capsule to facilitate penetration of the fixative. The fixed samples were washed four times with PBS and embedded in paraffin using a Tissue Tek-II tissue processor (MET). Sections 8 μm thick were made, stained with hematoxylin and eosin (H & E), and mounted on glass slides with coverslips with Aquamount (Lerner Laboratories). Sections were viewed on a Zeiss or Olympic light microscope using a 40X objective (400X total magnification).

【0069】定量的組織分析。 処置後2ヶ月目に、各処置グループについて2匹の動物の精
巣から、定量データを収集した。(表 2)。対照グループとしては1匹のマウ
スのみを使用した。1枚の切片中の精細管は、Zeiss光学顕微鏡で5Xの対物レン
ズ(総倍率50X)でカウントした。個々の精細管は総倍率400Xで検査した。精細
管はひどく損傷されているように考察され、細管内にはほとんど細胞が残ってお
らず、さらに細管は単層の細胞を伴う基底膜から構成され、そのほとんどが精原
細胞であり、基底膜に沿って位置していた。中程度の損傷を受けた細管では、ル
ーメン付近の精原細胞層のいくらかが部分的にはげ落ちていた。細管中の精子頭
部をカウントし、カウントされた細管の総数について平均した。
Quantitative tissue analysis. Two months after treatment, quantitative data was collected from testes of two animals for each treatment group. (Table 2). Only one mouse was used as a control group. The seminiferous tubules in one section were counted with a Zeiss optical microscope with a 5X objective lens (50X total magnification). Individual tubules were examined at a total magnification of 400X. The seminiferous tubules appear to be severely damaged, with few cells remaining in the tubules, and the tubules are composed of a basement membrane with a monolayer of cells, most of which are spermatogonia, It was located along the membrane. In the moderately damaged tubules, some of the spermatogonia near the lumen was partially detached. Sperm heads in the tubules were counted and averaged for the total number of tubules counted.

【0070】組織分析の結果。 明確な組織学的変化は、処置後2週間までは精巣中に観察さ
れなかった。(データの表示なし)。2週間後、変化は精子形成の重篤な破壊を
含んだ;全ての成熟精子は欠失し、精子細胞あるいは精母細胞は存在しなかった
。2-3個のセルトリ細胞核と精原細胞が、基底膜の周辺に検出可能であった。ブ
スルファン/400 Rad 処置6週間後では、精子形成の再確立が裏付けられた。い
くつかの精子細胞及び精子が、2-3個の精母細胞と同様に観察された。 約3ヶ月までには、ほとんどの精細管は少なくとも部分的に回復し、精子形成
の全ての段階を提示した。(データの表示なし)。ブスルファン/400 Rad 処置
後5ヶ月までにはこの段階で精子形成は正常に戻った。 上記に説明した3つの処置グループについてまた比較を行った。グループ間で
最も大きな差異は、処置後2ヶ月の時点で観察された。2ヶ月では、ブスルファ
ン/400 Radガンマ線照射併用処置を受けたマウスは、実質的に極めて多数の精細
管の減数を示した。このグループ由来の精細管は、精細管当たりの平均精子頭部
数がより少なく、他の処置グループ及び対照マウスと比較して重篤かつ中程度に
損傷された精細管数が最も多かった。(表 2)。400 Radガンマ線照射あるい
はブスルファンのみを使用するマウスの処理は、精子形成プロセスへの損傷も起
因し、細管ルーメン中への細胞の剥がれ、及び対照と比較して成熟精子頭部が実
質的に少なかったが、しかしブスルファン/400 Rad 処置グループによって例証
されるよりは、明らかにその度合いは少なかった。 これらの結果は明らかに、アルキル化剤とガンマ線照射併用処置がこの2処置
を個別に使用するよりも雄性生殖細胞を脊椎動物精巣から減数するためのより有
効な方法であることを実証する。
Results of tissue analysis. No clear histological changes were observed in testes up to 2 weeks after treatment. (No data displayed). After two weeks, the changes included a severe disruption of spermatogenesis; all mature sperm were deleted and no sperm cells or spermatocytes were present. 2-3 Sertoli cell nuclei and spermatogonia were detectable around the basement membrane. Six weeks after busulfan / 400 Rad treatment, reestablishment of spermatogenesis was confirmed. Some sperm cells and sperm were observed as well as 2-3 spermatocytes. By about three months, most seminiferous tubules had at least partially recovered, presenting all stages of spermatogenesis. (No data displayed). By 5 months after busulfan / 400 Rad treatment spermatogenesis had returned to normal at this stage. A comparison was also made for the three treatment groups described above. The largest difference between the groups was observed at 2 months after treatment. At two months, mice that received the busulfan / 400 Rad gamma irradiation combination treatment showed virtually a very large number of seminiferous tubule reductions. The seminiferous tubules from this group had a lower average number of sperm heads per seminiferous tubule and had the highest number of severely and moderately damaged seminiferous tubules compared to the other treatment groups and control mice. (Table 2). Treatment of mice using 400 Rad gamma irradiation or busulfan alone resulted in damage to the spermatogenesis process, detachment of cells into the tubule lumen, and substantially less mature sperm heads compared to controls However, to a lesser extent than was demonstrated by the busulfan / 400 Rad treatment group. These results clearly demonstrate that the combined treatment with alkylating agents and gamma irradiation is a more effective method for reducing male germ cells from vertebrate testes than using the two treatments individually.

【0071】[0071]

【表2】 [Table 2]

【0072】 実施例14:ウイルスベクターを使用するインビボ形質導入 レトロウイルスベクターを使用して、インビボでマウスの雄性生殖細胞の形質導
入(遺伝的変更あるいは修飾)を行った。特に、CMVプロモーター(HR'GFP)によ
る転写制御下で、LacZレポーター遺伝子の代わりに緑色蛍光タンパク質(GFP)を
発現するために、Carlos Lois による修正法に従って、シュードタイプHIV由来
ウイルスベクター(L. Naldini et al.、レンチウイルスベクターによるインビ
ボ遺伝子デリバリーと非分裂細胞の実行可能は形質導入、Science 272:263-67 [
1996])を使用した。 レシピエントC57BL/6J マウスは、ウイルス感染に先立ち、44日間ブスルファ
ン処置を受けた。C57BL/6J 雄マウスは、1mg/ml濃度のブスルファンを0.1 ml腹
腔内に注射された。投与量は4 μg ブスルファン/g体重であった。1匹の前処理
マウスをアベルチン(0.017 ml/g体重)で麻酔して、腹側中線切開を行い、右精
巣を露出した。 輸出管を脂肪から離断して、10μlのHIV由来GFPベクター、HR'GFPを、1 x 109 粒子/mlの力価で、ブスルファン処置済みC57 BL/6J マウスの精巣輸出小管を介
して、右精巣の精細管中に注入した。注入はPicospritzerIIに取り付けた石英
ガラス製マイクロピペットで行われた。Picospritzerは、80psiに設定し、フッ
トペダルを手動式に押下時に1秒のバーストを許容した。精巣輸出小管が全ての
細管が放射状に広がる元である共通チェンバー、精巣網に通じるために、一度の
注入で精巣にある全ての精細管に達することが可能である。左精巣には注射をせ
ずに、対照として使用した。細管内の精巣細胞の形質導入は、広範囲に行き渡っ
た。 感染21日後に、マウスを屠殺して、その精巣をPBS中、4%パラホルムアルデヒ
ド中、pH7.4、4℃で一晩固定した。この精巣はPBSで3回洗浄して、20%ショ糖中
、4℃で一晩放置した。この精巣をOCT中で凍結して、低温槽で8μmの切片とし
た。この切片をリン酸緩衝生理食塩水中に液浸して、室温で解凍し、Zeiss 310
共焦点顕微鏡で観察した。レーザーは488nmの波長に設定した。 緑色蛍光は、調査した全ての精細管中に観察されたが、その強度は精巣表面に
ある細管において最も高かった。形質導入は、基底膜に沿った精原細胞中と同様
にセルトリサポート細胞内にも観察されたが、精母細胞や精子細胞内にはほとん
ど観察されなかった。ブスルファン処置のために成熟精子はほとんど存在しなか
った。対照として使用された左精巣では蛍光は観察されなかった。これは、雄性
生殖細胞がウイルスベクターによって形質導入されることが可能であり、形質導
入遺伝子が発現されていることを示す。
Example 14 In Vivo Transduction Using Viral Vectors Transduction (genetic alteration or modification) of mouse male germ cells in vivo was performed using a retroviral vector. In particular, in order to express the green fluorescent protein (GFP) instead of the LacZ reporter gene under the transcriptional control of the CMV promoter (HR'GFP), a pseudotyped HIV-derived virus vector (L. Naldini) was modified according to the modified method by Carlos Lois. et al., Lentiviral Vector In Vivo Gene Delivery and Viability of Nondividing Cells Transduced, Science 272: 263-67 [
1996]). Recipient C57BL / 6J mice received busulfan treatment for 44 days prior to viral infection. C57BL / 6J male mice were injected intraperitoneally with 0.1 ml busulfan at a concentration of 1 mg / ml. The dose was 4 μg busulfan / g body weight. One pretreated mouse was anesthetized with Avertin (0.017 ml / g body weight), a ventral midline incision was made, and the right testis was exposed. The export tubes were dissected from the fat and 10 μl of the HIV-derived GFP vector, HR'GFP, at a titer of 1 × 10 9 particles / ml, were delivered via testicular export tubules of busulfan-treated C57 BL / 6J mice. Injected into the seminiferous tubules of the right testis. Injections were made with a quartz glass micropipette attached to a Picospritzer II. The Picospritzer was set at 80 psi and allowed a one second burst when the foot pedal was manually depressed. It is possible to reach all the seminiferous tubules in the testis with a single injection, because the testicular efferent tubules communicate with the common chamber, the testis network, from which all the tubules are radially spread. The left testis was not injected and was used as a control. Transduction of testicular cells in tubules was widespread. Twenty-one days after infection, the mice were sacrificed and their testes fixed in 4% paraformaldehyde in PBS, pH 7.4, 4 ° C. overnight. The testes were washed three times with PBS and left overnight at 4 ° C. in 20% sucrose. The testes were frozen in OCT and sectioned at 8 μm in a cryostat. The sections were immersed in phosphate buffered saline, thawed at room temperature, and Zeiss 310
Observed with a confocal microscope. The laser was set at a wavelength of 488 nm. Green fluorescence was observed in all tubules examined, but its intensity was highest in the tubules on the testis surface. Transduction was observed in Sertoli support cells as well as in spermatogonia along the basement membrane, but was rarely observed in spermatocytes and sperm cells. There were few mature spermatozoa due to busulfan treatment. No fluorescence was observed in the left testis used as a control. This indicates that the male germ cells can be transduced by the viral vector and that the transducing gene is being expressed.

【0073】 実施例15:精巣輸出小管を介する遺伝子デリバリー混合物のマイクロインジェク ションの最適化。 ウイルス粒子の単一精巣輸出小管、及びそこから精細管への送達方法(Winston,
R.M.L.、ウサギ卵管の顕微手術による再動静脈吻合とその機能的及び病理的続
発症、 Brit. J. Obstet. Gynaecol. 82:513 - 522 ([1975])、が始めて数匹の
マウスにおいて最適化された(図1a-1d)。マウスは、顕微手術の14日前に、ウ
イルス粒子が、細管の基底ラメラに位置する精原細胞へのアクセスを得る機会を
最大とするために、ブスルファンで処置した。アルキル化細胞毒剤である、ブス
ルファンは、精巣細胞を減数する(Bucci, L. and Meistrich, M.、ネズミ精子
形成におけるブスルファンの影響:細胞毒性、生殖不能、精子異常、及び優性致
死突然変異、 Mut. Res. 176:259-268 [1987])。投与された腹腔内(IP)用量(4μ
g/g体重)では、多数の 精母細胞、精子細胞及び精子は細管から排除されている
が、3〜4ヶ月後に精巣は回復して、生殖能力が復原された。これは幹細胞が生
存しており精巣で再増殖することを意味する。幹細胞性精原細胞は、傷害に対し
て抵抗性があり、他の生殖細胞型が破滅された場合にもしばしば生存することが
知られている(Huckins, C. & Oakberg, W.F.、精細管の総マウント法を使用す
る精原細胞の形態学的及び定量分析、11. 放射線照射された精巣、Anat. Rec. 1
92:529-42 [1978])。
[0073] Example 15: microinjection click optimization Deployment of gene delivery mixture via testicular export tubules. Single Testicular Export Tubules of Viral Particles and Methods for Delivery Therefrom to Seminiferous Tumors (Winston,
RML, re-arteriovenous anastomosis by microsurgical operation of rabbit oviducts and its functional and pathological sequelae, Brit. J. Obstet. Gynaecol. 82: 513-522 ([1975]) (Figures 1a-1d). Mice were treated with busulfan 14 days prior to microsurgery to maximize the opportunity for viral particles to gain access to spermatogonia located in the basal lamellar tubules. Busulfan, an alkylating cytotoxic agent, reduces testicular cells (Bucci, L. and Meistrich, M., Effects of busulfan on murine spermatogenesis: cytotoxicity, sterility, sperm abnormalities, and dominant lethal mutations, Mut. Res. 176: 259-268 [1987]). Administered intraperitoneal (IP) dose (4 μ
g / g body weight), a large number of spermatocytes, sperm cells and sperm were excluded from the tubules, but after 3-4 months the testes recovered and fertility was restored. This means that the stem cells are alive and regrow in the testes. Stem cell spermatogonia are known to be resistant to injury and often survive the destruction of other germ cell types (Huckins, C. & Oakberg, WF; Morphological and Quantitative Analysis of Spermatogonia Using Total Mounting, 11. Irradiated Testes, Anat. Rec. 1
92: 529-42 [1978]).

【0074】 実施例16:自然交配に続く雄性生殖細胞のインビボ形質導入によるトランスジェ ニック子孫の生産 顕微手術。 実施例15に説明するように精巣細胞減数後、ウイルス粒子を以下の
ようにして精細管に送達した:マウスをイソフルオラン(酸素中0.5-2% )で麻
酔した。中線腹部切開を通して各精巣を露出した。顕微手術法を使用して(Wins
ton [1975];Zeiss 顕微鏡、倍率4〜50x)、精巣輸出小管を含む組織束が目視で
きるようにした(図1a-1b)。 微細な針を介するリン酸緩衝生理食塩水の流圧で、周辺脂肪から離断する。石英
ガラス製マイクロピペットを1μlのポリブレン(80mg/ml)と混合した10μl
のウイルス粒子(109pfu/ml)で充填した。これをマイクロピペット(Eppendorf
)に取り付けて、2.2バール圧、1.5秒パルスにフットペダルで制御しながら、粒
子を精巣輸出小管中に導入した。1% ブロモフェノール色素を使用した最初の試
験は、ほとんどの精細管が充満されていることを示したが(図 1c)、実際の処
置中は、色素は使用せず、小さな気泡をウイルス粒子を含有する液体中に導入し
て、精細管中への拡散を確認した(図 1d)。生殖機能を保存するために、一本
の輸出管のみに注入し、残りの管への損傷を減じた。
[0074] Example 16: transgenic offspring of production microsurgery by in vivo transduction of male germ cells following the natural mating. After testicular cell depletion as described in Example 15, virus particles were delivered to seminiferous tubules as follows: Mice were anesthetized with isofluorane (0.5-2% in oxygen). Each testis was exposed through a midline abdominal incision. Using Microsurgery (Wins
ton [1975]; Zeiss microscope, magnification 4-50x), tissue bundles containing testicular efferent tubules were made visible (Figures la-lb). Disconnect from surrounding fat with the flow pressure of phosphate buffered saline through a fine needle. 10 μl of quartz glass micropipette mixed with 1 μl of polybrene (80 mg / ml)
He was charged with the viral particle (10 9 pfu / ml). This is a micropipette (Eppendorf
) And the particles were introduced into the testicular efferent tubules, controlled by a foot pedal at 2.2 bar pressure and 1.5 second pulses. Initial studies using 1% bromophenol dye showed that most tubules were full (Figure 1c), but during the actual procedure, no dye was used and small bubbles were introduced to remove virus particles. It was introduced into the contained liquid and its diffusion into the seminiferous tubules was confirmed (Fig. 1d). To preserve reproductive function, only one export tube was injected, reducing damage to the remaining tubes.

【0075】ウイルスベクターの調製 。プラズミド、pHR'-CMVLacZ (L. Naldni et al [1996]
)、をLacZ遺伝子を含有するBamHI - XhoI フラグメントをEGFP遺伝子を含有する
フラグメントと置換することにより修飾を加えた(‘ヒト化GFP’、 Clontech)
。ウイルス粒子の生産のために、293T 細胞の10-cmプレートを形質移入するため
に、40 μg プラズミドDNAを使用した。この40 μg のプラズミドDNAは、10 μg
のpCMV R9、20 μg の修正pHR'及び10 μg のエンベロププラズミドから作製さ
れた。水疱性口内炎ウイルス糖タンパク質(VSV-G)シュードタイプベクターは、
ベクタープラズミドをモロニーネズミ白血病ウイルス(MLV)gag-pol パッケージ
ングプラズミドpCMV-GAGPOL 及びVSV-Gプラズミドで同時形質移入することによ
り生産された。上清を形質移入後48-60 時間で収集して、高速遠心分離にかけ、
0.45μmフィルターを通して濾過し、評価分析した。形質導入ウイルス粒子は、
水疱性口内炎ウイルス糖タンパク質由来の広スペクトルenv タンパク質の代わ
りにMLV限定エンベロプタンパク質、envを有した。
Preparation of viral vector . Plasmid, pHR'-CMVLacZ (L. Naldni et al [1996]
), Were modified by replacing the BamHI-XhoI fragment containing the LacZ gene with a fragment containing the EGFP gene ('humanized GFP', Clontech).
. For the production of virus particles, 40 μg plasmid DNA was used to transfect 10-cm plates of 293T cells. This 40 μg of plasmid DNA contains 10 μg
PCMV R9, 20 μg of modified pHR ′ and 10 μg of envelope plasmid. Vesicular stomatitis virus glycoprotein (VSV-G) pseudotype vector
Vector plasmid was produced by co-transfection of Moloney murine leukemia virus (MLV) gag-pol packaging plasmids pCMV-GAGPOL and VSV-G plasmid. The supernatant was collected 48-60 hours after transfection, centrifuged at high speed,
The solution was filtered through a 0.45 μm filter and evaluated and analyzed. The transduced virus particles
Instead of the broad spectrum env protein from vesicular stomatitis virus glycoprotein, it had the MLV-limited envelope protein, env.

【0076】雄性生殖細胞のインビボ形質導入。 6匹のマウスを、形質導入ベクターpHR'(10 9 粒子/ml)を含有するウイルス粒子で処理した。一本の精巣輸出小管に、10μL
レトロウイルス濃縮物を1μL(80mg/mL)ポリブレンと共に注入した。24日後
に、マウスを屠殺して、精巣を取り出し、凍結切片作製と組織検査のために固定
した。精巣は、4%パラホルムアルデヒド pH7.4中で48時間固定され、リン酸緩
衝生理食塩水 pH7.4中の20%ショ糖中、4℃で24時間放置された。OCT中に包埋
され、-70℃で保存された。これらは8μmに凍結切片され、Zeiss 410共焦点顕
微鏡で検査された(図2)。 切片されたほとんど全ての細管がGFPを発現している細胞を含んだ。発現はセ
ルトリ細胞と精原細胞において最も高かった(図 2a-b)。
[0076]In vivo transduction of male germ cells. Six mice were transformed with the transduction vector pHR '(10 9 Particles / ml). 10 μL per testis export tubule
Retrovirus concentrate was injected with 1 μL (80 mg / mL) polybrene. 24 days later
The mice are sacrificed and testes are removed and fixed for frozen sectioning and histology
did. Testes are fixed in 4% paraformaldehyde pH 7.4 for 48 hours and phosphate buffered
It was left for 24 hours at 4 ° C. in 20% sucrose in saline, pH 7.4. Embedded in OCT
And stored at -70 ° C. These were cryosectioned at 8 μm and Zeiss 410 confocal microscopy.
Inspected under a microscope (FIG. 2). Almost all tubules sectioned contained cells expressing GFP. Expression is
It was highest in Rutoli cells and spermatogonia (Fig. 2a-b).

【0077】雄性生殖細胞の形質導入後の雌との自然交配。 形質導入された雄性生殖細胞が
、レトロウイルスによって組み込まれたトランスジーンを次世代に伝搬できるこ
とを試験するために、次ぎに11匹のC57/B1/6J 若年雄が選択された。これらのマ
ウスの6匹を、上記に説明する外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込む
ためのインビボ方法に従って、インビボ形質導入顕微手術を実施する14日前に、
ブスルファンのボーラスで処置して(IP;4μg/g体重)、3匹はインビボ形質導
入の1週間前に同投与量を受容した。2匹の他のマウスは、インビボ形質導入操
作前にブスルファンによる前処置をうけなかった。レンチウイルス粒子が精細管
中に導入された。14週間後、B6D2F1雌を雄と同居させた。形質導入された雄は少
なくとも2回の継続的同腹仔を産出した。同腹仔は、形質導入の14、15、19、及
び20週目に懐胎された。手術直後に死亡した1匹を除いて、全ての雄がトランス
ジェニック子孫を産出した。(表 3)。
Natural mating with females after transduction of male germ cells. Eleven C57 / B1 / 6J young males were then selected to test that transduced male germ cells could transmit the transgene integrated by the retrovirus to the next generation. Sixteen of these mice were given 14 days prior to performing in vivo transduction microsurgery according to the in vivo method for integrating exogenous genetic material into the vertebrate genome as described above.
Treated with a bolus of busulfan (IP; 4 μg / g body weight), three received the same dose one week prior to in vivo transduction. Two other mice were not pretreated with busulfan prior to the in vivo transduction procedure. Lentiviral particles were introduced into seminiferous tubules. Fourteen weeks later, B6D2F1 females were cohabited with males. The transduced males yielded at least two consecutive littermates. Litters were gestated at 14, 15, 19 and 20 weeks of transduction. All males gave birth to transgenic offspring, except one that died immediately after surgery. (Table 3).

【0078】[0078]

【表3】 [Table 3]

【0079】子孫の胚由来DNAのPCR及びサザンブロット分析。 胚齢約12.5日の胚を、ポリメ
ラーゼ鎖反応(PCR)及びサザンブロット分析によって、トランスジーンの存在に
ついてスクリーンした。PCRでは、GFP特異性プリマーを使用し、サザンブロット
分析には放射線標識GFP cDNAプローブを使用した(図3)。DNAは、Gentra精製
システムを使用して、胚から精製した。トランスジーンの存在は、以下のGFP特
異性プライマーを用いるPCR増幅法を使用して確認された: (A) 正プライマー:5'-GGT GAG CAA GGG CGA GGA GCT-3' (配列番号:1) (B) 逆プライマー:5'-TCG GGC ATG GCG GAC TTG AAG A-3' (配列番号:2) PCRサイクル条件:変性 94℃ 1分、アニーリング 60℃ 1分 及びエクス
テンション 72℃ 3分。PCRは35サイクル実行し、長さが470塩基対である特異
的GFP産物を生じた。各サイクル工程は1秒短縮することができ、この「1秒PCR
」は顕著な470bp PCR増幅産物を生じた。サザンブロット分析はまた同一の胚DN
A抽出物について行われた。DNAはBamfll-Xholで切断され、0.8%アガロースゲル
にかけ、Hydrobond XL ペーパー上に20x SSC で一晩ブロットした。このブロッ
トは、pHR'プラズミドから単離した、32P放射線標識BamlU-Xhol GFP フラグメン
トを使用して65℃で一晩ハイブリダイズされた。このブロットは、それぞれ65℃
で、2x SSC 中0.1%SDSで、1x SSC 中0.1%SDSで、0.1x SSC 中0.1%SDSで洗浄(30
分)されてから、X線フィルムに暴露された。 PCRとサザンブロット分析は、15週以内に懐胎された同腹仔中にトランスジェ
ニック子孫が最も高い比率で獲得されることを示した。この結果を表3に要約す
る。20週までには、全ての処置グループでトランスジェニック子孫の割合が減少
し、これは、自己再生性精原細胞は形質導入されておらず、むしろ分化した精原
細胞の集団が形質導入されたことを意味する。この集団からの娘細胞が一端成熟
して精巣を離れると、これらは再生されなかった(Huckins, C. と Oakberg, W.
F. [1978])。表3では、比率は同腹仔中の胚総数に対するトランスジェニック子
孫数である。
PCR and Southern blot analysis of DNA from progeny embryos. Approximately 12.5 day old embryos were screened for the presence of the transgene by polymerase chain reaction (PCR) and Southern blot analysis. For PCR, a GFP-specific primer was used, and for Southern blot analysis, a radiolabeled GFP cDNA probe was used (FIG. 3). DNA was purified from embryos using the Gentra purification system. The presence of the transgene was confirmed using a PCR amplification method using the following GFP-specific primers: (A) Positive primer: 5'-GGT GAG CAA GGG CGA GGA GCT-3 '(SEQ ID NO: 1) (B) Reverse primer: 5'-TCG GGC ATG GCG GAC TTG AAG A-3 '(SEQ ID NO: 2) PCR cycle conditions: denaturation 94 ° C for 1 minute, annealing 60 ° C for 1 minute, and extension 72 ° C for 3 minutes. The PCR was run for 35 cycles, yielding a specific GFP product 470 base pairs in length. Each cycle step can be shortened by 1 second.
Generated a significant 470 bp PCR amplification product. Southern blot analysis also revealed the same embryo DN
Performed on A extract. DNA was cut with Bamfll-Xhol, run on a 0.8% agarose gel, and blotted onto Hydrobond XL paper overnight at 20x SSC. The blot was hybridized overnight at 65 ° C. using the 32 P radiolabeled BamlU-Xhol GFP fragment isolated from the pHR ′ plasmid. This blot is at 65 ° C
Wash with 0.1% SDS in 2x SSC, 0.1% SDS in 1x SSC, 0.1% SDS in 0.1x SSC
Min.) And then exposed to X-ray film. PCR and Southern blot analysis showed that the highest proportion of transgenic offspring was obtained in littermates within 15 weeks. The results are summarized in Table 3. By week 20, the proportion of transgenic progeny in all treatment groups had decreased, indicating that no self-renewing spermatogonia were transduced, but rather a population of differentiated spermatogonia. Means that. Once daughter cells from this population matured and left the testis, they were not regenerated (Huckins, C. and Oakberg, W.
F. [1978]). In Table 3, the ratio is the number of transgenic offspring relative to the total number of embryos in litters.

【0080】 ブスルファンによる前処置は精原細胞の形質導入を増強するが、ブスルファン
で処置されなかったマウスもまたトランスジェニック子孫を発生した。雄性生殖
細胞は、精原細胞から分化し、減数分裂を経て、精子を形成するのに60日を要す
る(Russell, L.D., et al.、精巣の組織学的及び組織病理学的評価。Cache Rive
r Press [1990])。懐胎は、形質導入後60日以上であるために、トランスジェニ
ック子孫は、形質導入された精原細胞の分化した娘細胞によって懐胎されたと考
えられる。EGFP発現は、CMVプロモーターによってドライブされ、さらに感染24
日後の初代雄の精巣細胞中に発現されていることが確認された。感染された動物
は、手術後17週目に1匹が死亡したことを除けば、毒性副作用を示さなかった(V
erma, I.M. and Somia, N. [1997])。 前述の実例は例証であるが、本発明の全てを説明するわけではなく、以下の請
求が提示されている。
Although pretreatment with busulfan enhances transduction of spermatogonia, mice that were not treated with busulfan also developed transgenic offspring. Male germ cells take 60 days to differentiate from spermatogonia, undergo meiosis and form spermatozoa (Russell, LD, et al., Histological and histopathological evaluation of testis. Cache Rive.
r Press [1990]). Because gestation is> 60 days after transduction, the transgenic progeny are likely to have been gestated by the differentiated daughter cells of the transduced spermatogonia. EGFP expression is driven by the CMV promoter and
It was confirmed that it was expressed in testis cells of primary males after a day. The infected animals did not show any toxic side effects, except that one animal died 17 weeks after surgery (V
erma, IM and Somia, N. [1997]). While the foregoing examples are illustrative, they do not illustrate all of the present invention, but rather present the following claims.

【配列表】 [Sequence list]

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

【図1】 図1は、遺伝子デリバリー混合物の哺乳類(マウス)精巣中へのマイクロイン
ジェクションの工程を例示する。図1(a)は、精巣輸出小管中へのマイクロインジ
ェクションの好ましい部位を示す;哺乳類では、輸出管は、すべての精細管のル
ーメンと連絡する。図1(b)は、直径1 mmのピペットチップによって支持されてい
る精巣輸出小管を示す。図1(c)は、精巣輸出小管中に注入を受けた後、ブロモフ
ェノールで灌流されているマウス精巣を示す。図1(d)は、精巣中の気泡を示し
、これはウイルス粒子のデリバリーが満足のいく結果であったことを確証する。
FIG. 1 illustrates the steps of microinjecting a gene delivery mixture into mammalian (mouse) testes. FIG. 1 (a) shows a preferred site of microinjection into testicular efferent tubules; in mammals, efferent tubes communicate with the lumen of all seminiferous tubules. FIG. 1 (b) shows testicular efferent tubules supported by a 1 mm diameter pipette tip. FIG. 1 (c) shows mouse testes perfused with bromophenol after being injected into testicular efferent tubules. FIG. 1 (d) shows bubbles in the testis, confirming that the delivery of the virus particles was a satisfactory result.

【図2】 図2は、マウス精巣の凍結切片のZeiss 410 共焦点画像(波長488 nm;19積重
画像)における、緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現するシュードタイプレンチウ
イルスベクターによって形質導入された精巣細胞を示す。図2(a)は、GFPを発現
する形質導入されたセルトリ細胞を示す。図2(b)は、形質導入された精原細胞を
示す;GFP発現は、大型の暗い核を取り巻く細胞質中で観察される。
FIG. 2 shows transduction by a pseudotyped lentiviral vector expressing green fluorescent protein (GFP) in a Zeiss 410 confocal image (wavelength 488 nm; 19 stacked images) of a frozen section of mouse testis. Shows testis cells. FIG. 2 (a) shows transduced Sertoli cells expressing GFP. FIG. 2 (b) shows transduced spermatogonia; GFP expression is observed in the cytoplasm surrounding the large dark nucleus.

【図3】 図3は、外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビボ方法に従っ
て処置された1匹の雄から生じる子孫の3代連続同腹仔からのDNA分析を示す。
一番上のパネルは、子孫22個体の胚DNAからアガロースゲル上で分離された、GFP
特異性PCR増幅産物を示す。この実行ランでは、胎児No.2からの増幅が欠如して
いたが、FCRアッセイによって、トランスジェニックレポーター遺伝子の存在が
確認された。下のパネルは、同一DNAのサザンブロット分析を示す。サザンブロ
ットは、放射線標識GFP DNAフラグメントでプローブされた。
FIG. 3 shows DNA analysis from three consecutive litters of offspring arising from one male treated according to an in vivo method of integrating exogenous genetic material into the vertebrate genome.
The top panel shows GFP isolated on agarose gel from embryonic DNA of 22 offspring.
Shows specific PCR amplification products. Although this run lacked amplification from fetal No. 2, the FCR assay confirmed the presence of the transgenic reporter gene. The lower panel shows a Southern blot analysis of the same DNA. Southern blots were probed with radiolabeled GFP DNA fragment.

───────────────────────────────────────────────────── 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) A61P 3/10 A61P 3/10 5/50 5/50 7/04 7/04 9/10 9/10 9/12 9/12 15/08 15/08 25/14 25/14 25/18 25/18 25/24 25/24 37/06 37/06 C12N 5/10 C12N 15/00 ZNAA 15/09 ZNA 5/00 B (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,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ,EE ,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR, HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU ,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX, NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,S G,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ ,UA,UG,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ウィンストン、ロバート イギリス国 ロンドン、デンマン ドライ ブ 11 Fターム(参考) 4B024 AA01 AA10 AA20 CA01 CA06 CA12 DA02 DA03 EA02 FA02 FA10 GA13 HA17 4B065 AA90X AA93X AA95X AA97X AB01 AC14 BA05 CA43 CA44 4C084 AA13 BA35 CA17 CA25 CA53 NA14 ZA01 ZA12 ZA18 ZA42 ZA45 ZA53 ZA68 ZA81 ZB08 ZC35 4C086 AA01 AA02 EA16 MA56 MA63 MA66 ZB01 ZB21 ZC80 【要約の続き】 含む非ヒトトランスジェニック脊椎動物系統を生産する 方法が発表され、該方法の実施に有用であるトランスジ ェニック雄性生殖細胞を含む脊椎動物精液も発表され る。──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) A61P 3/10 A61P 3/10 5/50 5/50 7/04 7/04 9/10 9/10 9 / 12 9/12 15/08 15/08 25/14 25/14 25/18 25/18 25/24 25/24 37/06 37/06 C12N 5/10 C12N 15/00 ZNAA 15/09 ZNA 5 / 00 B (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF , BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ) , UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), A E, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, 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, YU, ZA, ZW (72) Winston, Robert, London, UK, Denman Drive 11F term (reference) 4B024 AA01 AA10 AA20 CA01 CA06 CA12 DA02 DA03 EA02 FA02 FA10 GA13 HA17 4B065 AA90X AA93X AA95X AA97X AB01 AC14 BA05 CA43 CA44 4C084 AA13 BA35 CA 17 CA25 CA53 NA14 ZA01 ZA12 ZA18 ZA42 ZA45 ZA53 ZA68 ZA81 ZB08 ZC35 4C086 AA01 AA02 EA16 MA56 MA63 MA66 ZB01 ZB21 ZC80 Vertebrate semen containing transgenic male germ cells that are useful will also be published.

Claims (60)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビボ方
法であり、該方法が: 雄脊椎動物の精巣に、所望する形質あるいは生成物をコードする少なくとも一
つのポリヌクレオチドを含むウイルスベクターを含む遺伝子デリバリー混合物を
投与し、該ポリヌクレオチドが、精巣内で精子細胞または前駆細胞に効果的に到
達するような条件下で、転写ユニットを形成するように、プロモーター配列に作
用性があるように連鎖され、該前駆細胞が、精原幹細胞、B型精原細胞、一次精
母細胞、前細糸期精母細胞、細糸期精母細胞、合糸期精母細胞、太糸期精母細胞
、第二次精母細胞、及び精細胞から成る群から選択され; 所望する形質あるいは生成物をコードする該ポリヌクレオチドを精子あるいは
前駆細胞のゲノム中に組み込み、従って、遺伝的修飾を加えた雄性配偶子が雄脊
椎動物により生成され;且つ 該雄脊椎動物をその種の雌脊椎動物と交配して、その結果ゲノム中に該ポリヌ
クレオチドを保有するトランスジェニック子孫を生産すること; を含む方法。
1. An in vivo method of incorporating exogenous genetic material into the genome of a vertebrate, said method comprising: a virus comprising in the testes of a male vertebrate at least one polynucleotide encoding a desired trait or product. A gene delivery mixture comprising the vector is administered and the promoter sequence is operative to form a transcription unit under conditions such that the polynucleotide effectively reaches sperm cells or progenitor cells in the testis. And the progenitor cells are spermatogonia stem cells, B-type spermatogonia, primary spermatocytes, pre-filament spermatocytes, fine-filament spermatocytes, phagocytic spermatocytes, and the thick silk stage. Selected from the group consisting of spermatocytes, secondary spermatocytes, and spermatids; incorporating the polynucleotide encoding the desired trait or product into the genome of the sperm or progenitor cell Thus, a genetically modified male gamete is produced by the male vertebrate; and the transgenic breeding the male vertebrate with a female vertebrate of that species, thereby carrying the polynucleotide in its genome. Producing offspring.
【請求項2】 所望する形質をコードする少なくとも一つのポリヌクレオチ
ドを、脊椎動物のゲノム中に組み込むインビトロ方法であり、該方法が: ドナー雄脊椎動物から、精子又は、精原幹細胞、B型精原細胞、一次精母細胞
、前細糸期精母細胞、細糸期精母細胞、合糸期精母細胞、太糸期精母細胞、第二
次精母細胞、及び精細胞から成る群から選択される精子細胞あるいは前駆細胞を
獲得し; 該精子細胞あるいは前駆細胞をインビトロで、不死化分子ではなく所望する形
質あるいは生成物をコードするポリヌクレオチド、及び遺伝的選択マーカーをコ
ードする遺伝子で、ウイルスベクターを含む遺伝子デリバリー混合物の存在下、
脊椎動物の体温程度あるいはそれ以下で、該ポリヌクレオチドが細胞のゲノム中
に組み込まれるに効果的な時間、遺伝的修飾を加え; 遺伝的修飾を加えた細胞中で発現される遺伝的選択マーカーを使用して、遺伝
的修飾が加えられた細胞を単離あるいは選択し; このようにして単離あるいは選択した遺伝的修飾が加えられている細胞を、細
胞が精巣の精細管中に留まるように移入して、従ってその中で遺伝的修飾を加え
られた雄性配偶子が生産されるように、レシピエント雄脊椎動物の精巣中に移入
し;且つ 該レシピエント雄脊椎動物をその種の雌脊椎動物と交配して、その結果ゲノム
中に該ポリヌクレオチドを保有するトランスジェニック子孫を生産すること、 を含む方法。
2. An in vitro method for integrating at least one polynucleotide encoding a desired trait into the genome of a vertebrate, the method comprising: from a donor male vertebrate, sperm or spermatogonial stem cell, type B sperm; A group consisting of a progenitor cell, a primary spermatocyte, a pre-filament stage spermatocyte, a filament stage spermatocyte, a phagocytic spermatocyte, a thick stage spermatocyte, a secondary spermatocyte, and a spermatocyte Obtaining a sperm cell or progenitor cell selected from the group consisting of: a polynucleotide encoding a desired trait or product, rather than an immortalizing molecule, and a gene encoding a genetic selection marker in vitro. In the presence of a gene delivery mixture comprising a viral vector,
Applying a genetic modification to the vertebrate at or below the body temperature, at a time effective for the polynucleotide to be integrated into the genome of the cell; a genetic selectable marker expressed in the genetically modified cell. Used to isolate or select the genetically modified cells; thus, isolating or selecting the genetically modified cells so that the cells remain in the testicular seminiferous tubules. Transferring into the testes of the recipient male vertebrate so as to produce a male gamete that has been genetically modified therein, and so that the recipient male vertebrate is transferred to the female vertebra of that species. Breeding with an animal, thereby producing transgenic progeny that carries the polynucleotide in the genome.
【請求項3】 該遺伝子デリバリー混合物がさらに、リポソーム、脂質形質
移入因子、トランスフェリン−ポリリジン増強ウイルスベクター、レトロウイル
スベクター、レンチウイルスベクターから成る群から選択される形質移入因子、
あるいは該群のいずれかのメンバーから成る混合物を含む、請求項2に記載の方
法。
3. The transfection factor selected from the group consisting of a liposome, a lipid transfection factor, a transferrin-polylysine enhanced virus vector, a retrovirus vector, and a lentivirus vector, wherein the gene delivery mixture further comprises:
Alternatively, the method of claim 2, comprising a mixture consisting of any member of the group.
【請求項4】 所望する形質あるいは生成物をコードするポリヌクレオチド
が、該細胞中で生殖細胞特異性プロモーターにより発現されている、請求項2に
記載の方法。
4. The method of claim 2, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is expressed in said cell by a germ cell-specific promoter.
【請求項5】 所望する形質あるいは生成物をコードするポリヌクレオチド
が、ウイルスベクターとの複合体の形状にある、請求項2に記載の方法。
5. The method of claim 2, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is in the form of a complex with a viral vector.
【請求項6】 該形質移入因子が脂質形質移入因子を含む、請求項3に記載
の方法。
6. The method of claim 3, wherein said transfection factor comprises a lipid transfection factor.
【請求項7】 該形質移入因子がさらに、雄性生殖細胞標的分子を含む、請
求項2に記載の方法。
7. The method of claim 2, wherein said transfection factor further comprises a male germ cell targeting molecule.
【請求項8】 該雄性生殖細胞標的分子が、c-kitリガンドを含み;且つ 該遺伝的選択マーカーが、c-kitプロモーター、b-Mybプロモーター、c-raf-1
プロモーター、 vasaプロモーター、ATM プロモーター、RBM プロモーター、DAZ
プロモーター、XRCC-1プロモーター、 サイクリンA1プロモーター、HSP 90 (
熱ショック遺伝子) プロモーター、及び FRMI プロモーターから成る群から選択
される、精原細胞特異性プロモーターから転写される、検出可能な生成物を発現
している遺伝子を含む、請求項7に記載の方法。
8. The male germ cell targeting molecule comprises a c-kit ligand; and the genetic selectable marker is a c-kit promoter, a b-Myb promoter, a c-raf-1.
Promoter, vasa promoter, ATM promoter, RBM promoter, DAZ
Promoter, XRCC-1 promoter, cyclin A1 promoter, HSP 90 (
8. The method of claim 7, comprising a gene expressing a detectable product transcribed from a spermatogonia-specific promoter, selected from the group consisting of a heat shock gene promoter and a FRMI promoter.
【請求項9】 遺伝的選択マーカーをコードする遺伝子が、生殖細胞特異性
プロモーターにより発現されている、請求項2に記載の方法。
9. The method according to claim 2, wherein the gene encoding the genetic selection marker is expressed by a germ cell-specific promoter.
【請求項10】 該ウイルスベクターが、レトロウイルスベクター、アデノ
ウイルスベクター、トランスフェリン−ポリリジン増強アデノウイルスベクター
、ヒト免疫不全症ウイルスベクター、レンチウイルスベクター、モロニーネズミ
白血病ウイルス由来ベクター、ムンプスベクター、及びポリヌクレオチドの取り
込みと生殖細胞の細胞質中への放出を促進するウイルス由来DNA、から成る群か
ら選択されるか、あるいは該グループのいずれかのメンバーから成る混合物を含
む、請求項1あるいは2のいずれかに記載の方法。
10. The virus vector may be a retrovirus vector, an adenovirus vector, a transferrin-polylysine enhanced adenovirus vector, a human immunodeficiency virus vector, a lentivirus vector, a Moloney murine leukemia virus-derived vector, a mumps vector, and a polynucleotide. A virus selected from the group consisting of viral-derived DNA that promotes uptake and release of germ cells into the cytoplasm, or comprising a mixture of members of any of the groups. The described method.
【請求項11】 該ウイルスベクターがレトロウイルスベクターで、所望す
る形質あるいは生成物をコードするポリヌクレオチドが、該子孫の1またはそれ
以上の細胞において発現されている、請求項1あるいは2のいずれかに記載の方
法。
11. The method according to claim 1, wherein the viral vector is a retroviral vector, and a polynucleotide encoding a desired trait or product is expressed in one or more cells of the progeny. The method described in.
【請求項12】 該レトロウイルスベクターが、モロニーネズミ白血病ウイ
ルス由来ベクターあるいはシュードタイプレンチウイルスベクターである、請求
項11に記載の方法。
12. The method according to claim 11, wherein the retroviral vector is a Moloney murine leukemia virus-derived vector or a pseudotyped lentiviral vector.
【請求項13】 外因性遺伝物質を脊椎動物のゲノム中に組み込むインビボ
方法であり、該方法が: 雄脊椎動物の精巣に、所望する形質あるいは生成物をコードする少なくとも一
つのポリヌクレオチドを含むレトロウイルスベクター、及び任意に遺伝的選択マ
ーカーをコードする遺伝子、を含む遺伝子デリバリー混合物を投与し、該混合物
が、精巣内で、精子または、精原幹細胞、B型精原細胞、一次精母細胞、前細糸
期精母細胞、細糸期精母細胞、合糸期精母細胞、太糸期精母細胞、第二次精母細
胞、及び精子細胞から成る群から選択される前駆細胞に効果的に到達するような
条件下で、転写ユニットを形成するように、プロモーター配列に作用性があるよ
うに連鎖され; 所望する形質あるいは生成物をコードするポリヌクレオチドを該精子あるいは
該前駆細胞のゲノム中に組み込み、従って、遺伝的修飾を加えた雄性配偶子が雄
脊椎動物により生成され;且つ 該雄脊椎動物をその種の雌脊椎動物と交配して、その結果ゲノム中に該ポリヌ
クレオチドを保有するトランスジェニック子孫を生産すること、 を含む方法。
13. An in vivo method for incorporating exogenous genetic material into the genome of a vertebrate, the method comprising: providing a retrovertebrate testis of a male vertebrate comprising at least one polynucleotide encoding a desired trait or product. Administering a gene delivery mixture comprising a viral vector and, optionally, a gene encoding a genetic selectable marker, wherein the mixture contains, in the testes, sperm or spermatogonial stem cells, B-type spermatogonia, primary spermatocytes, Effect on progenitor cells selected from the group consisting of prefilament-phase spermatocytes, fine-filament-phase spermatocytes, mitotic-phase spermatocytes, thicker-phase spermatocytes, secondary spermatocytes, and sperm cells Operably linked to a promoter sequence so as to form a transcription unit under conditions that will ultimately result in the transcription of the sperm; Alternatively, a male gamete, integrated into the genome of the progenitor cell, and thus genetically modified, is produced by a male vertebrate; and the male vertebrate is crossed with a female vertebrate of that species, resulting in Producing a transgenic progeny carrying said polynucleotide.
【請求項14】 該レトロウイルスベクターがモロニーネズミ白血病ウイル
ス由来ベクターあるいはシュードタイプレンチウイルスベクターである、請求項
13に記載の方法。
14. The method according to claim 13, wherein the retroviral vector is a Moloney murine leukemia virus-derived vector or a pseudotyped lentiviral vector.
【請求項15】 交配が該雄脊椎動物と雌脊椎動物の自然交配によって達成
される、請求項1、2、あるいは13のいずれかに記載の方法。
15. The method according to claim 1, wherein the mating is achieved by natural mating of said male and female vertebrates.
【請求項16】 該ウイルスベクターがさらに雄性生殖細胞特異性プロモー
ターに作用性があるように連鎖されている遺伝的選択マーカーをコードする遺伝
子を含む、請求項1あるいは13に記載の方法。
16. The method of claim 1 or claim 13, wherein said viral vector further comprises a gene encoding a genetic selectable marker operably linked to a male germ cell specific promoter.
【請求項17】 交配が、遺伝的修飾を加えた雄性配偶子を含む精液による
雌脊椎動物の人工媒精によって達成される、請求項1,2,あるいは13のいず
れかに記載の方法。
17. The method of claim 1, 2, or 13, wherein the mating is accomplished by artificial insemination of a female vertebrate with semen containing a genetically modified male gamete.
【請求項18】 交配が遺伝的修飾を加えた雄性配偶子による雌脊椎動物の
卵子のインビトロ受精によって達成される、請求項1,2,あるいは13のいず
れかに記載の方法。
18. The method of claim 1, 2, or 13, wherein the mating is accomplished by in vitro fertilization of a female vertebrate egg with a genetically modified male gamete.
【請求項19】 交配が、細胞質内精子注入、帯下状媒精、部分的帯層離断
によって達成され、その結果、遺伝的修飾を加えた雄性配偶子による雌脊椎動物
の卵子の受精を起因する、請求項1,2,あるいは13のいずれかに記載の方法
19. Mating is accomplished by intracytoplasmic sperm injection, subzonal insemination, partial decapitation, thereby allowing fertilization of a female vertebrate egg by a genetically modified male gamete. 14. The method according to any of claims 1, 2, or 13 resulting from the method.
【請求項20】 該方法がさらにトランスジェニック子孫を性的成熟するま
で育成することを含む、請求項1,2,あるいは13のいずれかに記載の方法。
20. The method of any of claims 1, 2, or 13, wherein the method further comprises culturing the transgenic progeny to sexual maturity.
【請求項21】 該方法がさらに、該性的に成熟したトランスジェニック子
孫を、同種の異性動物と交配し、トランスジェニック子孫の第二世代あるいは後
続世代を生産することを含む、請求項20に記載の方法。
21. The method of claim 20, wherein the method further comprises breeding the sexually mature transgenic offspring with a homologous homologous animal to produce a second or subsequent generation of the transgenic offspring. The described method.
【請求項22】 該ベクターがプロモーター配列に作用性があるように連鎖
された遺伝的選択マーカーを含み、第二世代あるいは後続世代のトランスジェニ
ック子孫が、その1またはそれ以上の細胞中に存在する該遺伝的選択マーカーの
発現によって同定される、請求項21に記載の方法。
22. The vector comprises a genetic selection marker operably linked to the promoter sequence, and a second or subsequent generation of transgenic progeny is present in the one or more cells. 22. The method of claim 21, wherein the method is identified by expression of said genetic selectable marker.
【請求項23】 該遺伝子デリバリー混合物が、経皮注入によって脊椎動物
の精巣中に投与される、請求項1あるいは13のいずれかに記載の方法。
23. The method according to claim 1, wherein the gene delivery mixture is administered into the testes of a vertebrate by transdermal injection.
【請求項24】 該遺伝子デリバリー混合物が、脊椎動物の精巣輸出小管中
に直接に投与される、請求項1あるいは13に記載の方法。
24. The method of claim 1 or 13, wherein the gene delivery mixture is administered directly into a vertebrate testicular export tubule.
【請求項25】 該遺伝子デリバリー混合物が、脊椎動物精巣の精細管中に
直接に投与される、請求項1あるいは13のいずれかに記載の方法。
25. The method according to claim 1, wherein the gene delivery mixture is administered directly into the seminiferous tubules of a vertebrate testis.
【請求項26】 該遺伝子デリバリー混合物が、脊椎動物精巣の精巣網中に
直接に投与される、請求項1あるいは13のいずれかに記載の方法。
26. The method of claim 1 or 13, wherein the gene delivery mixture is administered directly into the testis network of a vertebrate testis.
【請求項27】 所望する形質あるいは生成物をコードするポリヌクレオチ
ドが、構成プロモーターと作用性があるように連鎖されている、請求項1、2、
13のいずれかに記載の方法。
27. The polynucleotide of claim 1, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is operably linked to a constitutive promoter.
14. The method according to any of 13.
【請求項28】 所望する形質あるいは生成物をコードするポリヌクレオチ
ドが、サイトカイン誘導プロモーターと作用性があるように連鎖されている、請
求項1、2、13のいずれかに記載の方法。
28. The method according to claim 1, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is operably linked to a cytokine-inducible promoter.
【請求項29】 所望する形質あるいは生成物をコードするポリヌクレオチ
ドが、組織特異性プロモーターと作用性があるように連鎖されている、請求項1
、2、13のいずれかに記載の方法。
29. The polynucleotide encoding the desired trait or product is operably linked to a tissue-specific promoter.
14. The method according to any one of 2 and 13.
【請求項30】 所望する形質あるいは生成物をコードする該ポリヌクレオ
チドが、発生上あるいは時間的に調節されるプロモーターと作用性があるように
連鎖されている、請求項1、2、13のいずれかに記載の方法。
30. The polynucleotide of claim 1, 2 or 13, wherein said polynucleotide encoding the desired trait or product is operably linked to a developmentally or temporally regulated promoter. The method described in Crab.
【請求項31】 遺伝的選択マーカーをコードする遺伝子で、該遺伝子が構
成プロモーターと作用性があるように連鎖されている、請求項1、2、13のい
ずれかに記載の方法。
31. The method of any one of claims 1, 2, and 13, wherein the gene encodes a genetic selectable marker, said gene being operably linked to a constitutive promoter.
【請求項32】 所望する形質あるいは生成物をコードするポリヌクレオチ
ドが、外因性誘導プロモーターと作用性があるように連鎖されている、請求項1
、2、13のいずれかに記載の方法。
32. The polynucleotide encoding the desired trait or product is operably linked to an exogenous inducible promoter.
14. The method according to any one of 2 and 13.
【請求項33】 該ポリヌクレオチドが、遺伝的選択マーカーをコードする
遺伝子を含み、該遺伝子が組織特異性プロモーターと作用性があるように連鎖さ
れている、請求項1、2、13のいずれかに記載の方法。
33. The polynucleotide of claim 1, wherein the polynucleotide comprises a gene encoding a genetic selectable marker, wherein the gene is operably linked to a tissue-specific promoter. The method described in.
【請求項34】 該ポリヌクレオチドが、遺伝的選択マーカーをコードする
遺伝子を含み、該遺伝子が発生上あるいは時間的に調節されるプロモーターと作
用性があるように連鎖されている、請求項1、2、13のいずれかに記載の方法
34. The polynucleotide of claim 1, wherein the polynucleotide comprises a gene encoding a genetic selectable marker, wherein the gene is operably linked to a developmentally or temporally regulated promoter. 14. The method according to any of items 2 and 13.
【請求項35】 該脊椎動物が哺乳類あるいは鳥類である、請求項1,2、
13のいずれかに記載の方法。
35. The vertebrate is a mammal or a bird.
14. The method according to any of 13.
【請求項36】 該哺乳類は、ヒト、非ヒト霊長類、イヌ、ネコ、ブタ、マ
ウス、ラット、スナネズミ、ハムスター、ウサギ、厚皮動物、ウマ、ヒツジ、ブ
タ、ウシ、及び海生哺乳類から成る群から選択される、請求項35に記載の方法
36. The mammal comprises a human, a non-human primate, a dog, a cat, a pig, a mouse, a rat, a gerbil, a hamster, a rabbit, a bark, a horse, a sheep, a pig, a cow, and a marine mammal. 36. The method of claim 35, wherein the method is selected from a group.
【請求項37】 該鳥類が、アヒル、ガチョウ、シチメンチョウ、ニワトリ
、オーストリッチ、エミュ、ホロホロチョウ、ハト、及びウズラから成る群から
選択される、請求項35に記載の方法。
37. The method of claim 35, wherein the birds are selected from the group consisting of ducks, geese, turkeys, chickens, ostrich, emu, guinea fowl, pigeons, and quail.
【請求項38】 請求項1、2、13のいずれかに記載の方法によって生産
される非ヒトトランスジェニック雄脊椎動物で、該脊椎動物が、所望する形質あ
るいは生成物をコードする遺伝子を定義する外因性のポリヌクレオチドをそのゲ
ノム中に保有する未変性雄性生殖細胞を含み、該トランスジェニック脊椎動物の
精巣外の組織における体細胞は該ポリヌクレオチドを欠損する、非ヒトトランス
ジェニック雄脊椎動物。
38. A non-human transgenic male vertebrate produced by the method of any one of claims 1, 2 and 13, wherein the vertebrate defines a gene encoding a desired trait or product. A non-human transgenic male vertebrate, comprising native male germ cells that carry an exogenous polynucleotide in their genome, wherein the somatic cells in extratesticular tissues of the transgenic vertebrate are deficient in the polynucleotide.
【請求項39】 該脊椎動物が、非ヒト霊長類、イヌ、ネコ、ブタ、マウス
、ラット、スナネズミ、ハムスター、ウサギ、厚皮動物、ウマ、ヒツジ、ブタ、
ウシ、及び海生哺乳類から成る群から選択される哺乳類、あるいは、アヒル、ガ
チョウ、シチメンチョウ、ニワトリ、オーストリッチ、エミュ、ホロホロチョウ
、ハト、及びウズラから成る群から選択される鳥類である、請求項38に記載の
非ヒトトランスジェニック雄脊椎動物。
39. The vertebrate, wherein the vertebrate is a non-human primate, dog, cat, pig, mouse, rat, gerbil, hamster, rabbit, dermis, horse, sheep, pig,
39. A mammal selected from the group consisting of cattle and marine mammals, or a bird selected from the group consisting of duck, goose, turkey, chicken, ostrich, emu, guinea fowl, pigeon, and quail. 2. The non-human transgenic male vertebrate according to 2.
【請求項40】 該脊椎動物が、該雄脊椎動物の子孫であり、該子孫が所望
する形質あるいは生成物をコードする外因性のポリヌクレオチドをそのゲノム中
に保有する1またはそれ以上の細胞を含む、請求項1、2、13のいずれかに記
載の方法により生産される非ヒトトランスジェニック脊椎動物。
40. The vertebrate is a progeny of the male vertebrate, wherein the progeny comprises one or more cells that carry an exogenous polynucleotide in their genome encoding a desired trait or product. A non-human transgenic vertebrate produced by the method according to any one of claims 1, 2, and 13.
【請求項41】 該脊椎動物が、非ヒト霊長類、イヌ、ネコ、ブタ、マウス
、ラット、スナネズミ、ハムスター、ウサギ、海生哺乳類、厚皮動物、ウマ、ヒ
ツジ、ブタ、及びウシから成る群から選択される哺乳類、あるいは、アヒル、ガ
チョウ、シチメンチョウ、ニワトリ、オーストリッチ、エミュ、ホロホロチョウ
、ハト、及びウズラから成る群から選択される鳥類である、請求項40に記載の
非ヒトトランスジェニック雄脊椎動物。
41. The vertebrate is a group consisting of a non-human primate, a dog, a cat, a pig, a mouse, a rat, a gerbil, a hamster, a rabbit, a marine mammal, a macroderm, a horse, a sheep, a pig, and a cow. 41. The non-human transgenic male spine of claim 40, wherein the mammal is a mammal selected from the group consisting of a duck, goose, turkey, chicken, ostrich, emu, guinea fowl, pigeon, and quail. animal.
【請求項42】 該ポリヌクレオチドが異種コード配列を含む、請求項40
に記載の非ヒトトランスジェニック脊椎動物。
42. The polynucleotide of claim 40, wherein the polynucleotide comprises a heterologous coding sequence.
2. The non-human transgenic vertebrate according to 1.
【請求項43】 該ポリヌクレオチドが少なくとも一つの生物学的機能的遺
伝子を含む、請求項40に記載の非ヒトトランスジェニック脊椎動物。
43. The non-human transgenic vertebrate of claim 40, wherein said polynucleotide comprises at least one biologically functional gene.
【請求項44】 該脊椎動物が、遺伝的選択マーカーを発現している1また
はそれ以上の細胞を含む、請求項40に記載の非ヒトトランスジェニック脊椎動
物。
44. The non-human transgenic vertebrate of claim 40, wherein said vertebrate comprises one or more cells expressing a genetic selectable marker.
【請求項45】 該脊椎動物が雄脊椎動物である、請求項40に記載の非ヒ
トトランスジェニック脊椎動物。
45. The non-human transgenic vertebrate of claim 40, wherein said vertebrate is a male vertebrate.
【請求項46】 該細胞が請求項40に記載の脊椎動物由来し、該細胞が体
細胞である、トランスジェニック細胞。
46. A transgenic cell, wherein said cell is derived from the vertebrate of claim 40, and wherein said cell is a somatic cell.
【請求項47】 該細胞が請求項40に記載の脊椎動物から獲得される、ト
ランスジェニック生殖細胞。
47. A transgenic germ cell, wherein said cell is obtained from the vertebrate of claim 40.
【請求項48】該細胞が卵子である、請求項47に記載のトランスジェニッ
ク生殖細胞。
48. The transgenic germ cell according to claim 47, wherein said cell is an egg.
【請求項49】 該細胞が、精子または、精原幹細胞、B型精原細胞、一次
精母細胞、前細糸期精母細胞、細糸期精母細胞、合糸期精母細胞、太糸期精母細
胞、第二次精母細胞、及び精子細胞から成る群から選択される前駆細胞である、
請求項47に記載のトランスジェニック生殖細胞。
49. The cell, wherein the cell is a sperm or a spermatogonial stem cell, a B-type spermatogonia, a primary spermatocyte, a pre-filament spermatocyte, a fine-filament spermatocyte, a phagocytic spermatocyte, A mitotic spermatocyte, a secondary spermatocyte, and a progenitor cell selected from the group consisting of sperm cells,
48. The transgenic germ cell of claim 47.
【請求項50】 該細胞が請求項38に記載の雄脊椎動物から獲得される、
トランスジェニック雄性生殖細胞。
50. The cell is obtained from a male vertebrate according to claim 38.
Transgenic male germ cells.
【請求項51】 該細胞が請求項45に記載の雄脊椎動物から獲得される、
トランスジェニック雄性生殖細胞。
51. The cell is obtained from a male vertebrate according to claim 45.
Transgenic male germ cells.
【請求項52】 該細胞が、精子または、精原幹細胞、B型精原細胞、一次
精母細胞、前細糸期精母細胞、細糸期精母細胞、合糸期精母細胞、太糸期精母細
胞、第二次精母細胞、及び精子細胞から成る群から選択される前駆細胞である、
請求項50あるいは51に記載のトランスジェニック生殖細胞。
52. The cell according to claim 52, wherein the cell is a sperm or a spermatogonial stem cell, a B-type spermatogonia, a primary spermatocyte, a pre-fibrillary spermatocyte, a fine-filament spermatocyte, a phagocytic spermatocyte, A mitotic spermatocyte, a secondary spermatocyte, and a progenitor cell selected from the group consisting of sperm cells,
The transgenic germ cell according to claim 50 or 51.
【請求項53】 請求項52に記載の複数のトランスジェニック生殖細胞を
含む、脊椎動物精液。
53. A vertebrate semen comprising the plurality of transgenic germ cells of claim 52.
【請求項54】 そのゲノム中に少なくとも1つの異種あるいは同種異型の
ポリヌクレオチドを保有する未変性生殖細胞を含む非ヒトトランスジェニック脊
椎動物系統を生産する方法で、該方法が: 請求項40に記載の脊椎動物を、同種の異性動物と交配し;且つ該ポリペプチ
ドを有する子孫を選択することを含む、 非ヒトトランスジェニック脊椎動物系統を生産する方法。
54. A method for producing a non-human transgenic vertebrate strain comprising a native germ cell that carries at least one heterologous or allogeneic polynucleotide in its genome, said method comprising: Breeding a vertebrate of the same species with a homologous isomer; and selecting a progeny having the polypeptide, the method comprising producing a transgenic non-human vertebrate strain.
【請求項55】 所望する形質あるいは生成物をコードするポリヌクレオチ
ドがヒト由来である、請求項1、2、13のいずれかに記載の方法。
55. The method according to claim 1, wherein the polynucleotide encoding the desired trait or product is derived from a human.
【請求項56】 該遺伝選択マーカーが蛍光タンパク質あるいは発光タンパ
ク質である、請求項1、2、13のいずれかに記載の方法。
56. The method according to claim 1, wherein said genetic selection marker is a fluorescent protein or a luminescent protein.
【請求項57】 サポート細胞が、単離あるいは選択された生殖細胞と共に
、精巣に同時投与される、請求項2に記載の方法。
57. The method of claim 2, wherein the support cells are co-administered to the testes with the isolated or selected germ cells.
【請求項58】 遺伝的修飾を加えたライディヒ且つ/またはセルトリ細胞
が単離あるいは選択され、単離あるいは選択された生殖細胞と共に、レシピエン
ト雄脊椎動物の精巣中に同時投与される、請求項2に記載の方法。
58. The genetically modified Leydig and / or Sertoli cells are isolated or selected and co-administered with the isolated or selected germ cells into the testes of a recipient male vertebrate. 3. The method according to 2.
【請求項59】 該レシピエント雄脊椎動物の精巣が、遺伝的修飾を加えた
生殖細胞をその中に移入する前に実質的に細胞減数される、請求項2に記載の方
法。
59. The method of claim 2, wherein the testes of the recipient male vertebrate are substantially reduced in number of cells before transferring the genetically modified germ cells into them.
【請求項60】 該レシピエント雄脊椎動物が、ドナー雄脊椎動物である、
請求項2に記載の方法。
60. The recipient male vertebrate is a donor male vertebrate.
The method according to claim 2.
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